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單片機(jī)設(shè)計(jì)精選(九篇)

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單片機(jī)設(shè)計(jì)

第1篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

邁克耳孫干涉儀測(cè)激光波長實(shí)驗(yàn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵是要準(zhǔn)確讀出光的干涉條紋的數(shù)量,要求連續(xù)數(shù)幾百個(gè)“冒出”或“縮進(jìn)”的干涉條紋,在做實(shí)驗(yàn)時(shí)因長時(shí)間用眼緊緊盯住細(xì)小的干涉條紋而感到相當(dāng)吃力,有時(shí)因眼睛疲勞而發(fā)生計(jì)數(shù)錯(cuò)誤,導(dǎo)致較大的實(shí)驗(yàn)誤差,甚至要重做,既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力。因此不少單位不斷探索條紋計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)[1-7]。基于芯片設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器精度、效率較高,操作也簡便,成本也較低,但是制作后靈活性低,且硬件調(diào)試麻煩,不易更改,出現(xiàn)問題后難以解決[8-9]?;谔摂M儀器與計(jì)算機(jī)采集處理相結(jié)合的計(jì)數(shù)器,雖然處理數(shù)據(jù)比較靈活,但精度一般,且都要求有計(jì)算機(jī)等高級(jí)配置,花費(fèi)比較大,有點(diǎn)得不償失[10-12]。針對(duì)上述的干涉條紋計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)的不足,本設(shè)計(jì)著重探討用單片機(jī)設(shè)計(jì)邁克耳孫干涉條紋自動(dòng)計(jì)數(shù)電路,實(shí)現(xiàn)了快捷、方便的高精度的條紋計(jì)數(shù)。

1設(shè)計(jì)方案

邁克耳孫計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)方法有多種,但基本思路都是通過信號(hào)轉(zhuǎn)換,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)(脈沖信號(hào)),再對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),并顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。系統(tǒng)框圖如圖1所示,主要分為光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)整形模塊、計(jì)數(shù)模塊、顯示模塊。光電轉(zhuǎn)換模塊主要是利用光電二極管在光照下阻值迅速變小的特性[13],串聯(lián)1個(gè)電位器分壓。電壓信號(hào)的變化反映出明暗條紋的變化情況;信號(hào)整形模塊主要是將不規(guī)則的電壓信號(hào)整形為高低電平,可達(dá)到易于識(shí)別和抗干擾的作用;計(jì)數(shù)模塊主要實(shí)現(xiàn)條紋計(jì)數(shù),包括清零、控制電路;顯示模塊利用數(shù)碼管顯示出條紋數(shù)。

1.1光電轉(zhuǎn)換模塊要將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)就得借助光電二極管或者光敏電阻。光電二極管正向接、無光時(shí)電阻可達(dá)10kΩ左右,而在有光的條件下,電阻可迅速降到100Ω左右。而且反應(yīng)速度可達(dá)到納秒級(jí)別,選取一個(gè)好的光電轉(zhuǎn)換元件是設(shè)計(jì)的保證。光敏電阻又稱光導(dǎo)管,具有在特定波長的光照射下,其阻值具有迅速減小的特性。入射光變強(qiáng),光敏電阻阻值減小,入射光變?nèi)酰饷綦娮枳柚翟龃?。在無光條件下光敏電阻阻值在10kΩ~60kΩ之間不等(型號(hào)不同,阻值也不同),有光時(shí)阻值可降到1kΩ左右,反應(yīng)速度在毫秒級(jí)別。光電二極管與光敏電阻相比,阻值變化更明顯,頻率變化更快,可以更方便地實(shí)現(xiàn)光信號(hào)對(duì)電信號(hào)轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)利用光電二極管在強(qiáng)光下電阻迅速變小的特性,來實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換,電路實(shí)現(xiàn)方案如下:在外電路上接上負(fù)載電阻(圖2中的R01),并與光電二極管相連,負(fù)載上的電壓信號(hào)隨著二極管的阻值變化而變化,設(shè)計(jì)中選用合適的電位器作負(fù)載,既可以起分壓作用,又可以起調(diào)節(jié)作用。在電位器和光電二極管之間引出一條信號(hào)線,從信號(hào)線上采取電壓值,作為光信號(hào)轉(zhuǎn)換的標(biāo)志,即可達(dá)到光電轉(zhuǎn)換的目的。

1.2信號(hào)調(diào)制模塊由光電轉(zhuǎn)換模塊輸出的信號(hào)由于光電二極管的阻值不是突變的,所以得到的波形也不是高低電平,單片機(jī)難以識(shí)別。因此,該信號(hào)必須經(jīng)過整形,而整形的好壞關(guān)系到計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確與否。整形電路主要是由施密特圖2光電轉(zhuǎn)換模塊與信號(hào)調(diào)制模塊觸發(fā)器構(gòu)成,施密特觸發(fā)器由555定時(shí)器的2腳和6

1.3控制電路模塊控制電路模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)各功能模塊信號(hào)的控制,用一個(gè)單刀雙擲開關(guān)來對(duì)暗條紋或明條紋計(jì)數(shù)的選擇,實(shí)現(xiàn)對(duì)暗條紋進(jìn)行計(jì)數(shù)。本設(shè)計(jì)中選用單片機(jī)(圖3中的SICS9C52)為控制芯片,當(dāng)選擇明條紋計(jì)數(shù)時(shí),將單刀雙擲開關(guān)撥到低電平位置;選擇暗條紋計(jì)數(shù)時(shí),將開光撥到高電平位置。若以邁克耳孫干涉儀毛玻璃上的中心條紋為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)數(shù),則調(diào)零后對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行復(fù)位清零,若計(jì)數(shù)器顯示為零,則可以直接開始計(jì)數(shù);若顯示為1,那么撥動(dòng)單刀雙擲開光(高電平撥到低電平,低電平撥到高電平),復(fù)位清零后,即可開始計(jì)數(shù)。具體電路如圖計(jì)數(shù)器顯示為0,則可以沿調(diào)零的方向旋轉(zhuǎn)邁克耳孫干涉儀的微調(diào)旋鈕開始計(jì)數(shù);如果顯示為1,則撥動(dòng)控制鍵,再按復(fù)位按鈕,顯示為0,則按照“調(diào)零”時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,始終往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪,觀察屏上的干涉條紋中心處會(huì)有一個(gè)個(gè)圓環(huán)“冒出”(或“縮進(jìn)”)。干涉圓環(huán)每“冒出”(或“縮進(jìn)”)50、100、150、500條條紋,記錄移動(dòng)鏡M1相應(yīng)位置的讀數(shù),每種情況連續(xù)測(cè)量10組數(shù)據(jù),用逐差法計(jì)算M1位置變化值,各得到5組位置變化值Δd后,求出其平均值為Δd,由λ=2Δd/k(k為移動(dòng)條紋數(shù))計(jì)算波長值λ,并與標(biāo)準(zhǔn)值(632.8nm)相比,計(jì)算相對(duì)誤差Er。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1,表1為每次條紋變化500條時(shí)的記錄的原始數(shù)據(jù)。

1.4電源模塊5V電源模塊采用三端集成穩(wěn)壓芯片LM7805,輸入端和輸出端均加濾波電容。為防止電源反接,輸出電路使用1個(gè)發(fā)光二極管和1個(gè)1kΩ限流電阻顯示電源狀態(tài),如果發(fā)光二極管亮說明電源正常。

1.5顯示模塊數(shù)碼管采用四段八位的共陰極數(shù)碼管,共陰極數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極的數(shù)碼管。顯示方式采用數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a、b、c、d、e、f、g、dp”的同名端連在一起,另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路,位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制,當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí),所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼,動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的,能夠節(jié)省大量的I/O端口,而且功耗更低。單片機(jī)的P2.0—P2.3為數(shù)碼管片選,接三極管(9013)作為片選開關(guān),P0口為數(shù)碼管段選,串聯(lián)1kΩ電阻,并聯(lián)1個(gè)4.7kΩ排阻來拉高電壓。P1.0口為信號(hào)輸入端,從信號(hào)調(diào)制模塊得到的脈沖從此送入單片機(jī);將P1.1作為信號(hào)控制端,由1個(gè)單刀雙擲開關(guān)來控制,其一端接地,一端串聯(lián)1個(gè)1kΩ電阻接高電平,由此來實(shí)現(xiàn)高低電平的輸入,并控制單片機(jī)是對(duì)高電平計(jì)數(shù)還是對(duì)低電平計(jì)數(shù)(高低電平對(duì)應(yīng)于邁克耳孫干涉儀上的明暗條紋)。

1.6軟件設(shè)計(jì)根據(jù)硬件的制作情況,單片機(jī)的P0.0為信號(hào)端,P0.1為信號(hào)控制端。計(jì)數(shù)時(shí),若控制端P0.1撥到高電平位置,且邁克耳孫干涉儀上毛玻璃的中心條紋為暗紋,則從信號(hào)端P0.0輸出的電平為高電平,計(jì)數(shù)加1;若邁克耳孫干涉儀毛玻璃上為明條紋,則對(duì)應(yīng)的信號(hào)端P0.0為低電平,則程序等待,直到邁克耳孫干涉儀上的中心條紋變?yōu)榘禇l紋,信號(hào)端P0.0從低電平變?yōu)楦唠娖?,?jì)數(shù)加1。反之,若控制端P0.1在低電平時(shí),若邁克耳孫干涉毛玻璃上的中心條紋為明條紋,信號(hào)端P0.0為低電平,計(jì)數(shù)加1,若中心條紋為暗條紋,則程序等待,直到下一個(gè)明條紋到來,使信號(hào)端P0.0從高電平變?yōu)榈碗娖?,依此循環(huán)。程序流程如圖4所示。

第2篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī) 單片機(jī) 控制系統(tǒng)

步進(jìn)電機(jī)能將輸入的電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出軸的角位移或直線位移,這種電機(jī)每輸入一個(gè)脈沖信號(hào),輸出軸便轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度或前進(jìn)一步,因此又被稱作脈沖電機(jī)或步級(jí)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)輸出軸的角位移量與輸入脈沖數(shù)成正比,不受電壓以及環(huán)境溫度的影響,也沒有累積的定位誤差,因此控制輸入的數(shù)字脈沖數(shù)即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確定位;而步進(jìn)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速與輸入的脈沖頻率成正比,控制輸入的脈沖頻率就能準(zhǔn)確的控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,可以實(shí)現(xiàn)在寬廣的范圍內(nèi)精確調(diào)速。

1 步進(jìn)電機(jī)的工作原理

按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及材料的不同,步進(jìn)電機(jī)分為反應(yīng)式、永磁式和混合式三類。其中,反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)因其性價(jià)比高,應(yīng)用非常廣泛,在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用較多。步進(jìn)電機(jī)實(shí)際上是一個(gè)數(shù)字/角度轉(zhuǎn)換器。步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁繞組可以制成各種相數(shù),常見的有單相、三相、四相和五相等多種。電機(jī)分為轉(zhuǎn)子和定子兩部分。定子由電工硅鋼片疊壓而成,有6個(gè)等分的磁極:U、U'、V、V'、W和W'。相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一對(duì),共有三對(duì)。每對(duì)磁極上都繞有同一繞組,也就形成了一相。這樣,三對(duì)磁極有三個(gè)繞組,形成三相。類似地,四相步進(jìn)電機(jī)有四對(duì)磁極、四個(gè)繞組,以此類推。每個(gè)磁極的內(nèi)表面分布著大小相同、間距相同的多個(gè)小齒。轉(zhuǎn)子圓周表面也均勻分布著與定子小齒形狀相似、齒間距相同的小齒。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力來自于電磁力。當(dāng)某一相定子繞組通電時(shí),其對(duì)應(yīng)的磁極就產(chǎn)生了磁場,并與轉(zhuǎn)子形成磁路。

2 步進(jìn)電機(jī)的控制方式

為了控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng),使其實(shí)現(xiàn)數(shù)字到角度的轉(zhuǎn)換,可以由單片機(jī)按順給電機(jī)繞組施加有序的脈沖電流。轉(zhuǎn)過的角度數(shù)正比于脈沖個(gè)數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)的速度正比于脈沖頻率,轉(zhuǎn)動(dòng)的方向則與脈沖順序有關(guān)。對(duì)三相步進(jìn)電機(jī)施加電流脈沖可有如下三種方式:①單相三拍:按單相繞組順序施加電流脈沖,一周期加電3次,順序如下:正轉(zhuǎn):UVW(U);反轉(zhuǎn):UWV(U)②雙相三拍:雙相即每次對(duì)兩相繞組同時(shí)通電。按雙相繞組順序施加電流脈沖,一周期加電3次,順序如下: 正轉(zhuǎn):UVVWWU(UV);反轉(zhuǎn):UWWVVU(UW)③單雙相六拍:按單相繞組與雙相繞組交替方式施加電流脈沖,一周期加電6次(單相3次、雙相3次),順序如下:正轉(zhuǎn):UUVVVWWWU(U);反轉(zhuǎn):UUWWWVVVU(U)。單相三拍或雙相三拍兩種方式,每拍步進(jìn)角均為3°,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角(9°)要用三拍;單雙相六拍方式每拍步進(jìn)角均為1.5°,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距角(9°)要用六拍。六拍方式比三拍方式運(yùn)行平穩(wěn),但六拍驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率需要提高一倍,要求驅(qū)動(dòng)開關(guān)管有更好的開關(guān)特性。另外雙相與單相相比,每一拍中,雙相方式都有兩相通電,每一相通電時(shí)間都持續(xù)兩拍。因此,雙相三拍比單相三拍消耗的電功率大,當(dāng)然獲得的電磁轉(zhuǎn)矩也大。

3 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 加減速曲線的分析與實(shí)現(xiàn)。其實(shí)所謂的加減速就是速度變化的過渡過,在起動(dòng)階段,控制頻率以特定的規(guī)律慢慢增加,從而速度可以平穩(wěn)的升至預(yù)定值;而停止時(shí)控制頻率再以相應(yīng)的規(guī)律慢慢減小,從而速度平穩(wěn)的降低直至完全停止。一般加減速算法有梯形曲線和指數(shù)曲線以及S曲線三種,其中S曲線算法加減速平穩(wěn),而且有較好的快速性及柔性,因此在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本文采用S曲線算法。單片機(jī)中有三個(gè)定時(shí)器,其中兩個(gè)需要分別控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī),而剩下的一個(gè)則用于實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示加工時(shí)間。所以在設(shè)計(jì)程序的過程中,只需把采樣周期T轉(zhuǎn)換為N,即在一個(gè)采樣周期內(nèi),其脈沖個(gè)數(shù)只需要對(duì)定時(shí)器的溢出次數(shù)加以控制,就可以控制采樣周期T。因此只需將最大速度及最大加速度兩個(gè)參數(shù)給定,就可以實(shí)現(xiàn)S加減速。

3.2 換向控制。本系統(tǒng)中工作臺(tái)移動(dòng)方向的控制是利用行程開關(guān)與單片機(jī)相結(jié)合的辦法來實(shí)現(xiàn)的,其具體步驟如下:當(dāng)工作臺(tái)開始加速至預(yù)定值時(shí)進(jìn)行勻速動(dòng)動(dòng),一旦行程開關(guān)被擋塊觸動(dòng),單片機(jī)就開始換向,即按照S曲線對(duì)電機(jī)的加減速過程加以控制。這種換向方法不但可以防止機(jī)械系統(tǒng)換向時(shí)的沖擊,而且工作臺(tái)不會(huì)由于單片機(jī)的程序錯(cuò)誤而發(fā)生故障。

3.3 轉(zhuǎn)速控制及顯示。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)采用數(shù)組的形式給出了步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,利用鍵盤按鈕進(jìn)行選擇即可,所以系統(tǒng)中需要設(shè)置相應(yīng)的按鍵以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制,即“選擇-輸入”鍵、“確定-啟動(dòng)”鍵等。其中設(shè)備所需的轉(zhuǎn)速可以通過“輸入-選擇”鍵先進(jìn)行選擇,再利用“輸入-啟動(dòng)”鍵加以確定。再分別另設(shè)一個(gè)“急停”鍵及“停止”鍵。本系統(tǒng)的顯示采用LCD來實(shí)現(xiàn),其型號(hào)為1602,這種型號(hào)的LCD可以顯示兩行字符,每行共有16個(gè),可以滿足系統(tǒng)的顯示要求。1602利用8位數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,剛好占用單片機(jī)的一個(gè)端口;共有三個(gè)控制信號(hào),即寄存器選擇、讀寫控制以及起用。顯示的主要內(nèi)容包括顯示系統(tǒng)工作的狀態(tài)、提示輸入以及確定轉(zhuǎn)速等。

3.4 顯示加工時(shí)間。本系統(tǒng)加工時(shí)間的動(dòng)態(tài)顯示是利用數(shù)碼管來實(shí)現(xiàn)的,通過單片機(jī)中的2號(hào)定時(shí)器控制加工時(shí)間。數(shù)碼管時(shí)鐘顯示的原理為動(dòng)態(tài)顯示,這種顯示方法一次只顯示一個(gè)數(shù)碼管,每位數(shù)碼管顯示時(shí)間約為1~2 ms,不過受數(shù)碼管余暉效應(yīng)以及人的視覺暫留的影響,通過肉眼看過去每位數(shù)碼管均是亮的。這種動(dòng)態(tài)顯示的方法解決了顯示變化以及端口不足的問題。

4 結(jié)論

完成本系統(tǒng)的研制后可以得出以下結(jié)論:第一,基于單片機(jī)控制器的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后,體現(xiàn)了單片機(jī)在數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及簡捷性,其作為應(yīng)用最廣泛的微控制器的一種,是小型控制系統(tǒng)開發(fā)研制的首選;第二,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)所產(chǎn)生的沖擊問題,可以通過S曲線加減速模型解決,從而保證了設(shè)備動(dòng)運(yùn)的平穩(wěn)性及準(zhǔn)確性;第三,系統(tǒng)的快速性要求可以通過S曲線參數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

第3篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:單片機(jī) 溫濕度 檢測(cè)系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2016)12-0148-01

溫濕度是重要的環(huán)境指標(biāo),溫濕度監(jiān)測(cè)被廣泛用于倉儲(chǔ)保管、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)、智能家居控制等領(lǐng)域。近年來,智能技術(shù)飛速發(fā)展,溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也越來越追求自動(dòng)化、智能化。本次研究基于單片機(jī)設(shè)計(jì)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng),以供借鑒。

1 方案設(shè)計(jì)

1.1 模塊選擇

本次研究方案是為了滿足倉儲(chǔ)環(huán)境溫濕度監(jiān)控需求,溫濕度傳感器大小、監(jiān)測(cè)靈敏度等都需要符合基本需求,本次研究采用SHT10單片數(shù)字溫度傳感器,可靠性強(qiáng),其主要由一個(gè)聚合體電容式濕敏元件、1個(gè)能隙式材料溫敏元件、1個(gè)數(shù)字接口以及內(nèi)痔14位A/D 轉(zhuǎn)化區(qū)構(gòu)成,靈敏度高、低功耗、反應(yīng)快、抗干擾,適應(yīng)溫度-40℃~123.8℃,量程0%RH~100%RH,溫度精度25℃±0.5℃,精度范圍±4.5%RH,適用于各個(gè)環(huán)境下的倉儲(chǔ)環(huán)境溫濕度監(jiān)控。中央控制模塊,采用單片機(jī),即微,其數(shù)量可能比人類還要多,本次研究采用STC89C52單片機(jī),可編程、功耗低、性能高,其主要功能以及元件包括32位I/0口線、定時(shí)器、8k字節(jié)閃存和512字節(jié)的隨機(jī)存儲(chǔ)、可支持省電模式、4個(gè)外部中斷等,工作電壓5.5V~3.3V,也可選擇3V單片機(jī),工作頻率48MHz。

1.2 需求分析

倉儲(chǔ)溫濕度的檢測(cè)以及控制,需完全替代人工檢測(cè),具體功能模塊需包括:①溫度、濕度采集模塊,能夠采集溫濕度指標(biāo),進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)化后的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給中央控制模塊;②中央控制模塊,接收傳輸?shù)臄?shù)據(jù),將數(shù)據(jù)與閾值進(jìn)行比較,根據(jù)閾值決定是否需要發(fā)送報(bào)警信號(hào),若需要發(fā)送,則經(jīng)報(bào)警模塊發(fā)送相應(yīng)的指令。若需要自動(dòng)調(diào)節(jié),則需要為適度控制系統(tǒng),進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)。

1.3 設(shè)計(jì)方案

電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡單,為保障穩(wěn)定的供電,SHT10溫濕度傳感器采用220vAC變壓后12V交流輸入,采用普通的橋式整流電路將低壓整流為脈動(dòng)、諧波成為的直流電,經(jīng)濾波電容將交流成分濾掉變成直流電,為提高穩(wěn)定性,采用三端穩(wěn)壓管LN7805實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,穩(wěn)壓后的電源再向傳感器、單片機(jī)等供電。單片機(jī)STC89C52有4個(gè)雙向8位并行I/0端口,內(nèi)部有設(shè)計(jì)成熟的最小系統(tǒng)電路,采用腳本引入即可。STC89C52單片機(jī)采用RESET引角為未付段,當(dāng)該引腳輸出連續(xù)2個(gè)醫(yī)師的單片機(jī)時(shí)鐘周期高電平時(shí),單片機(jī)會(huì)復(fù)位。溫濕度采集模塊采用SHTO溫濕度傳感器,兩線制串行通信接口設(shè)計(jì),在DATA線上添加1個(gè)KΩ上拉電阻將信號(hào)拉到高電平,再與單片機(jī)端口相連,SHT10傳感器經(jīng)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊,直接采集模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳入到單片機(jī)中。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到溫濕度異常,經(jīng)報(bào)警器發(fā)送警報(bào)消息,本次研究采用TC35i芯片接收發(fā)送消息,其支持AT指令,采用DXDO引腳、TXD0引腳、IGT引腳,可與STC89C52單片機(jī)直接串口連接。

軟件設(shè)計(jì)是單片機(jī)溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,采用C語言作為編程語言。主程序流程:①初始化;②讀取溫度;③是否超過閾值,若為否繼續(xù)讀取溫度,再次問詢是否超過閾值;④若為是,則發(fā)送報(bào)警信息。溫濕度采集通過調(diào)用SHT10實(shí)現(xiàn),步驟為開始啟動(dòng)傳輸輸出測(cè)量溫濕度命令?,否則復(fù)位再次進(jìn)入啟動(dòng)傳輸前命令,若為是則等待讀取數(shù)值右鍵讀取溫濕度高字節(jié)讀取溫濕度低字節(jié)結(jié)束。

2 仿真測(cè)試

采用Proteus軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真訓(xùn)練。假設(shè)溫度為15~30℃,濕度在30%~50%,設(shè)置禁止外部中斷并啟動(dòng)外部事件計(jì)數(shù)器,每隔一段時(shí)間便采用溫度脈沖數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),間隔時(shí)間采用軟件延時(shí)方法實(shí)現(xiàn),若溫濕度超過測(cè)量的范圍,便會(huì)出現(xiàn)中斷。仿真訓(xùn)練顯示,將溫度控制在20℃左右,測(cè)試溫度采集模塊,運(yùn)轉(zhuǎn)正常,溫度顯示正常,溫度調(diào)節(jié)到32℃,不久傳感器LED-Green二極管發(fā)亮,提示溫度傳感器已向單片機(jī)傳遞數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

基于單片機(jī)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)本身設(shè)計(jì)并不復(fù)雜,特別適用于普通環(huán)境下的溫濕度傳感器、單片機(jī)已較成熟,可供選擇的引腳、接口多樣化,這些元件標(biāo)準(zhǔn)化水平明顯提高。但溫濕度檢測(cè)已經(jīng)不僅僅需要在普通環(huán)境下應(yīng)用,還被廣泛應(yīng)用其它領(lǐng)域,同時(shí)隨著智能化水平的提高,人們開始要求將溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)溫濕度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析等融合,特殊場合如科研對(duì)溫濕度檢測(cè)靈敏度要求更高,這時(shí)可供選擇的傳感器、單片機(jī)非常少,這就要求設(shè)計(jì)者們熟悉元件的性能,合理的進(jìn)行電路設(shè)計(jì),做好計(jì)算機(jī)編程,減少運(yùn)算量。

參考文獻(xiàn)

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第4篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:嵌入式;架構(gòu);單片機(jī);系統(tǒng);設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào):TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2013)32-7230-02

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)在不同領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,人們根據(jù)不同領(lǐng)域的實(shí)際需求,針對(duì)性的開發(fā)了具有相應(yīng)功能的軟件,從而提高實(shí)際的工作效率,但是在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)的早期,受到其體積和性能上的限制,其應(yīng)用的范圍很小,隨著晶體管和集成電路的出現(xiàn),計(jì)算機(jī)的體積和性能得到了極大的提升,從計(jì)算機(jī)的發(fā)展可以看出,每次技術(shù)的更新,都是為了減小其體積,同時(shí)提高其性能。計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)是革命性的,由于其能夠自行的處理任務(wù),如果應(yīng)用在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,就能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化,這也是近些年計(jì)算機(jī)應(yīng)用發(fā)展的方向,但是通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),計(jì)算機(jī)在應(yīng)用的過程中,雖然經(jīng)過了多年的發(fā)展,出現(xiàn)了筆記本電腦,在體積上得到了極大的控制,但是在工業(yè)控制領(lǐng)域中,這樣的體積依然很龐大,在這種背景下,人們發(fā)明了單片機(jī)這種微型計(jì)算機(jī),并在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。

1 嵌入式架構(gòu)簡述

1.1 嵌入式架構(gòu)的概念

嵌入式架構(gòu)是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展,逐漸形成的一門學(xué)科,現(xiàn)在很多高校中,都開設(shè)了這門課程,為社會(huì)培養(yǎng)大量的相關(guān)人才,學(xué)生在畢業(yè)后,能夠掌握到充足的嵌入式架構(gòu)知識(shí),從而能進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),我國受到特殊的歷史因素影響,經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的起步較晚,與西方發(fā)達(dá)國家相比,存在較大的差距,尤其是在電子信息領(lǐng)域。雖然近年來隨著國家的重視,出臺(tái)了很多優(yōu)惠的政策法規(guī),鼓勵(lì)和扶持我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,經(jīng)過了多年的發(fā)展,現(xiàn)在我國嵌入式架構(gòu)的研究,已經(jīng)得到了很大的提高,但是通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),嵌入式架構(gòu)使用的單片機(jī)等設(shè)備,目前還都是國外的公司生產(chǎn)的,我國技術(shù)人員在完成系統(tǒng)的開發(fā)后,都需要采用國外的設(shè)備,由于我國一直受到西方國家的技術(shù)封鎖,很多先進(jìn)的設(shè)備都無法進(jìn)口,在很大程度上影響了我國嵌入式架構(gòu)的發(fā)展。對(duì)于嵌入式架構(gòu)的概念,國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)給出了具體的解釋,是控制、監(jiān)視等輔助設(shè)備工作的系統(tǒng),目前對(duì)于嵌入式架構(gòu)的理解,主要基于計(jì)算機(jī)技術(shù),一般情況下,可以把帶有控制程序的處理器,看成是一個(gè)嵌入式架構(gòu),在不同的時(shí)期,人們對(duì)于嵌入式架構(gòu)概念的理解,也存在一定的差異,但是從根本上來說,都是為了更好的使用嵌入式系統(tǒng)。

1.2 嵌入式架構(gòu)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相比,嵌入式架構(gòu)具有鮮明的特點(diǎn),首先就是體積更小,在嵌入式架構(gòu)出現(xiàn)的早期,主要是在計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā),但是隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,嵌入式架構(gòu)自身有了很大的進(jìn)步,尤其是單片機(jī)等微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn),使得其應(yīng)用的范圍更加廣泛,從某種意義上來說,單片機(jī)的出現(xiàn),就是由于嵌入式架構(gòu)應(yīng)用的需要。其次嵌入式架構(gòu)具有控制的特點(diǎn),隨著電子信息化的發(fā)展,很多機(jī)械設(shè)備都采用了智能芯片,通過這些芯片的使用,可以寫入特定的控制程序,從而達(dá)到相應(yīng)的控制目的,近幾年軟件技術(shù)有了很大的發(fā)展,尤其是在人工專家模塊出現(xiàn)后,計(jì)算機(jī)軟件可以實(shí)現(xiàn)一定的智能化,在遇到一些問題時(shí),可以通過檢索以前的經(jīng)驗(yàn),對(duì)問題自行進(jìn)行處理,如果將這個(gè)技術(shù)應(yīng)用到嵌入式架構(gòu)中,就可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。從根本上來說,工業(yè)的自動(dòng)化控制技術(shù),就是在單片機(jī)等微型計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,而單片機(jī)的使用,大多都是在嵌入式架構(gòu),通過硬件和軟件的針對(duì)性設(shè)計(jì),可以最大程度的提高單片機(jī)應(yīng)用的效率。

2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

2.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展

單片機(jī)的出現(xiàn),主要是由于實(shí)際應(yīng)用的需要,傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)受到體積上的限制,雖然在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用,但是在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,要想對(duì)生產(chǎn)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制,必須將所有的環(huán)節(jié)通過特定的方式連接起來,然后設(shè)置一個(gè)中央服務(wù)器,通過硬件和軟件等方式,對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制,只有這樣才能夠最大程度提高生產(chǎn)的效率。由此可以看出,單片機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展,可以分成硬件和軟件兩個(gè)部分,而這兩個(gè)部分都受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響,尤其是軟件方面,在初期使用機(jī)器語言進(jìn)行編程時(shí),還沒有單片機(jī)的出現(xiàn),而匯編等低級(jí)語言使用,單片機(jī)程序的編寫,也采用這些低級(jí)語言,隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展,逐漸的出現(xiàn)了C語言等高級(jí)語言,相應(yīng)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì),也開始使用這些高級(jí)語言,極大的提高了軟件編寫的效率。單片機(jī)系統(tǒng)硬件的發(fā)展,由于其出現(xiàn)和發(fā)展都在西方發(fā)達(dá)國家,而且由于社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的體制不同,這些國家對(duì)我國一直存在技術(shù)上的封鎖,因此我國很難接觸到先進(jìn)的單片機(jī)系統(tǒng)知識(shí),在很大程度上影響了我國單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,目前使用的單片機(jī)設(shè)備,都是國外公司生產(chǎn)的,而且一些最新的單片機(jī),對(duì)我國還存在進(jìn)口的限制。

2.2 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題

單片機(jī)從出現(xiàn)開始,到現(xiàn)在已經(jīng)使用了多年,在應(yīng)用的過程中,其自身的理論在不斷的完善,通過單片機(jī)系統(tǒng)的使用,可以輕松的實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化,進(jìn)而提高生產(chǎn)的效率,正是由于單片機(jī)系統(tǒng)的這個(gè)特點(diǎn),使得每個(gè)企業(yè)都希望能夠通過這樣的方式,來提高自身的生產(chǎn)效率,但是在實(shí)際應(yīng)用的過程中,不同公司加工的產(chǎn)品不同,生產(chǎn)設(shè)備也存在一定的差異,如果使用同樣的單片機(jī)系統(tǒng),顯然無法最大程度的提高生產(chǎn)效率。因此現(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)的使用,都會(huì)根據(jù)實(shí)際的需求,對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的功能,進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì),但是通過實(shí)際的調(diào)查發(fā)現(xiàn),目前單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,還存在著一些問題,使得設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不是很完善,在實(shí)際使用的過程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些漏洞,影響產(chǎn)品的加工效率,由于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分成軟件和硬件兩個(gè)部分,因此對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問題,也可以從這兩個(gè)方面進(jìn)行分析。首先就是硬件性能不合格,在設(shè)計(jì)完實(shí)際的電路后,對(duì)各個(gè)元器件的性能,都有具體的要求,如果這些器件的性能達(dá)不到相應(yīng)的指標(biāo),那么電路顯然就無法正常的運(yùn)行,其次就是軟件設(shè)計(jì)的不完善,由于軟件自身的特殊性,無法編寫出完美的程序,程序自身越復(fù)雜,存在的漏洞也就越多,如果在程序編寫完成之后,沒有經(jīng)過科學(xué)的測(cè)試,那么在應(yīng)用時(shí),就可能會(huì)出現(xiàn)問題。

3 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

3.1 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在單片機(jī)出現(xiàn)的早期,由于還沒有形成嵌入式架構(gòu)的概念,因此在實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,而且單片機(jī)系統(tǒng)的使用,都是對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)線進(jìn)行改進(jìn),通過在生產(chǎn)設(shè)備上增加一些線路,然后用單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制,在這種模式下,硬件設(shè)備的選擇,主要是根據(jù)環(huán)境來進(jìn)行,對(duì)硬件設(shè)備的體積要求比較嚴(yán)格。隨著硬件設(shè)備的發(fā)展,現(xiàn)在生產(chǎn)單片機(jī)的公司有很多,可以實(shí)現(xiàn)同樣功能的元器件有很多,而自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn),使得生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)的過程中,會(huì)根據(jù)控制的需求,進(jìn)行相應(yīng)的變化,這種單片機(jī)系統(tǒng)使用方式上的轉(zhuǎn)變,極大的促進(jìn)了其應(yīng)用的發(fā)展,為了達(dá)到更高的控制效率,人們將單片機(jī)放到生產(chǎn)線的每個(gè)環(huán)節(jié)中,然后將這些單片機(jī)連接到一個(gè)服務(wù)器上,就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的全面控制?,F(xiàn)在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,首先進(jìn)行的就是硬件上的設(shè)計(jì),通常情況下,會(huì)根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況,對(duì)控制的功能進(jìn)行需求分析,單片機(jī)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì),會(huì)和生產(chǎn)線的硬件設(shè)計(jì)同步進(jìn)行,如果控制系統(tǒng)的硬件出現(xiàn)問題,可以根據(jù)需要,對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行一定的修改。

3.2 基于嵌入式架構(gòu)的單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)的應(yīng)用方式相比,最明顯的特點(diǎn)就是多了輔助設(shè)備,如以往應(yīng)用計(jì)算機(jī)的過程中,都是計(jì)算機(jī)的單獨(dú)使用,人們直接利用計(jì)算機(jī)來處理一些問題,或者利用計(jì)算機(jī)來控制某些設(shè)備的工作,沒有任何的輔助設(shè)備,而嵌入式架構(gòu)下,需要借助單片機(jī)等設(shè)備,如一條生產(chǎn)線通常包括多個(gè)加工工藝,如果采用計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一控制,就無法實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的單獨(dú)控制,而利用單片機(jī)系統(tǒng),在每個(gè)加工環(huán)節(jié)中,都嵌入一個(gè)單片機(jī),然后將這些單片機(jī)連接到一個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器中,就可以實(shí)現(xiàn)局部的控制。而要想完成這個(gè)過程,就要通過相應(yīng)的軟件功能,對(duì)于同樣的單片機(jī)系統(tǒng),如果根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要,設(shè)計(jì)不同的程序,能夠?qū)崿F(xiàn)不同的控制功能,由此可以看出,軟件設(shè)計(jì)是單片機(jī)系統(tǒng)工作的核心。

4 結(jié)束語

作為以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的技術(shù),嵌入式架構(gòu)的發(fā)展,很大程度上受到計(jì)算機(jī)技術(shù)的影響,如在計(jì)算機(jī)剛出現(xiàn)時(shí),由于其性能比較,甚至還不如現(xiàn)在的電子計(jì)算器,因此實(shí)際的應(yīng)用很少,只是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行科研使用,但是人們從計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)能夠看出,隨著技術(shù)的進(jìn)步,將來計(jì)算機(jī)一定會(huì)得到普及應(yīng)用。在這種背景下,很多專家和學(xué)者對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了研究,通過大量的實(shí)踐,極大的推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的發(fā)展,于是計(jì)算機(jī)越來越多的用來處理實(shí)際問題,為了提高控制的效率,人們對(duì)程序進(jìn)行了完善,經(jīng)過全文的分析可以知道,嵌入式架構(gòu)和單片機(jī)的出現(xiàn),都是由于實(shí)際應(yīng)用的需要,而單片機(jī)在實(shí)際應(yīng)用的過程中,還存在很多問題,如果能夠采用嵌入式架構(gòu),那么就能夠極大的提高單片機(jī)系統(tǒng)的使用效果。

參考文獻(xiàn):

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第5篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:單片機(jī);煙霧報(bào)警器;煙霧傳感器

中圖分類號(hào):TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2016)35-0276-02

火氖峭脅人身、財(cái)產(chǎn)等安全的主要災(zāi)害之一,因此預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生、減少災(zāi)害具有重要的意義和價(jià)值[1]。文中設(shè)計(jì)了一種煙霧檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng),該系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為控制器,采用煙霧傳感器MQ-2檢測(cè)煙霧濃度,采用雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832將煙霧傳感器采集的煙霧濃度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī),采用發(fā)光二極管、蜂鳴器設(shè)計(jì)聲光報(bào)警電路,單片機(jī)將采集到的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較,若采集值大于設(shè)定值,則發(fā)出聲光報(bào)警。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 煙霧檢測(cè)與轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

采用煙霧傳感器MQ-2檢測(cè)煙霧濃度,MQ-2是鄭州煒盛電子科技有限公司生產(chǎn)的可燃性氣體傳感器。MQ-2氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)存在可燃?xì)怏w時(shí),MQ-2的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大,利用這一點(diǎn)可以獲得煙霧存在的信息??捎糜趯?duì)一氧化碳、甲烷、酒精、液化氣、煙霧等的探測(cè)。

MQ-2采用6引腳封裝結(jié)構(gòu)(如圖2所示),2腳和5腳是H和H1為加熱引腳;1腳和3腳是A和A1、2腳和6腳是B和B1,是信號(hào)引腳,這兩對(duì)引腳內(nèi)部是相通的,一對(duì)

連接正電源,另一對(duì)作為信號(hào)輸出。

采用雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832將煙霧傳感器采集的煙霧濃度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量送給單片機(jī)。煙霧檢測(cè)與轉(zhuǎn)換電路如圖3所示[2-4]。

MQ-2的1、2、3引腳接VCC,4、6引腳作為信號(hào)輸出引腳與ADC0832的通道1相連,電位器RP用于調(diào)節(jié)煙霧檢測(cè)靈敏度;ADC0832的片選引腳CS與單片機(jī)的P1.0引腳相連,時(shí)鐘引腳CLK與P1.1相連,串行數(shù)據(jù)輸入、輸出引腳DI、DO并聯(lián)后與P1.2引腳相連。

2.2 聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì)

聲光報(bào)警器電路由發(fā)光二極管和蜂鳴器組成,采用單片機(jī)P2.0和P2.1引腳分別控制蜂鳴器和發(fā)光二極管。其電路設(shè)計(jì)如圖4所示[5]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是在硬件基礎(chǔ)上進(jìn)行程序開發(fā)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。軟件設(shè)計(jì)包括煙霧采集與轉(zhuǎn)換子程序和聲光報(bào)警子程序。

系統(tǒng)采用單片機(jī)為控制核心,煙霧傳感器不斷的探測(cè)是否有煙霧,若有則調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換函數(shù),啟動(dòng)ADC0832將煙霧模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到單片機(jī)中,并與預(yù)先的設(shè)定值進(jìn)行比較,如果大于設(shè)定值,則單片機(jī)通過P2.0和P2.1引腳輸出聲光報(bào)道信號(hào)控制聲光報(bào)警電路發(fā)出聲光報(bào)警。

系統(tǒng)主程序流程圖如圖5所示。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)了一種煙霧檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng),該系統(tǒng)以STC89C52RC單片機(jī)為控制核心,采用煙霧傳感器MQ-2探測(cè)煙霧,利用雙通道ADC0832進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,將探測(cè)的煙霧值與預(yù)先設(shè)定值進(jìn)行比較,如大于設(shè)定值則發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

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第6篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:單片機(jī);液晶顯示器;設(shè)計(jì)與分析

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.14.205

0 前言

這些年來中國計(jì)算機(jī)無論從硬件應(yīng)用上或是軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)也開發(fā)開上都有了不同程度的進(jìn)步。有力的推進(jìn)了主體為相關(guān)電子元件的銷售行業(yè)。而現(xiàn)今基于單片機(jī)所進(jìn)行的液晶顯示器方面的設(shè)計(jì),雖然在大環(huán)境影響下有了一定的發(fā)展,但是還是因內(nèi)部資源的相關(guān)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)方面處理的速度有一定的制約性,又因單片機(jī)價(jià)錢便宜而且適用的范圍也很廣泛的的特點(diǎn)也是受到了相關(guān)設(shè)計(jì)者的廣泛使用。而單片機(jī)作為于液晶顯示器設(shè)計(jì)的相關(guān)方式與方法還是有所進(jìn)步的,所以下文主要分析基于單片機(jī)的液晶顯示器設(shè)計(jì),再根據(jù)相關(guān)的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì),針對(duì)液晶顯示和時(shí)鐘以及溫度的采集等等實(shí)際性的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的分析,希望可以為液晶顯示器的整體提供具有參考價(jià)值的文獻(xiàn)。具體內(nèi)容如下:

1 相關(guān)設(shè)計(jì)硬件所進(jìn)行的分析

基于單片機(jī)的液晶顯示器設(shè)計(jì)在系統(tǒng)硬件的各電路中,主要組成大體上有含單片機(jī)的最小系統(tǒng)以及液晶顯示器內(nèi)部電路和設(shè)置方面的電路以及時(shí)鐘與溫度采集所使用的電路等。

(1)分析單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理。組成單片機(jī)的最小系統(tǒng)一般有外部晶振以及電源與復(fù)位相關(guān)的電路等,在它們共同的作用下才能確保單片機(jī)系統(tǒng)可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而控制整體的系統(tǒng)。分析芯片的相關(guān)溫度數(shù)據(jù)可以看出,在進(jìn)行讀取或者是寫入芯片的數(shù)據(jù)時(shí),顯示的是日歷以及時(shí)鐘的數(shù)據(jù)等,再使用程序進(jìn)行檢驗(yàn)是否使用按鍵或其他操作。然后就可以在顯示的驅(qū)動(dòng)芯片中進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入,從而液晶顯示器的屏幕就可以把相關(guān)內(nèi)容顯示了。

(2)分析液晶顯示器內(nèi)部電路設(shè)計(jì)?,F(xiàn)今液晶顯示器所使用的芯片有很多種,并且可以支持320×240(QVGA)等等的實(shí)際分辨率,而在顯示器內(nèi)部進(jìn)行安置173kB的RAM,就可以顯示高達(dá)26萬色。接口方式可以選擇8或是9或是16或是18位i80的系統(tǒng)全為總線,SPI總線以及RGB與VSYNC等的接口。一般會(huì)用總線式接口的電路代替外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行液晶顯示器設(shè)計(jì)。

(3)分析時(shí)鐘顯示的電路設(shè)計(jì)。時(shí)鐘顯示的電路設(shè)計(jì)一般都是DS1302芯片來構(gòu)成也是充電時(shí)鐘芯片,其內(nèi)一般有實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及日歷和31字節(jié)的靜態(tài)RAM,再運(yùn)用不同的單片機(jī)進(jìn)行接口方面的通信。運(yùn)用芯片進(jìn)行秒分時(shí)以及日月年等詳細(xì)時(shí)間信息的獲取,并按實(shí)際每月天數(shù)(閏年也可以計(jì)算實(shí)際天數(shù))進(jìn)行不同類型的計(jì)算而消耗的功量低。

(4)分析溫度采集所使用的電路設(shè)計(jì)。芯片電路的設(shè)計(jì)大多很簡單相對(duì)來說體積也小,所以組成測(cè)溫系統(tǒng)的相關(guān)線路也簡單,只需采用簡單通信線將多個(gè)DS18B20數(shù)字的溫度計(jì)連接即可,這樣一個(gè)端口完成所有數(shù)據(jù)讀取與寫入,每個(gè)芯片只有唯一一個(gè)序列號(hào)且可以掛多個(gè)芯片。需要注意的是在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)中,控制實(shí)際數(shù)字溫度計(jì)的溫度在-55℃到125℃的范圍之間并設(shè)定告警的溫度值,分辨率需設(shè)為9到12位。這樣芯片就會(huì)和實(shí)際使用的單片機(jī)進(jìn)行電路連接。

(5)分析電路設(shè)置的相關(guān)原理。電路設(shè)置的相關(guān)原理是把日期時(shí)間與實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)同步便于用戶使用。在基于單片機(jī)的液晶顯示器進(jìn)行設(shè)計(jì)進(jìn),按鍵可設(shè)為進(jìn)行主要內(nèi)容的修改,這樣就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)性的調(diào)整系統(tǒng)時(shí)間。第一次設(shè)置在結(jié)束后可按第二個(gè)鍵,時(shí)鐘就可繼續(xù)運(yùn)行同時(shí)指示符消失,需要注意在進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)按下+或-按鈕否則沒效果。

2 相關(guān)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)所進(jìn)行的分析

設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)通常運(yùn)用顯示的子程序以及DS1302芯片的子程序和DS8B20芯片的子程序,而按鍵處理的主程序也是包括子程序的。按鍵所進(jìn)行處理主程序一般為設(shè)備初始化設(shè)置,運(yùn)用鍵盤的掃描程序以及時(shí)間溫度各數(shù)據(jù)的顯示,然后才能調(diào)用顯示子程序。注意一般會(huì)有時(shí)間的間隔。

(1)軟件系統(tǒng)的主程序進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在主程序初始化結(jié)束后,先進(jìn)行鍵盤掃描程度,這樣就可以讀取芯片數(shù)據(jù)以及程序內(nèi)容。

(2)軟件系統(tǒng)在顯示程序上所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。軟件系統(tǒng)在顯示程序上所進(jìn)行的設(shè)計(jì)一般是很難的,其一,通常顯示的驅(qū)動(dòng)芯片中的寄存器很復(fù)雜,一般初始化后也會(huì)被別的程序使用,要注意在進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入時(shí)確定范圍。其二,在顯示器的屏幕上可手動(dòng)輸放內(nèi)容。再運(yùn)用軟件處理成圖片取模,通過不同的索引進(jìn)行判斷。

(3)軟件系統(tǒng)中子程序以及按鍵處理的子程序所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。實(shí)際子程序中時(shí)鐘與日期芯片會(huì)自定義進(jìn)行讀取與寫入數(shù)據(jù)的,并運(yùn)用數(shù)據(jù)函數(shù)調(diào)用芯片中實(shí)際日期與時(shí)間函數(shù)進(jìn)行處理。然后運(yùn)用鍵盤進(jìn)行程序掃描確保實(shí)際讀取的函數(shù)可使用。

(4)軟件系統(tǒng)中芯片的子程序所進(jìn)行的設(shè)計(jì)。溫度采集芯片在進(jìn)行工作的過程中,要按不同流程進(jìn)行秩序性工作。芯片總體初始化后進(jìn)行ROM操作,當(dāng)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作指令發(fā)出后才可讀取溫度數(shù)據(jù)。

3 結(jié)束語

綜上所述,上文主要分析了基于單片機(jī)的液晶顯示器設(shè)計(jì)方面的相關(guān)內(nèi)容,細(xì)節(jié)上針對(duì)液晶顯示器設(shè)計(jì)的相關(guān)日期時(shí)間和溫度變化相關(guān)顯示情況進(jìn)行研究。再運(yùn)用硬件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而設(shè)計(jì)出最小系統(tǒng)和液晶顯示器以及時(shí)鐘與溫度采和電路設(shè)置等等方面的分析,同時(shí)也從相關(guān)軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的分析,其中有主程序的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)顯示的子程序方面的設(shè)計(jì)和芯片的子程序所進(jìn)行的設(shè)計(jì)等等方面闡述了液晶顯示器整體設(shè)計(jì)的過程。不但可以基于單片機(jī)進(jìn)行液晶顯示器的設(shè)計(jì),同時(shí)也滿足了液晶顯示器未來發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn):

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[2]樓然苗.51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

第7篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

【關(guān)鍵詞】單片機(jī);485總線;232總線;IC卡;自動(dòng)抄收

單片機(jī)在消費(fèi)電子、自動(dòng)化儀表、工業(yè)控制等領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用,它以靈活的設(shè)計(jì)、低廉的成本、微小的功耗在電子器件市場中占有十分重要的地位。今天越來越多的芯片廠商在不遺余力地競爭這個(gè)應(yīng)用空間。如INTEL,MICROCHIP,NEC,ATMEL等公司都已形成了自己強(qiáng)大的產(chǎn)品線,給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來了越來越多的選擇。

1.系統(tǒng)功能及各部件特點(diǎn)描述

本系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)部分組成:電腦、城市電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)管理機(jī)、傳輸總線、單元轉(zhuǎn)發(fā)器及可擴(kuò)展單元轉(zhuǎn)發(fā)器、計(jì)量表。在這些組成中,單元轉(zhuǎn)發(fā)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心,它起著水、電及氣表的抄收工作,并將抄收的數(shù)據(jù)通過485總線傳送到與數(shù)據(jù)管理機(jī)相聯(lián)的電腦上或者通過數(shù)據(jù)管理機(jī)將數(shù)據(jù)通過公共電話網(wǎng)傳送到遠(yuǎn)程的管理電腦上。電腦有一套與抄收系統(tǒng)相適應(yīng)的管理軟件,能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄收、設(shè)置等工作。

1.1 單元轉(zhuǎn)發(fā)器

單元轉(zhuǎn)發(fā)器是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抄收的主要設(shè)備,它主要裝在小區(qū)內(nèi)的樓道內(nèi),通過數(shù)據(jù)線與每一戶內(nèi)的水、電及氣表相聯(lián),實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)表的運(yùn)行狀態(tài)并完成數(shù)據(jù)抄收,主要有以下功能:

(1)單元轉(zhuǎn)發(fā)器最大數(shù)據(jù)采集量為30塊計(jì)量表,內(nèi)置蓄電池,斷電后可連續(xù)工作240小時(shí)。

(2)單元轉(zhuǎn)發(fā)器上具有大屏幕LCD顯示,可實(shí)時(shí)顯示每只計(jì)量表的讀數(shù)、時(shí)間、狀態(tài)便于人工查詢。

(3)單元轉(zhuǎn)發(fā)器上帶有操作鍵盤,可直接在轉(zhuǎn)發(fā)器上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)定等各項(xiàng)操作。

(4)單元轉(zhuǎn)發(fā)器有記憶卡插口、記憶卡既可以作為管理體人員的身份識(shí)別卡,又是可作為人工抄表的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡,每張記憶卡可存儲(chǔ)16000只表的數(shù)據(jù)。

(5)單元轉(zhuǎn)發(fā)器上有專線接口,連接小區(qū)和數(shù)據(jù)管理機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)遠(yuǎn)傳和管理。

1.2 數(shù)據(jù)管理機(jī)

數(shù)據(jù)管理機(jī)是安裝在小區(qū)物業(yè)處的設(shè)備,它是系統(tǒng)中遠(yuǎn)傳的重要通訊設(shè)備,主要有以下特點(diǎn):

數(shù)據(jù)管理機(jī)設(shè)置兩個(gè)外接插口:A接口與計(jì)算機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)水、電、氣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、金額計(jì)算和打?。幻颗_(tái)數(shù)據(jù)管理機(jī)最大容量可接16萬臺(tái)單元轉(zhuǎn)發(fā)器;若需要將水、電、氣三表數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳到自來水公司、電業(yè)局、燃?xì)夤?,用一條市話專線與B接口連接,就可實(shí)行數(shù)據(jù)自動(dòng)遠(yuǎn)傳。

1.3 可擴(kuò)展單元轉(zhuǎn)發(fā)器

可擴(kuò)展單元轉(zhuǎn)發(fā)器與單元轉(zhuǎn)發(fā)器相比,只是內(nèi)部多了一塊擴(kuò)充電路板。由于單元轉(zhuǎn)發(fā)器之間及轉(zhuǎn)發(fā)器與數(shù)據(jù)管理機(jī)之間通過485總線相聯(lián),而485總線器件在設(shè)計(jì)上只允許每個(gè)網(wǎng)段上面掛接不超過32個(gè)設(shè)備且在小區(qū)環(huán)境下每個(gè)多段的傳輸距離以不超過1000米為佳,為了適應(yīng)小區(qū)的傳輸距離及多住戶小區(qū)的多用戶的特點(diǎn),所以用擴(kuò)充電路板將各個(gè)網(wǎng)段隔開,以擴(kuò)充整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離與設(shè)備的掛接數(shù)量。

1.4 管理軟件

(1)微機(jī)系統(tǒng)

由586以上微機(jī)、調(diào)制解調(diào)器,IC卡讀寫器及專用票據(jù)打印機(jī)組成。

(2)軟件環(huán)境

中文Window95/98操作系統(tǒng)。

(3)軟件編制

前端平臺(tái)……采用DELPHI開發(fā);

后端平臺(tái)……采用ACCESS數(shù)據(jù)庫;

數(shù)據(jù)采集控制采用MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)。

(4)微機(jī)顯示界面及操作

界面友好、功能完善、操作簡便、交互性強(qiáng)。系統(tǒng)分為:信息查詢、統(tǒng)計(jì)輸出、遠(yuǎn)端維護(hù)、系統(tǒng)設(shè)置和幫助五大功能。每個(gè)功能又具體細(xì)分為多個(gè)小功能,各功能模塊清晰、獨(dú)立性強(qiáng)、無互相干擾。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

借助現(xiàn)達(dá)的電話網(wǎng)絡(luò)及優(yōu)良可靠低廉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了整個(gè)城市的數(shù)據(jù)中心----小區(qū)管理處----用戶的三級(jí)聯(lián)網(wǎng),并通過分級(jí)編碼的方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)小區(qū)及用戶和表具的層層編碼,使得網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰,系統(tǒng)容量大。也克服了一些網(wǎng)絡(luò)對(duì)外部條件的苛刻要求,使只要有公共電話網(wǎng)連到的地方就能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)及實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(1)小區(qū)內(nèi)單元轉(zhuǎn)發(fā)器、數(shù)據(jù)管理機(jī)及擴(kuò)充板之間采用總線制連接方式

小區(qū)內(nèi)單元轉(zhuǎn)發(fā)器之間及轉(zhuǎn)發(fā)器與數(shù)據(jù)管理機(jī)之間采用485總線的方式相互連接,并利用擴(kuò)展板對(duì)總線的容量及距離進(jìn)行擴(kuò)充,克服了傳統(tǒng)的類比系統(tǒng)布線復(fù)雜的缺點(diǎn),并且降低了線纜的敷設(shè)成本。

(2)星形聯(lián)網(wǎng)與總線聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合

在城市數(shù)據(jù)采集中心與小區(qū)物業(yè)處之間采用星形組網(wǎng)方式,媒介為公共電話網(wǎng),這樣不僅充分利用了公共設(shè)施,也能盡量減少了本系統(tǒng)的成本;在小區(qū)物業(yè)處與各轉(zhuǎn)發(fā)器之間采用485總線的方式,這樣不僅克服了惡劣的信號(hào)傳輸環(huán)境,也降低了線纜鋪設(shè)成本;在單元轉(zhuǎn)發(fā)器與表具之間采用星形連接,讓每個(gè)表具直接通過線路連接到單元轉(zhuǎn)發(fā)器上,這樣克服了表具之間相互干擾保證了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,同時(shí)也適應(yīng)不同的表具排列方式。通過這種不同網(wǎng)段采用不同的聯(lián)網(wǎng)方式的特點(diǎn),不僅能保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,而且也解決了龐大的編碼系統(tǒng),使得小區(qū)代碼—樓道代碼—用戶代碼的編碼方式更加直接簡單。

2.2 通訊控制

(1)電腦聯(lián)網(wǎng)接口采用標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口芯片。

(2)數(shù)據(jù)管理機(jī)通過公共電話網(wǎng)PSTN遠(yuǎn)程與電腦聯(lián)網(wǎng)。

(3)電腦通過MODEM與遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)管理機(jī)采用DTMF信號(hào)進(jìn)行通訊及傳輸指令。

(4)控制信令傳輸,容易受周圍環(huán)境干擾,為提高控制的可靠性,采用了信令多次比較校驗(yàn)及自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ)等技術(shù)來提高控制的可靠性。

3.硬件電路分析與軟件流程分析

3.1 數(shù)據(jù)管理機(jī)硬件電路分析與軟件流程分析

數(shù)據(jù)管理機(jī)硬件電路見附圖fig2所示。

(1)數(shù)據(jù)管理機(jī)在系統(tǒng)中的作用介紹

管理管理機(jī)在抄表系統(tǒng)中的作用是協(xié)調(diào)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和本地計(jì)算機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán),并進(jìn)行RS232與RS485之間電平轉(zhuǎn)換。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

(2)數(shù)據(jù)管理機(jī)用到的IC及其介紹

數(shù)據(jù)管理機(jī)的電路原理圖如fig2所示。在本產(chǎn)品中,用了2個(gè)max232通訊芯片、2個(gè)microchip公司出品的單片機(jī):PIC16C54(U2)及PIC16C73(U1)、1個(gè)電子開關(guān):4066(U5)、一個(gè)485通訊芯片:65LBC184(U6)及一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(U7):PCF8583。

(3)數(shù)據(jù)管理機(jī)工作原理

J1連接本地計(jì)算機(jī)的串行接口,J2連接MODEM通過電話線與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)連接。平常狀態(tài)下,本地計(jì)算機(jī)具有485總線控制權(quán),可以直接與總線上的設(shè)備進(jìn)行通信。當(dāng)遠(yuǎn)程撥號(hào)連接或自動(dòng)撥號(hào)時(shí),U1將控制4066切換通信線路,并無效本地計(jì)算機(jī)的CTS信號(hào),這樣,本地計(jì)算機(jī)讓出總線,由遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制總線,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。U2的作用是控制485接口芯片U6的通信方向,完成485與TTL電平轉(zhuǎn)換,U3,U4完成TTL電平與232電平轉(zhuǎn)換,從而實(shí)現(xiàn)485與232的電平轉(zhuǎn)換。U1是主控制芯片,協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)工作。U7是實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,也存放著自動(dòng)撥號(hào)的設(shè)置數(shù)據(jù)。

3.2 單元轉(zhuǎn)發(fā)器功能介紹

單元轉(zhuǎn)發(fā)器是整個(gè)系統(tǒng)中的核心設(shè)備,它擔(dān)負(fù)三表(水、電、氣表)的數(shù)據(jù)采集、顯示、設(shè)置、數(shù)據(jù)抄收及將數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)管理機(jī)等任務(wù)。單元轉(zhuǎn)發(fā)器將數(shù)據(jù)從表上采集到后,管理人員可以直接用IC卡從單元轉(zhuǎn)發(fā)器上收集采集到的數(shù)據(jù),也可以通過數(shù)據(jù)管理機(jī)遠(yuǎn)程讀取采集到的數(shù)據(jù)。在電路上,我們將它設(shè)計(jì)成三個(gè)部分:數(shù)據(jù)采集部分(采集板),權(quán)限設(shè)置、功能設(shè)置及數(shù)據(jù)讀取部分(本地用IC卡讀?。@示板),數(shù)據(jù)通訊部分(通訊板)。根據(jù)需要,為了擴(kuò)展采集表的數(shù)據(jù)及傳輸距離,還可根據(jù)需要增加擴(kuò)展功能部分(擴(kuò)展板)。

3.3 數(shù)據(jù)采集部分(采集板)

采集板為單元轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)品上的一個(gè)子功能板,它的主要功能將單元轉(zhuǎn)發(fā)器外聯(lián)的表具的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器內(nèi)。采集板上共有三顆IC:PIC16C73、24WC08、DS1307。其中PIC16C73為采集板的主控芯片;24WC08為1024bytes的E2PROM,DS1307為實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,內(nèi)有64bytes的RAM。

A、轉(zhuǎn)發(fā)器與計(jì)量表的連接

轉(zhuǎn)發(fā)器底部共有10個(gè)出線孔,從左往右1、2、3……10,其中第2孔至第9孔,每組為8條不同顏色的線。每相臨兩組顏色相同的線為一對(duì)。第1孔出線為8根,出線的顏色分別為兩紅、兩黑、一白、一藍(lán)、一綠、一黃,其中白、藍(lán)兩色線接變壓器輸出端,兩紅、兩黑待轉(zhuǎn)發(fā)器通電后對(duì)接(紅對(duì)紅、黑對(duì)黑),綠黃兩線為信號(hào)通訊線。

B、水表、燃?xì)獗斫泳€表

水表和燃?xì)獗砜梢怨灿猛粋€(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器,每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器最多可接30個(gè)雙干簧管的水表或燃?xì)獗恚@30個(gè)表可分為4組,每組分別為8個(gè)、8個(gè)、8個(gè)和6個(gè)表。每個(gè)表上有3條線,其中1條是公共線,2條是信號(hào)線。

3.4 人機(jī)交互部分(顯示板)

顯示板是本機(jī)中人機(jī)交互的部分,主要有以下功能:

本機(jī)中的顯示部分采用128*64點(diǎn)陣的LCD顯示器,它用來顯示操作所需要的所有信息。鍵盤輸入功能:

由于本機(jī)可以在單元轉(zhuǎn)發(fā)器上查詢每個(gè)表的數(shù)據(jù)、抄表等功能,本機(jī)設(shè)計(jì)了20個(gè)按鍵。

IC卡抄收功能:

本機(jī)在設(shè)計(jì)上允許抄表員通過不同權(quán)限的IC來抄表,所以將這部分的功能全部集中到顯示板上來控制。

3.5 通訊擴(kuò)展板的設(shè)計(jì)

由于單元轉(zhuǎn)發(fā)器之間是通過485總線進(jìn)行通訊的,所有的轉(zhuǎn)發(fā)器與數(shù)據(jù)管理機(jī)都是掛在485總線上的,而根據(jù)485總線的定義及小區(qū)的實(shí)際物理?xiàng)l件,每一段485總線最多只能掛不超過32個(gè)設(shè)備,且每段總線不能超過1000米。如果一個(gè)小區(qū)有不超過31個(gè)樓梯,而每個(gè)樓梯可以用一臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)器進(jìn)行采集,并且小區(qū)最長的距離不超過1000米,那么就不需要對(duì)總線進(jìn)行擴(kuò)展。但隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展,住宅小區(qū)向大型化發(fā)展,小區(qū)的樓房越來越多。根據(jù)調(diào)查,目前在中等城市的住宅小區(qū)有很多都超過3000戶,而小區(qū)的最長距離超過3000米。為適應(yīng)這種需求,我們就要在設(shè)計(jì)上在距離及用戶數(shù)量方面進(jìn)行擴(kuò)充。目前最經(jīng)濟(jì)的辦法就是直接對(duì)485總線進(jìn)行擴(kuò)展。通訊擴(kuò)展板就是為此而設(shè)計(jì)的,在應(yīng)用上,可以根據(jù)需要將通訊擴(kuò)展板置入某一臺(tái)單元轉(zhuǎn)發(fā)器中,對(duì)總線進(jìn)行容量及距離上的擴(kuò)展。

4.總結(jié)

城市水、電及煤氣表自動(dòng)抄收系統(tǒng)是隨著城市的發(fā)展及人們對(duì)節(jié)能環(huán)保越來越重視的背景下發(fā)展起來的一種新型三表自動(dòng)抄收方式,它不僅解決了繁雜的抄表工作,而且還能根據(jù)節(jié)能環(huán)保的要求進(jìn)行分時(shí)段計(jì)費(fèi),并能根據(jù)要求實(shí)時(shí)對(duì)整個(gè)用電、水及氣網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控,為我國推行分時(shí)計(jì)費(fèi)及節(jié)能減排提供了技術(shù)上的保證。作者根據(jù)自己的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),結(jié)合單片機(jī)的特點(diǎn),在此提出一種利用單片機(jī)設(shè)計(jì)水、電及氣表自動(dòng)抄收系統(tǒng)的原理及其實(shí)現(xiàn)方法。

參考文獻(xiàn)

第8篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

關(guān)鍵詞:音樂報(bào)警系統(tǒng) 單片機(jī) AT89C51

中圖分類號(hào): TP274.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)04(c)-0061-03

電子音樂作為現(xiàn)代音樂的一種形式,與古典音樂截然不同。電子音樂是對(duì)傳統(tǒng)音樂的延承和背叛,它通過電流產(chǎn)生的聲音打破了音樂的結(jié)構(gòu)及人們習(xí)慣的聽覺經(jīng)驗(yàn)[1]。電子音樂既是音樂電聲的一個(gè)重要內(nèi)容,也是一種科技的見證。特別是,自從電子合成器問世以來,電子音樂又進(jìn)入了一個(gè)更高的階段[2]。由于電子音樂的普及,電子合成器可以解決相當(dāng)一部分的歌唱及舞廳的伴奏問題,即:可以事先制作伴奏音樂或背景音樂,而不需要樂隊(duì),或者部分代替樂隊(duì)[3-4]。由于音樂合成器制作和修改方便、成本低、音樂豐滿,所以市場需求量很大,因此許多國家的廠商都在發(fā)展并不斷推出新型號(hào),每年都有更新?lián)Q代。

本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為核心,輔以LCD1602顯示屏和蜂鳴器等外部電路構(gòu)成數(shù)字音樂報(bào)警系統(tǒng)。利用單片機(jī)I/O口產(chǎn)生一定頻率的方波,驅(qū)動(dòng)蜂鳴器,發(fā)出各種不同的音調(diào),從而演奏樂曲,并能夠由LCD1602顯示屏顯示相應(yīng)的歌曲信息。鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù),傳送命令等功能,是人工操作音樂報(bào)警系統(tǒng)的的主要手段。

1 數(shù)字音樂報(bào)警電路的工作原理

單片機(jī)對(duì)某一引腳以一定的頻率循環(huán)置1置0,該引腳便產(chǎn)生一定頻率的方波,將放大后的方波作用于特定的物理實(shí)件(蜂鳴器),就會(huì)產(chǎn)生一定頻率的聲音。若改變輸出方波的頻率,產(chǎn)生的聲音也會(huì)隨之改變。通過控制輸出方波的時(shí)間長短,聲音的長短也可以得到控制,因此,根據(jù)樂譜,以類似的音節(jié)及相同的節(jié)拍,就可以利用單片機(jī)產(chǎn)生電子音樂。每個(gè)音符分為簡譜碼和節(jié)拍碼。簡譜碼為D0-L到SI-H,節(jié)拍碼為1到16,對(duì)應(yīng)的節(jié)拍表如表1所示。

方波的產(chǎn)生是由定時(shí)器控制的。單片機(jī)工作時(shí),定時(shí)器T0工作在定時(shí)方式1,改變TH0及TL0便可產(chǎn)生不同的音頻頻率。需要注意的是,必須考慮中斷響應(yīng)時(shí)間的影響,尤其在高音部分。若忽略中斷響應(yīng)時(shí)間,會(huì)使音頻頻率比標(biāo)準(zhǔn)值低幾十Hz,相當(dāng)于1/4音程,很容易聽出來;中斷響應(yīng)時(shí)間對(duì)低音部分影響不大。一般中斷響應(yīng)時(shí)間為3~6個(gè)機(jī)器周期,經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),取5個(gè)機(jī)器周期作為校正最為恰當(dāng)。表1中所給的定時(shí)初值就是考慮了中斷響應(yīng)時(shí)間后的定時(shí)常數(shù)。另外,為避免T1中斷可能引起雜音,應(yīng)將定時(shí)器T0中斷設(shè)為高優(yōu)先級(jí)。

在音樂中使用的各個(gè)固定頻率的音叫音級(jí)。常用符號(hào)C、D、E、F、G、A、B、c、d、e、……a1、b1、c2、d2……表示,它們對(duì)應(yīng)于鋼琴上的白鍵。兩音之間音高的距離叫音程。在上述音級(jí)中,E與F、B與C之間音高的距離僅為其它相鄰音級(jí)之間距離的一半,稱它們之間的音程為半音音程,而稱其它相鄰各音之間的距離為全音音程。在這些全音音程之間又加入新的半音音級(jí),用符號(hào)C、D、F、G、A、c、d、f等表示,對(duì)應(yīng)于鋼琴上的黑鍵。音持續(xù)時(shí)間的長短即時(shí)值,一般用拍數(shù)表示。休止符表示暫停發(fā)音,如表2所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心,由主控模塊、輸入模塊、顯示模塊及聲音模塊四部分組成,各模塊連接如圖1所示。整體電路圖如圖2所示。

主控模塊是由AT89C51單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路共同構(gòu)成單片機(jī)最小系統(tǒng),其核心為AT89C51單片機(jī)。主控模塊能夠按照預(yù)先編譯好的程序文件執(zhí)行相應(yīng)功能,接收輸入模塊傳送來的信號(hào),依據(jù)程序向顯示模塊、聲音模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示屏顯示及蜂鳴器發(fā)聲的控制。

輸入模塊負(fù)責(zé)向主控模塊提供控制信號(hào)。它由四個(gè)獨(dú)立按鍵組成,分別接入單片機(jī)I/O口(P1.0~P1.3)。當(dāng)按下按鍵時(shí),將單片機(jī)相應(yīng)的I/O口拉至低電平,主控模塊通過不斷掃描輸入模塊的電平狀態(tài)判斷是否有控制信號(hào)輸入,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。

顯示模塊負(fù)責(zé)顯示歡迎信息及播放音樂時(shí)相應(yīng)的曲目信息。該模塊核心為LCD1602顯示屏,能夠顯示2行16列共32個(gè)字符。上拉10K電阻用以提升單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力。

聲音模塊負(fù)責(zé)播放音樂,其核心為蜂鳴器。該模塊接收來自主控模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào),發(fā)出聲音。

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件編程通常采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),一般有“自上而下”和“自下而上”兩種方式,“自上而下”法的核心就是主框架的構(gòu)建。它的合理與否關(guān)系到程序最終的功能的復(fù)雜程度和性能的優(yōu)劣[5-6]。

本系統(tǒng)采用4個(gè)獨(dú)立按鍵作為輸入鍵盤,可分別實(shí)現(xiàn)開關(guān)、播放\暫停、以及播放曲目的選擇。在開機(jī)按鈕按下時(shí)有英文歡迎提示字符,音樂報(bào)警時(shí)顯示歌曲序號(hào)及名稱。在報(bào)警程中可通過功能鍵實(shí)現(xiàn)選擇樂曲、暫停和播放。軟件部分針對(duì)《揮著翅膀的女孩》、《同一首歌》和《兩只蝴蝶》三首樂曲進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主模塊的程序流程圖如3所示。采用的程序調(diào)試軟件為Keil μVision4,所采用的仿真軟件為ISIS 7 Professional軟件。

3.1 顯示模塊驅(qū)動(dòng)

LCD 1602需顯示歡迎、播放曲目等信息,其初始化過程如下:(1)延時(shí)15ms;(2)寫指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào));(3)延時(shí)5 ms;(4)寫指令38H (不檢測(cè)忙信號(hào));(5)延時(shí)5 ms;(6)寫指令38H(不檢測(cè)忙信號(hào));(7)以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測(cè)忙信號(hào);(8)寫指令38H:顯示模式設(shè)置;(9)寫指令08H:顯示關(guān)閉;(10)寫指令01H:顯示清屏;(11)寫指令06H:顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置;(12)寫指令0CH:顯示開及光標(biāo)設(shè)置。LCD 1602顯示屏初始化程序如圖4所示。

3.2 按鍵模塊驅(qū)動(dòng)

本設(shè)計(jì)采用非編碼鍵盤實(shí)現(xiàn)輸入,為消除機(jī)械觸點(diǎn)產(chǎn)生的抖動(dòng),采用軟件消除:當(dāng)在首次檢測(cè)到有鍵按下時(shí),執(zhí)行延時(shí)20 ms子程序,再確認(rèn)是否仍保持閉合,如保持閉合,則確認(rèn)有鍵按下,進(jìn)行相應(yīng)處理。軟件消抖程序如圖5所示。

3.3 初始化及中斷處理程序

初始化及中斷處理程序如圖6所示。

4 軟件編譯及仿真

軟件編譯成功,結(jié)果如圖7所示。

將生成的“MUSIC BOX.HEX”文件裝載到ISIS 7 Professional已搭建好的硬件仿真環(huán)境中,進(jìn)行仿真調(diào)試。在Keil中編寫編譯程序通過仿真,可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的音樂盒功能,仿真結(jié)果如圖8所示。

5 結(jié)語

基于AT89C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的數(shù)字音樂報(bào)警系統(tǒng)具有發(fā)音準(zhǔn)確、節(jié)能環(huán)保、易于操作等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)以“硬件軟件化”為指導(dǎo)思想,充分發(fā)揮單片機(jī)功能,大部分功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn),電路簡單明了,系統(tǒng)穩(wěn)定性高。在開機(jī)按鈕按下時(shí),該音樂報(bào)警系統(tǒng)能夠顯示英文歡迎提示字符,報(bào)警時(shí)顯示歌曲序號(hào)及名稱;在報(bào)警過程中可通過功能鍵選擇樂曲,暫停,播放;根據(jù)節(jié)拍表1和音符表2可以演奏任意樂曲。在調(diào)試過程中,成功播放了《揮著翅膀的女孩》、《同一首歌》和《兩只蝴蝶》等三首樂曲,均取得了良好效果。由于單片機(jī)所被占用的I/O 口不多,因此系統(tǒng)具有一定的可擴(kuò)展性。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王銀玲.一種單片機(jī)控制的音樂盒制作[J].電子制作,2010(11).

[4] 遠(yuǎn)飛.基于單片機(jī)的音樂播放器的仿真與制作[J].電子元器件應(yīng)用,2010(12).

第9篇:單片機(jī)設(shè)計(jì)范文

摘要:以STC89C52RC單片機(jī)為核心,通過利用串行接口通信、數(shù)據(jù)庫編輯處理等技術(shù),實(shí)現(xiàn)簡單近距離傳輸數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的農(nóng)作物變量施藥監(jiān)測(cè),設(shè)計(jì)形成良好給藥監(jiān)控系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)具有數(shù)據(jù)處理及可根據(jù)收集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整給藥量的功能,且系統(tǒng)可以接受多種傳感器,具有良好的擴(kuò)展性。通過采集實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù),特別是影響給藥量的因素,如壓力、藥物流速、流量及噴嘴大小等各種影響參量,將采集數(shù)據(jù)傳輸至顯示器,并將采集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存入內(nèi)存卡中,使用者可以選擇以表格或圖形方式查詢。通過試驗(yàn)表明:驗(yàn)證了壓力、速度、流量的系統(tǒng)測(cè)量和實(shí)際測(cè)量值,通過兩者之間的相對(duì)誤差,發(fā)現(xiàn)三者的相對(duì)誤差的平均值分別為2.16%、2.15%、2.09%,誤差都小于3%,可以滿足農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)變量施藥的要求。該系統(tǒng)成本較低,操作性強(qiáng),具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞:單片機(jī);變量施藥;檢測(cè)系統(tǒng);傳感器

0引言

在當(dāng)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展中,農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位,出現(xiàn)了各種類型的農(nóng)藥,用量逐年上升。但是施藥中,工作人員缺乏重要的安全意識(shí),農(nóng)作物及環(huán)境中的農(nóng)藥殘留問題更是嚴(yán)重,對(duì)人體和環(huán)境造成非常大的危害[1]。農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著非常大的推動(dòng)作用,也無法避免地對(duì)四周環(huán)境和食用者產(chǎn)生了嚴(yán)重的污染和損害。人體經(jīng)常食用農(nóng)殘過高的食物,農(nóng)藥在體內(nèi)長期積累,嚴(yán)重危害著食用者的身體健康[2]。經(jīng)統(tǒng)計(jì):2015年水稻、小麥和玉米這三大農(nóng)作物的農(nóng)藥利用率為36.6%,與農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家還是存在很大差距;發(fā)達(dá)國家的農(nóng)藥利用率最高可達(dá)到60%,平均比我國高20個(gè)百分點(diǎn)。施藥的機(jī)器、技術(shù)和觀念的落后這些都是主要的影響因素[3-5]。為此,通過區(qū)分農(nóng)田中作物的不同信息,然后通過變量施藥,以達(dá)到精準(zhǔn)施藥的目的。工作時(shí),通過使用多種不同傳感器,實(shí)時(shí)采集施藥參量數(shù)據(jù),根據(jù)不同的信息變量精準(zhǔn)施藥[6-14],并實(shí)時(shí)收集并長期儲(chǔ)存施藥信息。我國土地等資源利用強(qiáng)度很大,歐美等國家耕地層一般在35cm以上,我國大部分地區(qū)的耕地層只有15~20cm,保水保肥能力差。因此,提高化肥農(nóng)藥利用率,發(fā)展綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè),使用高效科學(xué)的施藥方法。本文設(shè)計(jì)基于STC89C52RC單片機(jī)的施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng),利用傳感器收集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫處理編輯儲(chǔ)存施藥參量,根據(jù)長期儲(chǔ)存的施藥參量進(jìn)行變量施藥,合理用藥。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)原理

以STC89C52RC單片機(jī)為控制中心,組合信息采集器(各類傳感器、單片機(jī)、SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊)、信息傳送模塊、顯示模塊、電腦,以及串口通信模塊等主要結(jié)構(gòu)形成系統(tǒng)。

1.2總體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)監(jiān)控整個(gè)施藥監(jiān)測(cè)過程。STC89C52RC單片機(jī)是STC生產(chǎn)的一款低耗、高性能的微控制器,具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。該機(jī)型可以支持串口通信,工作電壓為5.5~3.3V,代碼指令可以兼容以前的型號(hào),在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)具有更強(qiáng)大的兼容性。該系統(tǒng)中使用的顯示裝置為液晶顯示器,使用者可以設(shè)置成數(shù)字或漢字,適用多種電路。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的其他模塊的需求,采用串口電路,減少裝置中的線路連接,簡化安裝程序。信息傳送模塊為用戶與系統(tǒng)互換信息的門戶,采用字母與數(shù)字結(jié)合的簡單形式,使用4×4按鍵,共16個(gè)按鍵。SD卡數(shù)據(jù)庫儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅鞑杉氖┧幮畔?。傳感器長期采集施藥信息,分析施藥過程,并在用戶分析數(shù)據(jù)時(shí),將前面儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)以圖表或數(shù)字的形式輸出。采用的傳感器主要有數(shù)字型和模擬型兩種類型:數(shù)字型傳感器可將得到的信息直接與數(shù)字設(shè)施互換信息,快速讀取信息;模擬型傳感器提取信息速度快,處理信息的范圍寬。本系統(tǒng)從傳感器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)成本綜合考慮,傳感器采用數(shù)字傳感器。系統(tǒng)以20個(gè)施藥監(jiān)控點(diǎn)為試驗(yàn)點(diǎn),測(cè)試各個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的系統(tǒng)測(cè)量值和實(shí)際測(cè)量值的誤差,通過對(duì)比驗(yàn)證該系統(tǒng)是否可行。同時(shí),采取多個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)驗(yàn)證可測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性,表明該系統(tǒng)中使用的傳感器可用。

2機(jī)構(gòu)組成和施藥監(jiān)控

2.1機(jī)構(gòu)組成施藥監(jiān)控系統(tǒng)組成。以STC89C52RC單片機(jī)為核心,包括信息采集器(各類傳感器、SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊)、信息傳送模塊、顯示模塊、電腦以及串口通信模塊等主要結(jié)構(gòu)。

2.2施藥監(jiān)控控制

施藥監(jiān)控系統(tǒng)主要根據(jù)傳感器監(jiān)控施藥收集施藥管道中農(nóng)藥的流速、壓力、流量等信息,將信息輸送至單片機(jī),通過單片機(jī)的分析,校正系統(tǒng)設(shè)置,監(jiān)控施藥量是否符合系統(tǒng)設(shè)置的數(shù)據(jù),保證施藥的準(zhǔn)確性。

3試驗(yàn)與結(jié)果

3.1試驗(yàn)基本條件

為了試驗(yàn)施藥監(jiān)控裝置可靠性和準(zhǔn)確性,在試驗(yàn)田上進(jìn)行試驗(yàn),將本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)安裝在行走的施藥機(jī)械上進(jìn)行速度、壓力和流量等參量的試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較。

3.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了檢測(cè)采用基于STC89C52RC單片機(jī)的施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效性,首先驗(yàn)證送藥管道速度的準(zhǔn)確性[15],測(cè)試施藥系統(tǒng)所在機(jī)械速度值與實(shí)際值的相對(duì)誤差。

4結(jié)論

本研究對(duì)單片機(jī)的施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:采用STC89C52RC單片機(jī)為控制中心的施藥監(jiān)測(cè)系統(tǒng),完全滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,可實(shí)時(shí)采集施藥信息,監(jiān)控施藥過程。該系統(tǒng)的目的就是為了施藥精確,控制農(nóng)藥的使用,減少農(nóng)作物內(nèi)過多殘留,確保噴灑的農(nóng)藥可以達(dá)到殺蟲除草的量。試驗(yàn)表明:該系統(tǒng)可保證農(nóng)藥噴灑機(jī)械的正常運(yùn)行,減少種植戶的成本投入,減少農(nóng)殘對(duì)人體的危害,減輕農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境危害,在多樣化種植中的變量施藥有著非常大的應(yīng)用價(jià)值。

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