单片机技术论文范文
时间：2023-03-21 16:20:03
导语：如何才能写好一篇单片机技术论文，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
和模拟电路比较，其数字电路特点比较突出，从以下几个方面来说：第一、结构简单，能够进行集成化、系列化生产，比较方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干扰性强、可靠性高、精确度高、稳定性好等优点。第三、在处理功能方面较强，除了能实现数值的运算，还实现逻辑运算和判断。第四、能够进行编程数字电路，很好地实现在各种运算方面的灵活性。第五、通过数字信号的应用，更方便进行存储、加密、压缩、传输。
2.1单片机的定义对于单片机的定义，往往是指把计算机的一个个部件都汇集到一块芯片之中，这就组成的一个微型的系统。而单片机的设计，是为了控制其应用而设计的、以及制造其固有的构造，在国际上，也叫微控制器。
2.2基本结构及特点在单片机芯片内，往往包括以下几部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定时器计数器部分、中断控制系统时钟部分、A/D即模数转换器部分和D/A即数模转换器部分、以及WDT监视定时器等部分。对于单片机，其特点为：1、功能多。2、品种多。3、占用空间少。4、系统所需器件少。对于单片机的应用，包括4大类：第一类：智能仪器仪表；第二类：在工业方面进行测控的；第三类：在民用方面的是一个具有智能型的电子品；第四类：在设备方面是属于计算机的一个外设及通信的设备。
3结合数字电子技术与单片机的应用实例
3.1数字电子钟20世纪末，随着电子技术的发展，现代电子产品已经出现在社会的各个地方，这样就带动了社会的发展，即社会变得信息化，以及提高了现代电子产品的性能化。目前，随着单片机的发展，使其变得高性能化、多品种化，这就逐渐转化为CMOS，最终实现了“功率比较低、体积比较小，容量特别大，性能特别高，价格特别低的设备，在电路方面，其具有了内装片的设备。这种技术属于微控的一个技术。而在单片机模块中，最普边的是数字钟的使用。对于数字钟，是利用数字电子技术而实现的，即能进行分秒来计时的装置，这与机械式时钟不同，其准确性和直观性较高。对于电子钟，往往按照数字电路来进行的，用时、分、秒的数字来显示，属于一个计时的装置，其应用比较广泛，大部分是出现在每个家庭、车站，码头等地方。对于人们的日常生活来看，也是一个必须的、具备的产品。对于数字钟及其扩大应用的研究，这是具有很重要的意义。
3.2由数字电子钟组成的单片机的选择在电子时钟里，对于单片机的选择，往往是以AT89c52为核心的，即作为一个电子时钟的硬件部分。在AT89C52片内，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低压下而运行的。其存储空间具有8KB的ROM，而在线编程中，随时可以进行擦除，也不会对芯片产生伤害。一旦把AT89C51作为核心部件，就会对芯片产生伤害。
篇2
关键词：AT89C51串行口无线数字电台串行通信
一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是样一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。
1系统组成
系统组成如图1、图2所示。
系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储，接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。
2AT89C51与数字电台的串行通信
Atmel公司的AT89C51单片机，是一种低功耗、高性能的、片内含有4KBFlashROM的8位CMOS单片机，工作电压范围为2.7～6V（实际使用+5V供电），8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚（串行数据接收端）和TXD引脚（串行数据发送端）与外界进行通信。
2.1通信协议与波特率
数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为：
通信接口——标准串行RS232接口，9线制半双工方式；
通信帧格式——1位起始位，8位数据位，1位可编程数据位，1位停止位；
波特率——1200baud。
数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台，工作于VHF/UHF频段，可进行无线数传（9线制标准串行RS232接口），也可进行话音通信；采用二进制移频键控（2FSK）调制解调方式，符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时，推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时，电台工作于220～240MHz频率范围，采用半双工方式（执行收、发操作，但不能同时进行）即可满足系统要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可设置四种工作方式，可有8位、10位和11位帧格式。本系统中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘帧11位的异步通信格式：1位起始位，8位数据位（低位在前），1位可编程数据位，1位停止位。
发送前，由软件设置第9位数据（TB8）作奇偶校验位，将要发送的数据写入SBUF，启动发送过程。串行口能自动把TB8取出，装入到第9位数据的位置，再逐一发送出去。发送完毕，使TI=1。
接收时，置SCON中的REN为1，允许接收。当检测到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳变（起始位）时，开始接收9位数据，送入移位寄存器（9位）。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时，前8位数据送入SBUF，第9位数据送入SCON中的RB8，置RI为1；否则，这次接收无效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定：
方式3波特率=T1溢出率/n
当SMOD=0时，n=32；SMOD=1时，n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率（计数速率=fosc/12）和TI预置的初值。
定时器T1用作波特率发生器，工作于模式2（自动重装初值）。设TH1和TL1定时计数初值为X，则每过“28-X”个机器周期，T1就会发生一次溢出。初值X确定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系统中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51与数字电台的硬件连接
AT89C51与数字电台的硬件连接如图3所示。
系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态（PPT=0，收状态；PPT=1，发状态），单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平，电台使用RS232电平，由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离，增强系统抗干扰性能。
单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换，以及指令的接收和数据发送。接收时，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为低电平，将其置为接收状态；同时c1=0，74HC125A导通，接收的指令由电台的RXD端输入，经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门，送入单片机RXD脚。发射时，P3.5=0，经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为高电平，将其置为发射状态；同时c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B导通，数据由单片机TXD脚输出，经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换，通过电台TXD端口将数据发送出去。
3通信软件设计
通信软件至关重要，一旦出现问题，整个系统就会瘫痪。采取差错控制与容错技术是非常重要的。
*主控站发送的指令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证，验证通过后正式接收指令字节；如未通过，则测量站发一信号让主控站重发，三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时，验证方式与此相同。验证通过后，测量站开始发送数据。
*一个指令由3字节构成，第二字节等于第一字节加上35H，第3字节等于第二字节加上36H。如果收到的指令不符合此规则，则重发该命令，连续三次错误时停发。
*主控站每发一个指令，测量站都回送一个应答信号。该应答信号中包含原指令样本。
下面给出单片机串行口与电台的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在内部RAM的2FH单元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位计数器，T1方式2，串口用
SETBTR0；启动T0
MOVBTL，#0F3H；波特率设定为1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位数据，禁止接收
接收及验证程序：
NUMEQU2BH；同步符个数值存放在内部RAM的2BH单元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字节同步符
MIMDB''''WSC''''：3字节密码“WSC”
SETBP3.5；置电台收状态
SETBREN；允许串口接收
A1：MOVNUM，#0；记录连续到同步符55H的个数
A2：JBRI，A2；串口有数据转A3
A3：CLRRI；清接收中断标志
MOVA，SBUF；读串口数据
CJNEA，#55H，A1；不是同步符转A1
INCNUM；收到的同步符个数加1
MOVA，NUM；取收到的同步符个数
CJNEA，#5，A2；未收够连续5个55H转A2
A4:MOVNUM,#0;密码验证，记录收到密码字节数
A5：MOVDPTR，#MIM；密码字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密码
MOVTEMP，A；保存密码
JBRI，A6；串口收完一个字节转A6
…
A6：CLRRI；清接收中断标志
MOVA，SBUF；读串口数据
CJNEA，TEMP，A4；与密码不符转A4
INCNUM；收到的密码个数加1
MOVA，NUM；取已收到的密码字节数
CJNEA，#3，A5；密码未收完转A5
发送程序：
CLRP3.5；置电台发状态
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表发送同步符和密码共24字节
INCDPTR
LCALLSEND-CH；调发送单字节子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM数据首址，发送外部RAM中的数据到电台
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=发送字节数
B3：MOVXA，@DPTR；取数据
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，$；延时4μs
CLRTI
RET
篇3
防潮是粮食储存过程中一项重要内容，对粮食的储存质量有很重要的作用。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用扦样式玻璃温度计，人工判读等最原始的测温方法，工作量大，难以控制，滞后严重，做好日常的粮情检查工作，可以发现问题，及时处理，以保证储粮的安全。本论文侧重介绍“单片机温度检测系统”的软、硬件设计及相关内容。论文的主要内容包括：采样、LED显示，单片机89C51的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度检测系统综合运用了单片机技术、模拟电子技术、通信技术、数码显示技术等诸多方面的知识。
2粮仓湿度检测系统硬件设计
粮情测控系统是计算机硬件与软件的结合体，实现了计算机对储粮的检测与预警。系统硬件由控制部分和信号检测部分组成，其中，控制部分包含五个模块：控制器模块、手动按键、显示模块、通信模块和报警模块；信号检测部分包含一个模块：湿度检测模块。
2.1核心单元电路
综合考虑系统的方便性，可靠性，性价比等因素，系统主机芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系统常用的单片机，应用在很多领域，利用它完成的报警系统很多。使用AT89C51单片机构成的计算机系统能够实现准确的采样煤气浓度，能够达到题目的设计要求，而且AT89C51单片机相对于其它型号的单片机，更加易于学习和掌握，性能也相对比较好。
2.2检测传感器和检测电路
湿度检测采用的是湿度传感器HS1101。在粮情测控系统中主要是检测室内与室外的湿度，一般一个粮仓有两个湿度检测点，且精度要求不高。
2.3显示电路设计
系统显示模块采用数码管动态显示原理，清晰的显示实时湿度值
3软件设计
整个系统软件设计分为两个部分，作为主控的上位机的软件设计及作为数据采样的单片机终端节点的软件设计。系统采用模块化编程，将各部分功能分别实现，主要的功能子程序有：数据采集、标度变换、线性校正、数制转换、数值显示、发送、接收和部分中断子程序。
4系统调试
本次设计采用的是模块化电路和模块化程序，因此在联调时只需要把各模块进行正确的连接就可以实现仿真，其模块与电路图在前面已经介绍这里只是给出总体调试的效果，把软件调试的.HEX文件烧入其中的AT89C51中就可以运行了。
5结语
篇4
关键词：单片机；课程实践；答辩；KEIL C
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8369-02
单片机课程实践是高校自动化专业集中实践环节的必修课，是学生学习《单片机原理》课程后，进行的一次全面的综合实践，其目的旨在加深对单片机基础理论和基本知识的理解，培养学生具有单片机系统应用软件设计和开发的能力，在具体实现过程中强化学生的实践意识，提高应用能力、创新意识和合作精神。在项目的实践中，使得学生掌握一定的理论与技术知识，而且应该树立管理理念，建立项目工程思维观念，而这一点正是高级语言编程思维的一种体现。
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计实验相结合，使学生在理解单片机理论和高级语言编程思想的基础上，实际动手开发一个实际的应用系统，来提高综合运用所学理论知识的能力。
1 研究内容或对象
引导学生运用已学的单片机理论知识、单片机程序设计方法和高级语言编程思想，具体设计一个实用的小型单片机应用系统，开发设计过程按以下顺序进行――选定课题、调查用户需求、总结归纳数据流程、分析性能、书写需求分析及总体设计报告（包括组成原理图、硬件连接、程序流程、系统功能模块）、完成应用系统的开发、撰写课程实践报告、系统验收、组织课程实践答辩。让学生在这一系列工作中综合运用单片机系统原理以及编程语言等相关课程知识，培养学生的综合素质。
根据单片机课程实践和专业课程实践两个实践教学环节各有4～5周但分散的实际情况，考虑将其进行整合。并在实践教学环节中安排相应的指导老师对学生进行必要的指导和帮助，为学生提供分析思路，解决学生项目完成中碰到的实际问题。
2 研究拟达到目标
通过在单片机课程实践中结合高级语言编程思想，使学生在掌握单片机理论基础知识的同时，通过参与项目的分析、设计与实现，建立软件工程理念，具备一定的理论与单片机实物实践相结合、解决实际应用问题的能力。同时在完成项目的过程中，锻炼科研开发能力和科研论文写作能力，为大四的毕业设计和毕业论文的顺利完成奠定基础，并为以后工作中的理论与实践相结合奠定良好的基础。
使学生在单片机课程实践和高级语言程序编程实践相结合的实践教学环节中，利用所学的单片机系统原理和C语言程序设计基础知识设计单片机应用系统，解决单片机系统应用中的实际问题，掌握高级语言编程思想，借助相关编程工具，完成一个小型项目的自主分析、设计与实现。
3 主要研究方法
教师提供部分项目供学生选择，学生亦可自拟项目，但课题的选择要由教师审查核准。项目尽量选择实际需求的题目，让学生走出校园，通过调查走访，了解国内单片机应用发展的状况，开阔眼界，而且在开发一个真实项目的过程中，带来求知的源动力，激发学生自主学习的渴望以及创造力；对于虚拟项目，要求学生做到切合实际需求，能解决一定的应用问题，有一定的应用价值。
编程开发工具原则上推荐学生使用KEIL C，如果学生认为其它开发工具更适合可由学生自主选择。由于实际可用的编程开发工具与日俱增且不断更新，为此在课程实践中，对学生开发工具的选择不做过多限制，使得学生可以选择自己感兴趣的程序设计工具进行项目开发，既锻炼了学生自学的能力，又能让学生成为项目开发的决策者，这种主人翁意识使得学生变被动学习为主动学习，从而激发学生自主学习的积极性。
为了防止学生对课程实践任务敷衍了事，对课程实践的考核方式由原来的提交程序和文档改变为答辩的方式。且在集中教学环节之前就让学生明确单片机课程实践的任务，同时考虑在集中教学环节结束后适当放宽学生上交可运行的项目程序和课程实践报告以及组织答辩的时间，让学生能更好的延续自主学习的积极性并进一步完善项目的开发。
4 特色、创新及推广应用价值
通过将单片机课程实践和高级语言程序设计基础实验相结合，让学生在项目的分析、设计、与实现的过程中掌握单片机理论知识、单片机系统应用的设计方法和高级语言程序编程思想 ，提高自动化专业学生理论与实践相结合的能力，激发学生的学习积极性和主观能动性，提高学生解决实际应用问题的能力。
《单片机原理》课程实践教学，将单片机课程实践和高级语言程序设计实验两个教学环节有机整合，让学生能在该实践教学环节中综合运用单片机系统原理和高级语言程序设计基础以及相关编程思想等多种知识，培养初步的科研能力和科研论文写作能力以及团队合作精神。并通过组织课程实践答辩使学生进行类似毕业答辩的演习。
在自动化专业学生的单片机课程实践教学环节中，通过团队合作的方式，以共同完成项目为目标，让学生在单片机课程实践中综合运用所学的单片机系统原理和高级语言程序设计基础的理论知识来完成项目的分析与设计，并借助相关的编程语言来完成项目的编程实现。将原本独立但有高度关联的两个实践教学环节进行有机整合，可以让学生有更多的时间来系统而连续的综合运用所学的相关知识，进而更好的将理论与实践进行有机结合，激发学生的学习热情，提高学生的学习积极性。
篇5
本文介绍了一种空调机温度控制系统。本温度控制系统采用AT89C51单片机收集数据，处理数据来实现对温度的调控。主要过程如下：利用传感器将非电量信号转换为电信号，转换后的电信号再进入A/D转换器转换成数字量，传送给单片机进行数据处理，并向设备输出控制信号。由LED实时显示被控温度及设定温度，使系统应用更加方便、直观。
【关键词】单片机、A/D转换系统设计系统调试
绪论
单片机利用大规模集成电路技术把中央处理器和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。
第1章单片机空调控制系统
随着中国人民环境的改善和人民生活质量的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求，建筑能耗占全社会总能耗的比例巨大且持续增长。据统计，2001年中国建筑能耗已达到3.76亿吨标准煤，占总能耗的27.6%，年增长比例是5%。在发达国家中，供热和空调的能耗很大，可占到社会总能耗的25%-30%。有资料统计，办公楼中空调系统耗能量占总能量的25%左右，所以空调控制系统设计始终是建筑环境与设备领域中的重要研究课题之一。
1.1当前国内研究情况
1）在城市现代化建设过程中，用电结构发生变化，其中用在建筑物空调系统的电力负荷比例日益增加。据不完全统计，北京已有250余幢宾馆、办公楼和50余家大商场采用中央空调，其空调用电负荷达40万kW。相当于华北电网为了调峰，耗资27亿元而兴建的十三陵抽水蓄能电站的1/2装机容量。以广东省为例，现有装机容量已达30万kW,并以每年30%的速度递增，其用电负荷已占总共电量的40%以上。
2）改革开放以来，我国经济的高速发展和人民物质生活水平的不断提高，对电力供应不断提出新的挑战。尽管我国发电装机容量已超过2亿Kw,年发电量已突破9000亿kWh。然而，目前我国电力供应仍很紧张。突出的矛盾是电网峰谷负荷差加大，夜间至清晨谷段负荷率低，而高峰段电力严重不足，有的电网峰谷负荷之差达25%-30%，造成白天经常拉闸限电，夜间有电送不出的现象。
3）由于空调用电负荷一般在电力谷段用量甚少，对城市点昂具有很大的“肖锋填谷“潜力，而在中央空调中，制冷系统的用电量通常占整个空调系统用电量的40%-50%，如以商场为例，每10万m2空调制冷系统的须用电功率约为7000-9000KW。因此，空调蓄冷系统应运而生，并将日益展示他广阔的应用前景
1.2空调控制系统的组成以及基本工作原理
空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分，分别是：冷热源设备（主机）、空调末端设备、附件及管道系统。该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。
1.2.1控制器原理
该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。
本系统硬件简单可靠，软件具有更完善的控制功能和抗干扰能力。系统具有很高的性能价格比
系统CPU根据遥控器或按键输入的命令，对采集到的温度进行智能判断，然后作出相应的制冷、制热或除温运行。再通过接口电路，驱动压缩机、换向阀、风向电机和室内风机作相应动作，并对温度用LED指示。系统的原理框图如图1所示。
1.3软件设计
软件设计采用模拟化处理，主控程序包括以下几个部分：程序的初始化、试运转、数据和信号的采集与处理、温度LED指示、室内风机的闭环积分控制、室内风向电机的步进控制。功能子程序包括制冷、制热、除湿、自动四种运行模式。中断程序包括遥控接收。各种定时的中断查询处理、速度检测等。系统的主控程序流程如图4所示。
1.4硬件设计
1.4.1单片机的选择
系统有3路温度模拟信号输入，还有1路电压和1路电流模拟输入，共5路模拟输入要求；而模拟信号要转换成数字信号才能用单片机CPU处理。为提高系统的性能价格比，应采用含有A/D转换器的单片机。经过各方面的综合比较，我们选用了美国Microchip公司的PIC16C72单片机作为控制核心。它具有5路模拟量输入的A/D转换器，恰好满足系统的模拟输入要求。另外，它在1块芯片上集成了1个8位逻辑运算单元和工作寄存器、2KB程序存储器、128个数据存储器、3个端口（A口、B口、C口）共22条I/O线、3个定时器/计数器。另外，只有35条易学易用而高效的RISC（精简指令集计算机）指令，同时，芯片具看门狗功能，并提供对软件运行出错的保护。
1.4.2模拟输入电路
本系统直接用热敏电阻进行测温，再加一级电容滤波。对外交换温度检测电路，因其干扰较大，特加上二极管限幅保护。对传感器的不同电阻值，将其所对应的不同分压值输入至PIC单片机的A/D转换口，在单片机内部转换成数字信号。该检测电路结构简单，性能价格比高。又因采用的单片机为8位，所以温度转换精度高，可为0.5℃，完全满足了空调的信号检测精度要求。对过流信号的检测，不用经过比较器，节约了资源；而是采用模拟信号整流分压后直接输入，通过单片机自带的A/D转换器，每500μs对其进行一次检测，并进行软件比较，以确认是否过流。对过零电压信号的检测，也是采用模拟信号整流分压后直接输入。因两个半的过零点都要检测，所以用桥式整流。模拟输入电路如图2所示。
1.5单片机控制系统的调试
1.5.1硬件调试
根据设计的原理电路做好实验样机，便进入硬件调试阶段。调试工作的主要任务是排除样机故障，其中包括设计错误和工艺性故障。
1）脱机检查
用万能表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查机中各器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。有时为保护芯片，先对各管座的电位（或电源）进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。
1.5.2仿真调试
暂时排除目标板的CPU和EPROM，将样机接上仿真机的40芯仿真插头进行调试，调试各部分接口电路是否满足设计要求。这部分工作是一种经验性很强的工作，一般来说，设计制作的样机不可能一次性完好，总是需要调试的。通常的方法是，先编调试软件，逐一检查调试硬件电路系统设计的准确性。其次是调试MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以进行下面的应用软件调试。
1.5.3硬件电路调试的一般顺序
1）检查CPU的时钟电路。通过测试ALE信号，如没有ALE信号，则判断是晶体或CPU故障，这称之为“心脏”检查。
2）检查ABUS/DBUS的分时复用功能的地址锁存是否正常。
3）检查I/O地址分配器。一般是由部分译码或全译码电路构成，如是部分译码设计，则排除地址重叠故障。
4）对扩展的RAM、ROM进行检查调试。一般先后写入55H、AAH，再读出比较，以此判断是否正常。因为这样RAM、ROM的各位均写入过‘0’、‘1’代码。
5）用户级I/O设备调试。如面板、显示、打印、报警等等。
1.5.4软件调试
软件调试根据开发的设备情况可以有以下方法：
1）交叉汇编
用IBMPC/XT机对MCS—51系列单片机程序进行交叉汇编时，可借助IBMPC/XT机的行编辑和屏幕编辑功能，将源程序按规定的格式输入到PC机，生成MCS—51HEX目标代码和LIST文件。
2）用汇编语言
现在有些单片STD工业控制机或者开发系统，可直接使用汇编语言，借助CRT进行汇编语言调试。
3）手工汇编
这种方法是最原始，但又是一种最简捷的调试方法，且不必增加调试设备。这种方法的实质就是对照MCS—51指令编码表，将源程序指令逐条地译成机器码，然后输入到RAM重新进行调试。在进行手工汇编时，要特别注意转移指令、调用指令、查表指令。必须准确无误地计算出操作码、转移地址和相对偏移量，以免出错。
4）以上3种方法调试完成以后，即可通过EPROM写入器，将目标代码写入EPROM中，并将其插至机器的相应插座上，系统便可投入运行。
硬件、软件仿真调试经过硬件、软件单独调试后，即可进入硬件、软件联合仿真调试阶段，找出硬件、软件之间不相匹配的地方，反复修改和调试。实验室调试工作完成以后，即可组装成机器，移至现场进行运行和进一步调试，并根据运行及调试中的问题反复进行修改。
1.5.5调试
单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。根据工作经验，前面叙述的系统调试方法将会有助于从事这方面工作的技术人员及本专业的学习者。
第2章单片机的空调控制系统技术和量化要求
2.1空调控制系统的数字化控制
（以Infineon的8位单片机C504/C508）为例
2.1.1模糊智能控制
与普通空调的运行方式不同，变频空调的压缩机需要连续运行。其速度调节变得更加重要，要确保室内温度波动限制在较小范围内。事实上永磁直流无刷电机是一个多变量，非线性，强耦合的对象，需要智能控制才能取得比较满意的效果。考虑到8位单片机的资源有限，本系统采用模糊控制来实现电机转速的控制。因为C504/C508的CCU单元的通道0在块交换模式下降了参与电机换相外，还可用来完成捕获动作，故这个通道可以同时用于电机速度检测。系统所用的模糊控制规则如下式：U=αE+（1-α）E式中，E为位速度误差，Ec为速度误差变化率，α为加权系数，在0和1之间取值，U为控制器输出。通过调整加权系数，本系统可以对控制规则进行在线修正。
2.1.2功率变换电路
功率变换电路及其驱动和保护是直流无刷电机调速系统的最核心的部分。功率变换电路主要是整流桥和逆变桥。目前在国内变频空调产品中这部分电路的角色主要是由智能功率模块（IPM）来充当。所谓IPM，就是将功率变换电路，驱动，保护，检测，辅助电源都集成在一个模块内。
2.1.3单片机控制系统中控制算法
(1)直接数字控制
当被控对象的数学模型能够确定时，可采用直接数字控制。所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。一般多用实验的方法测出系统的特性曲线，然后再由此曲线确定出其数学模型。现在经常采用的方法是计算机仿真及计算机辅助设计，由计算机确定出系统的数学模型，因而加快了系统模型的建立。当系统模型建立后，即可选定上述某一种算法，设计数字控制器，并求出差分方程。计算机的主要任务就是按此差分方程计算并输出控制量，进而实现控制。
(2)数字化PID控制
由于被控对象是复杂的，因此并非所有的系统均可求出数学模型，有些即使可以求出来，但由于被控对象环境的影响，许多参数经常变化，因此很难进行直接数字控制。此时最好选用数字化PID（比例积分微分）控制。在PID控制算法中，以位置型和增量型2种PID为基础，根据系统的要求，可对PID控制进行必要的改进。通过各种组合，可以得到更圆满的控制系统，以满足各种不同控制系统的要求。
2.2单片机控制系统的数字化
2.21采用数字化负荷随动控制理论
运用现代化计算机技术、数字化自动控制技术，对中央空调设备运行进行综合、优化；针对中央空调主机和辅机系统运行的工况和末端负荷的变化，采集其瞬间多种变化参数，对负荷进行随动跟踪；自动、准确、及时地对冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机设备的运行参数进行采集，对系统各设备自动进行实时优化控制，使中央空调主机运行环境得以优化，使得主机工质和辅机系统各种流量跟随末端负荷的变化而同步变化，确保中央空调系统在满足舒适性的前提下，大幅度降低系统的能源消耗。即把负荷运行所不需要的，而系统运行又将会产生的这部分多余的冷量节省下来。
2.22中央空调数字化负荷随动节能控制系统
控制精度高，同频精度和稳定性好，可使中央空调系统节能达到20%以上。该技术、产品在国内、国外处于领先水平，具有高效节能、安全、舒适和方便管理的显著效果。
第3章结论
单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。随着我国经济实力的增长，开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次的产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主，公司能否提供廉价的仿真器，提供方便的技术服务与培训，较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等的重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争。这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。竞争的结果是为单片机应用工程师提供更广阔的选择空间，而最终受益的是单片机产品的消费者，由于单片机对各行各业都有用，这种电子技术的进步导致各行各业的进步，也带动了人类文明的进步。
【参考文献】
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[5]张迎新、杜小平、樊桂花、雷道振《单片机初级教程》北京航空航天大学出版社2002
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[7]数字电子技术
[8]模拟电子技术
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[12]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术.人民邮电出版社2004-5
第5章致谢
本论文设计在（）老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着（）老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，（）老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向（）老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
篇6
【关键词】单片机；智能家居；VB
一、引言
现代家庭已经从追求家居的豪华装饰转向家居智能化，享受智能化带来的多元化信息，以及安全、舒适与便利的生活环境。广阔的市场前景和实用价值，使智能家居已经成为国内外研究的热点。目前智能家居控制系统实现的关键技术为兼容性强的家庭主控制器，有PC架构、单片机架构、嵌入式架构三大解决方案。但三者都有其自身的缺点：PC机架构系统昂贵的改线费用和繁琐的改线工程也是令人难以接受的；单片机架构系统电路设计较复杂，系统稳定性不高，扩展能力不强；嵌入式架构系统开发周期长，标准不统一，市场价格比较高，应用面比较狭窄。本文介绍一种价格便宜、成本较低、和现有设备兼容性好的无线智能家居控制系统
二、系统总体设计
本智能无线家居控制系统主要由PC软件，单片机控制器、家居控制终端和相关无线传感器系统四个部分组成（如图1所示）。
PC软件是系统的灵魂，软件编写的好坏直接影响系统的性能。PC软件的功能是给用户提供操作界面、将用户的指令（包括用户预设指令）通过串口传送给单片机控制器，并显示报警信息。
单片机控制器是信息的交换中心。单片机控制器的功能是将PC机传送给单片机的指令通过无线的方式发送给家居控制终端，同时它还可以将传感器测得的信号传送给PC。
家居控制终端是家居控制的执行机构，它可以接受无线控制指令并执行。家居控制终端包括各种无线开关、各种无线控制器、无线电磁阀门等。
相关传感器可以探测各种威胁，并通过无线的方式发送给单片机。它包括无线煤气传感器、无线红外传感器等。
系统通过相关无线传感器系统探测信号，并传送给单片机，然后由单片机将信息传送给PC机，实现报警，并通过PC操作人员的操作，将控制指令发送给单片机控制器，然后由单片机控制器将执行指令发送给家居控制终端。通过家居控制终端的执行完成对家庭中照明、安防等的控制。同时系统还可以利用无线网络设备查询和控制无线摄像设备，对家庭进行监控。在此基础上，通过利用操作系统的网络功能还可以远程观察和控制本系统。系统运行场景如图2所示。
三、单片机硬件设计
本系统的硬件部分主要由计算机PC、单片机电路板、无线网络设备、无线传感器、无线控制器等部分组成，其中单片机电路部分是本文的设计重点，其结构框图如图3所示。
单片机电路分无线接收和解码模块、无线发射模块、STC89C54RC单片机、MAX232、设备、串口等部分组成。
无线接收和解码模块主要由PT2272芯片及其附属电路组成，它的主要功能是将相关传感器探测到的报警信号接收并解码，同时将解码信号发送给单片机。无线发射模块主要由PT2262芯片及其附属电路组成它的主要功能是将单片机发送的控制信号发送给被控设备（如灯光控制器）。MAX232芯片及其电路主要是完成单片机和PC的通信。
STC89C54RC单片机是整个系统的中心，负责将无线接收和解码模块接收的信号经过MAX232芯片和串口发送给PC，同时PC发来的控制信号经过串口和MAX232芯片经过STC89C54RC单片机由无线发射模块发送给控制单元。
四、软件部分设计
本系统主要有上位机（PC）程序和下位机（单片机）程序两个部分组成。上位机程序主要是在VB环境下完成的，包括界面、控制和通信等功能。下位机主要是在keil环境下完成的，包括控制和通信等功能。系统上位机主程序如图4所示。
VB文件部分程序（喷水开关部分）如下：
'Label11
Me.Label11.AutoSize = True
Me.Label11.Font = New System.Drawing.Font（"宋体"，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 = "喷水"
Keil部分程序（校验子程序和无线发送子程序部分）如下：
//校验子程序
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；
}
//无线发送子程序
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 发送4次
}
五、结束语
本系统结合PC架构和单片机架构，同时将无线技术引入其中，发挥了二者的优点，避免了二者的缺点。同时在无线技术的选择上，应用了315/433MHz射频技术，价格便宜，成本较低，和现有设备兼容性好。综上所述，本系统切合社会发展实际需要、技术可实现性、经济性都很好，有一定的创新性和推广潜力，非常有研究价值并有很强的现实意义。
参考文献
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篇7
【关键词】创新能力；单片机教学；改革
中图分类号：TP368.1-4
随着知识经济的不断发展，企业对于综合型人才的需求更加的迫切，培养高素质的创新型人才已被确定为我国高等教育发展的根本目标。单片机课程是电子类专业的一门核心课程，具有很强的综合性与实践性特征，该课程不仅为后续课程的学习奠定基础，并且也提供了一种培养创新能力的良好手段。传统的单片机课程教学在提升学生创新能力培养方面还存在很大的欠缺性，因此，为了在单片机课程教学中强化创新能力培养，必须对传统单片机课程的教学模式进行改革。
1.教学与实践改革存在的问题
1.1教学方式有待改进
在单片机的教学过程中不少教师常常以单片机理论为教学的重中之重，实验常安排一些与实践结合不紧密的基础实验，从而难以与实践紧密结合起来；再加上一些教师强调笔试的重要性，势必造成学生失去学习的兴趣和积极性，将更多精力用于考试过关，而难以使理论知识得到实践和应用。例如循环左移和右移指令的讲解，只做理论上的推导，很难加深学生的印象，若能引入适当的EDA技术将这个循环左移和右移过程形象地展示出来，既能加深学生的印象还能提高其学习兴趣[1]。
1.2传统教学的内容问题
由于单片机教材与实际应用有一定的差距，教材中提到的理论与实物已经是几年前的市场产品或者是面临淘汰的产品，这样就会使学生接触到一些过时的知识却没有看到新的改进，从而在一定程度上影响了学生的知识面和实践能力。实验课程体系验证性实验过多、综合性、启发性实验太少，没有大型设计性和综合性实验，基本没有对学生动手实践能力达到提高和训练[2]。
1.3学生对实践和动手缺乏积极性
不少学生对单片机的实践性缺少认识，不主动参与实践和设计，他们宁愿将时间放在英语考试或计算机等级考试上，却对单片机技术的实践和操作缺少兴趣，因此培养和调动学生积极性显得尤为重要。
2.教学实践改革中的有效建议
2.1教学项目的创新设计
教学项目是课程教学内容的载体，教学项目设计的好坏直接关系到单片机课程的教学效果。为了培养学生的创新能力，笔者设计了一些创新性的教学项目，旨在为学生提供更大的创新设计空间。比如：设计智能打铃器、盆栽自动灌溉装置、自动避障小车等。这些教学项目不仅可以锻炼学生的单片机开发能力，也可以为学生提供很大的创新空间。学生在完成这些项目的基本功能后，还可以根据自己的想象力对其进行改进，使其功能更加完善。
2.2n程题目的创新设计
单片机课程设计是单片机教学的一个重要检验环节，其题目的设计对于培养和考核学生的创新能力非常重要。题目的设计和选取可以从以下几个方面入手：借鉴历届电子设计大赛的题目；从日常生活中寻找与们课堂教学相关的资源，将其改良为可行性课题；以在研的教师科研课题为蓝本，将部分研究内容作为设计制作的题目供学生练习，培养其创新能力。比如，笔者根据自己的日常生活经验，设计了智能水杯题目，不限定水杯的具体功能，要求学生充分发挥自己的想象力和创新能力，分组设计出不同功能的智能水杯。各个小组完成了不同的创新设计，有的小组设计了具有自动显示水温功能的水杯，有的小组设计了具有定时提醒喝水功能的水杯，有的小组设计了具有音乐播放功能的水杯，等等。
2.3开发单片机创新实验装置
传统的单片机实验箱内部电路固定，学生只能按照实验指导书的步骤，机械地做一遍验证性实验，无法进行创新性设计。针对传统单片机实验箱的缺点，笔者开发了一套灵活性和扩展性强、易于升级的单片机创新实验装置。其设计思路是将搭建各种不同功能单片机系统所必需的组成电路分离，设计出各个独立的功能模块，在该装置上学生可自主选择功能模块，完成创新性单片机系统的设计。另外，利用Proteus与Keil软件整合构建单片机创新虚拟仿真实验室，它可为学生提供丰富的虚拟仪器和元器件资源，为学生提供良好的创新平台。
2.4请高校研究生作有趣易懂的产品设计报告
以往常有教师向院上提出应该多请专家给学生作专题报告以拓展学生的知识面，尽管学院作出了一定的努力，然而许多国内专家总是忙于手头工作，或者因为路程问题最后不能完成这一愿望，即便有的专家过来作完报告，却也难以收到预期的效果，一些学生往往反映太过深奥，或者难于理解或者与所学知识关联不大。对此我们可以请来高校一些发表过优秀论文的研究生，利用周末过来讲解和展示他们的设计成果这些研究生往往非常乐意奉献自己的论文成果，因此讲解得较为详细具体，并且可以做到浅显易懂而本科生在具有一定理论基础情况下都能听懂。
2.5 考核方法的创新设计
通常来说考核就是对教师教学效果的检验和学生水平的测试，同时也是督促和激发学生认真学习的原因和动力。在单片机的教学与实践改革过程中，我们提出了一种注重实践能力和应用能力培养的考核方式，课堂考勤占10%，平时成绩占30%期末考试占60%。这种考核方式突出的特点是平时成绩比例较高，同时对其考核将一半的分值设定为实验成绩，并对学生在实验中的具体表现从实验态度、完成实验的情况、实践动手能力和课程设计等几方面进行量化。
3.结语
单片机技术是电子类专业的核心课程，有较强的实践性，因此学生只有在单片机开发实践中才能真正掌握其开发方法、锻炼创新能力。但加强学生的实践应用能力和创新能力并不是一件容易的事情，需要教师首先转变教学的观念，从教学的教学项目、课程题目上大胆创新，并在实验装置上下功夫，做出创新，并通过产品设计报告、以及考核方法创新的辅助，全面的提升学生的创新能力，相信在坚持不断的推进、实践和努力中，一定能在学生单片机应用及创新能力提升上有所收获。
参考文献：
篇8
关键词：家庭、火灾探测器、复合功能、开发
一、家庭探测器市场现状
随着社会经济的快速发展以及人们生活水平的日益提高，在家庭中液化石油气、管道煤气、天然气进入了大多数家庭，各种家用电器也得到了广泛的使用，人们在享受这些现化设施所带来便利的同时，却也增加了火灾隐患和有害气体中毒等的危险。目前，在消防产品中，产品种类大多集中于公共区域探测器的研制，而且功能单一，火灾探测器、气体探测器。而且各探测器通过声音发出报警信号。由于工程所用的探测器安装影响家庭室内环境美观，且功能单一，性能不稳定。
二、家用探测器主要功能
针对现有技术上存在的不足，我们要想研制一种实用新型目的，可以探测多种可能带来安全隐患的危险信号，然后通过对信号收集识别和处理，发出可视化的声光报警信号。而且该家用自动报警产品，结构简单，外观美观，安装方便，所占空间小，使用方便可靠，实用性强。
为了实现上述目的，本技术调研讨论拟通过如下的技术方案来实现：家用火灾自动报警系统，包括监控机构和执行机构，所述监控机构包括光电感烟火灾探测器、温度探测器、远红外线探测器、红外摄像头、CO探测器，所述执行机构包括主控单片机、忙音回音检测电路、键盘接口电路及显示电路、语音报警电路和DTMF拨号电路，所述主控单片机分别与所述光电感烟火灾探测器、温度探测器、远红外线探测器、红外摄像头、CO探测器、忙音回音检测电路、键盘接口电路及显示电路、语音报警电路和DTMF拨号电路相连，所述控制单片机一端还连接有继电器和无线信号发射器，所述继电器串联有脱扣器，所述脱扣器与继电器的常开触点相连，所述无线信号发射器通过无线连接有移动终端。
可以通过光电感烟火灾探测器检测现场的烟雾，通过温度探测器检测现场的温度，通过CO探测器检测现场CO的浓度，并通过主控单片机将检测到的数据通过无线发送到用户的移动终端上，远红外线探测器、红外摄像头的设置，一方面可以用来看到现场火灾的画面，另一方面可以很快的发现火灾现场被困人员所在的位置，同时当出现突发事件可以通过控制单片机使控制器与脱扣器失去连接时，继电器的常开触点断开，及时切断供电回路，使用方便可靠，实用性强。
三、家庭探测器技术方案
本具体实施方式采用以下技术方案：家用火灾自动报警系统，包括监控机构和执行机构，所述监控机构包括光电感烟火灾探测器4、温度探测器5、远红外线探测器6、红外摄像头7、CO探测器8，所述执行机构包括主控单片机1、忙音回音检测电路2、键盘接口电路及显示电路3、语音报警电路10和DTMF拨号电路11，所述主控单片机1分别与所述光电感烟火灾探测器4、温度探测器5、远红外线探测器6、红外摄像头7、CO探测器8、忙音回音检测电路2、键盘接口电路及显示电路3、语音报警电路10和DTMF拨号电路11相连，所述控制单片机1一端还连接有继电器12和无线信号发射器14，所述继电器12串联有脱扣器13，所述脱扣器13与继电器12的常开触点相连，所述无线信号发射器14通过无线连接有移动终端。
经过市场调研设计具体实施方式的工作原理初步定为：用户端自动报警器安装于居民住宅，用于对居民住宅各个不同部位的不同类型探测智能化住宅防盗防火报警系统器远红外线探测器、红外摄像头、光电感烟、温度、一氧化碳进行监测与控制，并对从各个探测器采集来的数据进行处理。一旦有室内起火、煤气泄漏等情况发生时，与之相对应的报警探测器立即将相应的报警信号探测器的编号加密后传送给报警主机，报警主机对报警信号进行解码和判断，得出报警类型，确认无误后，通过家中的电话线路自动拨号报警，并与中央控制器建立联系，将相关信息传送至中央控制器中，同时当出现突发事件可以通过控制单片机使控制器与脱扣器失去连接时，继电器的常开触点断开，及时切断供电回路，同时可以通过移动终端实时查看现场情况。
该智能报警系统可以实现如下功能：89C51单片机对双音多频DTMF编、译码器的控制，使住宅通过电话网实现与相关部门之间的数据交换， DTMF拨号电路与89C51单片机通过电话网络完成住宅与外部的联络。当探测器检测到意外情况后，就发出报警电平信号到主控制部分89C51单片机处，单片机通过接口电路对读取的电平进行处理，然后控制双音多频拨号芯片向电话线路拨出电话号码，与此同时控制语音芯片拨出事先录制好的语音信号到电话线路，实现语音报警，拨号完成接听回铃声后，模拟挂机，从而完成向区域控制中心的单位保卫部门、110/119报警台电话机或用户发出呼叫信号，告知对方住宅被盗或有火灾发生。报警系统在拨号报警的同时启动现场报警器，进行事件的现场光LED报警，并启动语音电路，播放相应警情的语音提示音。系统不需要另外占用电话线路，当有报警信号时，报警电话享有电话线路的优先权。还需配置有应急按键，当家庭出现紧急情况时可通过报警主机键盘上的应急按键直接拨号报警。
语音电路APR9600采用模拟存储技术，噪音低，不怕断电，可以反复录放。语音信息可以分8段存放，分别用8个按键控制，按下哪个键就可以录放哪一段而不影响其它段。本系统中的语音信息分为2大类：预警信息和报警信息，其中预警又分为温度偏高预警和烟雾过大预警，报警分为火警和盗警。使用时，用户可以通过简单的按键操作，随时录制和播放任意一段。当出现预警或报警时，单片机通过P2.2-P2.4控制电子开关实现按键操作，启动相应的录音段，放出相应的语音预、报警信息，并且可以根据需要循环播放，播放次数由用户自行设置。
四、结论
本产品可以通俗检测多种可能带来安全隐患的危险信号，然后通过对信号收集识别和处理，发出声光报警信号并可视化显示。而且该家用自动报警产品，结构简单，外观美观，安装方便，所占空间小，使用方便可靠，实用性强。但本次品对多源信号早期发生时探测灵敏度不高，这是有待提高和完善的技术。
参考文献
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中国重要会议论文全文数据库 前6条
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篇9
关键词：单片机；串行通信；总线；计算机；接口
随着自动化技术、计算机技术和网络通信技术的飞速发展和广泛应用， 工业过程的智能化、自动化监测与控制系统的应用日益广泛．单片机系统由于其抗干扰性能较好被大量应用到工业过程控制的各个领域。因为工业现场环境较恶劣，单片机系统在使用过程中通常会出现一些设计时想不到的新情况、新问题，这就需要进一步修改和完善．因此，有必要设计一套单片机综合实验系统，根据工业现场反馈的各种问题，随时对系统中的功能模块进行实验研究和分析，解决工程实际问题．本文设计的这套单片机综合实验系统具有自动采集多路模拟量、对采集的数据进行处理和显示、根据设定的参数自动调节和控制输出、与计算机进行远距离数据通信等功能．
1 系统组成及工作原理
综合实验系统主要由以下几部分组成：89C51单片机及其仿真系统，温度、压力等模拟量传感器及其接口电路，A／D转换模块，数据存储模块，按键控制模块，日历时钟模块，看门狗电路模块，FP—GA模块，液晶显示模块，通信模块及上位计算机，其组成框图如图1所示．系统采用89C51单片机作为主控芯片，A／D转换模块将多路模拟信号转换为数字信号；外部数据存储模块为该系统采集的数据提供存储空间；按键控制模块向CPU传回键值，用来设置和调节系统参数；日历时钟芯片不仅可以给系统提供准确的时间，而且为系统提供掉电保护功能；看门狗电路模块为系统提供了精确复位和低电压监控功能，一旦系统出现故障或程序跑飞，它就可以在超时周期之后使CPU复位，提高系统的整体可靠性和抗干扰能力．FPGA模块是现场可编程逻辑门阵列，通过编程可将它作为多种数字逻辑器件使用；LCD液晶显示模块可以同时显示多行字符及自造图形，主要用来显示采集到的数据、系统时间等；兼容RS485和RS232两种协议的全双工串行通信接口，可以与上位计算机进行远(约1 200 m)近(约15 m)距离的数据通信[1] ；上位计算机将接收的数据进行存储、显示、绘制模拟曲线、打印曲线和数据文件，按照用户的具体要求作进一步的数据分析和处理，同时发送控制参数，对被测对象的温度、压力等进行控制和调节．
2 系统硬件设计
2．1 单片机仿真系统
单片机仿真系统可以模拟CPU在仿真机上运行用户程序(程序和数据存储器借用仿真机的)，也可以连接外部电路来实现动态监测与控制功能．仿真机一般都具有单片机的基本功能部件，如CPU、RAM、用户程序存储区、键盘等；具有单步、设置断点(以便随时观察内部各RAM、特殊功能寄存器的数据变化)、连续运行用户程序的功能[2]．
监控程序放置在仿真机内，要仿真的CPU器件位于仿真机外仿真线的端头，毕业论文 更换不同的仿真头和CPU，该机可以仿真8031、89C2051、89C51等类型的单片机，该机的调试软件可以直接编辑汇编源程序．通过仿真机进行编程和调试减少了对芯片的频繁写人、擦除和修改操作，只有当程序调试顺利通过才将程序写入芯片，编程方便且节省时间．
2．2 传感器的选择及信号变送电路的设计
传感器作为系统的感知器件，直接影响着系统的精度和稳定性．本实验系统中，温度传感器选用精度高，线性度好，使用方便的LM335传感器；压力传感器选用标准应变式压力传感器，它具有精度高、响应速度快、分辨率高等特点．传感器接El电路的设计采用了模块化设计方法，设计了温度、压力等专门接口电路，直接与上述各种传感器相连．由于从传感器输出的模拟电信号非常微弱，需对这些模拟信号进行放大，同时为了确保信号不失真，选用了线性度好、抗干扰能力强的高精度运放OP07，其特点是输入失调电压较高、温漂较小、开环电压增益较高、共模抑制比较大，它输出的模拟信号经10位A／D转换器TLC1543转换成数字信号后，送人89C51进行处理．
2．3 通信模块的设计
计算机(PC)串行通信端口是RS232负逻辑电平，该实验系统上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通过RS232总线进行点对点通信，也可以通过RS485总线进行多机通信_3]，RS485总线上最多可挂接32个综合实验系统，总体布局如图2所示．所以实现计算机和该实验系统之间的近距离通信，通过RS232接口即可；若要实现计算机和该实验系统之间的远距离通信，则必须将RS232电平转换为RS485电平后，才可将实验系统挂接在RS485总线上．RS232-RS485电平转换原理如图3所示，通过MAX485的差动输入(A、B)与RS485总线相连进行信号的收／发，由于RS485总线上只能进行半双工通信，所以MAX232和MAX485之间除了接收和发送线外，还有一个信号线来控制MAX485的接收使能(RE)和发送使能(DE)，在PC与RS232相连的这一侧，通过PC的请求发送(RTS)来控制．
2．4 串行总线I*2C
I*2C总线是PHILIPS公司开发的一种简单、双向二线制串行总线[4]．它只需两根线(串行时钟线SCL和串行数据线SDA)就能完成挂接在总线上的若干个I C器件与微处理器之问的数据交换．该实验系统采用具有I C总线接口的看门狗芯片CATll61和可编程实时时钟芯片PCF8563，由于单片机89C51自身没有I C总线接口，所以采用软件合成I C总线与它们相接．
I C串行总线与并行总线的最大区别在于：并行总线有地址总线，CPU通过地址总线访问从器件；而I C总线利用数据传送中的前几个字节传送地址信息，所以占用CPU的口线大大减少[5]．随着智能化测控仪器日趋小型化和集成化，I C串行总线正在逐步取代传统的并行总线．
转贴于 2．5 抗干扰设计
工业监控现场工作环境一般较差，干扰较严重，为了保证系统可靠工作，必须解决抗干扰问题．针对工业监控现场可能产生的干扰、干扰来源、传播途径等，采用了软硬件方法对系统进行抗干扰设计．硬件抗干扰设计主要包括：对电源噪声进行滤波、大功率驱动电路接口进行光电隔离、集成电路芯片的VCC与地之间并连电容、优化电路板的布线、看门狗监控等；软件抗干扰设计主要包括：软件陷阱、软件自恢复、数字滤波、求平均值等．
对于数据输入通道的干扰，采用软硬件结合的方法进行滤波．当存在随机干扰而使被测信号中混入了无用成分时，硕士论文首先经过一个时间连续的RC滤波电路，再经A／D变换成二进制数字量后，进行数字滤波．因为硬件滤波能很好地抑制高频干扰，而对低频干扰的滤波效果却较差；而软件数字滤波算法对低频干扰具有较好的抑制能力．
在控制强电设备的开关量输出通道中，为防止现场强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到监控系统，采用了光电隔离技术．因为光信号的传输不受电场、磁场的干扰，可有效地防止干扰信号因耦合而进入系统，达到电气隔离的效果．
3 系统软件设计
系统软件包括单片机软件和PC机软件．单片机软件采用模块化结构，利用MCS一51汇编语言编写．根据要实现的功能，该软件由主程序以及数据采集、A／D转换、数据通信、日历时钟编程、键盘中断调控、液晶显示、D／A转换、数码管显示等程序模块组成．下面以加热炉的炉温控制为例，给出系统程序流程图如图4所示．
PC机软件的主要功能是对单片机系统采集的数据进行存储、处理、动态模拟显示、报表绘制、打印输出等．PC机软件采用Visual Basic 6．0编写，医学论文 PC机与单片机之间的实时通信程序主要是通过计算机的串行通讯口进行数据的实时采集和双向通信，此外，PC机程序还将单片机采集过来的数据按照用户的具体要求进行动态显示、数据统计、生成报表和数据文件等，并对不同情况下得到的数据进行对比分析，总结出变化规律．
4 实验结果与分析
为了测试该系统的实时性，将5台综合实验系统与工业计算机组成分布式多机通信系统，单片机串口工作方式1(传送一帧信息10位)，波特率2 400 bps，一帧数据采用5个字节(其中数据占2个字节是因为A／D转换结果是10位)的格式，如表1所示．5台实验系统各采集一次数据给PC机传送时，理论上连续发送速率为2 400／(10*5*5)= = =9．6次／s．经过测试发现，计算机在120 ms后收到了5台综合实验系统发送的共250位数据，实际发送速率约为8次／s，这是因为有状态转换和等待时间；为了测试系统的可靠性和稳定性，将调试好的程序写入单片机芯片，使系统连续运行，120 h后观察系统仍然在按设定的流程工作，没有出现死机现象．该系统经过多次改进和实验验证后，据此设计了工业加热炉炉温控制系统并在工业现场安装使用，结果系统能连续正常工作(工业计算机故障除外)，测量随机误差为±0．01℃，控制结果满
足了实际要求．
5 结论
该综合实验系统不仅能为以单片机为核心的系统前期探索研究提供一种方便的实验装置，而且能在远离工业现场的实验室解决工业应用中的实际问题．实验结果表明该系统可以将许多分散的实验项目整合在一起进行研究和分析，节约资源，降低成本；实验数据正确率高，通信实时性强，系统工作可靠；单片机串行网络构成的分布式通讯系统灵活性强，易于扩充，其基本原理适用于工业现场的分布式数据采集、检测及控制系统，具有很大的实用价值．
参考文献
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YANG W en—long．Principle and Application of SCM[M]．Xi’an：Xi’an University of Electronics Technol-ogy Press，1993．(in Chinese)
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篇10
在单片机课程教学过程中，学生普遍反应不容易入门，针对各个教学难点很多一线教师采用了多种教学方法帮助学生理解抽象的问题，但是仍然没有改变该门课程不易入门的特点，为了解决这一问题，本文结合目前前沿技术给出了一种采用图形化语言编译平台降低单片机课程入门难度的课改方向。
关键词:
单片机;流码;课程改革;图形化语言
0引言
“单片机技术与应用”这门课程目前是电子信息、电气类专业学生必修的课程之一，通过该课程的学习，学生能够理解智能仪器的原理及应用方法、了解自动控制设备的控制方法，以及能够完成一些简单电子产品的开发设计工作。单片机可以看做属于计算机硬件范畴的课程，该类课程比较抽象，学生不易入门，是学生比较难以掌握的课程。随着技术的发展，目前市场上使用的单片机内核种类很多，51、AVR、PIC、MSP430等都是比较常见的单片机类型，但是其中51内核单片机一直是众多高校或者职业院校教学一直采用的芯片类型。经典51内核单片机之所以被广泛用于教学主要有以下几方面原因:
(1)技术成熟，相关学习及应用资料多。
51单片机相对于其他类型单片机起步较早，上世纪80年代就开始传入我国进行研究应用了。在30多年的教学、科研过程中积累了大量的学习和应用材料，所以不论对于老师教学还是学生自学都有大量的参考学习资料，可以从书籍、网络论坛、期刊论文数据库等多途径获得。
(2)任课教师普遍熟悉51单片机的原理及应用
很多任课教师自身在学习过程中接触的就是51内核单片机，所以教师教学过程中更倾向于选择51单片机作为授课对象，就这样一代传一代，51单片机的应用客户群逐渐壮大起来。
(3)51单片机本身也在不断完善发展
同为51内核单片机，但是不同品牌厂商对自己的产品都在不同方面进行完善，宏晶科技有限公司的STC各系列单片机就是其中的代表，不论从运算速度、可靠性上还是片上资源上都不断进行更新，另外在供电方面还有低功耗的类型。所以从技术应用上，51单片机经过多年的发展并没有落后于其他MCU。
1单片机学习难点
在教学过程中发现，不论是51还是其他内核的单片机都存在入门难特点，这主要是由单片机硬件本身特性决定的。以51单片机为例，单片机学习的难点主要有这几方面:
(1)硬件结构理解比较抽象
(2)编程语言学习困难
很多学生在学习单片机硬件结构时，对各部分结构的理解停留在概念描述层面，不能很快转变思维方式，对其功能，实际作用与实际工作和应用联系不起来。对于没有编程基础的同学，不论是学习汇编语言还是C语言，在程序编写上都需要有一个思维转变适应的过程，很多学生不适应，一直觉得单片机难学。
(3)知识点难理解
在单片机学习过程会涉及到很多新名词和知识，例如中断、定时计数器、串口等，这些功能的工作方式或者启动流程也是学习过程中需要注意的难点。单片机课程教学可以看成以下三个部分:单片机及语言的选择、教学实施过程、目标，如图1所示。检索很多文献发现，为了达成教学目标，教学中设计实施了各种教学方法、教学模式改革和创新，对学生学习应该说有很大帮助，但没有改变单片机学习困难和不易上手的本质。
2高职学生学情分析
当前高职生源存在以下几个普遍问题:
(1)学生高考成绩低，基础不好;
大部分高职生的基础就相对薄弱，有些甚至基本的高中物理电学基础知识都不能很好掌握。
(2)自控性较差，习惯性不学习
高职生源部分学生自控能力差，上课经常玩手机或者看小说等，从小没有养成良好的学习习惯，所以在教学过程中教师采取各种教学方法吸引学生注意力，但对于一些纯理论枯燥的较难知识点，教学效果还是不理想。
(3)对问题的理解能力相对较弱
高职学生与本科生相比，对问题的理解能力的平均水平相对弱，对较为抽象的问题学习起来也会相对吃力。
3新兴开发平台及语言降低单片机学习门槛
(1)Arduino平台
Arduino是在AVR单片机基础上开发的一款便捷灵活、方便上手的一款包括软件和硬件的的开源电子原型平台。硬件(各种型号的Arduino板)、软件(ArduinoIDE)。后来随着技术发展，以其他芯片为基础的Arduino核心板也出现了，运算速度和硬件资源都相应的得到了提高。软件平台ArduinoIDE是基于processingIDE开发。对于初学者来说，极易掌握，同时有着足够的灵活性。Arduino语言基于wiring语言开发，是对avr－gcc库的二次封装，不需要太多的单片机基础、编程基础，学习起来相对于直接C语言或者汇编语言开发单片机应用程序更为简单，可以快速地进行产品开发。另外Arduino平台在网络上可以找到很多开源的软件和硬件资源供初学者学习使用。
(2)图形化语言开发平台
图形化语言开发平台是近些年编程语言的一个发展方向。Arduino平台也开发了相应的图形化程序开发环境，通过图形化方式更直观的表现出程序逻辑，直接避开了文本代码方面的记忆，对于英语不好见英文就怕的学生来说这种图形化程序更容易接受。最近几年在图形化编程环境领域出现了一个新平台叫Flowcode，目前已经更新到V6版本，该平台支持PIC、AVR、ARM三种硬件芯片的程序编写。这款平台的编程语言也很有创意，类似于程序流程图，简称“流码”，同时还兼容C语言，对于已经完善的C语言代码可以直接嵌套到流码程序中。此外该平台还支持中文菜单，更容易被学生接受。由于流码程序近似于程序流程图，和其他图形化语言相比，流码对学生编程思维逻辑培养上更具优势。在该平台中还集成了一些基础功能的驱动宏，直接进行图标拖拽调用即可，不需要学生深入了解硬件结构和具体寄存器工作原理及配置，这部分工作，Flowcode平台已经代劳。通过该平台的学习可以让学生更快更好理解单片机的用途，并能很快上手应用。
4结语
职业教育教学应该随着行业技术的发展与时俱进，跟上技术前沿，这样职业教育才更有意义，培养出的人才能更适应社会需求，图形化语言对于单片机技术人才培养上缩短了培训周期，这也意味着单片机行业程序开发人才的供给更快捷，可以为缩短企业产品研发周期和后备技术人才的供给周期，同时也是单片机技术与应用课程授课内容改革的一个重要方向。
参考文献:
［1］张江城，胡橙．基于Arduino的高职高专单片机相关课程改革设计［J］．中小企业管理与科技旬刊，2016(10)．
［2］李华洲．基于Arduino的高职物联网相关课程改革设计［J］．大众科技，2015(01)．
