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单片机技术论文范文1
伴随计算机技术的迅速发展，计算机在众多行业领域都得到了广泛应用，然而其也受到了体积方面限制，计算机技术在工业控制方面经常无法运用，所以计算机微型化是计算机技术重要发展方向，自集成电路至超集成电路，自电子管至晶体管，计算机体积在渐渐变小，一直到限制的 ARM 及单片机微型计算机，促进了计算机技术的应用和发展。很多专家与学者为研究计算机在单片机里的应用，进行了大量实践，希望发现提升单片机效率的最佳使用方式，单片机是电子行业重要部件，它在电子行业中的位置无可取代，尤其是对工业控制领域来说，一旦单片机出现问题，所有控制系统都不能正常运行工作。
2 电子工程的内涵
伴随互联网与电子计算机的不断发展，网络技术渐渐进入黄金发展阶段，这对电子技术的深入发展起了巨大推动作用。伴随互联网对社会发展及经济发展的推动越来越明显，电子工程的重要性渐渐突显出来，要更好的发展电子工程技术，提高我国的综合国力，一定要不断创新和探索电子工程技术，以促进电子工程技术获得新的发展，电子工程技术以网络技术和计算机作为基本的载体，系统性地处理与控制电子信息。依据目前电子工程技术发展情况来看，它作为系统的技术渐渐发生产业链分化，很多领域行业相互交叉的信息技术渐渐出现，这促进了很多新兴产业发展。
3 单片机的使用概况
3.1 单片机使用发展历史
在计算机刚刚出现时期，因为受性能与体积的影响，计算机还没有得到实际运用，仅仅在实验室科研室里有一些应用，用来进行简单的数学方面计算，某种程度上讲，单片机某一时期的使用还没有电子计算器受到欢迎，因为它可以自行运算，所以，人们一直很期待和重视计算机的发展，伴随电子技术不断进步和发展，计算机性能有了很大提高，体积也有了很大程度的控制。信息技术的快速发展使笔记本电脑开始出现，笔记本电脑又把计算机带入了新的发展时期，当计算机被用于工业控制领域时，它的体积仍然较大，这时人们按照实际运用需要，开始研发了以计算机架构为基础的单片机，利用了储存器、控制器工作方式，除掉人机的相互交换界面，如果要让单片机完成特定工作任务，一定要把任务写进对应控制程序内，因为无人机相互交换的界面，所以，一定要利用特殊装置完成程序输入。当命令程序被输入单片机后，还要结合对应控制系统来应用，一般情况下，单片机都要直接面板里，因为单片机插脚寿命有限，应用次数不能太多，不可以频繁拆卸控制程序，要解决这一矛盾问题，所以出现的单片机均支持在线输入程序。网络技术是现代化信息的基础，它对社会的发展具有重要作用，网络技术在人们生活中日渐普及，并影响着人们的需求，电子工程技术随着获得了长足发展，尤其是在医学领域方面获得了突破性进展，它推动了医学信息化的发展。
3.2 目前单片机的应用现状
因为历史原因，我国科技发展与经济发展都比较晚，和西方一些发达国家相比，单片机拥有技术水平很低，特别是单片机生产与设计工作，单片机的核心制造技术都在发达国家手里，我国所运用的单片机有很多都来自发达国家工厂。近几年 51 系列的单片机受到人们认可和广泛应用，但 51 系列单片机多数是由 ATMEL 与英特尔公司所生产，同时，对于单片机的生产设计技术，发达国家对我们一直处于封锁状态，并且限制不发达国家进口其单片机。我国要想从根本上解决单片机这些问题，必须重视单片机技术的研究与发展工作，高度重视单片机技术，为应对发达国家的封锁，我国一直在加大力量研究单片机技术，提升相关技术研发工作人员待遇，政府公布许多有关单片机的法规政策，鼓励和支持单片机的发展，加大力度保护我国单片机科技公司，所以，最近几年我国的电子业获得重大发展，我国的电子科技公司已经制造了有其产权的中央处理器，尽管这些处理器与发达国家中央处理器的性能还相差较大，处理器加工工艺也不够完善，但可以设计制造中央处理器就表明我们已经取得进步，未来也一定会自主研究和开发出众多单片机微型计算机。
4 单子工程技术特征
电子工程技术是伴随电子行业发展而形成的一门新兴学科。当今时代是信息技术高速发展的时代，要实现信息化，发展电子行业是前提与基础，通过电子工程技术可以看出一个国家的信息化水平的高低。所以，每个国家都必须高度重视电子工程技术，也因此，很多高等院校都安装信息化发展情况增设电子工程技术课程和专业。高等院校的电子工程专业学生只有完成有关电子工程技术的学习，才可以在毕业后进入电子工程有关企业从事电子工程技术方面的设计或制造工作，才能给我国的电子工程技术发展贡献一份力量。大量的调查结果和实践证明充分显示，现阶段我国的电子工程技术水平依然很低，要迅速发展电子行业，必须借鉴其他发达国家的成功经验，因为西方国家在单片机技术方面的封锁，使我国可借鉴的经验较少，我国必须渐渐探索才能发展电子工程技术。
5 电子工程技术在单片机技术里的运用
单片机属于微型计算机，目前，单片机在工业控制系统得到了广泛应用，并且经过多年发展，有关单片机技术已经日益成熟，并且逐步形成了较为完善的运用体系。正常情况下，单片机运用有两个重要部分组成，即软件部分与硬件部分。软件主要指各个控制程序，硬件主要是指各类型的电子元器件，要有效控制系统，一定要运用电子元器件来共同组建控制系统，再根据具体控制要求，有目的性的编制和设定对应控制程序，当控制程序被输入单片机后就能够实现任务控制，所以电子工程技术对单片机运用来说，在软件方面及硬件方面都有着十分重要的意义。电子工程技术的进步与发展使得电子元器件开始出现，人们普遍认为第三次科技革命的开始就是计算机的出现，同时，计算机的出现与发展又是建立在电子工程技术前提下的。大量的实践表明现阶段我国的许多电子元器件工厂的工程都属于其他国家公司，我国很少有自己本土电子工程技术型企业。伴随单片机被人们广泛用于工业控制方面，电子工程技术变得越来越重要。
6 结束语
单片机技术论文范文2
【关键词】电涡流；传感器；单片机
1.引言
现代社会是信息化的社会，人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式，能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号，在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。
本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种，是基于电涡流效应而工作的传感器，具有很多优点：高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。
该传感器还具有很强的抗干扰能力，相比而言，传统的传感器具有非线性误差，要求工作环境恒定或者价格较高[1]。
2.电涡流式微位移传感器
2.1 传感器发展历程
国外在工业化的过程中，逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域，在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天，欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。
我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发，并实施了“八五”、“九五”等国家计划，使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到，我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论，许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时，我们的传感器在国际上没有太大竞争力，产品研发和更新速度很低，缺少实用创新性[2]。
2.2 传统传感器缺点
以往的传感器和电涡流位移传感器比起来，具有以下几个方面的严重不足：
（1）输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移；
（2）环境会干扰参数，使得测量结果发生漂移；
（3）因结构尺寸大，而时间响应特别差；
（4）易受噪声干扰、信噪比低；
（5）灵敏度或者分辨率不够理想。
2.3 电涡流式微位移传感器
本论文所要介绍的电涡流位移传感器，其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器，通过涡流效应使相应的位移的变化，转换成线圈的阻抗值变化；之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化，再进行检测和输出，根据相应的公式或者经验，能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点，比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系，公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数，在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。
2.4 电涡流式位移传感器测量原理
公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知，在其他条件不变的情况下，Z（线圈的阻抗）与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式，在特定的信号激励过程中，传感器会依据位移变化而产生电压的变化。
3.测量系统的硬件设计
3.1 主控芯片
本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展，同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口，分别是从P0到P3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。
3.2 显示模块
本论文设计的LCD1602电路，该液晶模块能够显示2行*16列的字符，相对于数码管而言，显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。
4.测量系统的软件设计
本论文的主程序循环采集电量的变化，并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性，在编写系统应用软件时，主要考虑以下两方面：
（1）提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上，采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法，进一步提高系统的抗干扰能力。
（2）采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块，这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分，将各个功能模块程序调通后，再把各个功能模块结合起进行联调，这大大减少了调试时间，提高了程序的通用性，方便程序的修改和检查。
5.总结
电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器，能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程，进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势，并基于单片机设计了测量系统。
参考文献
[1]谭祖根，汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京：原子能出版社，1986.
[2]于鹏，许媛媛.利用插值法和曲线拟合法标定电涡流传感器[J].中国测试技术，2007，1（33）.
单片机技术论文范文3
【关键词】单片机；项目式；课程改革
单片机应用技术是高职院校电子信息类、自动控制类等专业的核心课程，这门课程学习的好坏直接影响了学生对专业研究的进一步深入的能力及电子信息类人才培养的基本要求。据调研高职院校单片机技术应用课程教学方式，部分院校按照知识体系讲授，讲授内容顺序为单片机技术概论、单片机体系结构、汇编语言程序设计等[1]。按照知识体系讲解，教师和学生普遍感觉内容枯燥无味，学生对知识点难以理解，更不用说具备利用单片机设计应用系统的能力。部分院校目前利用项目驱动式教学，经过实践教学测试，教学效果良好。
一、教学模式的改革
教学模式由知识体系讲授转变为项目驱动方式。这两种方式各有优缺点，知识体系讲授对于高职阶段的同学说来说，能够系统的了解单片机的内部体系结构，对指令执行的内部过程更加清晰，知识点介绍完后再通过一个大的课程实训项目完成课程的实践教学。项目驱动式教学方法是通过多个项目的学习完成单片机课程的教学，即介绍某个项目时，先介绍理论知识，紧跟着完成实践教学，即设计项目硬件电路、软件程序，然后调试系统等环节。每个项目能完成具体的某种功能，学生学习兴趣会增加，对课程的理解更加深入。两种讲授方式存在的弊端有：知识讲授体系缺乏兴趣性、理论较难理解、缺乏实践能力的锻炼；项目驱动式对单片机的内部原理分析不够深入，但提高了单片机应用项目的实际开发能力。
实际教学过程中可采用模拟仿真及实物焊接两个环节。硬件仿真电路使用Proteus硬件仿真软件，该软件内部集成了多种常用的单片机芯片、电阻、电容、晶体管、LED、LCD液晶屏等，电路搭建方便，仿真效果良好，目前广泛的应用在单片机课程的教学中。软件采用KEIL软件，该软件使用方便，通过建立工程文件到生产HEX文件整个流程清晰易懂，代码编译质量高。Proteus和KEIL两个集成开发环境具有联调功能，提高了学习效率，使得系统开发流程更加直观，容易被学生接受。
二、教学内容的选择
教学内容的选择需符合人才培养方案的定位。学生通过本门课程的学习，能够掌握单片机实际项目的开发流程；能够独立设计常用的单片机控制系统；具备检修单片机应用系统故障的能力；能够熟练使用仿真软件进行系统仿真测试；提高学生手工焊接技能等要求。
通过多个项目的设计，使得单片机技术中的知识点全部介绍，能够达到上述要求。教学项目需从简到难，然后综合设计多个项目，最终达到理论和实践教学效果。教学内容详细介绍如下：（1）单片机最小系统的介绍。可选用项目点亮一个发光二极管。分析单片机与PC机的区别，介绍单片机的基本知识等，理论分析后，在Proteus中搭建硬件电路，在KEIL中设计软件程序，然后调试程序，观察系统是否正常工作，需重点介绍集成开发环境Proteus、KEIL软件的使用。（2）单片机IO端口的学习。如可选用流水灯系统展开介绍，详细分析单片机内部IO端口的特点，分析其应用场合，通过软硬件设计提高学生实践能力。（3）单片机定时/计数器的学习。可选用秒表设计项目展开教学，通过对秒表延时时间的准确设计，采用定时器查询方式完成延时，能够较好的掌握定时/计数器的工作原理及实际应用程序设计。（4）单片机中断系统的学习。在秒表设计中延时程序可用中断方式完成，通过与查询方式的比较，能够让学生更容易理解单片机定时与中断之间的关系。（5）单片机键盘电路的学习。需掌握独立按键和矩阵键盘两种方式的应用，可采用万年历系统的设计，在此项目中介绍数码管动态驱动方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此项目进一步综合运用了定时、中断资源，提升了学生综合运用单片机内部资源的能力。（6）最后通过多个综合项目的设计，达到教学目的。如单片机温度控制系统设计、单片机测距系统设计、单片机密码锁系统设计、单片机语言报警系统设计等。[2-3]
在项目设计过程中，为了达到更好的教学效果，可以网购单片机学习套件，学生动手从单片机最小系统焊起，然后焊接接口电路及串口下载电路等。通过实物的焊接能够加深学生对单片机应用系统的理解，且每个项目HEX文件能够在此套件上验证，包含了仿真与实物测试。也可以让学生在万能板上焊接每个项目电路，进而提高焊接能力及实物查错能力等。
三、考核方式的改革
单片机课程的考核采用平时成绩和期末成绩按比例相加得到课程成绩。平时成绩应占主要部分。平时成绩的重要性提高，学生的积极性会增加，能让学生认真的完成项目的设计。
高职院校的学生主要是培养实践能力的提升，在理论够用的基础上，强化其动手能力的锻炼。如何对每个项目进行考核呢？可考核硬件电路设计的正确性、软件程序设计的合理性、功能的完整性等。为了进一步提高学生的实际动手能力，可让学生在万能板上焊接单片机应用系统，考核学生的手工焊接能力、实际电路板查错能力、团队配合能力等。考核内容可包含有其他内容，如学习态度、出勤情况等方面。
四、项目举例
以电子钟设计为例。项目目的是掌握单片机定时器、中断系统、键盘电路、液晶屏的综合应用。硬件电路设计方面，需搭建单片机最小系统、时钟控制按键、显示电路，通过硬件电路的模拟仿真及实际电路板的焊接，进一步强化了最小系统及扩展电路的设计要点，掌握了液晶LCD1602的内部电路结构原理及引脚的接线方法[4]。
软件设计方面，软件流程图如图1所示。主函数需先初始化液晶屏1602、定时器、中断系统。初始化结束后进入无限循环，无限循环包括有时、分、秒的显示程序、按键扫描程序。当定时1S到后进入中断服务程序，秒加1，当秒到60时，分加1，当分加到60时，时加1，当时为24自动返回到0。按键扫描程序需设计时钟启动、暂停、复位按键检测程序，使得时钟为可控时钟，该程序需在循环程序中不停的被执行，即为按键扫描达到控制效果，为了达到更好的控制效果，可采用按键中断方式去完成软硬件的设计。
五、总结
单片机技术是一门实践性很强的课程，教学内容、教学方式、考核方式等需在实践教学中不断改进。论文简要的介绍了项目驱动式教学法在单片机技术课程教学中的应用，通过实际教学效果的考核，达到了预期的教学目的，教学效果良好。
参考文献
[1]汪万维.单片机课程教学改革探讨[J].武汉大学学报(理学版),2012(10):95-97.
[2]张涛,韩春贤,等.单片机课程教学改革之我见[J].天津职业院校联合学报,2012(8):101-102.
[3]王静霞.单片机应用技术(C语言版)[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]杨利亚,潘海燕,等.《单片机原理与应用》教学改革与探索[J].电子世界,2012(11):167-168.
本文系2011年安徽商贸职业技术学院院级质量工程项目“特色专业--应用电子技术专业”阶段性研究成果。
作者简介：
单片机技术论文范文4
随着我国社会与经济的发展,人民生活水平不断提高,人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高,同时现代化技术高度发展的今天,犯罪更趋智能化,手段更隐蔽,所以保证区域的安全必须从运用现代化的防盗报警技术。在现代化防盗报警技术中,红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。但有三大因素制约着其效果:目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离。所有探测技术的发展都有三个阶段:a.探测信号的强度,得到目标的"黑白照片",这是初级阶段;b.探测信号的强度和波长,得到目标的"彩色照片",达到中级阶段;c.探测信号强度、波长和相位,得到目标的"全息照片",这才达到探测技术的高级阶段。目前的红外技术处于其初级阶段的后期,正向中级阶段发展,其标志是研制出了双(多)色红外探测器,得到了目标热图象的"彩色照片"。可以预计,今后双色探测器将随单波段探测器及其配套技术的成熟和市场需求的增加而加快发展,并将集中在以下五个方面:(1)集成化的双色探测器有利用简化系统结构,能充分利用半导体材料制备技术的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各种量子阱/超晶格材料系统将得到重点发展。(2)采用焦平面器件,更好的满足系统的要求,同时也有利于简化系?统结构,降低成本。(3)为明显的提高系统的性能,双色探测器将向大面阵和长线列发展。(4) 双波段系统将克服在光学设计和加工、信号处理和显示等方面的困难,缩小体积、减轻重量等,以便扩大其应用范围。 (5) 随材料、器件和系统技术的进步,双色探测器将向更多的光谱波段发展,既包括拓宽光谱波段,也包括将光谱波段划分成更为细致的波段,以获得目标的"彩色"热图象,更丰富、更精确、更可靠地得到目标的信息。
课题研究目标、内容、方法和手段:
本课题研究红外监控系统的设计与实现。主要实现对象是被动红外防盗报警探测器。其包括硬件和软件两大部分。主要包括对于硬件的构成以及软件的接入进行描述。通过51单片机、驱动电路、传感器、GSM等技术来进行设计与实现。
设计(论文)提纲及进度安排:
4月6日至4月25日
分析题目查阅资料学习与毕业设计相关的知识
4月25日至5月15日
硬件实现、软件编写、进行方案论证
5月15日至6月10日
测试硬件、调试软件撰写毕业论文并征求导师意见,修改毕业论文,进行毕业论文的评议。
主要参考文献和书目:
[1]张玉香.新型遥控接收模块HS0o38〔J〕.无线电,1998,7
[2〕高茹云.通讯电子线路仁M〕.西安:西安电子科技大学出版社,1999。
[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术. 北京:北京航空航天大学出版社,1993年。
[4尤一鸣等.单片机总线扩展技术.北京:北京航空航天大学出版社.1993,11。
[5]蔡轶.通用遥控解码电路.电子技术1995 .1
[6]施德恒,郭峰光谱识别型激光警戒系统述评激光与红外l99929(l):9一13
[7]卢万欣,梁桂云,韩永林激光预警装置激光技术199218(3):180一183
[8]沙占友,王彦朋,孟志永等.单片机外围电路设计. 北京:北京电子工业出版社,2003。
[9]周航慈.单片机应用程序设计技术. 北京:北京航空航天大学出版社,2002。
[10]付伟激光告警中的多元相关探测技术红外与激光技术1992(6):23一27
单片机技术论文范文5
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.
单片机技术论文范文6
关键词：AVR单片机，TOPSWITCH器件，接触非接触光电测温传感器
0引言
目前国内仪表行业规模很大，但通常都是民用仪表，对器件、性能指标要求的精度不高。本仪表通过电路搭配、AVR单片机控制、对输入输出的较高要求实现对高温测量接触式非接触式光电高温传感器的信号真实描述。
1仪表功能
接收接触非接触光电测温传感器的输出电压信号（参照相应分度表），通过一系列电路变换，输出4-20mA电流信号和任意型铂铑10-铂热电偶的电压信号（参照任意型铂铑10-铂热电偶分度表）。
2硬件部分
2.1 电源部分
电源部分采用基于TOPSWITCH器件的单片开关电源设计，特制变压器与电感，TL431与TLP521的反馈结合，由特定制器件组成的保护电路，三端电压+5、-5、+24V的输出。TOPSwitch结构，采用DIP-8封装及SMD-8封装，有8个引脚，但8只管脚中有6只管脚实际是连在一起作为S端，故可简化成3只管脚，这样它仍系三端器件。3个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。其中，D是内装MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点，启动操作时，漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。控制端C控制输出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。在正常操作时，内部的旁路调整端提供内部偏置电流，且能在输入异常时自动锁定保护。源极端S是MOSFET的源极，同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。TOPSwitch 性能特点，将脉宽调制(PWM)控制系统的全部功能集成到三端芯片中，内含脉宽调制器、功率开关场效应管(MOSFET )、自动偏置电路、保护电路、高压启动电路和环路补偿电路，通过高频变压器使输出端与电网完全隔离，真正实现了无工频变压器、隔离式开关电源的单片集成化，使用安全可靠。TOPSwitch器件支持降压型、升压型、正激式和反激式功率变换电路，并且很容易和光耦及变压器初级的反馈电路结合，无论在连续传导模式和不连续传导模式下均可工作；输入交流电压和频率的范围极宽，作固定电压输入时可选110V/115V/230V交流电，允许变化±15%; 在宽电压范围输入时，适配85V～265V交流电，但最大输出功率比前者降低40%。TOPSwitch-Ⅱ只有3个引出端，可以同三端线性集成稳压器相媲美，能以最简方式构成无工频变压器的反激式普通型或精密型开关电源。论文参考网。开关频率的典型值为100kHz，允许范围90kHz～110kHz，占空比调节范围是1.7%～67%。
2.2 显示部分
显示部分采用当前流行的AVR单片机来控制4位显示模块。论文参考网。AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR的单片机可以广泛应用于计算机外部设备、工业实时控制、仪器仪表、通讯设备、家用电器等各个领域。AVR系列单片机的特点AVR单片机是高速单片机。硬件采用哈佛(Harward)结构，达到一个时钟周期可以执行一条指令，绝大部分指令都为单周期指令。而PIC单片机要4个时钟周期执行一条指令，MSC-51要12个时钟周期执行一条指令；AVR 单片机支持程序的在系统编程ISP，开发门槛较低。只需一条ISP并口下载线,就可以把程序写入AVR单片机，所以进入AVR单片机门槛很低、花钱少。论文参考网。其中MEGA系列还支持在应用编程IAP ；AVR 单片机采用了可多次擦写的FLASH 存贮器给用户的开发生产和维护带来方便。AVR单片机的Flash程序存储器,可擦写1000次以上，而新工艺AVR器件, 程序存储器擦写可达10000次以上,因此大家可以放心的实验和调试下载程序；AVR 单片机有丰富的外设，如RTC、 WATCHDOG、 AD 转换器、PWM、UART接口等。部分型号还可以使用片内振荡器提供系统1～8 MHz的系统时钟,使该类单片机无外加晶振器件即可工作；I/O口功能强、驱动能力大。AVR单片机的I/O口是真正的I/O口,能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。I/O口有输入/输出、三态高阻输入,也可设定内部拉高电阻作输入端的功能,以便于各种应用所需(多功能I/O口) 。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SSR或继电器, 节省了外围驱动器件。 具有较大容量EEPROM，有可擦写10万次的EEPROM,为掉电后数据的保存带来方便,来电后能记住掉电时的工作状态，EEPROM容量为64 B～4 KB 。AVR是低功耗单片机，具有休眠省电功能(Power Down)及闲置(Idle)低功耗功能。一般耗电在1～2.5 mA；对于典型功耗情况,WDT关闭时为100 nA,更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。高度保密性，不可破解的位加密锁Lock Bit技术，且具有多重密码保护锁死(Lock)功能；本产品使用的是ATMEGA16型单片机。
2.3 输入输出部分
输入输出部分用模拟器件TL062和4053来控制输入输出。通过放大、积分、增益、滤波等一系列电路变换，由AVR单片机控制来实现从输入到输出过程的转换。
3软件部分
以下给出整个程序的简要流程
3.1 初始化
ldi r16,0x3e ;设置堆栈
out ddrd,r16 ;设置D口为输出
out ddrc,r16 ;设置C口为输出
out portb,r16 ;设置B口上拉电阻
ldi r16,0x1f ;看门狗使能2.1秒中断
ldi yl,0x10;设置y指针0x0010指向EEPROM
clr yh
ldi zl,0x40;设置Z指针0x0040指向SRAM
clr zh
lds r16,0x0094;上限报警还是下限报警状态送标志位
3.2 主程序
wdr ;看门狗
rcall adc1 ;采样
rcall vtot ;计算
sbrs r20,1;判断当前是上限报警还是下限报警
ldi time,0x85
rcall timer;延时0.1S
wdr
rcall tkey ;按加减键选择大于等于设置值时报警或小于等于设置值时报警
sts 0x0094,r20
ldi zl,0x90 ;设置键按下保存设置值
clr zh
ldi yl,0x30 ;给y赋指针0x0030指向EEPROM
clr yh
ldi r16,5 ;循环指针为5
ld r2,z+ ;读SRAM的指针先减1，再读入r2
rcall rom_w ;调写EEPROM子程序
adiw yl,1 ;写EEPROM地址的数值加1
dec r16 ;循环指针减1
brne rs62 ;将SRAM中5个数写入EEPROM的0x0030-0x0034中
3.3 子程序
数据采集
ldi r16,0xda ;参考电源为AREF内部基准2.56V,数据右对齐
out admux,r16 ;差动输入口为ADC2-ADC2(1倍)
ldi time,0x33 ;延时约10mS
rcall timer
rcall adcd1
movw r12,r24
clr r14
clr r15
ldi r16,0xdb ;参考电源为AREF内部基准2.56V,数据右对齐
out admux,r16 ;差动输入口为ADC3-ADC2(1倍)
ldi time,0x33 ;延时约10mS
rcall timer
温度计算，输出电压电流计算。
lds r18,0x0075 ;读1倍档基准值
lds r19,0x0076
rcall mul16 ;（实测值－零点）×1倍档基准值
lds r18,0x008e ;读1倍档量程标定值
lds r19,0x008f
sub r18,r0 ;标定值－零点
sbc r19,r1
rcall div16 ;（实测值－零点）×基准值/（标定值－零点）
clr r2
ldi zl,low(gdata*2) ;查曲线表，读表地址
ldi zh,high(gdata*2)
显示
push r24 ;保护现场
push r25
in r24,sreg ;保护状态寄存器
push r24
ldi r25,1 ;扫描显示位置最低位（显示最低位）
mov r24,xl ;读显示位指针
subi r24,0x6a ;减最低位地址
校准读写EEPROM 寄存器和数据的定义
ldi time,0x33 ;延时10mS防止键抖动
rcall timer
sbic pinb,8 ;输入校准键继续按下顺执
ret ;否则退出
cbi portd,4
ldi r16,0x56 ;显示L--L
sts 0x006a,r16
ldi r16,0x40
sts 0x003b,r16
sts 0x003c,r16
ldi r16,0x56
sts 0x003d,r16
ldi time,0xf9 ;延时1S
rcall timer
4结论
本仪表利用AVR单片机强大的功能加之精确的模拟电路控制，从而实现对接触非接触光电测温传感器信号的精确接收转换和输出。本仪表投产至今，获得了相关用户的一致好评，具有很大的推广价值。
【参考文献】
［1］温正，何嘉扬，赵志鹏。AVR单片机开发从入门到精通 中国电力出版社 2009
［2］丁化成 耿德根李君凯。AVR单片机应用设计 北京航空航天大学出版社 2002
［3］俞阿龙 基于TOPSWITCH器件的单片开关电源设计 电视技术 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
