導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇單片機(jī)最小系統(tǒng)，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

關(guān)鍵詞 51單片機(jī) 構(gòu)成原理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

很多電子類(lèi)學(xué)校開(kāi)設(shè)《單片機(jī)原理與應(yīng)用》課程，通常都以理論講授為主，輔做一部分實(shí)驗(yàn)，很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。學(xué)生往往因?yàn)榭酀y懂的理論而放棄主動(dòng)學(xué)習(xí)。為此，筆者根據(jù)實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和《單片機(jī)》課程教學(xué)內(nèi)容的要求，利用多孔板，制作51單片機(jī)最小系統(tǒng)學(xué)習(xí)板，并取得較好的教學(xué)效果。

1構(gòu)成原理

1.1最小系統(tǒng)CPU

以U1（STC89C52RC）為核心構(gòu)成51單片機(jī)的最小系統(tǒng)。其中，P0口主要用來(lái)完成數(shù)碼管顯示和擴(kuò)展應(yīng)用；P1口主要用來(lái)完成流水燈等實(shí)驗(yàn)；P2口主要用來(lái)完成鍵盤(pán)控制；P3口主要用來(lái)完成串口通信，實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制，溫度檢測(cè)和遙控控制等。

本最小系統(tǒng)由C3、K2、R10構(gòu)成手動(dòng)復(fù)位電路，通過(guò)U1⑨腳，給CPU提供復(fù)位；由XTAL1、C8、C9構(gòu)成CPU時(shí)鐘振蕩電路；由K3～K6構(gòu)成4只獨(dú)立式按鍵；由R19、V1構(gòu)成蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路；由R11～R18、V1、V2、DS1、DS2構(gòu)成數(shù)碼管顯示電路。在多孔板上留有J1插槽，便于擴(kuò)展。

1.2電源電路

以U2（LM7805）為核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)的電源電路。

1.3串行通信電路

以U3（MAXIM232）為核心，構(gòu)成最小系統(tǒng)的串行通信接口電路。MAX232CPE是由美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為兩部分，第一部分是電源部分， 腳接地， 腳接電源正極5V，另外由①、③、④、⑤、⑥、②腳內(nèi)部和4只1uF的鉭電容組成一個(gè)將+5V轉(zhuǎn)換成？0V兩組電源的電路，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。利用J3（COM口）的③腳將PC機(jī)的數(shù)據(jù)通過(guò)MAX232CPE的⑧腳輸入，利用MAX232CPE的轉(zhuǎn)換電路將RS-232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為T(mén)TL/CMOS數(shù)據(jù)，并從MAX232CPE的⑨腳輸出到STC89C52RC單片機(jī)的P3.0口（⑩腳）；而單片機(jī)的P3.1口（ 腳）輸出的TTL/CMOS數(shù)據(jù)，進(jìn)入MAX232CPE的⑩腳，轉(zhuǎn)換為RS-232數(shù)據(jù)后通過(guò)MAX232CPE的⑦腳，輸入到COM口的②腳進(jìn)入PC機(jī)。

注意：利用MAX232CPE構(gòu)成的串口ISP（In System Program）下載電路，僅適用于STC89系列的單片機(jī)產(chǎn)品，本最小系統(tǒng)采用STC89C52RC。

1.4實(shí)時(shí)時(shí)鐘

本最小系統(tǒng)時(shí)鐘采用高性能、低功耗帶RAM實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302，可對(duì)秒、分、時(shí)、日、周、月、以及帶閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)。DS1302使用同步串行通信，簡(jiǎn)化與微處理器的通信，與時(shí)鐘/RAM通信僅需三根線：①?gòu)?fù)位（⑤腳），②I/O數(shù)據(jù)線（⑥腳），SCLK串行時(shí)鐘（⑦腳）。

1.5高精度測(cè)溫電路

本最小系統(tǒng)的測(cè)溫電路采用DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20。因?yàn)閱慰偩€傳送數(shù)據(jù)，大大提高系統(tǒng)的抗干擾性，特別適合惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，測(cè)量溫度范圍為-55℃～+125℃，精度為？.0625℃。DS18B20因采用一根I/O線讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)有嚴(yán)格的時(shí)序要求，DS18B20用嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。

1.6遙控接收電路

本最小系統(tǒng)采用HS0038B構(gòu)成的紅外線遙控接收電路。

2學(xué)習(xí)板實(shí)物圖

以51最小系統(tǒng)板為核心，外加LCD字符型液晶顯示，構(gòu)成的實(shí)物。LCD采用1602字符型顯示屏（專門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣式LCD），其引腳連接如圖1所示（其中RP用來(lái)調(diào)整液晶屏的對(duì)比度）。

篇2

關(guān)鍵詞：Atmel；光電耦合器；繼電器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、設(shè)計(jì)背景

在電臺(tái)發(fā)生長(zhǎng)劃時(shí)，運(yùn)營(yíng)商傳輸線路誤碼過(guò)高的具體情形存在著很大的隨機(jī)性和不確定性，最終導(dǎo)致的結(jié)果就是使得電臺(tái)發(fā)射控制線持續(xù)性頻繁短時(shí)間接地，至少每分鐘30次以上。因此，識(shí)別電臺(tái)長(zhǎng)劃，只需檢測(cè)電臺(tái)發(fā)射控制線每分鐘接地的次數(shù)即可。因?yàn)樵诳罩薪煌ü苤普５牡乜胀ㄐ胚^(guò)程中，管制員發(fā)話形成的電臺(tái)發(fā)射機(jī)接地次數(shù)每分鐘是不可能超過(guò)30次的。當(dāng)識(shí)別出電臺(tái)發(fā)生長(zhǎng)劃后，只需切斷此電臺(tái)發(fā)射控制線，即可抑制電臺(tái)長(zhǎng)劃?；诖怂悸?，筆者選取了當(dāng)前應(yīng)用成熟且成本低廉的Atmel最小系統(tǒng)做為控制平臺(tái)，選取TLP521型光電耦合器作為識(shí)別電臺(tái)發(fā)射控制線接的器件，選取IN4001型直流驅(qū)動(dòng)繼電器作為切斷電臺(tái)發(fā)射控制線的器件。下面筆者詳細(xì)介紹三者的特性及硬件配合使用的方法。

二、Atmel最小系統(tǒng)控制平臺(tái)的搭建

一個(gè)Atmel最小系統(tǒng)，包含以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路及復(fù)位電路。最小系統(tǒng)能夠完成以下功能：1.手動(dòng)復(fù)位功能；2.能夠使用單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；3.具有基本的人機(jī)交互接口，可以進(jìn)行控制輸入和結(jié)果顯示；4.具有一定的可擴(kuò)展性，使單片機(jī)I/O口可以與其他電路連接。為達(dá)到上述要求，筆者選取了以下元器件組成一個(gè)Atmel最小系統(tǒng)。at89c51一片、12MHz晶振一個(gè)、30pf的瓷片電容兩個(gè)、10uf電解電容一個(gè)、10k的電阻一個(gè)、復(fù)位開(kāi)關(guān)一個(gè)。

時(shí)鐘系統(tǒng)是最小系統(tǒng)正常工作的保證，如果振蕩器不起振，系統(tǒng)將會(huì)不能工作；假如振蕩器運(yùn)行不規(guī)律，系統(tǒng)執(zhí)行程序的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的誤差，程序執(zhí)行就會(huì)發(fā)生紊亂。時(shí)鐘系統(tǒng)是由一個(gè)晶振和兩個(gè)瓷片電容組成的，晶振兩側(cè)分別接單片機(jī)的x1和x2，晶振和瓷片電容是沒(méi)有正負(fù)的，但是兩個(gè)瓷片電容相連的那端一定要接地。復(fù)位電路的作用是給單片機(jī)提供一個(gè)一定時(shí)長(zhǎng)的低電平信號(hào)，就能使程序從頭開(kāi)始執(zhí)行。通過(guò)按鈕接通低電平給系統(tǒng)復(fù)位，如果手按著一直不放，系統(tǒng)將一直復(fù)位，此時(shí)系統(tǒng)不能正常工作。在這里我們需要注意使用的電容是電解電容，是有正負(fù)的，如果接反了，就會(huì)發(fā)生爆炸。電解電容的大小會(huì)影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。作為核心處理器的at89c51使用的是5V直流電源。一般我們?cè)陔娫碫CC處加一個(gè)0.1uf的瓷片電容，作用是濾掉電源中的高頻雜波，使系統(tǒng)供電更穩(wěn)定。但是在這個(gè)應(yīng)用中，為了便于使用者能夠更直觀地看到每分鐘電臺(tái)發(fā)射控制線接地的次數(shù)，我們還需要添加八段數(shù)碼管作為顯示部分，再添加一些LED燈作為工作狀態(tài)的指示燈，比如正常工作時(shí)某個(gè)燈亮，長(zhǎng)劃時(shí)某個(gè)燈亮等等。

三、光電耦合器和直流驅(qū)動(dòng)繼電器在控制平臺(tái)上的嵌入

在本設(shè)計(jì)中選取的是TLP521型光電耦合器。一般來(lái)說(shuō)，光耦是用來(lái)隔離輸入輸出的，主要是隔離輸入的信號(hào)。在各種應(yīng)用中，往往有一些遠(yuǎn)距離的開(kāi)關(guān)量信號(hào)需要傳送到控制器，如果直接將這些信接到單片機(jī)的I/O上，有以下的問(wèn)題：1.信號(hào)不匹配，輸入的信號(hào)可能是交流信號(hào)、高壓信號(hào)、按鍵等干接點(diǎn)信號(hào)；2.比較長(zhǎng)的連接線路容易引進(jìn)干擾、雷擊、感應(yīng)電等，不經(jīng)過(guò)隔離不可靠。所以需要光耦進(jìn)行隔離后再接入單片機(jī)系統(tǒng)。在當(dāng)前民航系統(tǒng)應(yīng)用的電臺(tái)上，電臺(tái)發(fā)射控制線平時(shí)處于高阻狀態(tài)，起控后處于接地狀態(tài)，其體現(xiàn)出的信號(hào)屬于干結(jié)點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)過(guò)光電耦合器進(jìn)行隔離，一方面達(dá)到接入單片機(jī)I/O引腳的電氣匹配，另一方面也達(dá)到后端控制系統(tǒng)不會(huì)影響到電臺(tái)發(fā)射控制線的狀態(tài)。TLP521型光電耦合器在系統(tǒng)中一般有兩種接法，如圖1所示。

圖1上所列出的第一種接法，P1.0引腳如果接地，則光耦內(nèi)發(fā)光二極管導(dǎo)通，右側(cè)R3電阻下端就能獲得約5V的直流電壓，這個(gè)電壓足以去驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的I/O引腳。如果P1.0引腳處于高阻狀態(tài)，則光耦內(nèi)發(fā)光二極管不會(huì)導(dǎo)通，光耦無(wú)輸出，不能驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的I/O引腳。第二種接法P1.0引腳如果接地，則光耦內(nèi)發(fā)光二極管導(dǎo)通，右側(cè)R4電阻下端就能獲得約5V的直流電壓，但輸出引腳上并無(wú)電壓，無(wú)法驅(qū)動(dòng)單片機(jī)的I/O引腳。因此，在長(zhǎng)劃保護(hù)器這個(gè)系統(tǒng)里，采用第一種接法將TLP521型光電耦合器嵌入到Atmel最小系統(tǒng)中。

將直流驅(qū)動(dòng)的繼電器嵌入到Atmel最小系統(tǒng)。IN4001型直流驅(qū)動(dòng)繼電器的驅(qū)動(dòng)電壓為+5V，在與單片機(jī)連接時(shí)，可以將繼電器供電引腳直接接在at89c51單片機(jī)I/O引腳上，引腳為高電平時(shí)，便能將公共端和常開(kāi)端吸合在一起。所以在將直流繼電器接于電臺(tái)發(fā)射控制線上時(shí)，先將發(fā)射控制線剪斷，一端接于IN4001型直流驅(qū)動(dòng)繼電器的公共端，另一端接于常閉端。當(dāng)電臺(tái)發(fā)生長(zhǎng)劃時(shí)，只需由程序控制與繼電器供電引腳相連的I/O引腳設(shè)置成邏輯“1”，便可驅(qū)動(dòng)繼電器，使公共端和常開(kāi)端吸合在一起，切斷電臺(tái)發(fā)射控制線，對(duì)周?chē)娕_(tái)的干擾就會(huì)立即消失。

結(jié)語(yǔ)

筆者按上述思路將TLP521型光電耦合器和IN4001型直流驅(qū)動(dòng)繼電器與Atmel最小系統(tǒng)整合與一起后，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)邏輯正確，運(yùn)行穩(wěn)定，完全能夠滿足空管地空通信系統(tǒng)運(yùn)行所需，具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

篇3

【關(guān)鍵詞】STC89C52;酒精濃度;閾值

引言

現(xiàn)代傳感器技術(shù)日益成熟，傳感器被應(yīng)用的越來(lái)越多。隨著科技的不斷進(jìn)步，傳感器正處于傳統(tǒng)型向新型傳感器轉(zhuǎn)型的發(fā)展階段，新型傳感器具有微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)，它將不僅能幫助系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級(jí)，還能促進(jìn)新興工業(yè)得到迅速發(fā)展。本設(shè)計(jì)的酒精濃度檢測(cè)儀屬于氣體傳感器檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，具有以下用途：在交通安全上，判斷酒后駕車(chē)酒精濃度是否超標(biāo);在醫(yī)學(xué)上，通過(guò)設(shè)定酒精閾值判斷患者血液中的酒精濃度是否超出正常值。該檢測(cè)儀系統(tǒng)具有硬件電路簡(jiǎn)單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。

1.MQ-3酒精濃度傳感器介紹

1.1 傳感器主要特性

（1）具有信號(hào)輸出指示功能;

（2）雙路信號(hào)（模擬量及TTL電平）輸出;

（3）TTL輸出有效信號(hào)低電平（輸出低電平時(shí)信號(hào)燈亮，可直接接單片機(jī)）;

（4）模擬量0～5V電壓輸出，輸入濃度越高輸出電壓越高;

（5）對(duì)乙醇蒸汽具有較好的選擇性及很高的靈敏度;

（6）可靠的穩(wěn)定性、使用壽命長(zhǎng);

（7）響應(yīng)恢復(fù)快速。

1.2 MQ-3傳感器實(shí)物及靈敏度特性

MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器實(shí)物及靈敏度曲線如圖1-1和1-2所示，其傳感原理為氣敏電阻的輸出阻值隨乙醇?xì)怏w等濃度變化而變化。

圖1-1 MQ-3酒精濃度傳感器

圖1-2 乙醇?xì)怏w傳感器靈敏度曲線

2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

該酒精濃度測(cè)試儀總體設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。MQ-3乙醇?xì)怏w傳感器輸出信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路處理，輸出隨乙醇濃度變化的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)字量送入STC89C52單片機(jī)處理，同時(shí)該系統(tǒng)具有醉酒閾值設(shè)定功能，將設(shè)定好的酒精閾值存儲(chǔ)在AT24C02中，通過(guò)單片機(jī)編程來(lái)將駕駛員的酒精濃度值與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò)設(shè)定的酒精閾值時(shí)蜂鳴器報(bào)警，同時(shí)利用單片機(jī)將電壓轉(zhuǎn)換成酒精濃度值，并實(shí)時(shí)在LCD1602上進(jìn)行顯示[1]。

圖2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖

3.主控制器STC89C52

3.1 概述

STC89C52單片機(jī)內(nèi)部集成8位CPU、8K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源。STC89C52單片機(jī)如圖3所示。

圖3 STC89C52

3.2 芯片功能

利用單片機(jī)進(jìn)行控制，主要是對(duì)單片機(jī)內(nèi)部I/O口的控制，同時(shí)對(duì)內(nèi)部自帶的定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行操作，中斷資源也是單片機(jī)內(nèi)部非常寶貴的資源，STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有5個(gè)中斷源，2級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)[2]。本設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)的定時(shí)器0中斷，設(shè)定ADC0832的模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間，每隔1秒鐘進(jìn)行一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。酒精閾值設(shè)定部分采用IIC協(xié)議對(duì)AT24C02進(jìn)行操作，在指定的地址處存入酒精閾值，然后與測(cè)得的酒精濃度比對(duì)。LCD1602顯示部分通過(guò)LCD1602液晶芯片手冊(cè)，對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

3.3 單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹

單片機(jī)最小系統(tǒng)由時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源構(gòu)成，這是單片機(jī)能夠進(jìn)行工作必須具備的條件。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行IO口的擴(kuò)展，同時(shí)利用單片機(jī)P3口的第二功能，使得單片機(jī)具有了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)，從而可以利用單片機(jī)進(jìn)行外部控制[3]。在工業(yè)、汽車(chē)電子、航空航天等方面都有廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程

該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)流程如圖5所示，軟件設(shè)計(jì)中采用單片機(jī)模塊化編程的思想，在主程序中對(duì)LCD1602顯示子程序、AT24C02酒精閾值設(shè)定子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序進(jìn)行調(diào)用。程序開(kāi)始先進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行LCD1602顯示，A/D轉(zhuǎn)換等子程序，最終完成了酒精濃度測(cè)試儀軟件部分的設(shè)計(jì)。

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

5.結(jié)束語(yǔ)

本文主要是傳感器技術(shù)應(yīng)用，利用MQ-3氣體傳感器對(duì)酒精濃度進(jìn)行采集，將采集到的模擬信號(hào)通過(guò)ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并利用AT24C02芯片進(jìn)行酒精閾值的設(shè)定[4]。然后通過(guò)STC89C52單片機(jī)進(jìn)行編程將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并判斷駕駛員是否酒駕。該設(shè)計(jì)完成了預(yù)期的目的，能夠準(zhǔn)確的判斷駕駛員是否酒后駕車(chē)，同時(shí)也能夠測(cè)定特定環(huán)境下的酒精含量是否超標(biāo)，還可以對(duì)酒精閾值進(jìn)行更改，是一款新型的便攜式的產(chǎn)品，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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[2]鄭學(xué)堅(jiān).微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用[M].2006.

[3]王幸之.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2009，9.

篇4

關(guān)鍵詞：智能小車(chē)；STC89C52單片機(jī)；定向行駛；指南針；TCRT5000

1引言

近年來(lái)智能小車(chē)的發(fā)展非常迅速，在工業(yè)、科研甚至是軍事領(lǐng)域都得到了很廣泛的應(yīng)用，智能小車(chē)能實(shí)現(xiàn)在無(wú)人操作的情況下，按照人為預(yù)先設(shè)定的情況工作，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行判斷做出相應(yīng)的響應(yīng)，并穩(wěn)定工作。本文以STC89C52單片機(jī)作為微控制器，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了塊的智能定向循跡小車(chē)系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)由STC89C52最小系統(tǒng)控制模塊、L298N驅(qū)動(dòng)模塊、GY-26指南針模塊、TCRT5000紅外光電傳感器模塊和電源轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，如圖1所示。

STC89C52模塊為核心，通過(guò)指令獲取指南針模塊所測(cè)得的方位角度值，并輔以紅外模塊TCRT5000的邊界檢測(cè)結(jié)果，獲得小車(chē)的方位，再通過(guò)分析與比較，將小車(chē)的轉(zhuǎn)向以及兩電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整的信息輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，從而完成小車(chē)的行進(jìn)以及位置調(diào)整。電源轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)給系統(tǒng)的各模塊供電。

3系統(tǒng)單元模塊設(shè)計(jì)

3.1 控制模塊

STC89C52模塊控制各個(gè)功能模塊數(shù)據(jù)的讀入、處理、輸出，使各個(gè)模塊連接在一起組成一個(gè)有機(jī)整體。主要由STC89C52單片機(jī)和電路組成的最小系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)包括開(kāi)關(guān)指示電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等。

3.2 紅外檢測(cè)模塊

TCRT5000紅外傳感器作為紅外邊界檢測(cè)模塊的核心部分。當(dāng)紅外線未被反射或者發(fā)射的信號(hào)很弱，光敏三極管會(huì)處于關(guān)斷狀態(tài)，模塊輸出高電平；反之，當(dāng)被測(cè)量的物體在檢測(cè)的范圍內(nèi)，則信號(hào)足夠大使三極管飽和，模塊輸出低電平。紅外檢測(cè)模塊電路圖如圖2所示。

3.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

采用L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，需要兩組驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)小車(chē)的兩個(gè)后輪。L298N配合單片機(jī)的方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)速度的精確控制。驅(qū)動(dòng)電路圖如圖3所示。

3.4 指南針模塊

系統(tǒng)采用GY-26型號(hào)的一款平面數(shù)字羅盤(pán)模塊，其電路核心是型號(hào)為HMC1022的磁阻傳感器和PIC16F690單片機(jī)。本模塊主要用于實(shí)現(xiàn)小車(chē)在沒(méi)有黑色軌跡線的地點(diǎn)進(jìn)行定向行駛。GY-26指南針模塊的計(jì)數(shù)參數(shù)如表1所示。

3.5 顯示模塊

LCD1602液晶模塊作為顯示部分，用于顯示小車(chē)的測(cè)量角度值、目標(biāo)角度值、當(dāng)前角度值和轉(zhuǎn)向控制等數(shù)據(jù)。

3.6 電源模塊

本系統(tǒng)的中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用12V的鋰電池供電；其它模塊機(jī)如單片機(jī)最小系統(tǒng)、指南針、紅外檢測(cè)模塊需要5V的供電電壓，采用LM7805穩(wěn)壓芯片將12V轉(zhuǎn)成5V，達(dá)到系統(tǒng)電壓的要求。

4 程序設(shè)計(jì)

4.1 主程序流程圖

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分以指南針模塊為主體，小車(chē)左右兩側(cè)的紅外檢測(cè)模塊為輔助，獲取小車(chē)當(dāng)前位置角度值，通過(guò)單片機(jī)分析模塊返回的角度數(shù)據(jù)，判斷小車(chē)轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角度，驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，調(diào)整小車(chē)位置，并通過(guò)液晶顯示輔助觀察小車(chē)行駛情況，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的定向行駛功能。主程序流程圖如圖4所示。

4.2 位置角度值獲取程序

位置角度值的獲取，依靠的是指南針模塊，通過(guò)I2C協(xié)議，單片機(jī)讀取其角度值。其整體的程序流程圖如圖5所示。

4.3 小車(chē)轉(zhuǎn)向及角度判斷程序

判斷轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)向角度的程序流程如圖6所示。根據(jù)初始角度值或目標(biāo)角度值dat0，及當(dāng)前位置角度值dat1的數(shù)值，來(lái)調(diào)整當(dāng)前的姿態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用指南針模塊電路準(zhǔn)確定位出小車(chē)的所在方向，通過(guò)STC89C52系統(tǒng)對(duì)采集到的方位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并控制L298N驅(qū)動(dòng)芯片，改變兩電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了小車(chē)直行、轉(zhuǎn)彎功能，無(wú)軌跡定向行駛。此外，采用TCRT5000紅外光電傳感器模塊，實(shí)現(xiàn)了軌道邊沿線及轉(zhuǎn)向標(biāo)志線的檢測(cè)及定向轉(zhuǎn)彎。

參考文獻(xiàn)

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篇5

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖激勵(lì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的離散值控制電動(dòng)機(jī)，這種電動(dòng)機(jī)每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖就動(dòng)一步，所以又稱脈沖電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是一種單相或多相同步電動(dòng)機(jī)。單相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由單路電脈沖驅(qū)動(dòng)，輸出功率一般很小，其用途為微小功率驅(qū)動(dòng)。多相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由多相方波脈沖驅(qū)動(dòng)，在經(jīng)功率放大后分別送入步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各相繞組。當(dāng)向脈沖分配器輸入一個(gè)脈沖時(shí)，電動(dòng)機(jī)各相的通電狀態(tài)就發(fā)生變化，轉(zhuǎn)子會(huì)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度（稱為步距角）。在非超載的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電動(dòng)機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累計(jì)誤差等特點(diǎn)，使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)控制變得非常簡(jiǎn)單。

本研究利用AT89S52單片機(jī)的四路I/O通道實(shí)現(xiàn)環(huán)形脈沖的分配，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)勻速、連續(xù)的按固定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)按鍵控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

用AT89S52單片機(jī)來(lái)作為整個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)總框圖如圖1所示。真?zhèn)€系統(tǒng)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、獨(dú)立按鍵模塊等。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框圖

1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖，通過(guò)單片機(jī)的軟件編程代替環(huán)形脈沖分配器輸出控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大小與單片機(jī)輸出的脈沖數(shù)成正比，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與輸出的脈沖頻率成正比，而步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與輸出的脈沖順序有關(guān)。

1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊負(fù)責(zé)將單片機(jī)發(fā)給步進(jìn)電機(jī)的信號(hào)功率放大 ，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方法主要有恒電壓驅(qū)動(dòng)方式、恒電流斬波驅(qū)動(dòng)方式、細(xì)分驅(qū)動(dòng)和集成電路驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)中采用集成驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003A構(gòu)成整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，它是由七對(duì)達(dá)林頓管組成的，是集電極開(kāi)路輸出的功率反相器，并且每個(gè)輸出端都有一個(gè)連接到共同端（COM）的二極管，為斷電后的電機(jī)繞組提供一個(gè)放電回路，起放電保護(hù)作用。因此，ULN2003A 非常適合驅(qū)動(dòng)小功率的步進(jìn)電機(jī)。

單片機(jī)的P2.0-P2.3輸出的脈沖信號(hào)送到ULN2003A的1B-4B 輸入端，經(jīng)ULN2003A 放大和倒相后的輸出脈沖信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)作相應(yīng)的動(dòng)作。ULN2003A的 COM 端和步進(jìn)電機(jī)的 COM1、COM2 連接到 VCC。ULN2003A驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)模塊原理圖如圖2所示。

1.3 按鍵控制模塊

鍵盤(pán)主要用來(lái)提供人機(jī)接口，電路如圖3所示，采用獨(dú)立式按鍵電路 ，各按鍵開(kāi)關(guān)均采用了上拉電阻，保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O 有確定的高電平。二極管IN4148作為高頻信號(hào)高速開(kāi)關(guān)，當(dāng)按下鍵盤(pán)時(shí)最大反向恢復(fù)時(shí)間小，保證在按鍵斷開(kāi)時(shí)，各I/O 有確定的低電平。

1.4 串口通信模塊

串口通信模塊主要負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的通信，將在計(jì)算機(jī)里面編好的程序下載到單片機(jī)芯片當(dāng)中，通過(guò)RS232串口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的良好通訊。

2 控制方法

本設(shè)計(jì)中的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用的是2相6線式，其勵(lì)磁方式為半步勵(lì)磁（又稱1～2相勵(lì)磁），1相與2相輪流交替導(dǎo)通，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走90。若以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如表1所示。若勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，則步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

表1 正轉(zhuǎn)勵(lì)磁順序：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A

單片機(jī)控制電路如圖3所示，用兩個(gè)按鍵非別控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正傳和反轉(zhuǎn)，當(dāng)“正轉(zhuǎn)”（Positive）鍵按下時(shí)，單片機(jī)的P1.3到P1.0口按正向勵(lì)磁順序A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A輸出電脈沖，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)“反轉(zhuǎn)”（Negative）鍵按下時(shí)，單片機(jī)的P1.3到P1.0口按反向勵(lì)磁順序A→DA→D→CD→C→BC→B→AB→A輸出電脈沖，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)為C語(yǔ)言，主要包括脈沖信號(hào)發(fā)生、鍵盤(pán)的識(shí)別處理等。主程序流程圖如圖4所示。

3 系統(tǒng)仿真

使用Proteus的波形分析功能，可以分析按下一個(gè)鍵以后單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，這里仿真按下正轉(zhuǎn)按鈕的波形，分析如圖5所示。從波形可以看出，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)序列為：0010、0110、1100、1000、1001、0001、0011、0010…與設(shè)計(jì)思想吻合。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于AT89S52單片機(jī)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制模塊具有電路簡(jiǎn)單可靠、控制方便、成本低等有點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)了可程序設(shè)定步進(jìn)方向、步進(jìn)角，該設(shè)計(jì)靈活度高、有較強(qiáng)的編程性。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞：89C51單片機(jī) 電梯控制模型 仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）05-0018-01

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各種高層建筑越來(lái)越多，而電梯也成為了這些高層建筑的配套設(shè)備。電梯從手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為樓層間的運(yùn)輸做出了巨大的貢獻(xiàn)。

通過(guò)該電梯控制模型的設(shè)計(jì)，可以在單片機(jī)教學(xué)過(guò)程中將學(xué)生所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，如模擬與數(shù)字電子技術(shù)、傳感技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等進(jìn)行綜合應(yīng)用，讓學(xué)生對(duì)這些知識(shí)有一個(gè)清晰、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解、掌握。

1 電梯控制模型設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)電梯控制模型的設(shè)計(jì)，要求其具備電梯基本升、降功能，以按鍵為輸入信號(hào)，對(duì)多層的呼叫進(jìn)行響應(yīng)并安排電梯?？浚瑫r(shí)通過(guò)數(shù)碼管顯示樓層信息。

系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的電梯模型主要包含機(jī)械部分、控制電路部分兩大模塊，其中機(jī)械部分通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)來(lái)對(duì)電梯運(yùn)行情況進(jìn)行模擬。系統(tǒng)主要由89C51單片機(jī)、電梯內(nèi)電路模塊、電梯外電路模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、控制臺(tái)電路等部分組成。

該系統(tǒng)以89C51單片機(jī)為核心，控制臺(tái)電路主要是完成電梯的啟動(dòng)、停止以及樓層數(shù)的顯示，電梯內(nèi)電路是用來(lái)讓電梯內(nèi)用戶選擇目標(biāo)樓層（作為內(nèi)招信號(hào)），電梯外電路是讓電梯外用戶選擇目標(biāo)樓層（作為外招信號(hào)），內(nèi)外招通過(guò)按鍵按下引起的電平改變作為用戶請(qǐng)求信息送到單片機(jī)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)目標(biāo)樓層。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)

單片機(jī)最小系統(tǒng)是由組成單片機(jī)系統(tǒng)所必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機(jī)之外，還應(yīng)該包括電源供電電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。該系統(tǒng)中單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89C51，兩個(gè)30p的瓷片電容與12MHZ的晶體振蕩器一起構(gòu)成時(shí)鐘電路，通過(guò)電容和RESET按鍵構(gòu)成上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路。

2.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

步進(jìn)電機(jī)是整個(gè)電梯控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝置，用以對(duì)電梯轎廂進(jìn)行控制，通過(guò)其正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)模擬電梯的上升、下降、電梯停止等操作。

2.3 樓層顯示模塊

該模塊主要用來(lái)顯示轎廂樓層位置與電梯運(yùn)行方向，使電梯內(nèi)外部人員了解電梯的運(yùn)行情況。轎廂所在樓層位置顯示使用數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)，數(shù)碼管采用CD4511來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

2.4 電梯內(nèi)、外電路及控制臺(tái)模塊設(shè)計(jì)

電梯控制系統(tǒng)由各樓層的電梯間電路、電梯內(nèi)電路和控制臺(tái)電路三部分組成。電梯的運(yùn)行通過(guò)樓層按鈕來(lái)控制，用來(lái)發(fā)出召喚信號(hào)控制電梯的上下行與開(kāi)關(guān)電梯門(mén)。

電梯外電路由處于各個(gè)樓層電梯外的用戶發(fā)出上下樓請(qǐng)求，各樓層電梯間的升降選擇按鍵均與單片機(jī)P1口連接，即由P1口可以讀到電梯間升、降按鍵的狀態(tài)。每個(gè)上升、下降按鍵均有一只發(fā)光二極管作為指示燈與之配合，發(fā)光二極管與P0口的P0.0～P0.5連接。

電梯內(nèi)電路提供給電梯內(nèi)的乘客用戶使用，四個(gè)目標(biāo)樓層選擇按鍵F1、F2、F3、F4和4個(gè)與之配合的發(fā)光二極管作為指示燈。按鍵與P3口的P3.0～P3.3連接，指示燈與P2口的P2.0～P2.3相連。

控制臺(tái)電路中采用發(fā)光二極管作為電源指示燈，用以顯示供電是否正常。UP、DOWN兩只發(fā)光管用來(lái)顯示電梯運(yùn)行的方向。START與STOP分別與單片機(jī)的P1.6、P1.7連接，用來(lái)控制電梯的啟停。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件部份的程序編寫(xiě)用匯編語(yǔ)言來(lái)完成，其中主程序部分主要完成系統(tǒng)的初始化，如中斷方式的設(shè)置，開(kāi)中斷等。在中斷子程序中完成按鍵查詢等，其它部分如數(shù)碼管的顯示，按鍵響應(yīng)，步進(jìn)電機(jī)控制，延時(shí)等均由相應(yīng)的子程序來(lái)完成。軟件設(shè)計(jì)思想：采用模塊化的分層次設(shè)計(jì)方法，將軟件系統(tǒng)功能由多個(gè)實(shí)現(xiàn)單一功能的子程序?qū)崿F(xiàn)，通過(guò)調(diào)用不同的子程序，便于調(diào)試、修改。

3.1 按鍵查詢部分

在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，鍵盤(pán)采用獨(dú)立式按鍵，因?yàn)樾枰M4層電梯，所以按鍵由P3.0-P3.3控制，采用定時(shí)器T1中斷查詢按鍵狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，即轉(zhuǎn)入相應(yīng)功能程序。

3.2 樓層選擇按鍵功能

電梯模型上電后，系統(tǒng)一直處于等待狀態(tài)，電梯的起始位置為一樓，等待控制臺(tái)Start按鍵按下，數(shù)碼管顯示“1”。當(dāng)Start按鍵按下后，電梯開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，控制臺(tái)的上升指示燈UP亮。到達(dá)二樓，電梯運(yùn)行經(jīng)過(guò)樓層檢測(cè)傳感器時(shí)，R4計(jì)數(shù)加1，送到數(shù)碼管顯示“2”并在二樓停留5s，然后繼續(xù)上升。每樓層停留5s，直到四樓后，在四樓停留5s后開(kāi)始下降，控制臺(tái)的下降指示燈DOWN亮，每層樓停留5s，直到一樓。

如果按下Stop鍵，強(qiáng)制電梯直接下降到一樓，然后電梯停止工作。直到再次按下Start鍵后重新恢復(fù)工作。

中斷服務(wù)程序每10ms一次檢查所有按鍵狀態(tài)，并記錄在相應(yīng)存儲(chǔ)單元，同時(shí)控制相應(yīng)指示燈。定時(shí)器T0定時(shí)100ms，R2作為5s定時(shí)的計(jì)數(shù)器。T0每中斷一次R2加1，當(dāng)R2=50時(shí)，5s計(jì)時(shí)完成。

4 結(jié)果分析

本文介紹了基于單片機(jī)的電梯控制模型的設(shè)計(jì)，硬件部分主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、電梯內(nèi)電路模塊、電梯外電路模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等部分構(gòu)成。該系統(tǒng)采用單片機(jī)（89C51）作為控制核心，內(nèi)外招通過(guò)按鍵按下引起的電平改變，作為用戶請(qǐng)求信息發(fā)送到單片機(jī)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)動(dòng)，使電梯停靠在目標(biāo)樓層。軟件部分使用匯編語(yǔ)言，利用中斷方式來(lái)檢測(cè)用戶請(qǐng)求的按鍵信息，單片機(jī)計(jì)數(shù)來(lái)確定樓層數(shù)，并送到數(shù)碼管進(jìn)行顯示。

此次設(shè)計(jì)的電梯控制模型立足于單片機(jī)課程教學(xué)，所以使用Proteus7.4，Keil uvision2等編程仿真工具進(jìn)行編程與仿真，實(shí)現(xiàn)了電梯控制模型運(yùn)行的模擬。經(jīng)過(guò)仿真，該系統(tǒng)能模擬4層電梯的運(yùn)行情況，證明了模型設(shè)計(jì)的正確性和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]何立民編著.MCS51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社，1999年.

篇7

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè) 單片機(jī) 酸堿度 溫度

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0014-02

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是20世紀(jì)70年展起來(lái)的，1966年紐約州安裝了第一臺(tái)水質(zhì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)器，然后美國(guó)各州開(kāi)始效仿，現(xiàn)在美國(guó)已有了以計(jì)算機(jī)為主體的、全國(guó)性的遠(yuǎn)程水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)。而我國(guó)對(duì)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究始于80年代，我國(guó)傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法多是人工操作，主要是在某些斷面或監(jiān)測(cè)點(diǎn)定時(shí)定點(diǎn)瞬時(shí)取樣，然后將樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分析或者野外進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)建立全國(guó)重點(diǎn)流域水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且可以很好的監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化，掌握水污染變化，但是我國(guó)各地區(qū)的監(jiān)測(cè)水平不一致，重點(diǎn)流域和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水平較高，已經(jīng)開(kāi)始和發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)接軌，但是偏遠(yuǎn)地區(qū)或經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的地區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水平較低，有些地方甚至還是采用人工監(jiān)測(cè)的手段，我國(guó)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還需要很多完善。本設(shè)計(jì)針對(duì)監(jiān)測(cè)問(wèn)題提供一個(gè)可行的監(jiān)測(cè)思路，使監(jiān)測(cè)工作方便化、系統(tǒng)化。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分兩部分組成。監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分主要是由水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊和內(nèi)部帶有GSM模塊的RTU單元組成。水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分則是裝有環(huán)保綜合管理信息系統(tǒng)軟件的PC機(jī)和短信息終端接收設(shè)備，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分是通過(guò)GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通的?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)模塊首先通過(guò)各種傳感器對(duì)反映設(shè)備工作狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行分析處理和判斷，然后將結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，通過(guò)與單片機(jī)相連的顯示模塊進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)即時(shí)顯示的功能。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集模塊再通過(guò)RS485總線與RTU模塊相連通訊，RTU內(nèi)含有專用的GSM模塊，RTU先通過(guò)RS485總線把測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后通過(guò)人為設(shè)定時(shí)間，按時(shí)將收到的水質(zhì)數(shù)據(jù)通過(guò)GSM模塊經(jīng)過(guò)GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短消息給監(jiān)測(cè)中心站，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)無(wú)線傳輸。水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心作用為數(shù)據(jù)監(jiān)聽(tīng)、接收并將其與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成了水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心對(duì)水質(zhì)參數(shù)的接收、保存及管理功能。設(shè)計(jì)思路框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 測(cè)量模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)以AT89C52作為主控單片機(jī)，溫度傳感器直接與AT89C52單片機(jī)相連完成溫度的測(cè)量，而pH傳感器則需要信號(hào)調(diào)理電路、抗干擾電路和A/D轉(zhuǎn)換電路后能使單片機(jī)完成測(cè)量，然后測(cè)量結(jié)果可以在液晶顯示模塊即時(shí)顯示，然后通過(guò)RS485總線傳輸出去。

2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)

系統(tǒng)以AT89C52最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)，AT89C52芯片為中心，在RST端口外接一復(fù)位電路，在XTAL1端口和XTAL2端口外接震蕩電路，然后把VCC和EA端口接VCC。這樣一單片機(jī)最小系統(tǒng)就成功了。此時(shí)單片機(jī)就能實(shí)行基本的功能，晶振可以為單片機(jī)提供時(shí)鐘周期，復(fù)位電路可以解決重啟問(wèn)題，EA解決了單片機(jī)讀取內(nèi)部存儲(chǔ)的問(wèn)題，最后VCC和GND保證芯片工作。最小系統(tǒng)圖略。

2.3 傳感器

pH傳感器采用復(fù)合電極，玻璃電極作為測(cè)量電極，甘汞電極作為參考電極，當(dāng)氫離子濃度發(fā)生變化時(shí)，玻璃電極和甘汞電極之間的電動(dòng)勢(shì)也隨著變化，這就是復(fù)合電極的測(cè)定原理。以玻璃電極為指示電極，銀-氯化銀電極為參比電極，將兩種電極形成的復(fù)合電極插入待測(cè)溶液中，復(fù)合電極和待測(cè)溶液形成原電池，復(fù)合玻璃電極的兩條輸出引線分別接原電池正極和負(fù)極。依據(jù)nernst方程，原電池的輸出電動(dòng)勢(shì)與被測(cè)溶液pH值之間滿足式E=E0+KT（pHx-pH0）。E為原電池輸出電動(dòng)勢(shì)，E0為常數(shù)，為與電極材料，內(nèi)參比溶液，內(nèi)參比電極以及電位有關(guān)的電位差，K為常數(shù)，為nernst系數(shù)，T為被測(cè)溶液的絕對(duì)溫度，pHx是被測(cè)溶液的pH值，pH0為復(fù)合玻璃電極內(nèi)緩沖溶液pH值。

2.5 抗干擾電路

由于信號(hào)放大電路很容易受到其他信號(hào)干擾，主要表現(xiàn)為工頻干擾，對(duì)于諧波的干擾可通過(guò)低通濾波器去掉，要去掉49.5～50.5 Hz的干擾就需要一個(gè)陷波器。50Hz工頻信號(hào)對(duì)信號(hào)采集有很大影響，必須除去。本設(shè)計(jì)采用雙T有源濾波器來(lái)濾除50Hz的工頻信號(hào)。電路的中心頻率：f=1/2π RC。對(duì)于f>f0的高頻信號(hào)，兩個(gè)串聯(lián)的電容C阻抗很低，信號(hào)可經(jīng)過(guò)電容直接傳輸?shù)竭\(yùn)放的同相輸入端即Ui=U+；對(duì)于f

2.6 12位A/D轉(zhuǎn)換

TLC2543是12位分辯率A/D轉(zhuǎn)換器，在工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間，11個(gè)模擬輸入通道，3路內(nèi)置自測(cè)試方式；采樣率為66kbps，線性誤差±1LSBmax，有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC；具有單、雙極性輸出。TLC2543是12位串行A/D芯片，所以模擬信號(hào)輸入可以只采用一個(gè)端口，本設(shè)計(jì)采用的是AIN0，然后只需把TLC2543的主要功能端接在單片機(jī)I/O口上就行了，其中CLK為輸入/輸出時(shí)鐘端。TLC2543是12位串行A/D芯片，所以模擬信號(hào)輸入可以只采用一個(gè)端口，本設(shè)計(jì)采用的是AIN0，然后只需把TLC2543的主要功能端接在單片機(jī)I/O口上就行了。TLC2543接單片機(jī)如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

主程序中首先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，變量，I/O口和串口進(jìn)行了初始化。通過(guò)定時(shí)器精確計(jì)時(shí)產(chǎn)生中斷，每中斷一次即啟動(dòng)一次AD轉(zhuǎn)換子程序，讀取各個(gè)監(jiān)測(cè)通道的測(cè)量信號(hào)。又通過(guò)調(diào)用溫度檢測(cè)子程序?qū)y(cè)量值進(jìn)行溫度補(bǔ)償處理測(cè)量信號(hào)。最后調(diào)用LCD1602顯示子程序，將測(cè)量值顯示出來(lái)。完成了對(duì)傳感器測(cè)量信號(hào)的采集、處理和顯示的主循環(huán)。同時(shí)把測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，保存的位置為自定義的存儲(chǔ)空間，以便查找使用，然后通過(guò)串口中斷把數(shù)據(jù)發(fā)送給了RTU，RTU再發(fā)送數(shù)據(jù)給接收設(shè)備，整體主程序如圖4所示。

4 結(jié)論

本文系統(tǒng)介紹了水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分兩部分組成。監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分主要是由水質(zhì)監(jiān)測(cè)模塊和內(nèi)部帶有GSM模塊的RTU單元組成，水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分則是裝有環(huán)保綜合管理信息系統(tǒng)軟件的PC機(jī)和短信息終端接收設(shè)備，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)部分和水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心部分是通過(guò)GSM無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互通，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集任務(wù)，對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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篇8

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；串口通信；設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)儀器

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2007)18-31498-02

The Microcomputer String Mouth Correspondence is Testing Theinstrument――Practice Discussion

ZENG Ling-qi

(Chengdu Railroad Police Station,Chengdu 610081)

Abstract:The elaboration through the miniature computer monolithicintegrated circuit string mouth and the computer string mouthcorrespondence way, realizes the computer to test the instrument thecontrol and the data acquisition method, take the concrete empiricaldatum as the example, the specify monolithic integrated circuit stringmouth correspondence design and the realization process, and make themultianalysis.

Key words:The monolithic integrated circuit;the string mouthcorrespondence;the design;tests the instrument

1 引言

由于其可編程、易擴(kuò)展、成本低和體積小等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)早已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制自動(dòng)化中，越來(lái)越多的物理試驗(yàn)儀器中也使用了單片機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，例如實(shí)現(xiàn)按鍵控制、數(shù)碼管和液晶屏幕的顯示、數(shù)據(jù)采集與模/數(shù)轉(zhuǎn)換等等，這樣大大方便了學(xué)生操作試驗(yàn)儀器。不過(guò)有些實(shí)驗(yàn)，如“光電效應(yīng)測(cè)普郎克常量”、“夫蘭克―赫茲實(shí)驗(yàn)”、“散熱片的溫度特性研究”等，需要讀取大量的數(shù)據(jù)并從中找出這些數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系，使得學(xué)生在上課時(shí)要花大量的時(shí)間去讀數(shù)據(jù)，而不是進(jìn)行邏輯推理和分析，如果能夠用微機(jī)代替人工進(jìn)行快速精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析和處理，無(wú)疑對(duì)物理實(shí)驗(yàn)課是非常好的改進(jìn)。

2 常用MCS-51芯片的結(jié)構(gòu)與最小系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

以ATMEL公司的AT89S52為例進(jìn)行說(shuō)明，AT89S52芯片含有8K的 Flash型的內(nèi)部 ROM 和 256B的內(nèi)部 RAM ，對(duì)于不太復(fù)雜的開(kāi)發(fā)場(chǎng)合，無(wú)需擴(kuò)展外部 ROM，而且可在線編程，有利于進(jìn)行開(kāi)發(fā)調(diào)試，具體可參考讀芯片的相關(guān)資料[1]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖中，外部定時(shí)元件通常使用晶體振蕩器；復(fù)位電路通常設(shè)計(jì)成上電復(fù)位形式或者按鍵復(fù)位形式，以便 CPU及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并開(kāi)始工作；電源一般使用+5V。程序下載到 ROM 中運(yùn)行。這樣一個(gè)單片機(jī)的最小系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了，可以通過(guò)其他引腳的硬件擴(kuò)展，并進(jìn)行軟件編程就能響應(yīng)外部中斷、實(shí)現(xiàn)定時(shí)和外部脈沖計(jì)數(shù)、進(jìn)行串并口I/O操作等。

圖2是單片機(jī)的最小系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)，其中復(fù)位采用上電復(fù)位方式，時(shí)鐘電路采用外節(jié)晶體震蕩器方式。另外，引腳 EA/VPP為低時(shí)訪問(wèn)外部ROM，為高時(shí)地址 0000H―0FFFH空間訪問(wèn)ROM，地址1000H-FFFFH空間訪問(wèn)外部ROM，因此這里應(yīng)該按高，這一點(diǎn)往往是容易忽略的地方[2]。

圖2 單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)

3 串口通信的硬件實(shí)現(xiàn)

單片機(jī)的4個(gè)引腳多數(shù)都有第二功能，串口就是P3口的第二功能，其中，P3.0 是串口接收引腳，P3.1 是串圖 2 單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)口發(fā)送引腳。在一些實(shí)時(shí)性要求不太高的場(chǎng)合，將單片機(jī)的串口做輸出擴(kuò)展，與設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制也是一種常用的方法，但更常見(jiàn)在與計(jì)算機(jī)和其他單片機(jī)的通信中，而且硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于開(kāi)發(fā)。圖3是單片機(jī)串口與計(jì)算機(jī)的 RS-232C 串口進(jìn)行通信的一種常用電路連接方法[3]。

圖3 單片機(jī)串口通信接口電路

進(jìn)行串口收發(fā)時(shí)，理論上只需要把計(jì)算機(jī)串口的接收、發(fā)送引腳與單片機(jī)的接收引腳 (RXD）和發(fā)送引腳（TXD）相連接即可，就像單片機(jī)之間的串口通信一樣，但是考慮到兩者的信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)不同，單片機(jī)中的信號(hào)使用 TTL 電平，即 >=2.4V 表示“ 1 ”，

硬件電路設(shè)計(jì)好后，可以通過(guò)一些串口調(diào)試軟件進(jìn)行測(cè)試，查看是否能夠正確的收發(fā)信息。在計(jì)算機(jī)方面有很多現(xiàn)成的應(yīng)用程序，也可以用 VC++ 或 VB 等開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件，這里不詳細(xì)討論，接下來(lái)談一談單片機(jī)方面的軟件開(kāi)發(fā)。

4 串口通信的軟件實(shí)現(xiàn)

8051系列單片機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)由 TXD 引腳送出，接收數(shù)據(jù)由 RXD 引腳輸入。有兩個(gè)緩沖器 SUBF，一個(gè)作發(fā)送緩沖器，一個(gè)作接收緩沖器，軟件設(shè)計(jì)中可以用兩種方式獲知單片機(jī)發(fā)送或者接收了信息。一種是查詢方式，程序反復(fù)查詢發(fā)送標(biāo)志和接收標(biāo)志是否被硬件置位，若置位說(shuō)明進(jìn)行了發(fā)送和接收。用這種方式的缺點(diǎn)是 CPU 一直等待串口收發(fā)而不能及時(shí)響應(yīng)和處理其他事件。另一種是中斷方式，開(kāi)啟串口允許中斷，每次單片機(jī)從串口收到或者發(fā)出信息，均會(huì)產(chǎn)生中斷，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。

串口通信中“波特率”這個(gè)概念非常重要，所謂“波特率”也就是“比特率”，描述串口通信的速度，每秒發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)。在計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信時(shí)，雙方的波特率必須相同，才能保證發(fā)送與接收的同步，進(jìn)而獲得完整的信息。

單片機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)有 4 種工作方式，均與波特率的設(shè)定有關(guān)，波特率的計(jì)算也有相應(yīng)的公式。另外不同的工作方式下通過(guò)串口進(jìn)行異步傳輸?shù)膸袷揭膊煌?。串口通信的收和發(fā)分別設(shè)置了一個(gè)中斷標(biāo)志住，若以中斷方式進(jìn)行串口通信，當(dāng)發(fā)生收/發(fā)中斷時(shí)，對(duì)應(yīng)標(biāo)志位被硬件置 1 ，可在程序中判斷發(fā)生的串口通信中斷是接收還是發(fā)送（因?yàn)閱纹瑱C(jī)串口接收中斷和發(fā)送中斷只對(duì)應(yīng)了一個(gè)中斷向量入口地址）。中斷標(biāo)志位需要用戶程序復(fù)0，通常在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行。以上各項(xiàng)設(shè)置需要訪問(wèn)兩個(gè)特殊功能寄存器 SCON（電源控制寄存器）和PCON （電源控制寄存器）[5] 。

5 實(shí)驗(yàn)儀器的改造

讓我們看一下光電效應(yīng)測(cè)普朗克常量這個(gè)實(shí)驗(yàn)。在圖4 中，一定波長(zhǎng)的光照射光電管的陰極K ，電子溢出向陽(yáng)極A運(yùn)動(dòng)，在兩極間加反向電壓阻止電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到電流表讀數(shù)為零時(shí)所加載的反向電壓叫做截止電壓隊(duì)，對(duì)于不同的光照頻率 ，有US=h/e(?酌-?酌0 )，其中 h為普朗克常量， e為電子電量，?酌0 為金屬陰極 K 的紅眼頻率，只要找出 ?酌和 US 的線性關(guān)系，就可以計(jì)算 h 的大小。實(shí)驗(yàn)對(duì)每一種頻率的光都需要改變電壓采集電流值，描繪光電管圖 4 光電效應(yīng)原理圖的伏安特性曲線，該曲線與電壓軸的交點(diǎn)就是截止電壓 U0 。

實(shí)驗(yàn)儀器的硬件原理框圖可以參考圖 5 的設(shè)計(jì)，通過(guò)按鈕設(shè)置電壓值，然后讀取電流值，送顯示屏顯示并通過(guò)串口傳遞給計(jì)算機(jī)進(jìn)一步處理。

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篇9

>> 基于AT89S51的低成本單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì) AT89S51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 基于89C51單片機(jī)的編碼譯碼顯示實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì) 新型51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì) 基于AT89C51單片機(jī)的流水燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于單片機(jī)89C51的報(bào)警電路設(shè)計(jì)與仿真 基于AT89S51單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于AT89S51單片機(jī)的“追足球”機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) AT89C51單片機(jī)基于GAL16V8的I/O接口擴(kuò)展技術(shù) 基于AT89C51單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 一種基于單片機(jī)AT89C51電子密碼鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于AT89C51單片機(jī)的農(nóng)用大棚多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于AT89S51單片機(jī)的倒車(chē)?yán)走_(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于AT89S51單片機(jī)的瓦斯報(bào)警器的設(shè)計(jì) 基于AT89c51單片機(jī)的電子密碼鎖的設(shè)計(jì) 基于89C51單片機(jī)IC卡讀寫(xiě)器的設(shè)計(jì) 基于AT89C51單片機(jī)的液位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字秒表設(shè)計(jì) 基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì) 基于AT89S51單片機(jī)的綜合報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；實(shí)驗(yàn)箱；控制

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.9.019

引言

單片機(jī)，是嵌入式處理器的一大類(lèi)（另外還有DSP、FPGA等），具有高度集成、體積小、功耗低、降低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在微機(jī)控制領(lǐng)域占據(jù)著重要地位，由于其具有體積小、可靠性好、易擴(kuò)展、控制功能強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在智能儀表、工業(yè)測(cè)控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備、日常生活及家用電器等方面都得到了廣泛的應(yīng)用[1～2]。單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能家用電器、通訊、醫(yī)療和軍事等眾多領(lǐng)域，社會(huì)對(duì)掌握單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用型人才的需求越來(lái)越大[3]。

本設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)箱采用了數(shù)字邏輯，單片機(jī)原理，電路基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)數(shù)碼管掃描等各個(gè)方面的理論依據(jù)。單片機(jī)原理是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，單片機(jī)依靠程序運(yùn)行，并且可以修改。單片機(jī)通過(guò)編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性。

設(shè)計(jì)概述及目的

首先連接硬件電路。確定電源模塊供電正常，最小系統(tǒng)模塊，RS-232轉(zhuǎn)UART模塊供電。將單片機(jī)P1口和LED相連接，作為輸出。將單片機(jī)P0口和開(kāi)關(guān)相連接。由于I/O口會(huì)讀入和寫(xiě)出數(shù)據(jù)。從而通過(guò)編程完成開(kāi)關(guān)控制LED指示燈的功能。

數(shù)據(jù)移位模塊系統(tǒng)測(cè)試

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中為了高效地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，且要使通信電路簡(jiǎn)單、可靠，則采用串行輸入、并行輸出的方式，移位寄存器的作用就是實(shí)現(xiàn)并行輸入、串行輸出或串行輸入、并行輸出。這里采用的是串行輸入、并行輸出。

此電路可以存儲(chǔ)串行8位數(shù)據(jù)的輸入。由于加在輸入端上的數(shù)據(jù)可以移位讀入，因此稱之為移位寄存器。因?yàn)樵贑P的上升沿進(jìn)行移位，因此也使該CP成為移位脈沖。

實(shí)驗(yàn)中將并行輸出端和LED連接。通過(guò)按鍵輸入串行的邏輯“1”、“0”并在LED上觀察并行的輸出結(jié)果。

振蕩分頻器和8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

振蕩分頻器，采用了一個(gè)三向晶振提供基礎(chǔ)時(shí)鐘振蕩。通過(guò)4060對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行了整理和分頻。這里可以通過(guò)跳線選擇2kHz～2Hz之間的9種頻率。然后將振蕩信號(hào)送入8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

計(jì)數(shù)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最常用的時(shí)序電路之一，除了可以對(duì)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)外，也可以用于分頻、定時(shí)及產(chǎn)生各種時(shí)序信號(hào)。393將串行輸入的時(shí)鐘信號(hào)作累加，并將結(jié)果以并行八位輸出的模式輸出。用輸出端控制8盞LED燈，可以很好地看出其在不同頻率下累加的效果。

總結(jié)

本設(shè)計(jì)是制作一個(gè)P89V51RB2實(shí)驗(yàn)箱，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和軟件程序設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)箱相比，使用方便，讀數(shù)準(zhǔn)確，所包含的實(shí)驗(yàn)電路全面且實(shí)用。為了滿足目前高等學(xué)院的需求，還在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)箱的基礎(chǔ)上加入其他的功能如匯編語(yǔ)言等。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱向慶，胡均萬(wàn)，陳宏華.多功能單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研制[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，（04）：41-44

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[3] 曹靜，江世明.模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2011，（03）：23-25

篇10

關(guān)鍵詞：CAN總線；SJA1000；89C51芯片；82C250

一、引言

CAN總線是一種具有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)且性價(jià)比較高的現(xiàn)場(chǎng)總線，它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在現(xiàn)代通信領(lǐng)域的具體應(yīng)用和發(fā)展。本系統(tǒng)利用CAN總線的通信協(xié)議和原理，實(shí)現(xiàn)傳輸距離達(dá)10 Km（速率達(dá)5 kbps以下），通信速率最高可達(dá)1 Mbps的通信任務(wù)。

二、系統(tǒng)概述

設(shè)計(jì)目的為：實(shí)現(xiàn)CAN總線發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)，即信息的傳輸。利用CAN總線控制器SJA1000于單片機(jī)接口，再加上收發(fā)器為指導(dǎo)思想，組成一個(gè)CAN總線發(fā)送應(yīng)用系統(tǒng)，各部分的功能為：

1.單片機(jī)AT89C51：通過(guò)P0口對(duì)SJA-1000驅(qū)動(dòng)。

2.CAN總線控制器SJA1000：作為CAN通信控制器，實(shí)現(xiàn)CAN總線控制。

3.CAN總線驅(qū)動(dòng)器82C250：是CAN總線控制器SJA1000正常工作于CAN總線的接口器件，采用雙線差分驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，把SJA1000上的電平轉(zhuǎn)換成CAN總線傳輸電平。

4.CAN總線：CAN（CANCONTROLLER AREA NETWORK）控制器局部網(wǎng)，為串行通信協(xié)議，能有效地實(shí)現(xiàn)分布實(shí)時(shí)控制，是一種傳輸介質(zhì)，用于傳輸通信數(shù)據(jù)。

三、AT89C51單片機(jī)

單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)。它是在一塊芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的組成單元，包括中央處理單元、存儲(chǔ)器，輸入/輸出接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘電路等。按照單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展與系統(tǒng)配置狀況，單片機(jī)系統(tǒng)可分為最小系統(tǒng)、最小功耗系統(tǒng)、典型系統(tǒng)等。最小系統(tǒng)是指能維持單片機(jī)允許的最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常構(gòu)成一些簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)；最小功耗系統(tǒng)是指為了保證正常運(yùn)行，功耗消耗最?。坏湫蛻?yīng)用系統(tǒng)是指單片機(jī)要完成工業(yè)測(cè)控功能所必須具備的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。本文采用典型應(yīng)用的單片機(jī)系統(tǒng)，完成對(duì)SJA1000的驅(qū)動(dòng)。

四、CAN總線傳輸形式

CAN總線以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。報(bào)文的優(yōu)先級(jí)結(jié)合在11位標(biāo)識(shí)符中，具有最低二進(jìn)制數(shù)的標(biāo)識(shí)符有最高的優(yōu)先級(jí)，這種優(yōu)先級(jí)一旦在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)被確立后就不能再被更改。CAN具有較高的效率是因?yàn)榭偩€僅被那些請(qǐng)求總線懸而未決的站利用，這些請(qǐng)求是根據(jù)報(bào)文在整個(gè)系統(tǒng)中的重要性按順序處理的。這種方法在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偩€讀取的優(yōu)先級(jí)已按順序放在每個(gè)報(bào)文中，這可以保證在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中較低的個(gè)體隱伏時(shí)間。

報(bào)文由幀組成，每幀含七個(gè)部分，CAN協(xié)議支持兩種報(bào)文格式，其唯一的不同是標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度不同，標(biāo)準(zhǔn)格式為11位，擴(kuò)展格式為29位。在標(biāo)準(zhǔn)格式中，報(bào)文的起始位稱為幀起始，然后是由11位標(biāo)識(shí)符和遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求位組成的仲裁場(chǎng)?？刂茍?chǎng)包括標(biāo)識(shí)符擴(kuò)展位，指出是標(biāo)準(zhǔn)格式還是擴(kuò)展格式。它還包括一個(gè)保留位，為將來(lái)擴(kuò)展使用。它的最后四個(gè)字節(jié)用來(lái)指明數(shù)據(jù)場(chǎng)中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)場(chǎng)范圍為0至8個(gè)字節(jié)，其后有一個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的循環(huán)冗余檢查。應(yīng)答場(chǎng)包括應(yīng)答位和應(yīng)答分隔符，發(fā)送站發(fā)送的這兩位均為隱性電平（邏輯1），這時(shí)正確接收?qǐng)?bào)文的接收站發(fā)送主按電平（邏輯0）覆蓋它。用這種方法，發(fā)送站可以保證網(wǎng)絡(luò)中至少有一個(gè)站能正確接收到報(bào)文。報(bào)文的尾部由幀結(jié)束標(biāo)出。

五、CAN總線控制器SJA1000

CAN總線控制器SJA1000，實(shí)現(xiàn)對(duì)CAN總線的控制，具有完成CAN通信協(xié)議所要求的全部特性，經(jīng)過(guò)總線連接的SJA1000可完成CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。它的位通訊速率為1 Mbits/s,采用24 MHz時(shí)鐘頻率，工作溫度范圍為-40℃~+125℃。

它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊有：接口管理邏輯、發(fā)送緩沖器、接收緩沖器、接收濾波器、位流處理器、位時(shí)序邏輯、錯(cuò)誤管理邏輯，此外，SJA1000還帶有驗(yàn)收濾波器功能，用于自動(dòng)檢查報(bào)文中的標(biāo)識(shí)符和數(shù)據(jù)字節(jié)。通過(guò)設(shè)置濾波，與該總線節(jié)點(diǎn)不相關(guān)的一個(gè)報(bào)文或一組報(bào)文將不被SJA1000所接收，這樣可以提高CPU的利用率。

六、CAN總線驅(qū)動(dòng)器82C250

82C250是CAN控制器與物理總線之間的接口，具有高速率、抗汽車(chē)環(huán)境下的瞬間干擾，過(guò)熱甕中保護(hù)、低電流待機(jī)模式，總線至少可連接110個(gè)節(jié)點(diǎn)待特性。它有高速、斜率控制和待機(jī)在種工作模式，本系統(tǒng)采用斜率控制方式，由芯片的8腳引出，斜率大小正比于該引腳上的電流輸出大小。

七、總結(jié)