導(dǎo)語：如何才能寫好一篇單片機技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

和模擬電路比較，其數(shù)字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：第一、結(jié)構(gòu)簡單，能夠進(jìn)行集成化、系列化生產(chǎn)，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。第三、在處理功能方面較強，除了能實現(xiàn)數(shù)值的運算，還實現(xiàn)邏輯運算和判斷。第四、能夠進(jìn)行編程數(shù)字電路，很好地實現(xiàn)在各種運算方面的靈活性。第五、通過數(shù)字信號的應(yīng)用，更方便進(jìn)行存儲、加密、壓縮、傳輸。

2單片機技術(shù)

2.1單片機的定義對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統(tǒng)。而單片機的設(shè)計，是為了控制其應(yīng)用而設(shè)計的、以及制造其固有的構(gòu)造，在國際上，也叫微控制器。

2.2基本結(jié)構(gòu)及特點在單片機芯片內(nèi)，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時器計數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時鐘部分、A/D即模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分和D/A即數(shù)模轉(zhuǎn)換器部分、以及WDT監(jiān)視定時器等部分。對于單片機，其特點為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統(tǒng)所需器件少。對于單片機的應(yīng)用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業(yè)方面進(jìn)行測控的；第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計算機的一個外設(shè)及通信的設(shè)備。

3結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)與單片機的應(yīng)用實例

3.1數(shù)字電子鐘20世紀(jì)末，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發(fā)展，即社會變得信息化，以及提高了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能化。目前，隨著單片機的發(fā)展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉(zhuǎn)化為CMOS，最終實現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設(shè)備，在電路方面，其具有了內(nèi)裝片的設(shè)備。這種技術(shù)屬于微控的一個技術(shù)。而在單片機模塊中，最普邊的是數(shù)字鐘的使用。對于數(shù)字鐘，是利用數(shù)字電子技術(shù)而實現(xiàn)的，即能進(jìn)行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來進(jìn)行的，用時、分、秒的數(shù)字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產(chǎn)品。對于數(shù)字鐘及其擴大應(yīng)用的研究，這是具有很重要的意義。

3.2由數(shù)字電子鐘組成的單片機的選擇在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內(nèi)，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時可以進(jìn)行擦除，也不會對芯片產(chǎn)生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產(chǎn)生傷害。

篇2

關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無線數(shù)字電臺串行通信

一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過傳感器將捕捉的現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號，存入數(shù)據(jù)存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進(jìn)行處理。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測量站發(fā)送到主控站的設(shè)備。

1系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。

系統(tǒng)由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現(xiàn)場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機顯示打印等。

2AT89C51與數(shù)字電臺的串行通信

Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進(jìn)行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。

2.1通信協(xié)議與波特率

數(shù)字電臺與單片機、終端主控機的通信協(xié)議為：

通信接口——標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口，9線制半雙工方式；

通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；

波特率——1200baud。

數(shù)字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進(jìn)行無線數(shù)傳（9線制標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口），也可進(jìn)行話音通信；采用二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標(biāo)準(zhǔn)。在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時進(jìn)行）即可滿足系統(tǒng)要求。

2.2AT89C51串行口工作方式

AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。

發(fā)送前，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動發(fā)送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。

接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當(dāng)檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當(dāng)滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。

串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：

方式3波特率=T1溢出率/n

當(dāng)SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數(shù)速率（計數(shù)速率=fosc/12）和TI預(yù)置的初值。

定時器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時計數(shù)初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：

X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL

本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。

2.3AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接

AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接如圖3所示。

系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測量數(shù)據(jù)。利用單片機串口與數(shù)字電臺RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實現(xiàn)單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統(tǒng)抗干擾性能。

單片機通過帶控制端的三態(tài)緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發(fā)轉(zhuǎn)換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時c1=0，74HC125A導(dǎo)通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發(fā)射時，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)由單片機TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。

3通信軟件設(shè)計

通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術(shù)是非常重要的。

*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測量站在連續(xù)收到5個同步符后進(jìn)行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過，則測量站發(fā)一信號讓主控站重發(fā)，三次驗證不過則停發(fā)該命令。測量站發(fā)/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

*一個指令由3字節(jié)構(gòu)成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯誤時停發(fā)。

*主控站每發(fā)一個指令，測量站都回送一個應(yīng)答信號。該應(yīng)答信號中包含原指令樣本。

下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。

初始化程序：

BTLEQU2FH；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元

MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數(shù)器，T1方式2，串口用

SETBTR0；啟動T0

MOVBTL，#0F3H；波特率設(shè)定為1200

MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收

接收及驗證程序：

NUMEQU2BH；同步符個數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元

TEMPEQU2CH

ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H

DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符

MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”

SETBP3.5；置電臺收狀態(tài)

SETBREN；允許串口接收

A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個數(shù)

A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3

A3：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志

MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)

CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1

INCNUM；收到的同步符個數(shù)加1

MOVA，NUM；取收到的同步符個數(shù)

CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個55H轉(zhuǎn)A2

A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)

A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址

MOVA，NUM

MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼

MOVTEMP，A；保存密碼

JBRI，A6；串口收完一個字節(jié)轉(zhuǎn)A6

…

A6：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志

MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)

CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4

INCNUM；收到的密碼個數(shù)加1

MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)

CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉(zhuǎn)A5

發(fā)送程序：

CLRP3.5；置電臺發(fā)狀態(tài)

MOVB，#23

MOVDPTR，#ROM-CH

B1：CLRA

MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)

INCDPTR

LCALLSEND-CH；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序

DJNZB，B1

…

CLRA

MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺

B2：CJNER4，#0，B3

CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)

B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)

INCDPTR

LCALLSEND-CH

CJNER3，#0，B4

CJNER4，#0，B5

B4：DECR3

LJMPB2

DECR3

DECR4

LJMPB2

…

SEND-CH：SETBTB8

MOVSBUF，A

DB0，0，0，0，0，0，0，0

JNBTI，$；延時4μs

CLRTI

RET

篇3

防潮是糧食儲存過程中一項重要內(nèi)容，對糧食的儲存質(zhì)量有很重要的作用。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加強倉庫內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測工作。但傳統(tǒng)的方法是用扦樣式玻璃溫度計，人工判讀等最原始的測溫方法，工作量大，難以控制，滯后嚴(yán)重，做好日常的糧情檢查工作，可以發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，以保證儲糧的安全。本論文側(cè)重介紹“單片機溫度檢測系統(tǒng)”的軟、硬件設(shè)計及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi)容包括：采樣、LED顯示，單片機89C51的開發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)等。作為控制系統(tǒng)中的一個典型實驗設(shè)計，單片機溫度檢測系統(tǒng)綜合運用了單片機技術(shù)、模擬電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)碼顯示技術(shù)等諸多方面的知識。

2糧倉濕度檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

糧情測控系統(tǒng)是計算機硬件與軟件的結(jié)合體，實現(xiàn)了計算機對儲糧的檢測與預(yù)警。系統(tǒng)硬件由控制部分和信號檢測部分組成，其中，控制部分包含五個模塊：控制器模塊、手動按鍵、顯示模塊、通信模塊和報警模塊；信號檢測部分包含一個模塊：濕度檢測模塊。

2.1核心單元電路

綜合考慮系統(tǒng)的方便性，可靠性，性價比等因素，系統(tǒng)主機芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統(tǒng)常用的單片機，應(yīng)用在很多領(lǐng)域，利用它完成的報警系統(tǒng)很多。使用AT89C51單片機構(gòu)成的計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計要求，而且AT89C51單片機相對于其它型號的單片機，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對比較好。

2.2檢測傳感器和檢測電路

濕度檢測采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測控系統(tǒng)中主要是檢測室內(nèi)與室外的濕度，一般一個糧倉有兩個濕度檢測點，且精度要求不高。

2.3顯示電路設(shè)計

系統(tǒng)顯示模塊采用數(shù)碼管動態(tài)顯示原理，清晰的顯示實時濕度值

3軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)軟件設(shè)計分為兩個部分，作為主控的上位機的軟件設(shè)計及作為數(shù)據(jù)采樣的單片機終端節(jié)點的軟件設(shè)計。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實現(xiàn)，主要的功能子程序有：數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、線性校正、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)值顯示、發(fā)送、接收和部分中斷子程序。

4系統(tǒng)調(diào)試

本次設(shè)計采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯(lián)調(diào)時只需要把各模塊進(jìn)行正確的連接就可以實現(xiàn)仿真，其模塊與電路圖在前面已經(jīng)介紹這里只是給出總體調(diào)試的效果，把軟件調(diào)試的.HEX文件燒入其中的AT89C51中就可以運行了。

5結(jié)語

篇4

關(guān)鍵詞：單片機；課程實踐；答辯；KEIL C

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）36-8369-02

單片機課程實踐是高校自動化專業(yè)集中實踐環(huán)節(jié)的必修課，是學(xué)生學(xué)習(xí)《單片機原理》課程后，進(jìn)行的一次全面的綜合實踐，其目的旨在加深對單片機基礎(chǔ)理論和基本知識的理解，培養(yǎng)學(xué)生具有單片機系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計和開發(fā)的能力，在具體實現(xiàn)過程中強化學(xué)生的實踐意識，提高應(yīng)用能力、創(chuàng)新意識和合作精神。在項目的實踐中，使得學(xué)生掌握一定的理論與技術(shù)知識，而且應(yīng)該樹立管理理念，建立項目工程思維觀念，而這一點正是高級語言編程思維的一種體現(xiàn)。

通過將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計實驗相結(jié)合，使學(xué)生在理解單片機理論和高級語言編程思想的基礎(chǔ)上，實際動手開發(fā)一個實際的應(yīng)用系統(tǒng)，來提高綜合運用所學(xué)理論知識的能力。

1 研究內(nèi)容或?qū)ο?/p>

引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的單片機理論知識、單片機程序設(shè)計方法和高級語言編程思想，具體設(shè)計一個實用的小型單片機應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)設(shè)計過程按以下順序進(jìn)行――選定課題、調(diào)查用戶需求、總結(jié)歸納數(shù)據(jù)流程、分析性能、書寫需求分析及總體設(shè)計報告（包括組成原理圖、硬件連接、程序流程、系統(tǒng)功能模塊）、完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、撰寫課程實踐報告、系統(tǒng)驗收、組織課程實踐答辯。讓學(xué)生在這一系列工作中綜合運用單片機系統(tǒng)原理以及編程語言等相關(guān)課程知識，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

根據(jù)單片機課程實踐和專業(yè)課程實踐兩個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)各有4～5周但分散的實際情況，考慮將其進(jìn)行整合。并在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排相應(yīng)的指導(dǎo)老師對學(xué)生進(jìn)行必要的指導(dǎo)和幫助，為學(xué)生提供分析思路，解決學(xué)生項目完成中碰到的實際問題。

2 研究擬達(dá)到目標(biāo)

通過在單片機課程實踐中結(jié)合高級語言編程思想，使學(xué)生在掌握單片機理論基礎(chǔ)知識的同時，通過參與項目的分析、設(shè)計與實現(xiàn)，建立軟件工程理念，具備一定的理論與單片機實物實踐相結(jié)合、解決實際應(yīng)用問題的能力。同時在完成項目的過程中，鍛煉科研開發(fā)能力和科研論文寫作能力，為大四的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的順利完成奠定基礎(chǔ)，并為以后工作中的理論與實踐相結(jié)合奠定良好的基礎(chǔ)。

使學(xué)生在單片機課程實踐和高級語言程序編程實踐相結(jié)合的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，利用所學(xué)的單片機系統(tǒng)原理和C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)知識設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)，解決單片機系統(tǒng)應(yīng)用中的實際問題，掌握高級語言編程思想，借助相關(guān)編程工具，完成一個小型項目的自主分析、設(shè)計與實現(xiàn)。

3 主要研究方法

教師提供部分項目供學(xué)生選擇，學(xué)生亦可自擬項目，但課題的選擇要由教師審查核準(zhǔn)。項目盡量選擇實際需求的題目，讓學(xué)生走出校園，通過調(diào)查走訪，了解國內(nèi)單片機應(yīng)用發(fā)展的狀況，開闊眼界，而且在開發(fā)一個真實項目的過程中，帶來求知的源動力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渴望以及創(chuàng)造力；對于虛擬項目，要求學(xué)生做到切合實際需求，能解決一定的應(yīng)用問題，有一定的應(yīng)用價值。

編程開發(fā)工具原則上推薦學(xué)生使用KEIL C，如果學(xué)生認(rèn)為其它開發(fā)工具更適合可由學(xué)生自主選擇。由于實際可用的編程開發(fā)工具與日俱增且不斷更新，為此在課程實踐中，對學(xué)生開發(fā)工具的選擇不做過多限制，使得學(xué)生可以選擇自己感興趣的程序設(shè)計工具進(jìn)行項目開發(fā)，既鍛煉了學(xué)生自學(xué)的能力，又能讓學(xué)生成為項目開發(fā)的決策者，這種主人翁意識使得學(xué)生變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，從而激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。

為了防止學(xué)生對課程實踐任務(wù)敷衍了事，對課程實踐的考核方式由原來的提交程序和文檔改變?yōu)榇疝q的方式。且在集中教學(xué)環(huán)節(jié)之前就讓學(xué)生明確單片機課程實踐的任務(wù)，同時考慮在集中教學(xué)環(huán)節(jié)結(jié)束后適當(dāng)放寬學(xué)生上交可運行的項目程序和課程實踐報告以及組織答辯的時間，讓學(xué)生能更好的延續(xù)自主學(xué)習(xí)的積極性并進(jìn)一步完善項目的開發(fā)。

4 特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價值

通過將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)實驗相結(jié)合，讓學(xué)生在項目的分析、設(shè)計、與實現(xiàn)的過程中掌握單片機理論知識、單片機系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計方法和高級語言程序編程思想 ，提高自動化專業(yè)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性，提高學(xué)生解決實際應(yīng)用問題的能力。

《單片機原理》課程實踐教學(xué)，將單片機課程實踐和高級語言程序設(shè)計實驗兩個教學(xué)環(huán)節(jié)有機整合，讓學(xué)生能在該實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合運用單片機系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)以及相關(guān)編程思想等多種知識，培養(yǎng)初步的科研能力和科研論文寫作能力以及團(tuán)隊合作精神。并通過組織課程實踐答辯使學(xué)生進(jìn)行類似畢業(yè)答辯的演習(xí)。

在自動化專業(yè)學(xué)生的單片機課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過團(tuán)隊合作的方式，以共同完成項目為目標(biāo)，讓學(xué)生在單片機課程實踐中綜合運用所學(xué)的單片機系統(tǒng)原理和高級語言程序設(shè)計基礎(chǔ)的理論知識來完成項目的分析與設(shè)計，并借助相關(guān)的編程語言來完成項目的編程實現(xiàn)。將原本獨立但有高度關(guān)聯(lián)的兩個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機整合，可以讓學(xué)生有更多的時間來系統(tǒng)而連續(xù)的綜合運用所學(xué)的相關(guān)知識，進(jìn)而更好的將理論與實踐進(jìn)行有機結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

篇5

本文介紹了一種空調(diào)機溫度控制系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對溫度的調(diào)控。主要過程如下：利用傳感器將非電量信號轉(zhuǎn)換為電信號，轉(zhuǎn)換后的電信號再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳送給單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并向設(shè)備輸出控制信號。由LED實時顯示被控溫度及設(shè)定溫度，使系統(tǒng)應(yīng)用更加方便、直觀。

【關(guān)鍵詞】單片機、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)調(diào)試

緒論

單片機利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理器和數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM）及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機系統(tǒng)。而現(xiàn)代的單片機則加上了中斷單元、定時單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應(yīng)用更廣泛。

第1章單片機空調(diào)控制系統(tǒng)

隨著中國人民環(huán)境的改善和人民生活質(zhì)量的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調(diào)已成為普遍的需求，建筑能耗占全社會總能耗的比例巨大且持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計，2001年中國建筑能耗已達(dá)到3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占總能耗的27.6%，年增長比例是5%。在發(fā)達(dá)國家中，供熱和空調(diào)的能耗很大，可占到社會總能耗的25%-30%。有資料統(tǒng)計，辦公樓中空調(diào)系統(tǒng)耗能量占總能量的25%左右，所以空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計始終是建筑環(huán)境與設(shè)備領(lǐng)域中的重要研究課題之一。

1.1當(dāng)前國內(nèi)研究情況

1）在城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中，用電結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其中用在建筑物空調(diào)系統(tǒng)的電力負(fù)荷比例日益增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，北京已有250余幢賓館、辦公樓和50余家大商場采用中央空調(diào)，其空調(diào)用電負(fù)荷達(dá)40萬kW。相當(dāng)于華北電網(wǎng)為了調(diào)峰，耗資27億元而興建的十三陵抽水蓄能電站的1/2裝機容量。以廣東省為例，現(xiàn)有裝機容量已達(dá)30萬kW,并以每年30%的速度遞增，其用電負(fù)荷已占總共電量的40%以上。

2）改革開放以來，我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對電力供應(yīng)不斷提出新的挑戰(zhàn)。盡管我國發(fā)電裝機容量已超過2億Kw,年發(fā)電量已突破9000億kWh。然而，目前我國電力供應(yīng)仍很緊張。突出的矛盾是電網(wǎng)峰谷負(fù)荷差加大，夜間至清晨谷段負(fù)荷率低，而高峰段電力嚴(yán)重不足，有的電網(wǎng)峰谷負(fù)荷之差達(dá)25%-30%，造成白天經(jīng)常拉閘限電，夜間有電送不出的現(xiàn)象。

3）由于空調(diào)用電負(fù)荷一般在電力谷段用量甚少，對城市點昂具有很大的“肖鋒填谷“潛力，而在中央空調(diào)中，制冷系統(tǒng)的用電量通常占整個空調(diào)系統(tǒng)用電量的40%-50%，如以商場為例，每10萬m2空調(diào)制冷系統(tǒng)的須用電功率約為7000-9000KW。因此，空調(diào)蓄冷系統(tǒng)應(yīng)運而生，并將日益展示他廣闊的應(yīng)用前景

1.2空調(diào)控制系統(tǒng)的組成以及基本工作原理

空調(diào)系統(tǒng)的基本組成形式可分為三大組成部分，分別是：冷熱源設(shè)備（主機）、空調(diào)末端設(shè)備、附件及管道系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有制冷、制熱、除濕、自動4種工作模式，包括定時、睡眠、風(fēng)向、智能化霜、應(yīng)急運轉(zhuǎn)、試運轉(zhuǎn)以及5種可調(diào)室內(nèi)風(fēng)速等控制功能；在定時開機時，可根據(jù)訪間溫度作智能判斷，自動調(diào)整定時開機時間，避免開機時太冷或太熱；另外，可對設(shè)定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進(jìn)行同時指示，以及完整的抗干擾和系統(tǒng)保護(hù)功能。

1.2.1控制器原理

該系統(tǒng)具有制冷、制熱、除濕、自動4種工作模式，包括定時、睡眠、風(fēng)向、智能化霜、應(yīng)急運轉(zhuǎn)、試運轉(zhuǎn)以及5種可調(diào)室內(nèi)風(fēng)速等控制功能；在定時開機時，可根據(jù)訪間溫度作智能判斷，自動調(diào)整定時開機時間，避免開機時太冷或太熱；另外，可對設(shè)定溫度和房間溫度兩種溫度的10個溫度值進(jìn)行同時指示，以及完整的抗干擾和系統(tǒng)保護(hù)功能。

本系統(tǒng)硬件簡單可靠，軟件具有更完善的控制功能和抗干擾能力。系統(tǒng)具有很高的性能價格比

系統(tǒng)CPU根據(jù)遙控器或按鍵輸入的命令，對采集到的溫度進(jìn)行智能判斷，然后作出相應(yīng)的制冷、制熱或除溫運行。再通過接口電路，驅(qū)動壓縮機、換向閥、風(fēng)向電機和室內(nèi)風(fēng)機作相應(yīng)動作，并對溫度用LED指示。系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。

1.3軟件設(shè)計

軟件設(shè)計采用模擬化處理，主控程序包括以下幾個部分：程序的初始化、試運轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)和信號的采集與處理、溫度LED指示、室內(nèi)風(fēng)機的閉環(huán)積分控制、室內(nèi)風(fēng)向電機的步進(jìn)控制。功能子程序包括制冷、制熱、除濕、自動四種運行模式。中斷程序包括遙控接收。各種定時的中斷查詢處理、速度檢測等。系統(tǒng)的主控程序流程如圖4所示。

1.4硬件設(shè)計

1.4.1單片機的選擇

系統(tǒng)有3路溫度模擬信號輸入，還有1路電壓和1路電流模擬輸入，共5路模擬輸入要求；而模擬信號要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能用單片機CPU處理。為提高系統(tǒng)的性能價格比，應(yīng)采用含有A/D轉(zhuǎn)換器的單片機。經(jīng)過各方面的綜合比較，我們選用了美國Microchip公司的PIC16C72單片機作為控制核心。它具有5路模擬量輸入的A/D轉(zhuǎn)換器，恰好滿足系統(tǒng)的模擬輸入要求。另外，它在1塊芯片上集成了1個8位邏輯運算單元和工作寄存器、2KB程序存儲器、128個數(shù)據(jù)存儲器、3個端口（A口、B口、C口）共22條I/O線、3個定時器/計數(shù)器。另外，只有35條易學(xué)易用而高效的RISC（精簡指令集計算機）指令，同時，芯片具看門狗功能，并提供對軟件運行出錯的保護(hù)。

1.4.2模擬輸入電路

本系統(tǒng)直接用熱敏電阻進(jìn)行測溫，再加一級電容濾波。對外交換溫度檢測電路，因其干擾較大，特加上二極管限幅保護(hù)。對傳感器的不同電阻值，將其所對應(yīng)的不同分壓值輸入至PIC單片機的A/D轉(zhuǎn)換口，在單片機內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該檢測電路結(jié)構(gòu)簡單，性能價格比高。又因采用的單片機為8位，所以溫度轉(zhuǎn)換精度高，可為0.5℃，完全滿足了空調(diào)的信號檢測精度要求。對過流信號的檢測，不用經(jīng)過比較器，節(jié)約了資源；而是采用模擬信號整流分壓后直接輸入，通過單片機自帶的A/D轉(zhuǎn)換器，每500μs對其進(jìn)行一次檢測，并進(jìn)行軟件比較，以確認(rèn)是否過流。對過零電壓信號的檢測，也是采用模擬信號整流分壓后直接輸入。因兩個半的過零點都要檢測，所以用橋式整流。模擬輸入電路如圖2所示。

1.5單片機控制系統(tǒng)的調(diào)試

1.5.1硬件調(diào)試

根據(jù)設(shè)計的原理電路做好實驗樣機，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機故障，其中包括設(shè)計錯誤和工藝性故障。

1）脫機檢查

用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。有時為保護(hù)芯片，先對各管座的電位（或電源）進(jìn)行檢查，確定其無誤后再插入芯片檢查。

1.5.2仿真調(diào)試

暫時排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機接上仿真機的40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計要求。這部分工作是一種經(jīng)驗性很強的工作，一般來說，設(shè)計制作的樣機不可能一次性完好，總是需要調(diào)試的。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計的準(zhǔn)確性。其次是調(diào)試MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以進(jìn)行下面的應(yīng)用軟件調(diào)試。

1.5.3硬件電路調(diào)試的一般順序

1）檢查CPU的時鐘電路。通過測試ALE信號，如沒有ALE信號，則判斷是晶體或CPU故障，這稱之為“心臟”檢查。

2）檢查ABUS/DBUS的分時復(fù)用功能的地址鎖存是否正常。

3）檢查I/O地址分配器。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構(gòu)成，如是部分譯碼設(shè)計，則排除地址重疊故障。

4）對擴展的RAM、ROM進(jìn)行檢查調(diào)試。一般先后寫入55H、AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常。因為這樣RAM、ROM的各位均寫入過‘0’、‘1’代碼。

5）用戶級I/O設(shè)備調(diào)試。如面板、顯示、打印、報警等等。

1.5.4軟件調(diào)試

軟件調(diào)試根據(jù)開發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法：

1）交叉匯編

用IBMPC/XT機對MCS—51系列單片機程序進(jìn)行交叉匯編時，可借助IBMPC/XT機的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到PC機，生成MCS—51HEX目標(biāo)代碼和LIST文件。

2）用匯編語言

現(xiàn)在有些單片STD工業(yè)控制機或者開發(fā)系統(tǒng)，可直接使用匯編語言，借助CRT進(jìn)行匯編語言調(diào)試。

3）手工匯編

這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。這種方法的實質(zhì)就是對照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機器碼，然后輸入到RAM重新進(jìn)行調(diào)試。在進(jìn)行手工匯編時，要特別注意轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、查表指令。必須準(zhǔn)確無誤地計算出操作碼、轉(zhuǎn)移地址和相對偏移量，以免出錯。

4）以上3種方法調(diào)試完成以后，即可通過EPROM寫入器，將目標(biāo)代碼寫入EPROM中，并將其插至機器的相應(yīng)插座上，系統(tǒng)便可投入運行。

硬件、軟件仿真調(diào)試經(jīng)過硬件、軟件單獨調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實驗室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機器，移至現(xiàn)場進(jìn)行運行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運行及調(diào)試中的問題反復(fù)進(jìn)行修改。

1.5.5調(diào)試

單片機控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其核心技術(shù)是單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計。對工程技術(shù)人員來說，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點是十分必要的。根據(jù)工作經(jīng)驗，前面敘述的系統(tǒng)調(diào)試方法將會有助于從事這方面工作的技術(shù)人員及本專業(yè)的學(xué)習(xí)者。

第2章單片機的空調(diào)控制系統(tǒng)技術(shù)和量化要求

2.1空調(diào)控制系統(tǒng)的數(shù)字化控制

（以Infineon的8位單片機C504/C508）為例

2.1.1模糊智能控制

與普通空調(diào)的運行方式不同，變頻空調(diào)的壓縮機需要連續(xù)運行。其速度調(diào)節(jié)變得更加重要，要確保室內(nèi)溫度波動限制在較小范圍內(nèi)。事實上永磁直流無刷電機是一個多變量，非線性，強耦合的對象，需要智能控制才能取得比較滿意的效果。考慮到8位單片機的資源有限，本系統(tǒng)采用模糊控制來實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速的控制。因為C504/C508的CCU單元的通道0在塊交換模式下降了參與電機換相外，還可用來完成捕獲動作，故這個通道可以同時用于電機速度檢測。系統(tǒng)所用的模糊控制規(guī)則如下式：U=αE+（1-α）E式中，E為位速度誤差，Ec為速度誤差變化率，α為加權(quán)系數(shù)，在0和1之間取值，U為控制器輸出。通過調(diào)整加權(quán)系數(shù)，本系統(tǒng)可以對控制規(guī)則進(jìn)行在線修正。

2.1.2功率變換電路

功率變換電路及其驅(qū)動和保護(hù)是直流無刷電機調(diào)速系統(tǒng)的最核心的部分。功率變換電路主要是整流橋和逆變橋。目前在國內(nèi)變頻空調(diào)產(chǎn)品中這部分電路的角色主要是由智能功率模塊（IPM）來充當(dāng)。所謂IPM，就是將功率變換電路，驅(qū)動，保護(hù)，檢測，輔助電源都集成在一個模塊內(nèi)。

2.1.3單片機控制系統(tǒng)中控制算法

(1)直接數(shù)字控制

當(dāng)被控對象的數(shù)學(xué)模型能夠確定時，可采用直接數(shù)字控制。所謂數(shù)學(xué)模型就是系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它表示系統(tǒng)輸入輸出及其內(nèi)部狀態(tài)之間的關(guān)系。一般多用實驗的方法測出系統(tǒng)的特性曲線，然后再由此曲線確定出其數(shù)學(xué)模型?，F(xiàn)在經(jīng)常采用的方法是計算機仿真及計算機輔助設(shè)計，由計算機確定出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，因而加快了系統(tǒng)模型的建立。當(dāng)系統(tǒng)模型建立后，即可選定上述某一種算法，設(shè)計數(shù)字控制器，并求出差分方程。計算機的主要任務(wù)就是按此差分方程計算并輸出控制量，進(jìn)而實現(xiàn)控制。

(2)數(shù)字化PID控制

由于被控對象是復(fù)雜的，因此并非所有的系統(tǒng)均可求出數(shù)學(xué)模型，有些即使可以求出來，但由于被控對象環(huán)境的影響，許多參數(shù)經(jīng)常變化，因此很難進(jìn)行直接數(shù)字控制。此時最好選用數(shù)字化PID（比例積分微分）控制。在PID控制算法中，以位置型和增量型2種PID為基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)的要求，可對PID控制進(jìn)行必要的改進(jìn)。通過各種組合，可以得到更圓滿的控制系統(tǒng)，以滿足各種不同控制系統(tǒng)的要求。

2.2單片機控制系統(tǒng)的數(shù)字化

2.21采用數(shù)字化負(fù)荷隨動控制理論

運用現(xiàn)代化計算機技術(shù)、數(shù)字化自動控制技術(shù)，對中央空調(diào)設(shè)備運行進(jìn)行綜合、優(yōu)化；針對中央空調(diào)主機和輔機系統(tǒng)運行的工況和末端負(fù)荷的變化，采集其瞬間多種變化參數(shù)，對負(fù)荷進(jìn)行隨動跟蹤；自動、準(zhǔn)確、及時地對冷凍（溫）水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機設(shè)備的運行參數(shù)進(jìn)行采集，對系統(tǒng)各設(shè)備自動進(jìn)行實時優(yōu)化控制，使中央空調(diào)主機運行環(huán)境得以優(yōu)化，使得主機工質(zhì)和輔機系統(tǒng)各種流量跟隨末端負(fù)荷的變化而同步變化，確保中央空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適性的前提下，大幅度降低系統(tǒng)的能源消耗。即把負(fù)荷運行所不需要的，而系統(tǒng)運行又將會產(chǎn)生的這部分多余的冷量節(jié)省下來。

2.22中央空調(diào)數(shù)字化負(fù)荷隨動節(jié)能控制系統(tǒng)

控制精度高，同頻精度和穩(wěn)定性好，可使中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能達(dá)到20%以上。該技術(shù)、產(chǎn)品在國內(nèi)、國外處于領(lǐng)先水平，具有高效節(jié)能、安全、舒適和方便管理的顯著效果。

第3章結(jié)論

單片機控制技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，其核心技術(shù)是單片機控制系統(tǒng)的設(shè)計。對工程技術(shù)人員來說，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計、硬件設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點是十分必要的。隨著我國經(jīng)濟實力的增長，開發(fā)新產(chǎn)品的思路上過去那種過多注重價格因素而使新產(chǎn)品開發(fā)上不了檔次的弱點有所改善，開始注意使用當(dāng)前最先進(jìn)的單片機開發(fā)高檔次的產(chǎn)品。由于單片機的開發(fā)手段目前仍以仿真器為主，公司能否提供廉價的仿真器，提供方便的技術(shù)服務(wù)與培訓(xùn)，較之能否提供高性能、低價位的單片機有著同等的重要性。各單片機廠商在開發(fā)工具以及技術(shù)服務(wù)方面也進(jìn)行著激烈的競爭。這種競爭與推出新型的單片機以顯示高技術(shù)方面的優(yōu)勢是相輔相成的。競爭的結(jié)果是為單片機應(yīng)用工程師提供更廣闊的選擇空間，而最終受益的是單片機產(chǎn)品的消費者，由于單片機對各行各業(yè)都有用，這種電子技術(shù)的進(jìn)步導(dǎo)致各行各業(yè)的進(jìn)步，也帶動了人類文明的進(jìn)步。

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[12]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列單片機原理與接口技術(shù).人民郵電出版社2004-5

第5章致謝

本論文設(shè)計在（）老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著（）老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)論文寫作期間，（）老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關(guān)懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向（）老師表示深深的感謝和崇高的敬意。

在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這四年中給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。

篇6

【關(guān)鍵詞】單片機；智能家居；VB

一、引言

現(xiàn)代家庭已經(jīng)從追求家居的豪華裝飾轉(zhuǎn)向家居智能化，享受智能化帶來的多元化信息，以及安全、舒適與便利的生活環(huán)境。廣闊的市場前景和實用價值，使智能家居已經(jīng)成為國內(nèi)外研究的熱點。目前智能家居控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)為兼容性強的家庭主控制器，有PC架構(gòu)、單片機架構(gòu)、嵌入式架構(gòu)三大解決方案。但三者都有其自身的缺點：PC機架構(gòu)系統(tǒng)昂貴的改線費用和繁瑣的改線工程也是令人難以接受的；單片機架構(gòu)系統(tǒng)電路設(shè)計較復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，擴展能力不強；嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)周期長，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，市場價格比較高，應(yīng)用面比較狹窄。本文介紹一種價格便宜、成本較低、和現(xiàn)有設(shè)備兼容性好的無線智能家居控制系統(tǒng)

二、系統(tǒng)總體設(shè)計

本智能無線家居控制系統(tǒng)主要由PC軟件，單片機控制器、家居控制終端和相關(guān)無線傳感器系統(tǒng)四個部分組成（如圖1所示）。

PC軟件是系統(tǒng)的靈魂，軟件編寫的好壞直接影響系統(tǒng)的性能。PC軟件的功能是給用戶提供操作界面、將用戶的指令（包括用戶預(yù)設(shè)指令）通過串口傳送給單片機控制器，并顯示報警信息。

單片機控制器是信息的交換中心。單片機控制器的功能是將PC機傳送給單片機的指令通過無線的方式發(fā)送給家居控制終端，同時它還可以將傳感器測得的信號傳送給PC。

家居控制終端是家居控制的執(zhí)行機構(gòu)，它可以接受無線控制指令并執(zhí)行。家居控制終端包括各種無線開關(guān)、各種無線控制器、無線電磁閥門等。

相關(guān)傳感器可以探測各種威脅，并通過無線的方式發(fā)送給單片機。它包括無線煤氣傳感器、無線紅外傳感器等。

系統(tǒng)通過相關(guān)無線傳感器系統(tǒng)探測信號，并傳送給單片機，然后由單片機將信息傳送給PC機，實現(xiàn)報警，并通過PC操作人員的操作，將控制指令發(fā)送給單片機控制器，然后由單片機控制器將執(zhí)行指令發(fā)送給家居控制終端。通過家居控制終端的執(zhí)行完成對家庭中照明、安防等的控制。同時系統(tǒng)還可以利用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢和控制無線攝像設(shè)備，對家庭進(jìn)行監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上，通過利用操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能還可以遠(yuǎn)程觀察和控制本系統(tǒng)。系統(tǒng)運行場景如圖2所示。

三、單片機硬件設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件部分主要由計算機PC、單片機電路板、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線傳感器、無線控制器等部分組成，其中單片機電路部分是本文的設(shè)計重點，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

單片機電路分無線接收和解碼模塊、無線發(fā)射模塊、STC89C54RC單片機、MAX232、設(shè)備、串口等部分組成。

無線接收和解碼模塊主要由PT2272芯片及其附屬電路組成，它的主要功能是將相關(guān)傳感器探測到的報警信號接收并解碼，同時將解碼信號發(fā)送給單片機。無線發(fā)射模塊主要由PT2262芯片及其附屬電路組成它的主要功能是將單片機發(fā)送的控制信號發(fā)送給被控設(shè)備（如燈光控制器）。MAX232芯片及其電路主要是完成單片機和PC的通信。

STC89C54RC單片機是整個系統(tǒng)的中心，負(fù)責(zé)將無線接收和解碼模塊接收的信號經(jīng)過MAX232芯片和串口發(fā)送給PC，同時PC發(fā)來的控制信號經(jīng)過串口和MAX232芯片經(jīng)過STC89C54RC單片機由無線發(fā)射模塊發(fā)送給控制單元。

四、軟件部分設(shè)計

本系統(tǒng)主要有上位機（PC）程序和下位機（單片機）程序兩個部分組成。上位機程序主要是在VB環(huán)境下完成的，包括界面、控制和通信等功能。下位機主要是在keil環(huán)境下完成的，包括控制和通信等功能。系統(tǒng)上位機主程序如圖4所示。

VB文件部分程序（噴水開關(guān)部分）如下：

'Label11

Me.Label11.AutoSize = True

Me.Label11.Font = New System.Drawing.Font（"宋體"，9.75！，System.Drawing.FontStyle.Regular，System.Drawing.GraphicsUnit.Point，CType（134，Byte））

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Me.Label11.Size = New System.Drawing.Size（33，13）

Me.Label11.TabIndex = 620

Me.Label11.Text = "噴水"

Keil部分程序（校驗子程序和無線發(fā)送子程序部分）如下：

//校驗子程序

void crc_pro（void）

{

uchar a；

crc=0；

for （a=1；a

crc=crc+inbuff[a]；

if （crc==inbuff[34]）

crc_err_bz=0；

else crc_err_bz=1；

}

//無線發(fā)送子程序

void wuxian_fa_pro（void）

{

uchar a，b，c；

for （a=0；a

{

tongbu（）；

for （b=0；b

{

c=wuxian_buff[b]；

switch （c）

{

case 0： bit_0（）；break；

case 1： bit_1（）；break；

case 2： bit_f（）；break；

default：break；

}//switch c

}//for b

}//for 發(fā)送4次

}

五、結(jié)束語

本系統(tǒng)結(jié)合PC架構(gòu)和單片機架構(gòu)，同時將無線技術(shù)引入其中，發(fā)揮了二者的優(yōu)點，避免了二者的缺點。同時在無線技術(shù)的選擇上，應(yīng)用了315/433MHz射頻技術(shù)，價格便宜，成本較低，和現(xiàn)有設(shè)備兼容性好。綜上所述，本系統(tǒng)切合社會發(fā)展實際需要、技術(shù)可實現(xiàn)性、經(jīng)濟性都很好，有一定的創(chuàng)新性和推廣潛力，非常有研究價值并有很強的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1]關(guān)勇.物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展分析[D].北京郵電大學(xué)學(xué)位論文，2010.

[2]唐亮.我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)鏈分析[D].北京郵電大學(xué)學(xué)位論文，2010.

[3]物聯(lián)網(wǎng)“十二五”規(guī)劃鎖定十大領(lǐng)域[J].中國證券報，2010.

[4]屈偉平.物聯(lián)網(wǎng)掀起新的信息技術(shù)革命浪潮[J].物流技術(shù)與應(yīng)用，2009（11）.

[5]朱仲英.傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)展與趨勢[J].微型電腦應(yīng)用，2010（01）.

篇7

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新能力；單片機教學(xué)；改革

中圖分類號：TP368.1-4

隨著知識經(jīng)濟的不斷發(fā)展，企業(yè)對于綜合型人才的需求更加的迫切，培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才已被確定為我國高等教育發(fā)展的根本目標(biāo)。單片機課程是電子類專業(yè)的一門核心課程，具有很強的綜合性與實踐性特征，該課程不僅為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，并且也提供了一種培養(yǎng)創(chuàng)新能力的良好手段。傳統(tǒng)的單片機課程教學(xué)在提升學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面還存在很大的欠缺性，因此，為了在單片機課程教學(xué)中強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)，必須對傳統(tǒng)單片機課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革。

1.教學(xué)與實踐改革存在的問題

1.1教學(xué)方式有待改進(jìn)

在單片機的教學(xué)過程中不少教師常常以單片機理論為教學(xué)的重中之重，實驗常安排一些與實踐結(jié)合不緊密的基礎(chǔ)實驗，從而難以與實踐緊密結(jié)合起來；再加上一些教師強調(diào)筆試的重要性，勢必造成學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣和積極性，將更多精力用于考試過關(guān)，而難以使理論知識得到實踐和應(yīng)用。例如循環(huán)左移和右移指令的講解，只做理論上的推導(dǎo)，很難加深學(xué)生的印象，若能引入適當(dāng)?shù)腅DA技術(shù)將這個循環(huán)左移和右移過程形象地展示出來，既能加深學(xué)生的印象還能提高其學(xué)習(xí)興趣[1]。

1.2傳統(tǒng)教學(xué)的內(nèi)容問題

由于單片機教材與實際應(yīng)用有一定的差距，教材中提到的理論與實物已經(jīng)是幾年前的市場產(chǎn)品或者是面臨淘汰的產(chǎn)品，這樣就會使學(xué)生接觸到一些過時的知識卻沒有看到新的改進(jìn)，從而在一定程度上影響了學(xué)生的知識面和實踐能力。實驗課程體系驗證性實驗過多、綜合性、啟發(fā)性實驗太少，沒有大型設(shè)計性和綜合性實驗，基本沒有對學(xué)生動手實踐能力達(dá)到提高和訓(xùn)練[2]。

1.3學(xué)生對實踐和動手缺乏積極性

不少學(xué)生對單片機的實踐性缺少認(rèn)識，不主動參與實踐和設(shè)計，他們寧愿將時間放在英語考試或計算機等級考試上，卻對單片機技術(shù)的實踐和操作缺少興趣，因此培養(yǎng)和調(diào)動學(xué)生積極性顯得尤為重要。

2.教學(xué)實踐改革中的有效建議

2.1教學(xué)項目的創(chuàng)新設(shè)計

教學(xué)項目是課程教學(xué)內(nèi)容的載體，教學(xué)項目設(shè)計的好壞直接關(guān)系到單片機課程的教學(xué)效果。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，筆者設(shè)計了一些創(chuàng)新性的教學(xué)項目，旨在為學(xué)生提供更大的創(chuàng)新設(shè)計空間。比如：設(shè)計智能打鈴器、盆栽自動灌溉裝置、自動避障小車等。這些教學(xué)項目不僅可以鍛煉學(xué)生的單片機開發(fā)能力，也可以為學(xué)生提供很大的創(chuàng)新空間。學(xué)生在完成這些項目的基本功能后，還可以根據(jù)自己的想象力對其進(jìn)行改進(jìn)，使其功能更加完善。

2.2n程題目的創(chuàng)新設(shè)計

單片機課程設(shè)計是單片機教學(xué)的一個重要檢驗環(huán)節(jié)，其題目的設(shè)計對于培養(yǎng)和考核學(xué)生的創(chuàng)新能力非常重要。題目的設(shè)計和選取可以從以下幾個方面入手：借鑒歷屆電子設(shè)計大賽的題目；從日常生活中尋找與們課堂教學(xué)相關(guān)的資源，將其改良為可行性課題；以在研的教師科研課題為藍(lán)本，將部分研究內(nèi)容作為設(shè)計制作的題目供學(xué)生練習(xí)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。比如，筆者根據(jù)自己的日常生活經(jīng)驗，設(shè)計了智能水杯題目，不限定水杯的具體功能，要求學(xué)生充分發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新能力，分組設(shè)計出不同功能的智能水杯。各個小組完成了不同的創(chuàng)新設(shè)計，有的小組設(shè)計了具有自動顯示水溫功能的水杯，有的小組設(shè)計了具有定時提醒喝水功能的水杯，有的小組設(shè)計了具有音樂播放功能的水杯，等等。

2.3開發(fā)單片機創(chuàng)新實驗裝置

傳統(tǒng)的單片機實驗箱內(nèi)部電路固定，學(xué)生只能按照實驗指導(dǎo)書的步驟，機械地做一遍驗證性實驗，無法進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計。針對傳統(tǒng)單片機實驗箱的缺點，筆者開發(fā)了一套靈活性和擴展性強、易于升級的單片機創(chuàng)新實驗裝置。其設(shè)計思路是將搭建各種不同功能單片機系統(tǒng)所必需的組成電路分離，設(shè)計出各個獨立的功能模塊，在該裝置上學(xué)生可自主選擇功能模塊，完成創(chuàng)新性單片機系統(tǒng)的設(shè)計。另外，利用Proteus與Keil軟件整合構(gòu)建單片機創(chuàng)新虛擬仿真實驗室，它可為學(xué)生提供豐富的虛擬儀器和元器件資源，為學(xué)生提供良好的創(chuàng)新平臺。

2.4請高校研究生作有趣易懂的產(chǎn)品設(shè)計報告

以往常有教師向院上提出應(yīng)該多請專家給學(xué)生作專題報告以拓展學(xué)生的知識面，盡管學(xué)院作出了一定的努力，然而許多國內(nèi)專家總是忙于手頭工作，或者因為路程問題最后不能完成這一愿望，即便有的專家過來作完報告，卻也難以收到預(yù)期的效果，一些學(xué)生往往反映太過深奧，或者難于理解或者與所學(xué)知識關(guān)聯(lián)不大。對此我們可以請來高校一些發(fā)表過優(yōu)秀論文的研究生，利用周末過來講解和展示他們的設(shè)計成果這些研究生往往非常樂意奉獻(xiàn)自己的論文成果，因此講解得較為詳細(xì)具體，并且可以做到淺顯易懂而本科生在具有一定理論基礎(chǔ)情況下都能聽懂。

2.5 考核方法的創(chuàng)新設(shè)計

通常來說考核就是對教師教學(xué)效果的檢驗和學(xué)生水平的測試，同時也是督促和激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的原因和動力。在單片機的教學(xué)與實踐改革過程中，我們提出了一種注重實踐能力和應(yīng)用能力培養(yǎng)的考核方式，課堂考勤占10%，平時成績占30%期末考試占60%。這種考核方式突出的特點是平時成績比例較高，同時對其考核將一半的分值設(shè)定為實驗成績，并對學(xué)生在實驗中的具體表現(xiàn)從實驗態(tài)度、完成實驗的情況、實踐動手能力和課程設(shè)計等幾方面進(jìn)行量化。

3.結(jié)語

單片機技術(shù)是電子類專業(yè)的核心課程，有較強的實踐性，因此學(xué)生只有在單片機開發(fā)實踐中才能真正掌握其開發(fā)方法、鍛煉創(chuàng)新能力。但加強學(xué)生的實踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力并不是一件容易的事情，需要教師首先轉(zhuǎn)變教學(xué)的觀念，從教學(xué)的教學(xué)項目、課程題目上大膽創(chuàng)新，并在實驗裝置上下功夫，做出創(chuàng)新，并通過產(chǎn)品設(shè)計報告、以及考核方法創(chuàng)新的輔助，全面的提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，相信在堅持不斷的推進(jìn)、實踐和努力中，一定能在學(xué)生單片機應(yīng)用及創(chuàng)新能力提升上有所收獲。

參考文獻(xiàn)：

篇8

關(guān)鍵詞：家庭、火災(zāi)探測器、復(fù)合功能、開發(fā)

一、家庭探測器市場現(xiàn)狀

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們生活水平的日益提高，在家庭中液化石油氣、管道煤氣、天然氣進(jìn)入了大多數(shù)家庭，各種家用電器也得到了廣泛的使用，人們在享受這些現(xiàn)化設(shè)施所帶來便利的同時，卻也增加了火災(zāi)隱患和有害氣體中毒等的危險。目前，在消防產(chǎn)品中，產(chǎn)品種類大多集中于公共區(qū)域探測器的研制，而且功能單一，火災(zāi)探測器、氣體探測器。而且各探測器通過聲音發(fā)出報警信號。由于工程所用的探測器安裝影響家庭室內(nèi)環(huán)境美觀，且功能單一，性能不穩(wěn)定。

二、家用探測器主要功能

針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，我們要想研制一種實用新型目的，可以探測多種可能帶來安全隱患的危險信號，然后通過對信號收集識別和處理，發(fā)出可視化的聲光報警信號。而且該家用自動報警產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡單，外觀美觀，安裝方便，所占空間小，使用方便可靠，實用性強。

為了實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)調(diào)研討論擬通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：家用火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，包括監(jiān)控機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)，所述監(jiān)控機構(gòu)包括光電感煙火災(zāi)探測器、溫度探測器、遠(yuǎn)紅外線探測器、紅外攝像頭、CO探測器，所述執(zhí)行機構(gòu)包括主控單片機、忙音回音檢測電路、鍵盤接口電路及顯示電路、語音報警電路和DTMF撥號電路，所述主控單片機分別與所述光電感煙火災(zāi)探測器、溫度探測器、遠(yuǎn)紅外線探測器、紅外攝像頭、CO探測器、忙音回音檢測電路、鍵盤接口電路及顯示電路、語音報警電路和DTMF撥號電路相連，所述控制單片機一端還連接有繼電器和無線信號發(fā)射器，所述繼電器串聯(lián)有脫扣器，所述脫扣器與繼電器的常開觸點相連，所述無線信號發(fā)射器通過無線連接有移動終端。

可以通過光電感煙火災(zāi)探測器檢測現(xiàn)場的煙霧，通過溫度探測器檢測現(xiàn)場的溫度，通過CO探測器檢測現(xiàn)場CO的濃度，并通過主控單片機將檢測到的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)送到用戶的移動終端上，遠(yuǎn)紅外線探測器、紅外攝像頭的設(shè)置，一方面可以用來看到現(xiàn)場火災(zāi)的畫面，另一方面可以很快的發(fā)現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)場被困人員所在的位置，同時當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件可以通過控制單片機使控制器與脫扣器失去連接時，繼電器的常開觸點斷開，及時切斷供電回路，使用方便可靠，實用性強。

三、家庭探測器技術(shù)方案

本具體實施方式采用以下技術(shù)方案：家用火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，包括監(jiān)控機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)，所述監(jiān)控機構(gòu)包括光電感煙火災(zāi)探測器4、溫度探測器5、遠(yuǎn)紅外線探測器6、紅外攝像頭7、CO探測器8，所述執(zhí)行機構(gòu)包括主控單片機1、忙音回音檢測電路2、鍵盤接口電路及顯示電路3、語音報警電路10和DTMF撥號電路11，所述主控單片機1分別與所述光電感煙火災(zāi)探測器4、溫度探測器5、遠(yuǎn)紅外線探測器6、紅外攝像頭7、CO探測器8、忙音回音檢測電路2、鍵盤接口電路及顯示電路3、語音報警電路10和DTMF撥號電路11相連，所述控制單片機1一端還連接有繼電器12和無線信號發(fā)射器14，所述繼電器12串聯(lián)有脫扣器13，所述脫扣器13與繼電器12的常開觸點相連，所述無線信號發(fā)射器14通過無線連接有移動終端。

經(jīng)過市場調(diào)研設(shè)計具體實施方式的工作原理初步定為：用戶端自動報警器安裝于居民住宅，用于對居民住宅各個不同部位的不同類型探測智能化住宅防盜防火報警系統(tǒng)器遠(yuǎn)紅外線探測器、紅外攝像頭、光電感煙、溫度、一氧化碳進(jìn)行監(jiān)測與控制，并對從各個探測器采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。一旦有室內(nèi)起火、煤氣泄漏等情況發(fā)生時，與之相對應(yīng)的報警探測器立即將相應(yīng)的報警信號探測器的編號加密后傳送給報警主機，報警主機對報警信號進(jìn)行解碼和判斷，得出報警類型，確認(rèn)無誤后，通過家中的電話線路自動撥號報警，并與中央控制器建立聯(lián)系，將相關(guān)信息傳送至中央控制器中，同時當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件可以通過控制單片機使控制器與脫扣器失去連接時，繼電器的常開觸點斷開，及時切斷供電回路，同時可以通過移動終端實時查看現(xiàn)場情況。

該智能報警系統(tǒng)可以實現(xiàn)如下功能：89C51單片機對雙音多頻DTMF編、譯碼器的控制，使住宅通過電話網(wǎng)實現(xiàn)與相關(guān)部門之間的數(shù)據(jù)交換， DTMF撥號電路與89C51單片機通過電話網(wǎng)絡(luò)完成住宅與外部的聯(lián)絡(luò)。當(dāng)探測器檢測到意外情況后，就發(fā)出報警電平信號到主控制部分89C51單片機處，單片機通過接口電路對讀取的電平進(jìn)行處理，然后控制雙音多頻撥號芯片向電話線路撥出電話號碼，與此同時控制語音芯片撥出事先錄制好的語音信號到電話線路，實現(xiàn)語音報警，撥號完成接聽回鈴聲后，模擬掛機，從而完成向區(qū)域控制中心的單位保衛(wèi)部門、110/119報警臺電話機或用戶發(fā)出呼叫信號，告知對方住宅被盜或有火災(zāi)發(fā)生。報警系統(tǒng)在撥號報警的同時啟動現(xiàn)場報警器，進(jìn)行事件的現(xiàn)場光LED報警，并啟動語音電路，播放相應(yīng)警情的語音提示音。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報警信號時，報警電話享有電話線路的優(yōu)先權(quán)。還需配置有應(yīng)急按鍵，當(dāng)家庭出現(xiàn)緊急情況時可通過報警主機鍵盤上的應(yīng)急按鍵直接撥號報警。

語音電路APR9600采用模擬存儲技術(shù)，噪音低，不怕斷電，可以反復(fù)錄放。語音信息可以分8段存放，分別用8個按鍵控制，按下哪個鍵就可以錄放哪一段而不影響其它段。本系統(tǒng)中的語音信息分為2大類：預(yù)警信息和報警信息，其中預(yù)警又分為溫度偏高預(yù)警和煙霧過大預(yù)警，報警分為火警和盜警。使用時，用戶可以通過簡單的按鍵操作，隨時錄制和播放任意一段。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警或報警時，單片機通過P2.2-P2.4控制電子開關(guān)實現(xiàn)按鍵操作，啟動相應(yīng)的錄音段，放出相應(yīng)的語音預(yù)、報警信息，并且可以根據(jù)需要循環(huán)播放，播放次數(shù)由用戶自行設(shè)置。

四、結(jié)論

本產(chǎn)品可以通俗檢測多種可能帶來安全隱患的危險信號，然后通過對信號收集識別和處理，發(fā)出聲光報警信號并可視化顯示。而且該家用自動報警產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡單，外觀美觀，安裝方便，所占空間小，使用方便可靠，實用性強。但本次品對多源信號早期發(fā)生時探測靈敏度不高，這是有待提高和完善的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

3 秦華禮;常德強;易光旺;陳寶智;;火災(zāi)早期預(yù)測技術(shù)的發(fā)展趨勢[A];

篇9

關(guān)鍵詞：單片機；串行通信；總線；計算機；接口

隨著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用， 工業(yè)過程的智能化、自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過程控制的各個領(lǐng)域。因為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，單片機系統(tǒng)在使用過程中通常會出現(xiàn)一些設(shè)計時想不到的新情況、新問題，這就需要進(jìn)一步修改和完善．因此，有必要設(shè)計一套單片機綜合實驗系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場反饋的各種問題，隨時對系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實驗研究和分析，解決工程實際問題．本文設(shè)計的這套單片機綜合實驗系統(tǒng)具有自動采集多路模擬量、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動調(diào)節(jié)和控制輸出、與計算機進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能．

1 系統(tǒng)組成及工作原理

綜合實驗系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，按鍵控制模塊，日歷時鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計算機，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；外部數(shù)據(jù)存儲模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時周期之后使CPU復(fù)位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計算機進(jìn)行遠(yuǎn)(約1 200 m)近(約15 m)距離的數(shù)據(jù)通信[1] ；上位計算機將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時發(fā)送控制參數(shù)，對被測對象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)．

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2．1 單片機仿真系統(tǒng)

單片機仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機上運行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲器借用仿真機的)，也可以連接外部電路來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測與控制功能．仿真機一般都具有單片機的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(以便隨時觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運行用戶程序的功能[2]．

監(jiān)控程序放置在仿真機內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機外仿真線的端頭，畢業(yè)論文 更換不同的仿真頭和CPU，該機可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機，該機的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過才將程序?qū)懭胄酒?，編程方便且?jié)省時間．

2．2 傳感器的選擇及信號變送電路的設(shè)計

傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實驗系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器，它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點．傳感器接El電路的設(shè)計采用了模塊化設(shè)計方法，設(shè)計了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號非常微弱，需對這些模擬信號進(jìn)行放大，同時為了確保信號不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強的高精度運放OP07，其特點是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，送人89C51進(jìn)行處理．

2．3 通信模塊的設(shè)計

計算機(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實驗系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過RS232總線進(jìn)行點對點通信，也可以通過RS485總線進(jìn)行多機通信_3]，RS485總線上最多可掛接32個綜合實驗系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后，才可將實驗系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示，通過MAX485的差動輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個信號線來控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側(cè)，通過PC的請求發(fā)送(RTS)來控制．

2．4 串行總線I*2C

I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個I C器件與微處理器之問的數(shù)據(jù)交換．該實驗系統(tǒng)采用具有I C總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實時時鐘芯片PCF8563，由于單片機89C51自身沒有I C總線接口，所以采用軟件合成I C總線與它們相接．

I C串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過地址總線訪問從器件；而I C總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測控儀器日趨小型化和集成化，I C串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．

轉(zhuǎn)貼于 2．5 抗干擾設(shè)計

工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴(yán)重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問題．針對工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場可能產(chǎn)生的干擾、干擾來源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計．硬件抗干擾設(shè)計主要包括：對電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設(shè)計主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等．

對于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波．當(dāng)存在隨機干擾而使被測信號中混入了無用成分時，碩士論文首先經(jīng)過一個時間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后，進(jìn)行數(shù)字濾波．因為硬件濾波能很好地抑制高頻干擾，而對低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對低頻干擾具有較好的抑制能力．

在控制強電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術(shù)．因為光信號的傳輸不受電場、磁場的干擾，可有效地防止干擾信號因耦合而進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)到電氣隔離的效果．

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件包括單片機軟件和PC機軟件．單片機軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語言編寫．根據(jù)要實現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D／A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．

PC機軟件的主要功能是對單片機系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理、動態(tài)模擬顯示、報表繪制、打印輸出等．PC機軟件采用Visual Basic 6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文 PC機與單片機之間的實時通信程序主要是通過計算機的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時采集和雙向通信，此外，PC機程序還將單片機采集過來的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、生成報表和數(shù)據(jù)文件等，并對不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．

4 實驗結(jié)果與分析

為了測試該系統(tǒng)的實時性，將5臺綜合實驗系統(tǒng)與工業(yè)計算機組成分布式多機通信系統(tǒng)，單片機串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2 400 bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個字節(jié)是因為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺實驗系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機傳送時，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2 400／(10*5*5)= = =9．6次／s．經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，計算機在120 ms后收到了5臺綜合實驗系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實際發(fā)送速率約為8次／s，這是因為有狀態(tài)轉(zhuǎn)換和等待時間；為了測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運行，120 h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)和實驗驗證后，據(jù)此設(shè)計了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計算機故障除外)，測量隨機誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿

足了實際要求．

5 結(jié)論

該綜合實驗系統(tǒng)不僅能為以單片機為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實驗裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場的實驗室解決工業(yè)應(yīng)用中的實際問題．實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實驗項目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實驗數(shù)據(jù)正確率高，通信實時性強，系統(tǒng)工作可靠；單片機串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強，易于擴充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測及控制系統(tǒng)，具有很大的實用價值．

參考文獻(xiàn)

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篇10

在單片機課程教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反應(yīng)不容易入門，針對各個教學(xué)難點很多一線教師采用了多種教學(xué)方法幫助學(xué)生理解抽象的問題，但是仍然沒有改變該門課程不易入門的特點，為了解決這一問題，本文結(jié)合目前前沿技術(shù)給出了一種采用圖形化語言編譯平臺降低單片機課程入門難度的課改方向。

關(guān)鍵詞:

單片機;流碼;課程改革;圖形化語言

0引言

“單片機技術(shù)與應(yīng)用”這門課程目前是電子信息、電氣類專業(yè)學(xué)生必修的課程之一，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠理解智能儀器的原理及應(yīng)用方法、了解自動控制設(shè)備的控制方法，以及能夠完成一些簡單電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計工作。單片機可以看做屬于計算機硬件范疇的課程，該類課程比較抽象，學(xué)生不易入門，是學(xué)生比較難以掌握的課程。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前市場上使用的單片機內(nèi)核種類很多，51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機類型，但是其中51內(nèi)核單片機一直是眾多高?；蛘呗殬I(yè)院校教學(xué)一直采用的芯片類型。經(jīng)典51內(nèi)核單片機之所以被廣泛用于教學(xué)主要有以下幾方面原因:

(1)技術(shù)成熟，相關(guān)學(xué)習(xí)及應(yīng)用資料多。

51單片機相對于其他類型單片機起步較早，上世紀(jì)80年代就開始傳入我國進(jìn)行研究應(yīng)用了。在30多年的教學(xué)、科研過程中積累了大量的學(xué)習(xí)和應(yīng)用材料，所以不論對于老師教學(xué)還是學(xué)生自學(xué)都有大量的參考學(xué)習(xí)資料，可以從書籍、網(wǎng)絡(luò)論壇、期刊論文數(shù)據(jù)庫等多途徑獲得。

(2)任課教師普遍熟悉51單片機的原理及應(yīng)用

很多任課教師自身在學(xué)習(xí)過程中接觸的就是51內(nèi)核單片機，所以教師教學(xué)過程中更傾向于選擇51單片機作為授課對象，就這樣一代傳一代，51單片機的應(yīng)用客戶群逐漸壯大起來。

(3)51單片機本身也在不斷完善發(fā)展

同為51內(nèi)核單片機，但是不同品牌廠商對自己的產(chǎn)品都在不同方面進(jìn)行完善，宏晶科技有限公司的STC各系列單片機就是其中的代表，不論從運算速度、可靠性上還是片上資源上都不斷進(jìn)行更新，另外在供電方面還有低功耗的類型。所以從技術(shù)應(yīng)用上，51單片機經(jīng)過多年的發(fā)展并沒有落后于其他MCU。

1單片機學(xué)習(xí)難點

在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，不論是51還是其他內(nèi)核的單片機都存在入門難特點，這主要是由單片機硬件本身特性決定的。以51單片機為例，單片機學(xué)習(xí)的難點主要有這幾方面:

(1)硬件結(jié)構(gòu)理解比較抽象

(2)編程語言學(xué)習(xí)困難

很多學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機硬件結(jié)構(gòu)時，對各部分結(jié)構(gòu)的理解停留在概念描述層面，不能很快轉(zhuǎn)變思維方式，對其功能，實際作用與實際工作和應(yīng)用聯(lián)系不起來。對于沒有編程基礎(chǔ)的同學(xué)，不論是學(xué)習(xí)匯編語言還是C語言，在程序編寫上都需要有一個思維轉(zhuǎn)變適應(yīng)的過程，很多學(xué)生不適應(yīng)，一直覺得單片機難學(xué)。

(3)知識點難理解

在單片機學(xué)習(xí)過程會涉及到很多新名詞和知識，例如中斷、定時計數(shù)器、串口等，這些功能的工作方式或者啟動流程也是學(xué)習(xí)過程中需要注意的難點。單片機課程教學(xué)可以看成以下三個部分:單片機及語言的選擇、教學(xué)實施過程、目標(biāo)，如圖1所示。檢索很多文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)中設(shè)計實施了各種教學(xué)方法、教學(xué)模式改革和創(chuàng)新，對學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)該說有很大幫助，但沒有改變單片機學(xué)習(xí)困難和不易上手的本質(zhì)。

2高職學(xué)生學(xué)情分析

當(dāng)前高職生源存在以下幾個普遍問題:

(1)學(xué)生高考成績低，基礎(chǔ)不好;

大部分高職生的基礎(chǔ)就相對薄弱，有些甚至基本的高中物理電學(xué)基礎(chǔ)知識都不能很好掌握。

(2)自控性較差，習(xí)慣性不學(xué)習(xí)

高職生源部分學(xué)生自控能力差，上課經(jīng)常玩手機或者看小說等，從小沒有養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，所以在教學(xué)過程中教師采取各種教學(xué)方法吸引學(xué)生注意力，但對于一些純理論枯燥的較難知識點，教學(xué)效果還是不理想。

(3)對問題的理解能力相對較弱

高職學(xué)生與本科生相比，對問題的理解能力的平均水平相對弱，對較為抽象的問題學(xué)習(xí)起來也會相對吃力。

3新興開發(fā)平臺及語言降低單片機學(xué)習(xí)門檻

(1)Arduino平臺

Arduino是在AVR單片機基礎(chǔ)上開發(fā)的一款便捷靈活、方便上手的一款包括軟件和硬件的的開源電子原型平臺。硬件(各種型號的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來隨著技術(shù)發(fā)展，以其他芯片為基礎(chǔ)的Arduino核心板也出現(xiàn)了，運算速度和硬件資源都相應(yīng)的得到了提高。軟件平臺ArduinoIDE是基于processingIDE開發(fā)。對于初學(xué)者來說，極易掌握，同時有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發(fā)，是對avr－gcc庫的二次封裝，不需要太多的單片機基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)起來相對于直接C語言或者匯編語言開發(fā)單片機應(yīng)用程序更為簡單，可以快速地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。另外Arduino平臺在網(wǎng)絡(luò)上可以找到很多開源的軟件和硬件資源供初學(xué)者學(xué)習(xí)使用。

(2)圖形化語言開發(fā)平臺

圖形化語言開發(fā)平臺是近些年編程語言的一個發(fā)展方向。Arduino平臺也開發(fā)了相應(yīng)的圖形化程序開發(fā)環(huán)境，通過圖形化方式更直觀的表現(xiàn)出程序邏輯，直接避開了文本代碼方面的記憶，對于英語不好見英文就怕的學(xué)生來說這種圖形化程序更容易接受。最近幾年在圖形化編程環(huán)境領(lǐng)域出現(xiàn)了一個新平臺叫Flowcode，目前已經(jīng)更新到V6版本，該平臺支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺的編程語言也很有創(chuàng)意，類似于程序流程圖，簡稱“流碼”，同時還兼容C語言，對于已經(jīng)完善的C語言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺還支持中文菜單，更容易被學(xué)生接受。由于流碼程序近似于程序流程圖，和其他圖形化語言相比，流碼對學(xué)生編程思維邏輯培養(yǎng)上更具優(yōu)勢。在該平臺中還集成了一些基礎(chǔ)功能的驅(qū)動宏，直接進(jìn)行圖標(biāo)拖拽調(diào)用即可，不需要學(xué)生深入了解硬件結(jié)構(gòu)和具體寄存器工作原理及配置，這部分工作，F(xiàn)lowcode平臺已經(jīng)代勞。通過該平臺的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生更快更好理解單片機的用途，并能很快上手應(yīng)用。

4結(jié)語

職業(yè)教育教學(xué)應(yīng)該隨著行業(yè)技術(shù)的發(fā)展與時俱進(jìn)，跟上技術(shù)前沿，這樣職業(yè)教育才更有意義，培養(yǎng)出的人才能更適應(yīng)社會需求，圖形化語言對于單片機技術(shù)人才培養(yǎng)上縮短了培訓(xùn)周期，這也意味著單片機行業(yè)程序開發(fā)人才的供給更快捷，可以為縮短企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)周期和后備技術(shù)人才的供給周期，同時也是單片機技術(shù)與應(yīng)用課程授課內(nèi)容改革的一個重要方向。

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