单片机系统范文10篇

摘要：为了在实验室模拟工业场合，研究和解决工业现场检测和控制问题，设计了一种基于AT89C51的单片机综合实验系统．以单片机为核心，通过A／D和D／A转换模块实现模拟量的采集和控制，利用按键控制模块完成系统参数设置，利用液晶和可编程时钟等模块进行采集数据和时间等的显示，通过串行通信模块、RS232和RS485总线实现单片机与计算机的通信，通过仿真机在线编写、调试和修改单片机程序．结果表明系统能够进行多路模拟信号的采集、处理、显示、控制和远距离通信，而且采集数据正确率高、通信实时性强，控制可靠．

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，论文工业过程的智能化、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1200m)近(约15m)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

摘要：在农业发展过程中，果实采摘是极度耗费人力的工作。为了减少农业生产过程中的人工成本，将人工智能应用于农业领域将是一种有效手段。基于单片机的控制设计出一款智能抓取系统，拥有六关节高自由度机械臂；爪子采用柔性材料，在加强爪子和果实贴合度的情况下减少对果实的损伤程度；采用视觉系统进行图像处理，并采集三位坐标；采用避障系统控制小车前进；通过增加蓝牙模块让人工参与变得更加简便。本文设计的基于单片机的多关节机械臂抓取系统，有望提高农业采摘的效率，减少人工成本，将农业生产过程智能化。

关键词：单片机；机械臂；视觉系统；图像采集；避障；蓝牙

中国自古是农业大国，以传统农业生产方式为主。然而，随着国际人口的增长，对自然资源的需求也不断加大。这使得传统农业生产出现了越来越严重的供应短缺，自然环境的负担也成倍增加。为了缓解这种矛盾，最优最大化利用自然资源并且将人类从繁重的体力劳动中解放出来，科学界提出了集中生产的现代化农业构想。近几年，智能机器人频繁出现在其他领域，考虑将智能机器人运用于农业方面也是一个不错的方案[1]。迄今为止，应用于农业果实采摘方面的机器采集系统还没有普及，因此本文设计一种智能抓取系统，能够帮助采摘果实。

1系统的总体构成

本文设计的机械臂智能抓取系统由三大模块组成：视觉识别模块、机械臂和底座。系统以89C51单片机为核心操作器、六自由度机械臂作为执行合作机构。视觉系统通过摄像头捕获图像后进行实时处理，并反馈果实的三维空间坐标，实现果实数据的精准获得。底座通过红外线扫描获取数据，实时反馈前面路段的信息，实现小车的单目视觉正常行驶[2]。系统组成结构如图1所示。

2系统的硬件设计

一、单片机温度控制系统的组成及工作原理

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。

2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；

摘要：设计了基于单片机的智能电梯系统，其硬件主要由STC89C52单片机及步进电机模块、按键模块、语音控制模块、显示电路模块等组成。以单片机为核心，利用其语音识别功能，用语音控制代替人工按键，实现电梯的上下运行。此系统克服了传统电梯按键的局限性，实现无接触式控制电梯运行，提高了自动化和智能化水平，为改变今后电梯的发展方向做了有力尝试。在疫情期间，可以实现减少接触，防止病毒传播；同时也为视力障碍人士、老年人等提供了便利。

关键词：STC89C52；语音控制；按键控制；无接触式；智能电梯；自动化

随着人们生活质量的不断提高，高楼大厦成为了主要的住宅和办公场所。电梯便成了人们生活中不可缺少的一部分，也给人们的生活和工作带来了便利。但在疫情爆发之时，防止病毒的传播成为了疫情防控的首要工作。因此，在乘坐电梯时，人们越来越注重与电梯减少接触[1-7]。为此，本文设计了基于单片机的智能电梯系统，以单片机为核心，利用其语音识别功能，用语音控制代替人工按键，实现电梯的上下运行，克服了传统电梯按键的局限性，实现无接触式控制电梯运行。

1系统整体组成

基于单片机的智能电梯系统的核心处理器为STC89C52单片机，系统的语音信号处理器采用LD3320语音[8-12]控制芯片，语音控制芯片是将声音转化为电信号的装置。系统通过语音控制的咪头采集语音信号并进行输出，电梯的上下运行是利用四相五线步进电机28BYJ-48控制，在OLED屏显示模块显示电梯的层数，通过按键实现信号的输入，把蜂鸣器作为报警模块。总体结构框图如图1所示。

2控制芯片及主要硬件电路设计

摘要：本文介绍近年来单片机技术在提供系统可靠性方面所做的努力与发展。提醒用户在单片机选型、单片机应用系统设计以及制造工艺等方面应注意什么，以实现高可靠性的单片机应用系统。

关键词：单片机、可靠性、电磁兼容性

随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。

单片机自身的抗干扰措施

为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。

1.降低外时钟频率

【摘要】：在单片机控制系统的设计开发过程中，不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性。文章从系统受到干扰的主要原因和现象；系统可靠性设计的任务及方法等方面展开了说明及论述。

【关键词】：单片机;抗干扰;控制状态;冗余技术

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机控制技术的迅速发展和广泛应用。中小规模的单片机控制系统在工业生产及日常生活中的智能机电一体化产品得到了广泛的应用。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性，否则就无法体现控制系统的优越性。

1.系统受到干扰的主要原因和现象

由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。

影响单片机控制系统应用的可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些因素对控制系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面。

1.降低外时钟频率

外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。

2.低噪声系列单片机

传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。

3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位

监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。

摘要：基于ASTC89C52单片机，设计汽车防盗系统，实现开锁、机械锁定、防盗报警、有毒气体报警、远程控制车内设备，以及车辆运动。

关键词：电子密码锁；单片机；无线通信；APP控制

1系统方案设计

本智能系统是一个硬件基于ASTC89C52单片机的汽车防盗系统设计（图1），采用52微控制器组件作为主要控制芯片，利用串口通信的方式通过ESP8266模块实时地接收并处理来自APP的指令，并在液晶显示的提示下进行操作，从而实现开锁，机械锁定，防盗报警，有毒气体报警，远程控制车内设备以及车辆运动。系统包含有两种模式，即出借模式和管理员模式。在出借模式下，分为两种情况：若是ID密码识别成功，则车辆点火、继电器动作开锁，使用人员能够进入车内启动车辆;反之，则人员就不能够进入车辆也不能启动车辆。管理员模式下，主要完成管理员的账号密码的录入以及删除、远程开锁及账号密码修改，传感器开启和关闭等功能。本系统的整体操作过程是：打开本系统配套的手机APP输入账号密码进行登陆，输入程序设定加密的IP地址和端口号点击连接，当APP提示连接成功时，即可根据页面的显示的功能进行远程指令控制。若账号密码错误则无法进入管理员系统，也无法打开机械锁死装置，此时只有提供机械钥匙手动打开才能解除启动汽车。整个系统工作流程图如图2。

2硬件设计

STC89C52是一种高性能、高效率CMOS的8位微处理器，控制系统中具有60kB可写Flash存储设备，集成转换芯片，PWM电源监控。STC12C5A60S2单片机几乎包含了数据采集和控制所需的所有单元模块。本系统设计主要应用其PWM、串行并行接口、SPI接口、定时/计数器、I/O接口等功能模块。图3为单片机最小系统模块电路图。本系统采用字符型1602A液晶显示屏作为显示状态和控制界面，1602A为16PinLCD。LCD1602A与微控器的通信有两种，一种是直接的控制方式，另一种是间接的控制方式。它们的区别只是所用的数据线的数量不同，其他都一样。其中本系统采用的是直接控制方式，也就是说使用的LCD1602有8个数据线和3个控制线E，RS引脚和R/W引脚与单片机相连后即可正常工作。一般使用中往LCD1602A程序中写入命令和数据语句。因此，可将LCD1602A的R/W以及读/写选择控制端直接接地，这样可减少部分数据线。VOC是显示背板亮度调整端，通常连接一个10kΩ的灵敏滑动变阻器的电位器即可实现背光对比度的调整；也可使用一个适当阻值电阻从该Pin接GND的方法进行控制调整，不过精确度和方便稳定程度不及连接灵敏电位器。1602A电路图如图4所示。气体传感器电路设计。MQ-2的是一种气体敏感的传感器电平感测电子，电阻与的气体的浓度变化和组合物来测量。气体传感器也可以看作是一个电传感器，它将被测气体的浓度信号转换成相应的电信号并输出到AD芯片。其原理图如图5所示。

【摘要】文章所设计的基于单片机监控系统汽车行驶记录仪所实现的主要功能：记录汽车停车前2秒内的行驶速度，并能实时地显示汽车行驶的状态信息，同时还对汽车的超速行驶进行报警并记录一天之内的超速次数。

【关键词】单片机；模块；监控

本文所设计的汽车行驶记录仪是基于两片8051单片机作为控制系统的核心来进行设计的，整个系统分为六大模块分别是：电源模块、速度信号采集模块、时钟模块、单片机模块、存储器模块、显示模块。

一、电源模块的设计

记录仪作为车载设备，使用汽车电源。汽车上的电源有两个：汽车发电机和蓄电池。记录仪的电源直接取自蓄电池，在发电机转速和用电负载发生较大变化时，可保持汽车电网电压的相对稳定，同时，还可吸收电路中随时出现的瞬时过电压，以保护电子元件不受损害。车辆使用的车载蓄电池标称值有两种12V的和24V的，因此为了得到需要的5V的电压，我选用了DC-DC电源转换芯片。

二、速度信号采集模块的设计

一、单片机温度控制系统的组成及工作原理

在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速性要求不高。以下简单分析了单片机温度控制系统设计过程及实现方法。现场温度经温度传感器采样后变换为模拟电压信号，经低通滤波滤掉干扰信号后送放大器，信号放大后送模/数转换器转换为数字信号送单片机，单片机根据输入的温度控制范围通过继电器控制加热设备完成温度的控制。本系统的测温范围为0℃～99℃，启动单片机温度控制系统后首先按下第一个按键开始最低温度的设置，这时数码管显示温度数值，每隔一秒温度数值增加一度，当满足用户温度设置最低值时再按一下第一个按键完成最低温度的设置，依次类推通过第二个按键完成最高温度的设置。然后温度检测系统根据用户设定的温度范围完成一定范围的温度控制。

二、温度检测的设计

系统测温采用AD590温度传感器，AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：

1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数；即：，式中：Ir—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。

2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃；