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篇1
1.3 課程設計任務 1
1.4 課程設計要求 1
第2章 總體方案設計 1
2.1 數字溫度計設計方案論證 1
2.2 設計方案的總體框圖 2
第3章 各部分電路的實現 2
3.1 傳感器電路 2
3.2 A/D轉換器MAX197 4
3.3 8279驅動顯示器 6
第4章 各個部分流程圖及設計 9
4.1 A/D轉換器MAX197的流程圖 9
4.2 8279 的程序及框圖 11
4.3 數字式溫度計的整體程序 12
篇2
1TCP/IP協議簡介
TCP/IP協議是一套把因特網上的各種系統互連起來的協議組，保證因特網上數據的準確快速傳輸。參考開放系統互連（OSI）模型，TCP/IP通常采用一種簡化的四層模型，分別為：應用層、傳輸層、網絡層、鏈路層。
（1）應用層
網絡應用層要有一個定義清晰的會話過程，如通常所說的Http、Ftp、Telnet等。在本系統中，單片機系統傳遞來自Ethernet和數據終端的數據，應用層只對大的數據報作打包拆報處理。
（2）傳輸層
傳輸層讓網絡程序通過明確定義的通道及某些特性獲取數據，如定義網絡連接的端口號等，實現該層協議的傳輸控制協議TCP和用戶數據協議UDP。在本系統中使用UDP數據報協議。
（3）網絡層
網絡層讓信息可以發送到相鄰的TCP/IP網絡上的任一主機上，IP協議就是該層中傳送數據的機制。同時建立網絡間的互連，應提供ARP地址解析協議，實現從IP地址到數據鏈路物理地址的映像。
（4）鏈路層
由控制同一物理網絡上的不同機器間數據傳送的底層協議組成，實現這一層協議的協議并屬于TCP/IP協議組。在本系統中這部分功能由單片機控制網卡芯片CS8900實現。
2硬件框圖
如圖1所示，系統提供RJ45接口連接Ethernet網絡，并且提供一個串口給用戶使用。系統板可以將從Ethernet上過來的IP數據報解包后送給串口，也可將從串口過來的數據封裝為IP包送到局域網中。外部RAM使用61C1024（128KB），從而為數據處理提供了很大的緩存；使用E2PROM——X25045，既可以作為看門狗使用，也可以將IP地址、網卡物理地址和其他參數保存在里面。
CS8900芯片是CirrusLogic公司生產的一種局域網處理芯片，它的封裝是100-pinTQFP，內部集成了在片RAM、10BASE-T收發濾波器，并且提供8位和16位兩種接口，本文只介紹它的8位模式。
NE103是一種脈沖變壓器，在CS8900的前端對網絡信號進行脈沖波形變換。
3工作原理
3.1CS8900的工作原理
CS8900與單片機按照8位方式連接，網卡芯片復位后默認工作方式為I/O連接，基址是300H，下面對它的幾個主要工作寄存器進行介紹（寄存器后括號內的數字為寄存器地址相對基址300H的偏移量）。
·LINECTL（0112H）
LINECTL決定CS8900的基本配置和物理接口。在本系統中，設置初始值為00d3H，選擇物理接口為10BASE-T，并使能設備的發送和接收控制位。
·RXCTL（0104H）
RXCTL控制CS8900接收特定數據報。設置RXTCL的初始值為0d05H，接收網絡上的廣播或者目標地址同本地物理地址相同的正確數據報。
·RXCFG（0102H）
RXCFG控制CS8900接收到特定數據報后會引發接收中斷。RXCFG可設置為0103H，這樣當收到一個正確的數據報后，CS8900會產生一個接收中斷。
·BUSCT（0116H）
BUSCT可控制芯片的I/O接口的一些操作。設置初始值為8017H，打開CS8900的中斷總控制位。
·ISQ（0120H）
ISQ是網卡芯片的中斷狀態寄存器，內部映射接收中斷狀態寄存器和發送中斷狀態寄存器的內容。
·PORT0（0000H）
發送和接收數據時，CPU通過PORT0傳遞數據。
·TXCMD（0004H）
發送控制寄存器，如果寫入數據00C0H，那么網卡芯片在全部數據寫入后開始發送數據。
·TXLENG（0006H）
發送數據長度寄存器，發送數據時，首先寫入發送數據長度，然后將數據通過PORT0寫入芯片。
以上為幾個最主要的工作寄存器（為16位），CS8900支持8位模式，當讀或寫16位數據時，低位字節對應偶地址，高位字節對應奇地址。例如，向TXCMD中寫入00C0H，則可將00h寫入305H，將C0H寫入304H。
系統工作時，應首先對網卡芯片進行初始化，即寫寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。發數據時，寫控制寄存器TXCMD，并將發送數據長度寫入TXLENG，然后將數據依次寫入PORT0口，如將第一個字節寫入300H，第二個字節寫入301H，第三個字節寫入300H，依此類推。網卡芯片將數據組織為鏈路層類型并添加填充位和CRC校驗送到網絡同樣，單片機查詢ISO的數據，當有數據來到后，讀取接收到的數據幀。讀數據時，單片機依次讀地址300H，301H，300H，301H…。
3.2單片機工作流程
如圖人所示，單片機首先初始化網絡設備。網卡IP地址和物理地址存在X25045中，單片機復位后首先讀取這些數據以初始化網絡。
單片機主要完成數據的解包打包。當有數據從RJ45過來，單片機對數據報進行分析，如果是ARP（物理地址解析）數據包，則程序轉入ARP處理程序（因為在網絡上正是ARP協議將IP地址和物理地址相映射）。如果是IP數據包且傳輸層使用UDR協議，端口正確，則認為數據報正確，數據解包后，將數據部分通過串口輸出。反之，如果單片機從串口收到數據，則將數據按照UDP協議格式打包，送入CS8900，由CS8900將數據輸出到局域網中。
可以知道，單片機主要處理協議的網絡層和傳輸層，鏈路層部分由CS8900完成。因單片機將數據接收后完整不變地通過串口輸出，所以將應用層交付用戶來處理，用戶可以根據需求對收到的數據進行處理。
篇3
單片機自身的抗干擾措施
為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的制造商在單片機設計上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。
1.降低外時鐘頻率
外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機系統時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統。近年來，一些生產8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術，在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部瑣相環技術，將外部時鐘頻率降至32KHz，而內部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。
2.低噪聲系列單片機
傳統的集成電路設計中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進的技術將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流，一方面使外部去耦電容在PCB設計上更容易安排，以降低系統噪聲。另一個在集成電路設計上降低噪聲的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數百毫安。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。
3.時鐘監測電路、看門狗技術與低電壓復位
監測系統時鐘，當發現系統時鐘停振時產生系統復位信號以恢復系統時鐘，是單片機提高系統可靠性的措施之一。而時鐘監控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。
看門狗技術是監測應用程序中的一段定時中斷服務程序的運行狀況，當這段程序不工作時判斷為系統故障，從而產生系統復位。
低電壓復位技術是監測單片機電源電壓，當電壓低于某一值時產生復位信號。由于單片機技術的發展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當初的5V降至3.3V并繼續下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低電壓復位功能時應根據具體應用情況權衡一下。
4.EFT技術
新近推出的MotorolaM68HC08系列單片機采用EFT(ElectricalFastTransient)技術進一步提高了單片機的抗干擾能力。當振蕩電路的正弦波信號受到外界干擾時，其波形上會疊加一些毛刺。以施密特電路對其整形時，這種毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鐘信號。交替使用施密特電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用，這就是EFT技術。隨著VLSI技術的不斷發展，電路內部的抗干擾技術也在不斷發展之中。
5.軟件方面的措施
單片機本身在指令設計上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復位或非法指令中斷是當運行程序時遇到非法指令或非法尋址空間能產生復位或中斷。單片機應用系統程序是事先寫好的，不可能有非法指令或尋址。一定是系統受到干擾，CPU讀指令時出錯了。
以上提到的是當前廣泛使用的單片機應該具有的內部抗干擾措施。在選用單片機時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設計出可靠性高的系統。
在應用軟件設計方面，設計者都有各自的經驗。這里要提醒的是最后對不用的ROM要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復。
用于單片機系統的干擾抑制元件
1.去耦電容
每個集成電路的電源、地之間應配置一個去耦電容，它可以濾掉來自電源的高頻噪聲。作為儲能元件，它吸收或提供該集成電路內部三極管導通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統噪聲。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。每塊印制電路板電源引入的地方要安放一只大容量的儲能電容。由于電解電容的纏繞式結構，其分布電感較大，對濾除高頻干擾信號幾乎不起作用。使用時要與去耦電容成對使用。鉭電容則比電解電容效果更好。
2.抑制高頻的電感
用粗漆包線穿入軸向有幾個孔的鐵氧體芯，就構成了高頻扼制器件。將其串入電源線或地線中可阻止高頻信號從電源/地線引入。這種元件特別適用于隔開一塊印制電路板上的模擬電路區、數字電路區、以及大功率驅動區的供電。應該注意的是它必須放在該區儲能電容與電源之間而不能放在儲能電容與用電器件之間。
3.自恢復保險絲
這是用一種新型高分子聚合材料制成的器件，當電流低于其額定值時，它的直流電阻只有零點幾歐。而電流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起發熱，而越熱電阻越大，從而阻斷電源電流。當溫度降下來以后能自動恢復正常。這種器件可防止CMOS器件在遇到強沖擊型干擾時引起所謂“可控硅觸發”現象。這種現象指集成電路硅片的基體變得導通，從而引起電流增大，導致CMOS集成電路發熱乃至燒毀。室外使用的單片機系統或電源線、信號線從室外架空引入室內的，要考慮系統的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，氣體放電管是當電源電壓大于某一值時，通常為數十伏或數百伏，氣體擊穿放電，將電源線上強沖擊脈沖導入大地，TVS可以看成兩個并聯且方向相反的齊納二極管，當電兩端電壓高于某一額定值時導通。其特點是可以瞬態通過數百乃至上千安培的電流。這類元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。
提高單片機系統抗干擾能力的主要手段
1.接地
這里的接地指接大地，也稱作保護地。為單片機系統提供良好的地線，對提高系統的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統，良好的接地至關重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統不接地，或雖有地線但接地電阻過大，則這些元件都不能發揮作用。為單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。
2.隔離與屏蔽
典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進入單片機系統，另一方面單片機系統本身的噪聲也不會以傳導的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對噪聲特別大的部件，如開關電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機系統的干擾。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。
3.濾波
濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用，而過高的插入損耗會導致“漏電”，影響系統的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據系統中對信號的處理要求選擇使用。
印制電路板的布線與工藝
印制電路板的設計對單片機系統能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設計印制電路板和布線。當你設計單片機用印制電路板時，不仿對照下面的條條檢查一下。
·印制電路板要合理區分，單片機系統通?？煞秩齾^，即模擬電路區(怕干擾)，數字電路區(即怕干擾、又產生干擾)，功率驅動區（干擾源）。
·印刷板按單點接電源、單點接地原則送電。三個區域的電源線、地線由該點分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。
·時鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來。讓周圍電場趨近于零。
·I/O驅動器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在關鍵的地方。
·使用滿足系統要求的最低頻率的時鐘，時鐘產生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。
·石英晶體振蕩器外殼要接地，時鐘線要盡量短，且不要引得到處都是。
·使用450的折線布線，不要使用900折線,以減小高頻信號的發射。
·單面板、雙面板，電源線、地線要盡量的粗。信號線的過孔要盡量少。
·4層板比雙面板噪聲低20dB。6層板比4層板噪聲低10dB。經濟條件允許時盡量用多層板。
·關鍵的線盡量短并要盡量粗，并在兩邊加上保護地。將敏感信號和噪聲場帶信號通過一條扁帶電纜引出的話，要用地線-信號-地線......的方式引出。
·石英振蕩器下面、噪聲敏感器件下面要加大地的面積而不應該走其它信號線。
·任何信號線都不要形成環路，如不可避免，環路應盡量小。
·時鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小，時鐘線要遠離I/O線。
·對A/D類器件，數字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。噪聲敏感線不要與高速線、大電流線平行。
·單片機及其它IC電路，如有多個電源、地端的話，每端都要加一個去耦電容。
·單片機不用的I/O端口要定義成輸出。
·每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。
·從高噪聲區來的信號要加濾波。繼電器線圈處要加放電二極管?？梢杂么粋€電阻的辦法來軟化I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的鉭電容或聚脂電容而不用電解電容作電路充電的儲能電容。因為電解電容分布電感較大，對高頻無效。使用電解電容時要與高特性好的去耦電容成對使用。
·需要時，電源線、地線上可加用銅線繞制鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導。
篇4
關鍵詞：單片機AT89C51共陰極LED數碼顯示器BCD-鎖存/7段譯碼/驅動器CC4511
Abstract
Inrecentyears,withcomputersintheinfiltrationandthedevelopmentoflarge-scaleintegratedcircuits.SCMapplicationissteadilydeepening,asithasstrongfunction,smallsize,lowpowerdissipation,lowprices,reliable,easytousefeatures,itisparticularlysuitedtoandcontrolofthesystem,increasinglywidelyusedinautomaticcontrol,intelligentinstruments,gauges,dataacquisition,militaryproductsandhouseholdappliances,andotherareas,isoftenmicrocontrollerasacorecomponenttouse,Inlightofspecifichardwarearchitecture,andapplication-specificsoftwarefeaturesobjectcombinetomakeperfect.
ThefiguresdobellonSCM(AT89C51)atthecore,Combinedwiththecomponents(atotalofcathodeLEDdigitaldisplay,BCD-latch/7ofdecoding/actuatorCC4511),andfactoringinthecorrespondingsoftware,Easytoproducedigitalclockpurposes,aspartofthehardwarecomponentsisadifficultchoice,layoutandwelding.
Keywords:SingleChipMicrocomputerAT89C51TotalcathodeLEDfiguresdisplayBCD-thelocksave/7thesegmentstranslatecode/actuatorCC4511
目錄
摘要2
Abstract2
目錄3
引言4
第一章題目5
1.2、課程設計目的5
第二章單片機發展歷史5
2.1三大階段5
2.2如果將8位單片機的推出作為起點6
2.3單片機的發展趨勢7
第三章單片機的組成及特點9
3.1單片機的組成9
3.2單片機的特點9
3.3單片機的分類10
第四章單片機的應用10
4.1單片機的應用分類10
第五章數字種的構成12
5.1數字鐘的構成12
5.2實驗中所需的器材12
5.3方案選擇與相關技術13
5.4AT89C51的單片機簡介13
5.4.1主要特性15
5.4.2管腳說明16
5.4.3振蕩器特性18
5.5CC4511集成簡介19
5.5.14511集成分析19
5.5.24511的邏輯圖20
5.6LED數碼顯示器簡介21
5.6.1LED數碼顯示器的結構21
5.6.2LED數碼顯示器有兩種連接方法22
第六章電路設計22
6.1電路接法22
6.1.1晶體振蕩器與AT89C51的接法22
6.1.2單片機AT89C51的銀腳的連接23
6.1.3譯碼器CC4511的銀腳連接23
6.2數字鐘電路圖24
第七章調試過程：26
1）檢測AT89C51運行否26
2）七段數碼管26
總結26
參考文獻26
致謝27
引言
20世紀末，電子技術獲得了飛速的發展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節奏也越來越快。
時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。
目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和電路內裝化等幾個方面發展。下面是單片機的主要發展趨勢。
篇5
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。《單片機控制技術》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。
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篇8
Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.
KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit
選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統的負載轉矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大[1]。
選擇步進電機時，應使步距角和機械系統匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。
選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續工作頻率能滿足機床快速移動的需要。
基于單片機的懸掛運動控制系統，具有硬件電路結構簡單，精確度高，抗干擾性強等優點。
1.2課題目的
培養綜合運用四年大學所學知識去分析問題和解決實際問題的能力。在實踐中檢驗所學知識,從而加強理論與實踐的相結合。體驗一個科研項目開發的全過程，學會單片機開發應用方法,鍛煉應用能力,動手能力。本課題設計是具有一定難度的基于單片機的應用系統開發項目，培養學生創新精神和創新能力。通過這次畢業論文及設計，檢驗的綜合素質和專業教育的培養效果，并且使學會閱讀、利用英文文獻資料，閱讀并翻譯外文資料的能力，學會設計報告和論文。
1.3課題意義
隨著社會的發展、科技的進步以及人們生活水平的逐步提高，各種方便于生活的自動控制系統開始進入了人們的生活，以單片機為核心的自動門系統就是其中之一。同時也標志了自動控制領域成為了數字化時代的一員[3]。它實用性強，功能齊全，技術先進，使人們相信這是科技進步的成果。它更讓人類懂得，數字時代的發展將改變人類的生活，將加快科學技術的發展。
通過對“微機控制自動門系統”的研究和設計，精心撰寫了微機控制自動門系統論文。本論文著重闡述了以單片機為主體，LED點陣顯示芯片及步進電機為核心的系統。
本設計主要應用SST89E58作為控制核心，LED點陣顯示芯片、步進電機、壓力傳感器、電位器相結合的系統。充分發揮了單片機的性能。其優點硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統可靠，性價比較高等特點，具有一定的使用和參考價值。
1.4應解決的主要問題
在基于單片機的懸掛運動控制系統中，主要分三個部分設計，一個是輸入和鍵盤顯示模塊；另一個是步進電機驅動模塊；第三個是最小系統和輸出模塊設計。主要解決的問題是：
1.單片機最小系統硬件設計；
2.步進電機驅動模塊設計；
3.輸出部分的軟硬件設計；
4.主程序設計；
5.繪圖板的設計。
1.5技術要求
設計一電機控制系統，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。
在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm×100cm。物體的形狀不限，質量大于100克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標有間距為1cm的淺色坐標線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標原點。
目錄
第1章緒論1
1.1課題來源1
1.2課題目的1
1.3課題意義2
1.4應解決的主要問題2
1.5技術要求2
第2章方案論證4
2.1可行性研究4
2.1.1經濟可行性研究4
2.1.2技術可行性研究4
2.1.3方案提出5
2.1.4方案分析5
2.1.3方案確定7
2.2需求分析7
第3章過程論述8
3.1概要設計8
3.1.1系統功能設計8
3.1.2系統結構設計8
3.2詳細設計9
3.2.1硬件設計9
3.2.2軟件設計19
第4章系統測試28
4.1硬件測試28
4.2軟件測試28
4.2.1單元測試28
4.2.2集成測試30
4.2.3功能測試31
4.2.4測試結果32
結論33
篇9
1、系統總體方案設計
傳統搶答器功能過于單一，因此，可將其功能進行擴展，設計出以單片機為核心的搶答器系統，總體框圖如圖1所示。
搶答系統由控制開關、搶答開關、加/減分電路、計時電路、顯示電路、報警電路、PC通信等幾部分構成，如圖1所示。
圖1、總體方案電路圖
完成功能如下：
a、搶答開始時，在規定的時間內，最先按動搶答按鈕的選手應具優先權，搶答系統應能準確迅速地判斷出第一搶答者并將其信號鎖存，同時將輸入端關閉而使其它搶答信號無效。選手編號/得分情況能夠在顯示屏上顯示。此功能由中央控制單元,譯碼、顯示電路完成。
b、問題回答完畢，主持人應根據回答的準確性給予不同分值的加/減。此功能由加/減分電路完成。
c、在規定的時間內若有人搶答，搶答有效，終止定時，若無人搶答，此次無效。此功能由計時，中央控制單元完成。
d、每次問題回答結束，主持人應通過復位按鈕進行復位，各種程序又回到初始狀態。為進行下一輪的搶答工作做準備。
搶答開始之前，賦予選手一定的初始分，若選手違例搶答，報警電路工作，提醒有人違例搶答，同時編號牌顯示違例選手號碼，該違例選手會被自動扣分。搶答開始時，記分牌顯示選手初始值，此時，主持人根據需要，選定不同分值的題目讓選手回答。當主持人宣布搶答開始，同時按下開始鍵的時候，選手搶答，編號牌顯示選手編號。這時只能有第一位選手優先搶答成功，其他搶答無效。與此同時，倒計時就開始計時，在剩下最后幾秒的時候，報警電路工作，提醒選手。搶答時間結束，本題搶答無效。選手回答問題完畢，主持人應根據回答問題的情況，對選手成績做出相應的處理。每一題搶答結束后，主持人進行電路復位功能，為下一題做準備。而每一題的搶答過程中，編號顯示牌和各選手的得分情況會自動的送到PC機上進行動態顯示?？萍颊撐?。
1.1 硬件電路設計
1.1.1、中央控制單元
中央控制單元是控制系統的中樞，是系統的信息處理部分，鍵盤開關，控制開關等發出信號，中央控制單元收到信號后做出分析、響應，完成電路功能的執行?？萍颊撐?。
系統選用ISP-Flash系列單片機AT89S8252，它是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內含8k bytes的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數據存儲器，兼容標準MCS-51指令系統，功能強大，它可向輸出單元輸出控制信號。
1.1.2、鍵盤輸入及加/減分電路
選手通過按鍵進行搶答，單片機識別到有按鍵按下時，轉到相應的程序，控制譯碼顯示器顯示選手的編號或分數。而開始鍵，加/減分鍵也是通過鍵盤轉到相應的程序實現功能。
鍵盤作為輸入設備，結構簡單，通過程序可實現很多功能。搶答器按如圖2所示的矩陣結構連接，可有效減少單片機的I/O口。用單片機位處理指令來判斷是否有鍵按下，若有鍵按下，則有電平輸入。轉到相應程序，顯示有效選手的號碼，而其他選手再按“搶答鍵”也無效。若無人搶答，報警電路工作，表示本次搶答無效。若選手違例提前搶答，報警電路提醒選手注意，顯示牌顯示違例選手號碼，單片機通過程序指令讓該違例選手減去一定分值。
加/減分電路與搶答鍵工作原理一樣，當按下加/減分按鍵，單片機控制程序指令，給選手加/減相應的分值，每一題只能給與搶答選手一次的加減分機會，若有特殊情況，主持人可在控制臺進行操作。
若搶答鍵太少，可通過增加I/O口數量或者在中央處理單元外再外擴一片可編程I/O接口芯片。
圖2、鍵盤結構圖
1.1.3、選手編號/分數顯示電路
譯碼顯示：利用單片機串行口加外圍芯片74LS164，構成多個并行輸出口，用于串－并轉換，驅動CD4511鎖存-譯碼器進行LED數碼管顯示。科技論文。數據從單片機輸出經74LS04反相器進入74LS164的輸入端，而時鐘脈沖經74LS04反相器連接到74LS164的CLK脈沖信號端，在LED顯示相應的十進制數字，從而完成選手編號的顯示。
選手得分顯示電路與編號顯示電路原理一樣，可將多片74LS164芯片相連，增加其顯示位數。
1.1.4計時、報警等電路
倒計時器電路中，選用四位十進制減法定時/計數專用集成電路EC9410和7448TTLBCD--7段譯碼器組成可預置數的十進制減法器。在時鐘脈沖的作用下，倒計時開始。若某組搶答有效，計時停止并顯示倒計時時刻。若一直無人搶答.則倒計時到“00”自然停止。
報警輸出單元如圖3所示，數據輸入端與單片機相連，電路由三極管外加揚聲器等外圍電路構成，當中央控制單元通過分析確定存在違例搶答或是倒計時停止，便通過指令給報警電路數據輸入端一個高電平，三極管就導通，產生信號驅動揚聲器發出警報，從而形成一個報警電路，可通過調節報警聲長短來判斷是倒計時停止報警還是違例搶答報警。
圖3、報警電路
1.2單片機與PC機的通信
搶答過程中，顯示數據需要傳入PC機內。單片機與PC機間的通信選用USB串口通
信，將單片機采集的信息傳送到PC機中，由PC機進行處理。該系統使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作為USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系統并與微控制器通過高速通用接口進行通信，也支持本地DMA傳輸。該器件采用模塊化的方法實現一個USB接口，允許在眾多可用的微控制器中選擇最合適的作為系統微控制器，性能較好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口線DATA0至DATA7具有可控的三態門電路，故而PDIUSBD12芯片可以直接與AT89S8252的數據總線相連，掛在系統總線上。當系統將采樣得到的信息通過USB總線上傳給PC時，AT89S8252選通PDIUSBD12芯片，將單片機內的采樣信息通過系統總線傳給USB接口芯片，繼而傳給上位機，完成數據的傳輸。
USB串口通信可采用控制傳輸模式，塊傳輸模式，同步傳輸模式，中斷傳輸模式等4種傳輸模式，根據本設計電路特點，采用中斷傳輸模式。其傳輸模式圖如圖4、圖5所示。
圖4、中斷輸入事務
圖5、中斷輸出事務
中斷服務子程序處理由PDIUSBD12產生，在中斷服務子程序中把數據從PDIUSBD12芯片的緩沖區中轉移到單片機環形緩沖區中，并清除該芯片內部緩沖區的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的數據包。而后建立正確的時間標志，通知主程序進行正確的處理。
2、結束語
文章創新點在于（1）以ISP-Flash系列單片機AT89S8252為核心的搶答器功能強大，（2）采用USB串口通信，使功能進一步得以完善。整個方案較好地完成了搶答器系統的設計，此外，還需考慮需報警，增加語音報警等情況，功能強大的AT89S8252中央控制單元配合USB串口通信，使整個搶答器反映快，功能齊全，使用性強，可靠運行。
參 考 文 獻
[1] 楊文顯，現代微型計算機原理與接口技術教程.清華大學出版社[M]，2006。
篇10
可編程控制器（PLC）是專門用于工業控制的智能化電器，不是單純的一個芯片。免費論文。但它也存在一些不足：內存有限，編程優化調試困難，價格高，針對性差。當環境條件尚好，控制量不大，控制邏輯不復雜，控制要求不高時，它的優勢不但不能完全發揮出來，而且會使控制系統成本提高。
單片機具有較強的開關量邏輯記憶、判斷，數據運算、處理能力，并具有體積小、功能多樣化、可靠性高、價格低等特點。所以，可以利用單片機通過增加一些輸入電路，構成一個微機PLC，完成各種控制。
PLC的優點在于：系統結構緊湊、造價低、針對性強，在設計時完全按照需要擴充I/O接口、選擇輸入輸出電路與裝置的類型以及內存容量，可以更加方便靈活地構成自己適用的控制系統，沒有不必要的浪費，而且在控制性能方面仍能保持PLC的優勢。
當不需要很復雜的控制過程、不需要特別高的可靠性，那么就可以采用單片機控制來實現這個功能。工業單片機控制板其實就是一個精簡、低端的PLC系統。
1、單片機構成PLC
1.1 設計思路
用單片機構成的PLC，實際上就是一個單片機測控系統，用這樣一個程序控制的計算機系統去執行PLC梯形圖程序。由于PLC梯形圖中各被控電器之間是并行關系，而計算機程序控制中，各被控電器之間在時間上是串行關系，二者顯然不協調。
若簡單地像一般單片機測控系統一樣，對梯形圖各程序行依次實時采集輸入端子狀態，進行處理后實時輸出，是達不到控制目的的。為此，必須采用一次性采集全部輸入端子狀態，并將其存入輸入緩沖區。然后，按梯形圖程序行的邏輯關系，從輸入緩沖區讀取相應輸入端子狀態，處理后將待輸出的結果存入輸出緩沖區。最后,待梯形圖程序行全部掃描執行完畢，一次性將輸出緩沖區的值輸出到相應的輸出端子，從而完成一個程序執行周期。如此往復，自動進行下一輪的采集輸入端子狀態……。這種工作方式即稱為掃描方式，它將串行程序工作和電器并行工作兩種關系協調了起來。另外，單片機執行一條指令的時間是μs級，執行一個掃描周期的時間為幾ms乃至幾十ms。相對于電器的動作時間而言，掃描周期是短暫的，可以認為在一個掃描周期內輸入端子的狀態是不變的，而對其狀態變化的采集和處理也是實時的，從而滿足了實時控制要求。
1.2 系統硬件配置
PLC控制板分布圖
PLC控制板接線圖
以AT89S51(以下簡稱51)單片機為例，該單片機有較大的閃存空間，不必擴展程序存儲器，其4個I/O口共32個I/O引腳，都可供用戶使用，其中P0.7～0.0和P2.3～2.0共12個腳，經光耦隔離后連到相應的輸入端子。開關接通時，相應引腳為'0'，取反后存入輸入緩沖區。按照實際應用需要，輸入電路應具有光電耦合器隔離、消除抖動及噪聲的RC濾波器、電平轉換等。
P1.7～1.0和P3.1～2.0共10個引腳，用于輸出控制。輸出電路可以有晶體管輸出型、繼電器輸出型、晶閘管輸出型等，在此例中采用了直流固態繼電器和交流固態繼電器，用于控制電機的啟停。
為了與PC機進行通信，系統擴展了RS-232C接口電路。51單片機的RXD和TXD信號經RS-232C電平變換后接至9芯插座。由此可與PC機進行串行通信。
1.3 軟件設計
軟件設計分為PC機梯形圖匯編程序編譯軟件和51單片機軟件兩部分。免費論文。前者用IBM-PC匯編語言編寫，稱為PLC編譯軟件。本例設計了一套TD型PLC的梯形圖匯編語言指令系統，有LD/LDI、AN/ANI、OR/ORI、TM/TMI、CN/CNI、MA/MAI、OUT、JP/JE和END等16條基本指令和X00～07、X10～14、Y00～07、CN0～1、TM00～07、MA00～07、10～17等器件，用它們來描述繼電器梯形圖，即設計梯形圖匯編程序。免費論文。用全屏幕編輯軟件將其輸入到PC機，即建立了源程序文件，然后用PLC編譯軟件將其編譯成PLC目標程序文件(OBJ文件)，并經串行通信口發送到單片機，由單片機將其寫入E2PROM。另外一種常用的方法由PLC軟件是把梯形圖轉換成C或匯編語言(由PLC所使用的CPU決定),然后利用匯編或C編譯系統編譯成機器碼，下載到單片機中。
1.4 程序編寫
;**********主程序*
ORG00H
AJMP START
START:;初始化端口出口
MOV P0,#11111111B
MOV P1,#11111111B
MOV P2,#11111111B
MOV P3,#11111111B
LOOP: JNBX0,OFF ;檢查停止鍵X0是否按下
JNB X1,ON ;檢查起動鍵X1是否按下
AJMPLOOP ;重復執行程序
OFF: SETBY0 ;停止鍵X0按下，Y0斷電
AJMP LOOP ;重復執行程序
ON:CLR Y0 ;停止鍵X1按下，Y0通電
AJMP LOOP ;重復執行程序
END ;程序結束
;**********************************************
;X0----電機停止開關
;X1----電機起動開關
;Y0----驅動電機接觸器線圈端口
;**********************************************
1.5下載、測試
將程序經串行通信口發送到單片機，由單片機將其寫入E2PROM?？梢酝ㄟ^輸入按鍵正常控制電機的啟動和停止。
2、結束語
利用單片機實現PLC功能的方法，對于簡單的電機控制以及小型自控系統都有著一定的參考價值和廣闊的應用前景。運用于教學，可以讓同學們更好的掌握單片機知識以及PLC知識。
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篇11
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?，F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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[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
篇12
1 引言
目前，水資源的管理和節約成為世界性的難題。在控制人們意識上浪費的同時，各種節水設備也應運而生。目前大多都是著眼于用水節約和效率，卻忽視了廢水的循環使用。為此，本文基于“綠色設計”的原則，設計了一種基于單片機控制的家庭智能節水系統，最大限度的做到“水盡其用”。
2 智能節水系統設計思路
該設計用MCS-51單片機作為控制電路的核心控制部件來構成控制器,單片機輸出不同程序信息，經過移位寄存器74LS164驅動，使得數碼管顯示相應內容，紅外傳感器以及混濁度傳感器和水位傳感器檢測到的模擬信號經過8位模數轉換器ADC0809轉變成數字信號寫入單片機，經過單片機處理再把數字信號經過8255A送給電磁閥電路和繼電器電路，控制其工作與否。從結構來說該設計包括A/D轉換和擴展I/O口。輸入部分包括按鍵設置、水位傳感器、渾濁度傳感器和紅外傳感器。輸出部分包括LED顯示、繼電器驅動電路、電磁閥驅動電路和發光二極管。系統設計框圖如圖1所示：
圖1 系統設計框圖
3 智能節水系統硬件選擇
家庭節水系統通常包括4個主要構成部分，分別是收集器、處理器、儲存器和供給器。系統中要用水位傳感器和渾濁度傳感器及多個電磁閥、繼電器等，既有模擬量又有數字量。
3.1單片機的選取
ATMEL公司的89系列單片機也稱Flash單片機是以8031為核心構成，它和 INTEL公司的MCS-S1系列單片機完全兼容，擴展了它的功能。89系列單片機存在下列很顯著的優點:
(1)內部含Flash存儲器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)靜態時鐘方式;
(4)錯誤編程亦無廢品產生;(5)可反復進行系統試驗。
鑒于以上的優點，經過分析比較，根據本系統的特點，選用ATMEL公司89系列的標準型單片機AT89C51。其片內含有128字節的數據存儲器(RAM)和4K字節的可電擦電寫閃爍程序存儲器E2PROM，這足以滿足系統實現其功能。
3.2模數轉換芯片
在眾多的轉換器中以逐次逼近式A/D轉換器的性價比最高，應用最廣泛，國內使用較多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根據本系統的特點和要求選用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模數轉換芯片。它包括一個高阻抗斬波比較器；一個帶有256個電阻分壓器的樹狀開關網絡；一個邏輯控制環節和8 位逐次比較寄存器(SAR)；一個8位三態輸出緩沖器。
該系統中ADC0809與AT89C51單片機的連接如圖2所示，采用等待延時方式。論文大全。ADC0809的時鐘頻率范圍要求在10-1280kHz。ADC0809的CLOCK腳的頻率是單片機時鐘頻率的1/6，因此當單片機的時鐘頻率采用6MHz。ADC0809輸入時鐘頻率即為CLOCK=1MHz，發生啟動脈沖后需延時100μs才可讀取A/D轉換數據。
圖2 模數轉換電路
3.3 按鍵的識別和輸出顯示
常用的鍵盤有陣列式鍵盤、獨立式鍵盤。本設計中有4個按鍵，不必采用陣列式，而采用獨立式鍵盤鍵接一個上拉電阻與P1口的一個管腳連接。對于按鍵的識別，有動態掃描和中斷兩種方式，在該設計中，按鍵的使用并不是很頻繁，所以采用了中斷的方式進行按鍵的識別．
對于輸出，有動態并行輸出、LCD液晶顯示屏和靜態譯碼輸出三種方式。水箱中的液位要提供給用戶，采用了最簡單的八段數碼管作為顯示部分的硬件電路。該設計中只用到兩個數碼管顯示，不會占用很多硬件資源，所以采用了靜態顯示。這樣在發光二極管導通電流一定的情況下，顯示器的亮度大，而且顯示穩定。在輸出方式上，由于對數碼管響應速度不高，采用了串行移位的方式。這里采用74LS164進行顯示驅動。
3.4電磁閥與繼電器的控制
為使系統安全、穩定，采用了24V電磁閥和12V 繼電器。由于電磁閥不能直接與單片機相連，采用了光電隔離，再通過IRF 530進行驅動。繼電器的驅動采用的是最簡單的方法，即三極管驅動，通過I/O腳電平的翻轉來對電磁閥進行開/關控制。論文大全。電磁閥開關動作的控制脈沖寬度可選為30ms。其控制電路如圖3所示。
圖3 電磁閥控制電路
3.5渾濁度傳感器、液位傳感器和紅外傳感器
APMS-10G渾濁度傳感器可以根據溶液含有的雜質、灰塵的顆粒大小、密度不同，產生光電經濾波后輸出即得到渾濁度檢測信號。采用AT89C51單片機與APMS-10G渾濁度傳感器通信,讀出渾濁度值,再將數據通過串行口傳給主機，采用可控三態門74LS125將兩路串行通道隔離,通過可控端分時使用，當P17輸出高電平時,與APMS-10G的通道導通；當P17引腳低電平時,與主機的通信回路導通。從機串口平時與主機保持通信暢通,將串口設為中斷狀態,隨時可以接收主機發來的指令。
眾多的的傳感器當中。諧振式水位傳感器采用了先進的傳感原理,高Q值的諧振電路,具有較強的抗干擾能力、結構靈巧、精密、簡單易于制造。該設計中采用了諧振式水位傳感器作為中位水箱和低位水箱中的水位檢測裝置。
紅外傳感器安裝在水龍頭內,當人手觸發傳感器時,信號傳遞給單片機。對于紅外傳感器，則利用熱釋電紅外傳感器直接接收運動人體的信號，使用574S紅外探頭。此電路只需要接收系統，不需要發射系統，通過技術處理，可以只接受運動的人體信號，比常規紅外光接收器抗干擾性強。論文大全。
4 智能節水系統主程序流程圖
系統主程序流程圖如圖4所示。設計的思路是首先初始化，讓所有芯片都恢復最開始的設置，等所有芯片都準備好了之后，則讀取E2PROM內的數據，接著進行A/D采樣，讀取水位傳感器和渾濁度傳感器采集到的數據，再對數據進行數據處理，若有數據輸入，則轉入相應的子程序并顯示水位的高度；沒有數據輸入則繼續下面的按鍵判斷。有鍵按下時，判斷是哪個按鍵按下，然后再轉入相應的子程序；若無按鍵按下，則轉回A/D采樣子程序，重復上述的程序，如此往復進行下去。
5 結束語
提出了家庭智能節水系統控制器的設計方案、硬件電路和主程序流程圖。
（1）從人性化、性價比方面綜合考慮器件的優略，為該系統的優化提供了基礎。
（2）紅外感應水龍頭、LED顯示和延時可調開關不僅方面使用，便于監控，而且方便自如的調節水流時間，達到了節約用水的目的。
（3）結構簡單，使用方便，經濟節能環保。
參考文獻
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篇13
一、主要改革內容及實施情況
（一）充分發揮培養計劃在引領學生創新能力
在2014級電類學生培養計劃修訂中，對電類三個專業的學科基礎課、專業核心課、專業方向課、專業選修課、集中實踐教學環節進行課程調整、學時調整。充分發揮培養計劃在引領學生創新能力培養中的核心作用。
（1）2014級船舶電子電氣工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是將“單片機原理及應用”課程（36+20）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗分別獨立的兩門課程。
在專業核心課中：取消了“船舶通信與導航”課，改列為專業選修課。
在專業選修課中：取消了電子綜合設計輔導（2學分、24+8學時、第5學期）課，新增加了“電子技術創新實驗輔導”實驗課程（1學分、32學時實驗、第5學期）。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“電子技術課程設計”（2學分、2周、第3學期）新增了針對性更強的兩門“模擬電子技術課程設計”（1.5學分、1.5周、第4學期）及“數字電子技術課程設計”（1學分、1周、第4學期）課；二是將“單片機課程設計”（1學分、1周、第5學期）改成（1.5學分、1.5周、第4學期）；三是取消了“船舶電氣設計與檢驗課程設計”（1學分、1周、第6學期），新增了“船舶機艙測控系統課程設計”（1.5學分、1.5周、第6學期）。
（2）2014級電氣工程及其自動化專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消了“電氣工程導論”課程；二是取消了“計算機輔助設計”，新增加了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；三是將“單片機原理及應用”課程（42+16）改為“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）兩門課程；四是將“電路分析”課程（52+16）改為理論與實驗獨立的兩門課程。
在專業核心課中：一是將“單片機原理及應用”調整到學科基礎課；二是取消了“供配電系統”課程（2.5學分、36+4學時、第7學期），改增為“工廠供電”課程（3學分、40+8、第7學期）；三是將“檢測與轉換技術”（2學分、26+6學時、第4學期）學分調整為（2.5學分、28+12學時、第4學期）；四是將“自動控制原理”課程（3.5學分、48+8學時、第5學期）學分調整為（4學分、52+12學時、第5學期）。
在專業方向課中：一是取消了“變壓器應用技術”課程（2學分、28+4學時、第7學期）；二是取消了“船舶動力裝置與輔助機械”（2學分、28+4學時、第6學期）課；
在專業選修課中：一是取消了6門課程，分別是：信號與系統、文獻檢索、企業管理、電氣工程專題講座、集散控制系統、電子綜合設計輔導；二是新增“電子技術創新實驗輔導”（1學分、32學時實驗、第5學期）、“新能源技術”（1學分、16學時、第5學期）兩門課程；三是將“AUTOCAD”課程（2學分、16+16上機、第5學期）改為實驗課程（1學分、32學上機、第5學期）。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“專業綜合課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“測控技術課程設計”（1學分、1周、第5學期）及“電氣控制技術課程設計” （1學分、1周、第6學期）兩門課程。
（3）2014級電子信息工程專業教學計劃修訂情況
在學科基礎課中：一是取消“計算機輔助設計”（16+16）課，改成了“電路原理圖與PCB設計”課程（32學時實驗）；二是增加了由專業核心課調整來“單片機原理及應用”課程（32學時理論）及“單片機原理及應用實驗”課程（32學時實驗）；三是將“電路分析”課程（52+16）改為理論（56）與實驗（16） 兩門獨立的課程。
在專業核心課中：取消了“信息論與編碼”（24+8）課程并調整“單片機原理及應用”課程（40+16）到學科基礎課。
在專業方向課中：一是在通信系統方向：將“程控交換”（32）課程換成為“移動通信”（22+10）課程；二是在嵌入系統方向：將“ARM處理器原理及應用”改為“嵌入式系統”（22+10），新增“ 計算機操作系統”（16+16（上機））及調整來“ 電子綜合設計輔導”（16+16）；而“DSP原理及應用”、 “多媒體技術”、“ 電子設計自動化”調整到專業選修課中；三是取消了電子系統設計方向。
在專業選修課中：一是取消了“復變函數與積分變換”、“JaVa語言程序設計”、“數據結構”、“數據庫技術及應用”、“Linux軟件設計”、“計算機接口與通信”、“自動控制原理”、“電視原理”8門課程；二是由專業方向課調整來“DSP原理及應用”、“多媒體技術”、“電子設計自動化”3門選修課；三是新增“專業導論”、“學科前沿信息”、“新能源技術”、“現代控制理論[雙語] ”、“信息論與編碼”、“集成電路設計”、“計算機網絡安全”7門課程。
在集中實踐教學環節中：一是取消了“電子設計方向專業課程設計”（2學分、2周、第7學期）；二是新增了“工程訓練C”（1周，1學分），調整了“模擬電子技術課程設計”（2周，2學分）、“數字電子技術課程設計”（2周，2學分）、“單片機原理及應用課程設計”（4周，2學分）。
（二）加強幾門關鍵課程的課改示范工作，提升課程在電子能力培養中的關鍵作用
（1）電子綜合設計輔導課程的教改實施情況
電子綜合設計輔導課程是訓練學生綜合設計能力的課程。學院2009年起將原來的“電裝實習”改成（電子裝配）“工程訓練”和“電子綜合設計輔導”（2學分、24+8學時、第5學期）兩門課程，并結合課余電子制作訓練作為補充。電子綜合設計輔導課程每一年的設計制作內容在原有的基礎上都有新增，加強設計內容的新型性和實用性，至今實驗室已有50多個設計實訓模數電路板。2014版培養計劃中“電子綜合設計輔導”課程調整為實驗課程“電子技術創新實驗輔導”（實驗30學時）。
電子裝配工藝訓練對學生的知識基礎要求較低，在原2010版教學計劃中安排在大一第二學期進行，重點是訓練學生的電子電路焊接技術，為以后的電子裝配打下基礎。教學時數為一周，時間上分散進行，歷時半個學期。電子綜合設計輔導課程是學生進行電子設計的入門課，除公選課、選修課形式外，興趣小組形式的學習培養也是一個最有成效的環節，使得對電子設計有基礎、有興趣的同學得到充分發揮與提升能力。對電子制作訓練做到有計劃性，一般分為四個階段：
第一階段：為電子制作基本能力訓練。安排在入學后的第二學期，以興趣小組形式進行。內容主要為：焊接技術訓練、認識基本元器件（學會萬用表的使用）、識圖、音頻放大電路制作。
第二階段：電子制作入門訓練。安排在入學后的第三學期，以公選課的形式進行。主要學習繪圖、制作與測量（學習Protel（Altium Designer）軟件的使用，學會常用電子儀器的使用，利用波形圖分析電路的工作狀態，分析能力訓練），內容有：簡單電源電路、電動機驅動電路、光控燈開關電路、溫控加熱器電路等。
第三階段：電子設計基礎訓練。主要是結合理論知識設計電路，安排在入學后的第四學期，以選修課的形式進行。內容有：音響電路（含音調電路、功率放大器電路）、隔離放大器電路、充電器電路等。
第四階段：電子設計綜合能力提高訓練。主要為綜合設計中、大規模電路，安排在入學后的第五學期，以選修課的形式進行。內容有：搶答器電路、開關電源電路、數控電源電路、無線通信電路、鎖相環振蕩電路、轉速檢測電路、充電器電路。
（2）單片機原理及應用課程的教改情況
單片機作為電子自動化控制的主要手段，其作用越來越重要。我院該課程為省級精品課程，課程組老師進行了一系列的教學實踐，編寫了新的教學文件，每年修改電子教案、課件，出版新的教材與實驗指導書，不斷完善學習資源，實施電子考試等等，為學生的自動化電子設計起到了重要的支撐作用。在2014版教學計劃中理論學時改為32，實驗改為獨立設課，學時為32，課程設計為1.5周。單片機實驗電路板全部為校內老師設計制作，實驗室至今有單片機綜合應用設計電路板30多件。
（3）新增電子技術實踐公選課
針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始學院在二年級學生中設立“電子技術實踐”公選課程，從學生學習電子技術知識的初始階段就引導學生向技術應用方向發展，培養學生理論聯系實際、實際凝練為理論知識的能力，拓展學生的創新思維能力。電子技術實踐課程在一定程度上打破課程的專業界限、學科界限，使得知識、技術、信息等多方面融會貫通，在還不能完全打破現有教學模式的情況下，以教學實驗班的形式增加一個補充教學環節，以音頻功率放大器的設計制作為立足點，從應用目標出發搜索知識點，解決技術問題，培養思維方式。電子技術實踐公選課作為教學模式創新探索，在教學過程中最大程度地改變學生被教師控制之下被動地學習的局面，改變單純死記硬背完成學業的局面，轉而讓學生養成從解決問題的角度去思考、查找知識，提高學生的主觀能動性、創新意識。在教學環節上將實驗教學、理論教學、課程設計三點連成一線。在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求，適應技能考證的要求，適應用人單位對應用型人才的需求。
（三）編寫、修訂教材、教案，建立完善教師與學生教學學習資源
編寫出版《電子綜合設計常用模塊與實例指導》、《單片機設計實例集》等實踐指導教材；為學生開展考證培訓修訂《電子工程師考證培訓講義》等；編寫新的教學文件及電子教案、課件等，建立完善教師與學生教學學習資源。
一是修訂出版了《單片機實驗與課程設計指導（Proteus仿真版）》、《電子設計常用模塊與實例》、《單片機設計實例選集（一）》、《51系列單片機原理及應用》等實踐指導性強的教材；二是在原網絡課程的基礎上進行了單片機慕課網站的建設，新編了150題左右的作業練習題庫；三是修改2014級教學大綱、電子教案及課件；四是設計開發2014級用的新實驗電路板并用于每年的學生電子設計競賽訓練。
（四）加強實踐能力培訓，提高學生的綜合能力
加強實踐能力培訓，提高學科競賽的獲獎數量、提高學生、專利證書數量、提高學生電子工程師/板級工程師/電工等從職證書數量。
（1）加強了學科競賽的輔導力度。一是組織學生電子協會，每周至少開展一次活動，以加強低年級同學的基礎技能訓練；二是與飛思卡爾智能汽車競賽相結合，利用各種提高學生能力的資源，充實學生的實踐活動；三是培養充實指導教師力量，2014年學院的指導教師隊伍擴大至9人，落實了組隊學生與指導教師的互選環節，密切指導教師與參賽學生的聯系，特別是在暑期中通過明確訓練計劃、訓練內容增加指導教師的投入精力；四是針對大學生電子設計競賽中發現的理論教學與學生實踐應用能力脫離現象比較嚴重的問題，從2014年下半年開始在二年級學生中設立電子技術實踐公選課程，在教學效果上力求學以致用，學有所用，以適應大學生電子設計競賽的要求。
（2）重視指導學生、申報專利工作，培養科學研究能力 。通過學生課程設計、畢業設計、電子競賽、省創新研究項目等實踐，指導學生以論文或專利的形式固化研究成果，近年來學生發表的電子設計類論文、實用專利、省大學生科技創新（電子電氣類）項目、國家級大學生創新創業訓練項目增加明顯。
（3）加強校內電子工程師等考證培訓工作。學院培訓中心通過了市職業技能鑒定條件驗收，成立了市“職業技能鑒定所”和電工方面考證員，可進行中、高級電工，中、高級維修電工，初級電子設計工程師、板級設計工程師、單片機C語言程序設計師7種電子電氣類證書的證書認定，為學生培訓考評提供了極大的便利。
（4）加強了畢業設計真題實做的要求。學院將畢業設計任務早計劃、早布置，以提高畢業設計論文的真題實做時間，現一般是在第7學期初就布置任務，畢業論文答辯分二次進行，在較長的時間內可給學生留出較多時間完成高質量的畢業設計論文，學生畢業設計真題實做的比例在90%以上。
（五）落實考證考級替代學分考試的制度
落實考證考級替代學分考試的制度，將提高從職能力的技能考證、考級、競賽獎等納入到教學學分中。
學院出臺了關于《本科生畢業設計（論文）替代管理辦法》（試行）的文件，規定了5類學生學業成果（考證、考級、論文、專利、競賽獎）或經學院本科畢業設計（論文）工作小組認定可以代替畢業設計（論文）的其他成果可替代畢業設計（論文）學分。
二、實踐成果
兩年間，學生在電子工程師、電工考證、學科競賽獲獎方面成績提高明顯，取得電子工程師證書30 人；電工證書192人；在大學生電子設計競賽中，獲省一等獎學生為9人，二等獎學生為18人，三等獎學生為21人；在全國（省）飛思卡爾智能汽車競賽及智能機器人大賽中獲一等獎6人，特等獎2人，二等獎9人，三等獎24人。兩年間，學生發表電子設計類論文10篇，取得電子設計類實用專利35項。
三、不足分析
一是教學計劃改革后課時量壓縮造成教師“搶課”現象，并由課程門數增多及投入精力不足造成教學改革的實踐效果下降；二是團隊精神在學院教改項目中體現不夠，大多數教師還是安于老的教學方式，教改積極性不高，大范圍的教改項目推進困難。
提高教學質量不僅需要領導重視，更需要教師的人人參與。教學改革不能停留在口號上，更應建立在教師行動上。高校要把提高教師的影響力與學生的競爭力作為學校發展的基本目標，以社會需求為導向，進一步改革人才培養模式，為社會輸送合格的創新創業型應用人才。
參考文獻：
[1] 唐樹森，李維. 電氣信息類專業基礎課程綜合改革的研究與實踐[J]. 中國電子教育，2004，03：44-46.
