單片機(jī)應(yīng)用論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇單片機(jī)應(yīng)用論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

二、單片機(jī)開發(fā)中的幾個基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)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(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)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(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)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(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，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(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)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(fù)雜而開發(fā)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(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機(jī)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(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)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(fù)位狀態(tài)；所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機(jī)都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。

4、如何測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)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(jī)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(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻(xiàn)：

[1]何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990

[2]蔡美琴等.MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992

篇（2）

目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

一、單片機(jī)的特點應(yīng)用

單片機(jī)的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強(qiáng)；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴(kuò)展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機(jī)在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，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(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。

二、單片機(jī)開發(fā)中的幾個基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)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(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)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(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機(jī)、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計是單片機(jī)開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)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(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，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(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)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(fù)雜而開發(fā)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(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機(jī)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(jī)抗干擾能力夠不夠強(qiáng)了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)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(fù)位狀態(tài)；所以單片機(jī)軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機(jī)都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。4、如何測試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)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(jī)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(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機(jī)系統(tǒng)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(jī)系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。

參考文獻(xiàn)：

篇（3）

一、單片機(jī)在貯液容器溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用

該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)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(dá)到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設(shè)計。選單片機(jī)AT89C51為主機(jī)，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實現(xiàn)對貯液容器溫度的自動控制，同時還設(shè)有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當(dāng)冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)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(tǒng)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(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動作。當(dāng)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(fā)生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)。

1．前向通道的設(shè)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(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONVERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進(jìn)制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(低電平有效)，單片機(jī)查詢到DR=0時，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。

2．后向通道的設(shè)計

(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O口才能與AT89C51單片機(jī)連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進(jìn)行兩次操作才能把一個完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)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(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個完整的數(shù)據(jù)同時到達(dá)DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。

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

（二）軟件設(shè)計。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。

主程序開始后，先對單片機(jī)AT89C51和8155芯片進(jìn)行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機(jī)。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(guān)的2號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機(jī)進(jìn)行總的運算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號去改變調(diào)節(jié)閥的開度。

二、單片機(jī)在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)中的AT89C52，AT89C52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強(qiáng)的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)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(tǒng)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(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統(tǒng)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(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)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(jìn)行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時TO來計算車廂溫度采集的時間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計數(shù)定時方式：定時Tl作波特率發(fā)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(fēng)門步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動重裝人的工作方式。

當(dāng)采用12MHz的晶振時，計數(shù)速率為lMHz．微機(jī)串口通常采用RS232電平，而單片機(jī)串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機(jī)的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機(jī)的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)了單片機(jī)串口的TTL電平信號和RS232的串行通信信號的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)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(gòu)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(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個字符。

（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運行模式”、“軟關(guān)機(jī)模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”。系統(tǒng)上電時，軟件進(jìn)人上電自檢狀態(tài)，這時系統(tǒng)會首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機(jī)前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會恢復(fù)到上次關(guān)機(jī)前的“正常運行模式”。此時，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)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(shè)定值和溫度測量值，混合風(fēng)門的開度會根據(jù)溫差和溫差變化自動調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機(jī)通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進(jìn)入“軟關(guān)機(jī)模式”。此時，系統(tǒng)不能再進(jìn)行溫度檢測、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)停止運轉(zhuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

篇（4）

2選擇合適的多媒體課件以滿足教學(xué)需求

把多媒體課件應(yīng)用到單片機(jī)課程的教學(xué)過程中，使得單片機(jī)教學(xué)不再枯燥，不僅可以使學(xué)生提高對理論知識的認(rèn)識，而且通過仿真實例可以使學(xué)生熟悉單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)方法，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的動手和實踐的能力。但是多媒體課件良莠不齊，必須選擇合適的多媒體課件否則事得其反。首先，電子課件的開發(fā)工具有很多種，每種工具軟件有各自的特點，要合理選擇。在單片機(jī)多媒體課件的開發(fā)過程中，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊，結(jié)合了電子課件開發(fā)工具PowerPoint和單片機(jī)仿真軟件PROTUES，使用PROTUES針對具體實例開發(fā)出仿真程序，同時把仿真結(jié)果動態(tài)的插入到PowerPoint制作的電子課件中，使得多媒體課件能夠演示單片機(jī)工作的動態(tài)及結(jié)果，感性且直觀，同時又增加了課件的趣味性。其次，要及時更新多媒體課件以適應(yīng)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度。《單片機(jī)原理與應(yīng)用》是一門內(nèi)容多且雜、實踐能力要求高、發(fā)展迅速的課程，為了適應(yīng)數(shù)字系統(tǒng)的不斷發(fā)展，多媒體課件中動態(tài)仿真實例要盡可能的選擇新事例，一方面能增加知識量，使課程和發(fā)展形勢緊密結(jié)合，另一方面也能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)效果。

篇（5）

中圖分類號：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2007)17-31419-01

Discusses the Monolithic Integrated Circuit in the Temperature Observation and Control Aspect Application

ZHANG Wei

(Jiujiang Universitiy,Jiujiang 332005,China)

Abstract:The temperature observation and control has the widespread application in the industry domain, along with sensor technology, microelectronic technology, monolithic integrated circuit technology unceasing development. This article will introduce one kind based on AT89C52 and 89C2051 double MCU injection molding formation temperature observation and control system, and hard, software design method and system functional block diagram and so on.

Key words:Monolithic integrated circuit;Temperature observation and control

塑料制品因具有容易加工、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源、絕緣性能好、質(zhì)量輕、耐磨和耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點，其使用比例正迅猛增加。而注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法制成品效率比其他常規(guī)的金屬成型方法高，能適用于多種原料，成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和高速化，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。在影響塑料成型加工過程的諸多因素當(dāng)中，熔體溫度是一個最為關(guān)鍵的控制量，本文介紹了溫度的檢測與控制方法。

1 加工工藝對控制系統(tǒng)的要求

根據(jù)塑料制品特性和實際控制要求：在剛開始加熱時，希望溫度上升的速度可以快些，以便縮短上升時間，但又不能有太大的超調(diào)，并且希望PID控制器參數(shù)初值可以在線更改，當(dāng)溫度達(dá)到控制要求范圍內(nèi)時，希望其能一直被控制在給定值附近變化，當(dāng)其超出某一范圍時（如高于某一值或低于某一值時）就啟動上限報警或下限報警。

根據(jù)上述要求，決定采用如下加熱過程：剛開始加熱時，可以采取滿功率加熱或按滿功率的某一比例值加熱，當(dāng)溫度上升到某一值時，轉(zhuǎn)為按基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制算法得到的控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)加熱，加熱方式可通過功能單元決定。

(1)按百分比加熱：就是以設(shè)定值的某一比例值作為控制量來決定PWM的占空比來控制固態(tài)繼電器的通斷，選定加熱比例后，前端機(jī)就以該比例決定的固定的PWM的占空比來進(jìn)行加熱，該比例值可在線更改。

(2)按設(shè)定值加熱：根據(jù)設(shè)定值與實際溫度的偏差，采用基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制算法得到控制量，按該控制量決定PWM的占空比進(jìn)行加熱。

2 控制系統(tǒng)原理

控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件部分主要由信號采集與放大電路、溫度補(bǔ)償電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)電路幾部分組成。軟件包括單片機(jī)AT89C52程序設(shè)計、單片機(jī)AT89C52與AT89C2051通信程序設(shè)計、單片機(jī)AT89C2051程序設(shè)計三個主要模塊組成。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)

(1)信號采集與放大電路

采用K型熱電偶獲得現(xiàn)場的實際溫度，溫度采樣范圍為0―400℃ ，相應(yīng)地轉(zhuǎn)換的電壓信號范圍為0―20mv。因為系統(tǒng)要控制8路工業(yè)電爐，所以就要對8路溫度進(jìn)行檢測采樣和控制，這里采用CD4051 實現(xiàn)八選一通道選擇。電壓信號放大采用低零漂移的運算放大器OP07 , 差分雙端輸入，可以有效地抑制共模干擾。

從熱電偶獲得的最大有效電壓為20mv ，而ICL7135 滿量程時的電壓為2V，所以放大電路的放大倍數(shù)為100，該放大電路由運放U4、U5組成第一級差分武電路，U6組成第二級差分式電路，根據(jù)這一放大倍數(shù)來取電阻的阻值，該放大電路的放大倍數(shù)可由下式計算：

Av=A1A2=（1+2R96/R95）（-R89/R98），要保證Av=-100，取R89=20K，取R98=20K。取R96=20K，R95為一電位器，其取值范圍之為0-500。所以只要調(diào)節(jié)電位器R95，就可以滿足要求。

(2)溫度補(bǔ)償電路

熱電偶分度表是在冷端溫度為0℃ 時測定的，熱電偶在實際測量中，當(dāng)冷端的溫度不是0℃時，就不能直接利用分度表得知溫度值，因此必須對熱電偶冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正。熱電偶測溫電路中要有冷端溫度補(bǔ)償電路、冷端補(bǔ)償方法較多，這里采用冷端溫度補(bǔ)償器來實現(xiàn)溫度補(bǔ)償。

該補(bǔ)償電路的工作原理是熱電偶產(chǎn)生的電勢經(jīng)濾波放大后有一定的靈敏度，采用溫敏二極管組成的測量電橋的輸出經(jīng)放大器放大后也有相同的靈敏度。將這兩個放大后的信號再通過增益為1的運算放大器相加，則可以自動補(bǔ)償冷端溫度變化引起的誤差。補(bǔ)償范圍在0―50℃ ，精度可以達(dá)到0.5 ℃。

(3)A/D轉(zhuǎn)換電路

因溫度是一個緩慢變化的過程，對采樣速率要求不高，為提高抗干擾能力，采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。

本文采用MAXIM公司的ICL7135 , MC1403芯片為ICL7135提供基準(zhǔn)電壓。通常情況下，設(shè)計者都是用單片機(jī)來并行采集ICL7135的數(shù)據(jù)，在這里，作者采用單片機(jī)對ICL7135 進(jìn)行串行數(shù)據(jù)采集，利用該方式具有結(jié)構(gòu)簡單、占用單片－機(jī)資源少等特點。

在ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，又要連接BCD

碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，這樣至少需要9根I/0口線，因此，系統(tǒng)的連接比較復(fù)雜，ICL7135的串行接法是通過計脈沖數(shù)的方法來獲得測量轉(zhuǎn)換結(jié)果的，可以通過單片機(jī)的定時器TO或Tl來作計數(shù)脈沖器，定時器TO所用的CLK頻率是系統(tǒng)晶振頻率的1 / 12 ，因此可利用單片機(jī)的ALE信號經(jīng)74LS74分頻后作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入，便可得到定時器TO所使用的頻率與單片機(jī)系統(tǒng)晶振頻率的關(guān)系，以及ICL7135所需頻率輸入與單片機(jī)系統(tǒng)晶振頻率的關(guān)系。

為使定時器TO計數(shù)脈沖與ICL7135工作所需的脈沖同步，可以將ICL7135的BUSY信號接至AT89C52的P3 .2 ( INTO）引腳上，此時定時器TO是否工作將受BUSY信號的控制，并且將定時器TO的選通控制信號GATE位置1 。ICL7135的輸入電壓與TO計數(shù)脈沖成線性關(guān)系，ICL7135滿量程時對應(yīng)的有效計數(shù)脈沖為20000 ，可以得以下公式：

fIN=VIN/VMAX*20000=VIN/VR*1000,式中：fIN為對應(yīng)輸入電壓VIN的計數(shù)脈沖，VMAX，VR分別為ICL7135的最大工作電壓和基準(zhǔn)電壓，且有VMAX=2VR，VR工作時事先通過MC1403輸出端電位器調(diào)好。

只要VR非常準(zhǔn)確，且準(zhǔn)確測量出VIN，因ICL7135和AT89C52 的精確度都非常高，故得到的fIN也可達(dá)到很高的精度。

(4)4CPU電路

之所以要用AT89C52和AT89C2051兩個單片機(jī)，主要是考慮到AT89C52要實現(xiàn)的功能比較多，負(fù)荷較重，且其片內(nèi)RAM空間已全部分配完所以采用AT89C52作為系統(tǒng)的核心控制芯片，用AT89C52用于產(chǎn)生PWM波形去控制固態(tài)繼電器的導(dǎo)通與截止。

4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的工作原理及控制要求，考慮軟件的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，正確處理各實體之間的聯(lián)系，為此軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，自頂向下，逐步細(xì)化，利用子程序構(gòu)成各模塊。整個軟件系統(tǒng)有良好的可讀性、可修改性，易于調(diào)試和維護(hù)。下面簡述其中三個主要的程序設(shè)計。

(1)單片機(jī)AT89C52 程序設(shè)計

包括主程序設(shè)計和中斷采樣程序設(shè)計，要對8路溫度進(jìn)行循環(huán)采集，通過定時器T2每隔1s定時對8路溫度進(jìn)行順序采集，這就要對通道選擇，這可通過AT89C52的P2.0、P2.1、P2.2 對多路開關(guān)CD4051的地址引腳A0、Al 、A2 進(jìn)行控制而實現(xiàn)在采樣中斷子程序中，要對看門狗計數(shù)器清零，這可通過AT89C52的Pl .1 來控制MAX813L的WD1引腳實現(xiàn),每次進(jìn)人中斷采樣時，給MAX813L的WD1引腳一個脈沖，從而對其內(nèi)部計數(shù)器清零。獲得采樣數(shù)據(jù)后，要進(jìn)行處理（如進(jìn)制轉(zhuǎn)換等），加熱模式判別（停止加熱、是否需上下限報警、是按百分比加熱還是按基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制加熱等），與AT89C2051進(jìn)行通信，將獲得的控制量傳送給AT89C2051以實現(xiàn)PWM波形的生成，偏差和偏差變化率存取計算（因有8路溫度數(shù)據(jù)，對應(yīng)就需給它們分配存儲空間，以方便存取和計算）。

(2)單片機(jī)AT89C52與AT89C2051通信程序設(shè)計

AT89C52 經(jīng)采樣處理后，需將得到的控制量傳送給AT89C2051 , AT89C2051根據(jù)獲得的控制量通過軟件產(chǎn)生PWM控制信號。這就需安排好AT89C52與AT89C2051的通信協(xié)議，這里AT89C52 與AT89C2051之間采用四位數(shù)據(jù)線并行通信，所以在通信前需將AT89C52 發(fā)送的控制量拆成半字節(jié)后放入發(fā)送存儲單元。在進(jìn)行通信時，AT89C52 通過引腳P0 . 4發(fā)聯(lián)絡(luò)信號，AT89C2051 收到AT89C52發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號后，通過引腳P3 . 4給AT89C52發(fā)應(yīng)答信號，AT89C52收到AT89C2051的應(yīng)答信號后，就開始給AT89C2051發(fā)送數(shù)據(jù)。

(3)單片機(jī)AT89C2051 程序設(shè)計

利用AT89C2051來完成PWM波形的發(fā)生，AT89C52只需將經(jīng)運算后得到的控制量送給AT89C2051 , 這樣，AT89C52 的負(fù)荷就減輕了，有利于提高整個系統(tǒng)的工作性能。而AT89C2051只管PWM波形的發(fā)生，有利于提高控制精度，獲得較好的實時性，且電路結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，八路輸出，只需要一片AT89C2051 ，和一個簡單的驅(qū)動電路。其工作過程也十分簡單：AT89C2051經(jīng)軟件算法后獲得PWM波形，八路輸出采用循環(huán)輸出，因每路數(shù)據(jù)的更新時間非常短，不會影響控制的實時性，然后通過驅(qū)動電路驅(qū)動后去控制固態(tài)繼電器的閉合時間。

本系統(tǒng)選用單片機(jī)89C52作為核心控制芯片，具有成本低、體積小、集成度高、可靠性高等特點，是一種較理想的選擇。設(shè)計方法上，將軟件工程的思想引用于單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計，使系統(tǒng)的信息流向及整體功能設(shè)計簡單明確、清晰。

參考文獻(xiàn)：

篇（6）

 

單片機(jī)技術(shù)作為現(xiàn)代電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，機(jī)電一體化產(chǎn)品，智能儀器，家用電器、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信等方面，是各類控制系統(tǒng)的核心。《單片機(jī)控制技術(shù)》是在前面所學(xué)《單片機(jī)基礎(chǔ)1》和《單片機(jī)基礎(chǔ)2》教學(xué)模塊的基礎(chǔ)上，進(jìn)行小型單片機(jī)電子產(chǎn)品軟硬件設(shè)計和制作的教學(xué)模塊。通過本模塊的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生掌握單片機(jī)技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用，鍛煉學(xué)生動手實踐能力、創(chuàng)新能力和新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)能力，為將來從事單片機(jī)新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)、檢測和維護(hù)等工作奠定堅實的基礎(chǔ)。

一、教學(xué)實施設(shè)想

依據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)研制過程，模塊《單片機(jī)控制技術(shù)》可分為單片機(jī)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與調(diào)試和單片機(jī)程序設(shè)計與調(diào)試兩個部分，在綜合應(yīng)用階段將二者融為一體。通過本模塊的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機(jī)硬件設(shè)計和程序設(shè)計的相關(guān)知識，熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成和開發(fā)方法，懂得單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)技術(shù)，并在實際制作的基礎(chǔ)上制作，了解單片機(jī)控制的電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)管理方法。

在“教、學(xué)、做”一體的教學(xué)過程中，通過分組實施，提高學(xué)生的溝通能力、團(tuán)隊合作及協(xié)調(diào)能力，提高學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬎悸罚b密的工作方式和強(qiáng)烈的責(zé)任意識。教學(xué)實施按照3個階段逐級深入：①基礎(chǔ)知識復(fù)習(xí)講解；②基本應(yīng)用訓(xùn)練；③綜合實際制作。

二、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

曾經(jīng)有人這樣說過，如果用數(shù)碼管和按鍵，做一個可以調(diào)整時間的電子鐘出來，那么你的單片機(jī)就算入門了60%了。我認(rèn)為這句話是有道理的。基于單片機(jī)技術(shù)的實時時鐘能夠涵蓋單片機(jī)課程的大部份知識點，對單片機(jī)知識的應(yīng)用，其綜合度是相當(dāng)高的。

本模塊以4位數(shù)碼管實時時鐘的硬件電路和程序設(shè)計為載體，以8位數(shù)碼管實時時鐘的設(shè)計和制作為任務(wù)驅(qū)動，將單片機(jī)有關(guān)知識點融入“教、學(xué)、做”一體，采用分組實施，逐級深入的方式，重點培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用單片機(jī)知識進(jìn)行小型電子產(chǎn)品的設(shè)計、調(diào)試和制作能力。

本模塊按照教學(xué)計劃，可以分為5個學(xué)習(xí)情境：

1）單片機(jī)最小系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

以4位數(shù)碼管實時時鐘為例，講授單片機(jī)最小系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法核心期刊目錄。

2）單片機(jī)定時與中斷功能的應(yīng)用

以含四個按鍵和4位數(shù)碼管的可以調(diào)整時間的實時時鐘為例，講授單片機(jī)定時與中斷功能的實現(xiàn)方法。

3）單片機(jī)與數(shù)碼管顯示器接口的設(shè)計

以4位數(shù)碼管實時時鐘為例，講授單片機(jī)與數(shù)碼管顯示器的接口設(shè)計方法。

4）單片機(jī)與LCD顯示器1602接口的設(shè)計

以一片1602作為單片機(jī)實時時鐘顯示屏為例，講授單片機(jī)與LCD顯示器1602接口的設(shè)計方法。

5）制作單片機(jī)電子鐘

在教師指導(dǎo)下，應(yīng)用單片機(jī)中斷、定時技術(shù)，通過調(diào)整鍵、加1鍵、減1鍵、確定鍵四個按鍵，用8位數(shù)碼管（或用一片1602）制作一個可以調(diào)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(xué)習(xí)情境的訓(xùn)練，學(xué)生最終完成1臺具有調(diào)時功能的單片機(jī)電子鐘作品，并以作品的完成情況和完成過程進(jìn)行考核評價。

三、思考與展望

1、模塊《單片機(jī)控制技術(shù)》 以單片機(jī)控制的電子鐘的設(shè)計制作為載體，將單片機(jī)多個知識點串連到一起，按照由淺到深逐級深入，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、細(xì)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(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，理論聯(lián)系實際，制作實用的單片機(jī)電子小產(chǎn)品。

2、“單片機(jī)工作室”是我系單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的“第二課堂”制作，對于已不能滿足模塊課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)秀學(xué)生，要依托“單片機(jī)工作室”，注重單片機(jī)優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，提高他們參與創(chuàng)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(shè)計及畢業(yè)論文設(shè)計中，為學(xué)生采用單片機(jī)技術(shù)，設(shè)計開發(fā)作品提供有力的支持。

3、今后要不斷延伸教學(xué)模塊。要與合作企業(yè)共同制定教學(xué)實訓(xùn)項目，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將“教室與實訓(xùn)室”、“教師與師傅”、“學(xué)生與學(xué)徒”、“作業(yè)與作品”四者合一的開展單片機(jī)教學(xué)。在與企業(yè)共建校外實習(xí)基地的基礎(chǔ)上，依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將單片機(jī)實用項目的開發(fā)設(shè)計過程融入教學(xué)，實現(xiàn)仿真企業(yè)環(huán)境條件下的教學(xué)，突出技術(shù)應(yīng)用的職業(yè)性。

篇（7）

信號發(fā)生器論文參考文獻(xiàn)：

[1]陳益飛、單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)、國防工業(yè)出版社。

[2]鄒虹、單片機(jī)波形發(fā)生器的設(shè)計、重慶郵電學(xué)院學(xué)報。

[3]毅剛，彭喜元、單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計、電子工業(yè)出版社。

[5]張毅剛、彭喜元單片機(jī)原理及應(yīng)用(第2版)、高等教育出版社

[5]譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計（第4版）[M].北京：清華大學(xué)出版社2010.

[6]陳明義.電子技術(shù)教程設(shè)計實用教程（第3版）[M].長沙：中南大學(xué)，2009.

[7]馬曉.函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計[D].河南2012.

[8]李華.MCS-51系列單片機(jī)實用接口技術(shù)[M].

[9]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M].

信號發(fā)生器論文參考文獻(xiàn)：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)--模擬部分第五版.高等教育出版社1998

[2]謝自美.電子線路設(shè)計.實驗.測試(第二版).華中科技大學(xué)出版社2000[1]電子電路大全(合定本).中國計量出版社1991

[3]童詩白華成英主編《電子技術(shù)基礎(chǔ)－模擬電子技術(shù)》P402-461頁高等教育出版社出版2004年7月出版（非正弦信號產(chǎn)生電路）

[4]陳曉文主編《電子線路課程設(shè)計》P129-P133頁（函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計）電子工業(yè)出版社出版2004年8月出版

[5]張憲、何宇斌主編《電子電路制作指導(dǎo)》P151-161化學(xué)工業(yè)出版社出版2006年1月第一版（振蕩電路）

信號發(fā)生器論文參考文獻(xiàn)：

[1]《電子技術(shù)基礎(chǔ)－模擬電子技術(shù)》P234-P240頁主編：郝波、李川西安電子科技大學(xué)出版社出版2004年7月出版（非正弦信號產(chǎn)生電路）

[2]《電子線路課程設(shè)計》P129-P133頁（函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計）主編：陳曉文電子工業(yè)出版社出版2004年8月出版

篇（8）

 

1 Proteus 簡介

Proteus是英國Labcenter公司研發(fā)的多功能EDA（電子設(shè)計自動化），它實現(xiàn)了從電路設(shè)計到測試、仿真、調(diào)試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發(fā)周期，并且降低了開發(fā)成本。所以說它為電子電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計以及教師的教學(xué)、學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了非常有效的方法。

2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與仿真實例

下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與仿真。要求發(fā)光二極管一亮一滅的不停閃爍。

2.1 設(shè)計電路

利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：

⑴運行Proteus ISIS程序；

⑵單擊P命令進(jìn)入元件選擇對話框，選擇電路設(shè)計中所需的元件；

⑶放置元件到繪圖區(qū)簡單制作，布好局；

⑷設(shè)置好元件的參數(shù)；

⑸連接導(dǎo)線。

繪制完成的單燈閃爍硬件電路圖如圖1所示。

圖1 單燈閃爍硬件電路圖

2.2 編寫程序

ORG0030H

LOOP: SETB P1.0

LCALL DELAY

CLR P1.0

LCALL DELAY

LJMP LOOP

DELAY: MOVR3, #250

L:MOV R4, #250

LL:DJNZ R4, LL

DJNZ R3, L

RET

END

編輯好程序保存時，文件的擴(kuò)展名必須是ASM格式。

編譯程序，若編譯通過，便得到HEX格式的文件論文開題報告范例。

2.3 加載程序文件

雙擊原理圖中的單片機(jī)元件AT89C51，便出現(xiàn)單片機(jī)的屬性編輯窗口，在“Program File”欄指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可將該程序文件加載到單片機(jī)中。

2.4 啟動仿真，看電路運行效果

單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運行狀況。

Proteus可以總體仿真運行，也可單步或設(shè)置斷點仿真。

啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機(jī)系統(tǒng)在運行時，各硬件所處的實時狀態(tài)。

若電路設(shè)計合理、程序編寫正確，就會看到發(fā)光二極管不停地閃爍。

2.5 調(diào)試簡單制作，修正電路、程序代碼

若未出現(xiàn)想要實現(xiàn)的功能，就需進(jìn)行軟硬件調(diào)試。

對于硬件電路，可用Proteus中提供的測量儀器儀表對電路進(jìn)行測試、觀察；至于程序，可采取單步或設(shè)置斷點進(jìn)行仿真調(diào)試。

不斷修正電路及程序代碼，直到能實現(xiàn)相應(yīng)功能，并改變元件參數(shù)使電路的性能達(dá)最優(yōu)。

注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機(jī)中。

2.6 仿真運行通過，制作實際電路

仿真運行通過后，根據(jù)設(shè)計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調(diào)試，直至產(chǎn)品制作成功。

Proteus仿真模型是根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術(shù)參數(shù)文件來建立的，仿真極接近實際簡單制作，所以仿真運行通過后制作的實際電路的成功率相當(dāng)高。

3 引入Proteus的好處

3.1 教學(xué)中

1. 教學(xué)內(nèi)容生動形象化

利用Proteus仿真軟件和多媒體教學(xué)設(shè)備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機(jī)硬件設(shè)計到軟件調(diào)試的全過程，并演示運行結(jié)果，使教學(xué)內(nèi)容生動形象化。

2. 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)中對實例用Proteus進(jìn)行仿真，這種結(jié)合實際講解知識點的方法，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學(xué)質(zhì)量。

3. 拓展學(xué)生思維

講解完知識點后，針對實例，向?qū)W生提出相關(guān)拓展性問題。比如上例中：

⑴P1.0口線上能否多并聯(lián)幾個發(fā)光二極管？改變R2阻值大小的話會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

⑵能不能將P1.0換為32根I/O口線中的其他線呢？若能的話，改為P0的某一口線時需注意什么？

⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一樣都接發(fā)光二極管以及電阻呢？

⑷硬件電路改了簡單制作，程序相應(yīng)地要如何修改呢？。。。論文開題報告范例。。。

通過提問，并適當(dāng)演示，這樣不僅拓展了學(xué)生的思維，同時加強(qiáng)、深化了學(xué)生對知識點的理解。

3.2 實踐中

1. 提高開發(fā)速度，降低開發(fā)成本

從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區(qū)繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機(jī)中，進(jìn)行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設(shè)計是否達(dá)到要求，未達(dá)到，即可修整設(shè)計方案、修改程序、測試電路，直至成功。這樣就無須多次購買元器件板、制板、焊接測試調(diào)試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設(shè)計效果和質(zhì)量。

2. 敢于嘗試，勇于創(chuàng)新

根據(jù)仿真通過后的電路原理圖來制作產(chǎn)品，學(xué)生就不用擔(dān)心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設(shè)計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養(yǎng)了學(xué)生勤思考、勇于創(chuàng)新的精神。

4 結(jié)語

教學(xué)與實踐中引入Proteus，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。產(chǎn)品制作成功，學(xué)生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環(huán)。通過不斷的實踐，學(xué)生的動手開發(fā)、創(chuàng)新能力就得到了較大的提高。

參考文獻(xiàn):

[1]彭勇.單片機(jī)技術(shù).電子工業(yè)出版社,2009.8

篇（9）

1.引言

在低壓配電系統(tǒng)中，低壓斷路器是應(yīng)用最為廣泛保護(hù)裝置之一，主要應(yīng)用于要求實現(xiàn)保護(hù)且不頻繁操作的場合。它不僅能在正常工作情況下接通、分?jǐn)嘭?fù)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(hù)變壓器、用電設(shè)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(qū)域的停電，減少不必要的損失。鑒于此設(shè)計一款智能的低壓斷路器具有很大的現(xiàn)實意義[1]。

2.總體方案設(shè)計

論文所設(shè)計的系統(tǒng)包括參量中央處理控制模塊、信號采集模塊、信號調(diào)理模塊、人機(jī)交互模塊、通信模塊以及電源模塊等。圖1為硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖：

圖1 整體結(jié)構(gòu)框圖

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

3.電路設(shè)計

3.1 單片機(jī)I/O口擴(kuò)展

圖2 AT89C51RC2單片機(jī)接口擴(kuò)展原理圖

AT89C51RC2單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示，本論文所實際的智能控制系統(tǒng)是以AT89C51RC2片上系統(tǒng)為核心的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊

由于AT89C51RC2單片機(jī)內(nèi)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(chǎn)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(guān)電容逐次逼近原理實現(xiàn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。該芯片內(nèi)置3路自測方式，片內(nèi)集成系統(tǒng)時鐘，固有的采樣和保持功能，具有轉(zhuǎn)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(jī)接線簡單，引線很少，能夠很好節(jié)省單片機(jī)的I/O資源。TLC1543芯片與單片機(jī)接線如圖3所示。

3.3 電源模塊

常用的電壓源設(shè)計有電流源供電和電壓源供電。由于電流互感器裝設(shè)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(shè)置備用電源來保證電源模塊失去供電電壓之后單片機(jī)、LCD顯示器等電子元件的正常工作，電源電路設(shè)計較為復(fù)雜。因此，我們采用電壓源供電的方式，即任意取一相電壓經(jīng)電源變壓器變壓、整流單元整流后，采用DC-DC模塊轉(zhuǎn)換為所需電壓。電壓源供電是由裝置進(jìn)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(tǒng)電源電路如圖4所示。

圖3 TLC1543芯片與單片機(jī)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(shù)據(jù)顯示、后續(xù)數(shù)據(jù)處理及測量信號校正，可利用單片機(jī)的串行口與PC機(jī)進(jìn)行串行通信，將單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)傳送到PC機(jī)中，由PC機(jī)的高級語言對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及統(tǒng)計等復(fù)雜處理。在實現(xiàn)計算機(jī)與單片機(jī)之間的串行通信時，通常采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口進(jìn)行串行通信。美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA）正式公布的通信標(biāo)準(zhǔn)總線包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(dǎo)致斷路器誤動作甚至損壞設(shè)備本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire數(shù)字溫度傳感器DS18B20對智能控制單元工作環(huán)境溫度進(jìn)行檢測與控制。

現(xiàn)代化的配電系統(tǒng)往往要求能夠記錄故障發(fā)生、人員登錄、設(shè)備操作等的具體時間，以便在事后進(jìn)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(jī)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(jī)的接線原理圖

圖7 主程序流程圖

4.系統(tǒng)主程序

主程序是整個軟件系統(tǒng)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(shè)計對于整個軟件設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。系統(tǒng)上電或復(fù)位后，首先進(jìn)行系統(tǒng)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(shè)定整定值，隨后進(jìn)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(shè)置的整定值進(jìn)行比較，判斷有無故障或不正常工作狀態(tài)發(fā)生，隨即判斷是否需要脫扣，如果系統(tǒng)發(fā)出脫扣信號則系統(tǒng)推出，如果無故障發(fā)生或不需要脫扣，則返回到采樣環(huán)節(jié)循環(huán)。本文設(shè)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(shè)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(jī)及器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)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(shù)，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(shù)的顯示需要通過鍵盤進(jìn)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(dāng)仿真開始時，繼電器閉合。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，繼電器斷開以保護(hù)設(shè)備。

6.結(jié)論

本文結(jié)合具體設(shè)計要求，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)三段電流保護(hù)、單相接地保護(hù)、過電壓保護(hù)、短路保護(hù)、欠電壓保護(hù)以及過溫保護(hù)，保護(hù)精度控制在正常的范圍之內(nèi)。本文為實現(xiàn)斷路器的智能化和可通信等功能。經(jīng)仿真調(diào)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了較好的保護(hù)功能，還實現(xiàn)了測量和監(jiān)控等功能。所設(shè)計的控制器可靠性高，實時性好，特別是實現(xiàn)了現(xiàn)場通信，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]盧麗君.基于TLC1543的單片機(jī)多路采樣監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].儀器儀表與分析監(jiān)測，2007（4）：5-6，40.

篇（10）

2糧倉濕度檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計

糧情測控系統(tǒng)是計算機(jī)硬件與軟件的結(jié)合體，實現(xiàn)了計算機(jī)對儲糧的檢測與預(yù)警。系統(tǒng)硬件由控制部分和信號檢測部分組成，其中，控制部分包含五個模塊：控制器模塊、手動按鍵、顯示模塊、通信模塊和報警模塊；信號檢測部分包含一個模塊：濕度檢測模塊。

2.1核心單元電路

綜合考慮系統(tǒng)的方便性，可靠性，性價比等因素，系統(tǒng)主機(jī)芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統(tǒng)常用的單片機(jī)，應(yīng)用在很多領(lǐng)域，利用它完成的報警系統(tǒng)很多。使用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的計算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計要求，而且AT89C51單片機(jī)相對于其它型號的單片機(jī)，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對比較好。

2.2檢測傳感器和檢測電路

濕度檢測采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測控系統(tǒng)中主要是檢測室內(nèi)與室外的濕度，一般一個糧倉有兩個濕度檢測點，且精度要求不高。

2.3顯示電路設(shè)計

系統(tǒng)顯示模塊采用數(shù)碼管動態(tài)顯示原理，清晰的顯示實時濕度值

3軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)軟件設(shè)計分為兩個部分，作為主控的上位機(jī)的軟件設(shè)計及作為數(shù)據(jù)采樣的單片機(jī)終端節(jié)點的軟件設(shè)計。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實現(xiàn)，主要的功能子程序有：數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、線性校正、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)值顯示、發(fā)送、接收和部分中斷子程序。

4系統(tǒng)調(diào)試

本次設(shè)計采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯(lián)調(diào)時只需要把各模塊進(jìn)行正確的連接就可以實現(xiàn)仿真，其模塊與電路圖在前面已經(jīng)介紹這里只是給出總體調(diào)試的效果，把軟件調(diào)試的.HEX文件燒入其中的AT89C51中就可以運行了。