導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇單片機(jī)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(diǎn)比較突出，從以下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)：第一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(qiáng)、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。第三、在處理功能方面較強(qiáng)，除了能實(shí)現(xiàn)數(shù)值的運(yùn)算，還實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和判斷。第四、能夠進(jìn)行編程數(shù)字電路，很好地實(shí)現(xiàn)在各種運(yùn)算方面的靈活性。第五、通過數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用，更方便進(jìn)行存儲(chǔ)、加密、壓縮、傳輸。

2單片機(jī)技術(shù)

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

2.2基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)在單片機(jī)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(shí)器計(jì)數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時(shí)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(shí)器等部分。對(duì)于單片機(jī)，其特點(diǎn)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(duì)于單片機(jī)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(cè)控的；第三類：在民用方面的是一個(gè)具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)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(jī)的應(yīng)用實(shí)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(huì)的各個(gè)地方，這樣就帶動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，即社會(huì)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(jī)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(shí)現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價(jià)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(gè)技術(shù)。而在單片機(jī)模塊中，最普邊的是數(shù)字鐘的使用。對(duì)于數(shù)字鐘，是利用數(shù)字電子技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，即能進(jìn)行分秒來(lái)計(jì)時(shí)的裝置，這與機(jī)械式時(shí)鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對(duì)于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來(lái)進(jìn)行的，用時(shí)、分、秒的數(shù)字來(lái)顯示，屬于一個(gè)計(jì)時(shí)的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個(gè)家庭、車站，碼頭等地方。對(duì)于人們的日常生活來(lái)看，也是一個(gè)必須的、具備的產(chǎn)品。對(duì)于數(shù)字鐘及其擴(kuò)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(jī)的選擇在電子時(shí)鐘里，對(duì)于單片機(jī)的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個(gè)電子時(shí)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(yùn)行的。其存儲(chǔ)空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時(shí)可以進(jìn)行擦除，也不會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生傷害。

篇2

關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無(wú)線數(shù)字電臺(tái)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(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號(hào)，存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，或送給微處理器，或通過無(wú)線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進(jìn)行處理。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無(wú)線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測(cè)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(cè)量站和主控站兩部分組成。測(cè)量站主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)，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(jī)顯示打印等。

2AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的串行通信

Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機(jī)，工作電壓范圍為2.7～6V（實(shí)際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，能同時(shí)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(tái)與單片機(jī)、終端主控機(jī)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(tái)選用Motorola公司的GM系列車載電臺(tái)，工作于VHF/UHF頻段，可進(jìn)行無(wú)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(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITT.23標(biāo)準(zhǔn)。在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)字傳輸時(shí)，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時(shí)使用。實(shí)際使用時(shí)，電臺(tái)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(shí)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(yàn)位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送過程。串行口能自動(dòng)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(shí)，置SCON中的REN為1，允許接收。當(dāng)檢測(cè)到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時(shí)，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(shí)，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(wú)效，不置位RI。

串口方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率與SMOD值同時(shí)決定：

方式3波特率=T1溢出率/n

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

定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動(dòng)重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時(shí)計(jì)數(shù)初值為X，則每過“28-X”個(gè)機(jī)器周期，T1就會(huì)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(tái)的硬件連接

AT89C51與數(shù)字電臺(tái)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(cè)量數(shù)據(jù)。利用單片機(jī)串口與數(shù)字電臺(tái)RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺(tái)常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機(jī)P3.5腳輸出高電平。單片機(jī)使用TTL電平，電臺(tái)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電臺(tái)之間的電源隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能。

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

3通信軟件設(shè)計(jì)

通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。采取差錯(cuò)控制與容錯(cuò)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(cè)量站在連續(xù)收到5個(gè)同步符后進(jìn)行密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過，則測(cè)量站發(fā)一信號(hào)讓主控站重發(fā)，三次驗(yàn)證不過則停發(fā)該命令。測(cè)量站發(fā)/主控站收時(shí)，驗(yàn)證方式與此相同。驗(yàn)證通過后，測(cè)量站開始發(fā)送數(shù)據(jù)。

*一個(gè)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(cuò)誤時(shí)停發(fā)。

*主控站每發(fā)一個(gè)指令，測(cè)量站都回送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。該應(yīng)答信號(hào)中包含原指令樣本。

下面給出單片機(jī)串行口與電臺(tái)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(jì)數(shù)器，T1方式2，串口用

SETBTR0；啟動(dòng)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(yàn)證程序：

NUMEQU2BH；同步符個(gè)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(tái)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(gè)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(gè)數(shù)加1

MOVA，NUM；取收到的同步符個(gè)數(shù)

CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個(gè)55H轉(zhuǎn)A2

A4:MOVNUM,#0;密碼驗(yàn)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(gè)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(gè)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(tái)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(tái)

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(shí)4μs

CLRTI

RET

篇3

防潮是糧食儲(chǔ)存過程中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)糧食的儲(chǔ)存質(zhì)量有很重要的作用。它直接影響到儲(chǔ)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(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是用扦樣式玻璃溫度計(jì)，人工判讀等最原始的測(cè)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(shí)處理，以保證儲(chǔ)糧的安全。本論文側(cè)重介紹“單片機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)”的軟、硬件設(shè)計(jì)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(jī)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(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)綜合運(yùn)用了單片機(jī)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(shí)。

2糧倉(cāng)濕度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

糧情測(cè)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件的結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)儲(chǔ)糧的檢測(cè)與預(yù)警。系統(tǒng)硬件由控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分組成，其中，控制部分包含五個(gè)模塊：控制器模塊、手動(dòng)按鍵、顯示模塊、通信模塊和報(bào)警模塊；信號(hào)檢測(cè)部分包含一個(gè)模塊：濕度檢測(cè)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(jià)比等因素，系統(tǒng)主機(jī)芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統(tǒng)常用的單片機(jī)，應(yīng)用在很多領(lǐng)域，利用它完成的報(bào)警系統(tǒng)很多。使用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)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(jì)要求，而且AT89C51單片機(jī)相對(duì)于其它型號(hào)的單片機(jī)，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對(duì)比較好。

2.2檢測(cè)傳感器和檢測(cè)電路

濕度檢測(cè)采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測(cè)控系統(tǒng)中主要是檢測(cè)室內(nèi)與室外的濕度，一般一個(gè)糧倉(cāng)有兩個(gè)濕度檢測(cè)點(diǎn)，且精度要求不高。

2.3顯示電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)顯示模塊采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理，清晰的顯示實(shí)時(shí)濕度值

3軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，作為主控的上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)及作為數(shù)據(jù)采樣的單片機(jī)終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實(shí)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(jì)采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯(lián)調(diào)時(shí)只需要把各模塊進(jìn)行正確的連接就可以實(shí)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(yùn)行了。

5結(jié)語(yǔ)

篇4

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；課程實(shí)踐；答辯；KEIL C

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

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

通過將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，使學(xué)生在理解單片機(jī)理論和高級(jí)語(yǔ)言編程思想的基礎(chǔ)上，實(shí)際動(dòng)手開發(fā)一個(gè)實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)，來(lái)提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的能力。

1 研究?jī)?nèi)容或?qū)ο?/p>

引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的單片機(jī)理論知識(shí)、單片機(jī)程序設(shè)計(jì)方法和高級(jí)語(yǔ)言編程思想，具體設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的小型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，開發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)報(bào)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(shí)踐報(bào)告、系統(tǒng)驗(yàn)收、組織課程實(shí)踐答辯。讓學(xué)生在這一系列工作中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理以及編程語(yǔ)言等相關(guān)課程知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

根據(jù)單片機(jī)課程實(shí)踐和專業(yè)課程實(shí)踐兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)各有4～5周但分散的實(shí)際情況，考慮將其進(jìn)行整合。并在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排相應(yīng)的指導(dǎo)老師對(duì)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(xiàng)目完成中碰到的實(shí)際問題。

2 研究擬達(dá)到目標(biāo)

通過在單片機(jī)課程實(shí)踐中結(jié)合高級(jí)語(yǔ)言編程思想，使學(xué)生在掌握單片機(jī)理論基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，通過參與項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，建立軟件工程理念，具備一定的理論與單片機(jī)實(shí)物實(shí)踐相結(jié)合、解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。同時(shí)在完成項(xiàng)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(jì)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(shí)踐相結(jié)合奠定良好的基礎(chǔ)。

使學(xué)生在單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序編程實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，利用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)原理和C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，解決單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中的實(shí)際問題，掌握高級(jí)語(yǔ)言編程思想，借助相關(guān)編程工具，完成一個(gè)小型項(xiàng)目的自主分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

3 主要研究方法

教師提供部分項(xiàng)目供學(xué)生選擇，學(xué)生亦可自擬項(xiàng)目，但課題的選擇要由教師審查核準(zhǔn)。項(xiàng)目盡量選擇實(shí)際需求的題目，讓學(xué)生走出校園，通過調(diào)查走訪，了解國(guó)內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展的狀況，開闊眼界，而且在開發(fā)一個(gè)真實(shí)項(xiàng)目的過程中，帶來(lái)求知的源動(dòng)力，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的渴望以及創(chuàng)造力；對(duì)于虛擬項(xiàng)目，要求學(xué)生做到切合實(shí)際需求，能解決一定的應(yīng)用問題，有一定的應(yīng)用價(jià)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(shí)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(shí)踐中，對(duì)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(jì)工具進(jìn)行項(xiàng)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(xiàng)目開發(fā)的決策者，這種主人翁意識(shí)使得學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)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(duì)課程實(shí)踐任務(wù)敷衍了事，對(duì)課程實(shí)踐的考核方式由原來(lái)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(jī)課程實(shí)踐的任務(wù)，同時(shí)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(yùn)行的項(xiàng)目程序和課程實(shí)踐報(bào)告以及組織答辯的時(shí)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(xiàng)目的開發(fā)。

4 特色、創(chuàng)新及推廣應(yīng)用價(jià)值

通過將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生在項(xiàng)目的分析、設(shè)計(jì)、與實(shí)現(xiàn)的過程中掌握單片機(jī)理論知識(shí)、單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法和高級(jí)語(yǔ)言程序編程思想 ，提高自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生理論與實(shí)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(dòng)性，提高學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。

《單片機(jī)原理》課程實(shí)踐教學(xué)，將單片機(jī)課程實(shí)踐和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)兩個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)整合，讓學(xué)生能在該實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中綜合運(yùn)用單片機(jī)系統(tǒng)原理和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以及相關(guān)編程思想等多種知識(shí)，培養(yǎng)初步的科研能力和科研論文寫作能力以及團(tuán)隊(duì)合作精神。并通過組織課程實(shí)踐答辯使學(xué)生進(jìn)行類似畢業(yè)答辯的演習(xí)。

在自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的單片機(jī)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過團(tuán)隊(duì)合作的方式，以共同完成項(xiàng)目為目標(biāo)，讓學(xué)生在單片機(jī)課程實(shí)踐中綜合運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)系統(tǒng)原理和高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的理論知識(shí)來(lái)完成項(xiàng)目的分析與設(shè)計(jì)，并借助相關(guān)的編程語(yǔ)言來(lái)完成項(xiàng)目的編程實(shí)現(xiàn)。將原本獨(dú)立但有高度關(guān)聯(lián)的兩個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)整合，可以讓學(xué)生有更多的時(shí)間來(lái)系統(tǒng)而連續(xù)的綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，進(jìn)而更好的將理論與實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)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(jī)溫度控制系統(tǒng)。本溫度控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)收集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的調(diào)控。主要過程如下：利用傳感器將非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)再進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，傳送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并向設(shè)備輸出控制信號(hào)。由LED實(shí)時(shí)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(jī)、A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)調(diào)試

緒論

單片機(jī)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(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM）及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元、定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。

第1章單片機(jī)空調(diào)控制系統(tǒng)

隨著中國(guó)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(huì)總能耗的比例巨大且持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年中國(guó)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(zhǎng)比例是5%。在發(fā)達(dá)國(guó)家中，供熱和空調(diào)的能耗很大，可占到社會(huì)總能耗的25%-30%。有資料統(tǒng)計(jì)，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(jì)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(guó)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(jì)，北京已有250余幢賓館、辦公樓和50余家大商場(chǎng)采用中央空調(diào)，其空調(diào)用電負(fù)荷達(dá)40萬(wàn)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(jī)容量。以廣東省為例，現(xiàn)有裝機(jī)容量已達(dá)30萬(wàn)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(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的不斷提高，對(duì)電力供應(yīng)不斷提出新的挑戰(zhàn)。盡管我國(guó)發(fā)電裝機(jī)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(guó)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(duì)城市點(diǎn)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(gè)空調(diào)系統(tǒng)用電量的40%-50%，如以商場(chǎng)為例，每10萬(wàn)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(yùn)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(jī)）、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(dòng)4種工作模式，包括定時(shí)、睡眠、風(fēng)向、智能化霜、應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)、試運(yùn)轉(zhuǎn)以及5種可調(diào)室內(nèi)風(fēng)速等控制功能；在定時(shí)開機(jī)時(shí)，可根據(jù)訪間溫度作智能判斷，自動(dòng)調(diào)整定時(shí)開機(jī)時(shí)間，避免開機(jī)時(shí)太冷或太熱；另外，可對(duì)設(shè)定溫度和房間溫度兩種溫度的10個(gè)溫度值進(jìn)行同時(shí)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(dòng)4種工作模式，包括定時(shí)、睡眠、風(fēng)向、智能化霜、應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)、試運(yùn)轉(zhuǎn)以及5種可調(diào)室內(nèi)風(fēng)速等控制功能；在定時(shí)開機(jī)時(shí)，可根據(jù)訪間溫度作智能判斷，自動(dòng)調(diào)整定時(shí)開機(jī)時(shí)間，避免開機(jī)時(shí)太冷或太熱；另外，可對(duì)設(shè)定溫度和房間溫度兩種溫度的10個(gè)溫度值進(jìn)行同時(shí)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(jiǎn)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(jià)格比

系統(tǒng)CPU根據(jù)遙控器或按鍵輸入的命令，對(duì)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(yùn)行。再通過接口電路，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)、換向閥、風(fēng)向電機(jī)和室內(nèi)風(fēng)機(jī)作相應(yīng)動(dòng)作，并對(duì)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(jì)

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

1.4硬件設(shè)計(jì)

1.4.1單片機(jī)的選擇

系統(tǒng)有3路溫度模擬信號(hào)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(hào)要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能用單片機(jī)CPU處理。為提高系統(tǒng)的性能價(jià)格比，應(yīng)采用含有A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)。經(jīng)過各方面的綜合比較，我們選用了美國(guó)Microchip公司的PIC16C72單片機(jī)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(gè)8位邏輯運(yùn)算單元和工作寄存器、2KB程序存儲(chǔ)器、128個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、3個(gè)端口（A口、B口、C口）共22條I/O線、3個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。另外，只有35條易學(xué)易用而高效的RISC（精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）指令，同時(shí)，芯片具看門狗功能，并提供對(duì)軟件運(yùn)行出錯(cuò)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(cè)溫，再加一級(jí)電容濾波。對(duì)外交換溫度檢測(cè)電路，因其干擾較大，特加上二極管限幅保護(hù)。對(duì)傳感器的不同電阻值，將其所對(duì)應(yīng)的不同分壓值輸入至PIC單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口，在單片機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。該檢測(cè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高。又因采用的單片機(jī)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(hào)檢測(cè)精度要求。對(duì)過流信號(hào)的檢測(cè)，不用經(jīng)過比較器，節(jié)約了資源；而是采用模擬信號(hào)整流分壓后直接輸入，通過單片機(jī)自帶的A/D轉(zhuǎn)換器，每500μs對(duì)其進(jìn)行一次檢測(cè)，并進(jìn)行軟件比較，以確認(rèn)是否過流。對(duì)過零電壓信號(hào)的檢測(cè)，也是采用模擬信號(hào)整流分壓后直接輸入。因兩個(gè)半的過零點(diǎn)都要檢測(cè)，所以用橋式整流。模擬輸入電路如圖2所示。

1.5單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試

1.5.1硬件調(diào)試

根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，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(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。

1）脫機(jī)檢查

用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)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(shí)為保護(hù)芯片，先對(duì)各管座的電位（或電源）進(jìn)行檢查，確定其無(wú)誤后再插入芯片檢查。

1.5.2仿真調(diào)試

暫時(shí)排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)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(jì)要求。這部分工作是一種經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)制作的樣機(jī)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(jì)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(shí)鐘電路。通過測(cè)試ALE信號(hào)，如沒有ALE信號(hào)，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(shí)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(jì)，則排除地址重疊故障。

4）對(duì)擴(kuò)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?yàn)檫@樣RAM、ROM的各位均寫入過‘0’、‘1’代碼。

5）用戶級(jí)I/O設(shè)備調(diào)試。如面板、顯示、打印、報(bào)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(jī)對(duì)MCS—51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時(shí)，可借助IBMPC/XT機(jī)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(jī)，生成MCS—51HEX目標(biāo)代碼和LIST文件。

2）用匯編語(yǔ)言

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

3）手工匯編

這種方法是最原始，但又是一種最簡(jiǎn)捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。這種方法的實(shí)質(zhì)就是對(duì)照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機(jī)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(shí)，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(wú)誤地計(jì)算出操作碼、轉(zhuǎn)移地址和相對(duì)偏移量，以免出錯(cuò)。

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(jī)器的相應(yīng)插座上，系統(tǒng)便可投入運(yùn)行。

硬件、軟件仿真調(diào)試經(jīng)過硬件、軟件單獨(dú)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(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)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(jī)控制技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其核心技術(shù)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點(diǎn)是十分必要的。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，前面敘述的系統(tǒng)調(diào)試方法將會(huì)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(jī)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(jī)C504/C508）為例

2.1.1模糊智能控制

與普通空調(diào)的運(yùn)行方式不同，變頻空調(diào)的壓縮機(jī)需要連續(xù)運(yùn)行。其速度調(diào)節(jié)變得更加重要，要確保室內(nèi)溫度波動(dòng)限制在較小范圍內(nèi)。事實(shí)上永磁直流無(wú)刷電機(jī)是一個(gè)多變量，非線性，強(qiáng)耦合的對(duì)象，需要智能控制才能取得比較滿意的效果?？紤]到8位單片機(jī)的資源有限，本系統(tǒng)采用模糊控制來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。因?yàn)镃504/C508的CCU單元的通道0在塊交換模式下降了參與電機(jī)換相外，還可用來(lái)完成捕獲動(dòng)作，故這個(gè)通道可以同時(shí)用于電機(jī)速度檢測(cè)。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(duì)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(dòng)和保護(hù)是直流無(wú)刷電機(jī)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(guó)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(lái)充當(dāng)。所謂IPM，就是將功率變換電路，驅(qū)動(dòng)，保護(hù)，檢測(cè)，輔助電源都集成在一個(gè)模塊內(nèi)。

2.1.3單片機(jī)控制系統(tǒng)中控制算法

(1)直接數(shù)字控制

當(dāng)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型能夠確定時(shí)，可采用直接數(shù)字控制。所謂數(shù)學(xué)模型就是系統(tǒng)動(dòng)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(shí)驗(yàn)的方法測(cè)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(jì)算機(jī)仿真及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，由計(jì)算機(jī)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(jì)數(shù)字控制器，并求出差分方程。計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)就是按此差分方程計(jì)算并輸出控制量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)控制。

(2)數(shù)字化PID控制

由于被控對(duì)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(lái)，但由于被控對(duì)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(shí)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(duì)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(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)字化

2.21采用數(shù)字化負(fù)荷隨動(dòng)控制理論

運(yùn)用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)中央空調(diào)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行綜合、優(yōu)化；針對(duì)中央空調(diào)主機(jī)和輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)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(duì)負(fù)荷進(jìn)行隨動(dòng)跟蹤；自動(dòng)、準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)冷凍（溫）水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，使中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境得以優(yōu)化，使得主機(jī)工質(zhì)和輔機(jī)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(yùn)行所不需要的，而系統(tǒng)運(yùn)行又將會(huì)產(chǎn)生的這部分多余的冷量節(jié)省下來(lái)。

2.22中央空調(diào)數(shù)字化負(fù)荷隨動(dòng)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(guó)內(nèi)、國(guó)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(jī)控制技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其核心技術(shù)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點(diǎn)是十分必要的。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增長(zhǎng)，開發(fā)新產(chǎn)品的思路上過去那種過多注重價(jià)格因素而使新產(chǎn)品開發(fā)上不了檔次的弱點(diǎn)有所改善，開始注意使用當(dāng)前最先進(jìn)的單片機(jī)開發(fā)高檔次的產(chǎn)品。由于單片機(jī)的開發(fā)手段目前仍以仿真器為主，公司能否提供廉價(jià)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(jià)位的單片機(jī)有著同等的重要性。各單片機(jī)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(jìng)爭(zhēng)。這種競(jìng)爭(zhēng)與推出新型的單片機(jī)以顯示高技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)是相輔相成的。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是為單片機(jī)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(jī)產(chǎn)品的消費(fèi)者，由于單片機(jī)對(duì)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(dòng)了人類文明的進(jìn)步。

【參考文獻(xiàn)】

[1]夏路易,石宗義《電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程Protel99SE》北京希望電子出版社2002

[2]張義和《ProtelPCB99電路板設(shè)計(jì)教程》青島出版社2000

[3]陳杰,黃鴻《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》高等教育出版社2002

[4]吳金戍,沈慶陽(yáng),郭庭吉《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》清華大學(xué)出版社2001

[5]張迎新、杜小平、樊桂花、雷道振《單片機(jī)初級(jí)教程》北京航空航天大學(xué)出版社2002

[6]吳金戌、沈慶陽(yáng)、郭庭吉《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》清華大學(xué)出版社2002.

[7]數(shù)字電子技術(shù)

[8]模擬電子技術(shù)

[9]單片機(jī)原理機(jī)接口技術(shù)

[10]赫建國(guó)，鄭燕，薛延俠.單片機(jī)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.清華大學(xué)出版社2006-5

[11]南建輝等.MCS51單片機(jī)原理及其應(yīng)用實(shí)例.清華大學(xué)出版社2004

[12]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列單片機(jī)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(jì)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(wú)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(shí)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(huì)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(jī)會(huì)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(lái)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(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。

篇6

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；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(lái)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(chǎng)前景和實(shí)用價(jià)值，使智能家居已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)為兼容性強(qiáng)的家庭主控制器，有PC架構(gòu)、單片機(jī)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(diǎn)：PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)昂貴的改線費(fèi)用和繁瑣的改線工程也是令人難以接受的；單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)較復(fù)雜，系統(tǒng)穩(wěn)定性不高，擴(kuò)展能力不強(qiáng)；嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)開發(fā)周期長(zhǎng)，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，市場(chǎng)價(jià)格比較高，應(yīng)用面比較狹窄。本文介紹一種價(jià)格便宜、成本較低、和現(xiàn)有設(shè)備兼容性好的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本智能無(wú)線家居控制系統(tǒng)主要由PC軟件，單片機(jī)控制器、家居控制終端和相關(guān)無(wú)線傳感器系統(tǒng)四個(gè)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(jī)控制器，并顯示報(bào)警信息。

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

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

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

系統(tǒng)通過相關(guān)無(wú)線傳感器系統(tǒng)探測(cè)信號(hào)，并傳送給單片機(jī)，然后由單片機(jī)將信息傳送給PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并通過PC操作人員的操作，將控制指令發(fā)送給單片機(jī)控制器，然后由單片機(jī)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(duì)家庭中照明、安防等的控制。同時(shí)系統(tǒng)還可以利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備查詢和控制無(wú)線攝像設(shè)備，對(duì)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(yùn)行場(chǎng)景如圖2所示。

三、單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)

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

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

無(wú)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(cè)到的報(bào)警信號(hào)接收并解碼，同時(shí)將解碼信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)。無(wú)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(jī)發(fā)送的控制信號(hào)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(jī)和PC的通信。

STC89C54RC單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中心，負(fù)責(zé)將無(wú)線接收和解碼模塊接收的信號(hào)經(jīng)過MAX232芯片和串口發(fā)送給PC，同時(shí)PC發(fā)來(lái)的控制信號(hào)經(jīng)過串口和MAX232芯片經(jīng)過STC89C54RC單片機(jī)由無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送給控制單元。

四、軟件部分設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要有上位機(jī)（PC）程序和下位機(jī)（單片機(jī)）程序兩個(gè)部分組成。上位機(jī)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(jī)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(jī)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））

Me.Label11.Location = New System.Drawing.Point（665，517）

Me.Label11.Name = "Label11"

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(yàn)子程序和無(wú)線發(fā)送子程序部分）如下：

//校驗(yàn)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(wú)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(yǔ)

本系統(tǒng)結(jié)合PC架構(gòu)和單片機(jī)架構(gòu)，同時(shí)將無(wú)線技術(shù)引入其中，發(fā)揮了二者的優(yōu)點(diǎn)，避免了二者的缺點(diǎn)。同時(shí)在無(wú)線技術(shù)的選擇上，應(yīng)用了315/433MHz射頻技術(shù)，價(jià)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(huì)發(fā)展實(shí)際需要、技術(shù)可實(shí)現(xiàn)性、經(jīng)濟(jì)性都很好，有一定的創(chuàng)新性和推廣潛力，非常有研究?jī)r(jià)值并有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)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(guó)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(guó)證券報(bào)，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(shì)[J].微型電腦應(yīng)用，2010（01）.

篇7

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新能力；單片機(jī)教學(xué)；改革

中圖分類號(hào)：TP368.1-4

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)對(duì)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(guó)高等教育發(fā)展的根本目標(biāo)。單片機(jī)課程是電子類專業(yè)的一門核心課程，具有很強(qiáng)的綜合性與實(shí)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(jī)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(jī)課程教學(xué)中強(qiáng)化創(chuàng)新能力培養(yǎng)，必須對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)課程的教學(xué)模式進(jìn)行改革。

1.教學(xué)與實(shí)踐改革存在的問題

1.1教學(xué)方式有待改進(jìn)

在單片機(jī)的教學(xué)過程中不少教師常常以單片機(jī)理論為教學(xué)的重中之重，實(shí)驗(yàn)常安排一些與實(shí)踐結(jié)合不緊密的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，從而難以與實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái)；再加上一些教師強(qiáng)調(diào)筆試的重要性，勢(shì)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(shí)得到實(shí)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(gè)循環(huán)左移和右移過程形象地展示出來(lái)，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(jī)教材與實(shí)際應(yīng)用有一定的差距，教材中提到的理論與實(shí)物已經(jīng)是幾年前的市場(chǎng)產(chǎn)品或者是面臨淘汰的產(chǎn)品，這樣就會(huì)使學(xué)生接觸到一些過時(shí)的知識(shí)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(shí)面和實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)課程體系驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多、綜合性、啟發(fā)性實(shí)驗(yàn)太少，沒有大型設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，基本沒有對(duì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力達(dá)到提高和訓(xùn)練[2]。

1.3學(xué)生對(duì)實(shí)踐和動(dòng)手缺乏積極性

不少學(xué)生對(duì)單片機(jī)的實(shí)踐性缺少認(rèn)識(shí)，不主動(dòng)參與實(shí)踐和設(shè)計(jì)，他們寧愿將時(shí)間放在英語(yǔ)考試或計(jì)算機(jī)等級(jí)考試上，卻對(duì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)踐和操作缺少興趣，因此培養(yǎng)和調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性顯得尤為重要。

2.教學(xué)實(shí)踐改革中的有效建議

2.1教學(xué)項(xiàng)目的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

教學(xué)項(xiàng)目是課程教學(xué)內(nèi)容的載體，教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到單片機(jī)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(jì)了一些創(chuàng)新性的教學(xué)項(xiàng)目，旨在為學(xué)生提供更大的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間。比如：設(shè)計(jì)智能打鈴器、盆栽自動(dòng)灌溉裝置、自動(dòng)避障小車等。這些教學(xué)項(xiàng)目不僅可以鍛煉學(xué)生的單片機(jī)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(xiàng)目的基本功能后，還可以根據(jù)自己的想象力對(duì)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(jì)

單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是單片機(jī)教學(xué)的一個(gè)重要檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，其題目的設(shè)計(jì)對(duì)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(jì)和選取可以從以下幾個(gè)方面入手：借鑒歷屆電子設(shè)計(jì)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?jī)?nèi)容作為設(shè)計(jì)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(yàn)，設(shè)計(jì)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(jì)出不同功能的智能水杯。各個(gè)小組完成了不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，有的小組設(shè)計(jì)了具有自動(dòng)顯示水溫功能的水杯，有的小組設(shè)計(jì)了具有定時(shí)提醒喝水功能的水杯，有的小組設(shè)計(jì)了具有音樂播放功能的水杯，等等。

2.3開發(fā)單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置

傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部電路固定，學(xué)生只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟，機(jī)械地做一遍驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，無(wú)法進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。針對(duì)傳統(tǒng)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的缺點(diǎn)，筆者開發(fā)了一套靈活性和擴(kuò)展性強(qiáng)、易于升級(jí)的單片機(jī)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置。其設(shè)計(jì)思路是將搭建各種不同功能單片機(jī)系統(tǒng)所必需的組成電路分離，設(shè)計(jì)出各個(gè)獨(dú)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(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，利用Proteus與Keil軟件整合構(gòu)建單片機(jī)創(chuàng)新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)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(tái)。

2.4請(qǐng)高校研究生作有趣易懂的產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)告

以往常有教師向院上提出應(yīng)該多請(qǐng)專家給學(xué)生作專題報(bào)告以拓展學(xué)生的知識(shí)面，盡管學(xué)院作出了一定的努力，然而許多國(guó)內(nèi)專家總是忙于手頭工作，或者因?yàn)槁烦虇栴}最后不能完成這一愿望，即便有的專家過來(lái)作完報(bào)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?yuàn)W，或者難于理解或者與所學(xué)知識(shí)關(guān)聯(lián)不大。對(duì)此我們可以請(qǐng)來(lái)高校一些發(fā)表過優(yōu)秀論文的研究生，利用周末過來(lái)講解和展示他們的設(shè)計(jì)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(jì)

通常來(lái)說(shuō)考核就是對(duì)教師教學(xué)效果的檢驗(yàn)和學(xué)生水平的測(cè)試，同時(shí)也是督促和激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)的原因和動(dòng)力。在單片機(jī)的教學(xué)與實(shí)踐改革過程中，我們提出了一種注重實(shí)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(shí)成績(jī)占30%期末考試占60%。這種考核方式突出的特點(diǎn)是平時(shí)成績(jī)比例較高，同時(shí)對(duì)其考核將一半的分值設(shè)定為實(shí)驗(yàn)成績(jī)，并對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的具體表現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、完成實(shí)驗(yàn)的情況、實(shí)踐動(dòng)手能力和課程設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行量化。

3.結(jié)語(yǔ)

單片機(jī)技術(shù)是電子類專業(yè)的核心課程，有較強(qiáng)的實(shí)踐性，因此學(xué)生只有在單片機(jī)開發(fā)實(shí)踐中才能真正掌握其開發(fā)方法、鍛煉創(chuàng)新能力。但加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)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(xiàng)目、課程題目上大膽創(chuàng)新，并在實(shí)驗(yàn)裝置上下功夫，做出創(chuàng)新，并通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)報(bào)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(jiān)持不斷的推進(jìn)、實(shí)踐和努力中，一定能在學(xué)生單片機(jī)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(cè)器、復(fù)合功能、開發(fā)

一、家庭探測(cè)器市場(chǎng)現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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?cè)谙硎苓@些現(xiàn)化設(shè)施所帶來(lái)便利的同時(shí)，卻也增加了火災(zāi)隱患和有害氣體中毒等的危險(xiǎn)。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(cè)器的研制，而且功能單一，火災(zāi)探測(cè)器、氣體探測(cè)器。而且各探測(cè)器通過聲音發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于工程所用的探測(cè)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(cè)器主要功能

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，我們要想研制一種實(shí)用新型目的，可以探測(cè)多種可能帶來(lái)安全隱患的危險(xiǎn)信號(hào)，然后通過對(duì)信號(hào)收集識(shí)別和處理，發(fā)出可視化的聲光報(bào)警信號(hào)。而且該家用自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外觀美觀，安裝方便，所占空間小，使用方便可靠，實(shí)用性強(qiáng)。

為了實(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)：家用火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，包括監(jiān)控機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)控機(jī)構(gòu)包括光電感煙火災(zāi)探測(cè)器、溫度探測(cè)器、遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器、紅外攝像頭、CO探測(cè)器，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括主控單片機(jī)、忙音回音檢測(cè)電路、鍵盤接口電路及顯示電路、語(yǔ)音報(bào)警電路和DTMF撥號(hào)電路，所述主控單片機(jī)分別與所述光電感煙火災(zāi)探測(cè)器、溫度探測(cè)器、遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器、紅外攝像頭、CO探測(cè)器、忙音回音檢測(cè)電路、鍵盤接口電路及顯示電路、語(yǔ)音報(bào)警電路和DTMF撥號(hào)電路相連，所述控制單片機(jī)一端還連接有繼電器和無(wú)線信號(hào)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(diǎn)相連，所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射器通過無(wú)線連接有移動(dòng)終端。

可以通過光電感煙火災(zāi)探測(cè)器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的煙霧，通過溫度探測(cè)器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度，通過CO探測(cè)器檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)CO的濃度，并通過主控單片機(jī)將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)通過無(wú)線發(fā)送到用戶的移動(dòng)終端上，遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器、紅外攝像頭的設(shè)置，一方面可以用來(lái)看到現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)被困人員所在的位置，同時(shí)當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件可以通過控制單片機(jī)使控制器與脫扣器失去連接時(shí)，繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，及時(shí)切斷供電回路，使用方便可靠，實(shí)用性強(qiáng)。

三、家庭探測(cè)器技術(shù)方案

本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：家用火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，包括監(jiān)控機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述監(jiān)控機(jī)構(gòu)包括光電感煙火災(zāi)探測(cè)器4、溫度探測(cè)器5、遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器6、紅外攝像頭7、CO探測(cè)器8，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括主控單片機(jī)1、忙音回音檢測(cè)電路2、鍵盤接口電路及顯示電路3、語(yǔ)音報(bào)警電路10和DTMF撥號(hào)電路11，所述主控單片機(jī)1分別與所述光電感煙火災(zāi)探測(cè)器4、溫度探測(cè)器5、遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器6、紅外攝像頭7、CO探測(cè)器8、忙音回音檢測(cè)電路2、鍵盤接口電路及顯示電路3、語(yǔ)音報(bào)警電路10和DTMF撥號(hào)電路11相連，所述控制單片機(jī)1一端還連接有繼電器12和無(wú)線信號(hào)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(diǎn)相連，所述無(wú)線信號(hào)發(fā)射器14通過無(wú)線連接有移動(dòng)終端。

經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研設(shè)計(jì)具體實(shí)施方式的工作原理初步定為：用戶端自動(dòng)報(bào)警器安裝于居民住宅，用于對(duì)居民住宅各個(gè)不同部位的不同類型探測(cè)智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)器遠(yuǎn)紅外線探測(cè)器、紅外攝像頭、光電感煙、溫度、一氧化碳進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，并對(duì)從各個(gè)探測(cè)器采集來(lái)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(shí)，與之相對(duì)應(yīng)的報(bào)警探測(cè)器立即將相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)探測(cè)器的編號(hào)加密后傳送給報(bào)警主機(jī)，報(bào)警主機(jī)對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行解碼和判斷，得出報(bào)警類型，確認(rèn)無(wú)誤后，通過家中的電話線路自動(dòng)撥號(hào)報(bào)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(shí)當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件可以通過控制單片機(jī)使控制器與脫扣器失去連接時(shí)，繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，及時(shí)切斷供電回路，同時(shí)可以通過移動(dòng)終端實(shí)時(shí)查看現(xiàn)場(chǎng)情況。

該智能報(bào)警系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)如下功能：89C51單片機(jī)對(duì)雙音多頻DTMF編、譯碼器的控制，使住宅通過電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與相關(guān)部門之間的數(shù)據(jù)交換， DTMF撥號(hào)電路與89C51單片機(jī)通過電話網(wǎng)絡(luò)完成住宅與外部的聯(lián)絡(luò)。當(dāng)探測(cè)器檢測(cè)到意外情況后，就發(fā)出報(bào)警電平信號(hào)到主控制部分89C51單片機(jī)處，單片機(jī)通過接口電路對(duì)讀取的電平進(jìn)行處理，然后控制雙音多頻撥號(hào)芯片向電話線路撥出電話號(hào)碼，與此同時(shí)控制語(yǔ)音芯片撥出事先錄制好的語(yǔ)音信號(hào)到電話線路，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音報(bào)警，撥號(hào)完成接聽回鈴聲后，模擬掛機(jī)，從而完成向區(qū)域控制中心的單位保衛(wèi)部門、110/119報(bào)警臺(tái)電話機(jī)或用戶發(fā)出呼叫信號(hào)，告知對(duì)方住宅被盜或有火災(zāi)發(fā)生。報(bào)警系統(tǒng)在撥號(hào)報(bào)警的同時(shí)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器，進(jìn)行事件的現(xiàn)場(chǎng)光LED報(bào)警，并啟動(dòng)語(yǔ)音電路，播放相應(yīng)警情的語(yǔ)音提示音。系統(tǒng)不需要另外占用電話線路，當(dāng)有報(bào)警信號(hào)時(shí)，報(bào)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(shí)可通過報(bào)警主機(jī)鍵盤上的應(yīng)急按鍵直接撥號(hào)報(bào)警。

語(yǔ)音電路APR9600采用模擬存儲(chǔ)技術(shù)，噪音低，不怕斷電，可以反復(fù)錄放。語(yǔ)音信息可以分8段存放，分別用8個(gè)按鍵控制，按下哪個(gè)鍵就可以錄放哪一段而不影響其它段。本系統(tǒng)中的語(yǔ)音信息分為2大類：預(yù)警信息和報(bào)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(bào)警分為火警和盜警。使用時(shí)，用戶可以通過簡(jiǎn)單的按鍵操作，隨時(shí)錄制和播放任意一段。當(dāng)出現(xiàn)預(yù)警或報(bào)警時(shí)，單片機(jī)通過P2.2-P2.4控制電子開關(guān)實(shí)現(xiàn)按鍵操作，啟動(dòng)相應(yīng)的錄音段，放出相應(yīng)的語(yǔ)音預(yù)、報(bào)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(cè)多種可能帶來(lái)安全隱患的危險(xiǎn)信號(hào)，然后通過對(duì)信號(hào)收集識(shí)別和處理，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并可視化顯示。而且該家用自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外觀美觀，安裝方便，所占空間小，使用方便可靠，實(shí)用性強(qiáng)。但本次品對(duì)多源信號(hào)早期發(fā)生時(shí)探測(cè)靈敏度不高，這是有待提高和完善的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

1 陳穎;;火災(zāi)增長(zhǎng)速率對(duì)感溫火災(zāi)探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間影響的研究[J];熱科學(xué)與技術(shù);2010年02期

2 汪瓊燕，楊振坤，陳曉;可擴(kuò)展的基于單片機(jī)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究[J];中國(guó)測(cè)試技術(shù);2004年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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

篇9

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；串行通信；總線；計(jì)算機(jī)；接口

隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機(jī)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(gè)領(lǐng)域。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣，單片機(jī)系統(tǒng)在使用過程中通常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)一套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各種問題，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析，解決工程實(shí)際問題．本文設(shè)計(jì)的這套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有自動(dòng)采集多路模擬量、對(duì)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(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出、與計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機(jī)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(chǔ)模塊，按鍵控制模塊，日歷時(shí)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(jì)算機(jī)，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來(lái)設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時(shí)鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)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(shí)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(chǎng)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(shí)顯示多行字符及自造圖形，主要用來(lái)顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、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(shí)發(fā)送控制參數(shù)，對(duì)被測(cè)對(duì)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(jì)

2．1 單片機(jī)仿真系統(tǒng)

單片機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機(jī)上運(yùn)行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器借用仿真機(jī)的)，也可以連接外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制功能．仿真機(jī)一般都具有單片機(jī)的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(diǎn)(以便隨時(shí)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(yùn)行用戶程序的功能[2]．

監(jiān)控程序放置在仿真機(jī)內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機(jī)外仿真線的端頭，畢業(yè)論文 更換不同的仿真頭和CPU，該機(jī)可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機(jī)，該機(jī)的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對(duì)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(shí)間．

2．2 傳感器的選擇及信號(hào)變送電路的設(shè)計(jì)

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(shí)驗(yàn)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(diǎn)．傳感器接El電路的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)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(hào)非常微弱，需對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行放大，同時(shí)為了確保信號(hào)不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的高精度運(yùn)放OP07，其特點(diǎn)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(hào)經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，送人89C51進(jìn)行處理．

2．3 通信模塊的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實(shí)驗(yàn)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(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，也可以通過RS485總線進(jìn)行多機(jī)通信_(tái)3]，RS485總線上最多可掛接32個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號(hào)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(gè)信號(hào)線來(lái)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(qǐng)求發(fā)送(RTS)來(lái)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(jiǎn)單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時(shí)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(gè)I C器件與微處理器之問的數(shù)據(jù)交換．該實(shí)驗(yàn)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(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563，由于單片機(jī)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(gè)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(cè)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(jì)

工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)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(duì)工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)可能產(chǎn)生的干擾、干擾來(lái)源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)．硬件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括：對(duì)電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動(dòng)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(jì)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(duì)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(jī)干擾而使被測(cè)信號(hào)中混入了無(wú)用成分時(shí)，碩士論文首先經(jīng)過一個(gè)時(shí)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?yàn)橛布V波能很好地抑制高頻干擾，而對(duì)低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對(duì)低頻干擾具有較好的抑制能力．

在控制強(qiáng)電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)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?yàn)楣庑盘?hào)的傳輸不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可有效地防止干擾信號(hào)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(jì)

系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件．單片機(jī)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語(yǔ)言編寫．根據(jù)要實(shí)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(shí)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(jī)軟件的主要功能是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、動(dòng)態(tài)模擬顯示、報(bào)表繪制、打印輸出等．PC機(jī)軟件采用Visual Basic 6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文 PC機(jī)與單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信程序主要是通過計(jì)算機(jī)的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和雙向通信，此外，PC機(jī)程序還將單片機(jī)采集過來(lái)的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表和數(shù)據(jù)文件等，并對(duì)不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了測(cè)試該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，將5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)組成分布式多機(jī)通信系統(tǒng)，單片機(jī)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(gè)字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)是因?yàn)锳／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機(jī)傳送時(shí)，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(cè)試發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)在120 ms后收到了5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實(shí)際發(fā)送速率約為8次／s，這是因?yàn)橛袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換和等待時(shí)間；為了測(cè)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(jī)芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)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(jī)現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，據(jù)此設(shè)計(jì)了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計(jì)算機(jī)故障除外)，測(cè)量隨機(jī)誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿

足了實(shí)際要求．

5 結(jié)論

該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅能為以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實(shí)驗(yàn)裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問題．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確率高，通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，系統(tǒng)工作可靠；單片機(jī)串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強(qiáng)，易于擴(kuò)充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)及控制系統(tǒng)，具有很大的實(shí)用價(jià)值．

參考文獻(xiàn)

[1]李朝青．PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版，2001．

LI Chao-qing．Data Communication Technology of PC and SCM[M]．Beijing：Beijing University of Aero—nautics and Spaceflight Press，2001．(in Chinese)

[2]楊文龍．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，1993．

YANG W en—long．Principle and Application of SCM[M]．Xi’an：Xi’an University of Electronics Technol-ogy Press，1993．(in Chinese)

[3]高紅紅．礦區(qū)專用鐵路調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)的研制[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，21：84．GAO Hong-hong．Research and Development of Dis—patch and Supervision System of Mine Railway[J]．Modern Electronics Technique，2005，21：84．(in Chinese)

篇10

在單片機(jī)課程教學(xué)過程中，學(xué)生普遍反應(yīng)不容易入門，針對(duì)各個(gè)教學(xué)難點(diǎn)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?cè)撻T課程不易入門的特點(diǎn)，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(yǔ)言編譯平臺(tái)降低單片機(jī)課程入門難度的課改方向。

關(guān)鍵詞:

單片機(jī);流碼;課程改革;圖形化語(yǔ)言

0引言

“單片機(jī)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(dòng)控制設(shè)備的控制方法，以及能夠完成一些簡(jiǎn)單電子產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)工作。單片機(jī)可以看做屬于計(jì)算機(jī)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(chǎng)上使用的單片機(jī)內(nèi)核種類很多，51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機(jī)類型，但是其中51內(nèi)核單片機(jī)一直是眾多高校或者職業(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(jī)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(jī)相對(duì)于其他類型單片機(jī)起步較早，上世紀(jì)80年代就開始傳入我國(guó)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(duì)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(kù)等多途徑獲得。

(2)任課教師普遍熟悉51單片機(jī)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(jī)，所以教師教學(xué)過程中更傾向于選擇51單片機(jī)作為授課對(duì)象，就這樣一代傳一代，51單片機(jī)的應(yīng)用客戶群逐漸壯大起來(lái)。

(3)51單片機(jī)本身也在不斷完善發(fā)展

同為51內(nèi)核單片機(jī)，但是不同品牌廠商對(duì)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(jī)就是其中的代表，不論從運(yùn)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(jī)經(jīng)過多年的發(fā)展并沒有落后于其他MCU。

1單片機(jī)學(xué)習(xí)難點(diǎn)

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(jī)都存在入門難特點(diǎn)，這主要是由單片機(jī)硬件本身特性決定的。以51單片機(jī)為例，單片機(jī)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)主要有這幾方面:

(1)硬件結(jié)構(gòu)理解比較抽象

(2)編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)困難

很多學(xué)生在學(xué)習(xí)單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)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(duì)其功能，實(shí)際作用與實(shí)際工作和應(yīng)用聯(lián)系不起來(lái)。對(duì)于沒有編程基礎(chǔ)的同學(xué)，不論是學(xué)習(xí)匯編語(yǔ)言還是C語(yǔ)言，在程序編寫上都需要有一個(gè)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(jī)難學(xué)。

(3)知識(shí)點(diǎn)難理解

在單片機(jī)學(xué)習(xí)過程會(huì)涉及到很多新名詞和知識(shí)，例如中斷、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串口等，這些功能的工作方式或者啟動(dòng)流程也是學(xué)習(xí)過程中需要注意的難點(diǎn)。單片機(jī)課程教學(xué)可以看成以下三個(gè)部分:單片機(jī)及語(yǔ)言的選擇、教學(xué)實(shí)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(jì)實(shí)施了各種教學(xué)方法、教學(xué)模式改革和創(chuàng)新，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)該說(shuō)有很大幫助，但沒有改變單片機(jī)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(gè)普遍問題:

(1)學(xué)生高考成績(jī)低，基礎(chǔ)不好;

大部分高職生的基礎(chǔ)就相對(duì)薄弱，有些甚至基本的高中物理電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(jī)或者看小說(shuō)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(duì)于一些純理論枯燥的較難知識(shí)點(diǎn)，教學(xué)效果還是不理想。

(3)對(duì)問題的理解能力相對(duì)較弱

高職學(xué)生與本科生相比，對(duì)問題的理解能力的平均水平相對(duì)弱，對(duì)較為抽象的問題學(xué)習(xí)起來(lái)也會(huì)相對(duì)吃力。

3新興開發(fā)平臺(tái)及語(yǔ)言降低單片機(jī)學(xué)習(xí)門檻

(1)Arduino平臺(tái)

Arduino是在AVR單片機(jī)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(tái)。硬件(各種型號(hào)的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來(lái)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(yùn)算速度和硬件資源都相應(yīng)的得到了提高。軟件平臺(tái)ArduinoIDE是基于processingIDE開發(fā)。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，極易掌握，同時(shí)有著足夠的靈活性。Arduino語(yǔ)言基于wiring語(yǔ)言開發(fā)，是對(duì)avr－gcc庫(kù)的二次封裝，不需要太多的單片機(jī)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)起來(lái)相對(duì)于直接C語(yǔ)言或者匯編語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序更為簡(jiǎn)單，可以快速地進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。另外Arduino平臺(tái)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(yǔ)言開發(fā)平臺(tái)

圖形化語(yǔ)言開發(fā)平臺(tái)是近些年編程語(yǔ)言的一個(gè)發(fā)展方向。Arduino平臺(tái)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(duì)于英語(yǔ)不好見英文就怕的學(xué)生來(lái)說(shuō)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(gè)新平臺(tái)叫Flowcode，目前已經(jīng)更新到V6版本，該平臺(tái)支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺(tái)的編程語(yǔ)言也很有創(chuàng)意，類似于程序流程圖，簡(jiǎn)稱“流碼”，同時(shí)還兼容C語(yǔ)言，對(duì)于已經(jīng)完善的C語(yǔ)言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺(tái)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(yǔ)言相比，流碼對(duì)學(xué)生編程思維邏輯培養(yǎng)上更具優(yōu)勢(shì)。在該平臺(tái)中還集成了一些基礎(chǔ)功能的驅(qū)動(dòng)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(tái)已經(jīng)代勞。通過該平臺(tái)的學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生更快更好理解單片機(jī)的用途，并能很快上手應(yīng)用。

4結(jié)語(yǔ)

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(shí)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(huì)需求，圖形化語(yǔ)言對(duì)于單片機(jī)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(jī)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(shí)也是單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用課程授課內(nèi)容改革的一個(gè)重要方向。

參考文獻(xiàn):

［1］張江城，胡橙．基于Arduino的高職高專單片機(jī)相關(guān)課程改革設(shè)計(jì)［J］．中小企業(yè)管理與科技旬刊，2016(10)．

［2］李華洲．基于Arduino的高職物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)課程改革設(shè)計(jì)［J］．大眾科技，2015(01)．