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單片機技術論文范文1

伴隨計算機技術的迅速發展，計算機在眾多行業領域都得到了廣泛應用，然而其也受到了體積方面限制，計算機技術在工業控制方面經常無法運用，所以計算機微型化是計算機技術重要發展方向，自集成電路至超集成電路，自電子管至晶體管，計算機體積在漸漸變小，一直到限制的 ARM 及單片機微型計算機，促進了計算機技術的應用和發展。很多專家與學者為研究計算機在單片機里的應用，進行了大量實踐，希望發現提升單片機效率的最佳使用方式，單片機是電子行業重要部件，它在電子行業中的位置無可取代，尤其是對工業控制領域來說，一旦單片機出現問題，所有控制系統都不能正常運行工作。

2 電子工程的內涵

伴隨互聯網與電子計算機的不斷發展，網絡技術漸漸進入黃金發展階段，這對電子技術的深入發展起了巨大推動作用。伴隨互聯網對社會發展及經濟發展的推動越來越明顯，電子工程的重要性漸漸突顯出來，要更好的發展電子工程技術，提高我國的綜合國力，一定要不斷創新和探索電子工程技術，以促進電子工程技術獲得新的發展，電子工程技術以網絡技術和計算機作為基本的載體，系統性地處理與控制電子信息。依據目前電子工程技術發展情況來看，它作為系統的技術漸漸發生產業鏈分化，很多領域行業相互交叉的信息技術漸漸出現，這促進了很多新興產業發展。

3 單片機的使用概況

3.1 單片機使用發展歷史

在計算機剛剛出現時期，因為受性能與體積的影響，計算機還沒有得到實際運用，僅僅在實驗室科研室里有一些應用，用來進行簡單的數學方面計算，某種程度上講，單片機某一時期的使用還沒有電子計算器受到歡迎，因為它可以自行運算，所以，人們一直很期待和重視計算機的發展，伴隨電子技術不斷進步和發展，計算機性能有了很大提高，體積也有了很大程度的控制。信息技術的快速發展使筆記本電腦開始出現，筆記本電腦又把計算機帶入了新的發展時期，當計算機被用于工業控制領域時，它的體積仍然較大，這時人們按照實際運用需要，開始研發了以計算機架構為基礎的單片機，利用了儲存器、控制器工作方式，除掉人機的相互交換界面，如果要讓單片機完成特定工作任務，一定要把任務寫進對應控制程序內，因為無人機相互交換的界面，所以，一定要利用特殊裝置完成程序輸入。當命令程序被輸入單片機后，還要結合對應控制系統來應用，一般情況下，單片機都要直接面板里，因為單片機插腳壽命有限，應用次數不能太多，不可以頻繁拆卸控制程序，要解決這一矛盾問題，所以出現的單片機均支持在線輸入程序。網絡技術是現代化信息的基礎，它對社會的發展具有重要作用，網絡技術在人們生活中日漸普及，并影響著人們的需求，電子工程技術隨著獲得了長足發展，尤其是在醫學領域方面獲得了突破性進展，它推動了醫學信息化的發展。

3.2 目前單片機的應用現狀

因為歷史原因，我國科技發展與經濟發展都比較晚，和西方一些發達國家相比，單片機擁有技術水平很低，特別是單片機生產與設計工作，單片機的核心制造技術都在發達國家手里，我國所運用的單片機有很多都來自發達國家工廠。近幾年 51 系列的單片機受到人們認可和廣泛應用，但 51 系列單片機多數是由 ATMEL 與英特爾公司所生產，同時，對于單片機的生產設計技術，發達國家對我們一直處于封鎖狀態，并且限制不發達國家進口其單片機。我國要想從根本上解決單片機這些問題，必須重視單片機技術的研究與發展工作，高度重視單片機技術，為應對發達國家的封鎖，我國一直在加大力量研究單片機技術，提升相關技術研發工作人員待遇，政府公布許多有關單片機的法規政策，鼓勵和支持單片機的發展，加大力度保護我國單片機科技公司，所以，最近幾年我國的電子業獲得重大發展，我國的電子科技公司已經制造了有其產權的中央處理器，盡管這些處理器與發達國家中央處理器的性能還相差較大，處理器加工工藝也不夠完善，但可以設計制造中央處理器就表明我們已經取得進步，未來也一定會自主研究和開發出眾多單片機微型計算機。

4 單子工程技術特征

電子工程技術是伴隨電子行業發展而形成的一門新興學科。當今時代是信息技術高速發展的時代，要實現信息化，發展電子行業是前提與基礎，通過電子工程技術可以看出一個國家的信息化水平的高低。所以，每個國家都必須高度重視電子工程技術，也因此，很多高等院校都安裝信息化發展情況增設電子工程技術課程和專業。高等院校的電子工程專業學生只有完成有關電子工程技術的學習，才可以在畢業后進入電子工程有關企業從事電子工程技術方面的設計或制造工作，才能給我國的電子工程技術發展貢獻一份力量。大量的調查結果和實踐證明充分顯示，現階段我國的電子工程技術水平依然很低，要迅速發展電子行業，必須借鑒其他發達國家的成功經驗，因為西方國家在單片機技術方面的封鎖，使我國可借鑒的經驗較少，我國必須漸漸探索才能發展電子工程技術。

5 電子工程技術在單片機技術里的運用

單片機屬于微型計算機，目前，單片機在工業控制系統得到了廣泛應用，并且經過多年發展，有關單片機技術已經日益成熟，并且逐步形成了較為完善的運用體系。正常情況下，單片機運用有兩個重要部分組成，即軟件部分與硬件部分。軟件主要指各個控制程序，硬件主要是指各類型的電子元器件，要有效控制系統，一定要運用電子元器件來共同組建控制系統，再根據具體控制要求，有目的性的編制和設定對應控制程序，當控制程序被輸入單片機后就能夠實現任務控制，所以電子工程技術對單片機運用來說，在軟件方面及硬件方面都有著十分重要的意義。電子工程技術的進步與發展使得電子元器件開始出現，人們普遍認為第三次科技革命的開始就是計算機的出現，同時，計算機的出現與發展又是建立在電子工程技術前提下的。大量的實踐表明現階段我國的許多電子元器件工廠的工程都屬于其他國家公司，我國很少有自己本土電子工程技術型企業。伴隨單片機被人們廣泛用于工業控制方面，電子工程技術變得越來越重要。

6 結束語

單片機技術論文范文2

【關鍵詞】電渦流；傳感器；單片機

1.引言

現代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現代的控制測量系統中具有不可缺少的作用。

本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。

該傳感器還具有很強的抗干擾能力，相比而言，傳統的傳感器具有非線性誤差，要求工作環境恒定或者價格較高[1]。

2.電渦流式微位移傳感器

2.1 傳感器發展歷程

國外在工業化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產業如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。

我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產品研發和更新速度很低，缺少實用創新性[2]。

2.2 傳統傳感器缺點

以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：

（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；

（2）環境會干擾參數，使得測量結果發生漂移；

（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；

（4）易受噪聲干擾、信噪比低；

（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。

2.3 電渦流式微位移傳感器

本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，轉換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據相應的公式或者經驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統的比例常數，在不同的傳感器中根據系統結構的不同是不一樣的。

2.4 電渦流式位移傳感器測量原理

公式能夠精確描述該原理。我們根據公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據位移變化而產生電壓的變化。

3.測量系統的硬件設計

3.1 主控芯片

本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場[4]。

下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。

3.2 顯示模塊

本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數據。

4.測量系統的軟件設計

本論文的主程序循環采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統軟件是指完成系統設計功能的軟件。為了提高系統的實時性、可靠性，在編寫系統應用軟件時，主要考慮以下兩方面：

（1）提高系統抗干擾性能。在工業現場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統除了在硬件上硬件復位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數字濾波方法，進一步提高系統的抗干擾能力。

（2）采用模塊化編程。將系統的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調通后，再把各個功能模塊結合起進行聯調，這大大減少了調試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。

5.總結

電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統傳感器的發展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優勢，并基于單片機設計了測量系統。

參考文獻

[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[M].北京：原子能出版社，1986.

[2]于鵬，許媛媛.利用插值法和曲線擬合法標定電渦流傳感器[J].中國測試技術，2007，1（33）.

單片機技術論文范文3

【關鍵詞】單片機；項目式；課程改革

單片機應用技術是高職院校電子信息類、自動控制類等專業的核心課程，這門課程學習的好壞直接影響了學生對專業研究的進一步深入的能力及電子信息類人才培養的基本要求。據調研高職院校單片機技術應用課程教學方式，部分院校按照知識體系講授，講授內容順序為單片機技術概論、單片機體系結構、匯編語言程序設計等[1]。按照知識體系講解，教師和學生普遍感覺內容枯燥無味，學生對知識點難以理解，更不用說具備利用單片機設計應用系統的能力。部分院校目前利用項目驅動式教學，經過實踐教學測試，教學效果良好。

一、教學模式的改革

教學模式由知識體系講授轉變為項目驅動方式。這兩種方式各有優缺點，知識體系講授對于高職階段的同學說來說，能夠系統的了解單片機的內部體系結構，對指令執行的內部過程更加清晰，知識點介紹完后再通過一個大的課程實訓項目完成課程的實踐教學。項目驅動式教學方法是通過多個項目的學習完成單片機課程的教學，即介紹某個項目時，先介紹理論知識，緊跟著完成實踐教學，即設計項目硬件電路、軟件程序，然后調試系統等環節。每個項目能完成具體的某種功能，學生學習興趣會增加，對課程的理解更加深入。兩種講授方式存在的弊端有：知識講授體系缺乏興趣性、理論較難理解、缺乏實踐能力的鍛煉；項目驅動式對單片機的內部原理分析不夠深入，但提高了單片機應用項目的實際開發能力。

實際教學過程中可采用模擬仿真及實物焊接兩個環節。硬件仿真電路使用Proteus硬件仿真軟件，該軟件內部集成了多種常用的單片機芯片、電阻、電容、晶體管、LED、LCD液晶屏等，電路搭建方便，仿真效果良好，目前廣泛的應用在單片機課程的教學中。軟件采用KEIL軟件，該軟件使用方便，通過建立工程文件到生產HEX文件整個流程清晰易懂，代碼編譯質量高。Proteus和KEIL兩個集成開發環境具有聯調功能，提高了學習效率，使得系統開發流程更加直觀，容易被學生接受。

二、教學內容的選擇

教學內容的選擇需符合人才培養方案的定位。學生通過本門課程的學習，能夠掌握單片機實際項目的開發流程；能夠獨立設計常用的單片機控制系統；具備檢修單片機應用系統故障的能力；能夠熟練使用仿真軟件進行系統仿真測試；提高學生手工焊接技能等要求。

通過多個項目的設計，使得單片機技術中的知識點全部介紹，能夠達到上述要求。教學項目需從簡到難，然后綜合設計多個項目，最終達到理論和實踐教學效果。教學內容詳細介紹如下：（1）單片機最小系統的介紹?？蛇x用項目點亮一個發光二極管。分析單片機與PC機的區別，介紹單片機的基本知識等，理論分析后，在Proteus中搭建硬件電路，在KEIL中設計軟件程序，然后調試程序，觀察系統是否正常工作，需重點介紹集成開發環境Proteus、KEIL軟件的使用。（2）單片機IO端口的學習。如可選用流水燈系統展開介紹，詳細分析單片機內部IO端口的特點，分析其應用場合，通過軟硬件設計提高學生實踐能力。（3）單片機定時/計數器的學習?？蛇x用秒表設計項目展開教學，通過對秒表延時時間的準確設計，采用定時器查詢方式完成延時，能夠較好的掌握定時/計數器的工作原理及實際應用程序設計。（4）單片機中斷系統的學習。在秒表設計中延時程序可用中斷方式完成，通過與查詢方式的比較，能夠讓學生更容易理解單片機定時與中斷之間的關系。（5）單片機鍵盤電路的學習。需掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種方式的應用，可采用萬年歷系統的設計，在此項目中介紹數碼管動態驅動方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此項目進一步綜合運用了定時、中斷資源，提升了學生綜合運用單片機內部資源的能力。（6）最后通過多個綜合項目的設計，達到教學目的。如單片機溫度控制系統設計、單片機測距系統設計、單片機密碼鎖系統設計、單片機語言報警系統設計等。[2-3]

在項目設計過程中，為了達到更好的教學效果，可以網購單片機學習套件，學生動手從單片機最小系統焊起，然后焊接接口電路及串口下載電路等。通過實物的焊接能夠加深學生對單片機應用系統的理解，且每個項目HEX文件能夠在此套件上驗證，包含了仿真與實物測試。也可以讓學生在萬能板上焊接每個項目電路，進而提高焊接能力及實物查錯能力等。

三、考核方式的改革

單片機課程的考核采用平時成績和期末成績按比例相加得到課程成績。平時成績應占主要部分。平時成績的重要性提高，學生的積極性會增加，能讓學生認真的完成項目的設計。

高職院校的學生主要是培養實踐能力的提升，在理論夠用的基礎上，強化其動手能力的鍛煉。如何對每個項目進行考核呢？可考核硬件電路設計的正確性、軟件程序設計的合理性、功能的完整性等。為了進一步提高學生的實際動手能力，可讓學生在萬能板上焊接單片機應用系統，考核學生的手工焊接能力、實際電路板查錯能力、團隊配合能力等?？己藘热菘砂衅渌麅热?，如學習態度、出勤情況等方面。

四、項目舉例

以電子鐘設計為例。項目目的是掌握單片機定時器、中斷系統、鍵盤電路、液晶屏的綜合應用。硬件電路設計方面，需搭建單片機最小系統、時鐘控制按鍵、顯示電路，通過硬件電路的模擬仿真及實際電路板的焊接，進一步強化了最小系統及擴展電路的設計要點，掌握了液晶LCD1602的內部電路結構原理及引腳的接線方法[4]。

軟件設計方面，軟件流程圖如圖1所示。主函數需先初始化液晶屏1602、定時器、中斷系統。初始化結束后進入無限循環，無限循環包括有時、分、秒的顯示程序、按鍵掃描程序。當定時1S到后進入中斷服務程序，秒加1，當秒到60時，分加1，當分加到60時，時加1，當時為24自動返回到0。按鍵掃描程序需設計時鐘啟動、暫停、復位按鍵檢測程序，使得時鐘為可控時鐘，該程序需在循環程序中不停的被執行，即為按鍵掃描達到控制效果，為了達到更好的控制效果，可采用按鍵中斷方式去完成軟硬件的設計。

五、總結

單片機技術是一門實踐性很強的課程，教學內容、教學方式、考核方式等需在實踐教學中不斷改進。論文簡要的介紹了項目驅動式教學法在單片機技術課程教學中的應用，通過實際教學效果的考核，達到了預期的教學目的，教學效果良好。

參考文獻

[1]汪萬維.單片機課程教學改革探討[J].武漢大學學報(理學版),2012(10):95-97.

[2]張濤,韓春賢,等.單片機課程教學改革之我見[J].天津職業院校聯合學報,2012(8):101-102.

[3]王靜霞.單片機應用技術(C語言版)[M].北京:電子工業出版社,2009.

[4]楊利亞,潘海燕,等.《單片機原理與應用》教學改革與探索[J].電子世界,2012(11):167-168.

本文系2011年安徽商貿職業技術學院院級質量工程項目“特色專業--應用電子技術專業”階段性研究成果。

作者簡介：

單片機技術論文范文4

    隨著我國社會與經濟的發展,人民生活水平不斷提高,人們對區域治安環境以及安全防范的要求也越來越高,同時現代化技術高度發展的今天,犯罪更趨智能化,手段更隱蔽,所以保證區域的安全必須從運用現代化的防盜報警技術。在現代化防盜報警技術中,紅外技術有四大優點:環境適應性好,在夜間和惡劣天候下的工作能力優于可見光;隱蔽性好,不易擾;由于是靠目標和背景之間、目標各部分的溫度和發射率差形成的紅外輻射差進行探測,因而識別偽裝目標的能力優于可見光;紅外系統的體積小,重量輕,功耗低。但有三大因素制約著其效果:目標的光譜特性;探測系統的性能;目標和探測口之間的環境和距離。所有探測技術的發展都有三個階段:a.探測信號的強度,得到目標的"黑白照片",這是初級階段;b.探測信號的強度和波長,得到目標的"彩色照片",達到中級階段;c.探測信號強度、波長和相位,得到目標的"全息照片",這才達到探測技術的高級階段。目前的紅外技術處于其初級階段的后期,正向中級階段發展,其標志是研制出了雙(多)色紅外探測器,得到了目標熱圖象的"彩色照片"?？梢灶A計,今后雙色探測器將隨單波段探測器及其配套技術的成熟和市場需求的增加而加快發展,并將集中在以下五個方面:(1)集成化的雙色探測器有利用簡化系統結構,能充分利用半導體材料制備技術的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各種量子阱/超晶格材料系統將得到重點發展。(2)采用焦平面器件,更好的滿足系統的要求,同時也有利于簡化系?統結構,降低成本。(3)為明顯的提高系統的性能,雙色探測器將向大面陣和長線列發展。(4) 雙波段系統將克服在光學設計和加工、信號處理和顯示等方面的困難,縮小體積、減輕重量等,以便擴大其應用范圍。 (5) 隨材料、器件和系統技術的進步,雙色探測器將向更多的光譜波段發展,既包括拓寬光譜波段,也包括將光譜波段劃分成更為細致的波段,以獲得目標的"彩色"熱圖象,更豐富、更精確、更可靠地得到目標的信息。

    課題研究目標、內容、方法和手段:

    本課題研究紅外監控系統的設計與實現。主要實現對象是被動紅外防盜報警探測器。其包括硬件和軟件兩大部分。主要包括對于硬件的構成以及軟件的接入進行描述。通過51單片機、驅動電路、傳感器、GSM等技術來進行設計與實現。

    設計(論文)提綱及進度安排:

    4月6日至4月25日

    分析題目查閱資料學習與畢業設計相關的知識

    4月25日至5月15日

    硬件實現、軟件編寫、進行方案論證

    5月15日至6月10日

    測試硬件、調試軟件撰寫畢業論文并征求導師意見,修改畢業論文,進行畢業論文的評議。

    主要參考文獻和書目:

    [1]張玉香.新型遙控接收模塊HS0o38〔J〕.無線電,1998,7

    [2〕高茹云.通訊電子線路仁M〕.西安:西安電子科技大學出版社,1999。

    [3]李華.MCS-51系列單片機實用接口技術. 北京:北京航空航天大學出版社,1993年。

    [4尤一鳴等.單片機總線擴展技術.北京:北京航空航天大學出版社.1993,11。

    [5]蔡軼.通用遙控解碼電路.電子技術1995 .1

    [6]施德恒,郭峰光譜識別型激光警戒系統述評激光與紅外l99929(l):9一13

    [7]盧萬欣,梁桂云,韓永林激光預警裝置激光技術199218(3):180一183

    [8]沙占友,王彥朋,孟志永等.單片機外圍電路設計. 北京:北京電子工業出版社,2003。

    [9]周航慈.單片機應用程序設計技術. 北京:北京航空航天大學出版社,2002。

    [10]付偉激光告警中的多元相關探測技術紅外與激光技術1992(6):23一27

單片機技術論文范文5

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.

單片機技術論文范文6

關鍵詞：AVR單片機，TOPSWITCH器件，接觸非接觸光電測溫傳感器

 

0引言

目前國內儀表行業規模很大，但通常都是民用儀表，對器件、性能指標要求的精度不高。本儀表通過電路搭配、AVR單片機控制、對輸入輸出的較高要求實現對高溫測量接觸式非接觸式光電高溫傳感器的信號真實描述。

1儀表功能

接收接觸非接觸光電測溫傳感器的輸出電壓信號（參照相應分度表），通過一系列電路變換，輸出4-20mA電流信號和任意型鉑銠10-鉑熱電偶的電壓信號（參照任意型鉑銠10-鉑熱電偶分度表）。

2硬件部分

2.1 電源部分

電源部分采用基于TOPSWITCH器件的單片開關電源設計，特制變壓器與電感，TL431與TLP521的反饋結合，由特定制器件組成的保護電路，三端電壓+5、-5、+24V的輸出。TOPSwitch結構，采用DIP-8封裝及SMD-8封裝，有8個引腳，但8只管腳中有6只管腳實際是連在一起作為S端，故可簡化成3只管腳，這樣它仍系三端器件。3個引出端分別是漏極端D、源極端S和控制端C。其中，D是內裝MOSFET的漏極，也是內部電流的檢測點，啟動操作時，漏極端由一個內部電流源提供內部偏置電流?？刂贫薈控制輸出占空比，是誤差放大器和反饋電流的輸入端。在正常操作時，內部的旁路調整端提供內部偏置電流，且能在輸入異常時自動鎖定保護。源極端S是MOSFET的源極，同時是TOP開關及開關電源初級電路的公共接地點及基準點。TOPSwitch 性能特點，將脈寬調制(PWM)控制系統的全部功能集成到三端芯片中，內含脈寬調制器、功率開關場效應管(MOSFET )、自動偏置電路、保護電路、高壓啟動電路和環路補償電路，通過高頻變壓器使輸出端與電網完全隔離，真正實現了無工頻變壓器、隔離式開關電源的單片集成化，使用安全可靠。TOPSwitch器件支持降壓型、升壓型、正激式和反激式功率變換電路，并且很容易和光耦及變壓器初級的反饋電路結合，無論在連續傳導模式和不連續傳導模式下均可工作；輸入交流電壓和頻率的范圍極寬，作固定電壓輸入時可選110V/115V/230V交流電，允許變化±15%; 在寬電壓范圍輸入時，適配85V～265V交流電，但最大輸出功率比前者降低40%。TOPSwitch-Ⅱ只有3個引出端，可以同三端線性集成穩壓器相媲美，能以最簡方式構成無工頻變壓器的反激式普通型或精密型開關電源。論文參考網。開關頻率的典型值為100kHz，允許范圍90kHz～110kHz，占空比調節范圍是1.7%～67%。

2.2 顯示部分

顯示部分采用當前流行的AVR單片機來控制4位顯示模塊。論文參考網。AVR單片機是1997年由ATMEL公司研發出的增強型內置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精簡指令集高速8位單片機。AVR的單片機可以廣泛應用于計算機外部設備、工業實時控制、儀器儀表、通訊設備、家用電器等各個領域。AVR系列單片機的特點AVR單片機是高速單片機。硬件采用哈佛(Harward)結構，達到一個時鐘周期可以執行一條指令，絕大部分指令都為單周期指令。而PIC單片機要4個時鐘周期執行一條指令，MSC-51要12個時鐘周期執行一條指令；AVR 單片機支持程序的在系統編程ISP，開發門檻較低。只需一條ISP并口下載線,就可以把程序寫入AVR單片機，所以進入AVR單片機門檻很低、花錢少。論文參考網。其中MEGA系列還支持在應用編程IAP ；AVR 單片機采用了可多次擦寫的FLASH 存貯器給用戶的開發生產和維護帶來方便。AVR單片機的Flash程序存儲器,可擦寫1000次以上，而新工藝AVR器件, 程序存儲器擦寫可達10000次以上,因此大家可以放心的實驗和調試下載程序；AVR 單片機有豐富的外設，如RTC、 WATCHDOG、 AD 轉換器、PWM、UART接口等。部分型號還可以使用片內振蕩器提供系統1～8 MHz的系統時鐘,使該類單片機無外加晶振器件即可工作；I/O口功能強、驅動能力大。AVR單片機的I/O口是真正的I/O口,能正確反映I/O口輸入/輸出的真實情況。I/O口有輸入/輸出、三態高阻輸入,也可設定內部拉高電阻作輸入端的功能,以便于各種應用所需(多功能I/O口) 。工業級產品，具有大電流(灌電流)10～40 mA,可直接驅動可控硅SSR或繼電器, 節省了外圍驅動器件。 具有較大容量EEPROM，有可擦寫10萬次的EEPROM,為掉電后數據的保存帶來方便,來電后能記住掉電時的工作狀態，EEPROM容量為64 B～4 KB 。AVR是低功耗單片機，具有休眠省電功能(Power Down)及閑置(Idle)低功耗功能。一般耗電在1～2.5 mA；對于典型功耗情況,WDT關閉時為100 nA,更適用于電池供電的應用設備。有的器件最低1.8 V即可工作。高度保密性，不可破解的位加密鎖Lock Bit技術，且具有多重密碼保護鎖死(Lock)功能；本產品使用的是ATMEGA16型單片機。

2.3 輸入輸出部分

輸入輸出部分用模擬器件TL062和4053來控制輸入輸出。通過放大、積分、增益、濾波等一系列電路變換，由AVR單片機控制來實現從輸入到輸出過程的轉換。

3軟件部分

以下給出整個程序的簡要流程

3.1 初始化

ldi r16,0x3e ;設置堆棧

out ddrd,r16 ;設置D口為輸出

out ddrc,r16 ;設置C口為輸出

out portb,r16 ;設置B口上拉電阻

ldi r16,0x1f ;看門狗使能2.1秒中斷

ldi yl,0x10;設置y指針0x0010指向EEPROM

clr yh

ldi zl,0x40;設置Z指針0x0040指向SRAM

clr zh

lds r16,0x0094;上限報警還是下限報警狀態送標志位

3.2 主程序

wdr ;看門狗

rcall adc1 ;采樣

rcall vtot ;計算

sbrs r20,1;判斷當前是上限報警還是下限報警

ldi time,0x85

rcall timer;延時0.1S

wdr

rcall tkey ;按加減鍵選擇大于等于設置值時報警或小于等于設置值時報警

sts 0x0094,r20

ldi zl,0x90 ;設置鍵按下保存設置值

clr zh

ldi yl,0x30 ;給y賦指針0x0030指向EEPROM

clr yh

ldi r16,5 ;循環指針為5

ld r2,z+ ;讀SRAM的指針先減1，再讀入r2

rcall rom_w ;調寫EEPROM子程序

adiw yl,1 ;寫EEPROM地址的數值加1

dec r16 ;循環指針減1

brne rs62 ;將SRAM中5個數寫入EEPROM的0x0030-0x0034中

3.3 子程序

數據采集

ldi r16,0xda ;參考電源為AREF內部基準2.56V,數據右對齊

out admux,r16 ;差動輸入口為ADC2-ADC2(1倍)

ldi time,0x33 ;延時約10mS

rcall timer

rcall adcd1

movw r12,r24

clr r14

clr r15

ldi r16,0xdb ;參考電源為AREF內部基準2.56V,數據右對齊

out admux,r16 ;差動輸入口為ADC3-ADC2(1倍)

ldi time,0x33 ;延時約10mS

rcall timer

溫度計算，輸出電壓電流計算。

lds r18,0x0075 ;讀1倍檔基準值

lds r19,0x0076

rcall mul16 ;（實測值－零點）×1倍檔基準值

lds r18,0x008e ;讀1倍檔量程標定值

lds r19,0x008f

sub r18,r0 ;標定值－零點

sbc r19,r1

rcall div16 ;（實測值－零點）×基準值/（標定值－零點）

clr r2

ldi zl,low(gdata*2) ;查曲線表，讀表地址

ldi zh,high(gdata*2)

顯示

push r24 ;保護現場

push r25

in r24,sreg ;保護狀態寄存器

push r24

ldi r25,1 ;掃描顯示位置最低位（顯示最低位）

mov r24,xl ;讀顯示位指針

subi r24,0x6a ;減最低位地址

校準讀寫EEPROM 寄存器和數據的定義

ldi time,0x33 ;延時10mS防止鍵抖動

rcall timer

sbic pinb,8 ;輸入校準鍵繼續按下順執

ret ;否則退出

cbi portd,4

ldi r16,0x56 ;顯示L--L

sts 0x006a,r16

ldi r16,0x40

sts 0x003b,r16

sts 0x003c,r16

ldi r16,0x56

sts 0x003d,r16

ldi time,0xf9 ;延時1S

rcall timer

4結論

本儀表利用AVR單片機強大的功能加之精確的模擬電路控制，從而實現對接觸非接觸光電測溫傳感器信號的精確接收轉換和輸出。本儀表投產至今，獲得了相關用戶的一致好評，具有很大的推廣價值。

【參考文獻】

［1］溫正，何嘉揚，趙志鵬。AVR單片機開發從入門到精通 中國電力出版社 2009

［2］丁化成 耿德根李君凱。AVR單片機應用設計 北京航空航天大學出版社 2002

［3］俞阿龍 基于TOPSWITCH器件的單片開關電源設計 電視技術 2003

［4］P.E.Allen, D.R. Holberg CMOSAnalog Circuit Design Saunders College Publishing, 1987［5］P.R. Gray, R.G.Meyer Analysisand Design of Analog Integrated Circuits John Wiley & Sons, 1992