引論：我們?yōu)槟砹?3篇單片機應(yīng)用論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。

4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻：

[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992

篇2

一、單片機的特點應(yīng)用

單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機在機電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機的應(yīng)用更是不言而喻。

二、單片機開發(fā)中的幾個基本技巧

在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著?，F(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻：

篇3

該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)勢，將可測而不可控的干擾由前饋控制克服，其他干擾由反饋控制克服，從而達到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設(shè)計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實現(xiàn)對貯液容器溫度的自動控制，同時還設(shè)有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動作。當冷物料的初始溫度不變，而由其他干擾引起貯液容器的溫度發(fā)生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統(tǒng)重新達到穩(wěn)態(tài)。

1．前向通道的設(shè)計

采用JUMU90系列的溫度傳感變送器，其輸入范圍為：0℃～500℃，輸出為4mA～20mA(DC)，測量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONVERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(低電平有效)，單片機查詢到DR=0時，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。

2．后向通道的設(shè)計

(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O口才能與AT89C51單片機連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進行兩次操作才能把一個完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)輸出到74LS377，與此同時74LS377的片選信號也作為74LS74(2)的時鐘脈沖，把74IS74(1)的內(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個完整的數(shù)據(jù)同時到達DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。

(2)執(zhí)行器及調(diào)理電路的設(shè)計。系統(tǒng)中選用的是ZMAN16BG，ZGICr18Ni9Ti型號的對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。閥的輸入信號為氣信號，而D／A轉(zhuǎn)換器的輸出為Ov～5V的電壓信號．所以在D／A轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)閥之間要加一個V／I轉(zhuǎn)換器和一個電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號先轉(zhuǎn)換成4mA～20mA的電流信號后，再將4mA～20mA的電流信號轉(zhuǎn)換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號。使調(diào)節(jié)閥接收氣信號而工作。

（二）軟件設(shè)計。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。

主程序開始后，先對單片機AT89C51和8155芯片進行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機。若溫度越限就報警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關(guān)的2號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機進行總的運算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號去改變調(diào)節(jié)閥的開度。

二、單片機在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機中的AT89C52，AT89C52單片機是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標準MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個中斷源：兩個外部中斷INTO和INT1．三個定時器中斷(定時器0，1，2)和一個串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個：分別是外部中斷INT1，定時／計數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統(tǒng)采用電平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引腳的采樣值為低電平，則TCON寄對于定時器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時／計數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對T2CON寄存器進行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時TO來計算車廂溫度采集的時間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計數(shù)定時方式：定時Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動加載方式；定時器T2用于確定混合風門步進電機輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動重裝人的工作方式。

當采用12MHz的晶振時，計數(shù)速率為lMHz．微機串口通常采用RS232電平，而單片機串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的7，8引腳。通過MAX232的TTL電平和RS232的輸入／輸出端口，自動地調(diào)節(jié)了單片機串口的TTL電平信號和RS232的串行通信信號的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動加人起位和停止位，構(gòu)成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個字符。

（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運行模式”、“軟關(guān)機模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”。系統(tǒng)上電時，軟件進人上電自檢狀態(tài)，這時系統(tǒng)會首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會恢復(fù)到上次關(guān)機前的“正常運行模式”。此時，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時檢測車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測量值，混合風門的開度會根據(jù)溫差和溫差變化自動調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進入“軟關(guān)機模式”。此時，系統(tǒng)不能再進行溫度檢測、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風門步進電機停止運轉(zhuǎn)。

參考文獻：

篇4

1）當前單片機在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用概況。

2）單片機在一般環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)。

3）對于特殊的監(jiān)測目標或任務(wù)單片機的選擇。

4）根據(jù)當前應(yīng)用情況，分析單片機在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中未來的應(yīng)用趨勢。

5）探索適用于各種不同環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)的單片機研究。

研究的基本方法是以單片機在具體環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用實例，如單片機在溫度監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用、單片機在海洋環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用等，以及以單片機為基礎(chǔ)的處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)來闡述單片機在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。對比各種環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的單片機的使用優(yōu)缺點和作用效果，探索未來在環(huán)境監(jiān)測中使用的單片機的發(fā)展方向和趨勢。

二、當前單片機在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用概況

隨著單片機的廣泛應(yīng)用和通信技術(shù)的日趨發(fā)展，超遠程的實時監(jiān)控越來越倍受關(guān)注。尤其在國防和工業(yè)生產(chǎn)中更是起著無可代替的作用。同時，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境質(zhì)量也提出了很高的要求?？涩F(xiàn)實生活中有些人由于知識的缺乏，在使用煤取暖的過程中煤氣中毒的事情是經(jīng)常發(fā)生的，這給國家和人民造成了很大的損失。因此就迫切需要有一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)，對煤氣的主要成分一氧化碳進行有效的監(jiān)控。目前，我國已經(jīng)建立了較為完備的GSM網(wǎng)絡(luò)，這為我們遠距離的傳輸數(shù)據(jù)提供了必要媒介；而現(xiàn)有的GSM網(wǎng)主要承載業(yè)務(wù)就是語音通信，該網(wǎng)絡(luò)沒有得到充分的應(yīng)用。借助于GSM網(wǎng)建立一個環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是很有可能的。若干家庭擁有一個發(fā)射機，一家一個傳感器，將檢測到的相關(guān)信息及時反饋到監(jiān)控中心，這樣就建立了一個以計算機為中心的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，既解除了人們的擔憂，也有利于環(huán)境的改善。所以該系統(tǒng)無論是在技術(shù)上或是市場上前景都是可觀的。

三、單片機在一般環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的功能實現(xiàn)

溫室環(huán)境調(diào)控水平是決定設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的重要技術(shù)條件之一，設(shè)施農(nóng)業(yè)是世界現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向，我國農(nóng)業(yè)正處于從傳統(tǒng)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效為目的的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)化階段，設(shè)施農(nóng)業(yè)是我國今后比較長的時間內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個主要方向。在溫室環(huán)境中，影響溫室作物生長的環(huán)境因子如溫室內(nèi)溫度、濕度、光照度、濃度等，均對作物的生長產(chǎn)生影響，因而實現(xiàn)溫室中環(huán)境的自動控制尤為重要。在現(xiàn)代大型溫室中，室內(nèi)的所有環(huán)境因子的監(jiān)控都由計算機進行綜合管理并實施自動控制。目前國內(nèi)在溫室的自動控制與智能化方面進行了許多有價值的研究，開發(fā)出符合國情及當?shù)貤l件的自動化溫室系統(tǒng)是今后一段時間內(nèi)設(shè)施農(nóng)業(yè)的重點工作方向。本課題的研究目標是開發(fā)一款基于單片機的溫室環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)，它能夠獨立地對溫室各個參數(shù)進行控制。同時也可以和上位機進行通信，接受上位機指令對各個模塊進行控制，并把采集的數(shù)據(jù)傳給上位機。

四、單片機在燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

4.1基于單片機的燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用平臺

1、宿主機和監(jiān)控中心PC是由裝有相關(guān)軟件的PC機來實現(xiàn)。

2、開發(fā)板是由相關(guān)公司提供的單片機或嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)平臺。

3、將宿主機、開發(fā)板和GPRS無線模塊三者結(jié)合起來進行GPRS終端的開發(fā)。

4、監(jiān)控中心PC用于監(jiān)控中心軟件的開發(fā)和運行。

5、整個系統(tǒng)用于GPRS終端和監(jiān)控中心之間的互調(diào)互通。

4.2基于單片機的燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控中心

監(jiān)控中心是燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的中心服務(wù)器，是系統(tǒng)的重要組成部分，通常情況下，由燃煤電廠的多個煤礦區(qū)域同時使用一個服務(wù)器，通過這種方式，使得集中管理與監(jiān)控更加方便。監(jiān)控中心采集燃煤電廠的多個煤礦區(qū)域的數(shù)據(jù)，對于多種數(shù)據(jù)進行集中監(jiān)測，并且把數(shù)據(jù)到Web上。監(jiān)控中心的服務(wù)器部分可以是單機或者是局域網(wǎng)，根據(jù)規(guī)模進行決定，監(jiān)控中心的后臺必須要有一臺計算機接入Internet網(wǎng)絡(luò)，接入服務(wù)需要網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者提供。

在整個燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，監(jiān)控中心服務(wù)器起著舉足輕重的作用，能夠進行數(shù)據(jù)處理和分析，并提供了WWW服務(wù)的Web服務(wù)器提供Web服務(wù)使得外部用戶可以通過Internet訪問。監(jiān)控中心服務(wù)器由兩臺服務(wù)器組成。其中一臺是具有公網(wǎng)的IP地址、并安裝了數(shù)據(jù)庫管理軟件和數(shù)據(jù)分析處理軟件的主服務(wù)器；另外一臺是提供了WWW服務(wù)的Web服務(wù)器。從數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場得到的所有數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過Internet網(wǎng)絡(luò)進入具有公網(wǎng)IP地址的主服務(wù)器。

服務(wù)器應(yīng)具有以下多種的功能：

服務(wù)器提供的人機交互界面是非常友好的；

多個現(xiàn)場模塊的連接請求能同時滿足；

不僅能夠接收遠程模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)，而且能夠遠程設(shè)置現(xiàn)場模塊；

能夠通過文件的形式保存接收到的數(shù)據(jù)，還能夠?qū)⒔邮盏降臄?shù)據(jù)自動導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中，同時能夠分析數(shù)據(jù)。

4.3基于單片機的燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的GPRS終端

在燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，GPRS終端通過環(huán)境采集系統(tǒng)的相應(yīng)接口將相關(guān)的環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)取出來，同時進行處理，然后通過無線的形式，發(fā)送到GPRS基站，或者接收監(jiān)控中心的環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程控制信息，并進行環(huán)境自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理。

在燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，GPRS終端主要通過控制模塊控制串行通信模塊、TCP/IP模塊和GPRS無線發(fā)送模塊實現(xiàn)。

GPRS終端的各個模塊的作用如下。

（1）GPRS終端的控制模塊

1) GPRS終端的控制模塊通過AT指令，對于GPRS無線模塊進行初始化，從而與GPRS網(wǎng)絡(luò)獲得連接，通過動態(tài)地址分配的方式得到IP地址，并建立與目的終端或服務(wù)器之間的Internet網(wǎng)絡(luò)連接；

2) 通過RS232串口，控制模塊控制的串口通信模塊向客戶系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)或指令的收發(fā)；

3) 通過RS232串口，控制模塊向TCP/IP模塊收發(fā)所采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)；

4) 控制模塊可以自行操作或者根據(jù)遠程控制指令采取其他的操作。

（2）GPRS終端的串口通信模塊

由于環(huán)境自動監(jiān)測子站系統(tǒng)是在IBM兼容型工控計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)的，IBM兼容型工控計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對外界一般都提供有標準的串行接口。而且，現(xiàn)在大多數(shù)的單片機、微處理器也都提供有標準的串行接口。因此，環(huán)境自動監(jiān)測子站系統(tǒng)可以通過串口通信模塊，來對客戶系統(tǒng)所采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)進行提取。

（3）GPRS終端的TCP/IP模塊

TCP/IP模塊通過RS232串口與GPRS無線模塊通信，提供非透明和透明的兩路通道。GPRS終端的TCP/IP模塊相對應(yīng)提供兩種傳輸模式：透明模式和非透明模式。通過軟件切換，GPRS終端的TCP/IP模塊在不同的方式下，就會采用不相同的數(shù)據(jù)流向。當傳送AT指令集時，傳輸模式是透明模式，能夠?qū)PRS無線模塊進行直接訪問；當模塊進人非透明傳輸方式時，用戶數(shù)據(jù)從串口進入TCP/IP模塊后，首先被打包成為TCP/IP包，再經(jīng)過串口，TCP/IP包被發(fā)送給GPRS模塊；GPRS無線模塊將TCP/IP包封裝成GPRS分組數(shù)據(jù)包傳到GPRS網(wǎng)上。

（4）GPRS終端的GPRS無線模塊

GPRS無線模塊作為GPRS終端的無線收發(fā)模塊，對于從TCP/IP模塊接收的TCP/IP包和從基站接收的GPRS分組數(shù)據(jù)分析處理之后，再將這些分組數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā)。GPRS終端的GPRS無線模塊可以采用一些比較大型的企業(yè)生產(chǎn)的好產(chǎn)品，例如，SIEMENS公司的MC35 GPRS模塊。

4.4基于單片機的燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)

在燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，傳輸系統(tǒng)是利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。由于GPRS網(wǎng)絡(luò)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，支持TCP/IP、X.25協(xié)議，只要用戶將GPRS終端打開，就能夠使用利用現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，GPRS通過允許現(xiàn)存的Internet和新的GPRS網(wǎng)絡(luò)的連接，使移動Internet的功能得到實現(xiàn)。因此，通過GPRS系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)，通用分組無線業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點，用戶就可以與Internet網(wǎng)絡(luò)進行連接，通用分組無線業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點還提供許多相應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)功能，例如，動態(tài)地址分配、路由、域名解析、網(wǎng)絡(luò)安全和計費等。目前，任何一種在固定Internet上的業(yè)務(wù)通過GPRS同樣能在移動網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)。

在燃煤電廠環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有以下的具體的數(shù)據(jù)的傳輸流程：

(1) 通過相關(guān)的接口，GPRS終端能夠從客戶系統(tǒng)中取出用戶數(shù)據(jù)；

(2) 用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后，能夠通過GPRS分組數(shù)據(jù)的形式，發(fā)送到GSM基站(BSS)；

(3) GSM基站(BSS)的分組數(shù)據(jù)經(jīng)過GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點的封裝后，向GPRS IP骨干網(wǎng)發(fā)送；

(4)如果是發(fā)送分組數(shù)據(jù)到其它的GPRS終端，則先發(fā)送分組數(shù)據(jù)到目的GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點，再經(jīng)過GSM基站發(fā)送分組數(shù)據(jù)到GPRS終端；若分組數(shù)據(jù)是發(fā)送到如Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，則將分組數(shù)據(jù)包經(jīng)過GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點進行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到如Internet等外部網(wǎng)絡(luò)。

五、單片機在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中未來的應(yīng)用趨勢

5.1基于單片機的分布式禽舍環(huán)境監(jiān)控

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的逐步提高，人們對生活質(zhì)量提出了更高的要求，特別是國際市場對肉食品需求多元化的發(fā)展趨勢，促進了我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展?，F(xiàn)在，畜禽養(yǎng)殖業(yè)已經(jīng)成為一種不可忽視的產(chǎn)業(yè)。然而，我國畜牧業(yè)生產(chǎn)面臨著嚴峻的形勢和巨大的挑戰(zhàn)，除優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品比重低、市場競爭能力弱、獸醫(yī)保護薄弱等主要問題外，還存在畜禽死亡率高、飼養(yǎng)成本高的問題。

據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，我國每年因畜禽死亡造成的直接經(jīng)濟損失達260多億元，造成畜禽死亡的一個最主要的原因是畜禽生長的環(huán)境沒有滿足畜禽生長的需要，并且畜禽生長環(huán)境的惡化導(dǎo)致病菌的滋生，引起傳染病的迅速傳播，造成畜禽的大量死亡。尤其近幾年禽流感帶來的巨大經(jīng)濟損失，使人們越來越重視畜禽生長的環(huán)境，因為畜禽生長環(huán)境內(nèi)的各個因素和環(huán)節(jié)都成為影響畜禽生長發(fā)育的重要因素，各種不良因素的發(fā)生都會直接影響到畜禽的生產(chǎn)性能以及是否導(dǎo)致畜禽群疾病的傳播，并且畜禽舍環(huán)境的污染直接影響到周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量。因此，調(diào)控好畜禽舍內(nèi)的每個環(huán)節(jié)，是畜禽飼養(yǎng)管理的最根本問題。

近年來，隨著我國人民生活質(zhì)量的不斷提高，加速了市場對肉類食品的需求，促使我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)呈現(xiàn)出由以前的千家萬戶小規(guī)模、分散飼養(yǎng)為主向規(guī)模化、科學(xué)化養(yǎng)殖轉(zhuǎn)型。目前國內(nèi)已有許多大中型養(yǎng)殖場，而大中型養(yǎng)殖場家禽種類繁多，每種家禽又在不同的生長周期對生長環(huán)境的要求不同，管理復(fù)雜、混亂，需要投入大量的人力物力資源，從而增加了生產(chǎn)成本，這也是我國畜禽養(yǎng)殖存在的另一重要問題。

所以，越來越多的畜牧業(yè)研究與生產(chǎn)人員把目光關(guān)注到畜禽場的環(huán)境質(zhì)量及管理問題上，希望通過對環(huán)境監(jiān)控等技術(shù)的應(yīng)用，改善禽舍區(qū)環(huán)境質(zhì)量，進而提高畜禽生產(chǎn)力水平和產(chǎn)品質(zhì)量，借助改善管理方法提高經(jīng)濟效益。而計算機監(jiān)控技術(shù)具有配置靈活、結(jié)構(gòu)開放和可靠性高等特點，已被各行業(yè)廣泛應(yīng)用。因此，可以將自動控制和電子計算機技術(shù)運用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)，并針對禽場特有的分散舍區(qū)環(huán)境開發(fā)一種新的系統(tǒng)，實現(xiàn)對禽舍環(huán)境的監(jiān)測與控制，科學(xué)合理地控制影響畜禽生長的各種環(huán)境因子，優(yōu)化禽舍內(nèi)環(huán)境，保證畜禽群生活在優(yōu)良的環(huán)境下，從而有效地預(yù)防畜禽疾病，提高禽業(yè)的科技水平和綜合能力，促進畜禽養(yǎng)殖業(yè)的增產(chǎn)、增收和增效，實現(xiàn)畜禽養(yǎng)殖自動化管理，還可減少現(xiàn)場管理人員的勞動強度，提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率。

然而，我國經(jīng)濟基礎(chǔ)薄弱，許多國外的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)由于成本過高，對我國的經(jīng)濟條件差的這種國情并不適用，因此，開發(fā)一種成本低、性能完善的家禽養(yǎng)殖領(lǐng)域的智能環(huán)境控制和生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)畜禽舍環(huán)境多因素綜合的優(yōu)化控制，達到提高設(shè)施生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益目的的控制系統(tǒng)是我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)的當前需要。

5.2高溫惡劣環(huán)境下基于單片機的直流電機控制系統(tǒng)

電機控制系統(tǒng)是自動化應(yīng)用中必不可少的環(huán)節(jié)，在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而在高溫惡劣環(huán)境下，當遇到突發(fā)事件的時候，很多傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)都無法可靠的運行，帶來巨大的安全隱患和經(jīng)濟損失。電機控制系統(tǒng)的可靠反應(yīng)成為安全生產(chǎn)活動的重要保障。

直流電機控制系統(tǒng)可以根據(jù)突發(fā)事件，進行智能控制，同時記錄相關(guān)的事件和狀態(tài)。單片機在完成數(shù)據(jù)處理和儲存后，有時需要與PC 機（或其他智能設(shè)備）相連接，進行數(shù)據(jù)交換；而另些時候需要通過PC機（或其他智能設(shè)備）對控制系統(tǒng)的參數(shù)進行修改，通訊電路模塊不可缺少。

六、適用于各種不同環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)的單片機研究

6.1基于單片機的多功能靜電衰減測試儀

靜電衰減時間常數(shù)是定量描述材料靜電性能的重要物理量，能夠通過測量靜電衰減時間達到測量靜電的目的，并依此來評價材料的靜電起電規(guī)律及其靜電防護的性能。雖然市面上的靜電電荷衰減試驗儀器種類比較繁多l(xiāng)l，但是一般使被測試樣帶電的方式只有一種，只能用于評價某一類結(jié)構(gòu)材料或者某一種帶電方式下的靜電性能，功能普遍單一。為了全面評價不同種類材料的防靜電性能，需要利用不同的方法使被測試樣帶電，所以急需研制出具有通用性與精密性的多功能靜電電荷衰減時間測試儀器。

靜電衰減時間測量是通過某種方法使被測試樣帶電至穩(wěn)定初始電位值后，撤除作用于被測試樣的靜電發(fā)生裝置，然后將被測試樣接地，使其開始放電，同時利用監(jiān)測系統(tǒng)實時測量被測試樣表面靜電電位隨時間變化的衰減信號，計算出電荷減少至設(shè)定終止電位的衰減時間，并以此為依據(jù)來評價被測材料的防靜電性能。

采用溫度補償?shù)姆椒?，測量溫度為24℃時的CO氣體體積分數(shù)的誤差為2．65％ ，如果不采用溫度補償，測量誤差為4．53％。CO氣體測量的誤差為原來的58．50％。通過CO測量系統(tǒng)的溫度自補償，可以提高測量系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性，減小溫度變化帶來的溫度附加誤差。

6.2基于C8051F005 單片機的小電阻測試儀

在電路測試過程中常常會碰到由于忽略某些小電阻的影響引起實驗數(shù)據(jù)與理論值之間存在較大誤差，從而影響測試效果。例如電感器、變壓器中往往存在銅電阻，地鐵鐵軌的電阻；由于其數(shù)值較小，一般的指針萬用表無法測量出來；通常實驗室里會用電橋進行測量，但電橋操作手續(xù)較煩，又不能直接讀出被測電阻阻值。鑒于此，我們采用了單片機，利用單片機的優(yōu)勢設(shè)計了該測量儀。該測量儀可直接從LCD 顯示屏上讀出所測得的電阻值，測量范圍為10μΩ～2.9999kΩ，同時可以把測試的數(shù)據(jù)進行儲存，然后經(jīng)串行口送入上位機，通過上位機的強大功能，可以對所測得的數(shù)據(jù)進行分析、處理。該測試儀的測量精度高達±0.1%，并采用四端測量法，電阻值不受引線長短及接觸電阻的影響。不僅測量簡便，讀數(shù)直觀，且測量精度、分辨率也高于一般電橋。可用于實驗室、研究所，尤其適用于工作現(xiàn)場。

系統(tǒng)的主程序主要完成 C8051F005 單片機系統(tǒng)的初始化、設(shè)置系統(tǒng)時鐘和中斷字，調(diào)用鍵盤處理程序，根據(jù)不同的按鍵轉(zhuǎn)入相應(yīng)的服務(wù)程序，完成不同的功能，如數(shù)據(jù)的采集與處理、串行通信以及歷史記錄的查詢。其中串行通訊子程序不僅可以將單片機存儲的數(shù)據(jù)傳送到PC 機進行處理分析，用戶也可以根據(jù)情況從PC 機上設(shè)置待測數(shù)據(jù)多少以及測試時間的長短等。

6.3基于單片機的視覺檢測系統(tǒng)運動平臺的研究

計算機視覺技術(shù)是精密測試技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)之一，它綜合運用了電子學(xué)、光學(xué)探測、圖像處理和計算機技術(shù)。傳統(tǒng)的檢測手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)對運動機構(gòu)位移的檢測要求，將機器視覺引入到工業(yè)檢測中，實現(xiàn)了對物體的平麗或三維位置尺寸的快速測量，具有非接觸性、速度快和柔性好等突出優(yōu)點，在現(xiàn)代制造業(yè)中有著重要的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)的設(shè)計不僅需要實現(xiàn)單幅面的圖像信息檢測和測量，而且還要對大幅面的圖像進行處理，而考慮到CCD的視野范圍有限，如果調(diào)整視野范圍，則處理的圖像精度不高；若用高精度的CCD替代，則成本太高，故本系統(tǒng)擬采用大幅度檢測和測量的X-Y運動平臺。

觸摸屏具有堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間、防塵防水、易于操作等特點，從而成為高性能儀器儀表理想的輸入設(shè)備。工業(yè)控制中經(jīng)常需要觀察系統(tǒng)的運行狀態(tài)或者修改運行參數(shù)，觸摸屏能夠直觀、生動地顯示運行參數(shù)和運行狀態(tài)，而且通過觸摸屏畫面可以直接修改系統(tǒng)運行參數(shù)，人機交互性好。單片機廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域中，與觸摸屏配合，可組成良好的人機交互環(huán)境。

篇5

該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)勢，將可測而不可控的干擾由前饋控制克服，其他干擾由反饋控制克服，從而達到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設(shè)計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實現(xiàn)對貯液容器溫度的自動控制，同時還設(shè)有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動作。當冷物料的初始溫度不變，而由其他干擾引起貯液容器的溫度發(fā)生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統(tǒng)重新達到穩(wěn)態(tài)。

1．前向通道的設(shè)計

采用JUMU90系列的溫度傳感變送器，其輸入范圍為：0℃～500℃，輸出為4mA～20mA(DC)，測量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONV ERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(低電平有效)，單片機查詢到DR=0時，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。

2．后向通道的設(shè)計

(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O 口才能與AT89C51單片機連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進行兩次操作才能把一個完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)輸出到74LS377，與此同時74LS377的片選信號也作為74LS74(2)的時鐘脈沖，把74IS74(1)的內(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個完整的數(shù)據(jù)同時到達DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。

(2)執(zhí)行器及調(diào)理電路的設(shè)計。系統(tǒng)中選用的是ZMAN 16BG，ZGICr18Ni9Ti型號的對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。閥的輸入信號為氣信號，而D／A轉(zhuǎn)換器的輸出為Ov～5 V的電壓信號．所以在D／A轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)閥之間要加一個V／I轉(zhuǎn)換器和一個電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號先轉(zhuǎn)換成4mA～20mA的電流信號后，再將4mA～20mA的電流信號轉(zhuǎn)換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號。使調(diào)節(jié)閥接收氣信號而工作。

（二）軟件設(shè)計。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。

主程序開始后，先對單片機AT89C51和8155芯片進行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機。若溫度越限就報警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關(guān)的2號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機進行總的運算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號去改變調(diào)節(jié)閥的開度。

二、單片機在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)貼于

（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機中的AT89C52，AT89C52單片機是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標準MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個中斷源：兩個外部中斷INTO和INT1．三個定時器中斷(定時器0，1，2)和一個串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個：分別是外部中斷INT1，定時／計數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統(tǒng)采用電平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引腳的采樣值為低電平，則TCON寄對于定時器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時／計數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對T2CON寄存器進行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時TO來計算車廂溫度采集的時間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計數(shù)定時方式：定時Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動加載方式；定時器T2用于確定混合風門步進電機輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動重裝人的工作方式。

當采用12MHz的晶振時，計數(shù)速率為lMHz．微機串口通常采用RS232電平，而單片機串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的7，8引腳。通過MAX232的TTL電平和RS232的輸入／輸出端口，自動地調(diào)節(jié)了單片機串口的TTL電平信號和RS232的串行通信信號的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動加人起位和停止位，構(gòu)成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個字符。

（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運行模式”、“軟關(guān)機模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”。系統(tǒng)上電時，軟件進人上電自檢狀態(tài)，這時系統(tǒng)會首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會恢復(fù)到上次關(guān)機前的“正常運行模式”。此時，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時檢測車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測量值，混合風門的開度會根據(jù)溫差和溫差變化自動調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進入“軟關(guān)機模式”。此時，系統(tǒng)不能再進行溫度檢測、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風門步進電機停止運轉(zhuǎn)。

參考文獻

篇6

單片機技術(shù)作為現(xiàn)代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，機電一體化產(chǎn)品，智能儀器，家用電器、計算機網(wǎng)絡(luò)及通信等方面，是各類控制系統(tǒng)的核心?！秵纹瑱C控制技術(shù)》是在前面所學(xué)《單片機基礎(chǔ)1》和《單片機基礎(chǔ)2》教學(xué)模塊的基礎(chǔ)上，進行小型單片機電子產(chǎn)品軟硬件設(shè)計和制作的教學(xué)模塊。通過本模塊的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握單片機技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，為將來從事單片機新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

一、教學(xué)實施設(shè)想

依據(jù)單片機系統(tǒng)的開發(fā)研制過程，模塊《單片機控制技術(shù)》可分為單片機系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與調(diào)試和單片機程序設(shè)計與調(diào)試兩個部分，在綜合應(yīng)用階段將二者融為一體。通過本模塊的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機硬件設(shè)計和程序設(shè)計的相關(guān)知識，熟悉單片機應(yīng)用系統(tǒng)的組成和開發(fā)方法，懂得單片機系統(tǒng)調(diào)試與維護技術(shù)，并在實際制作的基礎(chǔ)上制作，了解單片機控制的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理方法。

在“教、學(xué)、做”一體的教學(xué)過程中，通過分組實施，提高學(xué)生的溝通能力、團隊合作及協(xié)調(diào)能力，提高學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬎悸?，縝密的工作方式和強烈的責任意識。教學(xué)實施按照3個階段逐級深入：①基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)講解；②基本應(yīng)用訓(xùn)練；③綜合實際制作。

二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

曾經(jīng)有人這樣說過，如果用數(shù)碼管和按鍵，做一個可以調(diào)整時間的電子鐘出來，那么你的單片機就算入門了60%了。我認為這句話是有道理的?；趩纹瑱C技術(shù)的實時時鐘能夠涵蓋單片機課程的大部份知識點，對單片機知識的應(yīng)用，其綜合度是相當高的。

本模塊以4位數(shù)碼管實時時鐘的硬件電路和程序設(shè)計為載體，以8位數(shù)碼管實時時鐘的設(shè)計和制作為任務(wù)驅(qū)動，將單片機有關(guān)知識點融入“教、學(xué)、做”一體，采用分組實施，逐級深入的方式，重點培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機知識進行小型電子產(chǎn)品的設(shè)計、調(diào)試和制作能力。

本模塊按照教學(xué)計劃，可以分為5個學(xué)習(xí)情境：

1）單片機最小系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

以4位數(shù)碼管實時時鐘為例，講授單片機最小系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法核心期刊目錄。

2）單片機定時與中斷功能的應(yīng)用

以含四個按鍵和4位數(shù)碼管的可以調(diào)整時間的實時時鐘為例，講授單片機定時與中斷功能的實現(xiàn)方法。

3）單片機與數(shù)碼管顯示器接口的設(shè)計

以4位數(shù)碼管實時時鐘為例，講授單片機與數(shù)碼管顯示器的接口設(shè)計方法。

4）單片機與LCD顯示器1602接口的設(shè)計

以一片1602作為單片機實時時鐘顯示屏為例，講授單片機與LCD顯示器1602接口的設(shè)計方法。

5）制作單片機電子鐘

在教師指導(dǎo)下，應(yīng)用單片機中斷、定時技術(shù)，通過調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵、確定鍵四個按鍵，用8位數(shù)碼管（或用一片1602）制作一個可以調(diào)整時間的電子時鐘，顯示格式為：時-分-秒 XX-XX-XX。

通過以上5個學(xué)習(xí)情境的訓(xùn)練，學(xué)生最終完成1臺具有調(diào)時功能的單片機電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過程進行考核評價。

三、思考與展望

1、模塊《單片機控制技術(shù)》 以單片機控制的電子鐘的設(shè)計制作為載體，將單片機多個知識點串連到一起，按照由淺到深逐級深入，培養(yǎng)學(xué)生團結(jié)協(xié)作、細致耐心、動腦動手等能力，全方位地將知識性、趣味性、實用性融為一體，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，理論聯(lián)系實際，制作實用的單片機電子小產(chǎn)品。

2、“單片機工作室”是我系單片機開發(fā)應(yīng)用的“第二課堂”制作，對于已不能滿足模塊課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)秀學(xué)生，要依托“單片機工作室”，注重單片機優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，提高他們參與創(chuàng)新實踐的能力，特別是在參加市、省各項課外科技競賽活動和技師班課程設(shè)計及畢業(yè)論文設(shè)計中，為學(xué)生采用單片機技術(shù)，設(shè)計開發(fā)作品提供有力的支持。

3、今后要不斷延伸教學(xué)模塊。要與合作企業(yè)共同制定教學(xué)實訓(xùn)項目，按照企業(yè)標準將“教室與實訓(xùn)室”、“教師與師傅”、“學(xué)生與學(xué)徒”、“作業(yè)與作品”四者合一的開展單片機教學(xué)。在與企業(yè)共建校外實習(xí)基地的基礎(chǔ)上，依據(jù)企業(yè)標準將單片機實用項目的開發(fā)設(shè)計過程融入教學(xué)，實現(xiàn)仿真企業(yè)環(huán)境條件下的教學(xué)，突出技術(shù)應(yīng)用的職業(yè)性。

篇7

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篇9

在低壓配電系統(tǒng)中，低壓斷路器是應(yīng)用最為廣泛保護裝置之一，主要應(yīng)用于要求實現(xiàn)保護且不頻繁操作的場合。它不僅能在正常工作情況下接通、分斷負載電流，而且允許在故障或不正常的情況下自動切斷電路，從而保護變壓器、用電設(shè)備和供電線路;同時通過上下級線路的選擇性配合，能夠避免非故障區(qū)域的停電，減少不必要的損失。鑒于此設(shè)計一款智能的低壓斷路器具有很大的現(xiàn)實意義[1]。

2.總體方案設(shè)計

論文所設(shè)計的系統(tǒng)包括參量中央處理控制模塊、信號采集模塊、信號調(diào)理模塊、人機交互模塊、通信模塊以及電源模塊等。圖1為硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：

圖1 整體結(jié)構(gòu)框圖

本論文所設(shè)計的智能斷路器控制單元所要實現(xiàn)的基本保護功能包括：三段電流保護（過載長延時保護、短路短延時保護及短路瞬時保護）和單相接地保護，用戶可根據(jù)實際需要選用過電壓保護、低電壓保護。

3.電路設(shè)計

3.1 單片機I/O口擴展

圖2 AT89C51RC2單片機接口擴展原理圖

AT89C51RC2單片機最小系統(tǒng)如圖2所示，本論文所實際的智能控制系統(tǒng)是以AT89C51RC2片上系統(tǒng)為核心的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊

由于AT89C51RC2單片機內(nèi)部并沒有集成ADC模塊，因此必須外接ADC芯片，這里我們選用了一種美國TI公司生產(chǎn)的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模擬輸入通道，高性價比，采用CMOS工藝的10位開關(guān)電容逐次逼近原理實現(xiàn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該芯片內(nèi)置3路自測方式，片內(nèi)集成系統(tǒng)時鐘，固有的采樣和保持功能，具有轉(zhuǎn)換速度快、誤差小的特點[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，與單片機接線簡單，引線很少，能夠很好節(jié)省單片機的I/O資源。TLC1543芯片與單片機接線如圖3所示。

3.3 電源模塊

常用的電壓源設(shè)計有電流源供電和電壓源供電。由于電流互感器裝設(shè)在裝置的出線端，一旦斷路器跳閘，控制單元就將失去電壓，所以必須設(shè)置備用電源來保證電源模塊失去供電電壓之后單片機、LCD顯示器等電子元件的正常工作，電源電路設(shè)計較為復(fù)雜。因此，我們采用電壓源供電的方式，即任意取一相電壓經(jīng)電源變壓器變壓、整流單元整流后，采用DC-DC模塊轉(zhuǎn)換為所需電壓。電壓源供電是由裝置進線端饋電線路供電，只要饋電線路不失去電壓，即使斷路器跳閘，也能保證控制單元的正常供電。系統(tǒng)電源電路如圖4所示。

圖3 TLC1543芯片與單片機接線原理圖

圖4 電源輸出原理圖

3.4 通信模塊

為了對測量數(shù)據(jù)顯示、后續(xù)數(shù)據(jù)處理及測量信號校正，可利用單片機的串行口與PC機進行串行通信，將單片機采集的數(shù)據(jù)傳送到PC機中，由PC機的高級語言對數(shù)據(jù)進行整理及統(tǒng)計等復(fù)雜處理。在實現(xiàn)計算機與單片機之間的串行通信時，通常采用標準通信接口進行串行通信。美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的通信標準總線包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，應(yīng)用最廣泛的標準總線是RS-485，其通信距離約為1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片與單片機AT89C51RC2的接線如圖5所示。

圖5 串口通信電路

3.5 溫度檢測、時鐘輸入電路

為了防止因溫度過高導(dǎo)致斷路器誤動作甚至損壞設(shè)備本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire數(shù)字溫度傳感器DS18B20對智能控制單元工作環(huán)境溫度進行檢測與控制。

現(xiàn)代化的配電系統(tǒng)往往要求能夠記錄故障發(fā)生、人員登錄、設(shè)備操作等的具體時間，以便在事后進行故障分析。這就要求我們給智能控制單元配備實時時鐘輸入電路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能較好、功耗低的實時時鐘芯片。

單片機與DS1302芯片、DS18B20芯片的接線原理如圖6所示。

圖6 DS1302、DS18B20與單片機的接線原理圖

圖7 主程序流程圖

4.系統(tǒng)主程序

主程序是整個軟件系統(tǒng)的中樞，它不僅指揮著程序流程，而且將各功能子模塊有效地連接起來，因此主程序的設(shè)計對于整個軟件設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)上電或復(fù)位后，首先進行系統(tǒng)自檢，判斷硬、軟件有無故障，如果有故障則報警，然后開中斷，判斷是否需要設(shè)定整定值，隨后進行信號采樣，一周期采樣完成后計算有效值，所計算的有效值與事先設(shè)置的整定值進行比較，判斷有無故障或不正常工作狀態(tài)發(fā)生，隨即判斷是否需要脫扣，如果系統(tǒng)發(fā)出脫扣信號則系統(tǒng)推出，如果無故障發(fā)生或不需要脫扣，則返回到采樣環(huán)節(jié)循環(huán)。本文設(shè)計了如圖7所示的整體程序流程圖。

圖8 顯示功能界面

5.仿真

本設(shè)計所用的仿真軟件為英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件，它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及器件。它是目前比較好的仿真單片機及器件的工具。智能斷路器不僅能夠顯示三相電流、三相電壓、頻率、溫度參數(shù)，而且還具有時間顯示的功能，由于1602是顯示字符的液晶顯示屏，一共能顯示2行，每行能顯示16個字符。所以參數(shù)的顯示需要通過鍵盤進行切換。顯示功能界面如圖8所示。在試驗中，我們采用一個繼電器代替脫扣電路，當仿真開始時，繼電器閉合。當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電器斷開以保護設(shè)備。

6.結(jié)論

本文結(jié)合具體設(shè)計要求，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三段電流保護、單相接地保護、過電壓保護、短路保護、欠電壓保護以及過溫保護，保護精度控制在正常的范圍之內(nèi)。本文為實現(xiàn)斷路器的智能化和可通信等功能。經(jīng)仿真調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了較好的保護功能，還實現(xiàn)了測量和監(jiān)控等功能。所設(shè)計的控制器可靠性高，實時性好，特別是實現(xiàn)了現(xiàn)場通信，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻

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篇10

Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.

KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit

選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大[1]。

選擇步進電機時，應(yīng)使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。

選擇功率步進電機時，應(yīng)當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要。

基于單片機的懸掛運動控制系統(tǒng)，具有硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，精確度高，抗干擾性強等優(yōu)點。

1.2課題目的

培養(yǎng)綜合運用四年大學(xué)所學(xué)知識去分析問題和解決實際問題的能力。在實踐中檢驗所學(xué)知識,從而加強理論與實踐的相結(jié)合。體驗一個科研項目開發(fā)的全過程，學(xué)會單片機開發(fā)應(yīng)用方法,鍛煉應(yīng)用能力,動手能力。本課題設(shè)計是具有一定難度的基于單片機的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)項目，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。通過這次畢業(yè)論文及設(shè)計，檢驗的綜合素質(zhì)和專業(yè)教育的培養(yǎng)效果，并且使學(xué)會閱讀、利用英文文獻資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，學(xué)會設(shè)計報告和論文。

1.3課題意義

隨著社會的發(fā)展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統(tǒng)開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統(tǒng)就是其中之一。同時也標志了自動控制領(lǐng)域成為了數(shù)字化時代的一員[3]。它實用性強，功能齊全，技術(shù)先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數(shù)字時代的發(fā)展將改變?nèi)祟惖纳睿瑢⒓涌炜茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展。

通過對“微機控制自動門系統(tǒng)”的研究和設(shè)計，精心撰寫了微機控制自動門系統(tǒng)論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，LED點陣顯示芯片及步進電機為核心的系統(tǒng)。

本設(shè)計主要應(yīng)用SST89E58作為控制核心，LED點陣顯示芯片、步進電機、壓力傳感器、電位器相結(jié)合的系統(tǒng)。充分發(fā)揮了單片機的性能。其優(yōu)點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。

1.4應(yīng)解決的主要問題

在基于單片機的懸掛運動控制系統(tǒng)中，主要分三個部分設(shè)計，一個是輸入和鍵盤顯示模塊；另一個是步進電機驅(qū)動模塊；第三個是最小系統(tǒng)和輸出模塊設(shè)計。主要解決的問題是：

1.單片機最小系統(tǒng)硬件設(shè)計；

2.步進電機驅(qū)動模塊設(shè)計；

3.輸出部分的軟硬件設(shè)計；

4.主程序設(shè)計；

5.繪圖板的設(shè)計。

1.5技術(shù)要求

設(shè)計一電機控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。

在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm×100cm。物體的形狀不限，質(zhì)量大于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標有間距為1cm的淺色坐標線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標原點。

目錄

第1章緒論1

1.1課題來源1

1.2課題目的1

1.3課題意義2

1.4應(yīng)解決的主要問題2

1.5技術(shù)要求2

第2章方案論證4

2.1可行性研究4

2.1.1經(jīng)濟可行性研究4

2.1.2技術(shù)可行性研究4

2.1.3方案提出5

2.1.4方案分析5

2.1.3方案確定7

2.2需求分析7

第3章過程論述8

3.1概要設(shè)計8

3.1.1系統(tǒng)功能設(shè)計8

3.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計8

3.2詳細設(shè)計9

3.2.1硬件設(shè)計9

3.2.2軟件設(shè)計19

第4章系統(tǒng)測試28

4.1硬件測試28

4.2軟件測試28

4.2.1單元測試28

4.2.2集成測試30

4.2.3功能測試31

4.2.4測試結(jié)果32

結(jié)論33

篇11

1概述人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會問題，是社會發(fā)展的必然階段。老人護理消耗大量的人力、物力，同時家屬等護理人員對表征老人健康的一些生理參數(shù)如血壓、脈搏、體溫等專業(yè)知識知曉率低，不利于健康狀況異常的及時發(fā)現(xiàn)和處理，容易引起意外事故的發(fā)生或病情的惡化。傳統(tǒng)的監(jiān)護儀器體積通常比較大，而且價格昂貴，主要應(yīng)用于醫(yī)院等專業(yè)場所，大部分沒有無線傳輸功能，不能在醫(yī)院以外的地方，如家庭、野外等環(huán)境下使用。本文設(shè)計了一種基于GSM網(wǎng)絡(luò)（移動電話網(wǎng)絡(luò)）的人體健康狀況無線實時監(jiān)測儀器，類似隨身聽，實現(xiàn)對表征人體健康狀況的生理參數(shù)（體溫、血壓等）的實時檢測，當出現(xiàn)異常情況時進行現(xiàn)場報警，并以短信的形式將異常信息發(fā)送護理人員及家屬，甚至可以發(fā)送給醫(yī)生或醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)，對老人異常狀況及時做出處理。

2硬件電路設(shè)計2.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

本設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖見圖1所示。主要由單片機、語音電路、LCD顯示電路、鍵盤、血壓檢測、脈搏檢測、體溫檢測、GSM通信模塊組成。圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.2無線網(wǎng)絡(luò)

GSM通信模塊選用德國西門子公司的TC35i，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。TC35i模塊采用40引腳的ZIF連接形式和應(yīng)用處理器連接。通過ZIF 連接器提供了應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)、語音信號和電源線。共有40個管腳，通過一個ZIF（Zero Insertion Force）連接器引出。

圖2：TC35i模塊結(jié)構(gòu)示意圖

TC35i 模塊通過ZIF 連接器提供給用戶4 個應(yīng)用接口:電源接口（1-10）、串行接口（18、19）、兩路音頻傳輸接口、SIM卡接口（24-29）。而在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中通常用到其中的3個接口, 即: 電源接口、串行接口、SIM卡接口。免費論文參考網(wǎng)。模塊與單片機的接口電路如圖3所示。

圖3TC35i模塊與單片機的連接電路

2.3 體溫檢測

體溫檢測選擇Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20, 它是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器, 3引腳封裝, 可以大大節(jié)省系統(tǒng)資源。免費論文參考網(wǎng)。DS18B20與單片機的硬件連接如圖4所示。

圖4 DS18B20引腳圖圖5 ：血壓及脈搏檢測示意圖

2.4 血壓及脈搏檢測

血壓、脈搏的電子檢測技術(shù)已經(jīng)比較成熟，本設(shè)計直接從電子式血壓計取測量結(jié)果，檢測方案見圖5，由送顯示的數(shù)據(jù)引出發(fā)送到MCU。該方案測量的數(shù)據(jù)準確、專業(yè)，減少由于測量方法等原因造成的誤差，提高系統(tǒng)可靠性，同時又能夠節(jié)省開發(fā)周期。

3軟件設(shè)計3.1 系統(tǒng)整體軟件設(shè)計

系統(tǒng)整體軟件流程圖如圖6所示。其中測量部分由無線收發(fā)子程序、溫度檢測子程序、血壓脈搏數(shù)據(jù)處理子程序等組成。

圖6 系統(tǒng)軟件流程圖

3.2 通信軟件設(shè)計

（1）AT指令簡介

AT即Attention，AT指令集是從終端設(shè)備或數(shù)據(jù)終端向終端適配器或數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備發(fā)送的。用戶可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、傳真等方面的控制?？刂破魍ㄟ^AT 指令控制TC35i模塊, 本設(shè)計的短消息格式就是這種格式。

（2）基于單片機的短消息發(fā)送程序設(shè)計

指令內(nèi)容均為ASCII碼，短消息的中文編碼方式為UNICODE碼。所以單片機通過AT指令控制TC35i模塊時，發(fā)送的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過代碼轉(zhuǎn)換。由于漢字數(shù)量眾多，單片機資源有限，所以必須把短信內(nèi)容中涉及到的漢字的UNICODE碼放入單片機存儲器內(nèi)部。免費論文參考網(wǎng)。短信發(fā)送子程序的流程圖見圖7所示。

圖7 TC35i數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖

4 結(jié)束語本系統(tǒng)是為全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽參賽作品，樣機已研制成功，運行穩(wěn)定可靠，獲得了河南省三等獎的好成績。

參考文獻：

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【4】SIEMENS，TC35 / TC37 Hardware Interface Description ，Version: 04.00

篇12

1 引言

目前，水資源的管理和節(jié)約成為世界性的難題。在控制人們意識上浪費的同時，各種節(jié)水設(shè)備也應(yīng)運而生。目前大多都是著眼于用水節(jié)約和效率，卻忽視了廢水的循環(huán)使用。為此，本文基于“綠色設(shè)計”的原則，設(shè)計了一種基于單片機控制的家庭智能節(jié)水系統(tǒng)，最大限度的做到“水盡其用”。

2 智能節(jié)水系統(tǒng)設(shè)計思路

該設(shè)計用MCS-51單片機作為控制電路的核心控制部件來構(gòu)成控制器,單片機輸出不同程序信息，經(jīng)過移位寄存器74LS164驅(qū)動，使得數(shù)碼管顯示相應(yīng)內(nèi)容，紅外傳感器以及混濁度傳感器和水位傳感器檢測到的模擬信號經(jīng)過8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號寫入單片機，經(jīng)過單片機處理再把數(shù)字信號經(jīng)過8255A送給電磁閥電路和繼電器電路，控制其工作與否。從結(jié)構(gòu)來說該設(shè)計包括A/D轉(zhuǎn)換和擴展I/O口。輸入部分包括按鍵設(shè)置、水位傳感器、渾濁度傳感器和紅外傳感器。輸出部分包括LED顯示、繼電器驅(qū)動電路、電磁閥驅(qū)動電路和發(fā)光二極管。系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)設(shè)計框圖

3 智能節(jié)水系統(tǒng)硬件選擇

家庭節(jié)水系統(tǒng)通常包括4個主要構(gòu)成部分，分別是收集器、處理器、儲存器和供給器。系統(tǒng)中要用水位傳感器和渾濁度傳感器及多個電磁閥、繼電器等，既有模擬量又有數(shù)字量。

3.1單片機的選取

ATMEL公司的89系列單片機也稱Flash單片機是以8031為核心構(gòu)成，它和 INTEL公司的MCS-S1系列單片機完全兼容，擴展了它的功能。89系列單片機存在下列很顯著的優(yōu)點:

(1)內(nèi)部含F(xiàn)lash存儲器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)靜態(tài)時鐘方式;

(4)錯誤編程亦無廢品產(chǎn)生;(5)可反復(fù)進行系統(tǒng)試驗。

鑒于以上的優(yōu)點，經(jīng)過分析比較，根據(jù)本系統(tǒng)的特點，選用ATMEL公司89系列的標準型單片機AT89C51。其片內(nèi)含有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)和4K字節(jié)的可電擦電寫閃爍程序存儲器E2PROM，這足以滿足系統(tǒng)實現(xiàn)其功能。

3.2模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片

在眾多的轉(zhuǎn)換器中以逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的性價比最高，應(yīng)用最廣泛，國內(nèi)使用較多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根據(jù)本系統(tǒng)的特點和要求選用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。它包括一個高阻抗斬波比較器；一個帶有256個電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；一個邏輯控制環(huán)節(jié)和8 位逐次比較寄存器(SAR)；一個8位三態(tài)輸出緩沖器。

該系統(tǒng)中ADC0809與AT89C51單片機的連接如圖2所示，采用等待延時方式。論文大全。ADC0809的時鐘頻率范圍要求在10-1280kHz。ADC0809的CLOCK腳的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，因此當單片機的時鐘頻率采用6MHz。ADC0809輸入時鐘頻率即為CLOCK=1MHz，發(fā)生啟動脈沖后需延時100μs才可讀取A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

圖2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

3.3 按鍵的識別和輸出顯示

常用的鍵盤有陣列式鍵盤、獨立式鍵盤。本設(shè)計中有4個按鍵，不必采用陣列式，而采用獨立式鍵盤鍵接一個上拉電阻與P1口的一個管腳連接。對于按鍵的識別，有動態(tài)掃描和中斷兩種方式，在該設(shè)計中，按鍵的使用并不是很頻繁，所以采用了中斷的方式進行按鍵的識別．

對于輸出，有動態(tài)并行輸出、LCD液晶顯示屏和靜態(tài)譯碼輸出三種方式。水箱中的液位要提供給用戶，采用了最簡單的八段數(shù)碼管作為顯示部分的硬件電路。該設(shè)計中只用到兩個數(shù)碼管顯示，不會占用很多硬件資源，所以采用了靜態(tài)顯示。這樣在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下，顯示器的亮度大，而且顯示穩(wěn)定。在輸出方式上，由于對數(shù)碼管響應(yīng)速度不高，采用了串行移位的方式。這里采用74LS164進行顯示驅(qū)動。

3.4電磁閥與繼電器的控制

為使系統(tǒng)安全、穩(wěn)定，采用了24V電磁閥和12V 繼電器。由于電磁閥不能直接與單片機相連，采用了光電隔離，再通過IRF 530進行驅(qū)動。繼電器的驅(qū)動采用的是最簡單的方法，即三極管驅(qū)動，通過I/O腳電平的翻轉(zhuǎn)來對電磁閥進行開/關(guān)控制。論文大全。電磁閥開關(guān)動作的控制脈沖寬度可選為30ms。其控制電路如圖3所示。

圖3 電磁閥控制電路

3.5渾濁度傳感器、液位傳感器和紅外傳感器

APMS-10G渾濁度傳感器可以根據(jù)溶液含有的雜質(zhì)、灰塵的顆粒大小、密度不同，產(chǎn)生光電經(jīng)濾波后輸出即得到渾濁度檢測信號。采用AT89C51單片機與APMS-10G渾濁度傳感器通信,讀出渾濁度值,再將數(shù)據(jù)通過串行口傳給主機，采用可控三態(tài)門74LS125將兩路串行通道隔離,通過可控端分時使用，當P17輸出高電平時,與APMS-10G的通道導(dǎo)通；當P17引腳低電平時,與主機的通信回路導(dǎo)通。從機串口平時與主機保持通信暢通,將串口設(shè)為中斷狀態(tài),隨時可以接收主機發(fā)來的指令。

眾多的的傳感器當中。諧振式水位傳感器采用了先進的傳感原理,高Q值的諧振電路,具有較強的抗干擾能力、結(jié)構(gòu)靈巧、精密、簡單易于制造。該設(shè)計中采用了諧振式水位傳感器作為中位水箱和低位水箱中的水位檢測裝置。

紅外傳感器安裝在水龍頭內(nèi),當人手觸發(fā)傳感器時,信號傳遞給單片機。對于紅外傳感器，則利用熱釋電紅外傳感器直接接收運動人體的信號，使用574S紅外探頭。此電路只需要接收系統(tǒng)，不需要發(fā)射系統(tǒng)，通過技術(shù)處理，可以只接受運動的人體信號，比常規(guī)紅外光接收器抗干擾性強。論文大全。

4 智能節(jié)水系統(tǒng)主程序流程圖

系統(tǒng)主程序流程圖如圖4所示。設(shè)計的思路是首先初始化，讓所有芯片都恢復(fù)最開始的設(shè)置，等所有芯片都準備好了之后，則讀取E2PROM內(nèi)的數(shù)據(jù)，接著進行A/D采樣，讀取水位傳感器和渾濁度傳感器采集到的數(shù)據(jù)，再對數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，若有數(shù)據(jù)輸入，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序并顯示水位的高度；沒有數(shù)據(jù)輸入則繼續(xù)下面的按鍵判斷。有鍵按下時，判斷是哪個按鍵按下，然后再轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序；若無按鍵按下，則轉(zhuǎn)回A/D采樣子程序，重復(fù)上述的程序，如此往復(fù)進行下去。

5 結(jié)束語

提出了家庭智能節(jié)水系統(tǒng)控制器的設(shè)計方案、硬件電路和主程序流程圖。

（1）從人性化、性價比方面綜合考慮器件的優(yōu)略，為該系統(tǒng)的優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。

（2）紅外感應(yīng)水龍頭、LED顯示和延時可調(diào)開關(guān)不僅方面使用，便于監(jiān)控，而且方便自如的調(diào)節(jié)水流時間，達到了節(jié)約用水的目的。

（3）結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，經(jīng)濟節(jié)能環(huán)保。

參考文獻

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[3] 張 偉. 單片機原理及應(yīng)用[M],機械工業(yè)出版社，2002.1

篇13

本論文在實驗室條件允許的情況下，設(shè)計并實現(xiàn)了一個能顯示1 個字母的8 *8 的LED點陣式顯示屏。該系統(tǒng)以SPCE061A系列芯片為核心，結(jié)合軟件實現(xiàn)了動態(tài)字母的顯示、跳屏及自檢等功能。

一、凌陽16位單片機的概述

1.1單片機SPCE061A的概念。SPCE061A 是繼μ’nSPTM系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A 是凌陽科技公司μ’nSPTM （Microcontroller And Signal Processor） 系列產(chǎn)品中的16位微控制器芯片， 內(nèi)置32k閃存， 其較高的處理速度使芯片能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號， 適用于數(shù)字語音識別等應(yīng)用領(lǐng)域。在2.6V～3.6V工作電壓范圍內(nèi)， SPCE061A 的工作速度范圍為0.32～49.152MHz， 具備8通道10位ADC 輸入功能，內(nèi)置的具有自動增益控制的麥克風輸入功能，雙通道10位DAC音頻輸出功能及A、B兩個I/O口輸入輸出功能。

1.2發(fā)展單片機SPCE061A的必要性。凌陽SPCE061A單片機不僅具有體積小、集成度高、可靠性好且易于擴展；較強的中斷處理能力；高性能價格比；低功耗、低電壓等優(yōu)點外，還有很強的模塊化，例如：位操作模塊、自動語音錄音以及播放模塊。另外，它還配有專門的編譯環(huán)境IDE，這些都為軟件的設(shè)計提供了方便。在硬件方面，單片機有輸入輸出端口，這就方便了單片機與機器人、計算機的連接。利用凌陽SPCE061A單片機作為整個系統(tǒng)的主控板，驅(qū)動機器人中的五個電機和機器人頭部的揚聲器。另外增加了特定人語音識別的功能，通過命令來控制機器人，使機器人智能化。

SPCE061A單片機耗電少，可以滿足很多手提設(shè)備、掌上設(shè)備低能耗的需求，低能耗也是電子技術(shù)一直在追求的一個目標。SPCE061A單片機可方便的用來實現(xiàn)聲音錄制、播放，Midi音樂合成和語音識別，相比別的單片機比較有特色。SPCE061A單片機可方便的完成一系列乘加的運數(shù)，實現(xiàn)一些數(shù)據(jù)處理比較容易，別的單片機一般都不具備這種功能。SPCE061A單片機芯片里具備在線仿真調(diào)試電路，使調(diào)試和程序下載更加方便，也把仿真器和燒錄器的成本給節(jié)省下來了。單片機體積小、質(zhì)量輕、價格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

1.3單片機SPCE061A的應(yīng)用領(lǐng)域。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種手機、充電器、電話、電風扇、錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

二、基于單片機SPCE061A的字幕機

2.1字幕機背景介紹

2.1.1點矩陣的種類及結(jié)構(gòu)

現(xiàn)在市面上已出現(xiàn)很多有關(guān)點矩陣顯示器的商品，如廣告活動字幕機、股票顯示板、活動布告欄等。它的優(yōu)點是可按需要的大小、形狀、單色或彩色來組合，可與微處理器連接，做各種廣告性文字或圖形變化。 何謂點矩陣顯示器？其實它是由 LED按矩陣方式排列而得名。 點矩陣顯示器的種類，可分為 5*7、5*8、6*8、8*8 等 4 種；而按 LED 發(fā)光變化顏色來分，可分為單色、雙色、三色；按LED的極性排列方式又可分為共陽極與共陰極，其結(jié)構(gòu)如所示。以 5*7點矩陣為例，一般市售注明 CA-P（共陽極）、CC-P（共陰極）。

本論文設(shè)計采用共陰極為LED的外形及共陰極LED的陣列結(jié)構(gòu)。通過編程控制各顯示點對應(yīng)LED陽極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點的亮滅。

三、結(jié)論

3.1實驗環(huán)境

3.2μ’nSP集成開發(fā)環(huán)境

本論文的實驗開發(fā)環(huán)境為unSP IDE 2.0.0。

IDE2.0.0作為μ’nSP IDE 工具截止現(xiàn)在（2005-11-11）最新的一個版本，它不但繼承以前版本IDE的特點，同時增加了一些新的功能，集納了眾多用戶在使用μ’nSP IDE 過程中提出的一些意見，并包含了一些新的例程。 IDE2.0.0 在編譯優(yōu)化、代碼查錯定位等方面都有了一定的進步，用戶在使用本版 IDE 時，應(yīng)該可以體會到，其對代碼的嚴謹性有了更高的要求。而在新版 IDE 的各個方面，都有所加強，用戶在使用過程當用會有所體會。 新添加功能、加強原有功能等， 都沒有改變 unSP IDE 一慣的使用方法， 所以用戶可以參考 unSP IDE184的用戶手冊，以學(xué)習(xí)μ’nSP IDE 的基本操作及相關(guān)知識，這在 IDE2.0.0 的使用當中是保持不變的。

μ’nSPTM 集成開發(fā)環(huán)境集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能為一體。具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使編程、調(diào)試工作方便且高效。此外，它的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項功能來調(diào)試程序。

3.3 硬件原理

系統(tǒng)設(shè)計

在這里使用 8*8 雙色點矩陣進行說明。

根據(jù)題目要求畫出系統(tǒng)框圖，參考如下：

在程序中控制點矩陣按照從左到右依次顯點，最后可以得到字符‘A’。具體說來先顯示第一幅圖片持續(xù)一小段時間（在程序中使用 4KHz 的時基信號進行掃描，即持續(xù) 1/4096 秒） ，然后再顯示第二幅圖片，顯示第三幅圖片，顯示第四幅圖片，顯示第五幅圖片，然后再重新顯示第一幅圖片……這樣一直循環(huán)進行。由于掃描的時間非常快，應(yīng)用視覺效應(yīng)，就可以看見字符‘A’。

點陣式字母顯示屏的結(jié)構(gòu)。電路包含電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路、單片機控制電路、記錄電路、驅(qū)動電路和 LED點陣屏顯示電路等七大部分。電源電路通過變壓元件為整個電路提供5V的工作電位，復(fù)位電路可在需要時為單片機手動 復(fù)位清零 ，使整個 電子顯示屏初始化；時鐘電路是單片機的工作驅(qū)動電路；單片機內(nèi)的程序控制著整個電路，其輸出通過譯碼器SN74LS154譯碼作為點陣屏的驅(qū)動；記錄電路記錄單片機的工作特性，當出現(xiàn)錯誤時報警，亦即報警電路；驅(qū)動 電路包含陽極驅(qū)動和陰極驅(qū)動 ，分別驅(qū)動＼點陣屏陽極和陰極。譯碼器 SN74LS154的輸出經(jīng)三極管 TP后的輸出為陽極驅(qū)動，移位寄存器 SN74LS595 的輸出為陰極驅(qū)動，從而使整個點陣屏顯示電路正常工作，顯示出所要求的字母或漢字。

在主函數(shù)流程圖中調(diào)用點亮整屏顯示包括紅色與綠色，調(diào)用顯示字符，調(diào)用動態(tài)效果，調(diào)用顯示時鐘等函數(shù)。

先對相關(guān)變量進行初始化；循環(huán)掃描亮 8行LED（ 稱點亮一幀圖象）；一幀圖象掃描完畢后， 列指針向右移動 1位， 再掃描下一幀圖象。為了控制字母共動的速度， 有時候要對一幀圖象掃描數(shù)次后才將列指針移位……依次類推，列指針共向右移動 8位。這樣，主觀上感覺到圖象向左滾（ 移） 動；移動一個字母（ 列指針右移 8位）后，字指針向下一個字母。再重復(fù)上述過程。這樣，我們就能在顯示屏上看到持續(xù)不斷的滾動字母信息了。

顯示字符函數(shù)、向左、向右、向上、向下移動字符函數(shù)中對計數(shù)變量進行初始化，對這幾種模式用變量進行標識，初始化需要顯示的字符指針，初始化列掃描指針。

3.4軟件設(shè)計方案

硬件電路決定了LED點陣屏是以動態(tài)的方式點亮， 流動是以位進行的， 與字母模存放的形式有關(guān)。表1是以左移位，橫向字母，從上往下方式取模。來說明流動程序算法。

設(shè)計基本思路

第一步： 先對相關(guān)變量進行初始化。

第二步：循環(huán)掃描亮 8行L E D（ 稱點亮一幀圖象）。

第三步： 一幀圖象掃描完畢后， 列指針向右移動 1位， 再掃描下一幀圖象。為了控制字母共動的速度， 有時候要對一幀圖象掃描數(shù)次后才將列指針移位……依次類推， 列指針共向右移動 8位。這樣， 主觀上感覺到圖象向左滾（ 移） 動。

第四步： 移動一個字母（ 列指針右移 8位）后，字指針向下一個字母。再重復(fù)上述過程。這樣 ， 我們就能在顯示屏上看到持續(xù)不斷的滾動字母信息了。

四.實驗步驟

4.1 設(shè)計思路

4.1.1 如何用單片機寫字母顯示器的系統(tǒng)

LED點陣電子顯示屏我設(shè)計兩種方案：

方案一：采用可編程邏輯器件作為核心控制器產(chǎn)生LED點陣的行、列驅(qū)動信號。由于該系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)信息的顯示，還要具備鍵盤控制器、顯示亮度連續(xù)可調(diào)、實時時鐘顯示、與PC機通訊等功能及其他發(fā)揮功能，這就要求需要用中大規(guī)模的PLD，設(shè)計多個接口電路，開發(fā)周期長，不易進一步擴展，同時系統(tǒng)的成本會急劇上升（相對于第二種方案）。因此，本設(shè)計并未采用這種方案。

方案二：采用單片機系統(tǒng)來實現(xiàn)。鑒于SPCE061A單片機比傳統(tǒng)的SPCE061A系列8位單片機具有更加豐富的資源，而且數(shù)據(jù)處理速度快，同時“61板除了具備單片機最小系統(tǒng)電路外還包括有電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，體積小，可靠性高。本系統(tǒng)的設(shè)計采用雙單片機系統(tǒng)，一個主要用于完成多功能顯示控制功能，另一個主要用于實時時鐘顯示、實時溫度檢測顯示、無線通訊以及其他的擴展發(fā)揮部分功能，這樣提供了充足的內(nèi)部空間和更多的外部接口；同時由于安裝和調(diào)試工作可以并行進行，極大地縮短了總體設(shè)計和制造的時間。

4.1.2 點陣信息提取方案

將標準的點陣信息字模數(shù)據(jù)的字庫文件（本系統(tǒng)中采用漢字庫文件HZK16、ASCII碼庫文件ASC16）裝入外擴ROM存儲器，采用與PC機相同的編碼（機內(nèi)碼），先進行基于PC機的預(yù)處理，提取需顯示內(nèi)容的機內(nèi)碼，通過串口發(fā)給單片機，單片機首先進行判斷，若是ASCII碼，則直接計算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出連續(xù)的16個字節(jié)即為其字模信息；若為漢字，單片機將機內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為區(qū)碼和位碼，再計算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出連續(xù)的32個字節(jié)即為其字模信息，然后送到顯示器去顯示。另外，PC機與單片機之間串口通信只是傳輸機內(nèi)碼，而不是傳輸字模信息，傳輸信息量小，不需要復(fù)雜的通信協(xié)議。這樣既可以減輕單片機的負擔，而且可以根據(jù)要求隨時改變顯示內(nèi)容，非常簡單靈活。

4.1.3 硬件電路設(shè)計

在日常生活中，經(jīng)?？梢钥吹礁鞣N各樣的電子顯示牌，有大型的也有小型的；有很多都是利用點陣LED 顯示器組合而成的，掌握點陣 LED 的原理及使用方法有助于了解這類產(chǎn)品的工作原理、設(shè)計思想等。

4.1.4 硬件和軟件設(shè)計