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

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

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

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

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

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

參考文獻：

[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統設計系統配置與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統及其應用.北京：高等教育出版社，1992

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一、單片機的特點應用

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

二、單片機開發中的幾個基本技巧

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

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

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

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

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

參考文獻：

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

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

1．前向通道的設計

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

2．后向通道的設計

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

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

（二）軟件設計。經分析，系統軟件可采用結構化模塊程序設計，主要有系統主程序、看門狗中斷服務程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉換子程序、D／A轉換子程序、PID數據處理子程序、BCD碼轉換子程序。

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

二、單片機在汽車空調溫控系統中的應用

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

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

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

參考文獻：

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1）當前單片機在環境監測中的應用概況。

2）單片機在一般環境監測系統中的功能實現。

3）對于特殊的監測目標或任務單片機的選擇。

4）根據當前應用情況，分析單片機在環境監測系統中未來的應用趨勢。

5）探索適用于各種不同環境的監測系統的單片機研究。

研究的基本方法是以單片機在具體環境監測系統中的應用實例，如單片機在溫度監測系統中的應用、單片機在海洋環境監測中的應用等，以及以單片機為基礎的處理系統網絡來闡述單片機在環境監測系統中的應用情況。對比各種環境監測系統中的單片機的使用優缺點和作用效果，探索未來在環境監測中使用的單片機的發展方向和趨勢。

二、當前單片機在環境監測中的應用概況

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

三、單片機在一般環境監測系統中的功能實現

溫室環境調控水平是決定設施農業生產水平的重要技術條件之一，設施農業是世界現代農業發展的主要方向，我國農業正處于從傳統向高產、優質、高效為目的的現代化農業轉化階段，設施農業是我國今后比較長的時間內農業發展的一個主要方向。在溫室環境中，影響溫室作物生長的環境因子如溫室內溫度、濕度、光照度、濃度等，均對作物的生長產生影響，因而實現溫室中環境的自動控制尤為重要。在現代大型溫室中，室內的所有環境因子的監控都由計算機進行綜合管理并實施自動控制。目前國內在溫室的自動控制與智能化方面進行了許多有價值的研究，開發出符合國情及當地條件的自動化溫室系統是今后一段時間內設施農業的重點工作方向。本課題的研究目標是開發一款基于單片機的溫室環境自動監控系統，它能夠獨立地對溫室各個參數進行控制。同時也可以和上位機進行通信，接受上位機指令對各個模塊進行控制，并把采集的數據傳給上位機。

四、單片機在燃煤電廠環境自動監測系統的應用

4.1基于單片機的燃煤電廠環境自動監測系統的應用平臺

1、宿主機和監控中心PC是由裝有相關軟件的PC機來實現。

2、開發板是由相關公司提供的單片機或嵌入式系統的開發平臺。

3、將宿主機、開發板和GPRS無線模塊三者結合起來進行GPRS終端的開發。

4、監控中心PC用于監控中心軟件的開發和運行。

5、整個系統用于GPRS終端和監控中心之間的互調互通。

4.2基于單片機的燃煤電廠環境自動監測系統的監控中心

監控中心是燃煤電廠環境自動監測系統的中心服務器，是系統的重要組成部分，通常情況下，由燃煤電廠的多個煤礦區域同時使用一個服務器，通過這種方式，使得集中管理與監控更加方便。監控中心采集燃煤電廠的多個煤礦區域的數據，對于多種數據進行集中監測，并且把數據到Web上。監控中心的服務器部分可以是單機或者是局域網，根據規模進行決定，監控中心的后臺必須要有一臺計算機接入Internet網絡，接入服務需要網絡服務提供者提供。

在整個燃煤電廠環境自動監測系統中，監控中心服務器起著舉足輕重的作用，能夠進行數據處理和分析，并提供了WWW服務的Web服務器提供Web服務使得外部用戶可以通過Internet訪問。監控中心服務器由兩臺服務器組成。其中一臺是具有公網的IP地址、并安裝了數據庫管理軟件和數據分析處理軟件的主服務器；另外一臺是提供了WWW服務的Web服務器。從數據采集現場得到的所有數據，首先經過Internet網絡進入具有公網IP地址的主服務器。

服務器應具有以下多種的功能：

服務器提供的人機交互界面是非常友好的；

多個現場模塊的連接請求能同時滿足；

不僅能夠接收遠程模塊發送來的數據，而且能夠遠程設置現場模塊；

能夠通過文件的形式保存接收到的數據，還能夠將接收到的數據自動導入到數據庫中，同時能夠分析數據。

4.3基于單片機的燃煤電廠環境自動監測系統的GPRS終端

在燃煤電廠環境自動監測系統中，GPRS終端通過環境采集系統的相應接口將相關的環境自動監測數據取出來，同時進行處理，然后通過無線的形式，發送到GPRS基站，或者接收監控中心的環境自動監測數據遠程控制信息，并進行環境自動監測數據的處理。

在燃煤電廠環境自動監測系統中，GPRS終端主要通過控制模塊控制串行通信模塊、TCP/IP模塊和GPRS無線發送模塊實現。

GPRS終端的各個模塊的作用如下。

（1）GPRS終端的控制模塊

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

2) 通過RS232串口，控制模塊控制的串口通信模塊向客戶系統進行數據或指令的收發；

3) 通過RS232串口，控制模塊向TCP/IP模塊收發所采集到的環境數據；

4) 控制模塊可以自行操作或者根據遠程控制指令采取其他的操作。

（2）GPRS終端的串口通信模塊

由于環境自動監測子站系統是在IBM兼容型工控計算機的數據采集系統的基礎上開發的，IBM兼容型工控計算機的數據采集系統對外界一般都提供有標準的串行接口。而且，現在大多數的單片機、微處理器也都提供有標準的串行接口。因此，環境自動監測子站系統可以通過串口通信模塊，來對客戶系統所采集到的環境數據進行提取。

（3）GPRS終端的TCP/IP模塊

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

（4）GPRS終端的GPRS無線模塊

GPRS無線模塊作為GPRS終端的無線收發模塊，對于從TCP/IP模塊接收的TCP/IP包和從基站接收的GPRS分組數據分析處理之后，再將這些分組數據進行轉發。GPRS終端的GPRS無線模塊可以采用一些比較大型的企業生產的好產品，例如，SIEMENS公司的MC35 GPRS模塊。

4.4基于單片機的燃煤電廠環境自動監測系統的傳輸系統

在燃煤電廠環境自動監測系統中，傳輸系統是利用現有的GPRS網絡和Internet網絡進行數據傳輸。由于GPRS網絡本身就是一個分組型數據網絡，支持TCP/IP、X.25協議，只要用戶將GPRS終端打開，就能夠使用利用現有的GPRS網絡和Internet網絡進行數據傳輸，GPRS通過允許現存的Internet和新的GPRS網絡的連接，使移動Internet的功能得到實現。因此，通過GPRS系統的網關，通用分組無線業務網關支持節點，用戶就可以與Internet網絡進行連接，通用分組無線業務網關支持節點還提供許多相應的互聯網功能，例如，動態地址分配、路由、域名解析、網絡安全和計費等。目前，任何一種在固定Internet上的業務通過GPRS同樣能在移動網絡上實現。

在燃煤電廠環境自動監測系統中，數據傳輸系統具有以下的具體的數據的傳輸流程：

(1) 通過相關的接口，GPRS終端能夠從客戶系統中取出用戶數據；

(2) 用戶數據經過處理之后，能夠通過GPRS分組數據的形式，發送到GSM基站(BSS)；

(3) GSM基站(BSS)的分組數據經過GPRS業務支持節點的封裝后，向GPRS IP骨干網發送；

(4)如果是發送分組數據到其它的GPRS終端，則先發送分組數據到目的GPRS業務支持節點，再經過GSM基站發送分組數據到GPRS終端；若分組數據是發送到如Internet等外部網絡，則將分組數據包經過GPRS業務支持節點進行協議轉換后，發送到如Internet等外部網絡。

五、單片機在環境監測系統中未來的應用趨勢

5.1基于單片機的分布式禽舍環境監控

隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的逐步提高，人們對生活質量提出了更高的要求，特別是國際市場對肉食品需求多元化的發展趨勢，促進了我國畜禽養殖業的快速發展。現在，畜禽養殖業已經成為一種不可忽視的產業。然而，我國畜牧業生產面臨著嚴峻的形勢和巨大的挑戰，除優質產品比重低、市場競爭能力弱、獸醫保護薄弱等主要問題外，還存在畜禽死亡率高、飼養成本高的問題。

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

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

所以，越來越多的畜牧業研究與生產人員把目光關注到畜禽場的環境質量及管理問題上，希望通過對環境監控等技術的應用，改善禽舍區環境質量，進而提高畜禽生產力水平和產品質量，借助改善管理方法提高經濟效益。而計算機監控技術具有配置靈活、結構開放和可靠性高等特點，已被各行業廣泛應用。因此，可以將自動控制和電子計算機技術運用于畜禽養殖業，并針對禽場特有的分散舍區環境開發一種新的系統，實現對禽舍環境的監測與控制，科學合理地控制影響畜禽生長的各種環境因子，優化禽舍內環境，保證畜禽群生活在優良的環境下，從而有效地預防畜禽疾病，提高禽業的科技水平和綜合能力，促進畜禽養殖業的增產、增收和增效，實現畜禽養殖自動化管理，還可減少現場管理人員的勞動強度，提高企業的勞動生產率。

然而，我國經濟基礎薄弱，許多國外的畜禽養殖環境監控系統由于成本過高，對我國的經濟條件差的這種國情并不適用，因此，開發一種成本低、性能完善的家禽養殖領域的智能環境控制和生產管理系統，實現畜禽舍環境多因素綜合的優化控制，達到提高設施生產效率和經濟效益目的的控制系統是我國畜禽養殖業的當前需要。

5.2高溫惡劣環境下基于單片機的直流電機控制系統

電機控制系統是自動化應用中必不可少的環節，在很多領域得到廣泛應用。然而在高溫惡劣環境下，當遇到突發事件的時候，很多傳統電器控制系統都無法可靠的運行，帶來巨大的安全隱患和經濟損失。電機控制系統的可靠反應成為安全生產活動的重要保障。

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

六、適用于各種不同環境的監測系統的單片機研究

6.1基于單片機的多功能靜電衰減測試儀

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

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

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

6.2基于C8051F005 單片機的小電阻測試儀

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

系統的主程序主要完成 C8051F005 單片機系統的初始化、設置系統時鐘和中斷字，調用鍵盤處理程序，根據不同的按鍵轉入相應的服務程序，完成不同的功能，如數據的采集與處理、串行通信以及歷史記錄的查詢。其中串行通訊子程序不僅可以將單片機存儲的數據傳送到PC 機進行處理分析，用戶也可以根據情況從PC 機上設置待測數據多少以及測試時間的長短等。

6.3基于單片機的視覺檢測系統運動平臺的研究

計算機視覺技術是精密測試技術領域內最具有發展潛力的新技術之一，它綜合運用了電子學、光學探測、圖像處理和計算機技術。傳統的檢測手段已經不能滿足現代工業生產對運動機構位移的檢測要求，將機器視覺引入到工業檢測中，實現了對物體的平麗或三維位置尺寸的快速測量，具有非接觸性、速度快和柔性好等突出優點，在現代制造業中有著重要的應用前景。本系統的設計不僅需要實現單幅面的圖像信息檢測和測量，而且還要對大幅面的圖像進行處理，而考慮到CCD的視野范圍有限，如果調整視野范圍，則處理的圖像精度不高；若用高精度的CCD替代，則成本太高，故本系統擬采用大幅度檢測和測量的X-Y運動平臺。

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

篇5

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

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

1．前向通道的設計

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

2．后向通道的設計

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

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

（二）軟件設計。經分析，系統軟件可采用結構化模塊程序設計，主要有系統主程序、看門狗中斷服務程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉換子程序、D／A轉換子程序、PID數據處理子程序、BCD碼轉換子程序。

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

二、單片機在汽車空調溫控系統中的應用 轉貼于

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

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

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

參考文獻

篇6

單片機技術作為現代電子技術的重要基礎，廣泛應用于工業過程控制，機電一體化產品，智能儀器，家用電器、計算機網絡及通信等方面，是各類控制系統的核心。《單片機控制技術》是在前面所學《單片機基礎1》和《單片機基礎2》教學模塊的基礎上，進行小型單片機電子產品軟硬件設計和制作的教學模塊。通過本模塊的學習，培養學生掌握單片機技術在日常生活中的應用，鍛煉學生動手實踐能力、創新能力和新產品設計開發能力，為將來從事單片機新產品設計開發、檢測和維護等工作奠定堅實的基礎。

一、教學實施設想

依據單片機系統的開發研制過程，模塊《單片機控制技術》可分為單片機系統硬件電路設計與調試和單片機程序設計與調試兩個部分，在綜合應用階段將二者融為一體。通過本模塊的學習，使學生掌握單片機硬件設計和程序設計的相關知識，熟悉單片機應用系統的組成和開發方法，懂得單片機系統調試與維護技術，并在實際制作的基礎上制作，了解單片機控制的電子產品生產工藝和生產管理方法。

在“教、學、做”一體的教學過程中，通過分組實施，提高學生的溝通能力、團隊合作及協調能力，提高學生嚴謹的邏輯思路，縝密的工作方式和強烈的責任意識。教學實施按照3個階段逐級深入：①基礎知識復習講解；②基本應用訓練；③綜合實際制作。

二、教學內容設計

曾經有人這樣說過，如果用數碼管和按鍵，做一個可以調整時間的電子鐘出來，那么你的單片機就算入門了60%了。我認為這句話是有道理的。基于單片機技術的實時時鐘能夠涵蓋單片機課程的大部份知識點，對單片機知識的應用，其綜合度是相當高的。

本模塊以4位數碼管實時時鐘的硬件電路和程序設計為載體，以8位數碼管實時時鐘的設計和制作為任務驅動，將單片機有關知識點融入“教、學、做”一體，采用分組實施，逐級深入的方式，重點培養學生應用單片機知識進行小型電子產品的設計、調試和制作能力。

本模塊按照教學計劃，可以分為5個學習情境：

1）單片機最小系統軟硬件設計

以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機最小系統的軟硬件設計方法核心期刊目錄。

2）單片機定時與中斷功能的應用

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

3）單片機與數碼管顯示器接口的設計

以4位數碼管實時時鐘為例，講授單片機與數碼管顯示器的接口設計方法。

4）單片機與LCD顯示器1602接口的設計

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

5）制作單片機電子鐘

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

通過以上5個學習情境的訓練，學生最終完成1臺具有調時功能的單片機電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過程進行考核評價。

三、思考與展望

1、模塊《單片機控制技術》 以單片機控制的電子鐘的設計制作為載體，將單片機多個知識點串連到一起，按照由淺到深逐級深入，培養學生團結協作、細致耐心、動腦動手等能力，全方位地將知識性、趣味性、實用性融為一體，引導學生自主學習，理論聯系實際，制作實用的單片機電子小產品。

2、“單片機工作室”是我系單片機開發應用的“第二課堂”制作，對于已不能滿足模塊課程教學內容的優秀學生，要依托“單片機工作室”，注重單片機優秀人才的培養，提高他們參與創新實踐的能力，特別是在參加市、省各項課外科技競賽活動和技師班課程設計及畢業論文設計中，為學生采用單片機技術，設計開發作品提供有力的支持。

3、今后要不斷延伸教學模塊。要與合作企業共同制定教學實訓項目，按照企業標準將“教室與實訓室”、“教師與師傅”、“學生與學徒”、“作業與作品”四者合一的開展單片機教學。在與企業共建校外實習基地的基礎上，依據企業標準將單片機實用項目的開發設計過程融入教學，實現仿真企業環境條件下的教學，突出技術應用的職業性。

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

2.總體方案設計

論文所設計的系統包括參量中央處理控制模塊、信號采集模塊、信號調理模塊、人機交互模塊、通信模塊以及電源模塊等。圖1為硬件系統結構框圖：

圖1 整體結構框圖

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

3.電路設計

3.1 單片機I/O口擴展

圖2 AT89C51RC2單片機接口擴展原理圖

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

3.2 A/D轉換模塊

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

3.3 電源模塊

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

圖3 TLC1543芯片與單片機接線原理圖

圖4 電源輸出原理圖

3.4 通信模塊

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

圖5 串口通信電路

3.5 溫度檢測、時鐘輸入電路

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

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

單片機與DS1302芯片、DS18B20芯片的接線原理如圖6所示。

圖6 DS1302、DS18B20與單片機的接線原理圖

圖7 主程序流程圖

4.系統主程序

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

圖8 顯示功能界面

5.仿真

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

6.結論

本文結合具體設計要求，系統能夠實現三段電流保護、單相接地保護、過電壓保護、短路保護、欠電壓保護以及過溫保護，保護精度控制在正常的范圍之內。本文為實現斷路器的智能化和可通信等功能。經仿真調試結果表明，該系統不僅實現了較好的保護功能，還實現了測量和監控等功能。所設計的控制器可靠性高，實時性好，特別是實現了現場通信，應用前景廣闊。

參考文獻

[1]盧麗君.基于TLC1543的單片機多路采樣監測系統的設計[J].儀器儀表與分析監測，2007（4）：5-6，40.

篇10

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

KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit

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

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

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

基于單片機的懸掛運動控制系統，具有硬件電路結構簡單，精確度高，抗干擾性強等優點。

1.2課題目的

培養綜合運用四年大學所學知識去分析問題和解決實際問題的能力。在實踐中檢驗所學知識,從而加強理論與實踐的相結合。體驗一個科研項目開發的全過程，學會單片機開發應用方法,鍛煉應用能力,動手能力。本課題設計是具有一定難度的基于單片機的應用系統開發項目，培養學生創新精神和創新能力。通過這次畢業論文及設計，檢驗的綜合素質和專業教育的培養效果，并且使學會閱讀、利用英文文獻資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，學會設計報告和論文。

1.3課題意義

隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時代的一員[3]。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。

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

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

1.4應解決的主要問題

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

1.單片機最小系統硬件設計；

2.步進電機驅動模塊設計；

3.輸出部分的軟硬件設計；

4.主程序設計；

5.繪圖板的設計。

1.5技術要求

設計一電機控制系統，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。

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

目錄

第1章緒論1

1.1課題來源1

1.2課題目的1

1.3課題意義2

1.4應解決的主要問題2

1.5技術要求2

第2章方案論證4

2.1可行性研究4

2.1.1經濟可行性研究4

2.1.2技術可行性研究4

2.1.3方案提出5

2.1.4方案分析5

2.1.3方案確定7

2.2需求分析7

第3章過程論述8

3.1概要設計8

3.1.1系統功能設計8

3.1.2系統結構設計8

3.2詳細設計9

3.2.1硬件設計9

3.2.2軟件設計19

第4章系統測試28

4.1硬件測試28

4.2軟件測試28

4.2.1單元測試28

4.2.2集成測試30

4.2.3功能測試31

4.2.4測試結果32

結論33

篇11

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

2硬件電路設計2.1系統組成結構

本設計結構框圖見圖1所示。主要由單片機、語音電路、LCD顯示電路、鍵盤、血壓檢測、脈搏檢測、體溫檢測、GSM通信模塊組成。圖1 系統結構框圖

2.2無線網絡

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

圖2：TC35i模塊結構示意圖

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

圖3TC35i模塊與單片機的連接電路

2.3 體溫檢測

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

圖4 DS18B20引腳圖圖5 ：血壓及脈搏檢測示意圖

2.4 血壓及脈搏檢測

血壓、脈搏的電子檢測技術已經比較成熟，本設計直接從電子式血壓計取測量結果，檢測方案見圖5，由送顯示的數據引出發送到MCU。該方案測量的數據準確、專業，減少由于測量方法等原因造成的誤差，提高系統可靠性，同時又能夠節省開發周期。

3軟件設計3.1 系統整體軟件設計

系統整體軟件流程圖如圖6所示。其中測量部分由無線收發子程序、溫度檢測子程序、血壓脈搏數據處理子程序等組成。

圖6 系統軟件流程圖

3.2 通信軟件設計

（1）AT指令簡介

AT即Attention，AT指令集是從終端設備或數據終端向終端適配器或數據電路終端設備發送的。用戶可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、數據業務、傳真等方面的控制。控制器通過AT 指令控制TC35i模塊, 本設計的短消息格式就是這種格式。

（2）基于單片機的短消息發送程序設計

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

圖7 TC35i數據發送流程圖

4 結束語本系統是為全國大學生“挑戰杯”競賽參賽作品，樣機已研制成功，運行穩定可靠，獲得了河南省三等獎的好成績。

參考文獻：

【1】 昭彰奎，GSM 數字移動通信應用系統，北京: 國防工業出版社, 20011

【2】 朱步樓，人口老齡化問題及其對策研究[ J] .人口與計劃生育, 2005, (7)

【3】SIEMENS，AT Commands for GPRS，[ Z]120001

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

篇12

1 引言

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

2 智能節水系統設計思路

該設計用MCS-51單片機作為控制電路的核心控制部件來構成控制器,單片機輸出不同程序信息，經過移位寄存器74LS164驅動，使得數碼管顯示相應內容，紅外傳感器以及混濁度傳感器和水位傳感器檢測到的模擬信號經過8位模數轉換器ADC0809轉變成數字信號寫入單片機，經過單片機處理再把數字信號經過8255A送給電磁閥電路和繼電器電路，控制其工作與否。從結構來說該設計包括A/D轉換和擴展I/O口。輸入部分包括按鍵設置、水位傳感器、渾濁度傳感器和紅外傳感器。輸出部分包括LED顯示、繼電器驅動電路、電磁閥驅動電路和發光二極管。系統設計框圖如圖1所示：

圖1 系統設計框圖

3 智能節水系統硬件選擇

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

3.1單片機的選取

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

(1)內部含Flash存儲器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)靜態時鐘方式;

(4)錯誤編程亦無廢品產生;(5)可反復進行系統試驗。

鑒于以上的優點，經過分析比較，根據本系統的特點，選用ATMEL公司89系列的標準型單片機AT89C51。其片內含有128字節的數據存儲器(RAM)和4K字節的可電擦電寫閃爍程序存儲器E2PROM，這足以滿足系統實現其功能。

3.2模數轉換芯片

在眾多的轉換器中以逐次逼近式A/D轉換器的性價比最高，應用最廣泛，國內使用較多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根據本系統的特點和要求選用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模數轉換芯片。它包括一個高阻抗斬波比較器；一個帶有256個電阻分壓器的樹狀開關網絡；一個邏輯控制環節和8 位逐次比較寄存器(SAR)；一個8位三態輸出緩沖器。

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

圖2 模數轉換電路

3.3 按鍵的識別和輸出顯示

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

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

3.4電磁閥與繼電器的控制

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

圖3 電磁閥控制電路

3.5渾濁度傳感器、液位傳感器和紅外傳感器

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

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

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

4 智能節水系統主程序流程圖

系統主程序流程圖如圖4所示。設計的思路是首先初始化，讓所有芯片都恢復最開始的設置，等所有芯片都準備好了之后，則讀取E2PROM內的數據，接著進行A/D采樣，讀取水位傳感器和渾濁度傳感器采集到的數據，再對數據進行數據處理，若有數據輸入，則轉入相應的子程序并顯示水位的高度；沒有數據輸入則繼續下面的按鍵判斷。有鍵按下時，判斷是哪個按鍵按下，然后再轉入相應的子程序；若無按鍵按下，則轉回A/D采樣子程序，重復上述的程序，如此往復進行下去。

5 結束語

提出了家庭智能節水系統控制器的設計方案、硬件電路和主程序流程圖。

（1）從人性化、性價比方面綜合考慮器件的優略，為該系統的優化提供了基礎。

（2）紅外感應水龍頭、LED顯示和延時可調開關不僅方面使用，便于監控，而且方便自如的調節水流時間，達到了節約用水的目的。

（3）結構簡單，使用方便，經濟節能環保。

參考文獻

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[2] 肖景和、趙健 紅外線熱釋電與超聲波遙控電路[M],人民郵電出版社，2003

[3] 張 偉. 單片機原理及應用[M],機械工業出版社，2002.1

篇13

本論文在實驗室條件允許的情況下，設計并實現了一個能顯示1 個字母的8 *8 的LED點陣式顯示屏。該系統以SPCE061A系列芯片為核心，結合軟件實現了動態字母的顯示、跳屏及自檢等功能。

一、凌陽16位單片機的概述

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

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

SPCE061A單片機耗電少，可以滿足很多手提設備、掌上設備低能耗的需求，低能耗也是電子技術一直在追求的一個目標。SPCE061A單片機可方便的用來實現聲音錄制、播放，Midi音樂合成和語音識別，相比別的單片機比較有特色。SPCE061A單片機可方便的完成一系列乘加的運數，實現一些數據處理比較容易，別的單片機一般都不具備這種功能。SPCE061A單片機芯片里具備在線仿真調試電路，使調試和程序下載更加方便，也把仿真器和燒錄器的成本給節省下來了。單片機體積小、質量輕、價格便宜，為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。

1.3單片機SPCE061A的應用領域。目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種手機、充電器、電話、電風扇、錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。

二、基于單片機SPCE061A的字幕機

2.1字幕機背景介紹

2.1.1點矩陣的種類及結構

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

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

三、結論

3.1實驗環境

3.2μ’nSP集成開發環境

本論文的實驗開發環境為unSP IDE 2.0.0。

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

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

3.3 硬件原理

系統設計

在這里使用 8*8 雙色點矩陣進行說明。

根據題目要求畫出系統框圖，參考如下：

在程序中控制點矩陣按照從左到右依次顯點，最后可以得到字符‘A’。具體說來先顯示第一幅圖片持續一小段時間（在程序中使用 4KHz 的時基信號進行掃描，即持續 1/4096 秒） ，然后再顯示第二幅圖片，顯示第三幅圖片，顯示第四幅圖片，顯示第五幅圖片，然后再重新顯示第一幅圖片……這樣一直循環進行。由于掃描的時間非常快，應用視覺效應，就可以看見字符‘A’。

點陣式字母顯示屏的結構。電路包含電源電路、復位電路、時鐘電路、單片機控制電路、記錄電路、驅動電路和 LED點陣屏顯示電路等七大部分。電源電路通過變壓元件為整個電路提供5V的工作電位，復位電路可在需要時為單片機手動 復位清零 ，使整個 電子顯示屏初始化；時鐘電路是單片機的工作驅動電路；單片機內的程序控制著整個電路，其輸出通過譯碼器SN74LS154譯碼作為點陣屏的驅動；記錄電路記錄單片機的工作特性，當出現錯誤時報警，亦即報警電路；驅動 電路包含陽極驅動和陰極驅動 ，分別驅動＼點陣屏陽極和陰極。譯碼器 SN74LS154的輸出經三極管 TP后的輸出為陽極驅動，移位寄存器 SN74LS595 的輸出為陰極驅動，從而使整個點陣屏顯示電路正常工作，顯示出所要求的字母或漢字。

在主函數流程圖中調用點亮整屏顯示包括紅色與綠色，調用顯示字符，調用動態效果，調用顯示時鐘等函數。

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

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

3.4軟件設計方案

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

設計基本思路

第一步： 先對相關變量進行初始化。

第二步：循環掃描亮 8行L E D（ 稱點亮一幀圖象）。

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

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

四.實驗步驟

4.1 設計思路

4.1.1 如何用單片機寫字母顯示器的系統

LED點陣電子顯示屏我設計兩種方案：

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

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

4.1.2 點陣信息提取方案

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

4.1.3 硬件電路設計

在日常生活中，經常可以看到各種各樣的電子顯示牌，有大型的也有小型的；有很多都是利用點陣LED 顯示器組合而成的，掌握點陣 LED 的原理及使用方法有助于了解這類產品的工作原理、設計思想等。

4.1.4 硬件和軟件設計