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單片機(jī)應(yīng)用論文范文1

論文摘要：目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，本文介紹了單片機(jī)的應(yīng)用并且根據(jù)自己的一些經(jīng)驗(yàn)談了單片機(jī)應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)該掌握的幾個(gè)技巧。

目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)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(jì)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(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)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(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)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(diǎn)應(yīng)用

單片機(jī)的特點(diǎn)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(jià)格比。目前，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動(dòng)化設(shè)備；單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實(shí)時(shí)過(guò)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(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營(yíng)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(guó)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(kāi)發(fā)中的幾個(gè)基本技巧

在單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，代碼的使用效率問(wèn)題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問(wèn)題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機(jī)開(kāi)發(fā)中應(yīng)掌握的幾個(gè)基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對(duì)于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運(yùn)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(lì)參數(shù)、采集處理中的運(yùn)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(chǔ)單元長(zhǎng)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(guò)程參數(shù)：指系統(tǒng)運(yùn)行中的有序變化的參數(shù)。

2、如何提高C語(yǔ)言編程代碼的效率。用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢(shì)。如果使用C編程時(shí)，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗(yàn)一下每條C語(yǔ)言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時(shí)候，使用編譯效率最高的語(yǔ)句。各家的C編譯器都會(huì)有一定的差異，故編譯效率也會(huì)有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長(zhǎng)度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的同樣功能程度長(zhǎng)5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開(kāi)發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語(yǔ)言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語(yǔ)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(yǔ)言是最普遍的一種高級(jí)語(yǔ)言，但由于不同的MCU廠家其C語(yǔ)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(duì)這些特性不了解，那么調(diào)試起來(lái)問(wèn)題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語(yǔ)言。

3、如何解決單片機(jī)的抗干擾性問(wèn)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(shí)，軟件抗干擾以其設(shè)計(jì)靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來(lái)越受到重視。單片機(jī)干擾最常見(jiàn)的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實(shí)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(huì)有一些標(biāo)志寄存器，可以用來(lái)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(shí)，通過(guò)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(yùn)行有連續(xù)性，用戶在使用時(shí)也不會(huì)察覺(jué)到程序被重新復(fù)位過(guò)。4、如何測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，對(duì)于不同的單片機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)品會(huì)有不同的測(cè)試項(xiàng)目和方法，但是有一些是必須測(cè)試的：測(cè)試單片機(jī)軟件功能的完善性；上電、掉電測(cè)試；老化測(cè)試；ESD和EFT等測(cè)試。有時(shí)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(cè)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(cè)試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)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(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)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(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)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(jì)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

單片機(jī)應(yīng)用論文范文2

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度測(cè)控

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)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(guò)程的諸多因素當(dāng)中，熔體溫度是一個(gè)最為關(guān)鍵的控制量，本文介紹了溫度的檢測(cè)與控制方法。

1 加工工藝對(duì)控制系統(tǒng)的要求

根據(jù)塑料制品特性和實(shí)際控制要求：在剛開(kāi)始加熱時(shí)，希望溫度上升的速度可以快些，以便縮短上升時(shí)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(shí)，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(shí)（如高于某一值或低于某一值時(shí)）就啟動(dòng)上限報(bào)警或下限報(bào)警。

根據(jù)上述要求，決定采用如下加熱過(guò)程：剛開(kāi)始加熱時(shí)，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(shí)，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(guò)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(lái)決定PWM的占空比來(lái)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(lái)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(shí)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(hào)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(jì)、單片機(jī)AT89C52與AT89C2051通信程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)AT89C2051程序設(shè)計(jì)三個(gè)主要模塊組成。

3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)

(1)信號(hào)采集與放大電路

采用K型熱電偶獲得現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際溫度，溫度采樣范圍為0―400℃ ，相應(yīng)地轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)范圍為0―20mv。因?yàn)橄到y(tǒng)要控制8路工業(yè)電爐，所以就要對(duì)8路溫度進(jìn)行檢測(cè)采樣和控制，這里采用CD4051 實(shí)現(xiàn)八選一通道選擇。電壓信號(hào)放大采用低零漂移的運(yùn)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(shí)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(yùn)放U4、U5組成第一級(jí)差分武電路，U6組成第二級(jí)差分式電路，根據(jù)這一放大倍數(shù)來(lái)取電阻的阻值，該放大電路的放大倍數(shù)可由下式計(jì)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(shí)測(cè)定的，熱電偶在實(shí)際測(cè)量中，當(dāng)冷端的溫度不是0℃時(shí)，就不能直接利用分度表得知溫度值，因此必須對(duì)熱電偶冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償修正。熱電偶測(cè)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(lái)實(shí)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(shì)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(cè)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(gè)放大后的信號(hào)再通過(guò)增益為1的運(yùn)算放大器相加，則可以自動(dòng)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(gè)緩慢變化的過(guò)程，對(duì)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(jì)者都是用單片機(jī)來(lái)并行采集ICL7135的數(shù)據(jù)，在這里，作者采用單片機(jī)對(duì)ICL7135 進(jìn)行串行數(shù)據(jù)采集，利用該方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用單片－機(jī)資源少等特點(diǎn)。

在ICL7135與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接時(shí)，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(dòng)信號(hào)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(guò)計(jì)脈沖數(shù)的方法來(lái)獲得測(cè)量轉(zhuǎn)換結(jié)果的，可以通過(guò)單片機(jī)的定時(shí)器TO或Tl來(lái)作計(jì)數(shù)脈沖器，定時(shí)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(hào)經(jīng)74LS74分頻后作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入，便可得到定時(shí)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(shí)器TO計(jì)數(shù)脈沖與ICL7135工作所需的脈沖同步，可以將ICL7135的BUSY信號(hào)接至AT89C52的P3 .2 ( INTO）引腳上，此時(shí)定時(shí)器TO是否工作將受BUSY信號(hào)的控制，并且將定時(shí)器TO的選通控制信號(hào)GATE位置1 。ICL7135的輸入電壓與TO計(jì)數(shù)脈沖成線性關(guān)系，ICL7135滿量程時(shí)對(duì)應(yīng)的有效計(jì)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(duì)應(yīng)輸入電壓VIN的計(jì)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(shí)事先通過(guò)MC1403輸出端電位器調(diào)好。

只要VR非常準(zhǔn)確，且準(zhǔn)確測(cè)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(gè)單片機(jī)，主要是考慮到AT89C52要實(shí)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(jì)

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(jì)，正確處理各實(shí)體之間的聯(lián)系，為此軟件采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，自頂向下，逐步細(xì)化，利用子程序構(gòu)成各模塊。整個(gè)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(jiǎn)述其中三個(gè)主要的程序設(shè)計(jì)。

(1)單片機(jī)AT89C52 程序設(shè)計(jì)

包括主程序設(shè)計(jì)和中斷采樣程序設(shè)計(jì)，要對(duì)8路溫度進(jìn)行循環(huán)采集，通過(guò)定時(shí)器T2每隔1s定時(shí)對(duì)8路溫度進(jìn)行順序采集，這就要對(duì)通道選擇，這可通過(guò)AT89C52的P2.0、P2.1、P2.2 對(duì)多路開(kāi)關(guān)CD4051的地址引腳A0、Al 、A2 進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)在采樣中斷子程序中，要對(duì)看門狗計(jì)數(shù)器清零，這可通過(guò)AT89C52的Pl .1 來(lái)控制MAX813L的WD1引腳實(shí)現(xiàn),每次進(jìn)人中斷采樣時(shí)，給MAX813L的WD1引腳一個(gè)脈沖，從而對(duì)其內(nèi)部計(jì)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(bào)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(shí)現(xiàn)PWM波形的生成，偏差和偏差變化率存取計(jì)算（因有8路溫度數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)就需給它們分配存儲(chǔ)空間，以方便存取和計(jì)算）。

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

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(guò)軟件產(chǎn)生PWM控制信號(hào)。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(chǔ)單元。在進(jìn)行通信時(shí)，AT89C52 通過(guò)引腳P0 . 4發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)，AT89C2051 收到AT89C52發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)后，通過(guò)引腳P3 . 4給AT89C52發(fā)應(yīng)答信號(hào)，AT89C52收到AT89C2051的應(yīng)答信號(hào)后，就開(kāi)始給AT89C2051發(fā)送數(shù)據(jù)。

(3)單片機(jī)AT89C2051 程序設(shè)計(jì)

利用AT89C2051來(lái)完成PWM波形的發(fā)生，AT89C52只需將經(jīng)運(yùn)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(gè)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(shí)時(shí)性，且電路結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，八路輸出，只需要一片AT89C2051 ，和一個(gè)簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路。其工作過(guò)程也十分簡(jiǎn)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(shí)間非常短，不會(huì)影響控制的實(shí)時(shí)性，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)后去控制固態(tài)繼電器的閉合時(shí)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(diǎn)，是一種較理想的選擇。設(shè)計(jì)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(jì)，使系統(tǒng)的信息流向及整體功能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明確、清晰。

參考文獻(xiàn)：

[1]張友德,趙志英,涂時(shí)亮.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)版）[M].上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.

單片機(jī)應(yīng)用論文范文3

論文關(guān)鍵詞：Proteus，簡(jiǎn)單制作，教學(xué)與實(shí)踐

 

1 Proteus 簡(jiǎn)介

Proteus是英國(guó)Labcenter公司研發(fā)的多功能EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化），它實(shí)現(xiàn)了從電路設(shè)計(jì)到測(cè)試、仿真、調(diào)試的整個(gè)過(guò)程。仿真運(yùn)行通過(guò)后再制作實(shí)際電路的話，就大大縮短了開(kāi)發(fā)周期，并且降低了開(kāi)發(fā)成本。所以說(shuō)它為電子電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)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(jì)與仿真實(shí)例

下面通過(guò)制作一個(gè)簡(jiǎn)單的單燈閃爍，說(shuō)明如何使用Proteus實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)電路

利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：

⑴運(yùn)行Proteus ISIS程序；

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

⑶放置元件到繪圖區(qū)簡(jiǎn)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(xiě)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(shí)，文件的擴(kuò)展名必須是ASM格式。

編譯程序，若編譯通過(guò)，便得到HEX格式的文件論文開(kāi)題報(bào)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(dòng)仿真，看電路運(yùn)行效果

單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運(yùn)行狀況。

Proteus可以總體仿真運(yùn)行，也可單步或設(shè)置斷點(diǎn)仿真。

啟動(dòng)仿真后，能清楚地觀察到單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，各硬件所處的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

若電路設(shè)計(jì)合理、程序編寫(xiě)正確，就會(huì)看到發(fā)光二極管不停地閃爍。

2.5 調(diào)試簡(jiǎn)單制作，修正電路、程序代碼

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

對(duì)于硬件電路，可用Proteus中提供的測(cè)量?jī)x器儀表對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試、觀察；至于程序，可采取單步或設(shè)置斷點(diǎn)進(jìn)行仿真調(diào)試。

不斷修正電路及程序代碼，直到能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，并改變?cè)?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(yùn)行通過(guò)，制作實(shí)際電路

仿真運(yùn)行通過(guò)后，根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖，購(gòu)買元器件、制板、焊接、測(cè)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(lái)建立的，仿真極接近實(shí)際簡(jiǎn)單制作，所以仿真運(yùn)行通過(guò)后制作的實(shí)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(dòng)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(guò)實(shí)例仿真，演示從單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)到軟件調(diào)試的全過(guò)程，并演示運(yùn)行結(jié)果，使教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)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(duì)實(shí)例用Proteus進(jìn)行仿真，這種結(jié)合實(shí)際講解知識(shí)點(diǎn)的方法，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使知識(shí)點(diǎn)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(shí)點(diǎn)后，針對(duì)實(shí)例，向?qū)W生提出相關(guān)拓展性問(wèn)題。比如上例中：

⑴P1.0口線上能否多并聯(lián)幾個(gè)發(fā)光二極管？改變R2阻值大小的話會(huì)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(shí)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(jiǎn)單制作，程序相應(yīng)地要如何修改呢？。。。論文開(kāi)題報(bào)告范例。。。

通過(guò)提問(wèn)，并適當(dāng)演示，這樣不僅拓展了學(xué)生的思維，同時(shí)加強(qiáng)、深化了學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.2 實(shí)踐中

1. 提高開(kāi)發(fā)速度，降低開(kāi)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(gè)電路的運(yùn)行情況，驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否達(dá)到要求，未達(dá)到，即可修整設(shè)計(jì)方案、修改程序、測(cè)試電路，直至成功。這樣就無(wú)須多次購(gòu)買元器件板、制板、焊接測(cè)試調(diào)試等簡(jiǎn)單制作，省時(shí)、省力、省錢，同時(shí)也提高了設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量。

2. 敢于嘗試，勇于創(chuàng)新

根據(jù)仿真通過(guò)后的電路原理圖來(lái)制作產(chǎn)品，學(xué)生就不用擔(dān)心元器件損壞等問(wèn)題，就敢于動(dòng)手去嘗試設(shè)計(jì)電路。通過(guò)自己動(dòng)手，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生勤思考、勇于創(chuàng)新的精神。

4 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)與實(shí)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(huì)很有成就感、滿足感，這是一個(gè)良性循環(huán)。通過(guò)不斷的實(shí)踐，學(xué)生的動(dòng)手開(kāi)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

[2]朱成志.Proteus仿真軟件在單片機(jī)原理教學(xué)中應(yīng)用. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào), 2009

單片機(jī)應(yīng)用論文范文4

關(guān)鍵詞：機(jī)電一體化；單片機(jī)；模塊化；實(shí)驗(yàn)臺(tái)；數(shù)字溫度控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2011）30-0050-03

隨著工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備的集成度越來(lái)越高，控制功能日趨完善，作為控制系統(tǒng)的核心部件――單片機(jī)日益受到重視，具有完善控制功能的單片機(jī)逐漸在自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域大放異彩，而企業(yè)對(duì)于掌握單片機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力的人才更是求賢若渴，為此，必須要對(duì)機(jī)電專業(yè)學(xué)生的單片機(jī)設(shè)計(jì)能力進(jìn)行重點(diǎn)培養(yǎng)和訓(xùn)練。而現(xiàn)有的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)很多都是集成度很高的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由于集成度高而大大限制了其應(yīng)用的范圍，且由于集成度高而使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)相當(dāng)脆弱，后期維護(hù)養(yǎng)護(hù)工作量較大。因此，相關(guān)人員有必要開(kāi)展單片機(jī)能力訓(xùn)練和拓展方面的實(shí)驗(yàn)臺(tái)研究。

本論文主要結(jié)合當(dāng)前單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合模塊化的設(shè)計(jì)理念，對(duì)單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以期從中能夠找到模塊化單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)用模式，從中開(kāi)發(fā)出合理有效的單片機(jī)能力訓(xùn)練拓展的實(shí)驗(yàn)方法，并以此和同行分享。

一、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)

（一）高校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)狀

當(dāng)前各個(gè)高校的機(jī)械電子工程專業(yè)都普遍開(kāi)設(shè)有單片機(jī)相關(guān)課程，但是配套的實(shí)驗(yàn)設(shè)備均是簡(jiǎn)單的演示性實(shí)驗(yàn)器材，只是讓學(xué)生照著書(shū)本上的范例輸入程序，即可完成單片機(jī)控制系統(tǒng)的全部控制功能的演示，對(duì)于學(xué)生動(dòng)手設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)毫無(wú)實(shí)踐動(dòng)手的意義；國(guó)內(nèi)一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器生產(chǎn)廠家所設(shè)計(jì)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其控制功能過(guò)于復(fù)雜，并且配套設(shè)備多，零部件之間的依賴關(guān)系較大，集成度高，反而不利于學(xué)生對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部原理的認(rèn)識(shí)和理解，同時(shí)由于這些實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板大多已經(jīng)將實(shí)驗(yàn)功能程序固化在系統(tǒng)內(nèi)部了，因此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展功能較差，只能夠進(jìn)行預(yù)先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)于學(xué)生自主性設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，其實(shí)施難度較大，且這些實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備普遍存在著后期維護(hù)量大的問(wèn)題，成本十分高昂，動(dòng)輒高達(dá)十幾萬(wàn)元，且并不適合我校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，因此并不適宜通過(guò)直接購(gòu)買的方式引進(jìn)相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

綜上所述，只有自制基于單片機(jī)控制功能的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)，才能從根本上解決我院學(xué)生微機(jī)原理與應(yīng)用課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備配備問(wèn)題，并且提高學(xué)生真正動(dòng)手設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)而達(dá)到應(yīng)用開(kāi)發(fā)的實(shí)踐動(dòng)手能力。

（二）實(shí)驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)臺(tái)從模塊化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，從簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)到綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，均采用模塊設(shè)計(jì)、接口預(yù)留、連接組建的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的具體控制應(yīng)用；對(duì)于綜合性的單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，利用四個(gè)小型單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的測(cè)控系統(tǒng)，組建綜合性單片機(jī)控制實(shí)驗(yàn)中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)單片機(jī)設(shè)計(jì)的應(yīng)用。

該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是面向?qū)W生進(jìn)行單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)的，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，一定要能夠考慮到學(xué)生的動(dòng)手能力、多名學(xué)生同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的可行性以及實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。鑒于此，采用面包板的設(shè)計(jì)模式，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)中可能用到的各單片機(jī)模塊掛在面包板上，面包板上可以刻畫(huà)出不同測(cè)控系統(tǒng)的電路原理圖，學(xué)生根據(jù)電氣原理圖，選擇相應(yīng)的單片機(jī)模塊掛在面包板上，單片機(jī)模塊與面包板之間采用專用連接插頭進(jìn)行電氣連接，而各單片機(jī)模塊之間采用杜邦連接件進(jìn)行電氣連接，從而搭建出不同測(cè)控功能的單片機(jī)測(cè)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。如圖1所示，為基于單片機(jī)的模塊化實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)框架示意圖。

（三）實(shí)驗(yàn)臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)

如圖2所示，該多功能實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板主要是圍繞單片機(jī)控制與測(cè)試系統(tǒng)的基本構(gòu)成，從傳感器的輸入開(kāi)始，到信號(hào)處理電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，主MCU控制電路，存儲(chǔ)電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，輸出顯示等模塊，該系統(tǒng)囊括了單片機(jī)控制與測(cè)試系統(tǒng)的全部構(gòu)成環(huán)節(jié)，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)思路，將不同功能的單片機(jī)控制與測(cè)試系統(tǒng)環(huán)節(jié)模塊化，并通過(guò)設(shè)計(jì)不同的接口選擇電路，實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生動(dòng)手連接不同電路模塊，進(jìn)而搭建不同功能的測(cè)試系統(tǒng)或單片機(jī)控制系統(tǒng)。

二、基于單片機(jī)的模塊化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

（一）實(shí)驗(yàn)臺(tái)模塊硬件模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

對(duì)于該多功能實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，采用獨(dú)立化的模塊設(shè)計(jì)方式，將搭建各種不同功能的單片機(jī)控制系統(tǒng)及測(cè)試系統(tǒng)的必要組成模塊進(jìn)行分離，借鑒“堆積木”的思想，使學(xué)生自主的選擇不同的模塊，進(jìn)而按照實(shí)驗(yàn)功能要求構(gòu)建具有不同實(shí)驗(yàn)功能的單片機(jī)控制系統(tǒng)。

在具體實(shí)現(xiàn)方式上，每一個(gè)模塊都會(huì)設(shè)計(jì)統(tǒng)一的具有一定通用性的接口，有輸入模擬量接口，輸入數(shù)字量接口，輸出模擬量接口，輸出數(shù)字量接口，接口統(tǒng)一采用標(biāo)準(zhǔn)2.54mm的插針插母，方便不同模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換。如下圖3所示，是A/D轉(zhuǎn)換模塊和處理器模塊（8051）進(jìn)行連接的設(shè)計(jì)示意圖。

從下圖設(shè)計(jì)上可以發(fā)現(xiàn)，每一個(gè)獨(dú)立模塊都設(shè)計(jì)了由標(biāo)準(zhǔn)2.54mm插針構(gòu)成了接口，按照接口類型的不同，可以具體分為輸入模擬量接口，輸入數(shù)字量接口，輸出模擬量接口和輸出數(shù)字量接口，不同模塊之間采用杜邦連接件連接。實(shí)際上，本實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板的全部模塊均采用此種模塊化的設(shè)計(jì)方式，從而有利于學(xué)生動(dòng)手能力和自主設(shè)計(jì)能力的提升。

（二）基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的模塊化數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)建

基于模塊化的單片機(jī)數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)，是利用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，將數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)按照其構(gòu)成模塊，如CPU控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊及數(shù)字顯示模塊等分別進(jìn)行硬件連接連線，從而完成數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，再配以合適的程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的數(shù)字測(cè)量與顯示的功能。這樣利用模塊化的設(shè)計(jì)方法極大的提高了機(jī)電專業(yè)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)實(shí)踐的能力，對(duì)于單片機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力的提高有很大幫助。

圖4 數(shù)字溫度測(cè)控系統(tǒng)硬件接線原理圖

硬件連線如上圖4所示，該電路由51單片機(jī)、ADC0809電路及七段數(shù)碼顯示電路三部分組成。由于電路比較簡(jiǎn)單，在總線上沒(méi)有其他器件，所以直接選通ADC0809，ADC0809轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果顯示在七段數(shù)碼管顯示電路上。需注意，試驗(yàn)中要將所有的電源的地線相連，包括+5V和+24V之間的。當(dāng)＋5V的VCC本身波動(dòng)不超過(guò)ADC0809的測(cè)量精度時(shí)，可以將參考基準(zhǔn)電壓輸入端直接接到VCC（Vref+）和GND（Vref-）上。輸入電壓來(lái)自于溫度變送器，在protues中可以按圖所示，采用電阻分壓，以產(chǎn)生電平信號(hào)。溫度值與輸入的數(shù)值之間的關(guān)系為：T=D*Vref/256*20。其中D為ADC0809輸出的數(shù)據(jù)值。

三、結(jié)語(yǔ)

本論文結(jié)合當(dāng)前高校單片機(jī)課程實(shí)驗(yàn)臺(tái)普遍存在集成度較高、實(shí)用性較低的現(xiàn)狀，從模塊化設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于模塊化單片機(jī)的集成實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠面向高校單片機(jī)課程教學(xué)使用，本論文從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的角度詳細(xì)論述了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方案，且該實(shí)驗(yàn)臺(tái)造價(jià)合理，功能相對(duì)于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上在售的單片機(jī)教學(xué)型實(shí)驗(yàn)臺(tái)也比較完善全面，因而其性價(jià)比較高，經(jīng)濟(jì)合理適用，適宜在各高校機(jī)電專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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單片機(jī)應(yīng)用論文范文5

【關(guān)鍵詞】AGV 磁引導(dǎo) PWM調(diào)速 8052單片機(jī)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)導(dǎo)引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應(yīng)用。AGV以電池為動(dòng)力，并裝有非接觸導(dǎo)航（導(dǎo)引）裝置，以電磁引導(dǎo)、激光引導(dǎo)、慣性引導(dǎo)及GPS引導(dǎo)等方式。可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的運(yùn)輸作業(yè)。它能在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下，按路徑規(guī)劃和作業(yè)要求，精確地行走并停靠到指定地點(diǎn)，完成一系列作業(yè)。

AGV以輪式移動(dòng)為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動(dòng)機(jī)器人具有行動(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢(shì)。AGV的活動(dòng)區(qū)域無(wú)需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場(chǎng)地、道路和空間的限制。在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動(dòng)性和柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無(wú)人化生產(chǎn)。

一、AGV導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本論文設(shè)計(jì)了磁帶引導(dǎo)AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調(diào)速、人工控制等功能，為大量生產(chǎn)工業(yè)型AGV提供較好的研究基礎(chǔ)。系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)如圖1所示：

圖1

本論文主要對(duì)AGV的硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究磁引導(dǎo)AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設(shè)計(jì)。

二、磁尋跡傳感模塊設(shè)計(jì)

磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關(guān)鍵，為了檢測(cè)到弱磁磁場(chǎng)的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設(shè)計(jì)采用磁阻傳感器，可以測(cè)量到弱磁磁場(chǎng)的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過(guò)響應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)輸入單片機(jī)。模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 磁尋跡傳感器硬件實(shí)現(xiàn)電路

三、速度反饋模塊設(shè)計(jì)

本論文AGV采用雙輪差速驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行速度下降，一般額定轉(zhuǎn)速降落達(dá)3%～10%，為了使兩電機(jī)同速，必須要有反饋換環(huán)節(jié)對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行反饋。只有組成了閉環(huán)系統(tǒng)，AGV的運(yùn)動(dòng)與速度才可控。碼盤(pán)接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號(hào)經(jīng)過(guò)74LS14施密特整形，分別接到單片機(jī)的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機(jī)對(duì)INT1和INT0的中斷次數(shù)計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量通道B的脈沖數(shù)，讀取P1.2的電平狀態(tài)來(lái)判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。以上升沿觸發(fā)為例，當(dāng)B路信號(hào)的上升沿引起中斷時(shí)，單片機(jī)判斷P2.2或P2.3信號(hào)的電平高低。若其為低，則電機(jī)正傳；為高，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)的速度即為一個(gè)采樣周期中N值的變化量。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為，式中，C為標(biāo)度變化系數(shù)，可根據(jù)轉(zhuǎn)速的量綱來(lái)選擇，N為一個(gè)采樣周期中的計(jì)數(shù)值，它的符號(hào)反應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。硬件實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。

圖3 光電編碼器實(shí)現(xiàn)電路圖

四、總結(jié)

本系統(tǒng)采用PWM調(diào)速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規(guī)定的行駛路線和停靠位置，自動(dòng)行駛，完成規(guī)定的操作。論文對(duì)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)證該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠合理，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本功能。

參考文獻(xiàn)：

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單片機(jī)應(yīng)用論文范文6

關(guān)鍵詞：FPGA，可編程控制，高清信號(hào)源

 

一、FPGA的發(fā)展史

FPGA作為一種高新的技術(shù),已經(jīng)逐漸普及到各行各業(yè),從1985年第一顆FPGA誕生至今,FPGA已經(jīng)歷了將近20多個(gè)年頭,從當(dāng)初的幾百個(gè)門電路到現(xiàn)在的幾百萬(wàn)門、幾千萬(wàn)門……,從原來(lái)的上千元的天價(jià)到現(xiàn)在幾元的超低價(jià),可謂是出現(xiàn)了翻天覆地的變化。

FPGA誕生于1985年,當(dāng)時(shí)第一個(gè)FPGA采用2μm工藝,包含64個(gè)邏輯模塊和85 000個(gè)晶體管,門數(shù)量不超過(guò)1 000個(gè),由名為Ross Freema所發(fā)明。論文格式，高清信號(hào)源。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫(xiě),即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列,它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

二、FPGA技術(shù)簡(jiǎn)介

我們都知道構(gòu)成數(shù)字邏輯系統(tǒng)最基本的單元是與門、或門、非門等,而他們都是用三極管、二極管和電阻等元件構(gòu)成,然后與門、或門、非門又構(gòu)成了各種觸發(fā)器,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)記憶,FPGA屬于數(shù)字邏輯電路的一種,同樣由這些最基本的元件構(gòu)成。一個(gè)FPGA可以將上億個(gè)門電路組合在一起,集成在一個(gè)芯片內(nèi),打破以往需要用龐大分立門電路元器件搭建的歷史,不僅電路面積、成本大大減小,而且可靠性得到了大幅度的提升。論文格式，高清信號(hào)源。一般的FPGA內(nèi)部是由最小的物理邏輯單位LE、布線網(wǎng)絡(luò)、輸入輸出模塊以及片內(nèi)外設(shè)組成,所謂的最小物理邏輯單元是指用戶無(wú)法修改的、固定的最小的單元,我們只能將這些單元通過(guò)互聯(lián)線將其連接起來(lái),然后實(shí)現(xiàn)用戶特定的功能。一個(gè)LE由觸發(fā)器、LUT以及控制邏輯組成,可以實(shí)現(xiàn)組合邏輯和時(shí)序邏輯;隨著FPGA集成度的不斷增加,其內(nèi)部的片內(nèi)外設(shè)也越來(lái)越多,內(nèi)部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外設(shè),真正實(shí)現(xiàn)單芯片解決整個(gè)系統(tǒng)功能的目的。所以我們所需要控制的是布線層之間的互聯(lián)開(kāi)關(guān),這也是我們編程的對(duì)象,通過(guò)這些開(kāi)關(guān)來(lái)改變功能。

三、FDGA的兩大工藝分類及比較

當(dāng)今的FGPA按工藝分主要有SRAM工藝和Flash工藝兩類,前者最大的特點(diǎn)是掉電數(shù)據(jù)會(huì)丟失,無(wú)法保存,所以它們的系統(tǒng)除了一個(gè)FPGA以外,外部還需要增加一個(gè)配置芯片用于保存編程數(shù)據(jù),每次上電的時(shí)候都需要從這個(gè)配置芯片將配置數(shù)據(jù)流加載到FPGA,然后才能正常的運(yùn)行;但是Flash架構(gòu)的FPGA掉電不會(huì)丟失數(shù)據(jù),無(wú)需配置芯片,上電即可運(yùn)行,它的特點(diǎn)非常類似ASIC,但是又比ASIC更加的靈活,可以重復(fù)編程。論文格式，高清信號(hào)源。在一些小規(guī)模的公司或者產(chǎn)品量不是很大的時(shí)候往往更傾向于用FPGA來(lái)取代ASIC,不僅能夠降低風(fēng)險(xiǎn),而且能夠降低成本。論文格式，高清信號(hào)源。論文格式，高清信號(hào)源。

四、FPGA技術(shù)在高清信號(hào)源上的應(yīng)用

正是由于FPGA的上述優(yōu)點(diǎn),它正在成為數(shù)字信號(hào)處理等領(lǐng)域的新寵。在信號(hào)源方面的應(yīng)用也不例外,較早的信號(hào)發(fā)生器大多是由復(fù)雜的模擬電路構(gòu)成,體積大,成本高且不易維護(hù),現(xiàn)在使用的信號(hào)源功能單一,普通、高清、VGA, DVI信號(hào)源各自獨(dú)立速度慢、資源有限,格式內(nèi)容單一且無(wú)法添加實(shí)際需要的特殊信號(hào)。如果采用可編程器件FPGA就可以解決這個(gè)問(wèn)題,真正做到1080P的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的輸出,是高清信號(hào)源理想的選擇。

（一）HDTV測(cè)試信號(hào)簡(jiǎn)介

根據(jù)相關(guān)視頻信號(hào)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn),需要產(chǎn)生HDTV測(cè)試信號(hào),制式種類包括480P/I(60HZ)、576IP/I(50HZ)、720P、1080I(50Hz/60Hz)、1080P(50Hz/60Hz)、VGA640×480(60Hz/75Hz)、VGA800×600 (60Hz/75Hz)、VGA1024×768 (60/75Hz)NTSC、PAL。測(cè)試信號(hào)種類包括彩條信號(hào)、8(16)級(jí)灰階、中心十字、方格、方格加測(cè)試卡、灰度漸變信號(hào)、紅(綠、藍(lán)、白、暗)場(chǎng)、左右灰度、上下灰度可調(diào)、彩條灰度圖等等。信號(hào)輸出格式包括Y/Pr/Pb基色信號(hào)、R/G/B基色信號(hào)、CVBS信號(hào)、VGA信號(hào),DVI信號(hào),輸出采用高頻同軸Q9插座、CVBS輸出采用RCA插座。

（二）設(shè)計(jì)方案框圖及各部分簡(jiǎn)介

1、信號(hào)存儲(chǔ)部分:主要作為無(wú)規(guī)律圖像的存放,專門特殊功能測(cè)試圖片的存放。

2、FPGA部分:采用通道總線選擇技術(shù),依次定義以下制式:

3、控制部分——單片機(jī):外圍人機(jī)接口控制(按鍵及LCD顯示部分)、向FPGA輸出兩根控制CLKD鐘信號(hào),DIN數(shù)據(jù)信號(hào)與FPGA通信。晶振選通、控制完成FPGA配置、制74LS26(通其間接控制AD813)選擇后級(jí)放大輸出,通過(guò)RS232與其他設(shè)備進(jìn)行通信。

（三）系統(tǒng)工作原理說(shuō)明

1、系統(tǒng)上電初始化。系統(tǒng)上電后,單片機(jī)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù),并發(fā)送默認(rèn)控制信息給FPGA,LCD顯示初始信息;單片機(jī)收到有按鍵按下時(shí)候或串行通信接受到命令后,根據(jù)信息選通時(shí)鐘、配置FPGA控制74LS26。

2、判斷按鍵。單片機(jī)判斷前面板上按鍵是否有按下,如果有按下做出相應(yīng)處理:如果是制式,其他信號(hào)格式變化,單片機(jī)將發(fā)送控制信息給FPGA。論文格式，高清信號(hào)源。種類及其他信息變化狀態(tài)后:單片機(jī)不發(fā)送控制信息給FPGA,本系統(tǒng)上電初始化,而后等待單片機(jī)或FPGA觸發(fā)信號(hào)才會(huì)工作;而該觸發(fā)信號(hào)FPGA而言只有當(dāng)單片機(jī)配置完FPGA后才會(huì)發(fā)出。

在設(shè)計(jì)高清信號(hào)源時(shí),使用美國(guó)ALTERA公司的FPGA來(lái)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和整理以及產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電路所需要的各種控制波形,而在調(diào)試電路時(shí),使用FPGA中多余的邏輯來(lái)產(chǎn)生VGA信號(hào)和彩條信號(hào),所產(chǎn)生的信號(hào)穩(wěn)定可靠。為電路調(diào)試帶來(lái)了很多方便,在實(shí)際應(yīng)用中,還可以對(duì)彩條信號(hào)產(chǎn)生模塊方便地進(jìn)行修改,比如可以修改行、場(chǎng)計(jì)數(shù)器的判斷值來(lái)調(diào)整彩條的大小。增加控制信號(hào)的位數(shù)。以及增加延時(shí)跳變的功能,使輸出的信號(hào)摘要。本文所述信號(hào)實(shí)現(xiàn)方法和程序經(jīng)實(shí)驗(yàn)是可行的,按照實(shí)際電路圖布板做成PCB,程序燒入FPGA,整機(jī)連接調(diào)試所得的信號(hào)符合國(guó)家電視信號(hào)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

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