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单片机应用论文范文1
论文摘要：目前单片机渗透到我们生活的各个领域，本文介绍了单片机的应用并且根据自己的一些经验谈了单片机应用过程中应该掌握的几个技巧。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，广泛使用的各种智能IC卡等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
一、单片机的特点应用
单片机的特点主要有：高集成度，体积小，高可靠性；控制功能强；低电压，低功耗，便于生产便携式产品；易扩展；优异的性能价格比。目前，单片机的应用领域主要包括：办公自动化设备；单片机在机电一体化中的应用；在实时过程控制中的应用；单片机在日常生活及家用电器领域的应用；在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；在计算机网络和通信领域中的应用；商业营销设备；单片机在医用设备领域中的应用；汽车电子产品；航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域，单片机的应用更是不言而喻。
二、单片机开发中的几个基本技巧
在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。
1、如何减少程序中的bug。对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。
2、如何提高C语言编程代码的效率。用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。
3、如何解决单片机的抗干扰性问题。防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。4、如何测试单片机系统的可靠性。当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的：测试单片机软件功能的完善性；上电、掉电测试；老化测试；ESD和EFT等测试。有时候，我们还可以模拟人为使用中，可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。
综上所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧，提高效率，以便于发挥它更加广阔的用途。
参考文献：
[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990
单片机应用论文范文2
关键词：单片机；温度测控
中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：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、生产效率高、节约能源、绝缘性能好、质量轻、耐磨和耐腐蚀性强等优点，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。该方法制成品效率比其他常规的金属成型方法高，能适用于多种原料，成批、连续地生产，并且具有稳定的尺寸，容易实现生产的自动化和高速化，具有极高的经济效益。在影响塑料成型加工过程的诸多因素当中，熔体温度是一个最为关键的控制量，本文介绍了温度的检测与控制方法。
1 加工工艺对控制系统的要求
根据塑料制品特性和实际控制要求：在刚开始加热时，希望温度上升的速度可以快些，以便缩短上升时间，但又不能有太大的超调，并且希望PID控制器参数初值可以在线更改，当温度达到控制要求范围内时，希望其能一直被控制在给定值附近变化，当其超出某一范围时（如高于某一值或低于某一值时）就启动上限报警或下限报警。
根据上述要求，决定采用如下加热过程：刚开始加热时，可以采取满功率加热或按满功率的某一比例值加热，当温度上升到某一值时，转为按基于Fuzzy推理的参数自整定PID控制算法得到的控制量进行调节加热，加热方式可通过功能单元决定。
(1)按百分比加热：就是以设定值的某一比例值作为控制量来决定PWM的占空比来控制固态继电器的通断，选定加热比例后，前端机就以该比例决定的固定的PWM的占空比来进行加热，该比例值可在线更改。
(2)按设定值加热：根据设定值与实际温度的偏差，采用基于Fuzzy推理的参数自整定PID控制算法得到控制量，按该控制量决定PWM的占空比进行加热。
2 控制系统原理
控制系统由硬件和软件两部分组成。其中硬件部分主要由信号采集与放大电路、温度补偿电路、A/D转换电路、单片机电路几部分组成。软件包括单片机AT89C52程序设计、单片机AT89C52与AT89C2051通信程序设计、单片机AT89C2051程序设计三个主要模块组成。
3 控制系统硬件设
(1)信号采集与放大电路
采用K型热电偶获得现场的实际温度，温度采样范围为0―400℃ ，相应地转换的电压信号范围为0―20mv。因为系统要控制8路工业电炉，所以就要对8路温度进行检测采样和控制，这里采用CD4051 实现八选一通道选择。电压信号放大采用低零漂移的运算放大器OP07 , 差分双端输入，可以有效地抑制共模干扰。
从热电偶获得的最大有效电压为20mv ，而ICL7135 满量程时的电压为2V，所以放大电路的放大倍数为100，该放大电路由运放U4、U5组成第一级差分武电路，U6组成第二级差分式电路，根据这一放大倍数来取电阻的阻值，该放大电路的放大倍数可由下式计算：
Av=A1A2=（1+2R96/R95）（-R89/R98），要保证Av=-100，取R89=20K，取R98=20K。取R96=20K，R95为一电位器，其取值范围之为0-500。所以只要调节电位器R95，就可以满足要求。
(2)温度补偿电路
热电偶分度表是在冷端温度为0℃ 时测定的，热电偶在实际测量中，当冷端的温度不是0℃时，就不能直接利用分度表得知温度值，因此必须对热电偶冷端进行温度补偿修正。热电偶测温电路中要有冷端温度补偿电路、冷端补偿方法较多，这里采用冷端温度补偿器来实现温度补偿。
该补偿电路的工作原理是热电偶产生的电势经滤波放大后有一定的灵敏度，采用温敏二极管组成的测量电桥的输出经放大器放大后也有相同的灵敏度。将这两个放大后的信号再通过增益为1的运算放大器相加，则可以自动补偿冷端温度变化引起的误差。补偿范围在0―50℃ ，精度可以达到0.5 ℃。
(3)A/D转换电路
因温度是一个缓慢变化的过程，对采样速率要求不高，为提高抗干扰能力，采用双积分A/D转换器。
本文采用MAXIM公司的ICL7135 , MC1403芯片为ICL7135提供基准电压。通常情况下，设计者都是用单片机来并行采集ICL7135的数据，在这里，作者采用单片机对ICL7135 进行串行数据采集，利用该方式具有结构简单、占用单片－机资源少等特点。
在ICL7135与单片机系统进行连接时，如果使用ICL7135的并行采集方式，则不但要连接BCD码数据输出线，又要连接BCD
码数据的位驱动信号输出端，这样至少需要9根I/0口线，因此，系统的连接比较复杂，ICL7135的串行接法是通过计脉冲数的方法来获得测量转换结果的，可以通过单片机的定时器TO或Tl来作计数脉冲器，定时器TO所用的CLK频率是系统晶振频率的1 / 12 ，因此可利用单片机的ALE信号经74LS74分频后作为ICL7135的脉冲（CLK）输入，便可得到定时器TO所使用的频率与单片机系统晶振频率的关系，以及ICL7135所需频率输入与单片机系统晶振频率的关系。
为使定时器TO计数脉冲与ICL7135工作所需的脉冲同步，可以将ICL7135的BUSY信号接至AT89C52的P3 .2 ( INTO）引脚上，此时定时器TO是否工作将受BUSY信号的控制，并且将定时器TO的选通控制信号GATE位置1 。ICL7135的输入电压与TO计数脉冲成线性关系，ICL7135满量程时对应的有效计数脉冲为20000 ，可以得以下公式：
fIN=VIN/VMAX*20000=VIN/VR*1000,式中：fIN为对应输入电压VIN的计数脉冲，VMAX，VR分别为ICL7135的最大工作电压和基准电压，且有VMAX=2VR，VR工作时事先通过MC1403输出端电位器调好。
只要VR非常准确，且准确测量出VIN，因ICL7135和AT89C52 的精确度都非常高，故得到的fIN也可达到很高的精度。
(4)4CPU电路
之所以要用AT89C52和AT89C2051两个单片机，主要是考虑到AT89C52要实现的功能比较多，负荷较重，且其片内RAM空间已全部分配完所以采用AT89C52作为系统的核心控制芯片，用AT89C52用于产生PWM波形去控制固态继电器的导通与截止。
4 控制系统的软件设计
根据系统的工作原理及控制要求，考虑软件的总体结构设计，正确处理各实体之间的联系，为此软件采用模块化的结构设计，自顶向下，逐步细化，利用子程序构成各模块。整个软件系统有良好的可读性、可修改性，易于调试和维护。下面简述其中三个主要的程序设计。
(1)单片机AT89C52 程序设计
包括主程序设计和中断采样程序设计，要对8路温度进行循环采集，通过定时器T2每隔1s定时对8路温度进行顺序采集，这就要对通道选择，这可通过AT89C52的P2.0、P2.1、P2.2 对多路开关CD4051的地址引脚A0、Al 、A2 进行控制而实现在采样中断子程序中，要对看门狗计数器清零，这可通过AT89C52的Pl .1 来控制MAX813L的WD1引脚实现,每次进人中断采样时，给MAX813L的WD1引脚一个脉冲，从而对其内部计数器清零。获得采样数据后，要进行处理（如进制转换等），加热模式判别（停止加热、是否需上下限报警、是按百分比加热还是按基于Fuzzy推理的参数自整定PID控制加热等），与AT89C2051进行通信，将获得的控制量传送给AT89C2051以实现PWM波形的生成，偏差和偏差变化率存取计算（因有8路温度数据，对应就需给它们分配存储空间，以方便存取和计算）。
(2)单片机AT89C52与AT89C2051通信程序设计
AT89C52 经采样处理后，需将得到的控制量传送给AT89C2051 , AT89C2051根据获得的控制量通过软件产生PWM控制信号。这就需安排好AT89C52与AT89C2051的通信协议，这里AT89C52 与AT89C2051之间采用四位数据线并行通信，所以在通信前需将AT89C52 发送的控制量拆成半字节后放入发送存储单元。在进行通信时，AT89C52 通过引脚P0 . 4发联络信号，AT89C2051 收到AT89C52发送的联络信号后，通过引脚P3 . 4给AT89C52发应答信号，AT89C52收到AT89C2051的应答信号后，就开始给AT89C2051发送数据。
(3)单片机AT89C2051 程序设计
利用AT89C2051来完成PWM波形的发生，AT89C52只需将经运算后得到的控制量送给AT89C2051 , 这样，AT89C52 的负荷就减轻了，有利于提高整个系统的工作性能。而AT89C2051只管PWM波形的发生，有利于提高控制精度，获得较好的实时性，且电路结构相当简单，八路输出，只需要一片AT89C2051 ，和一个简单的驱动电路。其工作过程也十分简单：AT89C2051经软件算法后获得PWM波形，八路输出采用循环输出，因每路数据的更新时间非常短，不会影响控制的实时性，然后通过驱动电路驱动后去控制固态继电器的闭合时间。
本系统选用单片机89C52作为核心控制芯片，具有成本低、体积小、集成度高、可靠性高等特点，是一种较理想的选择。设计方法上，将软件工程的思想引用于单片机系统的设计，使系统的信息流向及整体功能设计简单明确、清晰。
参考文献：
[1]张友德,赵志英,涂时亮.单片微型机原理、应用与实验（实验版）[M].上海:复旦大学出版社.
单片机应用论文范文3
论文关键词：Proteus，简单制作，教学与实践
1 Proteus 简介
Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能EDA（电子设计自动化），它实现了从电路设计到测试、仿真、调试的整个过程。仿真运行通过后再制作实际电路的话，就大大缩短了开发周期，并且降低了开发成本。所以说它为电子电路、单片机应用系统的开发设计以及教师的教学、学生的学习提供了非常有效的方法。
2 单片机应用系统设计与仿真实例
下面通过制作一个简单的单灯闪烁，说明如何使用Proteus实现单片机应用系统的设计与仿真。要求发光二极管一亮一灭的不停闪烁。
2.1 设计电路
利用Proteus绘制电路原理图的步骤如下：
⑴运行Proteus ISIS程序；
⑵单击P命令进入元件选择对话框，选择电路设计中所需的元件；
⑶放置元件到绘图区简单制作，布好局；
⑷设置好元件的参数；
⑸连接导线。
绘制完成的单灯闪烁硬件电路图如图1所示。
图1 单灯闪烁硬件电路图
2.2 编写程序
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
编辑好程序保存时，文件的扩展名必须是ASM格式。
编译程序，若编译通过，便得到HEX格式的文件论文开题报告范例。
2.3 加载程序文件
双击原理图中的单片机元件AT89C51，便出现单片机的属性编辑窗口，在“Program File”栏指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可将该程序文件加载到单片机中。
2.4 启动仿真，看电路运行效果
单击仿真控制按钮，观察电路的运行状况。
Proteus可以总体仿真运行，也可单步或设置断点仿真。
启动仿真后，能清楚地观察到单片机系统在运行时，各硬件所处的实时状态。
若电路设计合理、程序编写正确，就会看到发光二极管不停地闪烁。
2.5 调试简单制作，修正电路、程序代码
若未出现想要实现的功能，就需进行软硬件调试。
对于硬件电路，可用Proteus中提供的测量仪器仪表对电路进行测试、观察；至于程序，可采取单步或设置断点进行仿真调试。
不断修正电路及程序代码，直到能实现相应功能，并改变元件参数使电路的性能达最优。
注：每次修改完程序后，都必须再编译一次，然后装载到单片机中。
2.6 仿真运行通过，制作实际电路
仿真运行通过后，根据设计的原理图，购买元器件、制板、焊接、测试调试，直至产品制作成功。
Proteus仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的，仿真极接近实际简单制作，所以仿真运行通过后制作的实际电路的成功率相当高。
3 引入Proteus的好处
3.1 教学中
1. 教学内容生动形象化
利用Proteus仿真软件和多媒体教学设备，在课堂中通过实例仿真，演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程，并演示运行结果，使教学内容生动形象化。
2. 激发学生的学习兴趣，提高教学质量
教学中对实例用Proteus进行仿真，这种结合实际讲解知识点的方法，大大激发了学生的学习兴趣，使知识点变得容易理解、接受，从而提高了教学质量。
3. 拓展学生思维
讲解完知识点后，针对实例，向学生提出相关拓展性问题。比如上例中：
⑴P1.0口线上能否多并联几个发光二极管？改变R2阻值大小的话会出现什么现象？
⑵能不能将P1.0换为32根I/O口线中的其他线呢？若能的话，改为P0的某一口线时需注意什么？
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一样都接发光二极管以及电阻呢？
⑷硬件电路改了简单制作，程序相应地要如何修改呢？。。。论文开题报告范例。。。
通过提问，并适当演示，这样不仅拓展了学生的思维，同时加强、深化了学生对知识点的理解。
3.2 实践中
1. 提高开发速度，降低开发成本
从上例可看出，利用Proteus软件，在绘图区绘制好电路原理图，并将编译后的程序文件加载到单片机中，进行仿真就能观察整个电路的运行情况，验证设计是否达到要求，未达到，即可修整设计方案、修改程序、测试电路，直至成功。这样就无须多次购买元器件板、制板、焊接测试调试等简单制作，省时、省力、省钱，同时也提高了设计效果和质量。
2. 敢于尝试，勇于创新
根据仿真通过后的电路原理图来制作产品，学生就不用担心元器件损坏等问题，就敢于动手去尝试设计电路。通过自己动手，加深了对理论知识的理解，同时培养了学生勤思考、勇于创新的精神。
4 结语
教学与实践中引入Proteus，提高了学生的学习热情。产品制作成功，学生就会很有成就感、满足感，这是一个良性循环。通过不断的实践，学生的动手开发、创新能力就得到了较大的提高。
参考文献:
[1]彭勇.单片机技术.电子工业出版社,2009.8
[2]朱成志.Proteus仿真软件在单片机原理教学中应用. 科技创新导报, 2009
单片机应用论文范文4
关键词：机电一体化；单片机；模块化；实验台；数字温度控制系统
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）30-0050-03
随着工业自动化控制设备的集成度越来越高，控制功能日趋完善，作为控制系统的核心部件――单片机日益受到重视，具有完善控制功能的单片机逐渐在自动控制系统领域大放异彩，而企业对于掌握单片机控制系统开发设计能力的人才更是求贤若渴，为此，必须要对机电专业学生的单片机设计能力进行重点培养和训练。而现有的单片机实验台很多都是集成度很高的实验台，由于集成度高而大大限制了其应用的范围，且由于集成度高而使得实验台系统相当脆弱，后期维护养护工作量较大。因此，相关人员有必要开展单片机能力训练和拓展方面的实验台研究。
本论文主要结合当前单片机实验台的应用现状，结合模块化的设计理念，对单片机综合实验台进行设计研究，以期从中能够找到模块化单片机实验台的设计应用模式，从中开发出合理有效的单片机能力训练拓展的实验方法，并以此和同行分享。
一、单片机实验台总体设计
（一）高校单片机实验台应用现状
当前各个高校的机械电子工程专业都普遍开设有单片机相关课程，但是配套的实验设备均是简单的演示性实验器材，只是让学生照着书本上的范例输入程序，即可完成单片机控制系统的全部控制功能的演示，对于学生动手设计单片机控制系统毫无实践动手的意义；国内一些教学实验仪器生产厂家所设计的单片机实验台，其控制功能过于复杂，并且配套设备多，零部件之间的依赖关系较大，集成度高，反而不利于学生对单片机控制系统内部原理的认识和理解，同时由于这些实验开发板大多已经将实验功能程序固化在系统内部了，因此实验系统的扩展功能较差，只能够进行预先设计好的实验项目，对于学生自主性设计综合实验实训项目，其实施难度较大，且这些实验仪器设备普遍存在着后期维护量大的问题，成本十分高昂，动辄高达十几万元，且并不适合我校学生的学习情况，因此并不适宜通过直接购买的方式引进相关实验设备。
综上所述，只有自制基于单片机控制功能的多功能实验台，才能从根本上解决我院学生微机原理与应用课程的实验设备配备问题，并且提高学生真正动手设计单片机控制系统进而达到应用开发的实践动手能力。
（二）实验台总体结构设计
该试验台从模块化设计的角度出发，从简单实验到综合设计实验，均采用模块设计、接口预留、连接组建的方式来实现单片机的具体控制应用；对于综合性的单片机测控系统实验，利用四个小型单片机控制实现的测控系统，组建综合性单片机控制实验中心，进而实现对相关单片机设计的应用。
该实验台是面向学生进行单片机课程实验而设计的，因此在设计时，一定要能够考虑到学生的动手能力、多名学生同时进行实验的可行性以及实验的可重复性。鉴于此，采用面包板的设计模式，将实验台中可能用到的各单片机模块挂在面包板上，面包板上可以刻画出不同测控系统的电路原理图，学生根据电气原理图，选择相应的单片机模块挂在面包板上，单片机模块与面包板之间采用专用连接插头进行电气连接，而各单片机模块之间采用杜邦连接件进行电气连接，从而搭建出不同测控功能的单片机测控实验系统。如图1所示，为基于单片机的模块化实验台结构框架示意图。
（三）实验台功能模块设计
如图2所示，该多功能实验开发板主要是围绕单片机控制与测试系统的基本构成，从传感器的输入开始，到信号处理电路，A/D转换电路，主MCU控制电路，存储电路，D/A转换电路，输出显示等模块，该系统囊括了单片机控制与测试系统的全部构成环节，通过模块化设计思路，将不同功能的单片机控制与测试系统环节模块化，并通过设计不同的接口选择电路，实现让学生动手连接不同电路模块，进而搭建不同功能的测试系统或单片机控制系统。
二、基于单片机的模块化实验台的实现
（一）实验台模块硬件模块的设计实现
对于该多功能实验开发板，采用独立化的模块设计方式，将搭建各种不同功能的单片机控制系统及测试系统的必要组成模块进行分离，借鉴“堆积木”的思想，使学生自主的选择不同的模块，进而按照实验功能要求构建具有不同实验功能的单片机控制系统。
在具体实现方式上，每一个模块都会设计统一的具有一定通用性的接口，有输入模拟量接口，输入数字量接口，输出模拟量接口，输出数字量接口，接口统一采用标准2.54mm的插针插母，方便不同模块之间的数据传输和交换。如下图3所示，是A/D转换模块和处理器模块（8051）进行连接的设计示意图。
从下图设计上可以发现，每一个独立模块都设计了由标准2.54mm插针构成了接口，按照接口类型的不同，可以具体分为输入模拟量接口，输入数字量接口，输出模拟量接口和输出数字量接口，不同模块之间采用杜邦连接件连接。实际上，本实验开发板的全部模块均采用此种模块化的设计方式，从而有利于学生动手能力和自主设计能力的提升。
（二）基于单片机实现的模块化数字温度测控系统构建
基于模块化的单片机数字温度测控系统，是利用了模块化的设计理念，将数字温度测控系统按照其构成模块，如CPU控制模块、数据采集模块、AD转换模块及数字显示模块等分别进行硬件连接连线，从而完成数字温度测控系统的设计，再配以合适的程序，即可实现对环境温度的数字测量与显示的功能。这样利用模块化的设计方法极大的提高了机电专业学生动手实验实践的能力，对于单片机的设计应用能力的提高有很大帮助。
图4 数字温度测控系统硬件接线原理图
硬件连线如上图4所示，该电路由51单片机、ADC0809电路及七段数码显示电路三部分组成。由于电路比较简单，在总线上没有其他器件，所以直接选通ADC0809，ADC0809转换器的转换结果显示在七段数码管显示电路上。需注意，试验中要将所有的电源的地线相连，包括+5V和+24V之间的。当＋5V的VCC本身波动不超过ADC0809的测量精度时，可以将参考基准电压输入端直接接到VCC（Vref+）和GND（Vref-）上。输入电压来自于温度变送器，在protues中可以按图所示，采用电阻分压，以产生电平信号。温度值与输入的数值之间的关系为：T=D*Vref/256*20。其中D为ADC0809输出的数据值。
三、结语
本论文结合当前高校单片机课程实验台普遍存在集成度较高、实用性较低的现状，从模块化设计的角度出发，设计了基于模块化单片机的集成实验台，能够面向高校单片机课程教学使用，本论文从硬件设计和软件设计的角度详细论述了实验台的实现方案，且该实验台造价合理，功能相对于目前国内市场上在售的单片机教学型实验台也比较完善全面，因而其性价比较高，经济合理适用，适宜在各高校机电专业实验教学设备中推广应用。
参考文献
[1] 郝迎吉，高红红，王燕．远距离水位智能监控系统的研究与实现[J].仪器仪表学报，2004，25（6）.
[2] 王幸之，等．单片机应用系统抗干扰技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2000.
[3] 丁玉美，等．数字信号处理[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2005.
[4] 范立南，李雪飞，尹授远．单片微型计算机控制系统设计[M]．北京：人民邮电出版社，2004.
单片机应用论文范文5
【关键词】AGV 磁引导 PWM调速 8052单片机
随着现代科学技术的高速发展，自动导引小车（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了广泛的应用。AGV以电池为动力，并装有非接触导航（导引）装置，以电磁引导、激光引导、惯性引导及GPS引导等方式。可实现无人驾驶的运输作业。它能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业。
AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。
一、AGV导航系统的系统总体设计
本论文设计了磁带引导AGV，完成寻迹、蔽障、PWM调速、人工控制等功能，为大量生产工业型AGV提供较好的研究基础。系统模块设计如图1所示：
图1
本论文主要对AGV的硬件系统进行设计，重点研究磁引导AGV的磁寻迹感器模块软硬件模块、速度反馈模块的设计。
二、磁寻迹传感模块设计
磁寻迹传感器是AGV能否完成磁带寻迹功能的关键，为了检测到弱磁磁场的存在，要选用灵敏度更高的传感器。本设计采用磁阻传感器，可以测量到弱磁磁场的存在。由于磁阻传感器输出为模拟量输出，需要通过响应的A/D转换电路将信号输入单片机。模块设计如图2所示。
图2 磁寻迹传感器硬件实现电路
三、速度反馈模块设计
本论文AGV采用双轮差速驱动方式，当电机负载增加时，电机的运行速度下降，一般额定转速降落达3%～10%，为了使两电机同速，必须要有反馈换环节对电机的速度进行反馈。只有组成了闭环系统，AGV的运动与速度才可控。码盘接口硬件电路如图3所示。两编码器的A和B两相信号经过74LS14施密特整形，分别接到单片机的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。单片机对INT1和INT0的中断次数计数来测量通道B的脉冲数，读取P1.2的电平状态来判断电机的转动方向。以上升沿触发为例，当B路信号的上升沿引起中断时，单片机判断P2.2或P2.3信号的电平高低。若其为低，则电机正传；为高，则电机反转。电机的速度即为一个采样周期中N值的变化量。电机的转速为，式中，C为标度变化系数，可根据转速的量纲来选择，N为一个采样周期中的计数值，它的符号反应电机的转动方向。硬件实现电路如图3所示。
图3 光电编码器实现电路图
四、总结
本系统采用PWM调速及双轮差速控制，使车辆依照车载传感器确定的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置，自动行驶，完成规定的操作。论文对关键模块的设计进行了详细设计，经验证该系统设计可靠合理，能实现系统设计的基本功能。
参考文献：
[1] 温钢云，黄道平. 计算机控制技术[M]. 华南理工大学出版社，2002.
[2] hard C.Dorf Robert H.Bishop. 现代控制系统[M].高等教育出版社，2006.
单片机应用论文范文6
关键词：FPGA，可编程控制，高清信号源
一、FPGA的发展史
FPGA作为一种高新的技术,已经逐渐普及到各行各业,从1985年第一颗FPGA诞生至今,FPGA已经历了将近20多个年头,从当初的几百个门电路到现在的几百万门、几千万门……,从原来的上千元的天价到现在几元的超低价,可谓是出现了翻天覆地的变化。
FPGA诞生于1985年,当时第一个FPGA采用2μm工艺,包含64个逻辑模块和85 000个晶体管,门数量不超过1 000个,由名为Ross Freema所发明。论文格式，高清信号源。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
二、FPGA技术简介
我们都知道构成数字逻辑系统最基本的单元是与门、或门、非门等,而他们都是用三极管、二极管和电阻等元件构成,然后与门、或门、非门又构成了各种触发器,实现状态记忆,FPGA属于数字逻辑电路的一种,同样由这些最基本的元件构成。一个FPGA可以将上亿个门电路组合在一起,集成在一个芯片内,打破以往需要用庞大分立门电路元器件搭建的历史,不仅电路面积、成本大大减小,而且可靠性得到了大幅度的提升。论文格式，高清信号源。一般的FPGA内部是由最小的物理逻辑单位LE、布线网络、输入输出模块以及片内外设组成,所谓的最小物理逻辑单元是指用户无法修改的、固定的最小的单元,我们只能将这些单元通过互联线将其连接起来,然后实现用户特定的功能。一个LE由触发器、LUT以及控制逻辑组成,可以实现组合逻辑和时序逻辑;随着FPGA集成度的不断增加,其内部的片内外设也越来越多,内部可集成SRAM、Flash、AD、RTC等外设,真正实现单芯片解决整个系统功能的目的。所以我们所需要控制的是布线层之间的互联开关,这也是我们编程的对象,通过这些开关来改变功能。
三、FDGA的两大工艺分类及比较
当今的FGPA按工艺分主要有SRAM工艺和Flash工艺两类,前者最大的特点是掉电数据会丢失,无法保存,所以它们的系统除了一个FPGA以外,外部还需要增加一个配置芯片用于保存编程数据,每次上电的时候都需要从这个配置芯片将配置数据流加载到FPGA,然后才能正常的运行;但是Flash架构的FPGA掉电不会丢失数据,无需配置芯片,上电即可运行,它的特点非常类似ASIC,但是又比ASIC更加的灵活,可以重复编程。论文格式，高清信号源。在一些小规模的公司或者产品量不是很大的时候往往更倾向于用FPGA来取代ASIC,不仅能够降低风险,而且能够降低成本。论文格式，高清信号源。论文格式，高清信号源。
四、FPGA技术在高清信号源上的应用
正是由于FPGA的上述优点,它正在成为数字信号处理等领域的新宠。在信号源方面的应用也不例外,较早的信号发生器大多是由复杂的模拟电路构成,体积大,成本高且不易维护,现在使用的信号源功能单一,普通、高清、VGA, DVI信号源各自独立速度慢、资源有限,格式内容单一且无法添加实际需要的特殊信号。如果采用可编程器件FPGA就可以解决这个问题,真正做到1080P的点对点的输出,是高清信号源理想的选择。
（一）HDTV测试信号简介
根据相关视频信号产生标准,需要产生HDTV测试信号,制式种类包括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。测试信号种类包括彩条信号、8(16)级灰阶、中心十字、方格、方格加测试卡、灰度渐变信号、红(绿、蓝、白、暗)场、左右灰度、上下灰度可调、彩条灰度图等等。信号输出格式包括Y/Pr/Pb基色信号、R/G/B基色信号、CVBS信号、VGA信号,DVI信号,输出采用高频同轴Q9插座、CVBS输出采用RCA插座。
（二）设计方案框图及各部分简介
1、信号存储部分:主要作为无规律图像的存放,专门特殊功能测试图片的存放。
2、FPGA部分:采用通道总线选择技术,依次定义以下制式:
3、控制部分——单片机:外围人机接口控制(按键及LCD显示部分)、向FPGA输出两根控制CLKD钟信号,DIN数据信号与FPGA通信。晶振选通、控制完成FPGA配置、制74LS26(通其间接控制AD813)选择后级放大输出,通过RS232与其他设备进行通信。
（三）系统工作原理说明
1、系统上电初始化。系统上电后,单片机从数据存储器读取数据,并发送默认控制信息给FPGA,LCD显示初始信息;单片机收到有按键按下时候或串行通信接受到命令后,根据信息选通时钟、配置FPGA控制74LS26。
2、判断按键。单片机判断前面板上按键是否有按下,如果有按下做出相应处理:如果是制式,其他信号格式变化,单片机将发送控制信息给FPGA。论文格式，高清信号源。种类及其他信息变化状态后:单片机不发送控制信息给FPGA,本系统上电初始化,而后等待单片机或FPGA触发信号才会工作;而该触发信号FPGA而言只有当单片机配置完FPGA后才会发出。
在设计高清信号源时,使用美国ALTERA公司的FPGA来进行图像数据存储和整理以及产生驱动电路所需要的各种控制波形,而在调试电路时,使用FPGA中多余的逻辑来产生VGA信号和彩条信号,所产生的信号稳定可靠。为电路调试带来了很多方便,在实际应用中,还可以对彩条信号产生模块方便地进行修改,比如可以修改行、场计数器的判断值来调整彩条的大小。增加控制信号的位数。以及增加延时跳变的功能,使输出的信号摘要。本文所述信号实现方法和程序经实验是可行的,按照实际电路图布板做成PCB,程序烧入FPGA,整机连接调试所得的信号符合国家电视信号有关标准。
参考文献：
[1]董士海,张倪,肖磊,等.EGAVGA程序员手册[M].北京:北京大学出版社,1999.
[2]王城,吴继华,范丽珍,等.ALTERAFPGA/CPLD设计[M].北京:人民邮电出版社,2005.
