单片机应用论文范文
时间：2023-03-24 10:21:58
导语：如何才能写好一篇单片机应用论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
摘要：本文设计一种智能电子解说系统,具有智能化、个性化、高音质、实用性强等特点。让游客按照设定的经典路线，选择景点或展位的讲解使每个观众不但得到每个展位、景点的完整信息,而且感受到高清晰、低噪声的音响效果，电子旅游解说系统的出现,使看起来简单的解说系统融入了科技的因素。
本文正是基于凌阳公司的SPCE061A单片机并采用A2000语音压缩算法对语音信号进行了压缩存储以及播放。由游客控制选择按键来播放语音，这样大大降低了外面的干扰，使每个观众不但得到每个展位、景点的完整信息,而且感受到高清晰、低噪声的音响效果。
关键词：旅游；电子解说；电子导游；凌阳单片机
1绪论
随着改革开放和经济的发展，旅游业也获得了长足的发展，节假日外出旅游已成为人们的首选。对大多数零散游客来说，希望有一种不受制于人的辅助导游手段，迫切需要一种携带方便、操作简便的电子语音导游器。
本文设计一种智能电子解说系统,选用了凌阳公司的SPCE061A单片机并采用A2000语音压缩算法对语音信号进行了压缩存储，经过这样处理合成后的语音音质良好，放音时间持久，而且机体积很小。
2凌阳单片机简介
SPCE061A是凌阳科技研发生产的性价比很高的一款十六位单片机。该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。
凌阳音频压缩算法处理的语音信号范围是200Hz-3.4KHz的电话语音。根据不同的压缩比分为以下几种：SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240。SACM-A2000音频压缩算法的压缩比较小，编码速率可选择16kbit/s、20kbit/s、24kbit/s三种之一，具有高质量、高码率的特点，适于高保真语音或音乐。
3硬件系统设计
本系统的硬件部分主要实现路线的显示和景点语音的播放。根据景区景点设计一条经典路线，将沿途主要景点用高亮三色LED显示。红色表示还没有听过解说的最近的景点，黄色表示正在听取解说词的景点，绿色表示最后播放过解说词的景点。语音播放按键分为景点相应放音、暂停、继续放音、结束等。音频信号存储在凌阳语音储存芯片中。语音信号放大由凌阳公司开发的专门用于语音信号放大的芯片SPY0030A完成。整个系统的控制由凌阳单片机SPCE061A实现。具体硬件系统框图如图1所示。
4软件系统设计
本设计选用了SACM-A2000语音压缩算法对语音信号进行了压缩存储。再利用中断进行键盘扫描程序循环扫描按键，获取按键信息后和内置的操作码比较，用来确定播放相应的语音和显示相应的LED灯。景点的解说词事先利用凌阳内置提供的工具进行压缩和存储。
系统的主程序流程图如图2所示，假设主要讲解景点共4处，分别由KEY1～KEY4控制播放，KEY5是暂停播放、KEY6是继续播放、KEY7停止播放。开机时对系统初始化，包含对显示景点的初始化、对语音播放模块初始化、对键盘初始化等。在键盘初始化中设置时基频率为128Hz的中断，并打开中断。这是为在中断中扫描键盘，利用延时法去抖动，延时时间是响应多少次128Hz中断过程。在KEY1～KEY4键控制下播放景点解说词实际是提取相应景点的语音信息的起始存储地址，然后执行相应的语音播放程序。由于语音播放中断服务子程序必须放在TMA-FIQ中断源上，进入中断服务程序必须先保护寄存器，接着判断是不是TMA-FIQ中断。若是，还要判断是哪一段语音要播放，也就是要获取播放语音的起始地址。在TMA-FIQ中断调用F_FIQ_Service_SACM_A2000函数译码播放。
5制作
录制的语音文件在播放前需转换为SACM_A2000格式的压缩文件。语音压缩可以使用凌阳语音压缩工具（CompressTool）完成。该压缩工具支持.wav格式的语音压缩，但要求压缩语音资源属性为8kHz,16位，单声道。
6结论
经过测试，电子语音导游器的性能达到了设计目标，具体如下：各景点语音解说资料、开机欢迎语音信息播放正常，声音清晰；各按键功能正常，各LED管显示正常。凌阳公司的SPCE061A的结构特点及其相关的开发平台，为我们开发带语音特色的产品方案带来了很大的方便，本系统仅是SPCE061A的一个基本应用，体现了SPCE061A多种资源对产品开发的极大支持，同时体现了其的语音特色。
参考文献
篇2
1.1手机语音
目前，手机的语音功能越来越强大，其中语音功能中有一项非常重要的功能——语音识别，这种语音功能和单片机具有密切的联系。语音信息条目输入后，单片机系统就可以进行识别，并且进行相关的操作。单片机主要设置于音频入口处，主要功能是为了收集各种音频信息，然后一一分析、辨别，最后分别向各个部件下发指令，完成相关的操作。
1.2电话录音
电话不仅具有通话功能，同时还具备通话录音功能，单片机用于录音电话中不仅可以收集各种请求信号，也可以发出相应的控制信号。
1.3应用于仪器仪表领域
单片机具有体积小、高集成度、可靠性高等优点，将其应用于仪器仪表行业，可大大提高仪器仪表的智能化、数字化程度，也可以有效提高仪器仪表的控制功能、处理功能、测试功能。比如，目前将单片机技术应用于航天航空仪器仪表中，在很大程度上提高了仪器的集成性、可靠性以及准确性，事故发生率也大大降低，整个航天航空电子系统的智能化、自动化水平显著提高，信息传递效率和速度也有效提高。
1.4应用于家用电器领域
随着单片机技术的不断发展和普及应用，单片机技术不仅仅局限于一些高端的科研器械领域中，同时在人们的日常生活中也得到广泛应用。单片机的应用可以使整体家用电气得到智能化、一体化控制，也可提高电器的使用性能，有效识别相关的信息。比如，微波炉、洗衣机、电视机等一些常用的家用电器的显示系统、控制系统中会应用到单片机。将其应用于电视机上，可以使用户有效控制大型智能游戏，而且也可以选择更加方便的频道方式。将其应用于微波炉上，可以使食物的加热时间以及加热温度得以控制。将其应用于洗衣机中，可以按照衣服的脏度以及衣料的材质自动选择洗涤的强度、时间以及洗涤剂使用量。
1.5应用于医疗器械领域
现阶段我国医疗条件下，在检测手段、消毒条件、住院条件、检测手段等各方面都具有或多或少的问题，对患者就诊会有一定的影响。在医疗器械领域中应用单片机技术，可以在同一时间对多种疾病进行有效分析，不仅可以大大提高检测设备的检测准确性，也可在很大程度上提高诊断下药的科学性、可靠性，减少临床漏诊、误诊率。同时，在医疗器械中应用单片机技术，有利于提高医疗设备结构的智能化、合理化、自动化。目前，像分析仪器、超声波检测仪器、呼叫系统等医疗器械中都会应用到单片机。
1.6应用于工业控制领域
近年来随着工业的不断发展，工业生产的自动化程度不断提高，尤其是在电力高压行业、核工业、粉尘工业等一些特殊环境下，对于人体的危害较大，因此基本上都已经实现自动化操作。在这些高危作业的自动化操作中目前已经广泛应用到单片机技术。在工业化控制管理过程中应用单片机技术，通过数据采集以及过程控制手段实现了工业控制管理工作的有效性以及科学性。目前，在报警系统、自动喷漆系统、流水线作业系统等方面都广泛应用到单片机技术。
2.关于单片机的开发技术
出现新的CPU后，以往的8位机慢慢增加到了16位机、32位机、64位机甚至更高的级别。现阶段，基本上单片机都应用了EET技术，增加该项技术后可以有效避免外界的干扰，确保系统的时钟信号不受影响，整个系统的可靠性得以提升。在单片机中应用布线和驱动技术，可以减少噪声，减轻噪声对于电路信号的干扰，提高电路信号的传输质量。其次，在单片机中还应用了OPT技术、裸片技术、表面贴技术等，OPT技术相对于掩膜技术而言，具有生产周期短、风险小等特点；而裸片技术以及表面贴技术可避免OPT芯片出现接触不良现象。开发单片机技术的过程中，应该综合考虑成本、性能、适用环境等多方面因素，尽可能开发出和企业相适应的自动化系统。在选择编程语言时，由于C语言程序具有良好的可继承性，而且也便于进行模块化设计以及管理工作，因此一般都会选择C语言。在选择型号时，有AVR、8501、MS430、PIC等多种选择，因为不同的型号并不会存在较大的差异，因此在选择其中的一种型号后能举一反三。另外，在设计、开发单片机的过程中，还需要考虑接口设计、系统干扰、驱动电路设计、软件设计、平台建设、接口设计、抗干扰设计等诸多方面。
3.总结
篇3
【关键词】电涡流；传感器；单片机
1.引言
现代社会是信息化的社会，人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式，能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号，在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。
本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种，是基于电涡流效应而工作的传感器，具有很多优点：高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。
该传感器还具有很强的抗干扰能力，相比而言，传统的传感器具有非线性误差，要求工作环境恒定或者价格较高[1]。
2.电涡流式微位移传感器
2.1 传感器发展历程
国外在工业化的过程中，逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域，在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天，欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。
我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发，并实施了“八五”、“九五”等国家计划，使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到，我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论，许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时，我们的传感器在国际上没有太大竞争力，产品研发和更新速度很低，缺少实用创新性[2]。
2.2 传统传感器缺点
以往的传感器和电涡流位移传感器比起来，具有以下几个方面的严重不足：
（1）输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移；
（2）环境会干扰参数，使得测量结果发生漂移；
（3）因结构尺寸大，而时间响应特别差；
（4）易受噪声干扰、信噪比低；
（5）灵敏度或者分辨率不够理想。
2.3 电涡流式微位移传感器
本论文所要介绍的电涡流位移传感器，其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器，通过涡流效应使相应的位移的变化，转换成线圈的阻抗值变化；之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化，再进行检测和输出，根据相应的公式或者经验，能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点，比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系，公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数，在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。
2.4 电涡流式位移传感器测量原理
公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知，在其他条件不变的情况下，Z（线圈的阻抗）与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式，在特定的信号激励过程中，传感器会依据位移变化而产生电压的变化。
3.测量系统的硬件设计
3.1 主控芯片
本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展，同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口，分别是从P0到P3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。
3.2 显示模块
本论文设计的LCD1602电路，该液晶模块能够显示2行*16列的字符，相对于数码管而言，显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。
4.测量系统的软件设计
本论文的主程序循环采集电量的变化，并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性，在编写系统应用软件时，主要考虑以下两方面：
（1）提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上，采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法，进一步提高系统的抗干扰能力。
（2）采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块，这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分，将各个功能模块程序调通后，再把各个功能模块结合起进行联调，这大大减少了调试时间，提高了程序的通用性，方便程序的修改和检查。
5.总结
电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器，能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程，进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势，并基于单片机设计了测量系统。
参考文献
[1]谭祖根，汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京：原子能出版社，1986.
[2]于鹏，许媛媛.利用插值法和曲线拟合法标定电涡流传感器[J].中国测试技术，2007，1（33）.
篇4
论文格式写作要求：
1.论文题目为三号黑体加粗居中
2.一级标题应该设置为黑体三号加粗居中（即每一章节的标题如第一章）
3.二级标题应该设置为黑体四号加粗，对齐方式为左对齐（即每一章节的下一级标题如：1.1）
4.三级标题应该设置为黑体小四加粗，对齐方式为左对齐（二级标题下的小标题如1.1.1）
5.中文“摘要”两个字应该是三号黑体加粗居中，应该设置为一级标题。
6.中文摘要内容字体应该为宋体小四，两端对齐，行间距为1.5倍或是20磅。
7.英文摘要（abstract）应该是罗马（TimesNewRoman）三号加粗居中，应该设置为一级标题
8.英文摘要内容字体应该是罗马（TimesNewRoman）字号为小四，两端对齐，行间距为1.5倍或是20磅。
9.“关键词”三个字应该是黑体小四，其后为关键词（宋体小四），关键词数量为4~6个，每一个关键词之间要用逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号
10.“目录”两个字应该设置为黑体三号加粗居中
11.文章正文应该是宋体小四
12.文章正文段落行间距应该是1.5倍行间距或是20磅，首行要空两格。
13.文章正文段落格式应该设置为两端对齐
14.文章中出现的图片，其位置应该是居中，且图片下方要有中英文对照的说明文字。其中中文说明文字应该为楷体五号，英文说明文字应该是罗马（TimesNewRoman）五号字体，中英文说明文字位置均为居中。图片及其中英文说明文字应该位于同一页。
15.文章中出现的表格，其位置应该是居中，且表格上方要有中英文对照的说明文字。其中中文说明文字应该为楷体五号，英文说明文字应该是罗马（TimesNewRoman）五号字体，中英文说明文字位置均为居中。且文中表格的风格要保持一致，表格内容的字体，字号设置要统一。表格的宽度不应该超过正文的宽度。表格如果转页的话，在随后的页面上应表明如：表一（续）
小学教育教学论文范例欣赏：
【摘要】随着社会中各行各业的竞争力度不断增加，大学生就业成为了社会重点难题。特别是计算机行业，近年来的计算机领域快速发展，各高校向社会输送的计算机人才也日渐提升，同时也加大了就业竞争力度。所以，学生掌握一种制约芯片的电路设计，并且熟练使用一种编程语言，不仅能够提高竞争实力，也可以增强自身的技术水平。本文中通过面向技能抽考的单片机教学进行探讨。
【关键词】技能抽考单片机教学多元化单片机
单片机是一种微型计算机的分支，以体积小、功能全、性价比高等特点著称，被运用到工业制约、通信设备、信息处理、电器等诸多领域。单片机技术在整个课程中处于核心位置，是电子信息、机电、自动化等专业学科必备技术，也是工科学生就业的一个基本保障。
一、单片机教学目前状况
单片机教学中，教师以汇编语言版本和C语言版本为编程工具的单片机为学习对象，这种学习策略可以使学生更加深入的了解单片机指令系统的操作，也可以对单片机软、硬结合的特点做深一步的单片机原理理解[1]。
“单片机”是一门专业课程，基于电工学、电子学、计算机组成原理学、接口原理及汇编语言学基础上的一门课程。以上课程是单片机课程的基础，对单片机的学习能够起到推动作用，加强学生对相关课程的理解。对于学生而言，单独的学习单片机课程，没有专业背景和知识结构的因素影响，将会很难入门[2]。
二、单片机教学的理由
2.1单片机教学的实验设备单一
教学中使用的实验设备通常是学校为学生准备好的包含十几种实验内容的实验包，学生对实验包里的设备进行试验并加深对理论知识的理解。但是，通过这种实验包学习产生的理由是无法提供更高层次的动手实验，实验包里的实验项目硬件已经连接完毕，学生只需要通过简单的连线就可以使用，导致了学生动手和动脑的机会少，线路已经固定，学生不能根据自己的设计转变线路，在实验中产生一定的局限性。
2.2教学内容与实际应用不符
学校的教学策略中，基本以理论为主，造成设计效率低、学生学习的难度大、理论性过强、语句不易理解等理由，另外由于编程的代码结构复杂，学生对硬件结构的依赖性比较大，不能够完全在不同种类之间相互移植。
三、技能抽考在单片机教学中的作用
3.1技能抽考的理论
技能抽考是根据教育学的要求，依照专业特点对学生掌握的专业技能进行标准化的考核，需要通过理论和实践的双重考核。具体做法分为三种：制定统一的抽考标准；制作抽考标准的试题库；根据专业学习的人数，采取随机筹钱的方式进行学生的独立抽考。
这种技能上的抽考相当于一种技能竞赛，专业技能竞赛相比职业技能竞赛的方面更为广阔、参与的学生也比较多、比赛的内容全面，抵制了一直以来的“重技能轻综合”的不足[5]。
3.2技能抽考在单片机教学中的作用
技能抽考运用到教学模式中，能够重新建构教学模式，提高教师和学生的专业能力、增强教师的职业道德素质和心理素质等，使学习中实现车间与教室、教师与师傅、学生与学徒、作业与产品、理论与实践、教学与比赛相结合的一种教学改革，推动学校教育水平的发展。
3.3技能抽考重建教学模式
技能抽考是以学生的综合实力为评价标准，在学习范围的完成情况来进行对专业能力的衡量，对能力、策略等进行务实、高效的教学目标。因此，教育教学观念发生了转变。从原有的教学方式转向行动教学方式，让课堂从理论性教学转向实践性教学，以“教学工厂”为实训教学模式，使车间和教室结合、理论与实践结合。
四、结论
单片机原理和教学中的自主研发、开放性和创新性，比较容易符合新世纪人才的培养，符合高校的教育规律。在教学中加快改革步伐，加强基础、培养能力、开拓思维、注重创新、提高素质为教学中心思想，以培养学生的科学实验素质和动手能里为教学目标，将教学层次加深，全面展开单片机教学的最新模式，为电子信息行业培养大批量专业知识强又掌握应用技术的应用型人才。
参考文献
[1]牛骁.单片机和C语言的教学探讨[J].江苏机械制造与自动化，2001，04：136-138
[2]陈华珍，夏国清.基于单片机系统开发的C程序设计教学策略探讨[J].考试周刊，2011，03(09)：143-144
[3]张金果，宁亚媛，姜睐.基于Proteus和Keil的单片机教学改革的探讨[J].华章，2013，12(23)：263+366
篇5
关键词： 防盗报警； AVR单片机； Android平台； LCD12864
中图分类号： TN70?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）08?0117?03
Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing， WANG Zhi?hua
（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）
Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.
Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864
随着人们安全防范意识的逐步增强，作为智能家居系统的一个重要组成部分，家庭监控和防盗报警系统实现了自动监测报警，以使家庭财产免受损失的功能，其性能的好坏直接关系到整个智能家居系统的好坏。与境外安防产品的成熟程度相比，中国安防产品市场的产业结构上呈现出产业区域分布不均衡、垄断程度低、市场占有率低等特点。现在，急需能够低成本检测、显示和报警，并且能够通过智能手机等设备接收实时信息，并实现远程无线控制、具有一定市场竞争力的产品出现[1]。本文设计的家用防盗报警系统，通过各个传感器系统的自动检测，单片机收集传感器信号进行报警数据的处理，并通过串口?WiFi将数据发送到用户的手机上，同时用户也能发送控制命令给单片机，从而实现对整个系统的控制。本设计是单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且能够实现远程无线控制。
1 系统整体结构及软件流程设计
本设计整体分为4个部分：自动检测、声光报警、液晶显示和终端控制，其中AVR单片机是数据处理的中心，控制传感器模块及电路，采集和处理检测到的各种信号，进行计算和判断，从而决定是否启动声光报警系统，并将得到的数据信息显示在LCD12864上，供用户查看；单片机的串口与串口转WiFi模块的串口通过2×3串口线相连，单片机将系统状态信息通过串口发送数据，串口转WiFi模块自动将数据通过WiFi发射到空间，Android手机通过本设计中编写的客户端就可以实现系统控制[2]，系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
单片机部分的程序主要完成自动检测、声光报警和液晶显示功能，其串口接收采用中断方式，只有单片机串口接收到数据时，才会将接收标志receverflag置1，这时才会运行串口数据发送子程序。本设计中，使用了三处中断进行数据处理，另外两处分别是超声波测距子程序和振动检测子程序，超声波测距时，单片机I/O口发送超过10 μs的高电平，然后计时器计时同时主程序循环等待PD2检测到上升沿电平；振动检测时，PD3检测到上升沿电平时进入振动检测子程序，该子程序包含报警设置及显示判断。在液晶显示部分，有3个显示页面，分别有Page_1，Page_2，Page_3作为显示标志，在每个子程序和主程序中，当要显示数据时，首先判断要显示的页面标志是否为1[3?4]。单片机部分程序流程如图2所示。
下面具体叙述报警系统各项功能的实现过程。
2 系统功能的实现
2.1 自动检测功能
2.1.1 超声波测距模块
HC?SR04超声波测距模块可以实现2～400 cm距离的测量，精度可达0.3 cm。模块主要包括超声波发射器、接收器和控制电路。模块的工作原理：
（1） 采用I/O触发测距，给至少10 μs的高电平信号；
（2） 模块自动发送8个40 kHz的方波，自动检测是否有信号返回；
（3） 有信号返回，通过I/O输出一高电平；
（4） 单片机计时的时间就是超声波从发射到返回的时间，距离=340×[t2]。
2.1.2 震动检测模块
震动检测模块用来检测系统的震动，本设计中用来检测窗户的震动。传感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可触发工作，适用于小电流电路触发。本模块不震动时，震动开关呈断开状态，输出端输出高电平，绿色指示灯不亮；震动时，震动开关瞬间导通，输出端输出低电平，绿色指示灯亮；输出端与单片机直接相连，通过单片 机来检测高低电平，由此来检测环境是否有震动，起到报警作用。
图2 单片机部分程序流程图
2.1.3 红外对射电路
在本设计中，红外发射电路和红外接收电路分别被安装在用户的门和门框上。在门正常关闭的情况下，红外接收管与红外接收管正对；当门打开时，红外接收管接收不到发射管发射出的红外线，此时，单片机检测到的电压数值发生变化。依据门打开的程度，电压变化不同，用户可以自行设定报警电压阈值[5]。
2.2 声光报警功能
2.2.1 蜂鸣器
在本设计中，采用的是有源蜂鸣器，只需要接上额定的电源就可以连续发声。但是在实际设计中，通常采用三极管驱动放大来保障通过蜂鸣器的电流大小，从而保障声音的质量。虽然直接利用高低电平输出能够实现报警功能，但若采用AVR T2的CTC输出功能，能够对频率进行编程，使蜂鸣器发声富有变化，更能够引起主人的注意。在这种模式下，蜂鸣器还可用于进行简单音乐的播放。
2.2.2 发光二极管
在本设计中每路检测都有一路LED相连，显示检测到的状态信息，同时任何一路都会触发蜂鸣器报警。
2.3 液晶显示
AVR单片机在运行过程中，通过传感器模块和电路，自动检测用户住宅的状态信息，并将传感器模块和电路测得的状态数据，通过I/O数据口传输到单片机内部。单片机一方面将这些数据与预先设定的阈值比较，从而判断是否启动声光报警；另一方面，将这些数据显示在液晶显示屏上，供用户实时查看当前的状态信息[6]。系统状态显示页面显示的内容是：门、窗关闭或打开，距离数值。当红外发射管与红外接收管之间有物体遮挡时，可以模拟门打开的状态，此时，门状态由“关闭”变为“打开”，如图3、图4所示。
图3 系统状态显示页面
图4 门由“关闭”变为“打开”
对于窗户和距离是同样的道理，本系统会实时监测用户住宅状态，并同步显示在液晶屏幕上。由于单液晶屏幕显示内容有限，作为交互性的智能设计，要求设计满足用户能够自行设置参数的功能，因此设计了多个液晶显示页面，作为演示，只显示2个页面，分别是状态显示页面和参数设置页面。系统初始界面是状态显示页面，显示当前系统状态。设计2个机械按键供用户切换页面和设计参数，用户可以通过按键切换到其他页面。在参数设置页面，用户通过参数设置按键可以设置灵敏度。灵敏度共分4种：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距离是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm时启动声光报警。参数设置页面如图5所示。
2.4 终端控制
终端控制功能的实现是通过编写一个Android客户端，该客户端可以进行Socket通信，即可以通过给定的IP和端口利用Android手机的WiFi功能连接服务器，进行数据的传输和系统的控制。在本设计中，单片机与Android手机之间进行数据传送时传送的是命令代码，该命令代码是一个16进制数，该数据由8位二进制数组成的单片机和Android手机通过对该数据的8位进行解析，从而得到系统的状态信息 [7] 。客户端使用方法：用户在Android手机上安装该客户端后，打开手机的WiFi功能，在IP，PORT输入框输入IP地址和端口，点击连接按钮，连接成功后，该按钮会显示“断开”；中间区域显示系统状态，当状态发生变化时，其显示会发生变化；下面区域为命令代码输入区域，用户可以根据需要输入相应的代码。
图5 参数设置页面
客户端功能实现：客户端程序初始化：为各个显示控件添加属性，并为按钮添加响应事件；接按钮响应事件：单击按钮时，与指定的IP、端口建立Socket连接；输入流线程：接收输入流，并根据输入流数据对显示区进行设置；命令代码确定按钮：将输入的命令代码通过已经建立的Socket通信通道已数据流的形式发送出去。
3 结 论
本文设计的家用无线防盗报警系统是基于单片机和Android平台，实现了以下几个功能：
（1） 自动检测功能，超声波测距模块检测陌生人与用户住宅的实际距离，振动检测模块检测窗户的振动，该模块与单片机的I/O口直接连接，实时检测模块电平变化，红外对射电路检测房门的开关，房门正常关闭情况下红外接收电路接收红外发射管发射的红外线，与单片机相连的I/O口检测到一定的模拟电压，通过A/D转换将电压数值存储在AVR单片机内部，当房门打开时红外接收电路接收不到红外线，该电压值发生变化，单片机通过与存储的电压数值比较，判断处理。
（2） 声光报警功能，该功能主要有蜂鸣器和LED组成，该部分电路与单片机对应的I/O口连接，当单片机输出相应的电平时，三级管导通，电路就会工作，实现报警功能。
（3） 液晶显示，通过LCD12864将系统的状态信息显示出来供用户查看，同时按键与单片机I/O口连接，通过对按键的判断处理实现系统灵敏度的设置。
（4） 终端控制功能，该部分功能由HLK?RM04模块和Android智能手机实现，HLK?RM04模块的串口与单片机的串口连接，单片机将状态数据通过串口发送出去，HLK?RM04模块自动将串口接收的信息通过WiFi发送到空间，Android手机通过WiFi功能连接到该模块，通过本设计编写的客户端就能实现信息的接收和显示，同时发送对应的命令代码给单片机，单片机接收到命令代码解析后实现系统设置。
根据设计思想制作实物，经验证功能实现良好。本系统利用单片机和Android平台的结合，不仅实现低成本检测、显示和报警，而且通过串口?WiFi设备还能将系统数据无线传输到用户的智能手机上，真正实现了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务，欢迎光临DyLW.neT
参考文献
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[4] 陈慧，王宏远.一种基于AVR单片机的树状菜单界面的设计[J].电子工程师，2005，31（6）：68?70.
篇6
【关键词】激光器;温度传感器;蜂鸣报警;单片机;温度监测
1.引言
本文研制了一种基于单片机微处理器控制的温度监测与报警系统，属于小型温控仪，用于实验室半导体激光器的温度监测。系统采用了以单片机为核心，通过温度传感器对激光器温度进行实时监测，并在超过预试温度时，蜂鸣器进行报警。
2.设计总体方案
本设计要实现的功能是：实时显示当前激光器的温度，并且允许用户设定温度阈值，当激光器温度超过阈值时，系统会以蜂鸣器蜂鸣的方式进行报警提示。
依据功能设定，本系统主要分为三个模块：温度采集模块，数据处理模块，用户交换模块。
其中温度采集模块使用的是DSl8B20型单线智能温度传感器，它具有体积小，接口方便，传输距离远等优点。
数据处理模块使用的是AT89C51单片机，其完成温度数据的采集，运算和逻辑控制的功能。
用户交换模块主要有按键和蜂鸣器构成。其中按键用于用户设定温度阈值，蜂鸣器用于提醒用户。
单片机作为主控制器，主要负责处理有温度传感器送来数据，并把处理好的数据送向显示器模块，温度传感器主要用来采集激光器的温度，并把采集到的数据送回单片机，按键电路主要是用来完成单片机复位操作和温度初始值的设定，蜂鸣器电路就是三极管来实现的，用来判断激光器温度是否超出设定数值，显示电路主要用来显示当前温度。
3.温度监测与报警系统各功能的硬件设计
单片机是整个系统的控制中枢，它指挥器件的协调工作，从而完成特定的功能。每一个模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块搭接在一起。本系统主要硬件包括电源电路，蜂鸣器电路，LED显示电路以及温度传感器电路。
3.1 主控制电路和测温时控制电路
本次硬件的核心就是AT89C51，其他电路都是围绕他所设计的，温度传感器DS18B20接单片机AT89C51的P2.3口。显示器LED与74LC373相连接到单片机AT89C51的P1.0口至P1.7口，蜂鸣电路接单片机AT89C51的P3.3口，当温度高于预设值时蜂鸣器蜂鸣报警，增加单片机的输出能力，增加单片机的输出电流，故使用电阻来完成。具体原理图如图1所示。
图1 系统电路原理图
图2 传感器电路图
3.2 主要模块的电路
3.2.1 单片机最小系统电路图
单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路.
复位电路：由电容串联电阻构成，当系统一上电，RST脚将会出现高电平。这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。适当组合RC的取值可以保证可靠的复位。
晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz（因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通讯的场合）/12MHz（产生精确的us级时歇，方便定时操作）。
3.2.2 蜂鸣器报警电路
本设计采用蜂鸣音报警电路，蜂鸣器的额定电流≤30mA。而对于AT89C51单片机，P3口的灌电流为15mA，由此可见，紧靠单片机的P3口电流是不能驱动蜂鸣的，必须使用晶体管放大电路，为了单片机功率更小，所以使用PNP型晶体管，当激光器的温度超度预设值时，基极变为低电平，蜂鸣器工作。
3.2.3 显示电路
本文采用的是共阴极数码管，因而各数码管的公共极接电源GND，要显示某字段则相应的移位寄存器74HC373的输出线必须是高电平。P0口接8个按键，分别编号为KEY1--KEY8。当某个按键按下时。某个数就显示在数码管上。
3.2.4 传感器电路
在本设计中采用的是DS18B20数字温度传感器，其接线方便，封装成后可应用于多种场合。具体电路图如图2所示。
4.仿真与调试
本次设计的所有仿真都在Proteus里完成，这些仿真包括阈值的设置，蜂鸣器的实现与数码管的显示。在本次设计中，这些仿真都得以实现，系统电路原理图如图3所示。
图3 系统电路原理图
5.结论
本次设计是基于单片机的温度设计，包括硬件部分和软件部分两部分。在论文完成过程中，先从软件部分开始设计出整个流程图，然后才开始硬件电路的设计。但是在软件设计过程中，由于一些客观原因存在，硬件电路不是很美观，一些电容和电阻设计的有点出入，但整体不影响实验结果。在仿真时，学习了Proteus ISIS和Keil Vision3的基本知识，通过此软件对电路的仿真，基本上完成了论文的设计目的。
参考文献
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[3]陈梁，刘春霞.大功率激光二极管的精密恒温制冷系统[J].激光与红外，1999，29（4）：249-252.
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[5]程继兴，刘霞.看门狗技术在单片机应用系统中抗干扰[J].电子测量技术，2005（1）：29-30.
篇7
随着技术的进步，成分分析仪器已呈现出使用门槛降低、适用范围扩大、检测能力增强的趋势，原本对实验条件有着苛刻要求的微量样品分析检测现在已经能够轻松实现，如质谱仪能够在常压下对痕量样品直接进行定量分析。而针对微量样品，大多数分析仪器并未配备专用的进样装置，进样操作或依靠实验人员手动实现，或依赖于体积庞大的三维位移平台，这对微量样品的检测带来很大不便。因此，设计一种小型的自动化微量进样装置具有重要意义。
本文以LabVIEW设计的上位机控制单片机、驱动步进电机，带动进样模块实现取样—进样，能够有效提高微量样品检测的可操作性，并可实现通量进样，具有结构简单、成本低廉、使用方便的特点。
2 系统总体设计
如图1所示，整个系统由六部分组成：上位机软件用LabVIEW编写，实现人机交互；以STC12C5410AD单片机为核心的主控模块，负责实现产生控制信号及各模块间通信；电机及驱动模块包括步进电机及其驱动电路，用以实现系统的受控运动；微量进样模块包括进样器及其支持结构，用来实现取样和进样；回零模块通过对射式光电传感器来对系统进行回零动作；清洁模块通过振动电机带动毛刷对完成检测后的进样器进行清洁。
3 系统硬件电路设计
主控模块设计 主控模块由供电电路、单片机最小系统及串口通信电路构成。供电电路采用220 V转12 V的开关电源，可直接向电机驱动器供电，通过LM2596降压电路处理后向单片机及对射式光电传感器供电。单片机最小系统采用STC12C5410AD为核心，该型单片机针对电机控制设计，内置四路PWM和MAX810专用复位电路，具有高速、低功耗、抗干扰的特性，体积小、价格低廉，符合小型化和成本控制的要求[1]。串口通信电路以MAX232A芯片为主，实现单片机与PC之间的通信。
电机及驱动模块设计 电机及驱动模块实现电能到机械能的转化，包括步进电机及其驱动电路。步进电机属于数字执行单元，每接收到一个脉冲信号转动一个固定的角度。选取步进电机是由于其具有精度高、无累积误差、不受负载变化影响、能瞬间启动和急速停止的优越特性。但步进电机不能直接通电启动，需要专门的驱动电路提供脉冲方可正常运转。
本设计中采用两相四线制混合式步进电机，内部包含两对绕组，步距角为1.8°，精度可观。驱动电路以THB7128高细分、大功率两相步进电机专用驱动芯片为核心，整个电路可分为供电部分、芯片配置部分、信号隔离部分、细分调节部分和输出电流调节部分[2]，如图2所示。驱动电流输出范围在0～2 A内连续可调，通过拨码开关可实现最高128步细分。
回零模块设计 回零模块由对射式光电传感器及其放大电路组成，实现回零动作。由于运动系统存在惯性、摩擦，步进电机可能出现失步等误差，可能导致进样针的定位出现偏差。通过回零动作，在每次系统上电后对进样针的位置进行标定，能够有效消除误差影响。回零模块位置可通过手动调节至进样位置后通过螺丝锁紧，当系统上电后自动运行，至标定位置处，传感器受到遮挡，输出电平翻转，运动停止，标定完成。其中，由于传感器的输出信号较弱，需经三极管放大后才能由单片机的IO口检测到。
清洁模块设计 在通量进样时，需要对沾有样品的进样器进行清洁，方便再次进样。清洁模块由软毛刷、空心杯振动电机及其控制电路组成，为可拆卸设计，安装在进样模块一侧，具置需根据运动方向而定。系统上电但处于静止状态时，单片机通过继电器控制清洁模块开始工作。在进样过程中，直径约1 cm的羊毛材质的软毛刷固定于电机顶端，空心杯振动电机带动软毛刷振动来清洁进样针上沾染的样品。电机供电电压为3 V，通过LM317三端稳压器获得，继电器控制电路在接受到单片机的信号时吸合，控制电机启动。
4 微量进样模块结构设计
传统的进样系统大多采用直线步进电机配合滚珠丝杠，体积庞大，且一次操作只能完成一次进样。本设计采用履带式转动结构，大大缩小了装置体积，降低了成本，并能够实现通量进样。微量进样模块由进样器、传动履带及其支架构成，如图3所示。微量进样的方法中，最为常用、经济的是采用针状结构的装置进行取样、持样、进样，根据文献[3]报道，采用钢针制作的进样针持样量最小可达纳升级，完全可满足大多数实验的要求。
本设计中的进样器由钢针及其夹持结构组成，钢针长度约为5 cm，针尖部分经过在稀盐酸中约半小时的浸泡，可获得纤细而不均匀的尖端，方便收集微量样品。传动履带采用内置钢丝的聚氨酯材质同步带，强度高，无挥发性气味，耐磨耐温性能好，并能抗多种酸碱和有机溶剂腐蚀。同步带内侧有梯形齿槽，与配套的同步轮啮合以保证转动的稳定性。传动履带外侧等距安装固定四个进样器，转动时进样器依次在三个位置之间循环：进样位—清洁位—取样位—进样位。转动方向可根据需要改变，但需同时调整清洁模块的安装位置。
5 系统软件设计
下位机设计 下位机完成四个功能：
1）系统的初始化；
2）系统上电后自动执行回零动作；
3）串口通信；
4）清洁模块控制。
主程序流程如图4所示。
上位机设计 LabVIEW上位机软件实现最顶层的控制：
1）配置串口通信[4]；
2）电机运行速度及运行方向设定；
3）电机启动和停止控制。
在LabVIEW2013平台上编写的上位机程序负责将用户的命令传达至单片机[5]，可方便地控制单片机发出不同频率的脉冲进行10档调速、通过。经过安装后的校准，粗调可使进样器直接转动至下一个工作位置。考虑到不同环境下的需求不同，进样器停止时间不作限制。细调一次使单片机向步进电机发送一个脉冲，用于对进样器位置进行微调。将VI程序封装成为可执行文件后，能够方便地在其他PC上安装并使用。基于LabVIEW编写的上位机程序界面如图5所示。
6 结语
本文设计了一种小型自动化微量进样系统，系统由上位机软件、主控模块、电机及驱动模块、微量进样模块、回零模块和清洁模块六部分组成，能够实现通量进样，体积小、成本低，结构简单，操作方便，控制精度高，在运用分析仪器进行微量样品分析的场合能够广泛应用，大大提高对微量样品检测实验的可操作性。 [提供， 第 一论文 网专业写作教育教学论文和本科毕业 论文以及服务，欢迎光临DYlw.nET]
参考文献
[1]朱兆优.单片机原理与应用：基于STC系列增强型8051单片机[M].2版.北京：电子工业出版社，2012.
[2]陈学军.步进电机细分驱动控制系统的研究与实现[J].电机与控制应用，2006，33（6）：48-50.
篇8
关键词：自动化生产线；教学方法；电机与电气控制；PLC；课程设计
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。
项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。
（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。
六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言：
（1）顺序功能图（SFC）。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
（2）梯形图（LD）。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（3）功能块图（FBD）。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
（4）指令表（IL）。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
（5）结构文本（ST）是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
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篇9
关键词：汽车驾驶模拟器 回正力矩 单片机 直流电机
中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0012-02
1 引言
驾驶员在汽车驾驶模拟器上不仅能实现实车驾驶上一系列操控动作，通过识景仿真系统体验实车的感觉。集合了传感器、计算机三维实时动画、计算机接口、人工智能、数据通信、网络、多媒体等多种先进技术的汽车驾驶模拟器用于研究和训练时，可以模拟不同路况、天气状况，让驾驶员获得逼真的“路感”，以及以分析汽车的性能指标。驾驶模拟器的在研究和训练中可以节省大量的自然资源，因此得到了越来越广泛的应用。
转向系统是车辆的重要组成部分。车辆转向系统的发展经历了机械式转向系统、液压助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统四个阶段[3]-[9]。方向盘回正力矩的仿真效果直接影响到汽车驾驶模拟器的真实感。过去采用特性弹簧或大型液压元器件输出力矩，不是仿真误差太大，达不到动态仿真效果，就是造价太高不能只能用于科学研究而不能在日常生活中推广[10]。近年来，随着电子技术发展，电子元器件的成本大幅下降，使直流电动机作为回正力矩的生成部件得到广泛的应用。
2 硬件系统的设计
驱动电路采用运动控制处理器LM629与运动控制H桥组件LMD18200构成直流伺服系统，通过改变单片机的PWM占空比控制电机的输出力矩。
3 串口通信电路
4 回正力矩的模拟
本系统通过直流力矩电机输出力矩实现回正力矩的模拟。由于直流力矩电机输出力矩与电流之间构成正比关系，控制好直流电机电流的大小就能准确的控制直流电机的输出力矩。本系统回正力矩的模拟是通过单片机的PWM（脉宽调制）方式控制直流电机的平均电压，选择输出力矩所需要的占空比，实现所需输出力矩的控制。
5 回正力矩的计算
在计算机上输入汽车车速和方向盘的转角，算出方向盘上受到的回正力矩。计算机通过串口通信电路，将计算的回正力矩值传送到单片机C8051上，单片机根据这个数值对直流电机发出控制指令控制输出力矩。电机运行后，传感器开始工作，将直流电机的输出力矩反馈给单片机，单片机再将这一数值传送给计算机，如果这个数值与计算值不在误差范围内，计算机就通过PID算法实现调速，直到输出值与计算值在误差范围内。
6 结语
本系统以单片机C8051与运动控制芯片LM629处运动控制H桥组件LMD18200构成直流伺服系统，通过积分分离型PID控制算法把输出力矩控制在一定误差范围内，提高了输出力矩的精确度。经实验验证，本系统力矩的输出值与计算理论值非常接近，达到了方向盘回正力矩仿真的效果。
参考文献
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论文关键词：教学改革，单片机，实验实训装置
1.课程特点与教学现状分析
《单片机应用技术》课程是高职电子类和电气类专业的必修课，这门课程的特点是：实用性和实践性强，一方面，单片机技术在生活和生产的各个领域都有它的应用，具有实用性；另一方面，学习这门课程必须重视实践环节才能真正掌握这门技术，具有实践性。但是专业教师在多年的教学当中，感觉到传统的单片机课程教学模式存在许多不足之处：
（1）理论讲授以老师为主体。学生作为一个听众，被动地跟着老师走实验实训装置，普遍地感到课程抽象、难学，缺乏学习热情。
（2）现在的大多数教材对单片机的原理、内部结构、编程等内容作了深入的介绍，但在如何应用单片机进行系统设计方面的引导明显不足，这就使得教材和教学活动有脱离实践的倾向。
（3）在教学活动中，实验和实践环节未得到应有的重视，学生缺乏学习兴趣，抑制了学生的创造力和学习上的主观能动性。
（4）现在的实验普遍采用实验箱作为平台，学生做实验时动手进行连线的部分很少，导致学生动手机会少，做完实验看到的只是一种表面现象，至于单片机工作电路的结构和原理还是搞不清楚。另外，实验箱做的实验是一种仿真实验，与利用单片机开发应用系统还有很大的差距，学生做完实验后，对单片机的实际开发过程还是不清楚中国期刊全文数据库。
由此可见，传统教学模式不能更好地适应单片机应用技术课程的教学，必须尝试新的模式和方法。
2.课程教学改革的探索及实践
2005年在学院领导和系领导的教学安排下，我们开展了教学改革试点工作。提出“以充分培养学生的实践动手能力为本位；以专业知识够用为度”的原则来实施理论教学；通过教师的主导作用和学生的主体作用完成专业教学活动；经过不断实践和完善实验实训装置，逐步构建出了一套使高职学生能具备单片机应用技能的课程培养方案，并在计算机控制技术专业05、06、07、08、09级十个班进行试点运行。结果是试点班级全部按照教改的各项内容完成了《单片机应用技术》课程的学习，教学效果超出预期的想象。
2.1理论授课改革
根据单片机课程培养的主要能力，本着理论知识“必须、够用”的原则重新构建课程内容，以“智能寻迹车”――作为教学的载体。“智能寻迹车”设计有运动系统、传感系统、显示系统、通信系统四大系统，具备自动行驶、自动识别、自动避障、数据处理和传输、液晶显示等功能，涵盖了单片机技术在工程中的常见应用，可以培养学生的电路焊接及电子产品装配能力、电子线路的检测与调试能力、单片机硬件电路的设计和程序开发能力以及单片机系统综合开发和创新能力。整个课程紧紧围绕“智能寻迹车”功能开发与实现这一工作过程展开教学，以能力培养为目标，将课程内容重新构建为实际产品的生产设计过程。
2.2教学方法与手段设计
课程组在教学方法和教学手段上不断下功夫。对于比较抽象的教学摘要以基于工作过程的任务驱动方式安排实践操作任务，在指导学生实践动手过程中，运用举例法、演示法等各种教学方法。在课后，教学课件及视频指导等资料全部在网络上共享，方便学生查阅与练习。
2.3实验实训改革
课程组教师自主研发了“FX-A单片机实验实训平台”、“Mini_51DIY编程开发系统”等一系列用于单片机课程教学的实验、实训和开发装置，自2005年以来，已经历了四次更新。
研发的单片机实验开发板、单片机编程器等装置是从事单片机技术应用工作必须的开发工具。装置具有重复性搭建单片机硬件电路、实现单片机应用系统编程、调试、仿真等功能。装置配备有详细的使用说明和操作案例，编写有实验实训指导书。在教学过程中，学生人手一套实验实训装置，在一体化教室里完成单片机实验、任务试验、实训练习、自主创新开发等学习内容中国期刊全文数据库。在课后，学生可在网络资源的指导下在学生工作室、电子协会及宿舍里使用装置继续进行实践练习，寒暑假学生也可将装置带回家里学习。
学生一人一套单片机实验实训和开发装置，有效地打通了课内与课外的界限，实现以学生为主体的教学思路。对实际工作任务可进行长时间的、反复的动手实践，使能力为本位的教学得以较好地体现
2.4考核方式改革
课程考核以任务和项目为单元进行，每完成一个项目或任务，教师均根据每个学生的完成情况、工作态度、操作规范度和回答问题情况进行评价，期末结合理论考试成绩给于整体评分。结合其它专业能力课程，毕业前，学生应取得“电子仪器仪表装调工”或“单片机设计师”职业资格认证（信息产业部电子行业职业技能鉴定指导中心授权，由中国电子企业协会认证）。
2.5管理方式改革
为了保证课程改革的相关举措能够按要求进行，项目组成员规划设计了该课程的学习管理方式。在学习进度管理方式上采用学生实践任务进度公示的方案，对完成情况比预期慢的学生予以重点帮助，对实践项目完成优秀的作品进行展示，并鼓励动手能力强的学生起带头示范作用。
2.6专业学习环境改革
学生的学习具有不可替代性规律和自主学习的原则，在此基础上才能培养出具有更高创新能力的学生，为建设这样的一个能激发学生创新潜能的环境实验实训装置，我们制定了相关的奖励措施，成立了学生兴趣活动小组，并配备几名指导教师，兴趣小组经常开展专业相关的技能展示，并组织小组成员利用专业知识服务社会，对有条件的实验设备及实验场所进行开放管理，鼓励学生独立开发实践项目，提供条件让学生自己来开发更多更好的实践案例。
3.应用效果与社会效益
经过三年多的实践教学，各项改革措施不断深化和完善，教学效果十分明显，学生的学习积极性高涨，学生在课程中的实践项目完成情况比预期的要好，学生动手实践能力提高很快。通过考核反映出学生掌握理论知识和实践技能的效果比改革前大有提高。通过调查问卷，普遍对改革后的教学方式、管理制度等表示欢迎。学生普遍认为自己在这一门课程的学习过程中不但掌握了以前难于掌握的理论知识，更重要的是通过亲自动手实践提高了自己的动手能力和认知能力。
改革后的教学方式，使从事该课程的教师感受到了教学改革后带来的优越性，教师的教学工作效率得到了提升，理论授课实验实训装置，实践指导环节的教学质量显著提高，而教师的教学负担反而减轻。这样，教师有更多的时间投入到科研开发中来，有更多的时间来指导学生进行实践操作，教与学通过改革与实践很好的融合在了一起。
项目组开发的实践装置成本低、功能全、体积小巧、维护方便，能做到“人手一套”、“时时能练”、“处处能练”，配套开发的实践项目案例越来越丰富，为该课程的教学改革工作创造了条件。多年的应用表明，该实践装置的可靠性高，教学功能突出，非常适合我国高等职业教育中同类课程实践教学的需要，具有大规模推广的前景和价值中国期刊全文数据库。目前，已有多家教学仪器公司有意向进行合作推广，特别是上海大中教学仪器有限公司，不但积极吸呐我院毕业生，还提供资金与我们合作进行项目开发及使用推广。
该课程的教学改革工作也带动了其它课程的教改与实践，为同类课程的教改工作提供了模板和示范作用。经过大量的实践动手，学生的综合应用能力显著提高实验实训装置，毕业生也受到了多家用人单位的青睐。其中中船重工郑州713研究所下属的海神工程公司几年中点名使用我专业的优秀毕业生，认为学生能在工作岗位上很快接受实践操作，动手效果好，做出的工程项目质量过硬。
“千里之行，始于足下”，几年来的教学改革与实践让我们倍尝艰辛，更多的是感受到了教学改革的效果，也让我们发现了教学改革中的新问题。经过不断的完善和实践，建设一套能有效培养学生职业能力的课程培养方案是完全有可能的。虽然我们个人的专业技术力量有限，但投身于高职教学改革的激情与信心是无限的。在学院各部门的支持下，只要大家共同努力，不断实践，不断完善改进教学改革的各项内容，必定能实现有特色的课程培养方案。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论协[M]北京:教育科学出版社，2007.
[2]李立.高校精品课程建设的几点思考[J].武汉科技学院学报，2006,(8)
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