單片機應用論文

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單片機應用論文范文第1篇

論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領域，本文介紹了單片機的應用并且根據自己的一些經驗談了單片機應用過程中應該掌握的幾個技巧。

目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。

一、單片機的特點應用

單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品；易擴展；優異的性能價格比。目前，單片機的應用領域主要包括：辦公自動化設備；單片機在機電一體化中的應用；在實時過程控制中的應用；單片機在日常生活及家用電器領域的應用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比；在計算機網絡和通信領域中的應用；商業營銷設備；單片機在醫用設備領域中的應用；汽車電子產品；航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域，單片機的應用更是不言而喻。

二、單片機開發中的幾個基本技巧

在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。

1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數：這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數：這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數：這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統運行中的有序變化的參數。

2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。

3、如何解決單片機的抗干擾性問題。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，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。

綜上所述，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發揮它更加廣闊的用途。

參考文獻：

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單片機應用論文范文第2篇

[論文摘要]以單片機為基礎，分別以轎車溫控系統和貯液容器溫控系統為例，闡述單片機在溫控系統中的應用原理。

一、單片機在貯液容器溫控系統中的應用

該系統中以貯液容器溫度為被控參數，蒸汽流量為控制參數，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構成前饋一反饋控制系統。發揮前饋控制和反饋控制的各自優勢，將可測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，從而達到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。

（一）硬件設計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關、A／D轉換器、D／A轉換器、V／I轉換器、調節閥等實現對貯液容器溫度的自動控制，同時還設有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統在穩態時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數值不變。當冷物料的初始溫度與其設定值相比發生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統帶來的影響，反饋控制則開始動作。當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生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統重新達到穩態。

1．前向通道的設計

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)，測量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉換芯片AD571[2]，接收到有效的CONV ERT命令后，內部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經5k8電阻所產生的電流相比較。檢測完所有位后，SAP中包含轉換后的10位二進制碼。轉換完成后，SAP發出DR信號(低電平有效)，單片機查詢到DR=0時，便使其打開三態緩沖器輸出數據。

2．后向通道的設計

(1)D／A轉換器的設計。為了滿足系統的精度要求，選用10位的D／A轉換器DAC1020。由于其內部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O 口才能與AT89C51單片機連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數據．因此AT89C51必須進行兩次操作才能把一個完整的10位數據送到AC1020。為了使10位數據能夠同時送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現毛刺現象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數據輸出到74LS74(1)，接著把低8位數據輸出到74LS377，與此同時74LS377的片選信號也作為74LS74(2)的時鐘脈沖，把74IS74(1)的內容打人74LS74(2)中，從而使一個完整的數據同時到達DAC1020的數據輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現象。

(2)執行器及調理電路的設計。系統中選用的是ZMAN 16BG，ZGICr18Ni9Ti型號的對數流量特性的調節閥。閥的輸入信號為氣信號，而D／A轉換器的輸出為Ov～5 V的電壓信號．所以在D／A轉換器和調節閥之間要加一個V／I轉換器和一個電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號先轉換成4mA～20mA的電流信號后，再將4mA～20mA的電流信號轉換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號。使調節閥接收氣信號而工作。

（二）軟件設計。經分析，系統軟件可采用結構化模塊程序設計，主要有系統主程序、看門狗中斷服務程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉換子程序、D／A轉換子程序、PID數據處理子程序、BCD碼轉換子程序。

主程序開始后，先對單片機AT89C51和8155芯片進行初始化，接下來是開中斷，調用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關的1號通道，將采集的數據送人A／D轉換器轉換后傳入單片機。若溫度越限就報警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關的2號通道，將采集的數據送人A／D轉換器轉換后送人單片機進行總的運算處理，輸出給D／A轉換器變成模擬信號去改變調節閥的開度。

二、單片機在汽車空調溫控系統中的應用 轉貼于

（一）硬件系統。本系統選用ATMEL公司的AT89系列單片機中的AT89C52，AT89C52單片機是一種新型的低功耗、高性能且內含8K字節閃電存儲器的8位CMOS微控制器，與工業標準MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強的加密功能，其片內閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現，數據不易揮發，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內部有6個中斷源：兩個外部中斷INTO和INT1．三個定時器中斷(定時器0，1，2)和一個串行口中斷。在本系統中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個：分別是外部中斷INT1，定時／計數器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統采用電平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引腳的采樣值為低電平，則TCON寄對于定時器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時／計數器的功能和操作模式。這些寄存器的內容靠軟件設置，系統復位時，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對T2CON寄存器進行軟件設置而定義的。本系統采用定時TO來計算車廂溫度采集的時間間隔，設置為工作方式1，即l6位計數定時方式：定時Tl作波特率發生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動加載方式；定時器T2用于確定混合風門步進電機輸入脈沖的頻率，設置位l6位常數自動重裝人的工作方式。

當采用12MHz的晶振時，計數速率為lMHz．微機串口通常采用RS232電平，而單片機串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉換芯片。單片機串行口的TXD，RXD和GND經電平轉換分別與微機的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉換芯片的第9，10引腳分別接單片機的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉換芯片的7，8引腳。通過MAX232的TTL電平和RS232的輸入／輸出端口，自動地調節了單片機串口的TTL電平信號和RS232的串行通信信號的電平匹配。數據發送是由一條寫發送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動加人起位和停止位，構成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個字符幀發送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發送下一個字符。

（二）軟件系統。轎車空調智能溫控系統的工作模式分為“正常運行模式”、“軟關機模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”。系統上電時，軟件進人上電自檢狀態，這時系統會首先從監控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統狀態信息，初始化各個中斷并恢復空調控制器到上次關機前狀態。經過上電初始化，智能溫控系統會恢復到上次關機前的“正常運行模式”。此時，通過溫度調節按鍵可以設定需要的溫度值，溫度傳感器定時檢測車廂溫度，顯示器顯示溫度設定值和溫度測量值，混合風門的開度會根據溫差和溫差變化自動調節，溫控系統能夠與PC機通過串口通訊交換數據。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統進入“軟關機模式”。此時，系統不能再進行溫度檢測、溫度設定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風門步進電機停止運轉。

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單片機應用論文范文第3篇

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單片機應用論文范文第4篇

關鍵詞：人體參數，無線監測GSM網絡

 

1概述人口老齡化已成為世界范圍內的社會問題，是社會發展的必然階段。老人護理消耗大量的人力、物力，同時家屬等護理人員對表征老人健康的一些生理參數如血壓、脈搏、體溫等專業知識知曉率低，不利于健康狀況異常的及時發現和處理，容易引起意外事故的發生或病情的惡化。傳統的監護儀器體積通常比較大，而且價格昂貴，主要應用于醫院等專業場所，大部分沒有無線傳輸功能，不能在醫院以外的地方，如家庭、野外等環境下使用。本文設計了一種基于GSM網絡（移動電話網絡）的人體健康狀況無線實時監測儀器，類似隨身聽，實現對表征人體健康狀況的生理參數（體溫、血壓等）的實時檢測，當出現異常情況時進行現場報警，并以短信的形式將異常信息發送護理人員及家屬，甚至可以發送給醫生或醫院等醫療機構，對老人異常狀況及時做出處理。

2硬件電路設計2.1系統組成結構

本設計結構框圖見圖1所示。主要由單片機、語音電路、LCD顯示電路、鍵盤、血壓檢測、脈搏檢測、體溫檢測、GSM通信模塊組成。圖1 系統結構框圖

2.2無線網絡

GSM通信模塊選用德國西門子公司的TC35i，具體結構框圖如圖2所示。TC35i模塊采用40引腳的ZIF連接形式和應用處理器連接。通過ZIF 連接器提供了應用所需的數據、語音信號和電源線。共有40個管腳，通過一個ZIF（Zero Insertion Force）連接器引出。

圖2：TC35i模塊結構示意圖

TC35i 模塊通過ZIF 連接器提供給用戶4 個應用接口:電源接口（1-10）、串行接口（18、19）、兩路音頻傳輸接口、SIM卡接口（24-29）。而在數據傳輸系統中通常用到其中的3個接口, 即: 電源接口、串行接口、SIM卡接口。免費論文參考網。模塊與單片機的接口電路如圖3所示。

圖3TC35i模塊與單片機的連接電路

2.3 體溫檢測

體溫檢測選擇Dallas 半導體公司的數字化溫度傳感器DS18B20, 它是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器, 3引腳封裝, 可以大大節省系統資源。免費論文參考網。DS18B20與單片機的硬件連接如圖4所示。

圖4 DS18B20引腳圖圖5 ：血壓及脈搏檢測示意圖

2.4 血壓及脈搏檢測

血壓、脈搏的電子檢測技術已經比較成熟，本設計直接從電子式血壓計取測量結果，檢測方案見圖5，由送顯示的數據引出發送到MCU。該方案測量的數據準確、專業，減少由于測量方法等原因造成的誤差，提高系統可靠性，同時又能夠節省開發周期。

3軟件設計3.1 系統整體軟件設計

系統整體軟件流程圖如圖6所示。其中測量部分由無線收發子程序、溫度檢測子程序、血壓脈搏數據處理子程序等組成。

圖6 系統軟件流程圖

3.2 通信軟件設計

（1）AT指令簡介

AT即Attention，AT指令集是從終端設備或數據終端向終端適配器或數據電路終端設備發送的。用戶可以通過AT指令進行呼叫、短信、電話本、數據業務、傳真等方面的控制。控制器通過AT 指令控制TC35i模塊, 本設計的短消息格式就是這種格式。

（2）基于單片機的短消息發送程序設計

指令內容均為ASCII碼，短消息的中文編碼方式為UNICODE碼。所以單片機通過AT指令控制TC35i模塊時，發送的數據必須經過代碼轉換。由于漢字數量眾多，單片機資源有限，所以必須把短信內容中涉及到的漢字的UNICODE碼放入單片機存儲器內部。免費論文參考網。短信發送子程序的流程圖見圖7所示。

圖7 TC35i數據發送流程圖

4 結束語本系統是為全國大學生“挑戰杯”競賽參賽作品，樣機已研制成功，運行穩定可靠，獲得了河南省三等獎的好成績。

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單片機應用論文范文第5篇

Abstract: The article measures the time using three timing circuit of the three time/counters of the single chip 89C52,communicates using the serial interface standard RS-232 and CMOS chip MAX232,and transmits the time to PC through the serial device of single chip . It inaugurates new area to exploiture the system source of single chip. Especially it establishes the foundation for the agility usage of time/counters of single chip 89C52.At the same time, it will promote the application of the single chip system in the military affairs area.

關鍵詞:89C52;定時/計數器;串行通信

Key words: 89C52; time/counter; serial communication

中圖分類號:TP302.1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0100-02

0引言

根據紅外密集度立靶測試系統原理,要準確的測量彈丸通過不同光幕的時間間隔,可以用多種方法實現,如CPLD器件,單片機等。在本論文中選用的是用單片機89c52來實現計時功能。89c52一般有可靠性高,易擴展,控制能力強,體積小,開發周期短,成本低等優點。在許多領域中,單片機以其體積小,指令豐富,控制技術成熟,修改方便,適應性強等特點,在現場得到廣泛的應用。鑒于這些優點,本文的測時電路系統的實現,以89c52為主[1]。

1紅外密集度立靶測試系統原理

紅外密集度立靶測試系統是利用四光幕交匯原理研制而成。紅外密集度立靶測試系統測量原理圖如圖1所示:當彈丸依次通過1,2,3,4光幕時,系統中的計時部分分別記錄相應的飛行時間,再加上光幕1和4之間的靶距、光幕2與光幕3的夾角、光幕3與光幕4的夾角等已知量,根據速度V即可以求出彈丸的著靶坐標。

2系統方案

本論文的測時電路系統的控制方案如圖2所示。系統前續電路把四個脈沖信號送入單片機,第一個脈沖信號將成為三路測時電路的啟動信號;第二個脈沖信號將終止第一路測時電路;第三個脈沖信號來到時,第二路測時電路停止工作;同樣的,第四個脈沖信號將停止第三路測時電路。這三路測時電路即測得了時間,單片機通過串行接口把時間發送給PC機,完成與PC機的通信。根據設計要求,此測時電路系統需要三路計時功能。

3測時電路硬件設計

測時電路硬件原理圖如圖2所示。時鐘電路由一個12MHZ的石英晶振和兩個30pf的電容組成;復位電路由一個30uf的電解電容、兩個電阻、一個復位鍵接至5v電壓組成。設彈丸通過第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脈沖信號分別為第一脈沖,第二脈沖,第三脈沖,第四脈沖。把第一脈沖連接一個非門74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引腳,此時對于定時/計數器T0來說,上升沿有效。把第二,三,四脈沖分別接至P2.0,P2.1,P2.2引腳。[2]

4通信電路硬件設計

在本文中,測時電路得到的時間要傳送給PC機,必須有單片機與PC機之間的通信電路。本文中采用串行接口標準RS-232來實現單片機與PC機間的通信;用MAX232芯片實現單片機與PC機的RS-232標準接口通信電路。

5測時電路軟件設計

設置T0以計數方式工作在模式2,賦初值TL0,TH0都為0XFF,啟動T0,用查詢方式查詢,當第一脈沖到來時,其上升沿將使T0產生溢出中斷,TF0將置1,同時用軟件清TF0位為0,停止T0,同時再設置T0以定時方式工作在模式3,賦初值TL0,TH0都為0X00,啟動T0;設置T2作為一個16位二進制的定時器工作,啟動T2。三路計時電路開始工作后等待第二,三,四脈沖的到來就會停止工作。在脈沖還沒有到來時,由于TL0,TH0是8位的定時器,在定時達到256us時會溢出,所以我們定義兩個靜態無符號長整型變量overflow-count1和overflow-count2,定時器一旦溢出,即TFX(X=0,1)為1時相應的變量就加1。用查詢方式查詢,當P2.0引腳的由0變為1時,說明第二脈沖到來,此時終止TL0;當P2.1引腳的由0變為1時,說明第三脈沖到來,此時終止TH0;當P2.2引腳的由0變為1時,說明第四脈沖到來,此時終止T2。測時電路的流程圖,如圖3所示。

6通信電路軟件設計

通信協議約定:①PC機與單片機都可以發送和接收數據;②設置PC機與單片機通信的波特率,為9600bit/s③設定幀格式:因為串行通信,單片機的串行口方式1真正用于串行發送和接收,所以幀格式為:一位起始位,8位數據位,1位停止位。④數據校驗:采用累加和校驗,每傳送10個數據就進行一次累加和校驗。⑤通信方式:查詢方式⑥為了保證數據可靠、有效,單片機開始發送時,先送一個AA信號,PC機收到后,回答一個BB信號,表示同意接收。當單片機收到BB信號后,開始發送數據,每發送一次便求校驗和。假定數據塊長度為16字節,數據緩沖區為buf,數據塊發送完后馬上發送校驗和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,據此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根據通信協議約定,幀格式為10位,串行口工作方式為1,允許接收,所以SCON寄存器初始值應該設為01010000B=050H。因為采用的是查詢方式發送和接收數據,所以發送一幀數據,應該在TI位為低電平時,將數據寫入發送緩沖器SBUF,即自動開始發送,當檢測到TI位由0變為1時,說明此幀數據已經發送完畢,此時軟件清零TI,為發送下一幀數據做好準備。在接收一幀數據時,先置REN=1,RI=0,當檢測到RI由0變到1時,說明可以從接收緩沖器SBUF中讀取數據了,此時軟件應清0RI,為下一次接收做好準備。在本次設計中,測時電路測得時間后,將與PC機進行通信,把時間傳送給PC機。因為測時部分得到的時間為整型十進制,我們把時間統一都化為二進制,把這個過程稱為二進制轉化過程。在把十進制轉化為二進制后,單片機串行口初始化,然后開始進入通信流程,通信流程圖如圖4。

7結論

本論文給出了紅外密集度立靶系統測時電路設計的具體設計過程,通過理論與實踐的結合,我們得出結論:利用單片機89c52實現測時電路系統的設計是完全可行。

參考文獻:

[1]李朝青編著.單片機原理及接口技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,1999.