单片机应用论文范文

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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

[2]蔡美琴等.MCS-51单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，1992

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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：

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一、设计指标

本系统采用了高精度传感器AD22100。要准确测量动物病患体温，首先应全面了解动物的正常体温。据有关资料报道.美国科学家用口腔电子体温计对几十种动物测试得到了一系列数据，可将这些数据存储于上位机之中。考虑到整个监控系统的成本，A/D转换采用价廉的8位芯片.设计时量程范围确定为36.00-41.10℃。将36.0℃时.输入到A/D芯片的电压处理.调整为0V.温度41.10℃时.输入到A/D芯片的电压处理、调整为5V。温度每升高0.02℃，.电压升高5V/255=0.0196V.保证系统分辨力为0.02c.0.02℃×255—5.10℃.温度上下限为36.0℃-41.10℃。报警温度为36.5℃。

二、方案比较与选择

本课题的核心问题在于模拟量到数字量的转换以及数字量的显示，笔者对两种比较理想的方案进行讨论。

1.硬件实现:在温度传感器AD22100将温度信号转换成电压信号后，通过A/D转换器将电压模拟量转化成八位二进制精度的数字信号，再把该八位二进制精度的数字通过译码转化成十进制数，并最终用数码管显示。

2.基于单片机的软件实现:在温度传感器AD22100将温度信号转换成电压信号后，通过A/D转换器将电压模拟量转化成八位二进制精度的数字信号，改用51单片机，通过编写程序，按照一定的算法来将八位二进制精度的数字转化成十进制数，并通过数码管显示出来。

实践表明:A/D转化器转化出来的是八位二进制精度的数字，这个二进制数的大小并不代表真实的温度，需要一种算法来实现而不是单纯的译码就可以实现的。而单片机软件实现分辨率高，高可靠性且具有一定的智能功能。

所以综合考虑，确立方案:用单片机程序将该八位二进制精度的数字转化成十进制数字，再利用单片机驱动显示器显示，可以从显示器上精确的读出温度的数值。

三、硬件设计

1.传感器、放大模块。测量温度的时候，我们选用具有信号调理的电压输出温度传感器AD22100。其有以下特点:工作温度范围为—50~150度；温度系数22.5mV/℃；输出电压正比于温度与V+的乘积；线性优于满量程的±1%。；反向电压保护；高电压、低阻抗输出。

温度传感器AD22100将温度信号通过温敏电阻R的变化转换成电压信号，从运放输出端输出电压，对应的电压信号传输函数为:

当图中电源电压为+5V，—50~150度对应的输出电压为0.25~4.75V。温度与输出电压呈线性关系，当温度变化有变化，则会对应有一个电压输出，通过温度传感器AD22100将温度转化成电压。

2.A/D转换模块。运用A/D转换器ADC0809将模拟量的电压信号转化成八位二进制精度的数字量ADC0809芯片介绍可参看有关文献。

3.单片机的显示数码转换模块

(1)原理与算法。在很多运用单片机进行测量的系统中，通过传感器或A/D转换后的数据只是测量数据，并非显示数据，将这些测量数据转换为二进制的显示数据，才能通过查表的方式正确显示直观数据。8位二进制有0-255共256个值，但是电压值却只有0-5V，8位二进制的0和电压的0V对应，而8位二进制的255和电压值的5V对应，把0-255分成5分，即255/5=51，，1/51=0.0196V，即一个8位二进制值所代表的电压值近似为0.0196伏。再按照这个关系去除以51，得到十位电压值；再将余数与26比较，小于26直接乘以10再除以51，所得商就是个位电压值；如大于26则先减去26，再乘以10，然后除以51，所得商再加上5，即得个位电压值；将第二次除以51所得余数，按第二次除以51的方法进行计算，所得结果为十分位电压值。(2)单片机与LED数码管动态显示接口电路。具体电路可查阅相关文献。由于动态显示情况下，CPU要定时扫描刷新显示，数码管的信号在不停的通断变化，为了保证显示效果，一般会在数据端口接一个缓冲驱动芯片(如74HC244、74LS244等)，而在位选通端接一个PNP三极管作驱动(如9012、8550等)。

4.超温异常报警模块。利用AD22100传感器取得电压模拟量后，根据其传输函数公式

可算得当温度TA达到36.5时，电压模拟量V0的值为2.196V。所以，在V0后面加一个比较器，当V0大于恒压源设定值时，就会在比较器输出端输出一报警信号，从而引发报警装置。

四、软件设计

1.显示程序的实现。在程序设计时一般将具体的显示部分单独分出来组成一个显示子程序，这样编程方便、思路清晰，也便于检查。显示时，从主程序调用显示子程序，根据显示数据通过查表程序读取显示代码，将显示代码从P0口传给数码管，同时P2选中1个数码管，每个数码管亮1MS，显示完接着显示第二位数据，当所有数码管第一轮全部显示完后返回主程序。

2.程序设计。设计者可按个人习惯及擅长具体设计。

五、问题及展望

此类温度检测器只能有一种报警温度值，理论上只适用于平均温度接近的一类动物的检测，存在局限性，可在此问题上进行深入的研究，制造出集成的有各种温度设定值得模块，设计更加通用型的温度检测仪。

参考文献:

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本文主要的工作将从以下几个方面展开：

1）当前单片机在环境监测中的应用概况。

2）单片机在一般环境监测系统中的功能实现。

3）对于特殊的监测目标或任务单片机的选择。

4）根据当前应用情况，分析单片机在环境监测系统中未来的应用趋势。

5）探索适用于各种不同环境的监测系统的单片机研究。

研究的基本方法是以单片机在具体环境监测系统中的应用实例，如单片机在温度监测系统中的应用、单片机在海洋环境监测中的应用等，以及以单片机为基础的处理系统网络来阐述单片机在环境监测系统中的应用情况。对比各种环境监测系统中的单片机的使用优缺点和作用效果，探索未来在环境监测中使用的单片机的发展方向和趋势。

二、当前单片机在环境监测中的应用概况

随着单片机的广泛应用和通信技术的日趋发展，超远程的实时监控越来越倍受关注。尤其在国防和工业生产中更是起着无可代替的作用。同时，随着人们生活水平的不断提高，人们对环境质量也提出了很高的要求。可现实生活中有些人由于知识的缺乏，在使用煤取暖的过程中煤气中毒的事情是经常发生的，这给国家和人民造成了很大的损失。因此就迫切需要有一个完善的监控系统，对煤气的主要成分一氧化碳进行有效的监控。目前，我国已经建立了较为完备的GSM网络，这为我们远距离的传输数据提供了必要媒介；而现有的GSM网主要承载业务就是语音通信，该网络没有得到充分的应用。借助于GSM网建立一个环境监控网络是很有可能的。若干家庭拥有一个发射机，一家一个传感器，将检测到的相关信息及时反馈到监控中心，这样就建立了一个以计算机为中心的监控网络，既解除了人们的担忧，也有利于环境的改善。所以该系统无论是在技术上或是市场上前景都是可观的。

三、单片机在一般环境监测系统中的功能实现

温室环境调控水平是决定设施农业生产水平的重要技术条件之一，设施农业是世界现代农业发展的主要方向，我国农业正处于从传统向高产、优质、高效为目的的现代化农业转化阶段，设施农业是我国今后比较长的时间内农业发展的一个主要方向。在温室环境中，影响温室作物生长的环境因子如温室内温度、湿度、光照度、浓度等，均对作物的生长产生影响，因而实现温室中环境的自动控制尤为重要。在现代大型温室中，室内的所有环境因子的监控都由计算机进行综合管理并实施自动控制。目前国内在温室的自动控制与智能化方面进行了许多有价值的研究，开发出符合国情及当地条件的自动化温室系统是今后一段时间内设施农业的重点工作方向。本课题的研究目标是开发一款基于单片机的温室环境自动监控系统，它能够独立地对温室各个参数进行控制。同时也可以和上位机进行通信，接受上位机指令对各个模块进行控制，并把采集的数据传给上位机。

四、单片机在燃煤电厂环境自动监测系统的应用

4.1基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的应用平台

1、宿主机和监控中心PC是由装有相关软件的PC机来实现。

2、开发板是由相关公司提供的单片机或嵌入式系统的开发平台。

3、将宿主机、开发板和GPRS无线模块三者结合起来进行GPRS终端的开发。

4、监控中心PC用于监控中心软件的开发和运行。

5、整个系统用于GPRS终端和监控中心之间的互调互通。

4.2基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的监控中心

监控中心是燃煤电厂环境自动监测系统的中心服务器，是系统的重要组成部分，通常情况下，由燃煤电厂的多个煤矿区域同时使用一个服务器，通过这种方式，使得集中管理与监控更加方便。监控中心采集燃煤电厂的多个煤矿区域的数据，对于多种数据进行集中监测，并且把数据到Web上。监控中心的服务器部分可以是单机或者是局域网，根据规模进行决定，监控中心的后台必须要有一台计算机接入Internet网络，接入服务需要网络服务提供者提供。

在整个燃煤电厂环境自动监测系统中，监控中心服务器起着举足轻重的作用，能够进行数据处理和分析，并提供了WWW服务的Web服务器提供Web服务使得外部用户可以通过Internet访问。监控中心服务器由两台服务器组成。其中一台是具有公网的IP地址、并安装了数据库管理软件和数据分析处理软件的主服务器；另外一台是提供了WWW服务的Web服务器。从数据采集现场得到的所有数据，首先经过Internet网络进入具有公网IP地址的主服务器。

服务器应具有以下多种的功能：

服务器提供的人机交互界面是非常友好的；

多个现场模块的连接请求能同时满足；

不仅能够接收远程模块发送来的数据，而且能够远程设置现场模块；

能够通过文件的形式保存接收到的数据，还能够将接收到的数据自动导入到数据库中，同时能够分析数据。

4.3基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的GPRS终端

在燃煤电厂环境自动监测系统中，GPRS终端通过环境采集系统的相应接口将相关的环境自动监测数据取出来，同时进行处理，然后通过无线的形式，发送到GPRS基站，或者接收监控中心的环境自动监测数据远程控制信息，并进行环境自动监测数据的处理。

在燃煤电厂环境自动监测系统中，GPRS终端主要通过控制模块控制串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS无线发送模块实现。

GPRS终端的各个模块的作用如下。

（1）GPRS终端的控制模块

1) GPRS终端的控制模块通过AT指令，对于GPRS无线模块进行初始化，从而与GPRS网络获得连接，通过动态地址分配的方式得到IP地址，并建立与目的终端或服务器之间的Internet网络连接；

2) 通过RS232串口，控制模块控制的串口通信模块向客户系统进行数据或指令的收发；

3) 通过RS232串口，控制模块向TCP/IP模块收发所采集到的环境数据；

4) 控制模块可以自行操作或者根据远程控制指令采取其他的操作。

（2）GPRS终端的串口通信模块

由于环境自动监测子站系统是在IBM兼容型工控计算机的数据采集系统的基础上开发的，IBM兼容型工控计算机的数据采集系统对外界一般都提供有标准的串行接口。而且，现在大多数的单片机、微处理器也都提供有标准的串行接口。因此，环境自动监测子站系统可以通过串口通信模块，来对客户系统所采集到的环境数据进行提取。

（3）GPRS终端的TCP/IP模块

TCP/IP模块通过RS232串口与GPRS无线模块通信，提供非透明和透明的两路通道。GPRS终端的TCP/IP模块相对应提供两种传输模式：透明模式和非透明模式。通过软件切换，GPRS终端的TCP/IP模块在不同的方式下，就会采用不相同的数据流向。当传送AT指令集时，传输模式是透明模式，能够对GPRS无线模块进行直接访问；当模块进人非透明传输方式时，用户数据从串口进入TCP/IP模块后，首先被打包成为TCP/IP包，再经过串口，TCP/IP包被发送给GPRS模块；GPRS无线模块将TCP/IP包封装成GPRS分组数据包传到GPRS网上。

（4）GPRS终端的GPRS无线模块

GPRS无线模块作为GPRS终端的无线收发模块，对于从TCP/IP模块接收的TCP/IP包和从基站接收的GPRS分组数据分析处理之后，再将这些分组数据进行转发。GPRS终端的GPRS无线模块可以采用一些比较大型的企业生产的好产品，例如，SIEMENS公司的MC35 GPRS模块。

4.4基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的传输系统

在燃煤电厂环境自动监测系统中，传输系统是利用现有的GPRS网络和Internet网络进行数据传输。由于GPRS网络本身就是一个分组型数据网络，支持TCP/IP、X.25协议，只要用户将GPRS终端打开，就能够使用利用现有的GPRS网络和Internet网络进行数据传输，GPRS通过允许现存的Internet和新的GPRS网络的连接，使移动Internet的功能得到实现。因此，通过GPRS系统的网关，通用分组无线业务网关支持节点，用户就可以与Internet网络进行连接，通用分组无线业务网关支持节点还提供许多相应的互联网功能，例如，动态地址分配、路由、域名解析、网络安全和计费等。目前，任何一种在固定Internet上的业务通过GPRS同样能在移动网络上实现。

在燃煤电厂环境自动监测系统中，数据传输系统具有以下的具体的数据的传输流程：

(1) 通过相关的接口，GPRS终端能够从客户系统中取出用户数据；

(2) 用户数据经过处理之后，能够通过GPRS分组数据的形式，发送到GSM基站(BSS)；

(3) GSM基站(BSS)的分组数据经过GPRS业务支持节点的封装后，向GPRS IP骨干网发送；

(4)如果是发送分组数据到其它的GPRS终端，则先发送分组数据到目的GPRS业务支持节点，再经过GSM基站发送分组数据到GPRS终端；若分组数据是发送到如Internet等外部网络，则将分组数据包经过GPRS业务支持节点进行协议转换后，发送到如Internet等外部网络。

五、单片机在环境监测系统中未来的应用趋势

5.1基于单片机的分布式禽舍环境监控

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，人们对生活质量提出了更高的要求，特别是国际市场对肉食品需求多元化的发展趋势，促进了我国畜禽养殖业的快速发展。现在，畜禽养殖业已经成为一种不可忽视的产业。然而，我国畜牧业生产面临着严峻的形势和巨大的挑战，除优质产品比重低、市场竞争能力弱、兽医保护薄弱等主要问题外，还存在畜禽死亡率高、饲养成本高的问题。

据有关方面统计，我国每年因畜禽死亡造成的直接经济损失达260多亿元，造成畜禽死亡的一个最主要的原因是畜禽生长的环境没有满足畜禽生长的需要，并且畜禽生长环境的恶化导致病菌的滋生，引起传染病的迅速传播，造成畜禽的大量死亡。尤其近几年禽流感带来的巨大经济损失，使人们越来越重视畜禽生长的环境，因为畜禽生长环境内的各个因素和环节都成为影响畜禽生长发育的重要因素，各种不良因素的发生都会直接影响到畜禽的生产性能以及是否导致畜禽群疾病的传播，并且畜禽舍环境的污染直接影响到周围环境的空气质量。因此，调控好畜禽舍内的每个环节，是畜禽饲养管理的最根本问题。

近年来，随着我国人民生活质量的不断提高，加速了市场对肉类食品的需求，促使我国畜禽养殖业呈现出由以前的千家万户小规模、分散饲养为主向规模化、科学化养殖转型。目前国内已有许多大中型养殖场，而大中型养殖场家禽种类繁多，每种家禽又在不同的生长周期对生长环境的要求不同，管理复杂、混乱，需要投入大量的人力物力资源，从而增加了生产成本，这也是我国畜禽养殖存在的另一重要问题。

所以，越来越多的畜牧业研究与生产人员把目光关注到畜禽场的环境质量及管理问题上，希望通过对环境监控等技术的应用，改善禽舍区环境质量，进而提高畜禽生产力水平和产品质量，借助改善管理方法提高经济效益。而计算机监控技术具有配置灵活、结构开放和可靠性高等特点，已被各行业广泛应用。因此，可以将自动控制和电子计算机技术运用于畜禽养殖业，并针对禽场特有的分散舍区环境开发一种新的系统，实现对禽舍环境的监测与控制，科学合理地控制影响畜禽生长的各种环境因子，优化禽舍内环境，保证畜禽群生活在优良的环境下，从而有效地预防畜禽疾病，提高禽业的科技水平和综合能力，促进畜禽养殖业的增产、增收和增效，实现畜禽养殖自动化管理，还可减少现场管理人员的劳动强度，提高企业的劳动生产率。

然而，我国经济基础薄弱，许多国外的畜禽养殖环境监控系统由于成本过高，对我国的经济条件差的这种国情并不适用，因此，开发一种成本低、性能完善的家禽养殖领域的智能环境控制和生产管理系统，实现畜禽舍环境多因素综合的优化控制，达到提高设施生产效率和经济效益目的的控制系统是我国畜禽养殖业的当前需要。

5.2高温恶劣环境下基于单片机的直流电机控制系统

电机控制系统是自动化应用中必不可少的环节，在很多领域得到广泛应用。然而在高温恶劣环境下，当遇到突发事件的时候，很多传统电器控制系统都无法可靠的运行，带来巨大的安全隐患和经济损失。电机控制系统的可靠反应成为安全生产活动的重要保障。

直流电机控制系统可以根据突发事件，进行智能控制，同时记录相关的事件和状态。单片机在完成数据处理和储存后，有时需要与PC 机（或其他智能设备）相连接，进行数据交换；而另些时候需要通过PC机（或其他智能设备）对控制系统的参数进行修改，通讯电路模块不可缺少。

六、适用于各种不同环境的监测系统的单片机研究

6.1基于单片机的多功能静电衰减测试仪

静电衰减时间常数是定量描述材料静电性能的重要物理量，能够通过测量静电衰减时间达到测量静电的目的，并依此来评价材料的静电起电规律及其静电防护的性能。虽然市面上的静电电荷衰减试验仪器种类比较繁多ll，但是一般使被测试样带电的方式只有一种，只能用于评价某一类结构材料或者某一种带电方式下的静电性能，功能普遍单一。为了全面评价不同种类材料的防静电性能，需要利用不同的方法使被测试样带电，所以急需研制出具有通用性与精密性的多功能静电电荷衰减时间测试仪器。

静电衰减时间测量是通过某种方法使被测试样带电至稳定初始电位值后，撤除作用于被测试样的静电发生装置，然后将被测试样接地，使其开始放电，同时利用监测系统实时测量被测试样表面静电电位随时间变化的衰减信号，计算出电荷减少至设定终止电位的衰减时间，并以此为依据来评价被测材料的防静电性能。

采用温度补偿的方法，测量温度为24℃时的CO气体体积分数的误差为2．65％ ，如果不采用温度补偿，测量误差为4．53％。CO气体测量的误差为原来的58．50％。通过CO测量系统的温度自补偿，可以提高测量系统的温度稳定性，减小温度变化带来的温度附加误差。

6.2基于C8051F005 单片机的小电阻测试仪

在电路测试过程中常常会碰到由于忽略某些小电阻的影响引起实验数据与理论值之间存在较大误差，从而影响测试效果。例如电感器、变压器中往往存在铜电阻，地铁铁轨的电阻；由于其数值较小，一般的指针万用表无法测量出来；通常实验室里会用电桥进行测量，但电桥操作手续较烦，又不能直接读出被测电阻阻值。鉴于此，我们采用了单片机，利用单片机的优势设计了该测量仪。该测量仪可直接从LCD 显示屏上读出所测得的电阻值，测量范围为10μΩ～2.9999kΩ，同时可以把测试的数据进行储存，然后经串行口送入上位机，通过上位机的强大功能，可以对所测得的数据进行分析、处理。该测试仪的测量精度高达±0.1%，并采用四端测量法，电阻值不受引线长短及接触电阻的影响。不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率也高于一般电桥。可用于实验室、研究所，尤其适用于工作现场。

系统的主程序主要完成 C8051F005 单片机系统的初始化、设置系统时钟和中断字，调用键盘处理程序，根据不同的按键转入相应的服务程序，完成不同的功能，如数据的采集与处理、串行通信以及历史记录的查询。其中串行通讯子程序不仅可以将单片机存储的数据传送到PC 机进行处理分析，用户也可以根据情况从PC 机上设置待测数据多少以及测试时间的长短等。

6.3基于单片机的视觉检测系统运动平台的研究

计算机视觉技术是精密测试技术领域内最具有发展潜力的新技术之一，它综合运用了电子学、光学探测、图像处理和计算机技术。传统的检测手段已经不能满足现代工业生产对运动机构位移的检测要求，将机器视觉引入到工业检测中，实现了对物体的平丽或三维位置尺寸的快速测量，具有非接触性、速度快和柔性好等突出优点，在现代制造业中有着重要的应用前景。本系统的设计不仅需要实现单幅面的图像信息检测和测量，而且还要对大幅面的图像进行处理，而考虑到CCD的视野范围有限，如果调整视野范围，则处理的图像精度不高；若用高精度的CCD替代，则成本太高，故本系统拟采用大幅度检测和测量的X-Y运动平台。

触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、防尘防水、易于操作等特点，从而成为高性能仪器仪表理想的输入设备。工业控制中经常需要观察系统的运行状态或者修改运行参数，触摸屏能够直观、生动地显示运行参数和运行状态，而且通过触摸屏画面可以直接修改系统运行参数，人机交互性好。单片机广泛应用于工控领域中，与触摸屏配合，可组成良好的人机交互环境。

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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：

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1 引言

由于在局部的温度通常具有不一致性，因此在检测环境温度时，传统的单一测点测量温度的方法并不能够准确说明实际的温度信息。在同一环境中，对多点进行温度测量，能够有效解决这一问题，使得温度测量更加准确。但是多点温度测量的温度测量点比较分散，如果使用传统的有线布线方式的话，则系统设计复杂，十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统，采用了nrf9e5无线芯片，主控芯片采用的是at89s52单片机，温度测量的传感器为ds18b20[1]。

本论文首先介绍系统整体设计方案，然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。

2 系统方案

无线数据传输按照传输方式的不同，可以分为：点对点、点对多点以及多点对多点。本论文所设计的系统由主控芯片51单片机、主接收器以及多个测量终端组成。每个测量终端都是通过无线传输模块nrf9e5传递数据，进而形成无线传输的温度采集系统。系统框图如图1所示。

将相应的温度传感器分布在所要测量环境的不同位置，就能够精确评估环境温度。然后再将这些测量得到的温度经过无线通信模块发送到主控芯片上，主控芯片对数据进行处理和显示。

3 硬件电路设计

3.1 无线数据传输模块

nrf9e5具有和8051相互兼容的微控制器，但是时序和指令都与其有些差别。nrf9e5与cpu的数据交换是通过串口来进行的。

nrf9e5和其他模块通信主要是通过自身内部的并行口和内部的spi口。nrf9e5与nrf905等具有一样的功能。收发器在与微控制器进行数据交换的过程中，主要是通过片内的spi和并行口。在要传输通信的数据准备好之后，就能够产生中断，供微控制器使用。

3.2 温度测量电路

温度检测的方法有很多，比如采用热电偶等。但是本论文采用的是ds18b20温度传感器。该温度传感器采用的是one-wire总线，即只采用一根信号线与单片机进行连接。该测温传感器能够测量零下55度到125摄氏度的温度范围，同时分辨率能够达到0.5摄氏度。工作电压范围很宽，一般为3.0至5.5v。

3.3 主控芯片

本论文设计的数据采集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。

下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。这款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。

4 软件设计

4.1 通信协议

本系统为单点对多点的无线通信，主接收器在可靠通信范围内分别与每个数据终端通信。主接收器与每个数据终端都有一个唯一的地址，因此在通信过程中必须明确接收方的地址。系统通信协议定制如表1所示。

4.2 温度测量程序

本论文采用的温度传感器是one-wire总线的器件，与主控芯片进行一根数据线连接，就能够同时实现数据和时钟信号的双向传输。但是这样就要求主控芯片的时序必须具有严格的要求。在出厂之前，每个器件的rom上都光刻上64位的编码，这个编码地址序列是唯一的，我们可以通过这个编码地址序列来进行多

点的组网。但是本论文所设计的温度采集系统，在每一个结点只是用一个温度传感器，因此在程序中并不需要读取其rom编码。

5 总结

在实际的温度测量过程中，测量单点的温度往往并不能够准确反映实际温度信息，需要对同一环境进行多次测量，同时要对多个温度节点进行测量。但是多点温度测量的温度测量点比较分散，如果使用传统的有线布线方式的话，则系统设计复杂，十分麻烦。本论文设计了一种基于无线传输的温度采集系统，采用了nrf9e5无线芯片，主控芯片采用的是at89s52单片机，温度测量的传感器为ds18b20。本论文首先介绍系统整体设计方案，然后分别简要介绍硬件电路设计以及部分软件程序设计。

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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

篇9

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。

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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。

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Abstract

Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.

KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit

选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大[1]。

选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。

选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。

基于单片机的悬挂运动控制系统，具有硬件电路结构简单，精确度高，抗干扰性强等优点。

1.2课题目的

培养综合运用四年大学所学知识去分析问题和解决实际问题的能力。在实践中检验所学知识,从而加强理论与实践的相结合。体验一个科研项目开发的全过程，学会单片机开发应用方法,锻炼应用能力,动手能力。本课题设计是具有一定难度的基于单片机的应用系统开发项目，培养学生创新精神和创新能力。通过这次毕业论文及设计，检验的综合素质和专业教育的培养效果，并且使学会阅读、利用英文文献资料，阅读并翻译外文资料的能力，学会设计报告和论文。

1.3课题意义

随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员[3]。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。

通过对“微机控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，LED点阵显示芯片及步进电机为核心的系统。

本设计主要应用SST89E58作为控制核心，LED点阵显示芯片、步进电机、压力传感器、电位器相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。

1.4应解决的主要问题

在基于单片机的悬挂运动控制系统中，主要分三个部分设计，一个是输入和键盘显示模块；另一个是步进电机驱动模块；第三个是最小系统和输出模块设计。主要解决的问题是：

1.单片机最小系统硬件设计；

2.步进电机驱动模块设计；

3.输出部分的软硬件设计；

4.主程序设计；

5.绘图板的设计。

1.5技术要求

设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。

在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。

目录

第1章绪论1

1.1课题来源1

1.2课题目的1

1.3课题意义2

1.4应解决的主要问题2

1.5技术要求2

第2章方案论证4

2.1可行性研究4

2.1.1经济可行性研究4

2.1.2技术可行性研究4

2.1.3方案提出5

2.1.4方案分析5

2.1.3方案确定7

2.2需求分析7

第3章过程论述8

3.1概要设计8

3.1.1系统功能设计8

3.1.2系统结构设计8

3.2详细设计9

3.2.1硬件设计9

3.2.2软件设计19

第4章系统测试28

4.1硬件测试28

4.2软件测试28

4.2.1单元测试28

4.2.2集成测试30

4.2.3功能测试31

4.2.4测试结果32

结论33

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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.

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引言

本文具体介绍了怎样利用AT89S51单片机设计和实现一款低成本的可配置性的单路电话计费器。该计费系统可识别市内或长途电话号码，根据号码进行计费；并能显示通话时间和费用；可自动实现全价和折价的转换；计费准确，可方便地查询话单信息；并具有可配置性，可通过按键重新设置费率等参数。成本低，功耗小。完成其可配置性保证了该计费器可适应电信局费率的调整而重新设置计费参数。

1 系统工作原理及功能

1.1系统工作原理

系统中利用CPU控制MT8880以实现DTMF信号的接收与发送，MT8880能接收全部16个DTMF信号，并对8279的显示接口及有关管脚功能进行分析,然后在此基础上设计一种驱动16位七段十进制数码管数据显示及键盘输入阵列计算机应用系统，利用8279可实现对键盘/显示的自动扫描，以减轻CPU负担，简化硬件电路。系统总体框图见图1.1。硕士论文，单片机。

图1.1 系统总体框图

1.2 系统实现的功能

(1) 显示功能

该系统采用16位LED显示器，可实时显示计费系统工作时的各种信息。在拨号时可显示被叫号码，通话时显示通话时长，话费合计，挂机后可通过按键显示通话记录和累计话费等。

(2) 通话计费

在接通电话后，根据所拨电话号码，由计费器自动识别通话类型（市话、长途），接通以后，计费系统立即开始计费，并实时显示通话时间及话费金额。挂机后，显示器上显示此次通话的时间及费用。

(3) 话单查询

在挂机后，通过键盘可直接查询通话记录及费用，通过按键盘上的“查询”键、“上翻”键、“下翻”键，可查询最近的5条通话记录。挂机状态，按“查询”键，计费器显示最后一个话单序号及电话号码；延时后显示通话时长及费用。“上翻”键功能是显示上一条话单信息；“下翻”键功能是显示下一话单信息。

(4) 话费累计

话机处于挂机状态时，按“累计”键，屏幕显示已拨打电话的费用总计。

(5) 设置参数

在设置状态下按“下翻”键，设置费率；若按“0”号键，清除话费累计。

2 电路模块的设计

2.1 AT89S51及其外围电路

AT89S51的P1口作为DTMF信号输入口。MT8880的D0－D3分别接AT89S51的P1.0－P1.3，CP、RSO、R/W¯、CS¯、分别接AT89S51的P1.3－P1.7，IRQL接INT0，工作原理: MT8880每接收一个外部信号IRQL由高变低一次，IRQL接AT89S51的中断0(P3.2)，单片机在中断期间将数据D0－D3从MT8880读入内部数据存储器,中断服务完成后，IRQL由低变高,开始接收下一个信号(设计时应注意中断服务时间小于拔号内部数字时间间隔)。当对外命令时,AT89S51将内部数据D0－D3传送到P1口，然后再从P1口传送到MT8880的D0－D3,数据MT8880中经双音频调制后从TONE脚输出DTMF信号。读写信号R/W¯由P1.6提供,寄存器选择信号由P1.5提供。OSC1、OSC2接3.58Hz晶振,EST和ST/GT端外接RC积分电路,使解码数据产生一个延时,让CPU可正确读取数据。硕士论文，单片机。

当手动按下S1，就把RESET引脚拉高，只要该高电平能持续两个以上的机器周期就能使系统复位。系统正常工作时RESET保持在低电平。

时钟电路为CPU提供精确的工作频率，电容C6、C7对振荡频率有稳定作用，其容量的选择通常为30PF左右，振荡频率的选择一般为1.2MHz－12MHz，本系统采用了12MHz的石英晶体振荡器。

2.2 DTMF信号收发电路

目前，电话通信基本上使用双音多频(DTMF)发号，而MT8880是一种完整的DTMF发送与接收器，容易与单片机接口，且可编程控制，故选用MT8880，初始化时，将其设置为DTMF模式，可接收拨号。用户线上的各种信号音(包括拨号音、回铃音、忙音等)都是450Hz的FSK信号。铃流信号：25Hz±3Hz，输出电压90V±15V，电流为300mA。

(1) 接收接口电路设计

当MT8880作为DTMF接收器的时候,DTMF信号经由IN+和IN-输入,经过运算放大并且滤除信号中的拨号音频率,然后发送到双音滤波器,分离出低频组和高频组信号。通过数字计数的方式检出DTMF信号的频率,并且通过译码器译成四位二进制码。四位二进制编码被锁存在接收数据寄存器中,此时状态寄存器中的延时控制识别位复位,状态寄存器中的接收数据寄存器满标识位置位,对外来说,当寄存器中的延时控制识别位复位时IRQL由高电平变为低电平。如果用IRQL作为单片机的中断信号, IRQL由高电平变为低电平,向CPU发出中断申请,当CPU响应中断,读出寄存器中的数据后，IRQL返回高电平。

MT8880的Q1－Q4与单片机的P1.0－P1.3相连，P1.4－P1.7分别与CP，RSO，R/W¯，CS¯相连， DTMF－IN、DTMF－OUT为双音多频信号的输入和输出端子；输入端和输出端分别加了滤波电路。

(2) 发送接口电路设计

当MT8880作为DTMF发送器时,数据总线D0－D3上四位二进制码被锁存在发送数据寄存器中,发送的DTMF信号频率由3.58MHz的晶振分频产生。分频器首先从基准频率分离出8个不同频率的正弦波,行列计数器根据发送数据寄存器中的数据,以八取二方式分离出一个高频信号和一个低频信号,经开关电容作D/A转换,在加法器中合成DTMF信号,并从TONE端输出。OSC1、OSC2接3.58Hz晶振,EST和ST/GT端外接RC积分电路,使解码数据产生一个延时,让CPU可正确读取数据。

2.3 模拟摘机电路

根据国家有关标准规定：不论任何电话机，摘机状态的直流电阻应≤300Ω，有“R”键的电子电话机的摘机状态直流电阻应≤350Ω。在挂机状态下，其漏电流≤5μA。因为程控电话交换机对电话摘机的响应是电话线回路电流突然变大为约30mA的电流，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。

当单片机检测到有效信号时，从CPU送出的摘机信号驱动光耦导通使负载接入，进入摘机状态，使电话线上的电流变为30mA左右，交换机检测到该电流后将线路电压变为十几伏的直流，完成摘机。硕士论文，单片机。

2.4 显示/键盘驱动电路

AT89S51单片机应用系统的键盘显示驱动电路8279的A、B口显示数据输出线分别与2个7447译码/驱动器的输入端相连。硕士论文，单片机。硕士论文，单片机。SL0－SL3扫描输出线接在3－8线译码74LS138的输入端，输出经8位驱动电路后，每位同时驱动2位七段数码管。因此该电路可同时驱动16路七段十进制数码管。74LS47的消隐输入BI¯端与8279的BD端连，当8279的显示数据切换时，D端输出低电平,使74LS47的输出均为低电平，将显示熄灭。由于74LS47的输出驱动电流可达20mA，能直驱动七段数码管。来自RL0-RL7的8根回复线的回复信号,由回复缓冲器并锁存。在键盘工作方式中，回复线作为行列式键盘的行列输入线。在逐行列扫描时,回复线用来搜索每一行列中闭合的键。当某一键闭合时，去抖电路被置位，延时等待10ms后，再检验该键是否继续闭合，并将该键的地址、控制状态一起形成键盘数据被送入8279内部FIFO(先进先出)存储器，即是8279的IRQ端。8279由单片机AT89S51控制，片选线为P2.7,命令/数据选择线A0与单片机地址总线P0联接，这时8279的端口地址为；数据口：7FFEH，命令/状态口：7FFFH。硕士论文，单片机。CLK直接与单片机ALE联接，即以AT89S51的ALE引脚输出作为8279芯片的时钟源，AT89S51内部晶振频率fosc=12MHZ,则fALE=2MHZ,可由8279的时钟分频命令进行20分频，从而使8279工作在100KHZ的最佳频率。

3 总 结

该计费器的特点是低成本，可配置性好，可适应各种不同的费率要求，该计费系统自动识别所拨号码，实现自动计费。但它也存在很多不足之处，我们可以在以下方面进行完善：增加打印机接口，用来打印收费单据等；增加语音录放接口，进行语音提示；还可增加实时时钟/日历芯片接口，可以方便的看到时间。

参考文献

[1]朱善君，孙新亚，吉吟东.单片机接口技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2005.46～48

[2]房小翠,王金凤.单片机实用系统设计技术[M].北京：国防工业出版社，2005.23～24