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單片機應用論文范文1

論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領域，本文介紹了單片機的應用并且根據自己的一些經驗談了單片機應用過程中應該掌握的幾個技巧。

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：

[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

單片機應用論文范文2

關鍵詞：單片機；溫度測控

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：

[1]張友德,趙志英,涂時亮.單片微型機原理、應用與實驗（實驗版）[M].上海:復旦大學出版社.

單片機應用論文范文3

論文關鍵詞：Proteus，簡單制作，教學與實踐

 

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

[2]朱成志.Proteus仿真軟件在單片機原理教學中應用. 科技創新導報, 2009

單片機應用論文范文4

關鍵詞：機電一體化；單片機；模塊化；實驗臺；數字溫度控制系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2011）30-0050-03

隨著工業自動化控制設備的集成度越來越高，控制功能日趨完善，作為控制系統的核心部件――單片機日益受到重視，具有完善控制功能的單片機逐漸在自動控制系統領域大放異彩，而企業對于掌握單片機控制系統開發設計能力的人才更是求賢若渴，為此，必須要對機電專業學生的單片機設計能力進行重點培養和訓練。而現有的單片機實驗臺很多都是集成度很高的實驗臺，由于集成度高而大大限制了其應用的范圍，且由于集成度高而使得實驗臺系統相當脆弱，后期維護養護工作量較大。因此，相關人員有必要開展單片機能力訓練和拓展方面的實驗臺研究。

本論文主要結合當前單片機實驗臺的應用現狀，結合模塊化的設計理念，對單片機綜合實驗臺進行設計研究，以期從中能夠找到模塊化單片機實驗臺的設計應用模式，從中開發出合理有效的單片機能力訓練拓展的實驗方法，并以此和同行分享。

一、單片機實驗臺總體設計

（一）高校單片機實驗臺應用現狀

當前各個高校的機械電子工程專業都普遍開設有單片機相關課程，但是配套的實驗設備均是簡單的演示性實驗器材，只是讓學生照著書本上的范例輸入程序，即可完成單片機控制系統的全部控制功能的演示，對于學生動手設計單片機控制系統毫無實踐動手的意義；國內一些教學實驗儀器生產廠家所設計的單片機實驗臺，其控制功能過于復雜，并且配套設備多，零部件之間的依賴關系較大，集成度高，反而不利于學生對單片機控制系統內部原理的認識和理解，同時由于這些實驗開發板大多已經將實驗功能程序固化在系統內部了，因此實驗系統的擴展功能較差，只能夠進行預先設計好的實驗項目，對于學生自主性設計綜合實驗實訓項目，其實施難度較大，且這些實驗儀器設備普遍存在著后期維護量大的問題，成本十分高昂，動輒高達十幾萬元，且并不適合我校學生的學習情況，因此并不適宜通過直接購買的方式引進相關實驗設備。

綜上所述，只有自制基于單片機控制功能的多功能實驗臺，才能從根本上解決我院學生微機原理與應用課程的實驗設備配備問題，并且提高學生真正動手設計單片機控制系統進而達到應用開發的實踐動手能力。

（二）實驗臺總體結構設計

該試驗臺從模塊化設計的角度出發，從簡單實驗到綜合設計實驗，均采用模塊設計、接口預留、連接組建的方式來實現單片機的具體控制應用；對于綜合性的單片機測控系統實驗，利用四個小型單片機控制實現的測控系統，組建綜合性單片機控制實驗中心，進而實現對相關單片機設計的應用。

該實驗臺是面向學生進行單片機課程實驗而設計的，因此在設計時，一定要能夠考慮到學生的動手能力、多名學生同時進行實驗的可行性以及實驗的可重復性。鑒于此，采用面包板的設計模式，將實驗臺中可能用到的各單片機模塊掛在面包板上，面包板上可以刻畫出不同測控系統的電路原理圖，學生根據電氣原理圖，選擇相應的單片機模塊掛在面包板上，單片機模塊與面包板之間采用專用連接插頭進行電氣連接，而各單片機模塊之間采用杜邦連接件進行電氣連接，從而搭建出不同測控功能的單片機測控實驗系統。如圖1所示，為基于單片機的模塊化實驗臺結構框架示意圖。

（三）實驗臺功能模塊設計

如圖2所示，該多功能實驗開發板主要是圍繞單片機控制與測試系統的基本構成，從傳感器的輸入開始，到信號處理電路，A/D轉換電路，主MCU控制電路，存儲電路，D/A轉換電路，輸出顯示等模塊，該系統囊括了單片機控制與測試系統的全部構成環節，通過模塊化設計思路，將不同功能的單片機控制與測試系統環節模塊化，并通過設計不同的接口選擇電路，實現讓學生動手連接不同電路模塊，進而搭建不同功能的測試系統或單片機控制系統。

二、基于單片機的模塊化實驗臺的實現

（一）實驗臺模塊硬件模塊的設計實現

對于該多功能實驗開發板，采用獨立化的模塊設計方式，將搭建各種不同功能的單片機控制系統及測試系統的必要組成模塊進行分離，借鑒“堆積木”的思想，使學生自主的選擇不同的模塊，進而按照實驗功能要求構建具有不同實驗功能的單片機控制系統。

在具體實現方式上，每一個模塊都會設計統一的具有一定通用性的接口，有輸入模擬量接口，輸入數字量接口，輸出模擬量接口，輸出數字量接口，接口統一采用標準2.54mm的插針插母，方便不同模塊之間的數據傳輸和交換。如下圖3所示，是A/D轉換模塊和處理器模塊（8051）進行連接的設計示意圖。

從下圖設計上可以發現，每一個獨立模塊都設計了由標準2.54mm插針構成了接口，按照接口類型的不同，可以具體分為輸入模擬量接口，輸入數字量接口，輸出模擬量接口和輸出數字量接口，不同模塊之間采用杜邦連接件連接。實際上，本實驗開發板的全部模塊均采用此種模塊化的設計方式，從而有利于學生動手能力和自主設計能力的提升。

（二）基于單片機實現的模塊化數字溫度測控系統構建

基于模塊化的單片機數字溫度測控系統，是利用了模塊化的設計理念，將數字溫度測控系統按照其構成模塊，如CPU控制模塊、數據采集模塊、AD轉換模塊及數字顯示模塊等分別進行硬件連接連線，從而完成數字溫度測控系統的設計，再配以合適的程序，即可實現對環境溫度的數字測量與顯示的功能。這樣利用模塊化的設計方法極大的提高了機電專業學生動手實驗實踐的能力，對于單片機的設計應用能力的提高有很大幫助。

圖4 數字溫度測控系統硬件接線原理圖

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

三、結語

本論文結合當前高校單片機課程實驗臺普遍存在集成度較高、實用性較低的現狀，從模塊化設計的角度出發，設計了基于模塊化單片機的集成實驗臺，能夠面向高校單片機課程教學使用，本論文從硬件設計和軟件設計的角度詳細論述了實驗臺的實現方案，且該實驗臺造價合理，功能相對于目前國內市場上在售的單片機教學型實驗臺也比較完善全面，因而其性價比較高，經濟合理適用，適宜在各高校機電專業實驗教學設備中推廣應用。

參考文獻

[1] 郝迎吉，高紅紅，王燕．遠距離水位智能監控系統的研究與實現[J].儀器儀表學報，2004，25（6）.

[2] 王幸之，等．單片機應用系統抗干擾技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2000.

[3] 丁玉美，等．數字信號處理[M]．西安：西安電子科技大學出版社，2005.

[4] 范立南，李雪飛，尹授遠．單片微型計算機控制系統設計[M]．北京：人民郵電出版社，2004.

單片機應用論文范文5

【關鍵詞】AGV 磁引導 PWM調速 8052單片機

隨著現代科學技術的高速發展，自動導引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應用。AGV以電池為動力，并裝有非接觸導航（導引）裝置，以電磁引導、激光引導、慣性引導及GPS引導等方式。可實現無人駕駛的運輸作業。它能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并停靠到指定地點，完成一系列作業。

AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。

一、AGV導航系統的系統總體設計

本論文設計了磁帶引導AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調速、人工控制等功能，為大量生產工業型AGV提供較好的研究基礎。系統模塊設計如圖1所示：

圖1

本論文主要對AGV的硬件系統進行設計，重點研究磁引導AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設計。

二、磁尋跡傳感模塊設計

磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關鍵，為了檢測到弱磁磁場的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設計采用磁阻傳感器，可以測量到弱磁磁場的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過響應的A/D轉換電路將信號輸入單片機。模塊設計如圖2所示。

圖2 磁尋跡傳感器硬件實現電路

三、速度反饋模塊設計

本論文AGV采用雙輪差速驅動方式，當電機負載增加時，電機的運行速度下降，一般額定轉速降落達3%～10%，為了使兩電機同速，必須要有反饋換環節對電機的速度進行反饋。只有組成了閉環系統，AGV的運動與速度才可控。碼盤接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號經過74LS14施密特整形，分別接到單片機的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機對INT1和INT0的中斷次數計數來測量通道B的脈沖數，讀取P1.2的電平狀態來判斷電機的轉動方向。以上升沿觸發為例，當B路信號的上升沿引起中斷時，單片機判斷P2.2或P2.3信號的電平高低。若其為低，則電機正傳；為高，則電機反轉。電機的速度即為一個采樣周期中N值的變化量。電機的轉速為，式中，C為標度變化系數，可根據轉速的量綱來選擇，N為一個采樣周期中的計數值，它的符號反應電機的轉動方向。硬件實現電路如圖3所示。

圖3 光電編碼器實現電路圖

四、總結

本系統采用PWM調速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規定的行駛路線和停靠位置，自動行駛，完成規定的操作。論文對關鍵模塊的設計進行了詳細設計，經驗證該系統設計可靠合理，能實現系統設計的基本功能。

參考文獻：

[1] 溫鋼云，黃道平. 計算機控制技術[M]. 華南理工大學出版社，2002.

[2] hard C.Dorf Robert H.Bishop. 現代控制系統[M].高等教育出版社，2006.

單片機應用論文范文6

關鍵詞：FPGA，可編程控制，高清信號源

 

一、FPGA的發展史

FPGA作為一種高新的技術,已經逐漸普及到各行各業,從1985年第一顆FPGA誕生至今,FPGA已經歷了將近20多個年頭,從當初的幾百個門電路到現在的幾百萬門、幾千萬門……,從原來的上千元的天價到現在幾元的超低價,可謂是出現了翻天覆地的變化。

FPGA誕生于1985年,當時第一個FPGA采用2μm工藝,包含64個邏輯模塊和85 000個晶體管,門數量不超過1 000個,由名為Ross Freema所發明。論文格式，高清信號源。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫,即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,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有限的缺點。

二、FPGA技術簡介

我們都知道構成數字邏輯系統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成,然后與門、或門、非門又構成了各種觸發器,實現狀態記憶,FPGA屬于數字邏輯電路的一種,同樣由這些最基本的元件構成。一個FPGA可以將上億個門電路組合在一起,集成在一個芯片內,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，高清信號源。一般的FPGA內部是由最小的物理邏輯單位LE、布線網絡、輸入輸出模塊以及片內外設組成,所謂的最小物理邏輯單元是指用戶無法修改的、固定的最小的單元,我們只能將這些單元通過互聯線將其連接起來,然后實現用戶特定的功能。一個LE由觸發器、LUT以及控制邏輯組成,可以實現組合邏輯和時序邏輯;隨著FPGA集成度的不斷增加,其內部的片內外設也越來越多,內部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外設,真正實現單芯片解決整個系統功能的目的。所以我們所需要控制的是布線層之間的互聯開關,這也是我們編程的對象,通過這些開關來改變功能。

三、FDGA的兩大工藝分類及比較

當今的FGPA按工藝分主要有SRAM工藝和Flash工藝兩類,前者最大的特點是掉電數據會丟失,無法保存,所以它們的系統除了一個FPGA以外,外部還需要增加一個配置芯片用于保存編程數據,每次上電的時候都需要從這個配置芯片將配置數據流加載到FPGA,然后才能正常的運行;但是Flash架構的FPGA掉電不會丟失數據,無需配置芯片,上電即可運行,它的特點非常類似ASIC,但是又比ASIC更加的靈活,可以重復編程。論文格式，高清信號源。在一些小規模的公司或者產品量不是很大的時候往往更傾向于用FPGA來取代ASIC,不僅能夠降低風險,而且能夠降低成本。論文格式，高清信號源。論文格式，高清信號源。

四、FPGA技術在高清信號源上的應用

正是由于FPGA的上述優點,它正在成為數字信號處理等領域的新寵。在信號源方面的應用也不例外,較早的信號發生器大多是由復雜的模擬電路構成,體積大,成本高且不易維護,現在使用的信號源功能單一,普通、高清、VGA, DVI信號源各自獨立速度慢、資源有限,格式內容單一且無法添加實際需要的特殊信號。如果采用可編程器件FPGA就可以解決這個問題,真正做到1080P的點對點的輸出,是高清信號源理想的選擇。

（一）HDTV測試信號簡介

根據相關視頻信號產生標準,需要產生HDTV測試信號,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。測試信號種類包括彩條信號、8(16)級灰階、中心十字、方格、方格加測試卡、灰度漸變信號、紅(綠、藍、白、暗)場、左右灰度、上下灰度可調、彩條灰度圖等等。信號輸出格式包括Y/Pr/Pb基色信號、R/G/B基色信號、CVBS信號、VGA信號,DVI信號,輸出采用高頻同軸Q9插座、CVBS輸出采用RCA插座。

（二）設計方案框圖及各部分簡介

1、信號存儲部分:主要作為無規律圖像的存放,專門特殊功能測試圖片的存放。

2、FPGA部分:采用通道總線選擇技術,依次定義以下制式:

3、控制部分——單片機:外圍人機接口控制(按鍵及LCD顯示部分)、向FPGA輸出兩根控制CLKD鐘信號,DIN數據信號與FPGA通信。晶振選通、控制完成FPGA配置、制74LS26(通其間接控制AD813)選擇后級放大輸出,通過RS232與其他設備進行通信。

（三）系統工作原理說明

1、系統上電初始化。系統上電后,單片機從數據存儲器讀取數據,并發送默認控制信息給FPGA,LCD顯示初始信息;單片機收到有按鍵按下時候或串行通信接受到命令后,根據信息選通時鐘、配置FPGA控制74LS26。

2、判斷按鍵。單片機判斷前面板上按鍵是否有按下,如果有按下做出相應處理:如果是制式,其他信號格式變化,單片機將發送控制信息給FPGA。論文格式，高清信號源。種類及其他信息變化狀態后:單片機不發送控制信息給FPGA,本系統上電初始化,而后等待單片機或FPGA觸發信號才會工作;而該觸發信號FPGA而言只有當單片機配置完FPGA后才會發出。

在設計高清信號源時,使用美國ALTERA公司的FPGA來進行圖像數據存儲和整理以及產生驅動電路所需要的各種控制波形,而在調試電路時,使用FPGA中多余的邏輯來產生VGA信號和彩條信號,所產生的信號穩定可靠。為電路調試帶來了很多方便,在實際應用中,還可以對彩條信號產生模塊方便地進行修改,比如可以修改行、場計數器的判斷值來調整彩條的大小。增加控制信號的位數。以及增加延時跳變的功能,使輸出的信號摘要。本文所述信號實現方法和程序經實驗是可行的,按照實際電路圖布板做成PCB,程序燒入FPGA,整機連接調試所得的信號符合國家電視信號有關標準。

參考文獻：

[1]董士海,張倪,肖磊,等.EGAVGA程序員手冊[M].北京:北京大學出版社,1999.

[2]王城,吳繼華,范麗珍,等.ALTERAFPGA/CPLD設計[M].北京:人民郵電出版社,2005.