時(shí)間：2022-08-18 23:29:05
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和模擬電路比較，其數(shù)字電路特點(diǎn)比較突出，從以下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)：第一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)行集成化、系列化生產(chǎn)，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強(qiáng)、可靠性高、精確度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。第三、在處理功能方面較強(qiáng)，除了能實(shí)現(xiàn)數(shù)值的運(yùn)算，還實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算和判斷。第四、能夠進(jìn)行編程數(shù)字電路，很好地實(shí)現(xiàn)在各種運(yùn)算方面的靈活性。第五、通過(guò)數(shù)字信號(hào)的應(yīng)用，更方便進(jìn)行存儲(chǔ)、加密、壓縮、傳輸。
2.1單片機(jī)的定義對(duì)于單片機(jī)的定義，往往是指把計(jì)算機(jī)的一個(gè)個(gè)部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個(gè)微型的系統(tǒng)。而單片機(jī)的設(shè)計(jì)，是為了控制其應(yīng)用而設(shè)計(jì)的、以及制造其固有的構(gòu)造，在國(guó)際上，也叫微控制器。
2.2基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)在單片機(jī)芯片內(nèi)，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時(shí)器計(jì)數(shù)器部分、中斷控制系統(tǒng)時(shí)鐘部分、A/D即模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分和D/A即數(shù)模轉(zhuǎn)換器部分、以及WDT監(jiān)視定時(shí)器等部分。對(duì)于單片機(jī)，其特點(diǎn)為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統(tǒng)所需器件少。對(duì)于單片機(jī)的應(yīng)用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業(yè)方面進(jìn)行測(cè)控的；第三類：在民用方面的是一個(gè)具有智能型的電子品；第四類：在設(shè)備方面是屬于計(jì)算機(jī)的一個(gè)外設(shè)及通信的設(shè)備。
3結(jié)合數(shù)字電子技術(shù)與單片機(jī)的應(yīng)用實(shí)例
3.1數(shù)字電子鐘20世紀(jì)末，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)在社會(huì)的各個(gè)地方，這樣就帶動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展，即社會(huì)變得信息化，以及提高了現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能化。目前，隨著單片機(jī)的發(fā)展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉(zhuǎn)化為CMOS，最終實(shí)現(xiàn)了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價(jià)格特別低的設(shè)備，在電路方面，其具有了內(nèi)裝片的設(shè)備。這種技術(shù)屬于微控的一個(gè)技術(shù)。而在單片機(jī)模塊中，最普邊的是數(shù)字鐘的使用。對(duì)于數(shù)字鐘，是利用數(shù)字電子技術(shù)而實(shí)現(xiàn)的，即能進(jìn)行分秒來(lái)計(jì)時(shí)的裝置，這與機(jī)械式時(shí)鐘不同，其準(zhǔn)確性和直觀性較高。對(duì)于電子鐘，往往按照數(shù)字電路來(lái)進(jìn)行的，用時(shí)、分、秒的數(shù)字來(lái)顯示，屬于一個(gè)計(jì)時(shí)的裝置，其應(yīng)用比較廣泛，大部分是出現(xiàn)在每個(gè)家庭、車站，碼頭等地方。對(duì)于人們的日常生活來(lái)看，也是一個(gè)必須的、具備的產(chǎn)品。對(duì)于數(shù)字鐘及其擴(kuò)大應(yīng)用的研究，這是具有很重要的意義。
3.2由數(shù)字電子鐘組成的單片機(jī)的選擇在電子時(shí)鐘里，對(duì)于單片機(jī)的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個(gè)電子時(shí)鐘的硬件部分。在AT89C52片內(nèi)，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運(yùn)行的。其存儲(chǔ)空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時(shí)可以進(jìn)行擦除，也不會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會(huì)對(duì)芯片產(chǎn)生傷害。
伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在眾多行業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，然而其也受到了體積方面限制，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制方面經(jīng)常無(wú)法運(yùn)用，所以計(jì)算機(jī)微型化是計(jì)算機(jī)技術(shù)重要發(fā)展方向，自集成電路至超集成電路，自電子管至晶體管，計(jì)算機(jī)體積在漸漸變小，一直到限制的 ARM 及單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。很多專家與學(xué)者為研究計(jì)算機(jī)在單片機(jī)里的應(yīng)用，進(jìn)行了大量實(shí)踐，希望發(fā)現(xiàn)提升單片機(jī)效率的最佳使用方式，單片機(jī)是電子行業(yè)重要部件，它在電子行業(yè)中的位置無(wú)可取代，尤其是對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，一旦單片機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題，所有控制系統(tǒng)都不能正常運(yùn)行工作。
2 電子工程的內(nèi)涵
伴隨互聯(lián)網(wǎng)與電子計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)漸漸進(jìn)入黃金發(fā)展階段，這對(duì)電子技術(shù)的深入發(fā)展起了巨大推動(dòng)作用。伴隨互聯(lián)網(wǎng)對(duì)社會(huì)發(fā)展及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)越來(lái)越明顯，電子工程的重要性漸漸突顯出來(lái)，要更好的發(fā)展電子工程技術(shù)，提高我國(guó)的綜合國(guó)力，一定要不斷創(chuàng)新和探索電子工程技術(shù)，以促進(jìn)電子工程技術(shù)獲得新的發(fā)展，電子工程技術(shù)以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)作為基本的載體，系統(tǒng)性地處理與控制電子信息。依據(jù)目前電子工程技術(shù)發(fā)展情況來(lái)看，它作為系統(tǒng)的技術(shù)漸漸發(fā)生產(chǎn)業(yè)鏈分化，很多領(lǐng)域行業(yè)相互交叉的信息技術(shù)漸漸出現(xiàn)，這促進(jìn)了很多新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
3 單片機(jī)的使用概況
3.1 單片機(jī)使用發(fā)展歷史
在計(jì)算機(jī)剛剛出現(xiàn)時(shí)期，因?yàn)槭苄阅芘c體積的影響，計(jì)算機(jī)還沒(méi)有得到實(shí)際運(yùn)用，僅僅在實(shí)驗(yàn)室科研室里有一些應(yīng)用，用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)方面計(jì)算，某種程度上講，單片機(jī)某一時(shí)期的使用還沒(méi)有電子計(jì)算器受到歡迎，因?yàn)樗梢宰孕羞\(yùn)算，所以，人們一直很期待和重視計(jì)算機(jī)的發(fā)展，伴隨電子技術(shù)不斷進(jìn)步和發(fā)展，計(jì)算機(jī)性能有了很大提高，體積也有了很大程度的控制。信息技術(shù)的快速發(fā)展使筆記本電腦開(kāi)始出現(xiàn)，筆記本電腦又把計(jì)算機(jī)帶入了新的發(fā)展時(shí)期，當(dāng)計(jì)算機(jī)被用于工業(yè)控制領(lǐng)域時(shí)，它的體積仍然較大，這時(shí)人們按照實(shí)際運(yùn)用需要，開(kāi)始研發(fā)了以計(jì)算機(jī)架構(gòu)為基礎(chǔ)的單片機(jī)，利用了儲(chǔ)存器、控制器工作方式，除掉人機(jī)的相互交換界面，如果要讓單片機(jī)完成特定工作任務(wù)，一定要把任務(wù)寫(xiě)進(jìn)對(duì)應(yīng)控制程序內(nèi)，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)相互交換的界面，所以，一定要利用特殊裝置完成程序輸入。當(dāng)命令程序被輸入單片機(jī)后，還要結(jié)合對(duì)應(yīng)控制系統(tǒng)來(lái)應(yīng)用，一般情況下，單片機(jī)都要直接面板里，因?yàn)閱纹瑱C(jī)插腳壽命有限，應(yīng)用次數(shù)不能太多，不可以頻繁拆卸控制程序，要解決這一矛盾問(wèn)題，所以出現(xiàn)的單片機(jī)均支持在線輸入程序。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代化信息的基礎(chǔ)，它對(duì)社會(huì)的發(fā)展具有重要作用，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在人們生活中日漸普及，并影響著人們的需求，電子工程技術(shù)隨著獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面獲得了突破性進(jìn)展，它推動(dòng)了醫(yī)學(xué)信息化的發(fā)展。
3.2 目前單片機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀
因?yàn)闅v史原因，我國(guó)科技發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展都比較晚，和西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比，單片機(jī)擁有技術(shù)水平很低，特別是單片機(jī)生產(chǎn)與設(shè)計(jì)工作，單片機(jī)的核心制造技術(shù)都在發(fā)達(dá)國(guó)家手里，我國(guó)所運(yùn)用的單片機(jī)有很多都來(lái)自發(fā)達(dá)國(guó)家工廠。近幾年 51 系列的單片機(jī)受到人們認(rèn)可和廣泛應(yīng)用，但 51 系列單片機(jī)多數(shù)是由 ATMEL 與英特爾公司所生產(chǎn)，同時(shí)，對(duì)于單片機(jī)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我們一直處于封鎖狀態(tài)，并且限制不發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口其單片機(jī)。我國(guó)要想從根本上解決單片機(jī)這些問(wèn)題，必須重視單片機(jī)技術(shù)的研究與發(fā)展工作，高度重視單片機(jī)技術(shù)，為應(yīng)對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的封鎖，我國(guó)一直在加大力量研究單片機(jī)技術(shù)，提升相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作人員待遇，政府公布許多有關(guān)單片機(jī)的法規(guī)政策，鼓勵(lì)和支持單片機(jī)的發(fā)展，加大力度保護(hù)我國(guó)單片機(jī)科技公司，所以，最近幾年我國(guó)的電子業(yè)獲得重大發(fā)展，我國(guó)的電子科技公司已經(jīng)制造了有其產(chǎn)權(quán)的中央處理器，盡管這些處理器與發(fā)達(dá)國(guó)家中央處理器的性能還相差較大，處理器加工工藝也不夠完善，但可以設(shè)計(jì)制造中央處理器就表明我們已經(jīng)取得進(jìn)步，未來(lái)也一定會(huì)自主研究和開(kāi)發(fā)出眾多單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)。
4 單子工程技術(shù)特征
電子工程技術(shù)是伴隨電子行業(yè)發(fā)展而形成的一門(mén)新興學(xué)科。當(dāng)今時(shí)代是信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)信息化，發(fā)展電子行業(yè)是前提與基礎(chǔ)，通過(guò)電子工程技術(shù)可以看出一個(gè)國(guó)家的信息化水平的高低。所以，每個(gè)國(guó)家都必須高度重視電子工程技術(shù)，也因此，很多高等院校都安裝信息化發(fā)展情況增設(shè)電子工程技術(shù)課程和專業(yè)。高等院校的電子工程專業(yè)學(xué)生只有完成有關(guān)電子工程技術(shù)的學(xué)習(xí)，才可以在畢業(yè)后進(jìn)入電子工程有關(guān)企業(yè)從事電子工程技術(shù)方面的設(shè)計(jì)或制造工作，才能給我國(guó)的電子工程技術(shù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。大量的調(diào)查結(jié)果和實(shí)踐證明充分顯示，現(xiàn)階段我國(guó)的電子工程技術(shù)水平依然很低，要迅速發(fā)展電子行業(yè)，必須借鑒其他發(fā)達(dá)國(guó)家的成功經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)槲鞣絿?guó)家在單片機(jī)技術(shù)方面的封鎖，使我國(guó)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較少，我國(guó)必須漸漸探索才能發(fā)展電子工程技術(shù)。
5 電子工程技術(shù)在單片機(jī)技術(shù)里的運(yùn)用
單片機(jī)屬于微型計(jì)算機(jī)，目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并且經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，有關(guān)單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)日益成熟，并且逐步形成了較為完善的運(yùn)用體系。正常情況下，單片機(jī)運(yùn)用有兩個(gè)重要部分組成，即軟件部分與硬件部分。軟件主要指各個(gè)控制程序，硬件主要是指各類型的電子元器件，要有效控制系統(tǒng)，一定要運(yùn)用電子元器件來(lái)共同組建控制系統(tǒng)，再根據(jù)具體控制要求，有目的性的編制和設(shè)定對(duì)應(yīng)控制程序，當(dāng)控制程序被輸入單片機(jī)后就能夠?qū)崿F(xiàn)任務(wù)控制，所以電子工程技術(shù)對(duì)單片機(jī)運(yùn)用來(lái)說(shuō)，在軟件方面及硬件方面都有著十分重要的意義。電子工程技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展使得電子元器件開(kāi)始出現(xiàn)，人們普遍認(rèn)為第三次科技革命的開(kāi)始就是計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，同時(shí)，計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展又是建立在電子工程技術(shù)前提下的。大量的實(shí)踐表明現(xiàn)階段我國(guó)的許多電子元器件工廠的工程都屬于其他國(guó)家公司，我國(guó)很少有自己本土電子工程技術(shù)型企業(yè)。伴隨單片機(jī)被人們廣泛用于工業(yè)控制方面，電子工程技術(shù)變得越來(lái)越重要。
6 結(jié)束語(yǔ)
機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的記錄數(shù)據(jù)必須全部下載下來(lái)并轉(zhuǎn)存到地面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中，在這一過(guò)程中運(yùn)行數(shù)據(jù)一般采用大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或者其他數(shù)據(jù)傳輸方式來(lái)傳輸，這種數(shù)據(jù)傳輸方式不僅需要借助大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)也必須經(jīng)歷數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜斯に痛骐A段，不僅增加了數(shù)據(jù)信息的傳輸復(fù)雜性，而且讓數(shù)據(jù)的傳輸存儲(chǔ)活動(dòng)面臨著一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，不利于數(shù)據(jù)信息的規(guī)范化管理，在數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪@種形勢(shì)下，采用無(wú)線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)車與地面信息管理中心之間的無(wú)線通信，可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)管理的工作過(guò)程，并提高數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和可靠性。
二、硬件配置
1、數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)。
RF-418數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)是無(wú)線通信領(lǐng)域的一種新型產(chǎn)品，其在提高了自身通信技術(shù)水平和通信質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)之間的無(wú)線通信，在運(yùn)行中可以提供RF測(cè)試、雙向通信測(cè)試、一般數(shù)據(jù)傳送、自動(dòng)調(diào)頻數(shù)據(jù)傳送等四種工作模式。這四種模式之間的切換簡(jiǎn)單方便，在保證其自身高可操作性的同時(shí)也提供了多樣化的數(shù)據(jù)傳輸形式，最大限度的滿足了機(jī)車和地面數(shù)據(jù)中心之間的通信需求。
2、數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)的接口。
無(wú)線通信技術(shù)在單片機(jī)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，存在的最大問(wèn)題就是數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)的對(duì)接問(wèn)題，在單片機(jī)通信系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要保證數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)之間對(duì)接的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。車載微機(jī)系統(tǒng)采用的處理器是DALLAS公司研發(fā)的DS80C320處理器，其在運(yùn)行中能夠提供兩個(gè)全雙工串行口，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針、13個(gè)中斷源。通過(guò)處理器自身強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以結(jié)合數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)和車載微機(jī)所處的不同的實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)其對(duì)接的方式進(jìn)行選擇，保證數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)車載微機(jī)系統(tǒng)在對(duì)接活動(dòng)中最大限度的接口連接安全和數(shù)據(jù)傳輸安全，減輕了單片機(jī)控制接口的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高了單片機(jī)通信系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。
三、通信軟件設(shè)計(jì)
1、通信格式。
車載微機(jī)向地面通信系統(tǒng)發(fā)送請(qǐng)求信號(hào)主形式為ABBAIDSUMNFF、其中數(shù)據(jù)幀一共包含有6個(gè)字節(jié)，前兩個(gè)字節(jié)（ABBA）表示起始位置，第三個(gè)字（ID）表示該趟列車的車載微機(jī)的編碼號(hào)，第四字節(jié)(SUM)為通信活動(dòng)中的標(biāo)注字節(jié)，第五字節(jié)（N）表示在本次通信活動(dòng)中從起始字節(jié)到結(jié)束字節(jié)的字節(jié)數(shù)，是為了防止在通信中信息丟失而設(shè)置的，第六字節(jié)（FF）表示通信內(nèi)容結(jié)束。無(wú)線通信技術(shù)在單片機(jī)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)通信模式最大的創(chuàng)新就是實(shí)現(xiàn)了信息通信的數(shù)字化。單片機(jī)通信系統(tǒng)在我國(guó)的應(yīng)用廣泛的存在著運(yùn)行中一對(duì)多的運(yùn)行模式，一般大型機(jī)務(wù)段都擁有數(shù)百臺(tái)機(jī)車。因?yàn)殍F路運(yùn)輸自身的特性，大量的機(jī)車回段的時(shí)間都不確定，機(jī)車在完成運(yùn)輸任務(wù)返回機(jī)務(wù)段時(shí)，應(yīng)該首先與地面信息系統(tǒng)取得聯(lián)系，這種聯(lián)系由機(jī)車首先發(fā)出通信請(qǐng)求，在得到地面信息系統(tǒng)的回應(yīng)后，與地面信息系統(tǒng)建立通信連接并完成數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)車載微機(jī)連續(xù)三次申請(qǐng)通信都得不到回復(fù)或者回復(fù)信息不正確的時(shí)候，車輛管理人員應(yīng)該保留該車次的數(shù)據(jù)信息，并與維護(hù)人員聯(lián)系進(jìn)行車載微機(jī)的修理。
2、程序流程。
關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無(wú)線數(shù)字電臺(tái)串行通信
一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過(guò)傳感器將捕捉的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號(hào)，存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，或送給微處理器，或通過(guò)無(wú)線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進(jìn)行處理。無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無(wú)線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測(cè)量站發(fā)送到主控站的設(shè)備。
1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。
系統(tǒng)由測(cè)量站和主控站兩部分組成。測(cè)量站主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的采集、存儲(chǔ)，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機(jī)顯示打印等。
2AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機(jī)，工作電壓范圍為2.7～6V（實(shí)際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個(gè)可編程的全雙工串行通信接口，能同時(shí)進(jìn)行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過(guò)RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。
2.1通信協(xié)議與波特率
數(shù)字電臺(tái)與單片機(jī)、終端主控機(jī)的通信協(xié)議為：
通信接口——標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口，9線制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數(shù)字電臺(tái)選用Motorola公司的GM系列車載電臺(tái)，工作于VHF/UHF頻段，可進(jìn)行無(wú)線數(shù)傳（9線制標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口），也可進(jìn)行話音通信；采用二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)CCITT.23標(biāo)準(zhǔn)。在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)字傳輸時(shí)，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時(shí)使用。實(shí)際使用時(shí)，電臺(tái)工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時(shí)進(jìn)行）即可滿足系統(tǒng)要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。
發(fā)送前，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗(yàn)位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SBUF，啟動(dòng)發(fā)送過(guò)程。串行口能自動(dòng)把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。
接收時(shí)，置SCON中的REN為1，允許接收。當(dāng)檢測(cè)到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時(shí)，開(kāi)始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當(dāng)滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時(shí)，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無(wú)效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時(shí)器T1的溢出率與SMOD值同時(shí)決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當(dāng)SMOD=0時(shí)，n=32；SMOD=1時(shí)，n=16。T1溢出率取決于T1的計(jì)數(shù)速率（計(jì)數(shù)速率=fosc/12）和TI預(yù)置的初值。
定時(shí)器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動(dòng)重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時(shí)計(jì)數(shù)初值為X，則每過(guò)“28-X”個(gè)機(jī)器周期，T1就會(huì)發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的硬件連接
AT89C51與數(shù)字電臺(tái)的硬件連接如圖3所示。
系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。利用單片機(jī)串口與數(shù)字電臺(tái)RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺(tái)常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機(jī)P3.5腳輸出高電平。單片機(jī)使用TTL電平，電臺(tái)使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電臺(tái)之間的電源隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能。
單片機(jī)通過(guò)帶控制端的三態(tài)緩沖門(mén)74HC125、非門(mén)74HC14控制電臺(tái)的收發(fā)轉(zhuǎn)換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時(shí)，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺(tái)PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時(shí)c1=0，74HC125A導(dǎo)通，接收的指令由電臺(tái)的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門(mén)，送入單片機(jī)RXD腳。發(fā)射時(shí)，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺(tái)PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時(shí)c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)由單片機(jī)TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門(mén)、光電隔離、MAX232電平變換，通過(guò)電臺(tái)TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
3通信軟件設(shè)計(jì)
通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。采取差錯(cuò)控制與容錯(cuò)技術(shù)是非常重要的。
*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測(cè)量站在連續(xù)收到5個(gè)同步符后進(jìn)行密碼驗(yàn)證，驗(yàn)證通過(guò)后正式接收指令字節(jié)；如未通過(guò)，則測(cè)量站發(fā)一信號(hào)讓主控站重發(fā)，三次驗(yàn)證不過(guò)則停發(fā)該命令。測(cè)量站發(fā)/主控站收時(shí)，驗(yàn)證方式與此相同。驗(yàn)證通過(guò)后，測(cè)量站開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
*一個(gè)指令由3字節(jié)構(gòu)成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯(cuò)誤時(shí)停發(fā)。
*主控站每發(fā)一個(gè)指令，測(cè)量站都回送一個(gè)應(yīng)答信號(hào)。該應(yīng)答信號(hào)中包含原指令樣本。
下面給出單片機(jī)串行口與電臺(tái)的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計(jì)數(shù)器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動(dòng)T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設(shè)定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收
接收及驗(yàn)證程序：
NUMEQU2BH；同步符個(gè)數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺(tái)收狀態(tài)
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個(gè)數(shù)
A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3
A3：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1
INCNUM；收到的同步符個(gè)數(shù)加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個(gè)數(shù)
CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個(gè)55H轉(zhuǎn)A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗(yàn)證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4
INCNUM；收到的密碼個(gè)數(shù)加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉(zhuǎn)A5
發(fā)送程序：
CLRP3.5；置電臺(tái)發(fā)狀態(tài)
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺(tái)
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)
B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時(shí)4μs
CLRTI
RET
【關(guān)鍵詞】電渦流；傳感器；單片機(jī)
1.引言
現(xiàn)代社會(huì)是信息化的社會(huì)，人們的主要交流和溝通都是通過(guò)對(duì)信息的傳遞、處理而進(jìn)行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應(yīng)外界信息的方式，能夠?qū)⑾鄳?yīng)的需要采集的信息轉(zhuǎn)換成為控制芯片能夠識(shí)別的電流或者電壓等信號(hào)，在現(xiàn)代的控制測(cè)量系統(tǒng)中具有不可缺少的作用。
本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應(yīng)而工作的傳感器，具有很多優(yōu)點(diǎn)：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應(yīng)以及較高的靈敏度等等。
該傳感器還具有很強(qiáng)的抗干擾能力，相比而言，傳統(tǒng)的傳感器具有非線性誤差，要求工作環(huán)境恒定或者價(jià)格較高[1]。
2.電渦流式微位移傳感器
2.1 傳感器發(fā)展歷程
國(guó)外在工業(yè)化的過(guò)程中，逐漸將傳感器廣泛應(yīng)用在各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，在航天和軍事領(lǐng)域也有十分領(lǐng)先的傳感器應(yīng)用。之后伴隨各個(gè)國(guó)家的機(jī)械、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等信息產(chǎn)業(yè)如日中天，歐美國(guó)家以及亞洲的日本都對(duì)世界的傳感器具有相當(dāng)重要的影響。
我國(guó)主要是在1960年開(kāi)始對(duì)傳感器進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作。國(guó)家組織大批科研人員對(duì)其進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，并實(shí)施了“八五”、“九五”等國(guó)家計(jì)劃，使得其取得了十分矚目的應(yīng)用成就。然而我們也應(yīng)該清醒地意識(shí)到，我國(guó)在傳感器的基礎(chǔ)制造工藝等方面還不能和發(fā)達(dá)國(guó)家相提并論，許多核心技術(shù)以及芯片都要進(jìn)口。與此同時(shí)，我們的傳感器在國(guó)際上沒(méi)有太大競(jìng)爭(zhēng)力，產(chǎn)品研發(fā)和更新速度很低，缺少實(shí)用創(chuàng)新性[2]。
2.2 傳統(tǒng)傳感器缺點(diǎn)
以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來(lái)，具有以下幾個(gè)方面的嚴(yán)重不足：
（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時(shí)間而漂移；
（2）環(huán)境會(huì)干擾參數(shù)，使得測(cè)量結(jié)果發(fā)生漂移；
（3）因結(jié)構(gòu)尺寸大，而時(shí)間響應(yīng)特別差；
（4）易受噪聲干擾、信噪比低；
（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。
2.3 電渦流式微位移傳感器
本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應(yīng)。該類型的傳感器，通過(guò)渦流效應(yīng)使相應(yīng)的位移的變化，轉(zhuǎn)換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉(zhuǎn)換成為電壓的變化，再進(jìn)行檢測(cè)和輸出，根據(jù)相應(yīng)的公式或者經(jīng)驗(yàn)，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如具有很高的靈敏度、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以及及時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。該傳感器廣泛應(yīng)用在測(cè)量振動(dòng)和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號(hào)與位移的變化量是線性的關(guān)系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統(tǒng)的比例常數(shù)，在不同的傳感器中根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同是不一樣的。
2.4 電渦流式位移傳感器測(cè)量原理
公式能夠精確描述該原理。我們根據(jù)公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對(duì)應(yīng)。電渦流傳感器測(cè)量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號(hào)激勵(lì)過(guò)程中，傳感器會(huì)依據(jù)位移變化而產(chǎn)生電壓的變化。
3.測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
3.1 主控芯片
本論文設(shè)計(jì)的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機(jī)。MSC-51單片機(jī)是八位的非常實(shí)用的單片機(jī)。本論文所使用的AT89S52單片機(jī)就是基于這款單片機(jī)的。MSC-51單片機(jī)的基本架構(gòu)被ATMEL公司購(gòu)買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎(chǔ)上加入了許多新的功能，同時(shí)擴(kuò)展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此無(wú)論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應(yīng)用都很多。全球也有許多大公司對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機(jī)仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場(chǎng)[4]。
下面對(duì)本論文所使用的單片機(jī)作簡(jiǎn)要介紹。AT89S52單片機(jī)具有最大能夠支持的64K外部存儲(chǔ)擴(kuò)展，同時(shí)還具有8K字節(jié)的Flash空間。該單片機(jī)具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時(shí)每組端口具有8個(gè)引腳。每個(gè)引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說(shuō)的引腳復(fù)用。其還具有斷電保護(hù)、看門(mén)口、計(jì)時(shí)器和定時(shí)器。51單片機(jī)一般的工作電壓是5V。
3.2 顯示模塊
本論文設(shè)計(jì)的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對(duì)于數(shù)碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來(lái)顯示其測(cè)量處理后的數(shù)據(jù)。
4.測(cè)量系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
本論文的主程序循環(huán)采集電量的變化，并實(shí)時(shí)顯示在液晶模塊上。系統(tǒng)軟件是指完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能的軟件。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性，在編寫(xiě)系統(tǒng)應(yīng)用軟件時(shí)，主要考慮以下兩方面：
（1）提高系統(tǒng)抗干擾性能。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統(tǒng)除了在硬件上硬件復(fù)位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術(shù)、延時(shí)消抖技術(shù)以及對(duì)位移大小采樣值進(jìn)行中值濾波的數(shù)字濾波方法，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
（2）采用模塊化編程。將系統(tǒng)的應(yīng)用程序分為若干個(gè)功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個(gè)功能模塊程序調(diào)通后，再把各個(gè)功能模塊結(jié)合起進(jìn)行聯(lián)調(diào)，這大大減少了調(diào)試時(shí)間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。
5.總結(jié)
電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應(yīng)的傳感器，能夠?qū)⑽灰频淖兓D(zhuǎn)換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統(tǒng)傳感器的發(fā)展歷程，進(jìn)而介紹了電渦流式微位移傳感器的測(cè)量原理和優(yōu)勢(shì)，并基于單片機(jī)設(shè)計(jì)了測(cè)量系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1]譚祖根，汪樂(lè)宇.電渦流檢測(cè)技術(shù)[M].北京：原子能出版社，1986.
[2]于鵬，許媛媛.利用插值法和曲線擬合法標(biāo)定電渦流傳感器[J].中國(guó)測(cè)試技術(shù)，2007，1（33）.
單片機(jī)是一種集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)等部分于一體的器件，只需要外加電源和晶振就可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字信息的處理和控制。因此，單片機(jī)廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)控制中。
本論文側(cè)重介紹“單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)”的軟件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi)容包括：采樣、濾波、鍵盤(pán)、LED顯示系統(tǒng)，加熱控制系統(tǒng)，單片機(jī)MCS-51的開(kāi)發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等。作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)綜合運(yùn)用了微機(jī)原理、自動(dòng)控制原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、鍵盤(pán)顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次綜合測(cè)試。
關(guān)鍵詞：MCS-51;8051;溫度控制;PID
ABSTRACT
With scientific constant progress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used. especially in the heat treatment industry, the accurate test and controlling of temperature is very important. In a lot of fields, for example: In metallurgical industry, chemical production, power engineering, machine manufactures, food processing, family and industry heat etc. people need to heating furnace, heat-treatment furnace and all kinds of response stove and boiler temperature measure and control, through software design, to reach the intelligent control finally and realize the interactive function.
Adopt Single-Chip Microcomputer is it control convenient, simple, flexibility advantage such as being heavy to have not merely to control to go on to temperature to come, and can raise by technical indicator not to accuse of temperature by a large margin, thus can big improvement quality and the quantity of products. So the control problem to the temperature of Single-Chip Microcomputer is the control problem constantly be able to encounter in the industry manufacture.
This thesis introduces the design and debugging of “the temperature control system by microcomputer”. As a typical experimental design in control system, it uses much control knowledge and comprehensively tests student’s ability in control system.
防潮是糧食儲(chǔ)存過(guò)程中一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)糧食的儲(chǔ)存質(zhì)量有很重要的作用。它直接影響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問(wèn)題是加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度與濕度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是用扦樣式玻璃溫度計(jì)，人工判讀等最原始的測(cè)溫方法，工作量大，難以控制，滯后嚴(yán)重，做好日常的糧情檢查工作，可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理，以保證儲(chǔ)糧的安全。本論文側(cè)重介紹“單片機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)”的軟、硬件設(shè)計(jì)及相關(guān)內(nèi)容。論文的主要內(nèi)容包括：采樣、LED顯示，單片機(jī)89C51的開(kāi)發(fā)以及系統(tǒng)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)等。作為控制系統(tǒng)中的一個(gè)典型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，單片機(jī)溫度檢測(cè)系統(tǒng)綜合運(yùn)用了單片機(jī)技術(shù)、模擬電子技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)碼顯示技術(shù)等諸多方面的知識(shí)。
2糧倉(cāng)濕度檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
糧情測(cè)控系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件的結(jié)合體，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)儲(chǔ)糧的檢測(cè)與預(yù)警。系統(tǒng)硬件由控制部分和信號(hào)檢測(cè)部分組成，其中，控制部分包含五個(gè)模塊：控制器模塊、手動(dòng)按鍵、顯示模塊、通信模塊和報(bào)警模塊；信號(hào)檢測(cè)部分包含一個(gè)模塊：濕度檢測(cè)模塊。
2.1核心單元電路
綜合考慮系統(tǒng)的方便性，可靠性，性價(jià)比等因素，系統(tǒng)主機(jī)芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統(tǒng)常用的單片機(jī)，應(yīng)用在很多領(lǐng)域，利用它完成的報(bào)警系統(tǒng)很多。使用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的采樣煤氣濃度，能夠達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，而且AT89C51單片機(jī)相對(duì)于其它型號(hào)的單片機(jī)，更加易于學(xué)習(xí)和掌握，性能也相對(duì)比較好。
2.2檢測(cè)傳感器和檢測(cè)電路
濕度檢測(cè)采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測(cè)控系統(tǒng)中主要是檢測(cè)室內(nèi)與室外的濕度，一般一個(gè)糧倉(cāng)有兩個(gè)濕度檢測(cè)點(diǎn)，且精度要求不高。
2.3顯示電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)顯示模塊采用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理，清晰的顯示實(shí)時(shí)濕度值
3軟件設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，作為主控的上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)及作為數(shù)據(jù)采樣的單片機(jī)終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用模塊化編程，將各部分功能分別實(shí)現(xiàn)，主要的功能子程序有：數(shù)據(jù)采集、標(biāo)度變換、線性校正、數(shù)制轉(zhuǎn)換、數(shù)值顯示、發(fā)送、接收和部分中斷子程序。
4系統(tǒng)調(diào)試
本次設(shè)計(jì)采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯(lián)調(diào)時(shí)只需要把各模塊進(jìn)行正確的連接就可以實(shí)現(xiàn)仿真，其模塊與電路圖在前面已經(jīng)介紹這里只是給出總體調(diào)試的效果，把軟件調(diào)試的.HEX文件燒入其中的AT89C51中就可以運(yùn)行了。
5結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；項(xiàng)目式；課程改革
單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)是高職院校電子信息類、自動(dòng)控制類等專業(yè)的核心課程，這門(mén)課程學(xué)習(xí)的好壞直接影響了學(xué)生對(duì)專業(yè)研究的進(jìn)一步深入的能力及電子信息類人才培養(yǎng)的基本要求。據(jù)調(diào)研高職院校單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用課程教學(xué)方式，部分院校按照知識(shí)體系講授，講授內(nèi)容順序?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)概論、單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)、匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等[1]。按照知識(shí)體系講解，教師和學(xué)生普遍感覺(jué)內(nèi)容枯燥無(wú)味，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)難以理解，更不用說(shuō)具備利用單片機(jī)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的能力。部分院校目前利用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐教學(xué)測(cè)試，教學(xué)效果良好。
一、教學(xué)模式的改革
教學(xué)模式由知識(shí)體系講授轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式。這兩種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，知識(shí)體系講授對(duì)于高職階段的同學(xué)說(shuō)來(lái)說(shuō)，能夠系統(tǒng)的了解單片機(jī)的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)，對(duì)指令執(zhí)行的內(nèi)部過(guò)程更加清晰，知識(shí)點(diǎn)介紹完后再通過(guò)一個(gè)大的課程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目完成課程的實(shí)踐教學(xué)。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法是通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)完成單片機(jī)課程的教學(xué)，即介紹某個(gè)項(xiàng)目時(shí)，先介紹理論知識(shí)，緊跟著完成實(shí)踐教學(xué)，即設(shè)計(jì)項(xiàng)目硬件電路、軟件程序，然后調(diào)試系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。每個(gè)項(xiàng)目能完成具體的某種功能，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣會(huì)增加，對(duì)課程的理解更加深入。兩種講授方式存在的弊端有：知識(shí)講授體系缺乏興趣性、理論較難理解、缺乏實(shí)踐能力的鍛煉；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式對(duì)單片機(jī)的內(nèi)部原理分析不夠深入，但提高了單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目的實(shí)際開(kāi)發(fā)能力。
實(shí)際教學(xué)過(guò)程中可采用模擬仿真及實(shí)物焊接兩個(gè)環(huán)節(jié)。硬件仿真電路使用Proteus硬件仿真軟件，該軟件內(nèi)部集成了多種常用的單片機(jī)芯片、電阻、電容、晶體管、LED、LCD液晶屏等，電路搭建方便，仿真效果良好，目前廣泛的應(yīng)用在單片機(jī)課程的教學(xué)中。軟件采用KEIL軟件，該軟件使用方便，通過(guò)建立工程文件到生產(chǎn)HEX文件整個(gè)流程清晰易懂，代碼編譯質(zhì)量高。Proteus和KEIL兩個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境具有聯(lián)調(diào)功能，提高了學(xué)習(xí)效率，使得系統(tǒng)開(kāi)發(fā)流程更加直觀，容易被學(xué)生接受。
二、教學(xué)內(nèi)容的選擇
教學(xué)內(nèi)容的選擇需符合人才培養(yǎng)方案的定位。學(xué)生通過(guò)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握單片機(jī)實(shí)際項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)流程；能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)常用的單片機(jī)控制系統(tǒng)；具備檢修單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)故障的能力；能夠熟練使用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真測(cè)試；提高學(xué)生手工焊接技能等要求。
通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，使得單片機(jī)技術(shù)中的知識(shí)點(diǎn)全部介紹，能夠達(dá)到上述要求。教學(xué)項(xiàng)目需從簡(jiǎn)到難，然后綜合設(shè)計(jì)多個(gè)項(xiàng)目，最終達(dá)到理論和實(shí)踐教學(xué)效果。教學(xué)內(nèi)容詳細(xì)介紹如下：（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)的介紹。可選用項(xiàng)目點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管。分析單片機(jī)與PC機(jī)的區(qū)別，介紹單片機(jī)的基本知識(shí)等，理論分析后，在Proteus中搭建硬件電路，在KEIL中設(shè)計(jì)軟件程序，然后調(diào)試程序，觀察系統(tǒng)是否正常工作，需重點(diǎn)介紹集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Proteus、KEIL軟件的使用。（2）單片機(jī)IO端口的學(xué)習(xí)。如可選用流水燈系統(tǒng)展開(kāi)介紹，詳細(xì)分析單片機(jī)內(nèi)部IO端口的特點(diǎn)，分析其應(yīng)用場(chǎng)合，通過(guò)軟硬件設(shè)計(jì)提高學(xué)生實(shí)踐能力。（3）單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的學(xué)習(xí)。可選用秒表設(shè)計(jì)項(xiàng)目展開(kāi)教學(xué)，通過(guò)對(duì)秒表延時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)，采用定時(shí)器查詢方式完成延時(shí)，能夠較好的掌握定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作原理及實(shí)際應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。（4）單片機(jī)中斷系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在秒表設(shè)計(jì)中延時(shí)程序可用中斷方式完成，通過(guò)與查詢方式的比較，能夠讓學(xué)生更容易理解單片機(jī)定時(shí)與中斷之間的關(guān)系。（5）單片機(jī)鍵盤(pán)電路的學(xué)習(xí)。需掌握獨(dú)立按鍵和矩陣鍵盤(pán)兩種方式的應(yīng)用，可采用萬(wàn)年歷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在此項(xiàng)目中介紹數(shù)碼管動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此項(xiàng)目進(jìn)一步綜合運(yùn)用了定時(shí)、中斷資源，提升了學(xué)生綜合運(yùn)用單片機(jī)內(nèi)部資源的能力。（6）最后通過(guò)多個(gè)綜合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，達(dá)到教學(xué)目的。如單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)密碼鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)語(yǔ)言報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。[2-3]
在項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了達(dá)到更好的教學(xué)效果，可以網(wǎng)購(gòu)單片機(jī)學(xué)習(xí)套件，學(xué)生動(dòng)手從單片機(jī)最小系統(tǒng)焊起，然后焊接接口電路及串口下載電路等。通過(guò)實(shí)物的焊接能夠加深學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的理解，且每個(gè)項(xiàng)目HEX文件能夠在此套件上驗(yàn)證，包含了仿真與實(shí)物測(cè)試。也可以讓學(xué)生在萬(wàn)能板上焊接每個(gè)項(xiàng)目電路，進(jìn)而提高焊接能力及實(shí)物查錯(cuò)能力等。
三、考核方式的改革
單片機(jī)課程的考核采用平時(shí)成績(jī)和期末成績(jī)按比例相加得到課程成績(jī)。平時(shí)成績(jī)應(yīng)占主要部分。平時(shí)成績(jī)的重要性提高，學(xué)生的積極性會(huì)增加，能讓學(xué)生認(rèn)真的完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。
高職院校的學(xué)生主要是培養(yǎng)實(shí)踐能力的提升，在理論夠用的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化其動(dòng)手能力的鍛煉。如何對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行考核呢？可考核硬件電路設(shè)計(jì)的正確性、軟件程序設(shè)計(jì)的合理性、功能的完整性等。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，可讓學(xué)生在萬(wàn)能板上焊接單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，考核學(xué)生的手工焊接能力、實(shí)際電路板查錯(cuò)能力、團(tuán)隊(duì)配合能力等。考核內(nèi)容可包含有其他內(nèi)容，如學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況等方面。
四、項(xiàng)目舉例
以電子鐘設(shè)計(jì)為例。項(xiàng)目目的是掌握單片機(jī)定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、鍵盤(pán)電路、液晶屏的綜合應(yīng)用。硬件電路設(shè)計(jì)方面，需搭建單片機(jī)最小系統(tǒng)、時(shí)鐘控制按鍵、顯示電路，通過(guò)硬件電路的模擬仿真及實(shí)際電路板的焊接，進(jìn)一步強(qiáng)化了最小系統(tǒng)及擴(kuò)展電路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，掌握了液晶LCD1602的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)原理及引腳的接線方法[4]。
軟件設(shè)計(jì)方面，軟件流程圖如圖1所示。主函數(shù)需先初始化液晶屏1602、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)。初始化結(jié)束后進(jìn)入無(wú)限循環(huán)，無(wú)限循環(huán)包括有時(shí)、分、秒的顯示程序、按鍵掃描程序。當(dāng)定時(shí)1S到后進(jìn)入中斷服務(wù)程序，秒加1，當(dāng)秒到60時(shí)，分加1，當(dāng)分加到60時(shí)，時(shí)加1，當(dāng)時(shí)為24自動(dòng)返回到0。按鍵掃描程序需設(shè)計(jì)時(shí)鐘啟動(dòng)、暫停、復(fù)位按鍵檢測(cè)程序，使得時(shí)鐘為可控時(shí)鐘，該程序需在循環(huán)程序中不停的被執(zhí)行，即為按鍵掃描達(dá)到控制效果，為了達(dá)到更好的控制效果，可采用按鍵中斷方式去完成軟硬件的設(shè)計(jì)。
五、總結(jié)
單片機(jī)技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、考核方式等需在實(shí)踐教學(xué)中不斷改進(jìn)。論文簡(jiǎn)要的介紹了項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法在單片機(jī)技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)際教學(xué)效果的考核，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目的，教學(xué)效果良好。
參考文獻(xiàn)
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本文系2011年安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目“特色專業(yè)--應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)”階段性研究成果。
作者簡(jiǎn)介：
【關(guān)鍵詞】AGV 磁引導(dǎo) PWM調(diào)速 8052單片機(jī)
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)導(dǎo)引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應(yīng)用。AGV以電池為動(dòng)力，并裝有非接觸導(dǎo)航（導(dǎo)引）裝置，以電磁引導(dǎo)、激光引導(dǎo)、慣性引導(dǎo)及GPS引導(dǎo)等方式。可實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的運(yùn)輸作業(yè)。它能在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下，按路徑規(guī)劃和作業(yè)要求，精確地行走并停靠到指定地點(diǎn)，完成一系列作業(yè)。
AGV以輪式移動(dòng)為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動(dòng)機(jī)器人具有行動(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢(shì)。AGV的活動(dòng)區(qū)域無(wú)需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場(chǎng)地、道路和空間的限制。在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動(dòng)性和柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無(wú)人化生產(chǎn)。
一、AGV導(dǎo)航系統(tǒng)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本論文設(shè)計(jì)了磁帶引導(dǎo)AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調(diào)速、人工控制等功能，為大量生產(chǎn)工業(yè)型AGV提供較好的研究基礎(chǔ)。系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)如圖1所示：
圖1
本論文主要對(duì)AGV的硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究磁引導(dǎo)AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設(shè)計(jì)。
二、磁尋跡傳感模塊設(shè)計(jì)
磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關(guān)鍵，為了檢測(cè)到弱磁磁場(chǎng)的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設(shè)計(jì)采用磁阻傳感器，可以測(cè)量到弱磁磁場(chǎng)的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過(guò)響應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換電路將信號(hào)輸入單片機(jī)。模塊設(shè)計(jì)如圖2所示。
圖2 磁尋跡傳感器硬件實(shí)現(xiàn)電路
三、速度反饋模塊設(shè)計(jì)
本論文AGV采用雙輪差速驅(qū)動(dòng)方式，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行速度下降，一般額定轉(zhuǎn)速降落達(dá)3%～10%，為了使兩電機(jī)同速，必須要有反饋換環(huán)節(jié)對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行反饋。只有組成了閉環(huán)系統(tǒng)，AGV的運(yùn)動(dòng)與速度才可控。碼盤(pán)接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號(hào)經(jīng)過(guò)74LS14施密特整形，分別接到單片機(jī)的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機(jī)對(duì)INT1和INT0的中斷次數(shù)計(jì)數(shù)來(lái)測(cè)量通道B的脈沖數(shù)，讀取P1.2的電平狀態(tài)來(lái)判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。以上升沿觸發(fā)為例，當(dāng)B路信號(hào)的上升沿引起中斷時(shí)，單片機(jī)判斷P2.2或P2.3信號(hào)的電平高低。若其為低，則電機(jī)正傳；為高，則電機(jī)反轉(zhuǎn)。電機(jī)的速度即為一個(gè)采樣周期中N值的變化量。電機(jī)的轉(zhuǎn)速為，式中，C為標(biāo)度變化系數(shù)，可根據(jù)轉(zhuǎn)速的量綱來(lái)選擇，N為一個(gè)采樣周期中的計(jì)數(shù)值，它的符號(hào)反應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。硬件實(shí)現(xiàn)電路如圖3所示。
圖3 光電編碼器實(shí)現(xiàn)電路圖
四、總結(jié)
本系統(tǒng)采用PWM調(diào)速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規(guī)定的行駛路線和停靠位置，自動(dòng)行駛，完成規(guī)定的操作。論文對(duì)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)證該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠合理，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本功能。
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