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篇1

關(guān)鍵詞： at89s52單片機(jī) 脈搏測量

1、引言

隨著生活水平的提高，人們對各種測量儀器的要求越來越高，脈搏的測量是評價(jià)人體生理狀況很好的方法。本文設(shè)計(jì)的脈搏測量器可以通過手指準(zhǔn)確測量出脈搏跳動(dòng)的次數(shù)，通過發(fā)光二極管顯示脈搏的跳動(dòng)，并通過數(shù)碼管顯示出1分鐘內(nèi)脈搏跳動(dòng)的次數(shù)。它解決了傳統(tǒng)測量方法的不確定性和隨機(jī)性，是一款性價(jià)比較高的脈搏測量器。

2、方案設(shè)計(jì)

基于AT89S52單片機(jī)的脈搏測量器由電源模塊、復(fù)位電路、晶振電路、AT89S52單片機(jī)、脈搏感應(yīng)電路、脈搏處理電路、脈搏次數(shù)顯示電路以及脈搏顯示發(fā)光二極管等組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

3、硬件設(shè)計(jì)

電源電路為單片機(jī)以及其他模塊提供標(biāo)準(zhǔn)5V電源；晶振模塊為單片機(jī)提供時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，使系統(tǒng)各部分能協(xié)調(diào)工作；復(fù)位電路模塊為單片機(jī)系統(tǒng)提供復(fù)位功能；單片機(jī)作為主控制器，根據(jù)輸入信號對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制；紅外發(fā)射和接收模塊用來檢測脈搏信號；信號變換模塊用來把紅外接收頭接收的脈搏信號進(jìn)行放大和濾波，以便單片機(jī)進(jìn)行處理；顯示模塊用來顯示具體的脈搏測量結(jié)果，它會(huì)記錄脈搏一分鐘跳動(dòng)的次數(shù)；發(fā)光二極管可以通過發(fā)光的形式顯示脈搏的跳動(dòng)。設(shè)計(jì)出基于AT89S52脈搏測量器電路原理圖如2所示。

4、軟件設(shè)計(jì)

4.1 程序流程圖

基于AT89S52單片機(jī)脈搏測量器的程序流程圖如圖4所示。其中初始化包含了定時(shí)器的設(shè)定、優(yōu)先級的設(shè)定和初始值的設(shè)置。

4.2 程序清單

基于AT89S52單片機(jī)脈搏測量器的程序清單如下所示。

#include

unsigned char i,j,t,m,YSHSHJIAN,YSHHCHONG[3];

unsigned int n,MBO;

unsigned char code

WXUAN[3]={0xf7,0xef,0xdf}; //位選

unsigned char code

XSHB[10]={0x81,0xcf,0x92,0x86,0xcc,0xa4,0xa0,0x8f,0x80,0x84}; //字形碼

sbit SHRU= P3^0;

void YSHI(YSHSHJIAN);

main() //主程序

{

TMOD=0X01; //定時(shí)器 T0 工作于方式 1

TH0=0xec;

TL0=0X78; //T0 定時(shí)時(shí)間為 5ms

IE=0X83; //開中斷

IT0=1; //外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式

TR0=1； //開定時(shí)器 T0

for (;;) //脈搏指示燈控制

{

if(SHRU==0)

{

YSHI(200);

SHRU=1;

}

}

}

externa10()interrupt 0 //外部中斷服務(wù)程序

{

SHRU=0; //點(diǎn)亮指示燈

if(n==0)

MBO=0;

else

MBO=12000/n; //計(jì)算每分鐘脈搏數(shù)

YSHHCHONG[2]=MBO%10； //取個(gè)位數(shù)

MBO=MBO/10；

YSHHCHONG[1]=MBO/10； //取十位數(shù)

YSHHCHONG[0]=MBO/10； //取百位數(shù)

n=0;}

Timer0() interrupt 1 //定時(shí)中斷服務(wù)程序

{

TH0=0xec;

TL0=0X78;

t=WXUAN[j]; //取位值

p3=p3|0x38; //P3.3~P3.5送 1

P3=P3&t; //P3.3~P3.5輸出取出的位值

t=YSHHCHONG[j]; //取出待顯示的數(shù)

t=XSHB[t]; //取字形碼

p1=t; //字形碼由 P3輸出顯示

j++; //j作為數(shù)碼管的計(jì)數(shù)器，取值為0~2，顯示程序通過它確認(rèn)顯示哪個(gè)數(shù)碼管

if(j==3)

j=0;

n++;

if(n==2000) //10秒鐘測不到心率，n復(fù)位

n=0

}

void YSHI(YSHSHJIAN) //延時(shí)子程序

{

for(;YSHSHJIAN>0;YSHSHJIAN--)

{

for(i=;i

}

}

5、系統(tǒng)仿真及調(diào)試

應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后，就要進(jìn)行硬件調(diào)試和軟件調(diào)試了。硬件調(diào)試主要是把電路的各種參數(shù)調(diào)整到符合設(shè)計(jì)要求，軟件調(diào)試可以利用開發(fā)及仿真系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。先排除電路故障，包括設(shè)計(jì)性錯(cuò)誤和工藝性故障，一般原則是先靜態(tài)，后動(dòng)態(tài)。

5.1 硬件調(diào)試

利用萬用表或邏輯測試器器，檢查電路中的各器件以及引腳的連接是否正確，是否有短路故障。先要將單片機(jī)AT89S52芯片取下，對電路板進(jìn)行通電檢查，通過觀察看是否有異常，是否有虛焊的情況，然后用萬用表測試各電源電壓。這些都沒有問題后，接上仿真機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，觀察各接口線路是否正常。

5.2 軟件測試

軟件調(diào)試是利用仿真工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試，除發(fā)現(xiàn)和解決程序錯(cuò)誤外，也可以發(fā)現(xiàn)硬件故障。

程序調(diào)試一般是分模塊進(jìn)行，分子程序調(diào)試，最后連起來統(tǒng)調(diào)。在單片機(jī)上把各模塊程序分別進(jìn)行調(diào)試使其正確無誤，可以用系統(tǒng)編程器將程序固化到AT89S52的FLASH ROM中，接上電源脫機(jī)運(yùn)行。

6、結(jié)束語

脈搏測量器利用單片機(jī)芯片為核心的數(shù)字控制，不僅減少了電子元器件的使用，而且有效的降低了控制電路對元器件參數(shù)的敏感，其精確度和可靠性得到明顯的提高，而控制裝置體積也隨之變小，攜帶更方便。利用單片機(jī)強(qiáng)大的邏輯功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制，進(jìn)而提高整個(gè)控制裝置的靈活性和適應(yīng)性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊西明，朱騏.單片機(jī)編程與應(yīng)用入門[M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2004

篇2

關(guān)鍵詞：單片機(jī)編程 ；溫度傳感器； 自動(dòng)澆灌； 光電耦合器

中圖分類號：

TN911-34; TP368

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)19

-0144

-03

Design of Flower Automatic Watering System Based on AT89S52 Microcontroller

ZHOU Ying1, JIA Cheng-jun2, YU Ji1

(1. College of Electronics and Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129, China;

2. Zhejiang Xinchang Supervision and Inspection Station of Product Quality, Xinchang 312500, China)

Abstract： To design a convenient home automatic watering device for flowers, AT89S52 microcontroller is used to implement programmable control. In combination with the external temperature sensor, evaporator, control signals, keys and alarm circuit, the automatic adjustment of the watering time interval, automatic watering stop in cold weather and alarm circuit to remind the users to perform some antifreezing measures in time according to different illumination, temperature and so on were realized. The modularization management of the system is convenient for the post-expansion and is low cost. It is suitable for applications at home.

Keywords： microcontroller programming; temperature sensor; automatic watering; optocoupler

收稿日期：2011-04-19

0 引 言

隨著生活條件的改善，越來越多的人們在家中種植了各種花卉植物用以美化環(huán)境?；ɑ艿纳L需要穩(wěn)定的環(huán)境濕度和溫度，但一般來講，家庭種植花卉植物的澆水工作主要憑借主人的主觀判斷來決定澆水量的大小，澆與不澆非常隨意，經(jīng)常會(huì)是澆得過量或者過少。

目前市場上有一些自動(dòng)澆水的裝置，例如一些雙層的花盆，利用虹吸或者微滲原理，保持花盆的濕潤。但是這樣的裝置不能根據(jù)不同植物不同季節(jié)的不同需求進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。當(dāng)然目前也有能夠精確調(diào)節(jié)澆灌量的澆水系統(tǒng)，但是通常這樣的系統(tǒng)復(fù)雜龐大、裝配費(fèi)用高昂、維修困難，一般應(yīng)用于苗圃、農(nóng)場等大規(guī)模種植，不適于家庭使用。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費(fèi)用高、不適于家用的不足，本文設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)澆灌裝置，能夠利用簡單設(shè)備實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際的水份蒸發(fā)量調(diào)節(jié)澆水量。

1 總體設(shè)計(jì)

花卉的正常生長要求溫度和濕度穩(wěn)定在一個(gè)既定范圍內(nèi)，超出或者低于這個(gè)范圍將影響花卉的正常生長。該系統(tǒng)采用AT89S52可編程單片機(jī)測控，實(shí)現(xiàn)花卉生長環(huán)境因子信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理，輸出信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境濕度和溫度強(qiáng)度的測控，達(dá)到節(jié)水節(jié)能，省時(shí)省工的效果。軟件開發(fā)用C語言，采用模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能易于擴(kuò)展。

系統(tǒng)具體功能如下:

(1) 實(shí)現(xiàn)按需灌溉功能。按照花卉的需求開啟和關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一般的控制。具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便。

(2) 通過傳感器檢測花卉生長的環(huán)境溫度和土壤濕度(用蒸發(fā)器信號表示)，依據(jù)設(shè)定的植物要求的溫度和濕度的上下限值，由單片機(jī)來控制開關(guān)窗戶、電磁閥和排風(fēng)扇，從而調(diào)節(jié)溫度和濕度。當(dāng)空氣溫度高于上限值時(shí)，自動(dòng)打開排風(fēng)扇進(jìn)行自然降溫，達(dá)到要求值時(shí)則自動(dòng)關(guān)閉。溫度過低時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶及時(shí)采取防凍措施。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

本自動(dòng)澆灌系統(tǒng)是基于AT89S52單片機(jī)進(jìn)行可編程控制，結(jié)合的溫度傳感器、蒸發(fā)器、控制電路等實(shí)現(xiàn)花草的自動(dòng)澆灌，具有精確、穩(wěn)定、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)自動(dòng)控制部分由AT89S52單片機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)硬件電路原理框圖如圖2所示。

圖2 單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖

2.1 溫度控制、顯示電路

2.1.1 溫度控制電路

溫度傳感器電路原理圖如圖3所示。

圖3 溫度傳感器電路

系統(tǒng)的溫度傳感器采用DS18B0單線數(shù)字式溫度傳感器。該溫度傳感器，適用電壓為3~5 V(跟單片機(jī)5 V電源供電可以適用同一電源)，可測溫度范圍為-55~125 ℃(完全可以滿足本系統(tǒng))，而且它只需單總線進(jìn)行信息交互，即只需占用單片機(jī)的一個(gè)I/O口，而且基本不需要外部原件。

2.1.2 溫度顯示電路

溫度顯示電路原理圖如圖4所示。

系統(tǒng)采用2位共陽數(shù)碼管顯示環(huán)境溫度，使用2個(gè)8550三極管通過單片機(jī)I/O P2.2和P2.3進(jìn)行數(shù)碼管位選。單片機(jī)上電后，P2.2和P2.3為高電平，當(dāng)P2.2和P2.3變?yōu)榈碗娖?編程進(jìn)行控制)時(shí)，數(shù)碼管選通，單片機(jī)P3口從溫度傳感器DS18B20的寄存器中讀取當(dāng)前溫度的信息，P3口將數(shù)據(jù)信息送到數(shù)碼管，進(jìn)行顯示。

圖4 溫度顯示電路

這樣可以很直觀地告訴用戶當(dāng)前環(huán)境的溫度，同時(shí)采用數(shù)碼管而非液晶屏，可以有效控制成本。

2.2 電磁閥、排風(fēng)扇電路

電磁閥和排風(fēng)扇電路原理基本相同，當(dāng)檢測到單片機(jī)相應(yīng)的I/O口輸出低電平時(shí)(由于單片機(jī)上電時(shí)I/O口都是高電平，所以采用低電平為有效信號)，通過三極管使驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)電磁閥或者排風(fēng)扇工作。當(dāng)單片機(jī)I/O口恢復(fù)高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路斷開，從而使電磁閥或者排風(fēng)扇停止工作。

I/O口的高低電平變化，通過采集傳感器的信息，通過單片機(jī)編程進(jìn)行控制。更具體說明會(huì)在軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行介紹。

電磁閥控制電路主要由NPN共集-共射復(fù)合管及光電耦合器組成，當(dāng)單片機(jī)P2.4給出高電平,復(fù)合管導(dǎo)通，繼電器接通，將開關(guān)吸合，電磁閥接通開始放水。電磁閥控制電路如圖5所示。

圖5 電磁閥控制電路

本電路通過單片機(jī)的P2.6口控制電磁閥通斷，當(dāng)P2.6為低電平時(shí)，通過光電耦合器TP521-1使3/4管腳之間導(dǎo)通。由于電磁閥工作電壓是12 V，而且工作時(shí)電流較大，采用8050和TIP41兩個(gè)NPN三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。此時(shí)電磁閥正常工作，給花草進(jìn)行澆灌。當(dāng)P2.6口變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，光電耦合器3，4腳之間斷開，電磁閥停止工作，不再灌水。

2.3 報(bào)警電路

報(bào)警電路原理圖如圖6所示。

圖6 報(bào)警電路

報(bào)警電路的蜂鳴器采用單片機(jī)的P2.5口進(jìn)行控制，當(dāng)環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，P2.5口變?yōu)榈碗娖?，使三極管8050導(dǎo)通，從而使蜂鳴器工作，同時(shí)由P2.0控制的LED燈“R”(Red)會(huì)不停的閃爍，提醒用戶及采取措施防止花草受凍。當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)正常時(shí)，P2.5恢復(fù)高電平，蜂鳴器停止工作。

LED燈“G”(Green)亮，表示電磁閥正在工作，給花草澆灌。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)選用適時(shí)性強(qiáng)與透明度高的C語言作為編程語言，系統(tǒng)軟件的開發(fā)全部采用Keil μVision 3進(jìn)行。系統(tǒng)程序的開發(fā)，采用了流行的模塊化設(shè)計(jì)方法。在程序設(shè)計(jì)中，可根據(jù)系統(tǒng)功能，將整個(gè)軟件系統(tǒng)劃分為若干個(gè)功能相對獨(dú)立易于解決的模塊，每個(gè)模塊是一個(gè)結(jié)構(gòu)完整，相對獨(dú)立的程序段，能完成某一規(guī)定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能。

系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，主要由如下程序模塊組成：DS18B20溫度采集、排風(fēng)扇控制、電磁閥控制、警報(bào)電路控制等。整個(gè)系統(tǒng)的主程序流程如圖7所示。

系統(tǒng)在上電初始化后將對環(huán)境溫度、蒸發(fā)器信號進(jìn)行判斷，當(dāng)環(huán)境溫度過高時(shí)，系統(tǒng)將打開排風(fēng)扇進(jìn)行散熱，當(dāng)環(huán)境溫度恢復(fù)適當(dāng)時(shí)，系統(tǒng)將關(guān)閉排風(fēng)扇，當(dāng)環(huán)境溫度過低時(shí)，會(huì)發(fā)生警報(bào)，提醒用戶采取防凍措施保護(hù)花草。當(dāng)蒸發(fā)器輸出低電平時(shí)(即花草的土壤濕度過低)，電磁閥打開，進(jìn)行灌溉加濕。

通過上述主體流程控制，即可以達(dá)到有效的控制，使得室內(nèi)環(huán)境對花卉植物的生長基本處于最佳的狀態(tài)。

4 結(jié) 語

基于AT89S52單片機(jī)為核心的控制電路、傳感器電路和執(zhí)行器件及機(jī)構(gòu)組成，硬件電路簡單，不需要A/D轉(zhuǎn)換器件，同時(shí)考慮溫度、濕度等多因子的自動(dòng)澆灌系統(tǒng)，較全面考慮了各種因素。系統(tǒng)硬件電路采用成熟的電路設(shè)計(jì)，元件選用成本較低的器件，電路穩(wěn)定，抗干擾力強(qiáng)，性價(jià)比較高。軟件開發(fā)用C語言，采用模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)功能易于擴(kuò)展。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)取得國家專利(專利號：200820028410.7)，硬件系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)調(diào)試，系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以滿足預(yù)期功能要求，經(jīng)小批量試點(diǎn)投放使用6個(gè)月，系統(tǒng)表現(xiàn)穩(wěn)定。

參 考 文 獻(xiàn)

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篇3

楊雅玲

（山東理工大學(xué)；山東 淄博 255000；濱州市技師學(xué)院，山東 博興 256500）

【摘 要】設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)巡線輪式行走機(jī)器人控制系統(tǒng)，采用AT89S52型單片機(jī)作為主控CPU，外加一個(gè)復(fù)雜可編程邏輯器件（CPID）協(xié)助CPU處理數(shù)據(jù)，擴(kuò)展了程序參數(shù)存儲(chǔ)器，能夠進(jìn)行檢測引導(dǎo)線和直流電機(jī)、舵機(jī)的PWM控制。

【關(guān)鍵詞】控制系統(tǒng)；復(fù)雜可編程邏輯器件；存儲(chǔ)器；光電檢測；脈沖寬度調(diào)制

文章編號：ISSN1006―656X（2014）01-0060-01

一、引言

輪式移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它集機(jī)械、電子、檢測技術(shù)與智能控制于一體。在各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)中，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)最為常見。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)之所以得到廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)槿菀卓刂破湟苿?dòng)速度和移動(dòng)方向，因此，有必要研制一套完整的輪式機(jī)器人系統(tǒng)，并進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制算法研究。筆者設(shè)計(jì)和開發(fā)了基于5l型單片機(jī)的自動(dòng)巡線輪式機(jī)器人控制系統(tǒng)。

二、控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

機(jī)器人控制系統(tǒng)由主控制電路模塊、存儲(chǔ)器模塊、光電檢測模塊、電機(jī)及舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等部分組成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

三、主控制模塊設(shè)計(jì)

（一） CPLD設(shè)計(jì)

在機(jī)器人控制系統(tǒng)中，需要控制多個(gè)電動(dòng)機(jī)和行程開關(guān)，還要進(jìn)行光電檢測，如果所有的任務(wù)都由AT89S52型單片機(jī)來完成，CPU的負(fù)擔(dān)就會(huì)過重，影響系統(tǒng)的處理速度。因此擴(kuò)展1個(gè)CPLD，型號為EPM7128，它屬于MAX7000系列器件，包括2個(gè)通用1/0口，2個(gè)專用

I/O口。專用I/O口可作為每個(gè)宏單元和輸入輸出引腳的高速控制信號（時(shí)鐘、清除和輸出功能等），PWM信號也由其產(chǎn)生。

（二） 機(jī)器人運(yùn)行參數(shù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展

機(jī)器人運(yùn)行路徑和動(dòng)作可以根據(jù)比賽情況的不同而發(fā)生變化，這樣每改變1次運(yùn)行參數(shù)就必須對單片機(jī)的Flash進(jìn)行1次擦寫。為了解決這一問題，擴(kuò)展了程序參數(shù)存儲(chǔ)器，用來存放機(jī)器人的運(yùn)行路徑和動(dòng)作參數(shù)。擴(kuò)展電路如圖2所示。

其中IC1為24LC08B，是I2E總線的串行E2PROM存儲(chǔ)器，最多能夠存儲(chǔ)lK字節(jié)的數(shù)據(jù)。IC2為MAX3232型電平轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部有1個(gè)電源電壓變換器，可以將計(jì)算機(jī)的電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間通過串行口傳輸數(shù)據(jù)，使單片機(jī)完成對24/LC08B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)操作。單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，直接從24LC08中讀取機(jī)器人的運(yùn)行參數(shù)，控制機(jī)器人運(yùn)行。

四、光電檢測模塊設(shè)計(jì)

（一）光電檢測過程

設(shè)計(jì)光電檢測模塊是為了讓機(jī)器人能夠檢測地面上的白色引導(dǎo)線。光電檢測電路主要包括發(fā)射部分和接收部分，其原理如圖4所示。

發(fā)射部分的波形調(diào)制采用了頻率調(diào)制方法。由于發(fā)光二極管的響應(yīng)速度快，其工作頻率可達(dá)幾MHz或十幾MHz，而檢測系統(tǒng)的調(diào)制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內(nèi)，能夠滿足要求。光源驅(qū)動(dòng)主要負(fù)責(zé)把調(diào)制波形放大到足夠的功率去驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光。光源采用紅外發(fā)光二極管，工作頻率較高，適合波形為方波的調(diào)制光的發(fā)射。

接收部分采用光敏二極管接收調(diào)制光線，將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴＿@種電信號通常較微弱，需進(jìn)行濾波和放大后才能進(jìn)行處理。調(diào)制信號的放大采用交流放大的形式，可使調(diào)制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。調(diào)制信號處理部分對放大后的信號進(jìn)行識別，判斷被檢測對象的特性。因此，此模塊的本質(zhì)是將“交流”的、有用的調(diào)制光信號從“直流”的、無用的背景光信號中分離出來，從而達(dá)到抗干擾的目的。

（二）光電探頭

光電探頭安裝在機(jī)器人底盤前部，共設(shè)置了5個(gè)檢測點(diǎn)。從理論上講，檢測點(diǎn)越多、越密，識別的準(zhǔn)確性與可靠性就越高，但是硬件的開銷與軟件的復(fù)雜程度也相應(yīng)的增加。采用該巡線系統(tǒng)保證了檢測的精確度，節(jié)約了硬件的開銷。發(fā)光二極管發(fā)出的調(diào)制光經(jīng)地面反射到光敏二極管。光敏二極管產(chǎn)生的光電流隨反射光的強(qiáng)弱而線性變化。把這種變化檢測出來，就可以判斷某一個(gè)檢測點(diǎn)是否在白色引導(dǎo)線的上方，從而判斷機(jī)器人和白色引導(dǎo)線的相對位置。

五、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)件主要是電機(jī)和舵機(jī)，都可以采用PWM進(jìn)行調(diào)速與控制。根據(jù)脈沖編碼器的反饋信號，對機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。直流伺服電機(jī)的控制原理如圖3所示。調(diào)節(jié)：PWM的信號就能夠快速調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的方向控制。

篇4

 

0引言

 

近年來，隨著電子技術(shù)行業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在很多家庭都安裝了智能報(bào)警系統(tǒng)，因而大大提高了安全程度，有效保證了居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。紅外線具有不見光、隱蔽性強(qiáng)和保密性好等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于安保裝置中[1]。紅外線報(bào)警器的簡易、靈敏度高為人們解決了不少實(shí)際問題。但是市場上的報(bào)警器大部分用于一些大型機(jī)構(gòu)，價(jià)格高昂，一般家庭難以接受，本文應(yīng)用AT89S52單片機(jī)控制的電路來設(shè)計(jì)一種價(jià)廉、性能靈敏可靠的紅外線防盜報(bào)警器，期望達(dá)到方便、實(shí)用的效果。

 

1系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

 

從設(shè)計(jì)需求，所完成的功能上來分析，該系統(tǒng)以單片機(jī)AT89S52系列為核心，采用紅外線發(fā)射管和紅外線接收管為發(fā)射和接收裝置，在監(jiān)測點(diǎn)上的紅外接收裝置檢測是否接收成功將信號并且將信號傳至AT89S52單片機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)軟件中斷、識別判決等環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)發(fā)出入侵報(bào)警信號。驅(qū)動(dòng)電路將控制信號放大并推動(dòng)聲光報(bào)警設(shè)備完成相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)報(bào)警延遲一段時(shí)間后自動(dòng)解除，也可人工手動(dòng)復(fù)位解除報(bào)警信號，或者是利用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消除報(bào)警。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示：

 

圖1 報(bào)警系統(tǒng)原理框圖

 

報(bào)警系統(tǒng)硬件電路系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)，直流可調(diào)開關(guān)MC34063，反相器74LS14D等芯片。具體電路圖如圖2所示，其中，AT89S52的P1.2～P1.7八位引腳作為輸出口，而P3.0～3.5六位引腳作為輸入口。P1口連接紅外線發(fā)射電路，P1口為低電平時(shí)，紅外線發(fā)射電路導(dǎo)通，正常發(fā)射紅外線[2]。P3口輸入經(jīng)接收紅外線電路接收并由反相器反相的電平，當(dāng)電平到達(dá)單片機(jī)CPU后，若各口均為低電平，則CPU不做任何反應(yīng)，此時(shí)不報(bào)警;而當(dāng)紅外線被人為擋住而使接收電路無法接受到時(shí)P3輸入口就會(huì)輸入高電平，此時(shí)當(dāng)在一定的時(shí)間內(nèi)檢測到位于不同位置的光束被遮擋時(shí)，由P2.0引腳輸出報(bào)警信號，驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警[3]。

 

圖2 AT89S52單片機(jī)外圍接口電路

 

2系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

 

報(bào)警系統(tǒng)整體程序設(shè)計(jì)過程是當(dāng)檢測到有人闖入時(shí)，P3口由低電平翻轉(zhuǎn)成高電平，向CPU發(fā)送中斷報(bào)警請求信號，經(jīng)過CPU軟件識別，由P2.0口輸出間隔為1秒的脈沖信號去驅(qū)動(dòng)語音報(bào)警電路。程序起監(jiān)視作用， 程序開始后，系統(tǒng)初始化結(jié)束后判斷是否有人闖入、紅外線的接收是否中斷，若有則報(bào)警，若無則回到上一級繼續(xù)判斷是否有人闖入。若有報(bào)警，報(bào)警一段時(shí)間后，判斷是否關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)，可以人工復(fù)位，也可以通過定時(shí)器定時(shí)關(guān)閉報(bào)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)軟程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示：

 

圖3 系統(tǒng)整體程序流程圖

 

程序主要采用C語言編寫，部分程序代碼如下：

 

void main() //主函數(shù)

 

{

 

InitTimer(); //定時(shí)器初始化

 

while(1)

 

{

 

KeyScan(); //鍵盤掃描

 

if((IR1==0)||(IR2==0)) //紅外端口采集到數(shù)據(jù) 有人入侵

 

{

 

PlayVoic(); //報(bào)警

 

ET0=1;

 

TR0=1; //開始計(jì)時(shí) 10s后無人則關(guān)閉報(bào)警

 

PlayFlag=1; //報(bào)警標(biāo)志位置1 開啟報(bào)警

 

}

 

if((IR1==1)||(IR2==1)) //沒采集到

 

{

 

CloseVoic(); //關(guān)報(bào)警

 

}

 

if(PlayFlag==1) //報(bào)警標(biāo)志位置1 開啟報(bào)警

 

{

 

PlayVoic();

 

}

 

}

 

}

 

3結(jié)束語

 

本次紅外語音報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于如何利用AT89S52和紅外收發(fā)裝置進(jìn)行報(bào)警的程序設(shè)計(jì)，通過軟件程序?qū)π盘栕龀雠袛嗵幚?，更好的?shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。本報(bào)警系統(tǒng)成本低，安裝方便、隱蔽，非常適用于家庭、小區(qū)進(jìn)行檢測，可以非常及時(shí)報(bào)告家中發(fā)生的事故，便于戶主及時(shí)處理，將損失降到最小。

篇5

【關(guān)鍵詞】AT89S52單片機(jī)；LCD；計(jì)算器

文章編號：ISSN1006―656X（2014）05-0153-01

一、前言

計(jì)算器是與我們?nèi)粘Ｉ钪凶顬槌Ｓ玫挠?jì)算工具，雖說現(xiàn)在智能化手機(jī)都以集成了部分計(jì)算器的功能，但對于某些財(cái)務(wù)工作者而言，計(jì)算器仍然是其不可替代的便攜工具。較比簡單的普通計(jì)算器而言，科學(xué)計(jì)算器除了能進(jìn)行加減乘除四則運(yùn)算之外，還可以進(jìn)行乘方、開方運(yùn)算、具有指數(shù)、對數(shù)、三角函數(shù)、反三角函數(shù)及存儲(chǔ)等計(jì)算功能。為此，開發(fā)設(shè)計(jì)更加具有小型化、功能化、精度化的多功能科學(xué)計(jì)算器具有一定的社會(huì)價(jià)值及推廣價(jià)值。

本設(shè)計(jì)使用AT89S52單片機(jī)作為主控制芯片，通過計(jì)算機(jī)的8×8矩陣鍵盤進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，進(jìn)行相應(yīng)的加、減、乘、除的運(yùn)算，以及乘方、開方、正余弦函數(shù)等一般常用運(yùn)算，并在LCD1602上顯示相應(yīng)的結(jié)果。AT89S52單片機(jī)是一種低功耗、高性能COMS 8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash儲(chǔ)存器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash容許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適用于常規(guī)編程器。在芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLash，使得AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

二、核心芯片概述

（一）AT89S52單片機(jī)

AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。

（二） 8*8矩陣鍵盤

鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵（20個(gè)以上）和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤就是編碼鍵盤。在智能儀器中，使用并行接口芯片8279或串行接口芯片HD7279均可以組成編碼鍵盤，同時(shí)還可以兼顧數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)，其相關(guān)的接口電路和接口軟件均可在芯片資料中得到。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡化軟件設(shè)計(jì)。非編碼鍵盤成本低廉。從成本角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用的是非編碼矩陣鍵盤。計(jì)算器的鍵盤布局如圖所示：一般有64個(gè)鍵組成，在單片機(jī)中正好可以用4個(gè)P口實(shí)現(xiàn)16個(gè)按鍵功能，這種形式在單片機(jī)系統(tǒng)中也是最常見的。如圖1所示：

三、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

主程序設(shè)計(jì)主要針對51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，利用C語言編程，并用開發(fā)板制作并顯示。核心子程序設(shè)計(jì)包括LCD1602顯示模塊程序設(shè)計(jì)，以及矩陣鍵盤的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。

（一）液晶顯示程序設(shè)計(jì)

顯示模塊程序首先要對顯示模塊進(jìn)行初始化；然后控制光標(biāo)的位置；定義液晶顯示的控制端口，用SBIT指令完成；然后設(shè)置清屏、關(guān)閉顯示、歸位、開顯示、顯示位置的首地址等等。

LCD1602在上電以后，應(yīng)該先等待50毫秒左右，讓其內(nèi)部芯片初始化后再對其進(jìn)行操作。在對其操作時(shí)，應(yīng)參考其時(shí)序圖，先把命令寫入其內(nèi)部寄存器設(shè)置它的工作方式和狀態(tài)。要顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候，先設(shè)置好顯示坐標(biāo)，在往里寫入要顯示的ASCII碼，LCD則通過刷新和替換新的數(shù)據(jù)。

（二）矩陣鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)

鍵盤掃描子程序，首先讀出P1的低四位，然后讀出P1口的高四位。然后鍵值并顯示緩存。然后將鍵值轉(zhuǎn)換為ASCII碼然后就可以軟件來設(shè)置硬件按鍵各個(gè)鍵代表的內(nèi)容。讀鍵程序使用的是反轉(zhuǎn)法讀鍵，不管鍵盤矩陣的規(guī)模大小，均進(jìn)行兩次讀鍵。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤信息（列信息）；第二次所有列線均輸出低電平，從所有行線讀入鍵盤信息（行信息）。數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入緩存區(qū)，功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序。

經(jīng)過多次測量與調(diào)試，本計(jì)算器基本能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求中的功能。由于本設(shè)計(jì)功能相對簡單，計(jì)劃在后續(xù)的功能中，不斷增添新功能，進(jìn)而完善計(jì)算器的功能。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建中.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011：（15-17）.

[2]肖洪兵. 跟我學(xué)用單片機(jī)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.8：（3-20）.

篇6

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；用電保護(hù)；智能

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)家庭過功率保護(hù)，在家庭電路過功率的情況下能夠自動(dòng)斷電并在功率恢復(fù)后自動(dòng)啟動(dòng)的智能多通道電功率分配系統(tǒng)。該系統(tǒng)還能通過按鍵直接設(shè)置上限功率，同時(shí)該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崟r(shí)顯示干路電流和功率，還能實(shí)時(shí)顯示電路工作狀態(tài)和危險(xiǎn)信號，并做出有效反應(yīng)。具有價(jià)格便宜、使用方便、性能可靠、功率可控等優(yōu)點(diǎn)。

1.2 系統(tǒng)總體功能

通過電流互感器SCD211FK、峰值檢測電路實(shí)時(shí)檢測入戶線上的電流、電壓，將檢測到的值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路ADC0809輸入單片機(jī)AT89S52，AT89S52將電流、電壓值反映到LCD液晶顯示屏上。通過按鍵電路給系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)功率上限值，當(dāng)家用電器的功率超過給定值時(shí)，單片機(jī)AT89S52給繼電器信號，促使其發(fā)生保護(hù)動(dòng)作，切斷電源，并在LCD液晶顯示屏上顯示。當(dāng)家用電器的功率低于功率上限時(shí)，單片機(jī)AT89S52給繼電器信號，使其恢復(fù)給家用電器供電。

1.3 工作原理

系統(tǒng)是基于單片機(jī)AT89S52控制系統(tǒng)，包括顯示模塊、傳感器模塊、峰值檢測模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊等。干路大電流通過電流互感器STC211FK能夠轉(zhuǎn)換成小電流輸出，再經(jīng)過精密運(yùn)放OP07轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后通過檢波電路進(jìn)行峰值檢測，再有AD0809采樣輸出穩(wěn)定值，進(jìn)過軟件計(jì)算可得到精確地功率，從而實(shí)現(xiàn)過功率保護(hù)。

2 單元電路設(shè)計(jì)

2.1 電流互感器放大電路

電流互感器放大電路中使用SCT211FK電流互感器。SCT211FK是一款高精密的電流互感器，輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA。其線圈扎數(shù)比為1：2000，可耐控沖擊電流為100A*1秒。

2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路

ADC模塊中主要是逼近型數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片，ADC0809芯片內(nèi)部具有鎖存功能的8通道模擬多路開關(guān)，可對8通道0～5的輸入模擬電壓分式的進(jìn)行轉(zhuǎn)換，芯片內(nèi)具有多路開關(guān)地址譯碼器和比較器、鎖存電路、256R電阻T型網(wǎng)絡(luò)、逐次逼近型寄存器、SAR樹狀電子開關(guān)、控制和時(shí)序電路等。ADC0809芯片輸出具有TTL三臺鎖存功能的緩沖器，可以與單片機(jī)總線直接連接。

2.3 峰值檢測電路

由運(yùn)放LF353和二極管、電容構(gòu)成的檢波電路，用于檢測入戶電壓峰值。LF353是JFET型標(biāo)準(zhǔn)線性運(yùn)算放大器，用電壓跟隨器不僅能作為緩沖器，而且和很好的隔離作用，并且能提高直流特性。該電路利用二極管的單向?qū)芰碗娙莩浞烹娞匦?，得到比較準(zhǔn)確的峰值。

2.4 基于單片機(jī)AT89S52的單片機(jī)最小硬件系統(tǒng)

單片機(jī)運(yùn)行工作起來，所必需的最基本電路組成。最基本電路構(gòu)成有電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。

2.4.1 復(fù)位電路。由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由“電容電壓不能突變”的性質(zhì)可知，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)電高平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來決定。典型的52單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。本設(shè)計(jì)中C取10μ，R取8.2K。原則要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個(gè)機(jī)器周期的高電平。

2.4.2 時(shí)鐘電路。當(dāng)單片機(jī)在工作時(shí)，從取指令到譯碼再進(jìn)行微操作，必須在時(shí)鐘信號控制下才能夠有序的進(jìn)行，時(shí)鐘電路就是為單片機(jī)工作提供基本時(shí)鐘的。單片機(jī)的時(shí)鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。在單片機(jī)XTALL1和XTALL2引腳上跨接上一個(gè)晶振和兩個(gè)穩(wěn)頻電容，可以與單片機(jī)片內(nèi)的電路構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為0～24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12MHz、11.0592MHz、24MHz等。

2.4.3 電源電路。AT89S51單片機(jī)的工作電壓范圍：4.0V～5.5V，所以通常給單片機(jī)外接5V直流電源。該電路輸入家用220V交流電，經(jīng)過全橋整流，穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的5V直流電。方便實(shí)用，輸出電壓穩(wěn)定，最大輸出電流為1A，電路能帶動(dòng)一定的負(fù)載。

2.4.4 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。單片機(jī)最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C1的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位時(shí)間，一般采用10～30uF，51單片機(jī)最小系統(tǒng)電容值越大需要的復(fù)位時(shí)間越短。系統(tǒng)晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大處理速度越快。系統(tǒng)中的起振電容C2、C3一般采用15～30pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好。由于檢測一個(gè)從1到0的下降沿需要2個(gè)機(jī)器周期，因此要求被采樣的電平至少要維持一個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)晶振頻率為12MHz時(shí)，最高計(jì)數(shù)頻率不超過1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于2ms。

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)基于單片機(jī)AT89S52設(shè)計(jì)，適用于當(dāng)家庭電路發(fā)生過功率時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電保護(hù)?？梢酝ㄟ^按鍵直接設(shè)置上限功率，超過上限功率系統(tǒng)將對家用電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電。通過LCD液晶能夠?qū)崟r(shí)顯示干路電流和功率，并且能實(shí)時(shí)顯示電路工作狀態(tài)和危險(xiǎn)信號，以此來做出有效反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

篇7

Abstract： In the test of weapons range， whether it can accurately control the initiation time of rocket warhead， whether it can achieve the best position in the initiation of rocket fuse is the key criterion to evaluate the performance of the fuse， therefore it needs to design a set of shellburst height measuring system to carry out the relevant tests. In view of this situation， this paper puts forward design scheme of time series control circuit based on the GPS timing module， designs time series module control circuit， time display circuit and single chip microcomputer control program with AT89S52 microcontroller， to realize the synchronous record of time and real-time display function， and synchronization precision can reach microsecond level.

關(guān)鍵詞：引信；授時(shí)；AT89S52單片機(jī)；時(shí)統(tǒng)電路

Key words： fuse；time service；AT89S52 microcontroller；unique-time circuit

中圖分類號：TN108.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）32-0123-02

0 引言

引信[1]是火箭彈或?qū)椣到y(tǒng)的重要組成部分?；鸺龔椈?qū)椀娘w行末端探測目標(biāo)后以一定規(guī)則適時(shí)起爆戰(zhàn)斗部，這些功能都要靠引信來實(shí)現(xiàn)。引信性能的好壞將直接關(guān)系到武器系統(tǒng)的綜合性能的優(yōu)劣。各種各樣探測原理的近炸引信隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展得到了普遍的應(yīng)用。本文所設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)可以對炮彈炸點(diǎn)的位置進(jìn)行非接觸式測量，從而消除了測量時(shí)的危險(xiǎn)因素，使得安全性大大的提高。運(yùn)用該測試系統(tǒng)可以測試近炸引信性能，檢測該引信能否按設(shè)定的時(shí)間引爆炸彈，起爆點(diǎn)定位是否精確等等，以此判斷被引爆的炮彈是否發(fā)揮了最大威力。

1 時(shí)統(tǒng)模塊電路總體設(shè)計(jì)

時(shí)統(tǒng)模塊電路主要由GPS-0EM模塊、時(shí)統(tǒng)控制電路和CPLD電路組成，控制原理見圖1。在圖1所示的電路結(jié)構(gòu)中，GPS模塊向時(shí)統(tǒng)控制電路提供GPS時(shí)間信息，通過接口電路向單片機(jī)發(fā)送時(shí)間數(shù)據(jù)，單片機(jī)在接收秒級時(shí)間信息后開始對CPLD電路進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在發(fā)送時(shí)間數(shù)據(jù)的過程中，GPS模塊同時(shí)會(huì)對本地時(shí)鐘電路發(fā)送一個(gè)控制CPLD邏輯電路啟動(dòng)的脈沖信號，該電路模塊接收控制后，開始以微秒為單位進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，指示燈電路就會(huì)響應(yīng)CPLD邏輯電路的控制信號開始向單片機(jī)發(fā)送溢出信號，此后單片機(jī)進(jìn)行秒級時(shí)間的遞增，由此來實(shí)現(xiàn)微秒級時(shí)鐘的功能。觸發(fā)信號時(shí)，隔離電路將其發(fā)送到CPLD邏輯電路中，通過邏輯電路向單片機(jī)輸入該微秒級時(shí)間數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，相機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制高速攝像機(jī)進(jìn)行拍攝。最后，單片機(jī)通過專用串口將所有時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸至PC機(jī)，使PC機(jī)自動(dòng)記錄相機(jī)起拍時(shí)間。

RS-232串口接口電路、單片機(jī)控制電路以及電平轉(zhuǎn)換電路是時(shí)統(tǒng)控制電路中最主要的組成部分。該電路控制模塊主要通過與本地時(shí)鐘電路及PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換來實(shí)現(xiàn)對本地的時(shí)鐘電路的控制。另外，本地時(shí)鐘電路又由工作指示燈電路、輸入隔離電路、晶振電路和相機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等構(gòu)成。指示燈電路的作用是當(dāng)觸發(fā)信號發(fā)生時(shí)，指示燈由暗變亮，以此表示此時(shí)單片機(jī)已經(jīng)開始讀取數(shù)據(jù)。另外輸入隔離電路則主要由6N137構(gòu)成，該電路向處理器發(fā)出外部觸發(fā)信號，啟動(dòng)單片機(jī)對本地時(shí)鐘電路中的計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。晶振電路為CPLD電路提供必須的工作脈沖。相機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用于控制相機(jī)在接收到觸發(fā)信號的同時(shí)進(jìn)行拍攝。

時(shí)統(tǒng)模塊電路硬件設(shè)計(jì)：

如圖2所示，時(shí)統(tǒng)控制電路主要由單片機(jī)和一些轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成，它可以接收GPS模塊信息、控制本地時(shí)鐘電路計(jì)數(shù)、相機(jī)啟動(dòng)和計(jì)算機(jī)通信等功能。

下面將對各個(gè)組成部分進(jìn)行一一地介紹。

LM1117-3.0芯片主要用來實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)化的功能，該芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換成GPS模塊所需要的3V額定電壓，即為GPS模塊保證正常的工作電壓。

由于GPS模塊輸出的是3V的工作信號，而AT89S52單片機(jī)只能接收5V的工作信號，因此GPS模塊和AT89S52單片機(jī)之間必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本文主要采用裝有74LVC4225芯片的轉(zhuǎn)換電路，該芯片是典型的雙電源供電的雙向收發(fā)器。它通過DIR管腳控制傳輸方向，實(shí)現(xiàn)GPS模塊輸出的3V信號向5V信號轉(zhuǎn)換的功能，從而保證了處理器對時(shí)間數(shù)據(jù)的接收。在本時(shí)統(tǒng)控制電路中，74LVC4225芯片通過管腳OE和管腳DIR控制信號的轉(zhuǎn)換方向，當(dāng)管腳OE和管腳DIR同時(shí)為低電平時(shí)，GPS模塊的輸出信號發(fā)送到AT89S52單片機(jī)，當(dāng)管腳OE為低電平且管腳DIR為高電平時(shí)，AT89S52單片機(jī)向GPS模塊輸出控制信號。

出產(chǎn)于Atmel公司的AT89S52單片機(jī)[2]系一款高性能、低功耗、CMOS 8位增強(qiáng)型高檔微控制器。它裝配了時(shí)下比較先進(jìn)的通用型8位中央處理和ISP FLASH存儲(chǔ)單元，8 KB ISP（In-system programmable）的支持反復(fù)擦寫1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器，片上FLASH允許程序存儲(chǔ)器支持編程功能，并且也能識別常規(guī)編輯器的編程指令。該單片機(jī)基于高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造而成，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)。單芯片裝配了8位CPU和在系統(tǒng)可編程FLASH，充分滿足了嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)的使用要求。

從AT89S52單片機(jī)發(fā)出的TTL電平信號通過MAX232芯片轉(zhuǎn)換成PC機(jī)可識別的RS-232電平信號。復(fù)位電路可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電復(fù)位，晶振電路也能為該單片機(jī)提供工作脈沖信號。

GPS 模塊發(fā)出的秒級以上的時(shí)間數(shù)據(jù)全部由時(shí)統(tǒng)控制電路接收。除此以外，在外部觸發(fā)信號發(fā)生的工況下，該電路也可以接收本地時(shí)鐘電路中所記錄的秒級以下的時(shí)間數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后利用專用串口將處理后的時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸給PC機(jī)，通過PC機(jī)記錄下相機(jī)的起拍時(shí)間。

2 軟件設(shè)計(jì)

本文中時(shí)統(tǒng)控制電路的軟件由初始化模塊、數(shù)據(jù)讀取模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、GPS時(shí)間接收模塊和溢出信號處理模塊五大模塊組成。

KeilC51軟件為全Windows界面，可以提供多種多樣的庫函數(shù)以及功能十分強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。KeilC51能夠以非常高的效率來生成目標(biāo)代碼，大多情況下，由該軟件編寫的語句生成的匯編代碼非常緊湊，并且很容易理解。在開發(fā)大型軟件的情況下，更能體現(xiàn)出高級語言的優(yōu)勢。與匯編相比，C語言無論是在功能上、結(jié)構(gòu)性還是可讀性和可維護(hù)性上都有非常明顯的優(yōu)勢，所以易學(xué)易用。本文正是基于以上優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了軟件方面的相關(guān)設(shè)計(jì)和程序的編寫，最終完成了整個(gè)系統(tǒng)的裝調(diào)與測試。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)的精確性，本文采用由高速DSP TMS320F28芯片做成的高精度時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。將觸發(fā)信號同時(shí)接入到本實(shí)驗(yàn)電路中和TMS320F28時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)中，然后同時(shí)記錄觸發(fā)信號的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過程如圖3所示。

為了減小相對誤差，給出多次觸發(fā)信號，分別記錄各次誤差信號的時(shí)間，求出相鄰兩次觸發(fā)時(shí)間的間隔。然后對比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)系統(tǒng)，就能得出所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的同步誤差值。如表1所示。

由表中數(shù)據(jù)知在5次測量后所得的同步誤差的平均值為0.056s，基本符合設(shè)計(jì)要求。

4 總結(jié)

隨著現(xiàn)代兵器技術(shù)的日益發(fā)展，在靶場測試實(shí)驗(yàn)中，時(shí)統(tǒng)設(shè)備成為其中的重要組成部分。本文從引信優(yōu)劣判斷的需求出發(fā)，針對近地炸點(diǎn)高度測試技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，提出一種時(shí)間統(tǒng)一模塊設(shè)計(jì)方法，在以單片機(jī)為控制核心基礎(chǔ)上，采用CPLD技術(shù)與GPS技術(shù)相結(jié)合的授時(shí)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。保證了測試設(shè)備具有相同的起始工作時(shí)間，完成了圖像異地同步采集電路的設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張斌.GPS定位原理及其在引信中的應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代引信，1997（1）：27-30.

[2]聞新，劉寶忠，林聞曉.MCS-51與GPS-OEM板串行通信技術(shù)及實(shí)現(xiàn)[J].全球定位系統(tǒng)，2006，31（4）：14-17.

篇8

關(guān)鍵詞：AT89S52單片機(jī)；DS18B20；溫度報(bào)警器；溫控可調(diào)

1.引言

我國的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從簡單到復(fù)雜的發(fā)展過程，其智能化程度也越來越高。在大型倉庫、商場、高級寫字樓、賓館等場所大型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的研發(fā)，及在居民住宅區(qū)、機(jī)房、辦公室等小型防火單位采用的實(shí)用的火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警裝置，都離不開溫度報(bào)警顯示,因此研制一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉的溫度報(bào)警器是非常必要的,其發(fā)展前景廣闊.本設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器，其測溫范圍為-55～+125℃，并可設(shè)置溫度報(bào)警的上、下值，當(dāng)溫度高于上限或低于下限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警值具有可調(diào)性且溫度測量范圍較廣，因此具有較高的應(yīng)用前景。

2、系統(tǒng)組成框圖

本系設(shè)計(jì)是基于AT89S52單片機(jī)的溫度報(bào)警顯示系統(tǒng)，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。用單片機(jī)AT89S52控制溫度傳感器DS18B20，讀取數(shù)據(jù)。對DS18B20轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將符號位、整數(shù)值和小數(shù)值分別存放在特定的存儲(chǔ)單元中，轉(zhuǎn)換成實(shí)際溫度值通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示。通過鍵盤輸入模塊預(yù)先設(shè)定溫度的上下限值，當(dāng)溫度超出報(bào)警值時(shí)，實(shí)時(shí)聲光報(bào)警。

圖1.系統(tǒng)組成框圖

3.設(shè)計(jì)原理

（1）控制模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)控制模塊使用的單片機(jī)是最新型號的AT89S52單片機(jī)[1]。AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程 Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。

（2）溫度傳感模塊設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用Dallas 最新單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20[2]作溫度檢測器。DS18B20能夠直接將所采集得信號進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換。這樣應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路中就不需要增加類似于ADC0809之類的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器，可直接送單片機(jī)處理，節(jié)約成本。DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。測溫范圍-55～+125℃，以0.5℃遞增，可以分別在93.75ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根數(shù)據(jù)線（單線接口）讀寫,溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高，其封裝如圖2所示。

圖2 DS18B20芯片封裝圖

(3) 液晶顯示模塊設(shè)計(jì)

對于本系統(tǒng)而言，溫度值的顯示是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中需顯示的信息較多，為使顯示內(nèi)容更加豐富，采用LCD液晶顯示。JM1602A[3]液晶顯示器，它是一種字符點(diǎn)陣液晶顯示器，主要由行驅(qū)動(dòng)/列驅(qū)動(dòng)組成，可完成字符點(diǎn)陣顯示。JM1602A的實(shí)物圖如圖3所示: 帶字庫的JM1602可以顯示漢字字符且編程簡單,構(gòu)成良好的人機(jī)交流界面，增強(qiáng)系統(tǒng)可操作性。另外考慮到本設(shè)計(jì)要顯示字母，采用帶字庫的液晶顯示“DS18B20 OK!”、“TEMP”等信息，直觀效果非常好，功能比較強(qiáng)，操作也相對簡單。

圖3 LCD1602實(shí)物圖

液晶模塊與控制模塊的通訊設(shè)計(jì)電路如圖4所示：液晶顯示使用并口方式，其中RD0-RD7為單片機(jī)的并行數(shù)據(jù)口， RA1為并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號，RA2為并行的讀寫選擇信號，RA3為并行的使能信號。

圖4 LCD1602模塊與控制模塊通訊電路圖

（4）報(bào)警模塊設(shè)計(jì)

由于DS18B20具備自動(dòng)的上、下限，當(dāng)溫度超出或低于報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出信號到報(bào)警系統(tǒng)，觸發(fā)報(bào)警電路。報(bào)警考慮不同環(huán)境的影響采用聲／光同時(shí)報(bào)警。蜂鳴器發(fā)出報(bào)警峰鳴，發(fā)光二極管閃爍。當(dāng)單片機(jī)RC4端口為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是喇叭里發(fā)出滴的按鍵聲音聲音,送出的端口是RC4（即單片機(jī)的p3.7口），輸出1khz頻率信號報(bào)警,每一秒交換一次。硬件中增加了發(fā)光二極管,和蜂鳴器一起接RC4端口，采用高電平觸發(fā)，結(jié)構(gòu)更簡單，實(shí)現(xiàn)了聲光報(bào)警，電路圖如圖5所示。

圖5 聲光報(bào)警電路圖

（5）鍵盤輸入方案

單片機(jī)的鍵盤結(jié)構(gòu)可以采用獨(dú)立式和矩陣式鍵盤兩種[4]。獨(dú)立式按鍵指直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一位I/O口線。電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口線浪費(fèi)大。如果應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵較少，就可采用簡單的鍵盤接口電路。 由于本設(shè)計(jì)要設(shè)置四個(gè)按鍵，按鍵較少，故采用獨(dú)立式按鍵。由單片機(jī)的p1.1-p1.4的四個(gè)端口分別檢測四個(gè)按鍵，通過鍵掃描程序?qū)崟r(shí)的監(jiān)測按鍵是否操作。四個(gè)按鍵的功能如表1所示：

5、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)本設(shè)計(jì)溫度報(bào)警顯示的要求，系統(tǒng)首先對單片機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行初始化和常量的設(shè)置[5]，然后調(diào)用溫度傳感器的初始化子程序初始化芯片，芯片隨即開始工作，系統(tǒng)讀取轉(zhuǎn)換的溫度值通過液晶屏實(shí)時(shí)顯示，鍵掃描初始設(shè)置的溫度上下限，比較實(shí)時(shí)的溫度是否超過限制值，一旦超過馬上通過聲光報(bào)警。軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)軟件流程圖

6、結(jié)語

通過實(shí)際測試，本系統(tǒng)可以監(jiān)控環(huán)境溫度，實(shí)時(shí)性較好并可以人為的設(shè)制溫度上下限，而新型溫度器芯片的實(shí)用，又使得設(shè)計(jì)成本下降，因此具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

篇9

關(guān)鍵詞：溫度控制器，AT89S52，報(bào)警

Abstract: it is difficult to control for greenhouse temperature problem, this paper presents a new controller. The controller can accurately measure the temperature at the same time to ensure the timely alarm. The temperature controller is based on AT89S52, can accurate determination of the temperature in the greenhouse, and can be set to the upper and lower temperature for the growth of plants, more than the limit will make alarm. It is easy for the greenhouse temperature can be controlled very well. Finally, this paper verified the model test, proved that the temperature controller can be accurate and timely alarm.

Keywords: temperature controller, AT89S52, alarm

中圖分類號：TP391.76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號

一、設(shè)計(jì)思路及原理

隨著溫室大棚的普及和數(shù)量的不斷增加，溫度控制成為一個(gè)重要的管理因素。傳統(tǒng)的溫度控制方法主要依靠人工定時(shí)去觀察懸掛的溫度計(jì)，這樣既耗費(fèi)人力，又容易發(fā)生差錯(cuò)，顯現(xiàn)出了很大的局限性。為了提高溫度控制的效率和精度，溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)顯得至關(guān)重要，所以針對這個(gè)問題，本文提出了一種基于AT89S52溫度控制器。溫度控制器可以免除人工控制，更加準(zhǔn)確有效地對大棚溫度進(jìn)行控制。

（一）控制器的功能

由于溫室大棚內(nèi)的作物的生長溫度影響較大，當(dāng)溫度過高或者過低都不利于作物的生長，所以，我們需要對溫室大棚內(nèi)的溫度進(jìn)行控制。傳統(tǒng)的控制方法不準(zhǔn)確，而且需要人工參與。針對溫室大棚的溫度難于控制的問題對溫度控制器進(jìn)行設(shè)計(jì)。該溫度控制器需要滿足以下條件：

（1）對于溫室內(nèi)的溫度進(jìn)行準(zhǔn)確測定；

（2）可以設(shè)定不同作物所需要的生長溫度范圍；

（3）當(dāng)溫室內(nèi)的溫度超過該作物生長的正常范圍可以及時(shí)報(bào)警；

（4）遇到意外時(shí)，可以通過復(fù)位電路進(jìn)行復(fù)位。

（二)控制器的原理

該控制器是基于硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。其中，硬件系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，根據(jù)控制器的功能對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制電路圖，在此基礎(chǔ)上做出實(shí)物。軟件系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，沒有合適正確的軟件部分，系統(tǒng)將無法正常工作，根據(jù)電路的實(shí)際功能進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，使其能夠驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

該控制器共分為四個(gè)模塊：

（1）控制模塊：這部分主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，輸出執(zhí)行，報(bào)警設(shè)置功能；

（2）顯示模塊：可以分別顯示實(shí)時(shí)溫度值，溫度上下限；

（3）溫度傳感模塊：主要是通過傳感器的功能實(shí)現(xiàn)對溫度的采集及發(fā)送到計(jì)算機(jī)；

（4）聲光報(bào)警模塊：當(dāng)溫度超出設(shè)定的范圍時(shí)，可以及時(shí)進(jìn)行聲光提示。

根據(jù)功能要求，該控制器包括控制模塊、顯示模塊、溫度傳感模塊和報(bào)警模塊。上電后，通過溫度傳感器可以準(zhǔn)確地檢測到溫度，并將其傳給AT89S52，AT89S52發(fā)出信號到顯示模塊，并在顯示器上正確顯示。如果檢測到的溫度超出作物生長所需的正常范圍，AT89S52進(jìn)行對比運(yùn)算后，將觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，產(chǎn)生聲光報(bào)警，以便于及時(shí)采取措施調(diào)整溫室內(nèi)的溫度，如圖1所示。

圖1 溫度控制器的結(jié)構(gòu)框圖

二、溫度傳感模塊

為了得到更加準(zhǔn)確的溫度值，在此溫度傳感器采用DS18B20。DS18B20具有電壓范圍寬、測定溫度范圍寬，抗干擾等特點(diǎn)，所以，利用其可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫度測定。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 DS18B20結(jié)構(gòu)圖

（一）控制模塊

控制模塊采用AT89S52進(jìn)行控制，該控制模塊可以對傳感器過來的信號進(jìn)行及時(shí)處理，并驅(qū)動(dòng)顯示模塊正確顯示。當(dāng)溫度超出正常范圍，那么控制模塊可以準(zhǔn)確的觸發(fā)聲光報(bào)警模塊。

（二）顯示模塊

為了更好的顯示溫度值，在此采用LCD進(jìn)行顯示，這樣可以更好的顯示當(dāng)前的溫室溫度，同時(shí)便于溫度上下限的設(shè)定。

（三）聲光報(bào)警模塊

當(dāng)溫度超過溫室內(nèi)作物承受的范圍時(shí)，控制器會(huì)及時(shí)控制報(bào)警模塊報(bào)警提示。在蜂鳴器想起的同時(shí)，提示燈也亮起，當(dāng)超出上限時(shí)，黃燈閃爍；當(dāng)超出溫度下限時(shí)，紅燈閃爍。

三、控制器的實(shí)現(xiàn)

（一）電路原理圖

根據(jù)上述的溫度控制器的功能和各個(gè)模塊，設(shè)計(jì)詳細(xì)的電路圖，其具體的原理圖如圖3所示。通過圖3我們可以看出，該溫度控制器除了上述的功能外，在遇到故障時(shí)可以通過復(fù)位電路復(fù)位。

圖3 電路原理圖

（二）軟件部分

在此通過C語言進(jìn)行編程，使其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。并使用程序編譯器進(jìn)行編譯，將編譯結(jié)果輸入到AT89S52中，對電路進(jìn)行調(diào)試。

四、結(jié)論

本文設(shè)計(jì)溫室大棚的溫度控制器，該控制器可以準(zhǔn)確的測定室內(nèi)的溫度，當(dāng)溫度超出設(shè)定的范圍時(shí)，能夠及時(shí)的報(bào)警。該溫度控制器通過控制模塊、傳感器模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊的共同作用來實(shí)現(xiàn)其功能。按照上述功能，在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)是溫室自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)，通過控制器的控制可以實(shí)現(xiàn)顯示和報(bào)警，下一步將在此基礎(chǔ)之上對對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)溫度超出范圍，報(bào)警的同時(shí)能夠啟動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備，如打開或關(guān)閉通風(fēng)口、排風(fēng)扇等。這是可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)溫室的一個(gè)聯(lián)動(dòng)控制，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)控制。

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篇10

關(guān)鍵詞：AT89S52；GSM；實(shí)時(shí)監(jiān)控；遠(yuǎn)程

引言

倉庫管理與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的問題。大到公司、超市的倉庫管理，小到圖書館的藏書管理，都可以認(rèn)為是各種各樣的倉庫管理需求。目前的倉庫管理系統(tǒng)一般比較落后，性能較差且很不完備，人工干涉過多，操作使用不方便，有的故障率高還不實(shí)用，容易造成倉庫被盜等問題，造成財(cái)產(chǎn)損失?；谝陨锨闆r，研究了一種新型的倉庫管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是利用GSM系統(tǒng)的AT指令的開發(fā)以及單片機(jī)和移動(dòng)通信模塊之間的通信編程。由傳感器將采集到的信號發(fā)送至單片機(jī)，單片機(jī)通過判斷，發(fā)送控制指令到移動(dòng)通信模塊，移動(dòng)通信模塊接到指令后調(diào)用預(yù)先設(shè)計(jì)好的報(bào)警短信息，利用GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給用戶手機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對倉庫的無人實(shí)時(shí)監(jiān)測功能。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

該系統(tǒng)主要由六部分組成：傳感器部分、無線通信部分、報(bào)警部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、單片機(jī)控制處理部分、顯示部分如圖1所示。傳感器由溫度傳感器、振動(dòng)傳感器、紅外傳感、器煙霧傳感器構(gòu)成，由溫度傳感器、煙霧傳感器來測量溫度高低、煙霧大小，A/D轉(zhuǎn)換部分完成模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳給單片機(jī)經(jīng)處理判斷是否發(fā)生火災(zāi)。紅外傳感器、振動(dòng)傳感器把采集到的振動(dòng)、紅外信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換部分傳給單片機(jī)判斷是否有人闖入。顯示模塊用于顯示單片機(jī)處理的結(jié)果。當(dāng)發(fā)生意外情況報(bào)警部分發(fā)出報(bào)警，移動(dòng)通信模塊可以隨時(shí)把倉庫信息發(fā)給管理者。

圖1 系統(tǒng)原理圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控器的選擇

主控制器采用AT89S52單片機(jī)，AT89S52是一種低功耗、高性能～CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。

2.2 溫度傳感器的選擇

溫度傳感器采用常用的DSl820溫度傳感器。DSl820數(shù)字溫度計(jì)提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)指示器件的溫度信息經(jīng)過單線接口送入DSl820或從DSl820送出因此從主機(jī)CPU到DSl820僅需一條線（和地線）DSl820的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源因?yàn)槊恳粋€(gè)DSl820在出廠時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號因此任意多個(gè)DSl820可以存放在同一條單線總線上這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件DSl820的測量范圍從-55到+125增量值為0.5可在ls（典型值）內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。

2.3 紅外傳感器的選擇

紅外傳感器選擇熱釋電紅外線（PIR）傳感器，這是80年展起來的一種新型高靈敏度探測元件，是一種能檢測人體發(fā)射的紅外線而輸出電信號的傳感器，它能組成防入侵報(bào)警器或各種自動(dòng)化節(jié)能裝置。它能以非接觸形式檢測出人體輻射的紅外線能量的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出。將這個(gè)電壓信號加以放大，便可驅(qū)動(dòng)各種控制電路。如圖2示為熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖。

圖2 熱釋電紅外傳感器的內(nèi)部電路框圖

2.4 煙霧傳感器的選擇

煙霧傳感器采用離子型煙霧傳感器MQ-2，MQ-2氣敏元件的氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖3所示（結(jié)構(gòu)AorB），由微型AL2O3陶瓷管、SnO2敏感層，測量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹鋼制成的腔體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針狀管腳，其中4個(gè)用于信號取出，2個(gè)用于提供加熱電流。

圖3 測量電路如圖所示

2.5 報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)

報(bào)警裝置采用無源壓電式KM3712x型蜂鳴器，較一般的蜂鳴器體積大，聲音響亮，適用報(bào)警器的報(bào)警聲音源。

2.6 移動(dòng)通信模塊的選擇

采用基于GSM數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信模塊。GSM模塊是傳統(tǒng)調(diào)制解調(diào)器與GSM無線移動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合，可以稱之為無線調(diào)制解調(diào)器。SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻、四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，具備GSM/GPRS 900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸?？梢苑奖愕嘏c單片機(jī)連機(jī)通訊，可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)（Short Message Service）和傳真。SIM300通信模塊具有GSM無線通信的所有功能，并提供標(biāo)準(zhǔn)的UAR串行接口通過AT命令控制（GSM07.07，07.05和增強(qiáng)AT命令，直接使用AT命令即可以簡便的實(shí)現(xiàn)短信息的收發(fā)，查詢和管理。SIM300模塊有AT命令集接口，支持文本和PDU模式的短消息。通過獨(dú)特的40引腳的ZIF連接器，實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。單片機(jī)與SIM300通過AT指令控制手機(jī)的控制技術(shù)，設(shè)置SIM300模塊的工作模式PDU模式，PDU模式支持中文短信，也能發(fā)送英文短信，本設(shè)計(jì)采用PDU模式進(jìn)行編寫。

2.7 顯示模塊的設(shè)計(jì)

顯示模塊采用LCD液晶顯示，LCD（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1602顯示模塊設(shè)計(jì)、18B20溫度傳感器模塊、24C02存儲(chǔ)器模塊、1302時(shí)鐘模塊、外部中斷、串口中斷、主控制模塊等幾個(gè)部分整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件流程圖4所示。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)與傳感器相結(jié)合的方法，利用GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程無線傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測倉庫的環(huán)境狀態(tài)，達(dá)到了無人值守的目的，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)使用靈活、數(shù)據(jù)采集傳輸可靠準(zhǔn)確、節(jié)省資源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)了儀器儀表智能化，系統(tǒng)也可以在其他需要無線監(jiān)控的領(lǐng)域使用，應(yīng)用范圍較廣。

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