03-30
2021
一、单片机应用系统设计过程1.1单片机应用系统设计要求对单片机应用系统进行设计的时侯,首先选用可靠性高的元器件,以免系统的可靠运行被损坏,同时要排除电路中的不稳定因素。其次,在设计的过程中系统的结构要模块化、规范化,控制开关不能太复杂,太多,要便于查找故障和排除故障。最后,要优化系统设计,简化外围硬件电路,使系统的操作顺序简单明了,必要的时候考虑软件是否要设置加密功能,使固化到单片机内的用户程序不被非法复制。1.2单片机应用系统组成硬件和软件构成了单片机应用系统两大基本组成部分。CPU、存储区、若干I/O接口及外围设备等组成了硬件部分。其中,单片机是整个系统的核心部件,能运行程序和处理数据。存储器用于存储单片机程序及数据,I/O接口是单片机与外部被控对象的信息交换通道。具体电路图如下所示。实时软件和开发软件构成了单片机系统的软件。针对不同单片机控制系统功能所编写的软件为实时软件,在开发、调试控制系统时使用的软件称为开发软件,如汇编软件、编译软件、仿真和调试软件、编程下载软件等。1.3单片机应用系统设计单片机应用系统开发的一般可分为五个阶段,第一阶段的任务是确定总体设计方案,需要完成用户需求分析与方案的调研,目的是通过对市场及用的了解明确应用系统的设计目标机技术指标。根据需求分析与方案调研进行可行性分析。可行性分析的目的是对系统开发研制的必要性及可行性做出明确的判断并决定开发工作是否继续。然后为整个系统设计监理一个逻辑模型,其中包括进行必要的理论分析和计算、选择机型、划分系统软、硬件的功能,合理搭配软、硬件比重,确定系统软件功能模块的划分及各功能模块的程序实现方法,并画出流程图。第二阶段的主要任务是系统的详细设计与制作,主要包括硬件设计和软件设计。硬件设计的任务是根据总体设计需求,设计系统的硬件电路原理图,并初步设计印制电路板等。硬件结构应结合软件考虑,尽可能用软件代替硬件,简化硬件结构,并适当考虑CPU的总线驱动能力,注意可靠性及抗干扰设计。软件设计的任务是在总体设计和硬件设计的基础上确定程序结构,分配内部结构存储器资源,划分功能模块,进行主程序及各模块程序的设计,最终完成整个系统的控制程序。第三阶段是仿真调试,分为硬件调试、软件调试和系统联调三个过程。硬件调试是利用开发系统基本测试仪器(万用表、示波器等),通过执行开发系统有关命令或测试程序,检查用户系统硬件中存在的故障。软件调试时通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。系统联调是指让用户系统的软件在其硬件上实际运行,并进行软、硬联合调试。第四阶段的任务是程序固化及独立运行。第五阶段的任务是文件编制阶段,文件应包括任务描述;设计的指导思想及设计方案论证;性能测定及现场试用报告与说明;试用指南;软件资料(流程图、子程序使用说明、地址分配、程序清单);硬件资料(电路原理图、元件布置及接线图、接插件引脚图、印制电路板图、注意事项等)。二、单片机的选型2.1单片机的性能指标目前的单片机有4位机、8位机、16位机及32位机等几种。单片机的位数是由其内核CPU的位数决定的。位数越多,单片机处理数据的能力就越强。单片机的运行速度取决于外部晶振或外部时钟信号的频率。如89C51的外部时钟频率可达24MHz。单片机运行速度高则执行速度块,但功耗也会相应地增加。单片机的程序存储器结构类型主要有ROM和RAM。一般的单片机均带有数据存储器RAM,但其容量均不大。当需要存储大量数据时,应考虑外接用户RAM。单片机具有较强的中断处理能力,51单片机一般有五个中断源,分别是外部中断0、外部中断1、定时计数器0、定时计数器1及串行口的中断。在一些自动监测仪表及电池供电的产品中,低功耗是主要的技术指标,通常采用HC—MOS工艺的单片机在低电压下工作单片机的封装一般有DIP、QFP、PLCC等类型,应从印制板的尺寸、加工手段、购买途径及成本等方面综合考虑。2.2单片机的选型原则单片机的选型一般有三个原则,一是单片机的系统适应性,它是指能否用这个单片机完成应用系统的控制任务。主要考虑的因素有:是否有合适的计算处理能力?是否有所需的外围端口部件?是否有所需的中断源及定时器?是否有所需的I/O端口数?二是单片机的可开发性,开发工具的使用时单片机应用系统开发的必须手段,是选择单片机的一个重要依据。主要考虑的因素有:开发环境、调试工具、在线BBS服务及应用支持。三是制造商历史及可购买性,要考虑产品的性价比是否可靠?是否停产?功耗量是否充足稳定?所以,依据这三个原则,应该可以选择出最适用于具体应用系统的单片机。三、单片机的抗干扰技术3.1干扰的来源用信号外的噪声或造成恶劣影响的变化部分的总称为干扰。在进行单片机应用产品的开发过程中,我们经常碰到一个很棘手的问题,即在实验室环境下系统运行的正常,但小批量生产并安装在工作现场后,却出现一些不太规律、不太正常的现象。究其原因主要是系统的抗干扰设计不全面,导致应用系统的工作不可靠。引起单片机控制系统干扰的主要原因有三类,分别是供电系统的干扰、过程通道的干扰和空间电磁波的干扰。电源开关的通断、电机和大的用电设备的启停都会使供电电网发生波动,受这些因素的影响,电网上常常出现几百伏甚至几千伏的尖峰脉冲干扰。在单片机应用系统中,开关量输入、输出和模拟量输人、输出通道是必不可少的。这些通道不可避免地会使各种干扰直接进入单片机系统。空间干扰主要来自太阳及其他天体辐射电磁波、广播电台或通信发射台发出的电磁波及各种周围电气设备发射的电磁干扰等。因此,针对以上出现的问题,我们必须采用有效措施以提高单片机应用系统的抗干扰能力3.2硬件抗干扰技术常用的硬件抗干扰技术主要有隔离技术、接地技术、去耦技术、滤波技术及屏蔽技术。在单片机系统中,为了提高供电系统的质量,防止窜人干扰,建议采用单片机输人电源与强电设备动力电源分开,采用具有静电屏蔽和抗电磁干扰的隔离电源变压器,采用独立功能块单独供电,并用集成稳压块实现两级稳压。尽量提高接口器件的电源电压,提高接口的抗干扰能力。过程通道时系统输入、输出以及单片机之间进行信息传输的路径。由于输人输出对象与单片机之间连接线长,容易窜入干扰,必须抑制。一般采用双绞线传输减少电磁感应,抑制噪声干扰,采用滤波电路、单稳电路、触发器电路及施密特电路抑制机械触电的抖动,从而抑制噪声干扰。在单片机系统中,印制电路板设计的好坏对抗干扰能力影响很大。印制电路板是用来支撑电路元件,并提供电路元件和器件之间电气连接的重要组件。为了减少干扰,经常采用大小适中、布局合理的印刷电路板,并且合理配置去耦电容,正确设计电源线和底线。3.3软件抗干扰技术单片机应用系统的抗干扰性不可能完全依靠硬件解决,软件抗干扰设计也是防止和消除应用系统故障的重要途径。一旦单片机因干扰而使得程序计数器PC偏离了原定的值,程序便脱离正常运行轨道,出现操作数数值改变或将操作数当作操作码的“跑飞”现象。此时,可采用软件陷阱和“看门狗”技术使程序恢复到正常状态。所谓软件陷阱,是指可以使混乱的程序恢复正常运行或使“跑飞”的程序恢复到初始状态的一系列指令。如NOP指令、LIMP指令等。程序运行监视系统又称“看门狗”。“看门狗”就是一个剑士跟踪定时器,应用“看门狗”技术可以使单片机从死循环中恢复到正常状态。“看门狗”可以用硬件电路实现,也可采用软件技术通过内部定时/计数器实现。目前,大多数单片机内部都集成有程序运行监视系统。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机应用系统开发流程。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发松翰与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-29
2021
基于51单片机的智能加湿器系统设计智能家居是当今社会的一个热点,智能加湿器可以自动调节室内湿度,去除静电。北方气候干燥,尤其是冬季,加湿器可以改善湿度,从而给人们创造一个健康的生活环境。经过调查发现,目前大多数加湿器仍然需要人工来操作,通过手动控制开关来实现室内加湿器的工作和停止,不但无法实时检测室内环境的湿度值,而且价格较高,能够实现的功能也比较单一,这种加湿器的使用存在相当大的安全隐患,例如发生过度加湿或者干烧等情况。因此开发设计出一款能根据用户实际情况和需求进行灵活设置加湿器湿度值上下限、实用性及安全性于一体、价格低、品质佳的加湿器,显得尤为重要。一、智能加湿器系统总体设计该系统主要由以下几个模块构成:湿度信号采集电路、按键控制及复位电路、数码管显示电路、雾化模块加湿电路等,具体结构如图1所示。通过温湿度传感器测量出空气湿度信号是模拟信号,需经过AD模数转换后才能发送给单片机进行处理。单片机对接收到的信号进行分析和处理后,输出控制信号给P3管脚,控制继电器的闭合状态,雾化模块开始工作,从而实现了按需加湿的系统功能。如图1所示,当空气湿度值低于系统预设湿度值(40%RH)时,传感器会检测到湿度信号,并发送给单片机,此时数码管显示电路会显示当前室内湿度值,LED指示电路的指示灯会发光,同时雾化控制电路会启动,处于工作状态,给室内加湿。当室内空气湿度值达到系统设置上限湿度值(60%RH)时,雾化控制电路就会停止工作,LED指示电路的指示灯灭掉。二、智能加湿器系统硬件电路设计本系统设计简单,处理器采用51单片机即可完成功能,故选用STC89C52型号的单片机来满足软硬件设计要求。2.1单片机的晶振电路设计在STC89C52单片机芯片内部,有一个以XTAL2与XTAL1为输出输入端的振荡器,同时在XTAL1与XTAL2引脚上连接定时器件,其内部振荡电路是能够实现自激振荡的。定时器件一般是由石英晶体与电容构成的并联谐振回路。系统采用的晶振片为12MHz,电容C2和C3的电容值大小为20 pF。2.2单片机的复位电路设计本设计采用的按键复位电路,系统不仅可以上电复位,而且在运行过程中需要复位时,只需按下S1按键,此时电源Vcc在RST端产生一个复位的高电平。同样,只要保证RST端保持高电压的时间大于两个机器周期时,系统能自动实现正常复位。2.3模数转换电路的设计智能加湿器系统需要将温湿度传感器的湿度信号传给CPU,必须先通过A/D转换器把模拟信号转换为数字信号。本系统选用了8位分辨率A/D转换芯片ADC0832,由于它体积小,兼容性强,性价比高而应用广泛。其内部电源输入与参考电压的复用,使得芯片的模拟电压输入在0~5 V之间。ADC0832与单片机接口的4条数据线分别为CS、CLK、DO、DI。电路设计时将DO和DI并联在一根数据线上使用,因为DO端与DI端在通信时并未同时有效,而且ADC0832与单片机的接口是双向的。2.4数码管显示电路本设计的显示电路采用了数码管而不是LED,因为数码管显示在白天等强光条件下会更加清晰。虽然液晶显示极其省电,但是在外界光线很明亮的情况下看不清楚并且使用有温度范围限制。另外,LED数码管的价格与液晶显示器相比较为低廉,故本次设计采用LED数码管。该设计选取了数码管显示模块,其具有内置的字节库,不具存储功能,采用并行连接的模式,使用起来相对便捷,用于显示土壤湿度信息及系统预设湿度门限。共选取了四个独立式的按键,其中有复位按键、设置按键、“加”按键、“减”按键。上电之后,数码管显示空气当前湿度值,按一下设置按键,数码管显示系统预设湿度上限,然后再按“加”或“减”按键可以改变加湿器预设湿度上限值;按第二下设置按键,数码管显示系统预设湿度下限,然后再按“加”或“减”按键可以改变加湿器预设湿度下限值;按第三下设置按键,数码管显示室内当前湿度值,到此为止设置完成。2.5雾化模块控制电路雾化模块加湿控制电路中,三极管的集电极与继电器的一端相连,发射极接到+5 V电源V CC上,单片机引脚P3.5经过R6连接到三极管Q5的基极上;电阻R7同发光二极管构成一个加湿器工作状态指示电路,如果继电器通电吸合,LED将会变亮,由此就可以检测到继电器的操作状态,显示雾化模块是否为工作状态,加湿器是否需要给室内加湿。三、智能加湿器系统软件设计本设计采用C语言编写程序,整个系统程序采用模块化设计,主要包括数据采集模块、按键控制模块、复位模块、数码管显示模块、雾化控制模块。通过对电路原理及功能的分析,已对智能加湿器系统的整体设计有了充分认识,用C语言编写好程序后,利用Keil软件对单片机进行编译调试。直到程序满足设计要求并没有出现运行编译错误时,烧录到51单片机中进行软硬件调试,从而实现系统功能。总结本系统利用51单片机完成了一个简单的智能加湿器控制系统的设计,成本低,性价比高,相比于市面上的较多类似产品有一定的优势,但本文还有一些不足之处,如系统设计集成度有待提高等。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于51单片机的智能加湿器系统设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-28
2021
单片机在自动化控制系统中的应用与研究单片机属于一种集成化的电路芯片,单片机是一种微型的计算机系统,单片机可以把集成电路技术和随机存储器、只读存储器和中央处理器等等全部串联在一起,再用方法刻印到硅片上,来完成信息处理任务。单片机从最初的研制到之后的应用,经历了一个快速发展的过程,单片机之前是4位、8位制的,现在可达到300M高速。单片机应用范围很广,它作为嵌入式软件的一部分,它的作用不可忽视,影响深远。通过对单片机的利用能够提高控制系统的开发效果,降低研发费用。一、自动化控制系统应用现状自动化控制系统应用领域非常广泛,自动控制系统涉及的领域多,有电梯,智能电网,火灾报警上等。1.1电梯自动控制系统我国城市化发展的脚步越来越快,很多大型工厂、高层建筑和一些大中型的超市、商场等形式的建筑物在拔地而起,电梯是上下楼最为便捷的运客工具。电梯的组成设备有很多种,有:电梯开关门、电梯乘客厢,还有电缆绳、显示屏和按键等,设备如此多,全部集成在一起后,才能为电梯的整体稳定运作提供可行条件。电梯自动控制系统才能真实发挥出它最本质和最强大的功效。电梯自动控制系统的组成中必须掺入单片机,集成电路等一些其他内容,这样才能让电梯正常运转,不会发生事故,让电梯能够安全上下行、电梯乘客厢开关门、语音播报等各种各样的功能,这样才能保证实现电梯的自动化运行状态。1.2火灾报警控制系统单片机应用在火灾报警控制系统中,它暗含的内容广泛。该控制系统还可以对灭火设备、通讯设备来进行计算机上的设置,进而形成一个非常强大的火灾报警自动化控制系统。这个系统保障了工作环境和生活环境的安全,单片机使用在火灾报警控制系统中,一旦发生火情,控制系统工作状态立马发生变化,它就会自动报警、并在报警后再采取灭火措施、做好人员安全疏散工作等内容,一个很完备的火灾报警控制系统功能丰富齐全,火灾报警控制系统中的某种仪器能够在无论何时无论何地的情况下监控室内室外的烟、雾情况、高温情况还有火光等,这些情况会转变为电信号让火灾报警控制系统发挥实效。1.3电力自动控制系统电力自动控制系统中内含的单片机主要是让智能电网设备借助某种仪器运行信息,再让单片机工作起来,它负责把这些信息传送到电网的监控系统上。电力自动控制系统是工业生产中不可缺少的内容,对实时能够响应的速度要求更高,电力自动控制系统在完成信息采集工作的基础上,还可以做一些信息计算工作。电力自动控制系统通过设置程序能够完成各种不同类型的运作控制,还能提高适应能力。电力自动控制系统包括的内容丰富,通过种种内容来最终构成一个适应人们生活发展要求的电力设备控制系统,做好电力设备运行状态的监控情况,确保有关控制信号完成信息传输工作和响应工作。二、单片机技术分析单片机在自动控制系统的设计中有很多优点,比如:防别的物体干扰、很机动灵活等,自动控制系统内部的单片机内含各种功能部件,将这些所有的功能部件连接起来,才能在最大程度上简化单片机结构。自动控制系统插入单片机部件后,应用会再通过单片机来控制整个运行的系统,单片机必须准确地被放入到自动控制系统中正确的位置,位置放对,单片机才能充分发挥它的作用,单片机有具体的使用情况说明,只有严格按照自动控制系统的要求,对情况说明做好理解,才能真正地根据要求去执行各种运作指令。这种操作解释主要是让单片机能够防止自动控制系统中出现的各种误差。单片机的发明和应用,大的可以说改变了社会的发展路径,小的可以说改变了自动控制系统的设计状态,自动控制系统呈现出更加便捷简化的状态,让自动控制系统有更精简的运行方式,这也间接表明出单片机在自动控制系统设计中的重要地位,通过合理设计自动控制系统中的单片机,单片机的优点才能最大限度发挥出来。单片机在自动控制系统中优势明显,比如:有效节约计算机编程开发时间,使用方式便捷灵活,经济效益和社会效益高,还能够提高社会的自动化水平。单片机是微型的计算机,单片机连接设备较为灵活,扩展性强。单片机的开发控制系统没有复杂的接线盒拆线操作,设计过程较为简单,能够实现共享。单片机用户界面的交互性好,节约设备资源,能够减少资金费用。单片机体积小,内部采用的结构是模块设计结构,对电气化设备的运行状态能够实现自动化采集,对系统做好控制,对设备的实时改装和升级维护具有很高的效率。三、单片机在自动控制系统及其设计中的应用3.1单片机在自动控制系统中的应用汽车领域、煤矿领域是单片机在自动控制系统中应用较为典型的两个领域。在汽车领域中,它的生产环节和设计环节都对测量要求较为严格,生产中注重零件部分数据。设计中注重各部分数据。在这项基础上,才能保证安装速度。在煤矿领域中,单片机主要作用在漏电保护、变电运行控制、井下的安全监控等方面上。3.2单片机在自动控制系统设计中的应用(1)单片机的结构设计:单片机的结构设计,会直接关系自动化控制系统实际应用。从单片机的软件结构上来讲,它在自动化控制系统中有哪些实践设计呢?自动化控制系统的内部,单片机有各种不同的工作要求,通过工作要求对单片机的运行参数进行配置,来分配各种任务,做好时间上的安排。这样才能让自动化控制系统保持平衡的工作状态,单片机软件结构中采用的操作系统会将单片机分成主程序和中断程序两部分:主程序主要用来收集在正常运行情况下的自动化控制系统中单片机的各种数据;中断程序主要是负责故障的预警和诊断。自动化控制系统下的人机交换模式向大家提供电机自动化控制系统的运行参数,比如:转速、工作情况等,通过人工操作来调整自动化控制系统的实际运行,保障自动化控制系统的稳定性和可靠性。(2)单片机的控制设计:单片机在自动化控制系统中的控制设计的主要内容是人和机器交互的对话模式,这种人和机器交互的对话模式涉及控制系统中各种设备,不仅如此,它还能够推进系统的智能化发展。人们通过研究电机自动化控制系统中的单片机,来对单片机的控制设计进行探讨。单片机里面有很多控制模块,控制模块的部分有两种,一种是LED,另一种就是键盘部分,单片机的键盘部分输入一定的数据,再进行全方位的扫描,这些数据就会被输入到自动化控制系统的内部,确保了电机的安全、平稳运行状态,还能够预防发生安全事故。单片机通过接口器这种部件连接到通用键盘里,来显示电机自动化控制系统中的各种运行的数据,保障好自动化控制系统在电机结构中的可控性。(3)单片机的程序设计:单片机的程序设计依据的是自动控制系统的操作要求,做好程序设计后,再控制电机进行工作。程序设计在单片机中的重要作用相当于心脏在人体中的作用。单片机通过记录具体运行参数,还有电机的运转速度,实现防止电机会偏离自动控制系统的运行效果。单片机在程序设计时,可以中断电机开启的部位,实现自动控制系统的功能转换,保障电机能够自行进入自动化的运行模式。此种程序设计方式更能体现出技术的智能化发展。(4)电脑PC设计:PC是指电脑端,PC端部分在单片机自动化控制系统设计中作用明显。PC端融入到单片机的设计里,能够为自动化控制系统的整体设计提供人机对话操作,该种系统就是依据人的指令来进行工作,最后再来整体把握。单片机中的PC部分是需要借助电路来进行传输指令的工作,这些指令可以存储到软件内部,让自动化控制系统中控制指令不会发生有矛盾,继而能够存储起来并执行操作,当指令发生冲突后,PC端就会自动中断,不再运行,实现保护自动化控制系统的目的。单片机通过创造新型通信模式,来完善自动控制系统的通信过程。四、单片机在自动控制系统中的发展趋势4.1缩小甚至微型化单片机的体积会越来越小,就像计算机刚发明出来时。它占满了整间房间,但是现在的计算机越来越小,越来越薄,单片机也是如此,它今后会缩小甚至微型化,自动控制系统中的单片机在经过很多改进尝试后能够实现微型化。这种发展趋势优势在于减轻单片机的重量,缩小单片机的体积,但是这种发展趋势并不能缩短减优,微型化的发展和改进的过程中不能因为体积缩小,重量缩小就破坏单片机的功能,单片机的抗干扰能力和绿色化设计也要一同注重,同时也要注重降低噪音。单片机为微型化发展必须要符合自动控制系统的系统要求,要注重按照自动控制系统的需求来改进单片机的结构,体现微型化单片机的实践效益。4.2智能化自动控制系统在运行过程中随着时代的发展变化有了新的发展要求,即发展智能化。这直接推进单片机的智能化发展水平。我国电机的发展中自动控制系统对单片机的应用虽然有进步,但仍然处在初步阶段,为了能够确保单片机更好地应用在自动控制系统中,对单片机的使用要求必须要有智能化的要求,只有积极改善单片机的运行现状,在原先自动化的基础上对单片机做好智能化操作设计,才能让单片机的发展更加智能化。这样才能慢慢地减少人力,缓解工作人员的压力,实现无人操作的自动控制电机运行。4.3市场化市场是调控经济的“看不见的手”,走向市场是一行长期发展并不断上升的必然要求和必然结果。自动控制系统的单片机必须要适应市场化的需求,做好市场挑战的准备。才能促进各行各业的发展。自动控制系统中选择的单片机,位数制有8位的等,单片机在未来发展的情景中也提出了市场化的发展要求,根据现有的单片机实际情况,来推出更多种的单片机,以此拓宽单片机广大市场。单片机的市场化发展,能够促使自动控制系统适用于各种电机,我国在单片机的研究上可以充分借鉴国外的先进技术,围绕自动控制系统进行设计,增加自动控制系统中单片机的使用数量。结语我国经济在不断发展的同时,各种领域也在不断发展和扩大,这些领域都离不开单片机的应用,通过把高智能的单片机运用到各行各业中来完善自动化控制系统,将智能设备集成在一起,来构建出一个强大的、先进的控制操作系统,这样操作系统才能做好各种工作任务,如此,才能大幅度提高工业生产生活的准确度和可靠性,把人力资源、财力资源、物力资源做到最合适装填,做好环境管理内容,提升行业的经济效益,从本上真正地改善了环境状况。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机在自动化控制系统中的应用与技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发松翰与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-27
2021
基于单片机技术的智能温湿度控制系统在测量的对象领域内,温度和湿度是非常重要的。无论是人类的生存,还是生活环境,工农业生产,军事,气象观测,温度的测量和控制以及湿度的测量和控制都是很重要的环节。随着计算机技术、通信技术、电子技术、传感器和传感器材料技术的进步,温度和湿度检测都取得了跨越式发展。对温度和湿度的测量与监控也是十分有意义的。通过对智能温湿度传感器特性的研究,设计出合理的硬件电路,编写高效的处理器软件,显示温湿度信息,然后根据温湿度信息控制加热换气装置。温湿度信息由传感器的敏感元件获得,其输出经过信号调理电路放大、线性化、去除干扰等并获得与A/D转换器相适配的模拟信号,此信号通过A/D转换器转换为微处理器可接受的数字信号。以单片机为核心的软硬件处理电路对采集到的信号进行编程处理后输出到显示模块,实时反映温湿度值。瑞士Sensiri-on公司生产的SHT11是具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对温度和湿度传感器。它将传感器技术与CMOS芯片技术相融合,可用来测量零点、相对温度、相对湿度等参数,具有数字式输出、免标定、免外围电路、免调试及全互换的特点,最终为开发高精度、高可靠性、高集成度的温湿度测控系统提供了解决方案。一、智能温湿度控制系统硬件设计1.1硬件总体设计本设计以AT89C52单片机系统为核心,首先通过SHT11温湿度传感器采集现场的温湿度数据,然后经过SHT11温湿度传感器自身的A/D转换器转换为数字代码;再通过51单片机利用LCD1602显示当前现场的温湿度值,同时设置上下限;当前温湿度超过预设最高上限时,报警并且灯亮,同时启动加热换气装置工作;当温湿度低于预设最低下限时,报警并且灯亮,同时启动加热换气装置工作。可以根据不同的要求设置不同的越限值从而使其宽广的测温湿度范围能够广泛地应用到温湿度监测当中去。1.2温湿度采集(1)SHT11简介:瑞士Scnsirion公司推出的SHT11是一款集温度传感器和湿度传感器于一体的数字温湿度传感器芯片。因此在进行温湿度实时监测的系统采用SHT11传感器,就具备成本低、体积小、精度高、接口简单等特点。而且SHT11芯片的抗干扰能力也比同类芯片高,因为该芯片内部集成了14位A/D转换器,且采用了数字信号输出。(2)SHT11与单片机的接口电路:MCU(单片机)和SHT11传感器通信采用串行二线接口DATA和SCK,其中DATA为数据线,SCK则为时钟线,然而I2C协议与该二线串行通信协议是不兼容的。在程序开始时,MCU需要用一组“启动传输”时序表示数据传输的启动。如图2-3所示,当SCK时钟为高电平时,DATA翻转为低电平;紧接着SCK变为低电平,随后又变为高电平;在SCK时钟为高电平时,DATA再次翻转为高电平。如图2-4所示,为SHT11传感器与单片机的接口电路。SHT11只有二个引脚,一个数字串行引脚接单片机P1.0口,SCK引脚接单片机P1.1口。电源与数字串行引脚间要接一个4K的电阻R2。R2是上拉电阻,因为单片机的P1口驱动能力有限,目的是为了使传感器接收的数据能够可靠的进行。二、智能温湿度控制系统软件设计2.1软件整体设计软件设计是在硬件设计的基础上进行的,良好的软件设计是实现系统功能的重要环节。系统能否正常运行,除了硬件的合理设计外,很大程度上取决于功能完善、算法先进的软件设计。本系统是以AT89C52为硬件设计系统的核心,系统软件部分主要包括数据采集模块、数据显示模块、报警模块,其中数据采集模块包括温湿度的采集、数据处理A/D转换,报警模块包括报警指示和报警处理。数据采集模块将接收到的传感器发出的模拟信号采集到单片机。数据处理模块通过对接收到的采样信号进行实时处理转换、最后实现数据通信、驱动显示等,软件系统框图如下图所示:这些程序相互独立,在主程序中依次被调用。单片机处理的是数字信号,对接受的数据进行采集即可得到数字信号;数据处理模块由单片机实现,对采样信号进行实时控制、数据通信、驱动显示、驱动运行等;显示部分主要用LCD显示,LCD由单片机驱动。2.2软件设计程序流程图(1)主程序流程图:主程序是设计的主体,是由功能不同的子程序组成。本系统主程序的运行如下操作:串口初始化,完成初始化操作后,循环扫描键盘,当有相应按键时对应不同的功能,SHT11开始采集温湿度数据,经LCD1602数码管显示读数,判断温湿度是否超出设定范围,如若超出则报警,并且报警指示灯亮,蜂鸣器报警,同时启动加热换气电路。主程序流程图如图3-2所示。(2)报警电路程序流程图:报警模块具备两项功能,即为报警灯和声音报警。声音报警是从听觉上提醒用户,而报警灯则是从视觉上提醒用户。当读取的温度值超过上下限时,红灯亮并且报警,当湿度值超过上下限时,黄灯亮并且报警。流程图如图3-3所示。(3)SHT11读取温湿度程序流程图:单片机与SHT11进行通信是采用的二线串行数字接口,需要用单片机的I/0口模拟通信时序,因为该通信协议与通用的I2C总线协议是不兼容的。对于SHT11的控制,MCU是通过5个六位命令代码实现的,命令代码的含义分别是:00101:测量湿度;00011:测量温度;00110:写内部状态寄存器;00111:读内部状态寄存器;11110:复位命令,使内部状态寄存器恢复默认值;其他的来设置分辨率。程序开始首先对温湿度传感器SHT11进行初始化,检测是否正常工作,然后单片机发出指令与SHT11连接测量温湿度,接着温湿度传感器SHT11进行温湿度计算以及A/D转换,再发送给主机,并反复调用复位、写入及读取数据子程序,之后再经数据转换,由数码管显示出来,不断循环。程序首先对LCD1602初始化,检查是否忙碌,如果不忙碌则主机发送模式设置指令或显示指令写入LCD1602中,然后指定字符显示的实际地址,将数据写入LCD1602中,显示温湿度。三、智能温湿度控制系统仿真调试本设计的硬件仿真由Protues软件实现,软件调试由KeilC51软件实现,通过软硬件的结合实现总体设计的仿真。总结由于该系统采用的核心是高效单片机,主要的采集与测量系统是集温度传感器和湿度传感器于一体的SHT11,自带A/D转换器,从而该温湿度控制仪具有体积小、成本低、精度高、接口简单及良好抗干扰能力等优点,再加上优化程序,一定意义上本系统具有了很高的实用性。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机技术的智能温湿度控制系统设计流程。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注:部分图片内容来源于网络,如有侵权,请联系删除。
03-26
2021
基于单片机的智能浇花系统设计现如今,高品质生活的理念已经渗透到生活的方方面面,因此无论是在家中还是在工作学习场所,都会看到一些盆栽植物,这不仅能够改善空气质量,而且能够提高生活品味。但是生活中常常因工作繁忙,花草得不到及时的浇水,就会干枯死去,从而带来经济上的损失和精神上的不愉快。现有的智能浇花产品造价高、实用性差,销量低。本作品从智能家居的角度出发,基于AT89C51芯片,利用三极管、继电器、湿度传感器等一些简单元器件,设计了此智能浇花系统,简便合理、费用低、实用性高且耗电量小,并能够长时间工作,具有较好的应用前景。一、智能浇花系统组成及工作原理智能检测土壤湿度浇花系统主要包括主控模块、传感模块、电源模块、输入模块,抽水动作模块和显示模块。主控模块是以AT89C51芯片为核心,配合复位电路和时钟电路组成单片机最小系统;传感模块主要由土壤湿度传感器构成,该传感器可以实时监测土壤湿度并具有很高的准确性;电源模块是通过5V电源接口实现对系统的供电;显示模块通过LCD1602液晶屏显示土壤湿度和所在模式,输入模块是用按键输入实现自动浇灌、手动浇灌模式的选择并进行湿度上下阈值的设置;动作模块是由抽水电机和有源蜂鸣器组成。本系统能够实时检测土壤湿度,并且有两种模式选择—手动模式和自动模式,手动模式通过按键可以实现人为浇水功能;当系统处在自动模式时,如果湿度在设定的上下限范围内时,抽水电机不动作,蜂鸣器不报警,当低于设定下限时,蜂鸣器报警,同时抽水电机就会进行抽水灌溉,直至湿度达到设定上限,系统自动实现停止灌溉功能,同时蜂鸣器报警解除。见图1。二、智能浇花系统硬件设计(一)单片机控制模块:AT89C51是由Atmel生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,同时AT89C51有着便宜的价格,而且它和MCS-51系列有这很好的兼容性。因此在这个系统中采用AT89C51作为控制芯片。AT89S51主要性能参数与MCS—51系列彻底兼容。(二)土壤湿度传感器模块:本作品采用了YL-69湿度传感器模块。YL-69是一个简单的土壤湿度传感器,其原理为湿敏电容,当环境的湿度发生改变时,会使得湿敏电容存在的环境中的介质发生改变,导致湿敏电容中的电容数值产生变化,电容的数值正比于湿度值。由于湿敏电容有这很高的灵敏度、响应速度快、滞后量小的特点,所以湿敏电容很容易小型化和集成化。在系统中,土壤湿度数据的采集是有YL-69完成的。(三)按键输入模块:S1位复位键、S2位设置湿度值的按键、S3湿度值调整加键、S4湿度值调整减键。(四)液晶LCD1620显示模块:液晶显示器LCD1602的显示是通过液晶的物理特性原理来实现的,使用电压能够控制显示区域,当有电的时候,液晶就能够显示图像。三、智能浇花系统软件设计软件部分主要是根据系统设计思路,明确运行逻辑,利用keil进行编程。系统软件设计包括土壤湿度检测程序、对采集到的数据进行模数转换的程序、设置湿度上下限的程序、显示程序、蜂鸣器程序等。该土壤湿度检测装置的整个程序的思路是:土壤湿度传感器收集信号,进行模数转换,单片机读取湿度的数值,经处理,然后将湿度值送至液晶显示器中进行显示,当数值小于最小值时水泵开启,大于最小值时水泵关闭。在本系统的基础上,还可以增加温度控制、光照控制、远程操控浇水、无线控制等功能,进一步对植物进行养护,这些可以进行后续的拓展研究。四、智能浇花系统测试(一)测试条件:在室内室温条件下,将系统上电,设置好土壤湿度合适的上下限阈值,将土壤湿度传感器置于盆栽植物土壤中,此时,观察LCD显示屏上土壤湿度的当前值。设置模式为手动模式,按下按键,则电机抽水,抽水一段时间后再按下按键,停止抽水,实现手动启停功能。设置模式为自动模式,三种情况。若当前土壤湿度在设置的上下限范围内,则抽水电机和蜂鸣器不动作;若低于设定的下限,则蜂鸣器报警,抽水电机抽水直至土壤湿度到达设定的上限;若当前土壤湿度高于设定的上限,则蜂鸣器报警。(二)测试结果:设置上限阈值为60%,下限阈值为30%,分别测试不同土壤湿度下系统的响应情况。经过在手动模式和自动模式下的多次测试,系统动作零误差,证明本系统可以正常工作,且可靠性高,实用性强。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的智能浇花系统设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注:部分图片内容来源于网络,如有侵权,请联系删除。
03-25
2021
C语言在单片机开发中的应用随着当今计算机应用技术的不断发展,在单片机的作用下当今社会逐渐步入了智能化发展时代,单片机的研发受到了社会各领域的高度重视,成为了新时期评判社会现代化发展程度的重要标志。在以往的单片机开发中多借助简单方便的汇编语言来进行,而面对如今社会各领域对单片机各项功能的迫切需求,单片机急需在多语言的作用下,来实现结构、功能的优化。由此,C语言凭借自身较强的可移植性以及高级语言等特征出现在了单片机的开发中,对单片机未来的良好发展构成了极大的促进作用。可以说C语言在单片机开发中的应用已经成为了一种大势所趋,对于单片机开发的长远发展而言意义重大。为此,作为一名普通的单片机研究人员我们有必要结合当前社会科技发展形式的分析,来就C语言在单片机开发中的应用展开一番深入的解析与探讨,以此来促进C语言各方面优势作用的充分发挥,为高质量、多功能单片机的开发提供更多的可借鉴意见和建议。一、C语言与单片机相关概念解析1.1C语言简介C语言是一种常用的计算机编程语言,主要被用于网络基端以及系统后台的底层软件开发,因此其在对低级软件开发问题的处理上表现出了良好的功能。C语言被开发之初主要目标是为了有效提升计算机编程工作实效性,以一种最为简易的编译方式来有效应对低级存储器编程问题,同时在尽可能减少机器码产生的情况下,赋予C语言良好的跨平台适应能力,使其即便在缺少运行环境支持的情况下易能够运行自如。与C语言与一般常见的C++、Java等各类语言的差别之处还在于,其编程任务主要是面向过程,而非对象。C语言的基本特点主要包括:首先,C语言拥有高级语言属性。完美的融合了高级语言基本结构特点以及低级语言实用性特点;其次,C语言属于结构式语言。借助函数形式为用户提供可循环且便于调用的程序语句,以此来将数据与代码分隔开来,保证程序结构清晰的同时使各部分拥有良好的程序独立性;最后,C语言代码级别可实现跨平台运行。C语言在Windows、UNIX、DOS等操作系统中都可运行自如,其对于语言运行的硬件环境要求较低,因此相比较其他语言来讲C语言在运用上更加灵活方便。1.2单片机简介单片机又称之为单片控制器,其作用面不在于单项逻辑问题的解决,而是包含了整个计算机系统的各项功能。尤其是单片机可以在超大规模集成电路技术的作用下将CPU、RAM、ROM、A/D转换器、中断系统、脉宽调制电路等,多种功能集成到小型硅片上而形成一个功能完备的微型计算机系统。因此,我们可以将单片机这种集成电路芯片,看做一种特殊的微型计算机,且与真实的计算机相比虽然它缺少了I/O设备,但它却在价格、质量、体积等方面有着得天独厚的优势,这为其各项功能的开发以及在多领域的应用提供了极大的便利性。如今,随着我国计算机技术的不断发展以及对单片机研究力度的加深,当前单片机在社会各领域中均表现良好,有着极为广泛的应用市场,小到我们日常生活中的导航系统、家用电器、通讯设备、智能IC卡、智能玩具,大到实施工控、智能仪表、数据传输、机器人研发、医疗器械等都是在单片机作用的发挥下才实现了新时代产品的智能化升级。二、C语言在单片机开发中所发挥的优势2.1有助于开发人员工作效率的提升在单片机开发中虽然汇编语言在程序执行效率、占用资源等方面有着诸多的优点,但在程序语言的可移植性等方面它还是与C语言存在着较大的差距。这也是C语言当前逐渐替代汇编语言被广泛应用于单片机开发中的一个重要原因。良好的程序移植性以及环境适应性,使得C语言可以在任何情况下都能够被程序设计人员读取并用于解决各种程序设计问题,这极大的节约了程序设计人员的工作效率,减少了因多种语言变化使用的繁杂性。与此同时,C语言在程序结构的完整性等方面也有着很好的优势,在编译效率、运算速度等方面均表现良好,这使得程序设计人员不必在为一些程序设计中的琐碎问题而烦恼,极大的提升了程序开发人员的工作效率。2.2有助于单片机开发质量的提升随着当今社会智能化的发展,上至高精尖产品的研发,下至人们日常生活各类电器、电子产品都需要借助单片机作用的发挥来赋予这些产品独特的功能,进而来满足人们对便捷化、智能化生活的需求。但面对变革速度较快的计算机信息技术来讲,人们在了解到更多计算机信息技术知识的同时对于智能化生活的期望也越来越高,这就要求我们对于单片机的开发也必须始终处于不断革新当中,以根据社会需要在功能、质量等方面做出一定的完善。C语言由于兼顾高、低级语言两方面的优势,在应用过程中可以直接对各类硬件予以访问,更是支持由顶端向下所开展的程序化设计,为单片机功能的创新提供了可能,有助于单片机开发质量的提升。2.3有助于单片机开发程序的优化在文章的概述中我们也已经提到过,C语言其中的一个重要特点就是其具有结构式语言的特性,即各个程序之间在数据、代码等方面相互分隔,除保有信息交流外彼此之间相互独立且层次分明。将C语言应用于单片机的开发中,可以在C语言的这一特性的作用下,促进单片机各个程序的模块化演变,进而在使用、调试、维护等阶段实现分段化问题解决,使问题的处理更加清晰化、高效化,促进单片机开发程序的优化。三、C语言在单片机开发中的具体应用步骤3.1开发工具下载C语言开发工具的下载,是C语言在单片机开发中得以顺利应用的首要环节,为此,我们可以到各类软件下载网站上下载自己所需要的C语言开发工具。如,TC2.0、VC++6.0、visualstudio、codeblock、VisualStudioCode等,这些工具在功能、难易度等方面各异,我们可以根据具体的单片机设计来合理选择。在下载任务完成后需要对安装包进行系统解压安装,并在接受正版询问的同时输入正确的序列号,进而在软件安装提示的引导下逐步完成安装工作。3.2建立C源文件首先,我们需要在下载的工具中建立一个全新的项目,之后在所创建项目中建立新文件亦或是将以往程序文件内容添加到项目当中。之后需要再创建一个全新的语言程序文件,并在文字编辑窗口中利用void、signed、intint、void、restrict、return、continue等C语言基本语言结构对所需要的单片机程序进行逐步编写,并在编写任务完成后保存文件生成最终的的C语言文件。3.3调试编译程序调试编译程序是C语言在单片机开发中进行应用的重要中间环节,起到对以编写程序进行检查、完善的目的,在调试的作用下能够有效找出源文件中的错误进而予以及时的修正。为此,在这一阶段首先要求设计人员将软件调整至调试模式,之后于源程序的一级借助仿真器开展调试任务,在这一过程中设计人员要对所建立源文件内容的正确与否进行悉心观察,并对源程序进行完善编译,并在编辑器的作用下生成目标模块。在调试结束后,需要将编译好的各个目标模块进行连接,以此来生成一个完整的文件。3.4生成HEX文件C语言程序在编译完成后借助各类不同的编译器可以通过生成格式文件HEX而被单片机所获取和执行,因此可以将HEX格式文件的生成看作是C语言在单片机设计中应用的最后环节,HEX格式文件生成任务的顺利执行与否将对于单片机开发水平、效率、性能、功率的高低等有着极为重要的现实意义。为此,首先,我们需要将任务对象对准任务文件,通过将其生成HEX文件来充分发挥出其烧写芯片的功能。同时还需要在编辑器的作用下,将单片机HEX格式文件写入到存储器当中,并在仿真器的作用下对所设计出来的单片机的性能予以调试。四、C语言在单片机开发中应用的注意事项4.1关注编程代码效率的提升当前在单片机研究工作不断拓展的背景下,C语言已经成为了单片机设计中一种极为重要的程序语言,对单片机功能的创新、性能的强化等起到了及其重要的作用。但我们也必须认识到C语言在单片机中的运用时间尚短,因此在程序编写过程中不可避免的会产生各种问题,进而延缓了单片机研发工作。因此,将C语言运用于单片机开发中,我们首先需要关注的一个重要问题就是C语言编程代码效率的提升。为此,在对C语言单片机程序进行编写之前,我们有必要先对所运用以及接触到的各类C语言编辑器进行充分的了解,以结合工作实际对所使用的编辑器做出合理的选择。同时,还需要对单片机程序编写中出现频率较高的C语言程序进行汇总,并对其所对应的汇编语言行数进行总结,以此来对各条语言的编译效率在头脑中做出一个清晰的认识。进而在今后的工作中通过对编译器的灵活运用、对高效率编译语言的准确选择来切实提高C语言编程代码的编译、执行效率。4.2变量类型的定义要明确受程序编写习惯的影响,一些程序设计人员在不考虑函数内外的情况下,习惯于在程序的初始位置直接定义新的变量,虽然此种做法并不构成原则上的程序编写错误,但此种做法容易对程序的后续执行构成一定的影响,因此是不可取的。为此,我们要注重变量类型定义的明确化,并依据编译器版本的不同,对变量放置位置进行合理选择。如,一般来讲在C90版本的编译器中,全局变量属于函数外只可以放置于引用之前,而在最新的C99版本中局部变量则可以被灵活的放置于任何位置。总结总之,通过上述研究与探讨,我们对于C语言在单片机中应用的各方面优势作用有了一个更为清晰的认识,也看到了C语言应用于单片机设计中的社会重要发展趋势。为有效提升C语言各方面优势作用在单片机设计中的发挥,我们在今后的工作中要继续加大对于单片机以及C语言的研究工作,努力探寻设计闪光点,为我国新时期单片机研发事业的不断发展做出努力。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的C语言在单片机开发中的应用详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发松翰与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-24
2021
单片机技术在物联网电子产品中的应用分析现如今,电子科技已成为推动工业社会发展以及计算机信息社会建立的不可或缺的动力,也彻底改变了人类的生活方式。从生活娱乐到交流通信,从工业控制到自动技术,给人们带来声、光、电等身临其境的感官享受,在工业控制的施工作业中,其精确的自动控制以及管理系统,不仅大大节省了人工管理成本,也提高了管理精度和效率,电子设备从各方面影响着整个世界的进程,而这一切都依赖于电子产品控制系统,即单片机技术的发展。一、单片机的原理与概念单片机的产生与发展,离不开计算机科技的发展。早期的电子产品设备只能依靠简单的电流效应来控制传感器或机械部件实现控制功能,这种控制方法功能单一,且功能执行率低。随着计算机科技的发展,直到20世纪80年代超大规模集成电路的出现,才标志着单片机技术正式走上舞台。大型工业行业的电子控制设备既复杂且笨重,不易于部署,然而随着电子娱乐设备走人千家万户,以及机械小型化、智能化和集成化的发展,要对其实现控制功能,庞大的电子控制系统,很显然无法应用于流通及普通商业领域。因此,需要借助于集成电路的优势,将所有控制、反馈、运算以及存储等众多功能的小型计算机操作系统集成到一枚芯片上,实现普通计算机系统的所有功能,这一切功能只需要在一片小小的芯片上执行,由于其相对于传统的计算机控制系统来说功能齐全且体积小,因此,被广泛应用于家庭娱乐、工业控制、航空航天等各个方面。二、单片机的发展历史(1)概念提出:单片机从诞生之初,就是为了解决工业设备以及电子设备的控制问题,与传统计算机系统采用桌面式控制方式的概念相反,单片机的设计初衷就是为了解决工业控制系统以及流通电子设备内部空间狭小、结构紧凑的问题,因此,对其结构以及集成方式的设计,成为最开始就需要确定的标准,成为单片机的设计标准一直沿用至今。(2)功能扩展:由于电子设备功能的日趋多样与复杂化,对于单片机设计来说,这一阶段的主要任务就是根据具体服务对象,了解各种电子设备需要实现的功能,促进单片机设计不断满足各行各业的发展需求。(3)系统形成:随着单片机在社会经济生活中的应用范围越来越大,各行业接口电路的完善,带动了其设计功能不断完善和发展,单片机的功能设计已逐步成熟,在微电子技术的推动作用下,现在的单片机已能完全集中整个电子控制行为,并进行系统式的分析处理,正式迈入了系统化控制方案的范畴。三、单片机技术在物联网电子设备中的应用物联网的技术核心,就是应用计算机网络信息技术,通过网络指令向电子设备中的控制系统下达命令,完成各种功能的操作,相对于传统的人力操作方式来说,消除了地点的阻碍,使得人们在远距离外也可以控制电子产品,可以随时掌握如工业设备、飞行器具或电子设备的运行情况,极大地提高了工作效率,降低了人力成本。同时,由于其可以远距离进行操作,因此,对于危险环境或者人工难以到达的区域,都能实现有效的管理。因此,对于物联网行业来说,单片机是促使物联网行业发展的重要因素。3.1单片机在电子监控行业的应用单片机技术彻底改变了电子监控以及门禁安全监控的工作方式。随着生活水平的提高、物质生活的改善,人们对于安全监控的要求提高。传统的电缆式闭路监视设备,只能通过电视光缆连接监视器与录像机,其改造投入大,且需要安全人员全天24h不间断观察监控探头,才能及时发现异常情况,当人们外出时,对于异常情况根本无法及时做出应对措施,同时,暴露的监控设备还容易被蓄意破坏。普通家庭根本无法投入如此大的人力与物力,因此长久以来,电子监控只在公务事业机关以及大型企业普及,无法走入普通家庭。而利用了单片机物联网技术的监控设备,随着计算机网络技术以及无线网络的普及,不仅可以通过物联网控制手段,随时远程控制监控设备的镜头拉伸、旋转、报警以及取证操作,同时,由于可以利用无线传输,因此,在部署监控设备时不需要考虑监控电缆的架设,同时,还可以做到不管身在何处都能实时查看监控画面,对于各种异常情况都能及时作出反应,保障居家安全和工业设备等设施的安全运行。3.2单片机在工业生产管理中的应用由于行业本身的特性,工业化生产企业的工作环境一般为高温、高热、高压的极端环境,甚至不可避免地会产生有毒气体以及辐射污染,这种极端环境的管理工作人力不可胜任,因此,只能采取机械控制手段进行监控及管理工作。传统的单一式控制设备只具有控制功能,而不具备数据分析以及工作环境监控等功能,因此,危机反应意识差,往往只能等到安全事故发生时才能做出应对措施,而由于现场的环境恶劣,通常还需要做好事故现场的安全排查工作才能够允许施工人员进入,在此之前只能束手无策。利用单片机嵌入式系统的高度集成化特点,对于人力无法到达的区域,可以在现场随时控制、监督及评估各种工业仪器及设备的运行运转情况,对于可能发生的工业事故可以作出风险预估,随时掌握工业生产动态。而且通过在多个关键设施及通道安装控制器,可以在危机发生时迅速切断蔓延通道,将损失降到最低,提高企业风险自査及自救能力。3.3单片机在航空导航、飞行安全及定位中的应用人类社会所有科技的发展,都有着千丝万缕的联系,它们互相推进又互相作用。人类的航空发展史,便是结合了航空产业、电子科技、无线电通信技术、卫星定位系统、计算机导航设备、自动驾驶系统等各方面高科技。自20世纪初叶飞机被发明以来,飞行员只能通过目视或陀螺仪来确定飞行方位和高度,这些方法均会受到天气因素的干扰,因此,严重制约了航空业的发展。但是随着高科技电子设备的应用,航空飞行逐步摆脱了人力导航限制,自动导航技术已成为主要的技术方式,有效地降低了飞行员的工作量,而且其具有精确的航线控制能力,同时,通过物联网分析技术,导航中心可以随时对飞行过程中各主要部件的飞行状态进行指导及安全监管,必要时可以通过电子设备控制程序接管飞行控制系统,保证飞行安全。微软公司在2016年宣布,将与罗罗公司合作,运用物联网技术对航空发动机的飞行状态进行全方位的监测,以提高航空发动机的工作稳定性和安全性。结语单片机技术在物联网行业的应用只是一部分,其在人类生活娱乐、通信电子、基建行业以及国防建设等各个行业都已得到应用,在信息化社会以及人工智能科技逐步繁荣的今天,其在人机交流、语音控制等方面的发展更是值得期待,不管是在物联网行业还是在其他行业,必须全面推行单片机控制领域的研发和教育工作,跟随信息时代的全球化经济发展步伐。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机技术在物联网电子产品中的应用分析。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发松翰与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-22
2021
虽然单片机有自己的编程语言,如果,我们用单片机的编程语言要做出实际的东西,那是非常不容易的。比如,你做一个除法,十六位的,你要编几十条语句,如果没有专门的研究单片机的经历,相信很难胜任。但你用C语言,一句就行了,而且编写的程序精简,容易查出错来,调试比较简单。只要你对单片机有一些硬件的了解,你就可以用C编些比较复杂的程序。现在单片机的执行速度很快了,时针频率有的可以达到40MHz,不存在C语言的效率不高而影响你的程序运行。另外,C语言作为一种高级编程语言,具有良好的结构性和移植性,在单片机中引入C语言,可以极大地方便单片机的编程和开发。一、单片机系统概述(1)单片机的定义:单片机的英文全称为single chip microcomputer,翻译为单片微型计算机,主要将CPU、半导体存储器、I/O接口、中断系统和定时器等各种元器件集成到一块半导体芯片上,由此软硬件构成的整个数字电子计算机就叫做单片机,也称为MCU(Micro controller Unit)。(2)单片机的系统组成:单片机系统通常包括硬件系统和软件系统两部分。硬件系统主要是指单片机芯片上集成的各种元器件以及被控对象。软件系统通常有很多主程序或者子程序组成,利用汇编语言或者C语言编写完成,具有对系统监控等功能。(3)单片机的功能特点:单片机作为一种微型电子计算机,具有许多功能特点。第一,单片机的元器件集成度高,适合制作大规模或超大规模集成电路,可靠性和抗干扰能力都较强。第二,由于集成度高,单片机的价格相对较低廉,性价比较高。第三,单片机的指令较为丰富,拥有强大的控制功能。第四,很多单片机只需要2.2V甚至更低的电压就可以运行,所以其工作电压低,功耗低。第五,单片机的体积小,携带方便。(4)单片机的应用范围:单片机强大的功能特点决定了具有广泛的应用范围。在国防、军农、工业、农业等方面,单片机都有所发挥它的用处。概括起来,主要是在家用电器、机电一体化中、智能仪器仪表、实时过程控制、分布式多机系统等方面较多。二、C语言在单片机开发中的特点C语言作为一种结构化的程序设计语言,具有很强大的功能性、结构性、可移植性。使用C语言开发单片机系统,可以让编程人员在不懂得单片机指令集的情况下,也能够写出完美的单程序。在基于C语言的单机片系统,可以对数据进行专业化处理,能够避免运行中非异步的破坏。在所有的计算机语言中,C语言的运用最为广泛。在单片机的开发中,使用C语言会表现出以下优势。(1)库函数丰富,移植性好:C语言是一种编译型程序设计语言,它的运算速度快、编译效率高,拥有齐全的函数库,比汇编语言更加具有可读性。由于它是面向对象的语言,所以其可移植性好。(2)应用广泛,方便开发相比于汇编语言,C语言更加符合人类的思维方式。很多编程人员都习惯C语言,使用C语言进行编程可以减少他们在硬件匹配上所花的精力,从而有更多的时间去调试程序和优化算法。(3)程序结构完善,兼容性好:C语言编译的程序往往具有较为完善的模块化结构,在后续的开发中可以随时修改和补充。正是由于C语言的程序结构较为完善,也使得它在模块化设计方面运用较为广泛。使用C语言编写的单片机程序,采用的是自顶向下的结构化程序。对应不同的模块,设计不同的功能,使整个程序功能模块化,实现不同的兼容性。这种结构化模块可以使整个程序结构清楚,方便后续的调试和修改。三、基于C语言的单片机开发技术3.1基于C语言的单片机开发环境在众多的单片机程序开发软件中,KEILC5l是运用最为广泛的一个软件,集合了编辑、编译、仿真等功能,可以支持不同公司生产的MCS51芯片。同时,KEILC51软件具有友好的操作界面,而且已经将C语言集成进去,另外还支持汇编语言,所以具有强大的编程和调试功能。KEILC51的开发环境包括了编译器、汇编器、实时操作系统、项目管理器、调试器等部分。而编写的目标程序的源文件可以构成不同的组,利用项目管理器,可以方便地对应目标、组或单个文件。利用KEILC51中集成的浏览器包含了全局索索的功能,可以帮助用户快速搜索文件和查找信息。KEILC51软件中集成了源代码编辑器,它的操作界面友好,许多特性都为用户所熟悉。利用源代码编辑器自然而又方便的编程环境,编译人员可以在编辑器内随时编辑和调试代码,更能对所写程序进行快速的检查错误和优化代码。3.2基于C语言的单片机开发步骤在使用C语言开发单片机程序时,通常分为:程序代码的编写和编译、目标代码的连接和转换等过程。在编写完程序代码和调试完程序后,还应当将程序编译为HEX文件,使其能够移植到单片机上,并能执行所编译的代码。基于C语言的单片机开发步骤,主要包括四个过程。第一步,安装软件。登录KEIL的官方网站,下载所需的商业软件安装包到电脑上。下载完成后解压安装包,然后双击SETUP.EXE文件,同意其协议条款,根据提示信息输入序列号,一步一步完成安装过程。可以进行完整安装,并进行对应的设置。第二步,创建源文件。首先,打开软件建立一个新的项目,或者添加原有的项目,然后建立一个新的空白程序。在新程序的文字编辑窗口,编写所需代码,即可生产C语言程序的源文件。第三步,编译并调试。这也是单片机开发过程中的中间阶段,开发人员将软件转换到调试模式,然后利用软件的仿真功能,对源程序代码进行逐个调试。检查并发现错误的代码,及时改正和完善。利用C51编译器调试和编译源程序,生成目标代码或模块1。最后,将各模块连接在一起,最终生成文件。第四步,生成HEX文件。采用Intel公司提出的十六进制字节宽度来保存HEX文件,然后将所编译的目标程序生成HEX文件,最后将该文件通过编译器烧写进单片机的芯片中,用于后续的仿真调试。结论综上所述,基于C语言的单片机技术具有强大的功能,可以实现硬件指定的作用。单片机的出现极大地推动了计算机技术的快速发展,目前已经运用到了家用电器、汽车电子等生产生活的各个方面。C语言逐渐代替汇编语言,成为了单片机开发中最合适的语言,在未来的运用中,基于C语言的单片机技术将会有更大的发展空间。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于C语言的单片机技术详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-21
2021
单片机系统中的看门狗技术实现方法一、单片机与看门狗技术概述单片机系统在军事、工业、民用产品中的应用越来越广。它将许多以往硬件实现的功能由软件来完成,体积小巧、功能丰富、智能化程度高、但由于单片机系统的工作现场比较复杂,存在来自系统内部与外部的各种电气干扰,除此以外还受到系统结构、制造工艺、元器件的选择与安装的影响,这些都是单片机系统的干扰因素,对系统的可靠性方面带来许多问题。这些干扰会导致单片机程序飞到一个临时构成的死循环或PC指针落到程序存储器芯片地址之外。这种情况下冗余指令和软件陷阱都无法解决,系统将完全瘫痪。在这种情况下,只有复位。因此看门狗技术就是一个能发出复位信号的定时器电路。设置看门狗是防止单片机死机、提高单片机系统抗干扰性能的一种重要途径,看门狗技术可以分为单时限看门狗、双时限看门狗,定时复位看门狗。本文主要介绍看门狗技术的实现方法及原理。目前最广泛的看门狗电路实际上是一个特殊的定时器电路。看门狗按固定速率计时,计满预定时间就发出溢出脉冲使单片机复位。如果每次在定时器溢出前强行让定时器清零,就不会发出溢出脉冲。清零脉冲由CPU发出,在单片机中看门狗不会溢出。一旦程序进入一个不含喂狗语句的死循环。本文称这种看门狗为典型看门狗,典型看门狗已被集成化,如MAX706,MAX791,X5045等,还有许多单片机本身集成了这种看门狗,如NXP公司的P89C669,P89V51RD2等单片机,具体电路可参阅这些芯片的技术资料。下面将以X5045为例来介绍单时限及双时限看门狗实现方式。二、单时限看门狗只使用单个看门狗定时器来控制单片机复位端的方式称为单时限看门狗,在电路实现上较为简单,一般情况下可以有效的控制单片机系统正常工作。图1给出了以X5045看门狗芯片实现的单时限看门狗硬件电路图。图中单片机的P1.0为X5045提供片选信号,P1.1接收X5045的串行数据,P1.2提供串行时钟,P1.3向X5045发送串行数据,X5045的RST引脚与单片机的RST引脚相连,用于复位单片机。单片机控制程序中,每隔一定的时间间隔放置一条“喂狗”指令,该时间间隔小于X5045预制的定时时间,以保证程序正常运行时X5045不会溢出;而程序一旦出现异常,X5045将超时溢出,并通过RST引脚送出一个复位信号是单片机复位,重新开始运行程序。三、双时限看门狗有一个错误观点:加了一个看门狗,单片机就不会死机。实际上,看门狗有时会完全失效。当程序进入某个死循环,而这个死循环中又包含喂狗语句,这时看门狗始终不会溢出,单片机始终得不到复位信号,程序也就始终跳不出这个死循环。针对这一弊端,就需设计一个双时限看门狗系统。图2给出了双时限看门狗硬件电路。在单时限看门狗的基础上增加了一路X5045看门狗芯片,两路看门狗以或门形式接入到单片机的RST引脚。只要有一路X5045超时溢出,则使单片机复位。双时限看门狗有两个定时器:一个为短定时器,一个为长定时器。短定时器定时为T1,长定时器定时为T2,0<T1≤T2;长、短定时器的喂狗是各自独立的。短定时器像典型看门狗那样工作,它保证一般情况下看门狗有快的反映速度;长定时器的定时T2大于CPU执行一个主循环程序的时间,并且每一个主循环才喂狗一次,用来防止看门狗失效。这样,当程序进入某个死循环,如果这个死循环包含短定时器喂狗语句而不包含长定时器喂狗语句。那么长定时器终将溢出,使单片机复位。巧妙安排长定时器喂狗语句的位置,可保证出现死机的概率极低。目前几乎所有的看门狗都是依赖于CPU(依赖于CPU喂狗)。这可以比作:一个保险设备能否起到保险作用还依赖于被它保护的对象的行为。显然,依赖于CPU的看门狗是不能保证单片机百分之百不死机的。四、定时复位看门狗定时复位看门狗的主体也是一个定时器,到预定时间就发出溢出脉冲,此溢出脉冲使单片机强行复位。定时复位看门狗不需要CPU喂狗。简言之,定时复位看门狗就是定时地让单片机强行复位。这样,即使装置死机,其最大死机时间也不会大于定时器的定时时间。显然,只有硬件完好,这种看门狗百分之百地保证了单片机不会长时间死机。比较常用的是以555定时器作为看门狗与单片机的RST相连接,如图3所示,上电时通过电阻R1和R2对C4充电后3脚输出低电平,单片机上电复位,开始正常工作。通过调节电阻R2的阻值可以调整555定时器输出电平的时间T,使之满足单片机复位的时间要求,555输出的时间应能够满足单片机一次主循环的工作时间,使单片机能够能够完整的工作。结语本文简单介绍了比较典型的几种看门狗工作方式及原理,在具体设计过程中,应考虑实际需求,采用最适合自己的看门狗设计方案,获得更好的抗干扰效果。相反设计不合理的看门狗系统,不但不能提供系统的可靠性,反而会导致系统不能正常工作,所以在进行单片机系统设计时,看门狗设计作为重要的考虑对象。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机系统中的看门狗技术实现方法详情。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注:部分图片内容来源于网络,如有侵权,请联系删除。
03-20
2021
基于单片机的自动光控窗帘设计与实现随着高新技术及电子器件的发展,人们的生活环境得到极大改善,智能家居得以实现。智能窗帘是智能家居的一部分,目前关于智能窗帘的研究有基于视觉手势,有基于红外遥控等多种设计,好多研究仅停留在方案设计,或者设计繁琐成本高,或者缺乏人性化考虑等。本文提出一种基于单片机控制的自动窗帘系统,既能解决每天手拉窗帘的不便,又显示出了生活的便捷和档次,还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关以调节室内光线。本设计为一款基于AT89C52单片机控制的光控窗帘,该系统的硬件部分主要利用光敏传感器产生的信号作为单片机输入信号来控制电机;软件部分采用C语言进行编程。考虑到用户习惯和天气原因,本方案还设置了选择开关,用户在使用窗帘时可任意选择自动或手动控制方式。该系统具有设计人性化、经济实用、可靠性高的特点。一、自动光控窗帘总体设计方案本设计实现如框图1所示,AT89C52单片机是核心控制器件。采用光敏电阻作为光线采集器,光敏电阻采集到光电信号后经传感器PCF8591转换为数字信号,单片机读入数字信号送至电机驱动芯片ULN2003,驱动28BYJ48型步进电机进行正反转,从而实现光控功能。28BYJ48型步进电机是四相八拍电机,电压为DC5V~DC12V,当对步进电机按一定顺序施加一系列连续不断的控制脉冲时,它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号使得步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次,也就对应转子转过一定的角度。当通电状态的改变完成一个循环时,转子转过一个齿距。运用光控原理,当光照强度大于130lx时窗帘将自动打开;当光照强度小于50lx时,窗帘将自动关闭;当光照强度在50lx到130lx之间,窗帘状态保持不变。二、自动光控窗帘主要硬件设计2.1单片机系统AT89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8k在系统可编程Flash存储器。AT89C52使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超有效的解决方案。最小系统带有时钟电路、单片机、复位电路、输入/输出设备等。2.2光电传感器信号采集模块光电传感器用于采集光信号,芯片采用PCF8591,它是集成了光敏电阻的一种芯片,光敏电阻采集到光强信号后,PCF8591进行A/D转换输出数字信号。模块芯片采用PCF8591集成模块,它带电源指示灯,对模块供电后指示灯会亮,这样在调试时便于观看短路情况。模块带DA输出指示灯,当模块DA输出接口电压达到一定值,会点亮面板。2.3电机驱动电路ULN2003是高压、大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003体积小,直接焊接在单片机40引脚附近,和单片机的电源连在一起,减少了电源线的连接。在硬件设计时,驱动芯片的in1与单片机的p0.0端口连接,in2与p0.1连接,in3与p0.2连接,in4与p0.3连接。同样根据电机的位置,直接插导连接出来,放置开关。电机部分直接用一个直插座和驱动来接就可以了。天亮时,光敏传感器接收到高电平,依程序所设步进电机正转,顺时针转动,窗帘以某一速度被慢慢拉开,走到极限位置时,窗帘碰到右端的行程开关SW3,开关闭合使能端关闭,电机停止转动。反之,光敏传感器采到的AD值,触发输出低电平,电机逆时针转动,窗帘打开。2.4时钟电路设计时钟电路由两个陶瓷电容C2、C3和石英晶振组成,C1和C2大小为30pF,石英晶振选用12M晶振。两个电容C1和C2并联,然后与石英晶振进行串联,时钟电路的两个端口X1,X2分别和单片机的XTAL1,XTAL2引脚相连,内部振荡器便能产生自激振荡。另外检测晶振是否起到振荡效果,可以使用示波器看到XTAL2输出的正弦波,也可以使用万用表测量,要把档位调到直流档,在测量的时候就会发现,不稳定的电压在2V左右。2.5手动复位按钮电路连接当人用手按下按钮时,电源的+5V电平就会直接接送到RST端。由于人动手能力比较缓慢会使按钮保持接通长达数十毫秒,人眼具有视觉暂留效应,所以,复位电路完全可以使用手动复位,满足复位所需要的时间要求。复位电路的S1口与单片机的RST端口相连,RST端口具有复位功能,当单片机上电后,在该引脚上就会出现两个机器周期(24个震荡周期)宽度以上的高电平,使单片机复位。因此复位电路与单片机的RST端口相连。2.6正反转按钮电路设计由于外界天气以及平时开闭窗帘的需要,本设计增加了两个手动按钮来控制窗帘的正反转,这样设计达到了人性化的要求。当白天需要关闭窗帘时,只需按下反转按钮,窗帘就会自动关闭;反之窗帘就会自动打开。按钮的p2.0与p2.1分别与单片机的特殊接口p3.2和p3.3相连接,这两个I/O口的第二功能分别为单片机的外部中断INT0端口和外部中断INT1端口,这样就可以实现手动功能。三、自动光控窗帘的软件设计单片机编程语言主要为汇编和C语言。C语言编程软件带有比较完善的库函数,具有速度快、效率高、可移植、直接对硬件控制等诸多优点,因此,本设计采用C语言来实现。软件由主程序、显示子程序、延时子程序、按键扫描程序组成。初始化部分包括1602显示屏的初始化和控制步进电机I/O口的初始化;采集与显示部分实现在1602显示屏上要显示采集到的光敏电阻的电压值并转换为亮度显示;中断部分主要体现在按键功能的实现,按键部分用到了中断机制以确保按键的实时性。用到了两个按键,一个手动控制窗帘拉开,另一个手动控制窗帘关上;电机控制部分,根据环境的亮度智能控制窗帘开关。总之,自动光控窗帘实现了根据外面光线的强弱自动开关的功能。考虑到个人生活习惯不一样,进行了人性化设计,加上了手动开关,在实现自动开关的同时,保留了原始窗帘的功能。该设计整体结构简单,元器件价格低廉,降低了产品的设计成本,经济可靠,控制灵活,具有一定的市场应用前景。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的自动光控窗帘设计与实现详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注:部分图片内容来源于网络,如有侵权,请联系删除。
03-19
2021
基于单片机的气压检测系统的设计以前我国都采用国外进口的全静压系统原位检测仪对飞行器进行气压检测。这些检测仪是70年代研制的通用设备,用途单一,不能满足机上多种仪表及传感器的检测,不能定量进行性能检测。随着传感器智能化技术的发展,函数链神经网络(FLANN)和数据融合技术引入后实现了传感器的非线性校正和温度补偿。以单片机为核心,构建了检测系统.基于此方法研制的气压检测装置功能和精度大大提高。一、气压检测系统硬件系统硬件部分框图如图1。它是由电源部分、压力传感器部分、嵌入式微处理机系统、真空压力泵单元以及气路及控制组合开关等5部分组成,其中嵌入式微处理系统组成,如图2.当压力传感器感受外界压力,经过频/数(F/D)转换和模/数(A/D)转换,其结果由主微处理器进行采集,经过解算、补偿修正滤波,其结果经显示接口交付显示,同时,通过通讯处理器的同步接口进行数据和下传命令的数据同步,对于触摸键盘接口的采集和数据的采集也由主处理器进行,使用户可通过键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等。通讯处理器用于实现RS232通讯接口功能,可选的IEFE488仪用(GP1B)总线接口功能,可选的配置打印机接口功能,它一方面可将数据通过接口向上进行传输,一方面可接受下传的信息。1.1处理器单元主处理器选用MCS51单片机系列8031构成了最小应用系统。片外扩展存储器选用一片27512(64K8)EPROM和一片6264(8K8)RAM作为程序存储器及数据存储器。采用一片ATMEL公司的ATF16V8PLD器件设计地址译码器,实现了传统设计方法需多片或多级译码才能完成的功能。通讯处理器采用了MCS51单片机系列8751,用于实现RS232通讯接口功能、IEEE488仪用(GPIB)总线接口功能、打印机打印接口功能。其中RS232接口选用了MAXIM公司的MAX202接收/发送器.打印机接口选用了8255,通过并行I/O扩展方式实现数据的打印工作。在与主处理器进行通讯时,采用DS1609芯片实现主处理器和通讯处理器的批量数据交换,实现了数据传输与数据处理功能的分离,使它们各司其职,保证了系统的实时性,也有效解决了上位机对下位机的寻址问题。1.2传感器该仪器所采用的压力传感器是高精度(0.02%~0.007%FS)高稳定性(年变化量0.01%FS)的谐振筒式压力传感器。其工作原理如图3所示:(1)组成:谐振筒是用特殊恒弹性材料制成,壁厚0.08mm。外保护筒材料与谐振筒材料类似。压电陶瓷片是用来激励和拾取筒的谐振率,在两筒之间为高真空。(2)原理:在谐振筒内部通以被测压力,使谐振筒受到一个张紧力,压力不同,张紧力不同,其自身具有的固有频率也不同。用放大器和激(拾)振元件以及筒体,构成一个机电闭合振荡器(正反馈),它们谐振在谐振最低能级的固有频率点上并输出。也就是说,不同的压力对应不同的频率,测其频率,便知压力。由于振筒外部为真空,故所测压力为绝对压力。(3)特点:该传感器的分辨率很高,对应10~1070hPa的压力范围,输出变化35万个字,即每个字对应0.1Pa,对应10~3400hPa输出变化70~75万字,分辨率均在1~3/百万。采用恒弹性,并经过多道老化工处理,故长期稳定性好,短期稳定性则更为优异。1.3接口技术(1)F/D(频率/数字)转换接口:由于传感器输出量为频率量(周期值),故使用频率量转换成数字量的专用集成电路芯片(FDC9201)。FDC9201输入输出口与TTL/CMOS兼容;采样周期根据输入高频时钟分4档控制;转换精度视情况在0.1%~0.001%之间变化;具有F/D自检功能;单一+5V电源。FDC9201有四组独立的低频12位二进制计数器,一组高频20位高速同步计数器,它们均为循环计数器.低频计数器通过缓冲器与数据总线相连,高频计数器以锁存器与数据总线相连.同步控制器是芯片的核心部件,它用于同步计数控制,并保证锁存的高频计数值为对应于被测周期的整数倍,同时产生一个RDY信号,用于通知CPU,高低频数据已准备好,可以读取。另外,还有标准采样周期控制器,用于产生4个档次的标准定时周期,并以INTR作为定时信号通知CPU.周期的长短取决于外接时钟CLK。(2)A/D(模拟/数字)转换接口:虽然该传感器的温度系数非常小,每度百万分之一,但对于高精度而言,仍是不可忽视的,故在传感器内部加了温度传感器(AD590JH),该温度传感器具有0.1%的线性度,经放大器转换为0~5V的电压信号,再经12位A/D转换,由CPU对振筒进行温度补偿,在工作温度范围内(军品:-55℃~85℃,民品0℃~50℃),仪器不再进行任何修正就可保证前面所提到的精度。(3)键盘显示控制接口:系统选用8279芯片作为触摸键盘接口,通过对其编程完成对触摸键盘的扫描工作,用户可以通过触摸键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等。此外,用户还可以通过数据小键盘对当前数据进行非线性校正。系统采用了VFD荧光数码管显示,可视尺寸150×35mm,显示内容分为上、下两排,每排20个字符,一般均由“参数符号+参数值+单位”三部分组成,同时显示三个参数时,上排为Pt或Ps,下排显示相对的传感器周期值(μs)和温度电压值(V)。二、气压检测系统主要特点(1)能独立测量和显示下列参数:Ps,Pt,Qc,H,Vi,Vt,M,Mi,ΔH,H等10种参数的组合显示,如:Ps+H,Ps+Pt,H+H,H+M,Qc+Mi,H+Vt,Qc+Vi等。(2)在检测飞行器静压系统和全压系统的气密性时,本仪器给出精确的定时时间和标准测量参数,其定时时间和测试点,均可由用户设定(指定专人密码保护),并可长期(十年)保存,并可进行声响提示和参数显示,同时显示出设定值和定时值。当设置定时时间到时,时间、压力变化值或高度变化值停止变化,并发出声响提醒。(3)本仪器不仅在原位检测中用其飞行大气参数与飞行器上仪表比对做协调一致有效性检查,而且还可作为内场检测飞行参数的标准使用。(4)本仪器可用于外场,也可用于内场(修理厂),以外场为主.但其技术参数指标均达到ZHY型飞行大气参数综合测试仪和GCY1A高精度综合测试仪的技术指标。本仪器的气路控制组合开关,可对任何飞行气压仪表和传感器的检测进行控制。(5)传感器修正功能:任何传感器均有长期稳定问题,为用户使用方便,特设此修正功能。只需用户有压力标准就可进行。本仪器有两种修正功能,即线性修正和非线性修正,并有密码保护。(6)气压原位检测参数的修改功能:可修正压力气密性定时时间、压力气密性考查测试压力、压力漏气量最大允许值、真空压力变化速度最大允许值等参数。由于不同飞行器上述参数不同,故允许用户或有资格者修正,并有密码保护。(7)具有多种保护功能:电源27V,极性接反有保护;升降速度有保护,防止过冲,过冲有告警;空速有保护,防止过压,过压有告警;气密性检测,漏气量超差有告警提示;连通开关Kst,升降速度设定值开关Pv和最大压力值设定开关Pc,有白色警圈提醒,操作要特别注意,不要随便操作,报警方式有声、灯显示、闪等。(8)自检功能:上电时自动检测EPROM,SRAM,EEPROM,F/D,A/D,传感器等,具有故障定位功能。(9)宽幅电源变化适应功能:外场27V直流电源变化幅度较大,为此本仪器提供较宽的输入电压范围:在20~36V均能正常工作。三、气压检测系统软件的设计3.1软件功能及其框图在软件编程上,采用PLM汇编语言编写,它可对硬件进行操作,便于改进和扩充,具有很强的可读性、可靠性、结构性,能给用户提供高质量的转换代码。程序从功能上分六个部分:主控程序、初始化程序、数据采图4软件系统框图样及计算程序、键盘中断服务程序、显示程序、自检程序。主控程序是整个程序的主干,系统平时都在主程序循环运行。当接受到键盘中断信号后转去执行相应的中断服务程序,进行数据采集和压力转换。此外,主控程序还完成8279、定时器等的初始化和自检任务.采样中断服务程序具有最高优先级,采样周期为52.4288ms,在响应中断后,首先完成采样周期的计算工作,再对周期进行算,由此得出压力值供各飞行参数使用。自检程序对CPU、外部RAM、F/D、传感器进行检测,如有故障显示窗报告故障定位信息,供维修人员排除故障参考,“CPUERR”表示CPU故障,“RAMERR”表示外部RAM故障,“F/DERR”表示F/D故障,“SENERR”表示传感器故障。当单片机响应8279键盘中断后,程序首先进行键分析,获取键值,转到相应的参数解算程序,同时不断接受F/D采样中断的压力值,进行飞行参数解算。所需解算的飞行参数有:高度(H)、升降速度(H′)、马赫数(M)、指示空速(Vi)、真空速(Vt).在存储器地址分配上,程序存储器27512为0~3FFFH,数据存储器6264为8000~9FFFH.在中断分配上,F/D采样中断优先级高,定时器定时中断优先级低,8279键盘中断优先级低.主要程序流程如图4所示。3.2数据采集及计算程序的编制在数据采集及计算程序中,主要实现了数据的采集存储,并用基于函数链神经网络的数据融合技术对数据进行线性化处理和温度补偿,其软件流程如图5。程序主要包括以下几个部分:(1)字符串转换.这部分程序包括了数据比较、二进制转字符串和字符串转十六进制等功能.在后面的程序中通过调用此程序实现查表、数据比较和测量数据存储。(2)数据采集.将采集到的周期值进行存储,调用压力计算程序求解压力,并对计算结果进行字符串转化后存储到数据存储器。(3)根据拟合公式计算压力.将所得到的周期和温度值代入公式计算,同时实现对压力的非线性校正和温度补偿。(4)查表计算温度.根据查表法计算测量时的传感器温度值。(5)根据压力求解高度、马赫数、真空数等.得到压力值Pt,然后根据Pt值,解出其它大气参数:气压高度H、真空速Vt、指示空速Vi、马赫数M、指示马赫数Mi和升降速度H等。(6)传感器校正.用户只需有精度高于0.02%的压力基准即可对设备进行定期校验,设备提供传感器线性及非线性修正功能,用户只要输入不同温度下10,50,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950,1025,1045,1070共22个点的压力值,就可对传感器进行非线性校正。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的气压检测系统的设计技术详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-18
2021
基于单片机的远程灌溉节水控制系统设计我国是一个典型的农业大国,对于农作物的灌溉大部分采用地面灌溉的方式。此种方式效率较低,并且根据人工经验来判断时长和灌溉的程度。传统的底面灌溉浪费了大量人力和物力,并且灌溉的水资源不能被农作物及时的吸收。除此之外,我国的水资源比较紧缺,因此节水的灌溉技术更合适发展的需要。节水的灌溉技术在国外已经成熟,这主要是由于他们起步早,并且运用比较先进的电子和计算机技术。如果全部引进国外的灌溉系统,不仅技术受到国外的控制,而且成本的费用也较高。另外,我国的自然气候土地状况也不尽相同。基于此本文设计了以单片机STC89C52核心的控制系统,阐述了控制系统的硬件电路,主要包括电源电路、显示电路、数据采集电路和驱动电路等,并利用开发软件Keil设计程序,主要包括监控程序、时钟程序等。经过最终的调试,该控制系统能很好的实现预期要求,达到农作物合理灌溉的目的,且易于推广。一、远程灌溉节水控制系统工作原理和结构远程灌溉系统是以单片机为核心的,同时对其它设备进行控制、处理以及监控等,总体结构图如图1所示。整体的灌溉系统主要包括单片机的控制系统、管道运水系统、湿度传感器和电源电路等。根据图1中的介绍,其工作原理如下所示。(1)灌溉的装置主要是由水泵、压力表、流量计等组成,一定的压强下可以将水和肥料相互融合,此时先将杂质过滤出来,然后形成的有用的液体进入管道内部。(2)运水的管道系统主要是主干管道、支路管道、毛管等组成。一般情况下,主管和直管的直径大约为37.5~100mm,毛管的直径在10mm左右。为了更好的实现水在管道内部的顺利流通,各个不同的管道之间用二通或者三通的阀连接。(3)滴头的功能主要是将水流的形状转变为微小的水滴,进而充分的浸湿土壤。(4)湿度传感器主要是测量土壤内部的湿度,能够收集控制系统的大量数据,进而对灌溉的程度和需求进行及时的评价。(5)单片机是灌溉系统的关键部分,主要是由中央处理器、存储器、定时器等组成。灌溉系统中的上位机和单片机是以串行通信RS232连接,湿度传感器根据A/D接口实现数据的传送和转换,控制系统对接收到的信号进行处理,并运用驱动电路实现对电磁阀系统的控制,进一步完成农作物的灌溉。二、远程灌溉节水控制系统硬件电路设计整个系统的硬件电路由单片机控制电路、时钟及复位电路、人机对话电路、数据采集电路、电磁阀驱动电路和电源模块等组成。2.1单片机电路设计单片机STC89C52是由ATMEL公司生产的低电压、高性能8位控制机,含有8K的只读存储器和256K的数据存储器。它有40引脚、32个双向输入端口、2个中断接口、3个16位计数器和2个串行通信接口等,并且兼容MCS-51指令系统。时钟频率为0~24MHz,电源的接入端为-5~+5V。2.2时钟及复位电路设计该单片机采用内部振荡器组成,为高增益反向增大器。XTAL1和XTAL2分别为输入端和输出端。当系统工作的时候,如果遇到故障或者复杂状态的时候,需要对系统进行复位。此单片机的自动复位功能互主要是通过电容充放电实现的。手动按键复位主要是通过电阻与电源相接通。2.3人机接口电路设计人机接口电路主要实现人与计算机进行信息、数据的交换。目前最常用的输出和输入设备包括显示器和键盘,下显示接口面对LED的显示接口电路和键盘电路进行设计。为了实现系统的简化,该控制系统采用的是四位一体的数码管。它是由8位的共阳极管路组成,并且是动态显示的。为了更好地实现系统的控制,采用4位独立的键盘,按键的数量较少并且操作速度较快。整体的结构简单、成本低。2.4数据采集电路设计要想精确的实现农作物的灌溉,必须选用精确的传感器。目前土壤的湿度传感器是FDR型。此类型的传感器简单、安全、自动测量。根据实际的情况,选用SWR-2传感器。当传感器采集后,需要进行数模转换,据此选择TLC549转换器。它是8位逐渐逼近式串行A/D芯片。当转换成数据后,就需要对数据进行存储。由于测量的数据比较多,根据要求就选择AT24C16存储器。它具有2048个8位字节,有16K串行存储器,通过总线进行操作。2.5输出驱动电路设计继电器是输出电路的重要组成部分,其作用主要是对电磁阀的驱动和控制,进而完成喷头的动作。另外,为了提高整个系统的抗干扰性能,采用光耦隔离作用在继电器和单片机之间。此供电系统为双电源供电。三、远程灌溉节水控制系统软件程序设计模块化结构设计是灌溉系统的软件程序设计所主要采用的方式之一,其结构都有相应的模块程序完成,主要包括不同信号采集模块、信号的初始化模块、系统控制模块、限定时间显示模块等。上述各部分模块,相互配合,能够在限定时间内完成农作物的灌溉。控制系统具有通用性强、安全性高、调试方便等优点。当单片机STC89C52上电后,首先进行的是系统程序的初始化,初始化的主要内容包括所需芯片接口的初始化以及不同标志位以及变量的初始化。完成这些后,整个系统程序就会进入主程序,单片机根据采集的土壤湿度信息,通过数模转换器进行变换,后与程序中设定的数值进行比较,经过一定的对比,LED显器就会显示实况下土壤的湿度情况。如果得到的数值比标准值大,软件程序就会不停的采集程序和数值的显示,反之程序就会按照步骤进行,启动设计好的子程序,进一步对电磁阀控制和喷头时间的限定,直到土壤的湿度值和设定的值相差不大。整个系统也是有时间限定,若超过时间定值,则会重新初始化,并重新开始农作物的灌溉。软件系统的时钟程序主要完成的是对单片机STC89C52的定时和计时。单片机的接口T0可以通过编程调整整个系统时间显示情况以及对象的确定。软件的键盘扫描程序主要针对系统运行中软件的抖动和按键状态的测试。整个扫描程序是每隔50ms进行一次扫描。为了更好的防止键在操作的过程中发生冲突,系统只执行一次按键。LED显示程序的设计主要是根据所采用的共阳极数码管情况进行。当整个二极管的阳极为高电平时,此时数码管就会点亮。因此,并列的共阳极数码管就能清晰的显示时间的变化。在进行动态系现实的时候,数码管内的数字以一定的格式保存在ROM中,通过翻译过来的不同数码,调用存储的内容,进一步显示时间的变化。在进行数模转换的时候,TLC549转换器根据模式输入、A/D变换、数据输出。数据的存储主要是AT24C16,此时采用的数据总线为I2C。根据其芯片的不同情况的寻址和应答内容,及时的写入不同的字节。总线的传送并不影响时钟线电平的变化,在满足空闲的情况,数据传送的信号就会启动。四、远程灌溉节水控制系统调试控制系统的软件程序设计是基于KeilC51开发的。其仿真调试也可以由Keil软件完成。最终生成的目标代码通过编程器JDT-2008烧入所需的STC89C52单片机中。经过验证,传感器检测数的数值与实际的数值相差不大,基本上满足要求。总结随着时代的发展,我国的水资源日益紧缺,因此对农作物的灌溉方式选择就显得格外重要。根据实际需求,本文设计了基于单片机STC89C52的远程节水灌溉系统。首先介绍了国内外灌溉系统的研究现状,并在此基础上,阐述了灌溉系统的组成结构和工作原理。然后,对系统的硬件进行设计,主要包括单片机电路设计、时钟及复位电路设计、驱动电路设计、人机接口电路设计和数据采集电路设计等。完成硬件设计,就需要对软件进行程序编写,软件程序的设计主要包括主监控程序的设计、系统时钟程序设计、按键识别和处理程序设计和动态显示程序设计等。最后,对设计的灌溉系统进行调试和验证。经过测试发现,整个系统满足设计的要求,设计成本低、运行可靠、安全性高、操作比较简单。它不仅克服了设计传输的困难,而且为同类系统的设计提供参考。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的远程灌溉节水控制系统设计与实现。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商,出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案,还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。