時(shí)間：2022-12-10 12:24:44
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇單片機(jī)應(yīng)用論文，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
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，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(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)開發(fā)中的幾個(gè)基本技巧
在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(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語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(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語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(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編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語言和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語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(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)試起來問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機(jī)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(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、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(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)察覺到程序被重新復(fù)位過。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)通過軟件方法來實(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。此外在開發(fā)和應(yīng)用過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
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，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動(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)開發(fā)中的幾個(gè)基本技巧
在單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機(jī)抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著?，F(xiàn)歸納出單片機(jī)開發(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語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機(jī)程序設(shè)計(jì)是單片機(jī)開發(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語言編譯以后對(duì)應(yīng)的匯編語言的語句行數(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編譯器代碼長度和執(zhí)行時(shí)間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對(duì)于復(fù)雜而開發(fā)時(shí)間緊的項(xiàng)目時(shí)，可以采用C語言，但前提是要求你對(duì)該MCU系統(tǒng)的C語言和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語言是最普遍的一種高級(jí)語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(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)試起來問題就會(huì)很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機(jī)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(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、可靠性好越來越受到重視。單片機(jī)干擾最常見的現(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)察覺到程序被重新復(fù)位過。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)通過軟件方法來實(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。此外在開發(fā)和應(yīng)用過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
[論文摘要]以單片機(jī)為基礎(chǔ)，分別以轎車溫控系統(tǒng)和貯液容器溫控系統(tǒng)為例，闡述單片機(jī)在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用原理。
一、單片機(jī)在貯液容器溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用
該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)勢(shì)，將可測(cè)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(dá)到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。
（一）硬件設(shè)計(jì)。選單片機(jī)AT89C51為主機(jī)，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實(shí)現(xiàn)對(duì)貯液容器溫度的自動(dòng)控制，同時(shí)還設(shè)有報(bào)警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當(dāng)冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)生變化時(shí)，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統(tǒng)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(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動(dòng)作。當(dāng)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(fā)生變化時(shí)，只有反饋控制動(dòng)作，最終使系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
1．前向通道的設(shè)計(jì)
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(cè)量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONVERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測(cè)完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進(jìn)制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(hào)(低電平有效)，單片機(jī)查詢到DR=0時(shí)，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。
2．后向通道的設(shè)計(jì)
(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O口才能與AT89C51單片機(jī)連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進(jìn)行兩次操作才能把一個(gè)完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時(shí)送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)輸出到74LS377，與此同時(shí)74LS377的片選信號(hào)也作為74LS74(2)的時(shí)鐘脈沖，把74IS74(1)的內(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個(gè)完整的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。
(2)執(zhí)行器及調(diào)理電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中選用的是ZMAN16BG，ZGICr18Ni9Ti型號(hào)的對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。閥的輸入信號(hào)為氣信號(hào)，而D／A轉(zhuǎn)換器的輸出為Ov～5V的電壓信號(hào)．所以在D／A轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)閥之間要加一個(gè)V／I轉(zhuǎn)換器和一個(gè)電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號(hào)先轉(zhuǎn)換成4mA～20mA的電流信號(hào)后，再將4mA～20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號(hào)。使調(diào)節(jié)閥接收氣信號(hào)而工作。
（二）軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。
主程序開始后，先對(duì)單片機(jī)AT89C51和8155芯片進(jìn)行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號(hào)通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機(jī)。若溫度越限就報(bào)警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關(guān)的2號(hào)通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機(jī)進(jìn)行總的運(yùn)算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)去改變調(diào)節(jié)閥的開度。
二、單片機(jī)在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)中的AT89C52，AT89C52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強(qiáng)的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的編程與擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷INTO和INT1．三個(gè)定時(shí)器中斷(定時(shí)器0，1，2)和一個(gè)串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個(gè)：分別是外部中斷INT1，定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測(cè)控系統(tǒng)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(duì)于定時(shí)器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時(shí)／計(jì)數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對(duì)T2CON寄存器進(jìn)行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時(shí)TO來計(jì)算車廂溫度采集的時(shí)間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計(jì)數(shù)定時(shí)方式：定時(shí)Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動(dòng)加載方式；定時(shí)器T2用于確定混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動(dòng)重裝人的工作方式。
當(dāng)采用12MHz的晶振時(shí)，計(jì)數(shù)速率為lMHz．微機(jī)串口通常采用RS232電平，而單片機(jī)串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機(jī)的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機(jī)的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)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(dòng)地調(diào)節(jié)了單片機(jī)串口的TTL電平信號(hào)和RS232的串行通信信號(hào)的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動(dòng)加人起位和停止位，構(gòu)成一個(gè)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(gè)字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個(gè)字符。
（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運(yùn)行模式”、“軟關(guān)機(jī)模式”、“手動(dòng)控制模式”和“自動(dòng)控制模式”。系統(tǒng)上電時(shí)，軟件進(jìn)人上電自檢狀態(tài)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個(gè)中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機(jī)前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會(huì)恢復(fù)到上次關(guān)機(jī)前的“正常運(yùn)行模式”。此時(shí)，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時(shí)檢測(cè)車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測(cè)量值，混合風(fēng)門的開度會(huì)根據(jù)溫差和溫差變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機(jī)通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進(jìn)入“軟關(guān)機(jī)模式”。此時(shí)，系統(tǒng)不能再進(jìn)行溫度檢測(cè)、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李華，MCS一51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．1993．306405．
[論文摘要]以單片機(jī)為基礎(chǔ)，分別以轎車溫控系統(tǒng)和貯液容器溫控系統(tǒng)為例，闡述單片機(jī)在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用原理。
一、單片機(jī)在貯液容器溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用
該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)勢(shì)，將可測(cè)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(dá)到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。
（一）硬件設(shè)計(jì)。選單片機(jī)AT89C51為主機(jī)，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實(shí)現(xiàn)對(duì)貯液容器溫度的自動(dòng)控制，同時(shí)還設(shè)有報(bào)警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當(dāng)冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)生變化時(shí)，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統(tǒng)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(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動(dòng)作。當(dāng)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(fā)生變化時(shí)，只有反饋控制動(dòng)作，最終使系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
1．前向通道的設(shè)計(jì)
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(cè)量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONV ERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測(cè)完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進(jìn)制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(hào)(低電平有效)，單片機(jī)查詢到DR=0時(shí)，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。
2．后向通道的設(shè)計(jì)
(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O 口才能與AT89C51單片機(jī)連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進(jìn)行兩次操作才能把一個(gè)完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時(shí)送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)輸出到74LS377，與此同時(shí)74LS377的片選信號(hào)也作為74LS74(2)的時(shí)鐘脈沖，把74IS74(1)的內(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個(gè)完整的數(shù)據(jù)同時(shí)到達(dá)DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。
(2)執(zhí)行器及調(diào)理電路的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)中選用的是ZMAN 16BG，ZGICr18Ni9Ti型號(hào)的對(duì)數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。閥的輸入信號(hào)為氣信號(hào)，而D／A轉(zhuǎn)換器的輸出為Ov～5 V的電壓信號(hào)．所以在D／A轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)閥之間要加一個(gè)V／I轉(zhuǎn)換器和一個(gè)電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號(hào)先轉(zhuǎn)換成4mA～20mA的電流信號(hào)后，再將4mA～20mA的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號(hào)。使調(diào)節(jié)閥接收氣信號(hào)而工作。
（二）軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。
主程序開始后，先對(duì)單片機(jī)AT89C51和8155芯片進(jìn)行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號(hào)通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機(jī)。若溫度越限就報(bào)警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關(guān)的2號(hào)通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機(jī)進(jìn)行總的運(yùn)算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)去改變調(diào)節(jié)閥的開度。
二、單片機(jī)在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用 轉(zhuǎn)貼于
（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)中的AT89C52，AT89C52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強(qiáng)的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的編程與擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷INTO和INT1．三個(gè)定時(shí)器中斷(定時(shí)器0，1，2)和一個(gè)串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個(gè)：分別是外部中斷INT1，定時(shí)／計(jì)數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測(cè)控系統(tǒng)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(duì)于定時(shí)器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時(shí)／計(jì)數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對(duì)T2CON寄存器進(jìn)行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時(shí)TO來計(jì)算車廂溫度采集的時(shí)間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計(jì)數(shù)定時(shí)方式：定時(shí)Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動(dòng)加載方式；定時(shí)器T2用于確定混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動(dòng)重裝人的工作方式。
當(dāng)采用12MHz的晶振時(shí)，計(jì)數(shù)速率為lMHz．微機(jī)串口通常采用RS232電平，而單片機(jī)串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機(jī)的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機(jī)的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)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(dòng)地調(diào)節(jié)了單片機(jī)串口的TTL電平信號(hào)和RS232的串行通信信號(hào)的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動(dòng)加人起位和停止位，構(gòu)成一個(gè)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(gè)字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個(gè)字符。
（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運(yùn)行模式”、“軟關(guān)機(jī)模式”、“手動(dòng)控制模式”和“自動(dòng)控制模式”。系統(tǒng)上電時(shí)，軟件進(jìn)人上電自檢狀態(tài)，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個(gè)中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機(jī)前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會(huì)恢復(fù)到上次關(guān)機(jī)前的“正常運(yùn)行模式”。此時(shí)，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時(shí)檢測(cè)車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測(cè)量值，混合風(fēng)門的開度會(huì)根據(jù)溫差和溫差變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機(jī)通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進(jìn)入“軟關(guān)機(jī)模式”。此時(shí)，系統(tǒng)不能再進(jìn)行溫度檢測(cè)、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風(fēng)門步進(jìn)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1]李華，MCS一51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．1993．306405．
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程：剛開始加熱時(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決定PWM的占空比來控制固態(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的串行接法是通過計(jì)脈沖數(shù)的方法來獲得測(cè)量轉(zhuǎn)換結(jié)果的，可以通過單片機(jī)的定時(shí)器TO或Tl來作計(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AT89C52的P2.0、P2.1、P2.2 對(duì)多路開關(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AT89C52的Pl .1 來控制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。
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關(guān)鍵詞：切削力，測(cè)量，單片機(jī)
前言
切削力的測(cè)量不僅可以研究切削機(jī)理、計(jì)算功率消耗、優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數(shù)、校核切削力和切削溫度理論計(jì)算的準(zhǔn)確性，更重要的是，可以通過切削力的變化來監(jiān)控切削過程，反映刀具磨損或破損、切削用量合理性、機(jī)床故障、顫振等切削狀態(tài)。
1 計(jì)算機(jī)向單片機(jī)傳輸命令和數(shù)據(jù)
通過對(duì)單片機(jī)的編程來控制USB接口芯片，接收和響應(yīng)主機(jī)對(duì)設(shè)備發(fā)出的命令。在測(cè)力系統(tǒng)中，單片機(jī)的編程設(shè)計(jì)程序通常由三部分組成：
第一、初始化單片機(jī)和所有的外圍電路。
第二、主循環(huán)部分，其任務(wù)是可以中斷的。
第三、中斷服務(wù)程序，其任務(wù)是對(duì)時(shí)間敏感的，必須馬上執(zhí)行。
當(dāng)應(yīng)用程序中的“數(shù)據(jù)采集”按鈕按下后，USB進(jìn)入主循環(huán)函數(shù)，將從端點(diǎn)緩沖區(qū)中提取命令，并按照命令的要求，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，如采集數(shù)據(jù)，橋路調(diào)零，設(shè)置頻率等。關(guān)鍵的幾個(gè)函數(shù)如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用傳輸命令函數(shù)
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//創(chuàng)建文件句柄
(3) open_dev()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸出的功能。論文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//寫文件函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到單片機(jī)的緩沖區(qū)中。論文格式。
2 單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)其流程
單片機(jī)向計(jì)算機(jī)傳輸流程
經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)首先保存在單片機(jī)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，當(dāng)單片機(jī)接收到主機(jī)發(fā)來的IN命令時(shí)，調(diào)用如下函數(shù)將數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。論文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//啟動(dòng)一個(gè)線程，調(diào)用讀取數(shù)據(jù)函數(shù)
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //創(chuàng)建文件句柄，準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)
3) open dev ()；//創(chuàng)建設(shè)備句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函數(shù)發(fā)送控制代碼到指定的設(shè)備驅(qū)動(dòng)上，使得相應(yīng)的設(shè)備完成數(shù)據(jù)輸入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//讀文件函數(shù)將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的緩沖區(qū)讀入到threadParam->pcIoBuffer內(nèi)存中。
3結(jié)論
利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)切削力測(cè)量中USB數(shù)據(jù)傳輸功能，以達(dá)到對(duì)切削力的測(cè)量的監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中連續(xù)自動(dòng)采樣、實(shí)時(shí)顯示、過載報(bào)警。
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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)過程。仿真運(yùn)行通過后再制作實(shí)際電路的話，就大大縮短了開發(fā)周期，并且降低了開發(fā)成本。所以說它為電子電路、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(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
下面通過制作一個(gè)簡(jiǎn)單的單燈閃爍，說明如何使用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，便得到HEX格式的文件論文開題報(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)量儀器儀表對(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，制作實(shí)際電路
仿真運(yùn)行通過后，根據(jù)設(shè)計(jì)的原理圖，購買元器件、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？。。。論文開題報(bào)告范例。。。
通過提問，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. 提高開發(fā)速度，降低開發(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。這樣就無須多次購買元器件板、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)仿真通過后的電路原理圖來制作產(chǎn)品，學(xué)生就不用擔(dān)心元器件損壞等問題，就敢于動(dòng)手去嘗試設(shè)計(jì)電路。通過自己動(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
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)。通過不斷的實(shí)踐，學(xué)生的動(dòng)手開發(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
