時(shí)間：2023-03-02 14:57:43
導(dǎo)語(yǔ)：在單片機(jī)技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1．1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，各模塊布局合理，整體的結(jié)構(gòu)緊湊。主要功能是數(shù)據(jù)的傳輸和程序下載，USB轉(zhuǎn)TTL模塊的作用是給單片機(jī)供電以及上位PC機(jī)和下位單片機(jī)之間的電平轉(zhuǎn)換，其原理圖如圖1所示。單片機(jī)與PC機(jī)是使用USB轉(zhuǎn)TTL模塊進(jìn)行串口通信，它可以將USB虛擬成一個(gè)串口，解決筆記本電腦用戶無(wú)串口的煩惱。此模塊傳輸速度、傳輸準(zhǔn)確性都滿足實(shí)驗(yàn)需求，而且價(jià)格便宜，使用方便。
1．2系統(tǒng)各部分的功能介紹模擬信號(hào)采集部分的目的是為了采集所需要的原始的數(shù)據(jù)，即本系統(tǒng)中所需要的電壓和電流。下位機(jī)以AT89C52RC單片機(jī)為控制單元，16路A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705采集電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，便于單片機(jī)后續(xù)的處理并以一定的協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC機(jī)，最終通過運(yùn)行在上位PC機(jī)的程序?qū)邮盏降臄?shù)字信號(hào)進(jìn)行處理和顯示。微控制器STC89C52RC以一定的的協(xié)議將數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC機(jī)。單片機(jī)的晶振電路和復(fù)位電路是單片機(jī)正常工作的先決條件。PC機(jī)通過串行USB轉(zhuǎn)串口接收單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和顯示。
2系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)
2．1MCU芯片的選擇STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗和超強(qiáng)抗干擾的CMOS8位微控制器，采用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。工作電壓:5．5～3．3V(5V單片機(jī))/3．8～2．0V(3V單片機(jī))工作頻率范圍:0～40MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ，用戶應(yīng)用程序空間為8k字節(jié)。
2．2A/D轉(zhuǎn)換器選擇及采樣設(shè)計(jì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，是把經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)量(或參考量)比較處理后的模擬量轉(zhuǎn)換成以二進(jìn)制數(shù)值表示的離散信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱ADC或A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用的是芯片AD7705，AD7705是AD公司推出的16位Σ-ΔA/D轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器采用SPI兼容的三線串行接口，能夠方便地與各種微控制器和DSP連接，也比并行接口方式大大節(jié)省了CPU的IO口，能直接將傳感器測(cè)量到的多路微小信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。這種器件還具有高分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、自校準(zhǔn)、優(yōu)良的抗噪聲性能以及低電壓低功耗等特點(diǎn)，非常適合儀表測(cè)量、工業(yè)控制等領(lǐng)域的應(yīng)用［7］。本系統(tǒng)是采集兩路信號(hào)(電壓和電流)，AD7705芯片精度為16位(Δ=(5/65536)V≈0．076mV，其精度滿足實(shí)驗(yàn)需求)，高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7705有兩個(gè)雙端模擬信號(hào)輸入通道，分辨率為16位無(wú)丟失代碼，增益、信號(hào)極性以及更新速率等可由軟件設(shè)置［8-10］。片內(nèi)可編程增益放大器的增益范圍為1～128，這使AD7705可與多種傳感器直接相連，無(wú)須外接放大器，并且內(nèi)置可編程的自校準(zhǔn)電路，通過對(duì)零點(diǎn)和滿度的校準(zhǔn)，可有效去除零點(diǎn)漂移和增益誤差的影響。接口為SPI串行總線，因而與單片機(jī)的接線大大減少，簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)。在測(cè)量電流時(shí)，我們對(duì)兩種實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了比較，第一種是利用電流變送器進(jìn)行電流的測(cè)量;第二種是利用采樣電阻進(jìn)行電流的測(cè)量。采用了第二套方案，原因是其價(jià)格低、精度滿足實(shí)驗(yàn)要求。
3系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)
PC端主程序框架如圖2所示。
3．1數(shù)據(jù)采集PC端軟件設(shè)計(jì)PC端軟件是基于MFC對(duì)話框進(jìn)行程序的編寫，其主要包括以下幾部分:1．窗口界面的繪制(包括開始界面繪制、控件繪制、坐標(biāo)系繪制、網(wǎng)格繪制、LIST表格繪制等);2．串口通信控件的連接、初始化和設(shè)置;3．?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)的嵌入(包括數(shù)據(jù)庫(kù)的連接、讀寫、修改等);4．采集數(shù)據(jù)時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)(包括動(dòng)態(tài)圖形繪制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)顯示等)。
3．2界面介紹首先是開始界面，如圖3所示。1．菜單欄區(qū)域:包括串口設(shè)置、開始采集、暫停、停止采集(同時(shí)關(guān)閉串口)四部分是本程序所有功能的體現(xiàn);2．繪圖區(qū)域:包括兩個(gè)TABLE，一個(gè)是勵(lì)磁電流不變、勵(lì)磁電流變化兩個(gè)子窗口。每個(gè)窗口中包含一個(gè)二維坐標(biāo)系進(jìn)行圖形的繪制;3．?dāng)?shù)據(jù)表區(qū)域:包含一個(gè)LIST控件，對(duì)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示;4．系統(tǒng)控制區(qū)域:與菜單欄區(qū)域功能相同，都是對(duì)采集整個(gè)過程進(jìn)行控制，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)顯示、也能夠?qū)ζ畹臄?shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)刪除，避免實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤對(duì)繪制出的圖像造成的影響，而影響實(shí)驗(yàn)效果。根據(jù)端口信息，選擇串口端號(hào)，點(diǎn)擊打開串口后，綠燈變?yōu)榧t燈，打開串口按鈕變?yōu)榛疑?，表示串口已?jīng)連接，可以進(jìn)行串口通信(即采集可以開始)。選擇兩種模式，“勵(lì)磁電流不變”、“勵(lì)磁電流變化”，并點(diǎn)擊進(jìn)入相應(yīng)的子窗口。然后就可以進(jìn)行采集。傳輸電流電壓時(shí)，圖像會(huì)實(shí)時(shí)顯示，數(shù)據(jù)表也會(huì)同時(shí)顯示。圖5顯示了勵(lì)磁電流不變時(shí)，工作電流和霍爾電壓之間的關(guān)系曲線。
4結(jié)論
關(guān)鍵詞：電機(jī)控制，單片機(jī)，降壓?jiǎn)?dòng)
隨著科技的發(fā)展，供暖供熱電機(jī)控制系統(tǒng)正在由傳統(tǒng)的繼電器控制方式逐漸轉(zhuǎn)換為變頻器控制方式。雖然變頻器控制方式有著功能強(qiáng)大，節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，但成本過高，短時(shí)期內(nèi)還無(wú)法全部普及。傳統(tǒng)的繼電器控制方式又無(wú)法滿足現(xiàn)代化控制的需要。所以急需一種功能強(qiáng)大的，廉價(jià)的過渡方案來對(duì)現(xiàn)有控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。
近年來單片機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，涌現(xiàn)了一大批價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，靈活性好，可靠性高的原件和產(chǎn)品。特別是51系列單片機(jī)，使用廣泛，并且具有價(jià)格低廉，內(nèi)部硬件資源豐富，IO端口充足的優(yōu)點(diǎn)。所以本人采用AT89S52單片機(jī)為核心部件，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的電機(jī)控制系統(tǒng)。
本系統(tǒng)可以用來控制小功率全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)和大功率降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)。每個(gè)全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)需要兩個(gè)輸入引腳，連接啟動(dòng)和停止按鈕；三個(gè)輸出引腳，其中兩個(gè)連接紅綠指示燈，作為電機(jī)工作狀態(tài)的指示，一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的控制信號(hào)。每個(gè)降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)需要兩個(gè)輸入引腳，連接啟動(dòng)和停止按鈕；四個(gè)輸出引腳，其中兩個(gè)連接紅綠指示燈，作為電機(jī)工作狀態(tài)的指示，一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的常壓控制信號(hào)，另外一個(gè)連接繼電器作為電機(jī)的降壓控制信號(hào)。
一、硬件部分
1、單片機(jī)及控制、信號(hào)部分
圖1：?jiǎn)纹瑱C(jī)及控制、信號(hào)部分圖
本系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心控制部分，圖中略去單片機(jī)的電源和晶振。免費(fèi)論文。四個(gè)指示燈的工作電壓為5V。
P0.0：為全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)的啟動(dòng)按鈕
P0.1：為全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)的停止按鈕
P0.2：為降壓起動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)按鈕
P0.3：為降壓起動(dòng)電機(jī)的停止按鈕
P2.0：為全壓起動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行指示燈（綠色）
P2.1：為全壓起動(dòng)電機(jī)的停止指示燈（紅色）
P2.2：為全壓起動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)控制信號(hào)（外接部分未畫出）
P2.4：為降壓起動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行指示燈（綠色）
P2.5：為降壓起動(dòng)電機(jī)的停止指示燈（紅色）
P2.6：為降壓起動(dòng)電機(jī)的常壓控制信號(hào)（外接部分未畫出）
P2.7：為降壓起動(dòng)電機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)控制信號(hào)（外接部分未畫出）
2、弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分
圖2：全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分圖
單片機(jī)的IO引腳驅(qū)動(dòng)能力有限，所以使用三極管對(duì)電流進(jìn)行放大。并且灌電流驅(qū)動(dòng)能力遠(yuǎn)大于拉電流，所以采用PNP三極管9012，使用負(fù)邏輯控制。經(jīng)過第一級(jí)繼電器，控制220V強(qiáng)電，然后220V強(qiáng)電控制三相交流接觸器，最終控制三相電機(jī)。大功率的降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)，區(qū)別只是多使用了兩個(gè)交流接觸器，來控制提供給電機(jī)的是常壓，還是經(jīng)過變壓器降壓的低壓。如下圖所示。
圖3：降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)弱強(qiáng)電轉(zhuǎn)換、電機(jī)控制部分圖
二、軟件部分
1、主程序部分
圖4：主程序邏輯框圖
主程序的主要工作是掃描四個(gè)按鍵，當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，經(jīng)過0.1秒的除抖動(dòng)延時(shí)，再進(jìn)行判斷。按照按鈕的相應(yīng)含義，控制指示燈和電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)按下的按鈕違反控制邏輯的時(shí)候（比如在電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下按下啟動(dòng)按鈕），系統(tǒng)不予理會(huì)。免費(fèi)論文。
2、降壓?jiǎn)?dòng)延時(shí)部分
圖4：降壓?jiǎn)?dòng)延時(shí)子程序邏輯框圖
降壓?jiǎn)?dòng)的子程序，完全位于中斷處理程序中，所以可以獨(dú)立于按鍵掃描主程序之外，互不干擾。在獲得降壓電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后，單片機(jī)先給出控制信號(hào)接通電機(jī)電源，同時(shí)給出降壓控制信號(hào)。接下來，單片機(jī)重復(fù)100次每次0.1秒的延時(shí)程序。當(dāng)延時(shí)共計(jì)10秒結(jié)束后，停止降壓信號(hào)，延時(shí)0.5秒等待交流接觸器動(dòng)作結(jié)束，給出全壓信號(hào)，電機(jī)進(jìn)入全壓工作狀態(tài)。降壓?jiǎn)?dòng)期間，每隔0.5秒，啟動(dòng)指示燈閃爍一次，表明電機(jī)處于降壓?jiǎn)?dòng)階段。
本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1：價(jià)格低廉。完整系統(tǒng)的批量制造價(jià)格遠(yuǎn)低于變頻系統(tǒng)，也低于現(xiàn)有的繼電器控制系統(tǒng)。
2：可靠性高。本系統(tǒng)使用元器件少，所以系統(tǒng)故障率比較低。低壓器件的壽命要長(zhǎng)于使用強(qiáng)電工作的時(shí)間、中間繼電器。
3：邏輯精確。使用單片機(jī)運(yùn)行程序，各電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)由軟件決定，避免了傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生的邏輯錯(cuò)誤。免費(fèi)論文。
4：功能強(qiáng)大。一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展后可以控制多個(gè)全壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)和降壓?jiǎn)?dòng)電機(jī)。
5：維護(hù)簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需專業(yè)人員維護(hù)。故障后，只需更換該系統(tǒng)電路板，就可以迅速解決問題，盡可能的減少修復(fù)故障的時(shí)間。
6：可網(wǎng)絡(luò)化。本系統(tǒng)可以擴(kuò)展出串口通信功能，可以將所有電機(jī)控制系統(tǒng)的控制單片機(jī)連入RS232串口總線，使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制所有電機(jī)的工作狀態(tài)。
關(guān)鍵詞： 防盜報(bào)警； AVR單片機(jī)； Android平臺(tái)； LCD12864
中圖分類號(hào)： TN70?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）08?0117?03
Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android
CHEN Jing， WANG Zhi?hua
（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）
Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.
Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864
隨著人們安全防范意識(shí)的逐步增強(qiáng)，作為智能家居系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，家庭監(jiān)控和防盜報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警，以使家庭財(cái)產(chǎn)免受損失的功能，其性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)智能家居系統(tǒng)的好壞。與境外安防產(chǎn)品的成熟程度相比，中國(guó)安防產(chǎn)品市場(chǎng)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)區(qū)域分布不均衡、壟斷程度低、市場(chǎng)占有率低等特點(diǎn)?，F(xiàn)在，急需能夠低成本檢測(cè)、顯示和報(bào)警，并且能夠通過智能手機(jī)等設(shè)備接收實(shí)時(shí)信息，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線控制、具有一定市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品出現(xiàn)[1]。本文設(shè)計(jì)的家用防盜報(bào)警系統(tǒng)，通過各個(gè)傳感器系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)，單片機(jī)收集傳感器信號(hào)進(jìn)行報(bào)警數(shù)據(jù)的處理，并通過串口?WiFi將數(shù)據(jù)發(fā)送到用戶的手機(jī)上，同時(shí)用戶也能發(fā)送控制命令給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制。本設(shè)計(jì)是單片機(jī)和Android平臺(tái)的結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)低成本檢測(cè)、顯示和報(bào)警，而且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線控制。
1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)及軟件流程設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)整體分為4個(gè)部分：自動(dòng)檢測(cè)、聲光報(bào)警、液晶顯示和終端控制，其中AVR單片機(jī)是數(shù)據(jù)處理的中心，控制傳感器模塊及電路，采集和處理檢測(cè)到的各種信號(hào)，進(jìn)行計(jì)算和判斷，從而決定是否啟動(dòng)聲光報(bào)警系統(tǒng)，并將得到的數(shù)據(jù)信息顯示在LCD12864上，供用戶查看；單片機(jī)的串口與串口轉(zhuǎn)WiFi模塊的串口通過2×3串口線相連，單片機(jī)將系統(tǒng)狀態(tài)信息通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，串口轉(zhuǎn)WiFi模塊自動(dòng)將數(shù)據(jù)通過WiFi發(fā)射到空間，Android手機(jī)通過本設(shè)計(jì)中編寫的客戶端就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制[2]，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖
單片機(jī)部分的程序主要完成自動(dòng)檢測(cè)、聲光報(bào)警和液晶顯示功能，其串口接收采用中斷方式，只有單片機(jī)串口接收到數(shù)據(jù)時(shí)，才會(huì)將接收標(biāo)志receverflag置1，這時(shí)才會(huì)運(yùn)行串口數(shù)據(jù)發(fā)送子程序。本設(shè)計(jì)中，使用了三處中斷進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，另外兩處分別是超聲波測(cè)距子程序和振動(dòng)檢測(cè)子程序，超聲波測(cè)距時(shí)，單片機(jī)I/O口發(fā)送超過10 μs的高電平，然后計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)同時(shí)主程序循環(huán)等待PD2檢測(cè)到上升沿電平；振動(dòng)檢測(cè)時(shí)，PD3檢測(cè)到上升沿電平時(shí)進(jìn)入振動(dòng)檢測(cè)子程序，該子程序包含報(bào)警設(shè)置及顯示判斷。在液晶顯示部分，有3個(gè)顯示頁(yè)面，分別有Page_1，Page_2，Page_3作為顯示標(biāo)志，在每個(gè)子程序和主程序中，當(dāng)要顯示數(shù)據(jù)時(shí)，首先判斷要顯示的頁(yè)面標(biāo)志是否為1[3?4]。單片機(jī)部分程序流程如圖2所示。
下面具體敘述報(bào)警系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)過程。
2 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)
2.1 自動(dòng)檢測(cè)功能
2.1.1 超聲波測(cè)距模塊
HC?SR04超聲波測(cè)距模塊可以實(shí)現(xiàn)2～400 cm距離的測(cè)量，精度可達(dá)0.3 cm。模塊主要包括超聲波發(fā)射器、接收器和控制電路。模塊的工作原理：
（1） 采用I/O觸發(fā)測(cè)距，給至少10 μs的高電平信號(hào)；
（2） 模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40 kHz的方波，自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回；
（3） 有信號(hào)返回，通過I/O輸出一高電平；
（4） 單片機(jī)計(jì)時(shí)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，距離=340×[t2]。
2.1.2 震動(dòng)檢測(cè)模塊
震動(dòng)檢測(cè)模塊用來檢測(cè)系統(tǒng)的震動(dòng)，本設(shè)計(jì)中用來檢測(cè)窗戶的震動(dòng)。傳感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可觸發(fā)工作，適用于小電流電路觸發(fā)。本模塊不震動(dòng)時(shí)，震動(dòng)開關(guān)呈斷開狀態(tài)，輸出端輸出高電平，綠色指示燈不亮；震動(dòng)時(shí)，震動(dòng)開關(guān)瞬間導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，綠色指示燈亮；輸出端與單片機(jī)直接相連，通過單片 機(jī)來檢測(cè)高低電平，由此來檢測(cè)環(huán)境是否有震動(dòng)，起到報(bào)警作用。
圖2 單片機(jī)部分程序流程圖
2.1.3 紅外對(duì)射電路
在本設(shè)計(jì)中，紅外發(fā)射電路和紅外接收電路分別被安裝在用戶的門和門框上。在門正常關(guān)閉的情況下，紅外接收管與紅外接收管正對(duì)；當(dāng)門打開時(shí)，紅外接收管接收不到發(fā)射管發(fā)射出的紅外線，此時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到的電壓數(shù)值發(fā)生變化。依據(jù)門打開的程度，電壓變化不同，用戶可以自行設(shè)定報(bào)警電壓閾值[5]。
2.2 聲光報(bào)警功能
2.2.1 蜂鳴器
在本設(shè)計(jì)中，采用的是有源蜂鳴器，只需要接上額定的電源就可以連續(xù)發(fā)聲。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中，通常采用三極管驅(qū)動(dòng)放大來保障通過蜂鳴器的電流大小，從而保障聲音的質(zhì)量。雖然直接利用高低電平輸出能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警功能，但若采用AVR T2的CTC輸出功能，能夠?qū)︻l率進(jìn)行編程，使蜂鳴器發(fā)聲富有變化，更能夠引起主人的注意。在這種模式下，蜂鳴器還可用于進(jìn)行簡(jiǎn)單音樂的播放。
2.2.2 發(fā)光二極管
在本設(shè)計(jì)中每路檢測(cè)都有一路LED相連，顯示檢測(cè)到的狀態(tài)信息，同時(shí)任何一路都會(huì)觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。
2.3 液晶顯示
AVR單片機(jī)在運(yùn)行過程中，通過傳感器模塊和電路，自動(dòng)檢測(cè)用戶住宅的狀態(tài)信息，并將傳感器模塊和電路測(cè)得的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過I/O數(shù)據(jù)口傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)內(nèi)部。單片機(jī)一方面將這些數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的閾值比較，從而判斷是否啟動(dòng)聲光報(bào)警；另一方面，將這些數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上，供用戶實(shí)時(shí)查看當(dāng)前的狀態(tài)信息[6]。系統(tǒng)狀態(tài)顯示頁(yè)面顯示的內(nèi)容是：門、窗關(guān)閉或打開，距離數(shù)值。當(dāng)紅外發(fā)射管與紅外接收管之間有物體遮擋時(shí)，可以模擬門打開的狀態(tài)，此時(shí)，門狀態(tài)由“關(guān)閉”變?yōu)?ldquo;打開”，如圖3、圖4所示。
圖3 系統(tǒng)狀態(tài)顯示頁(yè)面
圖4 門由“關(guān)閉”變?yōu)?ldquo;打開”
對(duì)于窗戶和距離是同樣的道理，本系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶住宅狀態(tài)，并同步顯示在液晶屏幕上。由于單液晶屏幕顯示內(nèi)容有限，作為交互性的智能設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)滿足用戶能夠自行設(shè)置參數(shù)的功能，因此設(shè)計(jì)了多個(gè)液晶顯示頁(yè)面，作為演示，只顯示2個(gè)頁(yè)面，分別是狀態(tài)顯示頁(yè)面和參數(shù)設(shè)置頁(yè)面。系統(tǒng)初始界面是狀態(tài)顯示頁(yè)面，顯示當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)。設(shè)計(jì)2個(gè)機(jī)械按鍵供用戶切換頁(yè)面和設(shè)計(jì)參數(shù)，用戶可以通過按鍵切換到其他頁(yè)面。在參數(shù)設(shè)置頁(yè)面，用戶通過參數(shù)設(shè)置按鍵可以設(shè)置靈敏度。靈敏度共分4種：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距離是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm時(shí)啟動(dòng)聲光報(bào)警。參數(shù)設(shè)置頁(yè)面如圖5所示。
2.4 終端控制
終端控制功能的實(shí)現(xiàn)是通過編寫一個(gè)Android客戶端，該客戶端可以進(jìn)行Socket通信，即可以通過給定的IP和端口利用Android手機(jī)的WiFi功能連接服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和系統(tǒng)的控制。在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)與Android手機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)傳送的是命令代碼，該命令代碼是一個(gè)16進(jìn)制數(shù)，該數(shù)據(jù)由8位二進(jìn)制數(shù)組成的單片機(jī)和Android手機(jī)通過對(duì)該數(shù)據(jù)的8位進(jìn)行解析，從而得到系統(tǒng)的狀態(tài)信息 [7] 。客戶端使用方法：用戶在Android手機(jī)上安裝該客戶端后，打開手機(jī)的WiFi功能，在IP，PORT輸入框輸入IP地址和端口，點(diǎn)擊連接按鈕，連接成功后，該按鈕會(huì)顯示“斷開”；中間區(qū)域顯示系統(tǒng)狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，其顯示會(huì)發(fā)生變化；下面區(qū)域?yàn)槊畲a輸入?yún)^(qū)域，用戶可以根據(jù)需要輸入相應(yīng)的代碼。
圖5 參數(shù)設(shè)置頁(yè)面
客戶端功能實(shí)現(xiàn)：客戶端程序初始化：為各個(gè)顯示控件添加屬性，并為按鈕添加響應(yīng)事件；接按鈕響應(yīng)事件：?jiǎn)螕舭粹o時(shí)，與指定的IP、端口建立Socket連接；輸入流線程：接收輸入流，并根據(jù)輸入流數(shù)據(jù)對(duì)顯示區(qū)進(jìn)行設(shè)置；命令代碼確定按鈕：將輸入的命令代碼通過已經(jīng)建立的Socket通信通道已數(shù)據(jù)流的形式發(fā)送出去。
3 結(jié) 論
本文設(shè)計(jì)的家用無(wú)線防盜報(bào)警系統(tǒng)是基于單片機(jī)和Android平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)功能：
（1） 自動(dòng)檢測(cè)功能，超聲波測(cè)距模塊檢測(cè)陌生人與用戶住宅的實(shí)際距離，振動(dòng)檢測(cè)模塊檢測(cè)窗戶的振動(dòng)，該模塊與單片機(jī)的I/O口直接連接，實(shí)時(shí)檢測(cè)模塊電平變化，紅外對(duì)射電路檢測(cè)房門的開關(guān)，房門正常關(guān)閉情況下紅外接收電路接收紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線，與單片機(jī)相連的I/O口檢測(cè)到一定的模擬電壓，通過A/D轉(zhuǎn)換將電壓數(shù)值存儲(chǔ)在AVR單片機(jī)內(nèi)部，當(dāng)房門打開時(shí)紅外接收電路接收不到紅外線，該電壓值發(fā)生變化，單片機(jī)通過與存儲(chǔ)的電壓數(shù)值比較，判斷處理。
（2） 聲光報(bào)警功能，該功能主要有蜂鳴器和LED組成，該部分電路與單片機(jī)對(duì)應(yīng)的I/O口連接，當(dāng)單片機(jī)輸出相應(yīng)的電平時(shí)，三級(jí)管導(dǎo)通，電路就會(huì)工作，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。
（3） 液晶顯示，通過LCD12864將系統(tǒng)的狀態(tài)信息顯示出來供用戶查看，同時(shí)按鍵與單片機(jī)I/O口連接，通過對(duì)按鍵的判斷處理實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靈敏度的設(shè)置。
（4） 終端控制功能，該部分功能由HLK?RM04模塊和Android智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)，HLK?RM04模塊的串口與單片機(jī)的串口連接，單片機(jī)將狀態(tài)數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送出去，HLK?RM04模塊自動(dòng)將串口接收的信息通過WiFi發(fā)送到空間，Android手機(jī)通過WiFi功能連接到該模塊，通過本設(shè)計(jì)編寫的客戶端就能實(shí)現(xiàn)信息的接收和顯示，同時(shí)發(fā)送對(duì)應(yīng)的命令代碼給單片機(jī)，單片機(jī)接收到命令代碼解析后實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置。
根據(jù)設(shè)計(jì)思想制作實(shí)物，經(jīng)驗(yàn)證功能實(shí)現(xiàn)良好。本系統(tǒng)利用單片機(jī)和Android平臺(tái)的結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)低成本檢測(cè)、顯示和報(bào)警，而且通過串口?WiFi設(shè)備還能將系統(tǒng)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)接脩舻闹悄苁謾C(jī)上，真正實(shí)現(xiàn)了交互式的智能控制。 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
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【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 電子顯示屏 硬件電路 軟件設(shè)計(jì) 主函數(shù)
LED字母、數(shù)字、漢字點(diǎn)陣式顯示系統(tǒng)是集信息技術(shù)、電子技術(shù)、光電技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品，具有高穩(wěn)定性、低耗能、高亮度、長(zhǎng)壽命、高清晰度和更新方便等特點(diǎn)，以廣告宣傳或傳遞信息的載體等方式廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、商場(chǎng)等公共場(chǎng)所。
本論文在實(shí)驗(yàn)室條件允許的情況下，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)能顯示1 個(gè)字母的8 *8 的LED點(diǎn)陣式顯示屏。該系統(tǒng)以SPCE061A系列芯片為核心，結(jié)合軟件實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)字母的顯示、跳屏及自檢等功能。
一、凌陽(yáng)16位單片機(jī)的概述
1.1單片機(jī)SPCE061A的概念。SPCE061A 是繼μ’nSPTM系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽(yáng)科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲(chǔ)器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A 是凌陽(yáng)科技公司μ’nSPTM （Microcontroller And Signal Processor） 系列產(chǎn)品中的16位微控制器芯片， 內(nèi)置32k閃存， 其較高的處理速度使芯片能夠非常容易、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)， 適用于數(shù)字語(yǔ)音識(shí)別等應(yīng)用領(lǐng)域。在2.6V～3.6V工作電壓范圍內(nèi)， SPCE061A 的工作速度范圍為0.32～49.152MHz， 具備8通道10位ADC 輸入功能，內(nèi)置的具有自動(dòng)增益控制的麥克風(fēng)輸入功能，雙通道10位DAC音頻輸出功能及A、B兩個(gè)I/O口輸入輸出功能。
1.2發(fā)展單片機(jī)SPCE061A的必要性。凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)不僅具有體積小、集成度高、可靠性好且易于擴(kuò)展；較強(qiáng)的中斷處理能力；高性能價(jià)格比；低功耗、低電壓等優(yōu)點(diǎn)外，還有很強(qiáng)的模塊化，例如：位操作模塊、自動(dòng)語(yǔ)音錄音以及播放模塊。另外，它還配有專門的編譯環(huán)境IDE，這些都為軟件的設(shè)計(jì)提供了方便。在硬件方面，單片機(jī)有輸入輸出端口，這就方便了單片機(jī)與機(jī)器人、計(jì)算機(jī)的連接。利用凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的主控板，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人中的五個(gè)電機(jī)和機(jī)器人頭部的揚(yáng)聲器。另外增加了特定人語(yǔ)音識(shí)別的功能，通過命令來控制機(jī)器人，使機(jī)器人智能化。
SPCE061A單片機(jī)耗電少，可以滿足很多手提設(shè)備、掌上設(shè)備低能耗的需求，低能耗也是電子技術(shù)一直在追求的一個(gè)目標(biāo)。SPCE061A單片機(jī)可方便的用來實(shí)現(xiàn)聲音錄制、播放，Midi音樂合成和語(yǔ)音識(shí)別，相比別的單片機(jī)比較有特色。SPCE061A單片機(jī)可方便的完成一系列乘加的運(yùn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)一些數(shù)據(jù)處理比較容易，別的單片機(jī)一般都不具備這種功能。SPCE061A單片機(jī)芯片里具備在線仿真調(diào)試電路，使調(diào)試和程序下載更加方便，也把仿真器和燒錄器的成本給節(jié)省下來了。單片機(jī)體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。
1.3單片機(jī)SPCE061A的應(yīng)用領(lǐng)域。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，工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種手機(jī)、充電器、電話、電風(fēng)扇、錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，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。
二、基于單片機(jī)SPCE061A的字幕機(jī)
2.1字幕機(jī)背景介紹
2.1.1點(diǎn)矩陣的種類及結(jié)構(gòu)
現(xiàn)在市面上已出現(xiàn)很多有關(guān)點(diǎn)矩陣顯示器的商品，如廣告活動(dòng)字幕機(jī)、股票顯示板、活動(dòng)布告欄等。它的優(yōu)點(diǎn)是可按需要的大小、形狀、單色或彩色來組合，可與微處理器連接，做各種廣告性文字或圖形變化。 何謂點(diǎn)矩陣顯示器？其實(shí)它是由 LED按矩陣方式排列而得名。 點(diǎn)矩陣顯示器的種類，可分為 5*7、5*8、6*8、8*8 等 4 種；而按 LED 發(fā)光變化顏色來分，可分為單色、雙色、三色；按LED的極性排列方式又可分為共陽(yáng)極與共陰極，其結(jié)構(gòu)如所示。以 5*7點(diǎn)矩陣為例，一般市售注明 CA-P（共陽(yáng)極）、CC-P（共陰極）。
本論文設(shè)計(jì)采用共陰極為L(zhǎng)ED的外形及共陰極LED的陣列結(jié)構(gòu)。通過編程控制各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)LED陽(yáng)極和陰極端的電平，就可以有效的控制各顯示點(diǎn)的亮滅。
三、結(jié)論
3.1實(shí)驗(yàn)環(huán)境
3.2μ’nSP集成開發(fā)環(huán)境
本論文的實(shí)驗(yàn)開發(fā)環(huán)境為unSP IDE 2.0.0。
IDE2.0.0作為μ’nSP IDE 工具截止現(xiàn)在（2005-11-11）最新的一個(gè)版本，它不但繼承以前版本IDE的特點(diǎn)，同時(shí)增加了一些新的功能，集納了眾多用戶在使用μ’nSP IDE 過程中提出的一些意見，并包含了一些新的例程。 IDE2.0.0 在編譯優(yōu)化、代碼查錯(cuò)定位等方面都有了一定的進(jìn)步，用戶在使用本版 IDE 時(shí)，應(yīng)該可以體會(huì)到，其對(duì)代碼的嚴(yán)謹(jǐn)性有了更高的要求。而在新版 IDE 的各個(gè)方面，都有所加強(qiáng)，用戶在使用過程當(dāng)用會(huì)有所體會(huì)。 新添加功能、加強(qiáng)原有功能等， 都沒有改變 unSP IDE 一慣的使用方法， 所以用戶可以參考 unSP IDE184的用戶手冊(cè)，以學(xué)習(xí)μ’nSP IDE 的基本操作及相關(guān)知識(shí)，這在 IDE2.0.0 的使用當(dāng)中是保持不變的。
μ’nSPTM 集成開發(fā)環(huán)境集程序的編輯、編譯、鏈接、調(diào)試以及仿真等功能為一體。具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使編程、調(diào)試工作方便且高效。此外，它的軟件仿真功能可以在不連接仿真板的情況下模擬硬件的各項(xiàng)功能來調(diào)試程序。
3.3 硬件原理
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在這里使用 8*8 雙色點(diǎn)矩陣進(jìn)行說明。
根據(jù)題目要求畫出系統(tǒng)框圖，參考如下：
在程序中控制點(diǎn)矩陣按照從左到右依次顯點(diǎn)，最后可以得到字符‘A’。具體說來先顯示第一幅圖片持續(xù)一小段時(shí)間（在程序中使用 4KHz 的時(shí)基信號(hào)進(jìn)行掃描，即持續(xù) 1/4096 秒） ，然后再顯示第二幅圖片，顯示第三幅圖片，顯示第四幅圖片，顯示第五幅圖片，然后再重新顯示第一幅圖片……這樣一直循環(huán)進(jìn)行。由于掃描的時(shí)間非常快，應(yīng)用視覺效應(yīng)，就可以看見字符‘A’。
點(diǎn)陣式字母顯示屏的結(jié)構(gòu)。電路包含電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、單片機(jī)控制電路、記錄電路、驅(qū)動(dòng)電路和 LED點(diǎn)陣屏顯示電路等七大部分。電源電路通過變壓元件為整個(gè)電路提供5V的工作電位，復(fù)位電路可在需要時(shí)為單片機(jī)手動(dòng) 復(fù)位清零 ，使整個(gè) 電子顯示屏初始化；時(shí)鐘電路是單片機(jī)的工作驅(qū)動(dòng)電路；單片機(jī)內(nèi)的程序控制著整個(gè)電路，其輸出通過譯碼器SN74LS154譯碼作為點(diǎn)陣屏的驅(qū)動(dòng)；記錄電路記錄單片機(jī)的工作特性，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)報(bào)警，亦即報(bào)警電路；驅(qū)動(dòng) 電路包含陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)和陰極驅(qū)動(dòng) ，分別驅(qū)動(dòng)＼點(diǎn)陣屏陽(yáng)極和陰極。譯碼器 SN74LS154的輸出經(jīng)三極管 TP后的輸出為陽(yáng)極驅(qū)動(dòng)，移位寄存器 SN74LS595 的輸出為陰極驅(qū)動(dòng)，從而使整個(gè)點(diǎn)陣屏顯示電路正常工作，顯示出所要求的字母或漢字。
在主函數(shù)流程圖中調(diào)用點(diǎn)亮整屏顯示包括紅色與綠色，調(diào)用顯示字符，調(diào)用動(dòng)態(tài)效果，調(diào)用顯示時(shí)鐘等函數(shù)。
先對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行初始化；循環(huán)掃描亮 8行LED（ 稱點(diǎn)亮一幀圖象）；一幀圖象掃描完畢后， 列指針向右移動(dòng) 1位， 再掃描下一幀圖象。為了控制字母共動(dòng)的速度， 有時(shí)候要對(duì)一幀圖象掃描數(shù)次后才將列指針移位……依次類推，列指針共向右移動(dòng) 8位。這樣，主觀上感覺到圖象向左滾（ 移） 動(dòng)；移動(dòng)一個(gè)字母（ 列指針右移 8位）后，字指針向下一個(gè)字母。再重復(fù)上述過程。這樣，我們就能在顯示屏上看到持續(xù)不斷的滾動(dòng)字母信息了。
顯示字符函數(shù)、向左、向右、向上、向下移動(dòng)字符函數(shù)中對(duì)計(jì)數(shù)變量進(jìn)行初始化，對(duì)這幾種模式用變量進(jìn)行標(biāo)識(shí)，初始化需要顯示的字符指針，初始化列掃描指針。
3.4軟件設(shè)計(jì)方案
硬件電路決定了LED點(diǎn)陣屏是以動(dòng)態(tài)的方式點(diǎn)亮， 流動(dòng)是以位進(jìn)行的， 與字母模存放的形式有關(guān)。表1是以左移位，橫向字母，從上往下方式取模。來說明流動(dòng)程序算法。
設(shè)計(jì)基本思路
第一步： 先對(duì)相關(guān)變量進(jìn)行初始化。
第二步：循環(huán)掃描亮 8行L E D（ 稱點(diǎn)亮一幀圖象）。
第三步： 一幀圖象掃描完畢后， 列指針向右移動(dòng) 1位， 再掃描下一幀圖象。為了控制字母共動(dòng)的速度， 有時(shí)候要對(duì)一幀圖象掃描數(shù)次后才將列指針移位……依次類推， 列指針共向右移動(dòng) 8位。這樣， 主觀上感覺到圖象向左滾（ 移） 動(dòng)。
第四步： 移動(dòng)一個(gè)字母（ 列指針右移 8位）后，字指針向下一個(gè)字母。再重復(fù)上述過程。這樣 ， 我們就能在顯示屏上看到持續(xù)不斷的滾動(dòng)字母信息了。
四.實(shí)驗(yàn)步驟
4.1 設(shè)計(jì)思路
4.1.1 如何用單片機(jī)寫字母顯示器的系統(tǒng)
LED點(diǎn)陣電子顯示屏我設(shè)計(jì)兩種方案：
方案一：采用可編程邏輯器件作為核心控制器產(chǎn)生LED點(diǎn)陣的行、列驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于該系統(tǒng)不僅要實(shí)現(xiàn)信息的顯示，還要具備鍵盤控制器、顯示亮度連續(xù)可調(diào)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示、與PC機(jī)通訊等功能及其他發(fā)揮功能，這就要求需要用中大規(guī)模的PLD，設(shè)計(jì)多個(gè)接口電路，開發(fā)周期長(zhǎng)，不易進(jìn)一步擴(kuò)展，同時(shí)系統(tǒng)的成本會(huì)急劇上升（相對(duì)于第二種方案）。因此，本設(shè)計(jì)并未采用這種方案。
方案二：采用單片機(jī)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。鑒于SPCE061A單片機(jī)比傳統(tǒng)的SPCE061A系列8位單片機(jī)具有更加豐富的資源，而且數(shù)據(jù)處理速度快，同時(shí)“61板除了具備單片機(jī)最小系統(tǒng)電路外還包括有電源電路、音頻電路（含MIC輸入部分和DAC音頻輸出部分）、復(fù)位電路等，體積小，可靠性高。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用雙單片機(jī)系統(tǒng)，一個(gè)主要用于完成多功能顯示控制功能，另一個(gè)主要用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘顯示、實(shí)時(shí)溫度檢測(cè)顯示、無(wú)線通訊以及其他的擴(kuò)展發(fā)揮部分功能，這樣提供了充足的內(nèi)部空間和更多的外部接口；同時(shí)由于安裝和調(diào)試工作可以并行進(jìn)行，極大地縮短了總體設(shè)計(jì)和制造的時(shí)間。
4.1.2 點(diǎn)陣信息提取方案
將標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)陣信息字模數(shù)據(jù)的字庫(kù)文件（本系統(tǒng)中采用漢字庫(kù)文件HZK16、ASCII碼庫(kù)文件ASC16）裝入外擴(kuò)ROM存儲(chǔ)器，采用與PC機(jī)相同的編碼（機(jī)內(nèi)碼），先進(jìn)行基于PC機(jī)的預(yù)處理，提取需顯示內(nèi)容的機(jī)內(nèi)碼，通過串口發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)首先進(jìn)行判斷，若是ASCII碼，則直接計(jì)算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出連續(xù)的16個(gè)字節(jié)即為其字模信息；若為漢字，單片機(jī)將機(jī)內(nèi)碼轉(zhuǎn)換為區(qū)碼和位碼，再計(jì)算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出連續(xù)的32個(gè)字節(jié)即為其字模信息，然后送到顯示器去顯示。另外，PC機(jī)與單片機(jī)之間串口通信只是傳輸機(jī)內(nèi)碼，而不是傳輸字模信息，傳輸信息量小，不需要復(fù)雜的通信協(xié)議。這樣既可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，而且可以根據(jù)要求隨時(shí)改變顯示內(nèi)容，非常簡(jiǎn)單靈活。
4.1.3 硬件電路設(shè)計(jì)
在日常生活中，經(jīng)?？梢钥吹礁鞣N各樣的電子顯示牌，有大型的也有小型的；有很多都是利用點(diǎn)陣LED 顯示器組合而成的，掌握點(diǎn)陣 LED 的原理及使用方法有助于了解這類產(chǎn)品的工作原理、設(shè)計(jì)思想等。
4.1.4 硬件和軟件設(shè)計(jì)
綜合所有資料，總體設(shè)計(jì)硬件部分和軟件部分。
題目:數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)(要用單片機(jī)寫) 51系列單片機(jī),程序,c語(yǔ)言
圖用protel 99 se 畫,只要是溫度計(jì)就行了,論文寫十多頁(yè)就可以,大專水平
1、封面(見附圖);
2、標(biāo)題：題目簡(jiǎn)要、明確，一般不宜超過20個(gè)漢字;
3、論文類字?jǐn)?shù)不少于5000字(不含圖片);
4、工程設(shè)計(jì)類的設(shè)計(jì)圖幅量為折合零號(hào)圖2張，設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不少于4000字(不含圖片);
5、藝術(shù)類的設(shè)計(jì)圖、效果圖以全面反映作品風(fēng)貌為目的，并要求制作出實(shí)物，其設(shè)計(jì)說明書字?jǐn)?shù)不少于3000字(不含圖片);
6、外語(yǔ)類論文要求用中文或外文書寫，用外文書寫字?jǐn)?shù)不少于4000字(不含圖片);
7、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)及說明書正文字體格式：統(tǒng)一用a4紙打印，目錄、標(biāo)題：小三宋體，正文：五號(hào)宋體，參考文獻(xiàn)：五號(hào)宋體;
8、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)及說明書順序：題名、作者姓名、作者單位、摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)、英文摘要和關(guān)鍵詞;
9、參考文獻(xiàn)格式：
著作：作者、書名、出版社、出版時(shí)間、頁(yè)碼。
論文：作者、論文、篇名、出版地、出版年、卷(期)、頁(yè)碼。
10、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)使用統(tǒng)一封面、評(píng)語(yǔ)，并按封面、評(píng)語(yǔ)、正文的順序裝訂(左側(cè))成冊(cè)。
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關(guān)鍵詞：角度傳感器，C8051F005單片機(jī)，角度預(yù)置，步進(jìn)電機(jī)，顯示聯(lián)動(dòng)
0.引言：
傳感器在現(xiàn)代信息技術(shù)中有著舉足輕重的地位，傳感器為系統(tǒng)提供進(jìn)行處理和決策所必需的原始信息，很大程度上影響和決定著系統(tǒng)的性能，本設(shè)計(jì)采用以單片機(jī)為控制單元，用單軸傾角傳感器檢測(cè)平衡板傾斜角度，采取步進(jìn)電機(jī)控制平衡板角度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)目的。
1.硬件電路設(shè)計(jì)
角度傳感器硬件連接圖如圖1所示，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)平衡板傾斜到使角度傳感器SCA60C處于水平位置時(shí)，Vo端輸出+0.5V的模擬電壓。傳感器SCA60C僅可精確檢測(cè)到0~90度的角度范圍，當(dāng)平衡板轉(zhuǎn)到使角度傳感器與水平面成90度的角度時(shí)，此時(shí)Vo端輸出+5V的模擬電壓。在0~90度的傾角范圍內(nèi)，Vo端輸出的是正比于傾角大小的+0.5~+5V的模擬電壓信號(hào)，當(dāng)平衡板轉(zhuǎn)動(dòng)到使角度傳感器與水平面間的角度從90度到180度的范圍變化時(shí)，輸出端Vo輸出的是從+5V依次變化到+0.5V 的模擬電壓信號(hào)[1][2]，因此通過測(cè)定傳感器SCA60C輸出端Vo電壓的大小即可確定平衡板與水平面的夾角。
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中，我們選擇4相5線步進(jìn)電機(jī)，其驅(qū)動(dòng)電路主要由L297+L298組成，該驅(qū)動(dòng)電路集驅(qū)動(dòng)與保護(hù)于一體。L297是脈沖分配器，只要步進(jìn)電機(jī)A、B、C、D四項(xiàng)依次連接到J1的1、2、3、4各點(diǎn)，且將剩下的一條線接地，L297就會(huì)自動(dòng)的將輸入到端口CW/CCW的脈沖分配給步進(jìn)電機(jī)的各個(gè)相序，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)便可轉(zhuǎn)動(dòng)[3][4]?？刂齐姍C(jī)時(shí)只需單片機(jī)通過I/O口向L297的cw/ccw和clock端發(fā)送控制信號(hào)即可控制它的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)電路原理如下圖2。論文參考。論文參考。
圖1角度傳感器硬件連接圖圖2步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖
本系統(tǒng)主要由主控制器模塊、角度檢測(cè)模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤模塊和顯示器模塊等部分組成，系統(tǒng)連接圖如圖3所示：
圖3系統(tǒng)框圖
系統(tǒng)分為兩個(gè)工作模式，工作于模式一時(shí)，可通過鍵盤模塊預(yù)置一個(gè)角度，主控制器接收到此信息后，通過控制電機(jī)控制模塊來使角度檢測(cè)模塊做出轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作以使平衡板按輸入角度完成傾斜動(dòng)作。同時(shí)，角度傳感器輸出的模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后送入主控制器，主控制器據(jù)此輸入判定平衡板是否已傾斜到預(yù)置的角度，并據(jù)此來控制電機(jī)控制模塊，并且主控制器模塊通過控制顯示模塊實(shí)時(shí)的顯示平衡板的傾斜角度。通過按鍵模塊可將系統(tǒng)切換到模式二，模式二的功能是能始終保持平衡板的水平，且能使顯示模塊顯示的內(nèi)容與平衡板聯(lián)動(dòng)，兩種工作可通過按鍵來切換。系統(tǒng)使用c8051f00作為控制核心，128*64作為顯示器，4*4鍵盤來輸入需要預(yù)置的角度。程序具有角度預(yù)置和自動(dòng)尋找平衡點(diǎn)兩種模式，根據(jù)不同需要選擇，具有友好人機(jī)界面，操作簡(jiǎn)單易懂。軟件流程圖如下圖4所示：
圖4 程序流程圖
2.系統(tǒng)測(cè)試與分析
表1系統(tǒng)性能測(cè)試
基本要求測(cè)試 發(fā)揮部分測(cè)試 輸入角度大小 平衡時(shí)角度 誤差 起始傾斜角度 平衡時(shí)角度 誤差 30o 29.07 o
0.70% 14 o
0 o
0 65 o
65.6 o
0.90% 32 o
0.3 o
0.90% 94 o
94.2 o
0.20% 80 o
0.3 o
0.38% 110 o
110.4 o
0.36% 76 o
0.7 o
0.92% 176 o
175.7 o
0.17 121 o
【關(guān)鍵詞】液位檢測(cè)；探測(cè)式水位傳感器；步進(jìn)電機(jī)
液位的檢測(cè)是過程控制技術(shù)的重要構(gòu)成部分，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展上發(fā)揮了很大的作用。
一、探測(cè)式水位傳感器
探測(cè)式水位傳感器由步進(jìn)電機(jī)、限位開關(guān)、拉線盤、傳動(dòng)齒輪以及測(cè)桿、測(cè)針等零部件組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。此傳感器的基本測(cè)量原理是它將步進(jìn)電機(jī)的正、反向的旋轉(zhuǎn)通過齒輪和拉線的傳遞，轉(zhuǎn)換為測(cè)針的豎直方向的位移。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行是在脈沖信號(hào)控制下進(jìn)行的，脈沖數(shù)據(jù)變化能夠直觀的反映電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的變化（測(cè)針的位移距離變化），測(cè)針的作用是產(chǎn)生水位信號(hào)。在水中放置一個(gè)零V的電極，測(cè)針觸水時(shí)，即可使測(cè)針和電極之間形成電路回路，此時(shí)的測(cè)針為低電平——“0”，若測(cè)針離開水面，則測(cè)針的電平為高——“1”狀態(tài)。
傳感器的上部限位位置在測(cè)量時(shí)是固定的，一般將上部的限位點(diǎn)作為基準(zhǔn)，在測(cè)量前是可以隨意設(shè)置的。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先使測(cè)針處于上限位置，同時(shí)對(duì)計(jì)數(shù)器賦值，作為基準(zhǔn)測(cè)量初值。然后電機(jī)運(yùn)行，使測(cè)針向下運(yùn)行，停止在水面上方，進(jìn)行水位的數(shù)據(jù)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)后，設(shè)置軟件，使電機(jī)反向運(yùn)行牽引測(cè)針上升到原上限點(diǎn)處，完成一次測(cè)量。
二、測(cè)量方式的選擇
探測(cè)式水位計(jì)是由步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)測(cè)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是由其接受到的脈沖信號(hào)控制的，接受一個(gè)脈沖信號(hào)步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。所以，我們可以控制脈沖的產(chǎn)生個(gè)數(shù)，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)的角度轉(zhuǎn)變。還可以控制脈沖的頻率的高低來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，進(jìn)行調(diào)速。
采用單片機(jī)的定時(shí)計(jì)數(shù)器即可達(dá)到脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與頻率的控制，此種驅(qū)動(dòng)方式具有易控制、高精度、不受水的溫度和水質(zhì)變化影響、測(cè)量水位變化快的特點(diǎn)。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)水位都可進(jìn)行測(cè)量。電機(jī)的步進(jìn)角為1.5度，相應(yīng)測(cè)針步進(jìn)距離為0.1mm，全行程是300mm。
三、硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)上面的傳感器和水位測(cè)量方式的介紹與選擇，本模塊由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、水位探測(cè)式傳感器組成。具體的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示。
先由單片機(jī)檢測(cè)水位傳感器的初始狀態(tài)，包括限位狀態(tài)與確保測(cè)針處于水面上方，在確保檢測(cè)無(wú)誤后，然后執(zhí)行水位測(cè)量程序，開始測(cè)量，首先執(zhí)行觸水信號(hào)的產(chǎn)生，使探針觸水時(shí)返回信號(hào)，傳遞給單片機(jī)，得知水平面的具置。單片機(jī)接收后，再控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使探針進(jìn)行多次的觸水運(yùn)動(dòng)，且將多次的步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)數(shù)存儲(chǔ)，根據(jù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)計(jì)算出水位，由單片機(jī)顯示在LED上。
單片機(jī)產(chǎn)生的控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的脈沖信號(hào)由P1.0產(chǎn)生，控制轉(zhuǎn)動(dòng)方向的脈沖由P1.1產(chǎn)生。脈沖分配器和功率放大電路將自動(dòng)將此脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)三相的信號(hào)，由此來控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)探針上下運(yùn)動(dòng)的控制。其結(jié)構(gòu)組成框圖如圖3所示。
圖3 單片機(jī)控制探針的組成框圖
單片機(jī)接口電路產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，通過脈沖分配器將單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行分配后傳輸?shù)讲竭M(jìn)電機(jī)。
由于單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)能力不足，這里采用的功率放大部分，是采用PMM8713組成的驅(qū)動(dòng)電路，通過此驅(qū)動(dòng)電路放大脈沖信號(hào)后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)牽引探針運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)水位的測(cè)量。
四、傳感器控制信號(hào)
探針觸水信號(hào)：因?yàn)樘结樣|水的瞬間即可產(chǎn)生，且將信號(hào)送與單片機(jī)。所以它的響應(yīng)時(shí)間直接影響到水位測(cè)量的精度。要想測(cè)量精度高，就必須要求其響應(yīng)時(shí)間短。中斷響應(yīng)是一種立即響應(yīng)，由此可以將響應(yīng)時(shí)間減到最短。所以我們用中斷來響應(yīng)探針觸水信號(hào)。
限位開關(guān)信號(hào)：它的作用是控制探桿運(yùn)動(dòng)的臨界范圍，使用單片機(jī)的P1.2口進(jìn)行查詢和控制。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；交流阻抗特性；等效電路參數(shù)
中圖分類號(hào)：TP216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT
Design of Equivalent Circuit Parameter Analyzer for
Two Port Passive Circuit
TANG Zhengming1 ， ZHANG Sanmei2 ， Zeng Jing1
（1 School of Electronic Information and Engineering， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009，China；
2 Experiment Center， China West Normal University， Nanchong Sichuan 637009， China）
Abstract： Equivalent circuit parameter is very important for the process of circuit analysis and design. Based on the refined numerical algorithm of AC impedance， a digital equivalent circuit parameter analyzer is designed. In this system， MCU is used to control frequency synthesizer to generate excitation signal. By adjusting the capacitance and current trends ， the load impedance characteristic is determined. Finally， the AC impedance and equivalent circuit parameter are displayed， which can be obtained under different operating frequency.
Keywords： MCU； AC Impedance Characteristics； Equivalent Circuit Parameters
0引 言
電路交流阻抗隨信號(hào)源的頻率變化，其具體表現(xiàn)為一定電阻R、電容C和電感L的串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)在給定信號(hào)頻率下所得到的等效阻抗。頻率相對(duì)較高時(shí)，電路還可能產(chǎn)生相對(duì)較大的寄生電容、電感，從而出現(xiàn)寄生阻抗。如何快捷準(zhǔn)確地獲取電路在不同工作頻率下的等效電路參數(shù)，對(duì)電路的分析與設(shè)計(jì)來說有著特殊重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。
已有的交流參數(shù)測(cè)試儀，其測(cè)量對(duì)象主要鎖定在對(duì)交流電路頻率、有效值、功率，或者單個(gè)元件阻值、電感量、電容量的測(cè)試，而對(duì)交流阻抗的智能化測(cè)量的探討研究仍舊較少，且未曾涉及到負(fù)載為黑盒子電路（其可能為RLC元件，某用電器或電路模塊，以下統(tǒng)稱為負(fù)載電路）的等效參數(shù)測(cè)量[2-6]。本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的電路交流等效電參數(shù)分析儀的核心即為交流阻抗特性分析，通過采用單片機(jī)產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，能分析出給定工作頻率下負(fù)載電路的交流阻抗特性，并進(jìn)一步得到其等效電路參數(shù)。
1硬件電路
系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。主要電路模塊包括單片機(jī)（MCU）、放大電路、整流濾波電路、含雙可調(diào)電容的RC振蕩器等[7-8]。
圖1 等效電參數(shù)分析儀原理圖
Fig.1 Schematic diagram of equivalent circuit parameter analyzer
MCU的型號(hào)為MSP430F169。放大電路用于將采集到的弱信號(hào)放大，再送入整流濾波電路，便于單片機(jī)（MCU）接收識(shí)別，放大電路型號(hào)為AD620。整流濾波電路，用于將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)化為單向脈動(dòng)波并濾除附帶產(chǎn)生的雜波信號(hào)，使有用信號(hào)免受干擾，易于下一級(jí)電路的操作處理?？勺冸娙軨結(jié)合555定時(shí)電路模塊構(gòu)成RC振蕩器，所產(chǎn)生的信號(hào)頻率送入單片機(jī)識(shí)別，進(jìn)而確定出接入電路的電容值。其中，可調(diào)電容C與電路的連接通過開關(guān)控制，該可調(diào)電容C為特制的雙可調(diào)電容（構(gòu)成RC振蕩器的電容與接入測(cè)量電路的電容相同，并由同一旋鈕控制調(diào)節(jié)），這樣，可在隔離電路影響的情況下，獲得接入電路電容的精確值。 為定值電阻，主要起限流作用，如當(dāng)電路串聯(lián)諧振時(shí)，使電路電流不至于過大，損壞儀器。 為采樣電阻，為小阻值錳銅電阻，用于將負(fù)載電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再送入放大電路。 為負(fù)載電路。
2算法設(shè)計(jì)
根據(jù)有效值、功率因素的計(jì)算結(jié)果[9]，可得到電路總阻抗
（1）
其中， 、 、 分別表示電路電壓有效值、電流有效值、功率因素。 的正負(fù)與負(fù)載的特性有關(guān)，若負(fù)載為非電容性；則 ，若負(fù)載為非電感性則 。令 ，則有
（2）
系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)可變電容C并結(jié)合單片機(jī)采集到的電流大小變化情況的方法，確定（2）中的正負(fù)符號(hào)，即實(shí)現(xiàn)負(fù)載阻抗特性的判定。由于可調(diào)電容與被測(cè)負(fù)載并聯(lián)，設(shè)被測(cè)負(fù)載的電導(dǎo)和電納分別為 和 ， 可調(diào)電容電納為 ，其等效電路如圖2所示。
圖2 阻抗特性的判斷原理圖
Fig.2 Schematic diagram for the judgement of impedance characteristic當(dāng)端電壓有效值恒定時(shí)，電流有效值
（3）
即： （4）
可見，當(dāng) 與 同號(hào)，即被測(cè)負(fù)載為電容性時(shí)，電容增大，電流 單調(diào)上升；而當(dāng) 與 異號(hào)，即被測(cè)負(fù)載為電感性負(fù)載時(shí)，電容增大，電流 將先減小而后增大。因此，單片機(jī)可根據(jù)電容調(diào)節(jié)過程中采集到電流變化情況，判斷出負(fù)載的阻抗特性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)負(fù)載 的等效阻抗為 ，由于測(cè)量電路為可調(diào)電容C與負(fù)載 并聯(lián)，然后再與定值電阻 串聯(lián)，根據(jù)電路串并聯(lián)關(guān)系，則有：
（5）
聯(lián)立（1）-（2）和（5），在已判斷得到負(fù)載的特性的情況下，便可以解出 中的電阻R和電抗X。結(jié)合頻率值即可得
（6）
（7）
因此，對(duì)于給定負(fù)載（如某單元電路），該測(cè)試儀能夠獲得給定工作頻率下的交流等效電路參數(shù)，便于電路的分析與設(shè)計(jì)。
3 系統(tǒng)測(cè)試
系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，通過鍵盤設(shè)定激勵(lì)信號(hào)幅值和頻率，調(diào)節(jié)電容旋鈕，即可讀出負(fù)載的等效電路參數(shù)。首先測(cè)試并選取了三個(gè)R、L、C電路元件，其參數(shù)值分別為10，10mH，1uF。再將電路元件安插在萬(wàn)用板上，借助萬(wàn)用板連接線使其形成簡(jiǎn)單的串聯(lián)電路和并聯(lián)電路，并同時(shí)具有典型的二端口結(jié)構(gòu)，然后分別測(cè)試了信號(hào)頻率為1KHz時(shí)，負(fù)載的等效電路參數(shù)。用 Idealization（I）和Test （T）分別表示理論值和測(cè)量值，結(jié)果如表1所示。
表1 測(cè)試結(jié)果
Tab.1 Test results
電阻（） 電感（mH） 電容（uF） 串聯(lián)（；uF） 并聯(lián)（，mH）
I T I T I T I T I T
10 10.02 10 10.33 1 0.97 10 ； 1.65 9.97；1.59 9.91；0.15 10.04；0.23
測(cè)量 結(jié)果表明，在1KHz頻率下，所搭建的串聯(lián)電路具有阻容特性，而并聯(lián)電路具有阻感特性。等效電路參數(shù)測(cè)量結(jié)果與理論值存在一定差異的可能原因主要在于：除工藝等因素外，導(dǎo)線等所引入的分布阻抗。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)了一種電路交流等效電參數(shù)分析儀，可用于完成無(wú)源二端口電路的等效電參數(shù)測(cè)量。在測(cè)量交流等效參數(shù)時(shí)（特別在用作RLC測(cè)試儀的情況下），若測(cè)量頻率較高，分布參數(shù)影響將較為顯著，對(duì)低標(biāo)稱值元件的測(cè)量尤為不利。如何減小分布參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，還有待進(jìn)一步研究。
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關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；一體化；教學(xué)模式
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568(2012)08-0041-02
目前，計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)向巨型化、微型化和單片化三個(gè)方向高速發(fā)展。自1975年第一塊單片微型計(jì)算機(jī)芯片問世以來，在短短的三十多年間，單片機(jī)技術(shù)已發(fā)展成為計(jì)算機(jī)技術(shù)一個(gè)非常有前途的分支，它具有體積小、性能優(yōu)越、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。一方面，單片機(jī)芯片是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、通信終端設(shè)備、家用電器、高檔電子玩具等領(lǐng)域；另一方面，單片機(jī)也是電子技術(shù)數(shù)字化的核心部件之一，在數(shù)字化電子產(chǎn)品中承擔(dān)著數(shù)字信號(hào)處理的重任。鑒于單片機(jī)技術(shù)在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，很多高職院校電類專業(yè)均開設(shè)了《單片機(jī)技術(shù)》課程，但是院校之間的教學(xué)模式及教學(xué)效果存在著一定的差別，為了找到此類課程的理想教學(xué)方法，有必要對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)模式進(jìn)行研究。
一、傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)模式
傳統(tǒng)的高職院校《單片機(jī)技術(shù)》課程存在一些比較普遍的問題，主要體現(xiàn)在適合高職學(xué)生的優(yōu)質(zhì)單片機(jī)教材較少，很多教材偏重于理論，相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃針對(duì)性不強(qiáng)，傳統(tǒng)教學(xué)方法因過多體現(xiàn)“講授式”特點(diǎn)，缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)注。傳統(tǒng)的“單片機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)模式往往是“理論課+實(shí)驗(yàn)課”。理論課在教室采用多媒體或“粉筆+黑板”的方式，以逐個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講授為主。實(shí)驗(yàn)課在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下練習(xí)，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式的缺點(diǎn)是教學(xué)中以教師為中心，理論與實(shí)踐相脫節(jié)，學(xué)生被動(dòng)地接受知識(shí)，學(xué)習(xí)過后不易理解和掌握。因此，開展《單片機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)方法改革，探索適應(yīng)新形勢(shì)要求的教學(xué)方法已是必然。
二、單片機(jī)一體化教學(xué)模式
《單片機(jī)技術(shù)》自身就是一項(xiàng)實(shí)踐性非常強(qiáng)的技術(shù)，光靠理論講授和后續(xù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證根本不可能使學(xué)生很好的掌握這項(xiàng)高新技術(shù)，為了改變現(xiàn)狀使學(xué)生掌握這項(xiàng)受之有用的技術(shù)，唯有在教學(xué)過程中加大實(shí)踐的力度，使得學(xué)生能夠在做中學(xué)，學(xué)中做，通過自己動(dòng)手做而獲得成就感，通過自己動(dòng)手做而找到學(xué)習(xí)的樂趣，進(jìn)而自主的學(xué)習(xí)?；诖耍疚膶?duì)單片機(jī)一體化教學(xué)模式進(jìn)行探究，采用“教學(xué)做一體化”的教學(xué)方式，以項(xiàng)目情景和工作過程為導(dǎo)向，突出學(xué)生的主體地位，在做的過程中由教師教和學(xué)生學(xué)來共同完成教學(xué)活動(dòng)。
三、單片機(jī)一體化教學(xué)具體實(shí)施
整個(gè)課程教學(xué)過程的實(shí)施按照“理論引導(dǎo)普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)競(jìng)賽”的系列步驟展開。
1 實(shí)施方案。每個(gè)教學(xué)過程均安排在實(shí)訓(xùn)室采用“理論講解－分析設(shè)計(jì)－學(xué)生編程－仿真－實(shí)訓(xùn)－設(shè)疑－再編程－再仿真－再實(shí)訓(xùn)”的方式進(jìn)行，邊講邊動(dòng)手，有目的、有計(jì)劃地帶領(lǐng)學(xué)生先完成普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，再完成典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)，然后完成綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。例如，要完成“8個(gè)發(fā)光二極管輪流點(diǎn)亮”的任務(wù)，教師先講解完成這個(gè)實(shí)例需要掌握的相關(guān)電路原理和指令規(guī)則，接著引導(dǎo)學(xué)生一起來分析思考如何實(shí)現(xiàn)任務(wù)功能，待學(xué)生發(fā)現(xiàn)指令和任務(wù)之間的聯(lián)系之后，讓學(xué)生動(dòng)手寫程序，并仿真看結(jié)果對(duì)不對(duì)。如果仿真正確。再嘗試將程序代碼下載到實(shí)驗(yàn)板看結(jié)果是否正確。接下來再適當(dāng)改變?nèi)蝿?wù)要求，讓學(xué)生動(dòng)手完成新任務(wù)。通過這樣的過程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，真正將“學(xué)－思－知－行”統(tǒng)一起來。
2 實(shí)施方法。本課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施按照“普通項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)典型項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)競(jìng)賽”的步驟循序漸進(jìn)地展開，其組織形式也有相應(yīng)的區(qū)別。
(1)普通實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。普通實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用集中進(jìn)行，統(tǒng)一指導(dǎo)和個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。實(shí)訓(xùn)后學(xué)生必須根據(jù)要求，寫出項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)報(bào)告。實(shí)訓(xùn)過程中，教師的作用是導(dǎo)向、糾偏、督促、檢查。重在培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新地完成：資料查找、方案構(gòu)思、電路設(shè)計(jì)與制作、編程及調(diào)試等工作，注重講練結(jié)合，教師一般先有統(tǒng)一的入門指導(dǎo)，講解實(shí)訓(xùn)的原理、方法、步驟、注意事項(xiàng)，根據(jù)需要作必要的現(xiàn)場(chǎng)操作演示，然后巡回指導(dǎo)。通過普通項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)使學(xué)生掌握單片機(jī)開發(fā)工具、單片機(jī)仿真軟件、應(yīng)用軟件的使用方法，獲得基本實(shí)訓(xùn)技能。掌握單片機(jī)指令應(yīng)用、程序設(shè)計(jì)基本方法和技巧，提高了動(dòng)手能力。
(2)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。教師下達(dá)典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目任務(wù)，提供參考資料書目，學(xué)生自己查閱資料，確定設(shè)計(jì)方案。在教師對(duì)設(shè)計(jì)方案檢查無(wú)誤后開始進(jìn)行硬件原理圖的設(shè)計(jì)和軟件程序編制，調(diào)試硬件電路、調(diào)試設(shè)計(jì)程序直至成功，整個(gè)過程由老師提供技術(shù)支持。學(xué)生根據(jù)任務(wù)書的時(shí)間內(nèi)容要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)。典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目采用相對(duì)集中、任務(wù)分散，小組討論，個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。通過典型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)使學(xué)生進(jìn)一步理解單片機(jī)的組成及工作原理，掌握接口電路的工作原理，理解接口技術(shù)、中斷、定時(shí)／計(jì)數(shù)器等功能部件的基本原理和設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，培養(yǎng)學(xué)生的單片機(jī)應(yīng)用與開發(fā)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。
(3)綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)踐。綜合(創(chuàng)新)項(xiàng)目實(shí)踐采用課題組形式，每組學(xué)生進(jìn)行任務(wù)分工，共同完成一個(gè)相對(duì)完整的設(shè)計(jì)任務(wù)：審題、查閱資料、方案構(gòu)思、繪制原理圖、電路板設(shè)計(jì)與制作、編程及調(diào)試、論文撰寫等工作。教師采用相對(duì)集中、任務(wù)分散，小組討論，個(gè)別輔導(dǎo)相結(jié)合的方式進(jìn)行。教師在實(shí)訓(xùn)全過程中起技術(shù)指導(dǎo)作用。要真正提高學(xué)生單片機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力，單靠課堂(理論、實(shí)驗(yàn))教學(xué)是不夠的。為了鞏固、提高學(xué)生單片機(jī)理論教學(xué)的效果，單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)綜合項(xiàng)目，旨在繼續(xù)強(qiáng)化學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的培養(yǎng)，要求學(xué)生完成一個(gè)比較全面的單片機(jī)綜合應(yīng)用項(xiàng)目，對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面綜合的訓(xùn)練，有效地提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維和獨(dú)立分析、解決問題的能力。
(4)競(jìng)賽。競(jìng)賽主要采用學(xué)生自由創(chuàng)作的形式，教師只對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過學(xué)生獨(dú)立對(duì)整個(gè)作品的設(shè)計(jì)制作、設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫及答辯，使學(xué)生真正達(dá)到能夠獨(dú)立面對(duì)實(shí)際問題，獨(dú)立分析及解決問題。
通過以上實(shí)施步驟有效地解決了傳統(tǒng)理論課加實(shí)驗(yàn)課的單片機(jī)教學(xué)中遇到的問題，增強(qiáng)了學(xué)生的參與感，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，使理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了一體化教學(xué)，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生了積極的影響，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，具有一定的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
參考文獻(xiàn)：