序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇單片機應用論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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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：

[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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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，廣泛使用的各種智能IC卡等等，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。

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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一、單片機在貯液容器溫控系統中的應用

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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2選擇合適的多媒體課件以滿足教學需求

把多媒體課件應用到單片機課程的教學過程中，使得單片機教學不再枯燥，不僅可以使學生提高對理論知識的認識，而且通過仿真實例可以使學生熟悉單片機系統的開發方法，進而培養學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。在單片機多媒體課件的開發過程中，筆者所在教學團隊，結合了電子課件開發工具PowerPoint和單片機仿真軟件PROTUES，使用PROTUES針對具體實例開發出仿真程序，同時把仿真結果動態的插入到PowerPoint制作的電子課件中，使得多媒體課件能夠演示單片機工作的動態及結果，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單片機技術的發展速度?！秵纹瑱C原理與應用》是一門內容多且雜、實踐能力要求高、發展迅速的課程，為了適應數字系統的不斷發展，多媒體課件中動態仿真實例要盡可能的選擇新事例，一方面能增加知識量，使課程和發展形勢緊密結合，另一方面也能調動學生的學習興趣，從而提高教學效果。

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中圖分類號：TP18文獻標識碼：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、生產效率高、節約能源、絕緣性能好、質量輕、耐磨和耐腐蝕性強等優點，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的金屬成型方法高，能適用于多種原料，成批、連續地生產，并且具有穩定的尺寸，容易實現生產的自動化和高速化，具有極高的經濟效益。在影響塑料成型加工過程的諸多因素當中，熔體溫度是一個最為關鍵的控制量，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的要求

根據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，并且希望PID控制器參數初值可以在線更改，當溫度達到控制要求范圍內時，希望其能一直被控制在給定值附近變化，當其超出某一范圍時（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，當溫度上升到某一值時，轉為按基于Fuzzy推理的參數自整定PID控制算法得到的控制量進行調節加熱，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繼電器的通斷，選定加熱比例后，前端機就以該比例決定的固定的PWM的占空比來進行加熱，該比例值可在線更改。

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

2 控制系統原理

控制系統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、溫度補償電路、A/D轉換電路、單片機電路幾部分組成。軟件包括單片機AT89C52程序設計、單片機AT89C52與AT89C2051通信程序設計、單片機AT89C2051程序設計三個主要模塊組成。

3 控制系統硬件設

(1)信號采集與放大電路

采用K型熱電偶獲得現場的實際溫度，溫度采樣范圍為0―400℃ ，相應地轉換的電壓信號范圍為0―20mv。因為系統要控制8路工業電爐，所以就要對8路溫度進行檢測采樣和控制，這里采用CD4051 實現八選一通道選擇。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，根據這一放大倍數來取電阻的阻值，該放大電路的放大倍數可由下式計算：

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。所以只要調節電位器R95，就可以滿足要求。

(2)溫度補償電路

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行溫度補償修正。熱電偶測溫電路中要有冷端溫度補償電路、冷端補償方法較多，這里采用冷端溫度補償器來實現溫度補償。

該補償電路的工作原理是熱電偶產生的電勢經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，則可以自動補償冷端溫度變化引起的誤差。補償范圍在0―50℃ ，精度可以達到0.5 ℃。

(3)A/D轉換電路

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轉換器。

本文采用MAXIM公司的ICL7135 , MC1403芯片為ICL7135提供基準電壓。通常情況下，設計者都是用單片機來并行采集ICL7135的數據，在這里，作者采用單片機對ICL7135 進行串行數據采集，利用該方式具有結構簡單、占用單片－機資源少等特點。

在ICL7135與單片機系統進行連接時，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數據輸出線，又要連接BCD

碼數據的位驅動信號輸出端，這樣至少需要9根I/0口線，因此，系統的連接比較復雜，ICL7135的串行接法是通過計脈沖數的方法來獲得測量轉換結果的，可以通過單片機的定時器TO或Tl來作計數脈沖器，定時器TO所用的CLK頻率是系統晶振頻率的1 / 12 ，因此可利用單片機的ALE信號經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系統晶振頻率的關系，以及ICL7135所需頻率輸入與單片機系統晶振頻率的關系。

為使定時器TO計數脈沖與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計數脈沖成線性關系，ICL7135滿量程時對應的有效計數脈沖為20000 ，可以得以下公式：

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

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

(4)4CPU電路

之所以要用AT89C52和AT89C2051兩個單片機，主要是考慮到AT89C52要實現的功能比較多，負荷較重，且其片內RAM空間已全部分配完所以采用AT89C52作為系統的核心控制芯片，用AT89C52用于產生PWM波形去控制固態繼電器的導通與截止。

4 控制系統的軟件設計

根據系統的工作原理及控制要求，考慮軟件的總體結構設計，正確處理各實體之間的聯系，為此軟件采用模塊化的結構設計，自頂向下，逐步細化，利用子程序構成各模塊。整個軟件系統有良好的可讀性、可修改性，易于調試和維護。下面簡述其中三個主要的程序設計。

(1)單片機AT89C52 程序設計

包括主程序設計和中斷采樣程序設計，要對8路溫度進行循環采集，通過定時器T2每隔1s定時對8路溫度進行順序采集，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CD4051的地址引腳A0、Al 、A2 進行控制而實現在采樣中斷子程序中，要對看門狗計數器清零，這可通過AT89C52的Pl .1 來控制MAX813L的WD1引腳實現,每次進人中斷采樣時，給MAX813L的WD1引腳一個脈沖，從而對其內部計數器清零。獲得采樣數據后，要進行處理（如進制轉換等），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推理的參數自整定PID控制加熱等），與AT89C2051進行通信，將獲得的控制量傳送給AT89C2051以實現PWM波形的生成，偏差和偏差變化率存取計算（因有8路溫度數據，對應就需給它們分配存儲空間，以方便存取和計算）。

(2)單片機AT89C52與AT89C2051通信程序設計

AT89C52 經采樣處理后，需將得到的控制量傳送給AT89C2051 , AT89C2051根據獲得的控制量通過軟件產生PWM控制信號。這就需安排好AT89C52與AT89C2051的通信協議，這里AT89C52 與AT89C2051之間采用四位數據線并行通信，所以在通信前需將AT89C52 發送的控制量拆成半字節后放入發送存儲單元。在進行通信時，AT89C52 通過引腳P0 . 4發聯絡信號，AT89C2051 收到AT89C52發送的聯絡信號后，通過引腳P3 . 4給AT89C52發應答信號，AT89C52收到AT89C2051的應答信號后，就開始給AT89C2051發送數據。

(3)單片機AT89C2051 程序設計

利用AT89C2051來完成PWM波形的發生，AT89C52只需將經運算后得到的控制量送給AT89C2051 , 這樣，AT89C52 的負荷就減輕了，有利于提高整個系統的工作性能。而AT89C2051只管PWM波形的發生，有利于提高控制精度，獲得較好的實時性，且電路結構相當簡單，八路輸出，只需要一片AT89C2051 ，和一個簡單的驅動電路。其工作過程也十分簡單：AT89C2051經軟件算法后獲得PWM波形，八路輸出采用循環輸出，因每路數據的更新時間非常短，不會影響控制的實時性，然后通過驅動電路驅動后去控制固態繼電器的閉合時間。

本系統選用單片機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。設計方法上，將軟件工程的思想引用于單片機系統的設計，使系統的信息流向及整體功能設計簡單明確、清晰。

參考文獻：

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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?！秵纹瑱C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?；趩纹瑱C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。

篇（7）

信號發生器論文參考文獻：

[1]陳益飛、單片機原理及應用技術、國防工業出版社。

[2]鄒虹、單片機波形發生器的設計、重慶郵電學院學報。

[3]毅剛，彭喜元、單片機原理與應用設計、電子工業出版社。

[5]張毅剛、彭喜元單片機原理及應用(第2版)、高等教育出版社

[5]譚浩強.C程序設計（第4版）[M].北京：清華大學出版社2010.

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

[7]馬曉.函數信號發生器的設計[D].河南2012.

[8]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術[M].

[9]何立民.單片機應用技術選編[M].

信號發生器論文參考文獻：

[1]康華光.電子技術基礎--模擬部分第五版.高等教育出版社1998

[2]謝自美.電子線路設計.實驗.測試(第二版).華中科技大學出版社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《電子技術基礎－模擬電子技術》P402-461頁高等教育出版社出版2004年7月出版（非正弦信號產生電路）

[4]陳曉文主編《電子線路課程設計》P129-P133頁（函數發生器的設計）電子工業出版社出版2004年8月出版

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

信號發生器論文參考文獻：

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

[2]《電子線路課程設計》P129-P133頁（函數發生器的設計）主編：陳曉文電子工業出版社出版2004年8月出版

篇（8）

 

1 Proteus 簡介

Proteus是英國Labcenter公司研發的多功能EDA（電子設計自動化），它實現了從電路設計到測試、仿真、調試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發周期，并且降低了開發成本。所以說它為電子電路、單片機應用系統的開發設計以及教師的教學、學生的學習提供了非常有效的方法。

2 單片機應用系統設計與仿真實例

下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現單片機應用系統的設計與仿真。要求發光二極管一亮一滅的不停閃爍。

2.1 設計電路

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命令進入元件選擇對話框，選擇電路設計中所需的元件；

⑶放置元件到繪圖區簡單制作，布好局；

⑷設置好元件的參數；

⑸連接導線。

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元件AT89C51，便出現單片機的屬性編輯窗口，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，也可單步或設置斷點仿真。

啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機系統在運行時，各硬件所處的實時狀態。

若電路設計合理、程序編寫正確，就會看到發光二極管不停地閃爍。

2.5 調試簡單制作，修正電路、程序代碼

若未出現想要實現的功能，就需進行軟硬件調試。

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

不斷修正電路及程序代碼，直到能實現相應功能，并改變元件參數使電路的性能達最優。

注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機中。

2.6 仿真運行通過，制作實際電路

仿真運行通過后，根據設計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調試，直至產品制作成功。

Proteus仿真模型是根據生產廠家提供的技術參數文件來建立的，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高。

3 引入Proteus的好處

3.1 教學中

1. 教學內容生動形象化

利用Proteus仿真軟件和多媒體教學設備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機硬件設計到軟件調試的全過程，并演示運行結果，使教學內容生動形象化。

2. 激發學生的學習興趣，提高教學質量

教學中對實例用Proteus進行仿真，這種結合實際講解知識點的方法，大大激發了學生的學習興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學質量。

3. 拓展學生思維

講解完知識點后，針對實例，向學生提出相關拓展性問題。比如上例中：

⑴P1.0口線上能否多并聯幾個發光二極管？改變R2阻值大小的話會出現什么現象？

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P1.0一樣都接發光二極管以及電阻呢？

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

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

3.2 實踐中

1. 提高開發速度，降低開發成本

從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機中，進行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設計是否達到要求，未達到，即可修整設計方案、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、焊接測試調試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設計效果和質量。

2. 敢于嘗試，勇于創新

根據仿真通過后的電路原理圖來制作產品，學生就不用擔心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養了學生勤思考、勇于創新的精神。

4 結語

教學與實踐中引入Proteus，提高了學生的學習熱情。產品制作成功，學生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環。通過不斷的實踐，學生的動手開發、創新能力就得到了較大的提高。

參考文獻:

[1]彭勇.單片機技術.電子工業出版社,2009.8

篇（9）

1.引言

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）

2糧倉濕度檢測系統硬件設計

糧情測控系統是計算機硬件與軟件的結合體，實現了計算機對儲糧的檢測與預警。系統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

綜合考慮系統的方便性，可靠性，性價比等因素，系統主機芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統常用的單片機，應用在很多領域，利用它完成的報警系統很多。使用AT89C51單片機構成的計算機系統能夠實現準確的采樣煤氣濃度，能夠達到題目的設計要求，而且AT89C51單片機相對于其它型號的單片機，更加易于學習和掌握，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。在糧情測控系統中主要是檢測室內與室外的濕度，一般一個糧倉有兩個濕度檢測點，且精度要求不高。

2.3顯示電路設計

系統顯示模塊采用數碼管動態顯示原理，清晰的顯示實時濕度值

3軟件設計

整個系統軟件設計分為兩個部分，作為主控的上位機的軟件設計及作為數據采樣的單片機終端節點的軟件設計。系統采用模塊化編程，將各部分功能分別實現，主要的功能子程序有：數據采集、標度變換、線性校正、數制轉換、數值顯示、發送、接收和部分中斷子程序。

4系統調試

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