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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇單片機技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1數字電路的特點及分類
和模擬電路比較，其數字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：第一、結構簡單，能夠進行集成化、系列化生產，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強、可靠性高、精確度高、穩定性好等優點。第三、在處理功能方面較強，除了能實現數值的運算，還實現邏輯運算和判斷。第四、能夠進行編程數字電路，很好地實現在各種運算方面的靈活性。第五、通過數字信號的應用，更方便進行存儲、加密、壓縮、傳輸。
2.1單片機的定義對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統。而單片機的設計，是為了控制其應用而設計的、以及制造其固有的構造，在國際上，也叫微控制器。
2.2基本結構及特點在單片機芯片內，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、定時器計數器部分、中斷控制系統時鐘部分、A/D即模數轉換器部分和D/A即數模轉換器部分、以及WDT監視定時器等部分。對于單片機，其特點為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統所需器件少。對于單片機的應用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業方面進行測控的；第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品；第四類：在設備方面是屬于計算機的一個外設及通信的設備。
3結合數字電子技術與單片機的應用實例
3.1數字電子鐘20世紀末，隨著電子技術的發展，現代電子產品已經出現在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發展，即社會變得信息化，以及提高了現代電子產品的性能化。目前，隨著單片機的發展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉化為CMOS，最終實現了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設備，在電路方面，其具有了內裝片的設備。這種技術屬于微控的一個技術。而在單片機模塊中，最普邊的是數字鐘的使用。對于數字鐘，是利用數字電子技術而實現的，即能進行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數字電路來進行的，用時、分、秒的數字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應用比較廣泛，大部分是出現在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產品。對于數字鐘及其擴大應用的研究，這是具有很重要的意義。
3.2由數字電子鐘組成的單片機的選擇在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時可以進行擦除，也不會對芯片產生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產生傷害。
總而言之，在數字電子技術和單片機的發展前提下，對于我們的生活來說，是有了許多的方便。隨著單片機在智能化方面的應用，使得該系統變得規模小、功能多，操作簡單、造價低、應用廣泛。在數字電子技術與單片機的結合使用，使得單片機的技術發展很快，即具有幾十年的發展過程。所以，我們研究其發展是有著重要的意義。
作者：吳曉明單位：國網內蒙古東部電力有限公司通遼供電公司
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關鍵詞：單片機，I2C總線，紅外遙控
引 言
紅外遙控器的特點是使用方便、功耗低、抗干擾能力強，因此它的應用前景是不可估量。論文參考，I2C總線。市場上的各種家電的紅外遙控系統技術成熟、成本低廉，但是，為了避免不同品牌、不同型號的設備之間產生誤操作，人們在不同的設備中使用不同的傳輸規則或者識別碼，這就使得各個型號的遙控器都只適用于各自的遙控對象，容易造成實際使用中遙控器多而雜，經常搞混的結果。論文參考，I2C總線。本設計本著解決這一矛盾的目的，提出了一種學習型紅外遙控器的實現方案。
1 研究內容及目標
本設計首先分析了紅外線遙控編解碼原理，結合市場上出售的通用型遙控器進行比較，使用單片機對接收到的紅外信號進行處理，把經過解碼后產生的高低電平以二進制信號1和0的形式進行存儲，隨后經過調制產生38KHz載波，還原并發射紅外線信號，從而達到控制多種家用電器的功能。文中給出了紅外線接收發射，以及存儲的基本原理及設計思路。
2 學習型紅外遙控器硬件電路的設計
2.1系統整體設計
學習型紅外遙控器是由單片機（AT89S52）、一體化紅外接收頭、振蕩器（74F132）、紅外發射二極管、存儲器及行列式鍵盤組成的。論文參考，I2C總線。論文參考，I2C總線。學習型遙控器分為學習和控制兩種狀態。在學習狀態下，主要完成紅外信號的接收及存儲功能。首先一體化紅外接收頭可以完成對其它遙控器發出的紅外信號的接收并對其進行解調、整形、放大，然后把信號送入單片機AT89S52中，單片機定時采集一體化紅外接收頭發出的紅外線信號，根據高低電平形成一系列0，1二進制碼，并以8位為單位存放到存儲器AT24C16以及指定鍵盤的數據區，從而完成對一個鍵的學習。如果再學習其它鍵的功能，方法相同。在控制狀態下，單片機對存儲器AT24C16和鍵盤進行尋址，依次讀出這些數據，然后單片機以位為定時單位輸出給振蕩器74F132，調制頻率為38KHz，送入放大器，驅動紅外發射二極管進行發射，以實現對設備某一功能的控制。系統組成方框圖2.1所示。
圖2.1系統組成框圖
2.2各單元電路設計
2.2.1 紅外接收單元
紅外接收單元是由紅外線接收器件、前置放大電路、解調電路、指令信號檢出電路、記憶及驅動電路、執行電路組成。當紅外接收器件收到遙控器發射二極管的紅外光信號時，它將紅外光信號變為電信號并送入前置放大器進行放大，再經解調器后，由指令信號檢出電路將指令信號檢出，最后由記憶和驅動電路驅動執行電路，實現各種操作。
紅外接收電路一般要做成一個獨立的整體，稱為紅外接收頭，這主要是因為它對外界干擾十分敏感，為了保證可靠的接收，必須對其嚴格屏蔽，只留出一個接收紅外光的小孔，以防止干擾信號進入。
2.2.2紅外發射單元
本設計在發射電路中使用了一片高速CMOS型四重二輸入帶施密特觸發器的與非門74F132芯片。其中“與非”門U7A和U7B組成載波振蕩器，振蕩頻率在38kHz左右。
調制電路是由74F123的兩個單穩態觸發器U7A和U7B級聯構成的可控振蕩器。論文參考，I2C總線。當P1.4為高電平時，U7A、U7B 處于穩態，74F132的1腳、4腳為低電平，不驅動紅外發射管發射紅外載波信號。當P1.4跳變為低電平時，觸發U7A并使之進入暫穩態，1腳變為高電平；U7A暫穩態結束時，1腳跳變為低電平，觸發U7B進入暫穩態，4腳變為高電平；U7B 暫穩態結束時，4腳跳變為低電平， 變為高電平并觸發U7A的上升沿觸發端1B，使U7A再次進入暫穩態，從而形成自激振蕩，在6腳輸出一系列的脈沖信號，經Q1三極管大后送紅外發射管，發送紅外光信號。
紅外發送電路中采用的紅外發射器件是塑封的TSAL6200 紅外發射二極管，它將周期的電信號轉變成一定頻率的紅外光信號。它是一種高頻紅外脈沖信號，但脈沖串時間長度是恒定的，根據脈沖串之間的間隔大小，表示傳輸的是數據“0”還是“1”。紅外發射二極管TSAL6200 向空間發射載頻為38kHz 的指令碼。
2.2.3鍵盤單元
本設計因為遙控按鍵較多的原因，采用行列式鍵盤。
鍵盤識別采用行掃描法（逐行掃描查詢法），這是一種最常用的按鍵識別方法，其按鍵識別過程如下：
將全部行線P0.2～P0.4置低電平，然后檢測列線的狀態。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵按下，而且閉合的鍵位于低電平線與3根行線相交叉的3個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則無按鍵按下。在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平后，然后逐行檢測各列線的電平狀態。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。
2.2.4存儲單元
為了保證系統意外斷電時數據不丟失，本系統采用EEPROM將各種編碼數據存放起來。基本原理是利用了單片機與存儲器AT24C16的I2C通信過程。存儲單元主要采用了AT24C16芯片，該芯片是帶有2K字節的加電可擦除，可編程的只讀存儲器，通過單片機的P0.0和P0.1與AT24C16的SDA和SCL相連，進行讀寫操作。主要用來存放8位的二進制紅外線碼。
3 結束語
由于系統中所使用的存儲器（AT24C16）的存儲空間有限，因而系統目前只能對8個遙控按鍵進行學習與轉發。論文參考，I2C總線。但只要更換一片存儲容量更大的存儲芯片，并且修改相關讀寫程序就可以實現對更多遙控按鍵的學習與轉發，除此之外，系統的軟、硬件都無須做太大的改動。
在遙控器中，遙控信號之所以要經過調制后再發射出去，主要是為了減小發射功耗并增大發射距離。因而改用更加準確的載波和增大發射驅動電路可以增大該系統的遙控距離。將單片機與計算機通過RS-485進行總線通信，則可通過互聯網實現紅外遙控對設備的遠程控制。
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關鍵詞：收費器，單片機，雙音多頻，AT89S51
引言
本文具體介紹了怎樣利用AT89S51單片機設計和實現一款低成本的可配置性的單路電話計費器。該計費系統可識別市內或長途電話號碼，根據號碼進行計費；并能顯示通話時間和費用；可自動實現全價和折價的轉換；計費準確，可方便地查詢話單信息；并具有可配置性，可通過按鍵重新設置費率等參數。成本低，功耗小。完成其可配置性保證了該計費器可適應電信局費率的調整而重新設置計費參數。
1 系統工作原理及功能
1.1系統工作原理
系統中利用CPU控制MT8880以實現DTMF信號的接收與發送，MT8880能接收全部16個DTMF信號，并對8279的顯示接口及有關管腳功能進行分析,然后在此基礎上設計一種驅動16位七段十進制數碼管數據顯示及鍵盤輸入陣列計算機應用系統，利用8279可實現對鍵盤/顯示的自動掃描，以減輕CPU負擔，簡化硬件電路。系統總體框圖見圖1.1。碩士論文，單片機。
圖1.1 系統總體框圖
1.2 系統實現的功能
(1) 顯示功能
該系統采用16位LED顯示器，可實時顯示計費系統工作時的各種信息。在撥號時可顯示被叫號碼，通話時顯示通話時長，話費合計，掛機后可通過按鍵顯示通話記錄和累計話費等。
(2) 通話計費
在接通電話后，根據所撥電話號碼，由計費器自動識別通話類型（市話、長途），接通以后，計費系統立即開始計費，并實時顯示通話時間及話費金額。掛機后，顯示器上顯示此次通話的時間及費用。
(3) 話單查詢
在掛機后，通過鍵盤可直接查詢通話記錄及費用，通過按鍵盤上的“查詢”鍵、“上翻”鍵、“下翻”鍵，可查詢最近的5條通話記錄。掛機狀態，按“查詢”鍵，計費器顯示最后一個話單序號及電話號碼；延時后顯示通話時長及費用。“上翻”鍵功能是顯示上一條話單信息；“下翻”鍵功能是顯示下一話單信息。
(4) 話費累計
話機處于掛機狀態時，按“累計”鍵，屏幕顯示已撥打電話的費用總計。
(5) 設置參數
在設置狀態下按“下翻”鍵，設置費率；若按“0”號鍵，清除話費累計。
2 電路模塊的設計
2.1 AT89S51及其外圍電路
AT89S51的P1口作為DTMF信號輸入口。MT8880的D0－D3分別接AT89S51的P1.0－P1.3，CP、RSO、R/W¯、CS¯、分別接AT89S51的P1.3－P1.7，IRQL接INT0，工作原理: MT8880每接收一個外部信號IRQL由高變低一次，IRQL接AT89S51的中斷0(P3.2)，單片機在中斷期間將數據D0－D3從MT8880讀入內部數據存儲器,中斷服務完成后，IRQL由低變高,開始接收下一個信號(設計時應注意中斷服務時間小于拔號內部數字時間間隔)。當對外命令時,AT89S51將內部數據D0－D3傳送到P1口，然后再從P1口傳送到MT8880的D0－D3,數據MT8880中經雙音頻調制后從TONE腳輸出DTMF信號。讀寫信號R/W¯由P1.6提供,寄存器選擇信號由P1.5提供。OSC1、OSC2接3.58Hz晶振,EST和ST/GT端外接RC積分電路,使解碼數據產生一個延時,讓CPU可正確讀取數據。碩士論文，單片機。
當手動按下S1，就把RESET引腳拉高，只要該高電平能持續兩個以上的機器周期就能使系統復位。系統正常工作時RESET保持在低電平。
時鐘電路為CPU提供精確的工作頻率，電容C6、C7對振蕩頻率有穩定作用，其容量的選擇通常為30PF左右，振蕩頻率的選擇一般為1.2MHz－12MHz，本系統采用了12MHz的石英晶體振蕩器。
2.2 DTMF信號收發電路
目前，電話通信基本上使用雙音多頻(DTMF)發號，而MT8880是一種完整的DTMF發送與接收器，容易與單片機接口，且可編程控制，故選用MT8880，初始化時，將其設置為DTMF模式，可接收撥號。用戶線上的各種信號音(包括撥號音、回鈴音、忙音等)都是450Hz的FSK信號。鈴流信號：25Hz±3Hz，輸出電壓90V±15V，電流為300mA。
(1) 接收接口電路設計
當MT8880作為DTMF接收器的時候,DTMF信號經由IN+和IN-輸入,經過運算放大并且濾除信號中的撥號音頻率,然后發送到雙音濾波器,分離出低頻組和高頻組信號。通過數字計數的方式檢出DTMF信號的頻率,并且通過譯碼器譯成四位二進制碼。四位二進制編碼被鎖存在接收數據寄存器中,此時狀態寄存器中的延時控制識別位復位,狀態寄存器中的接收數據寄存器滿標識位置位,對外來說,當寄存器中的延時控制識別位復位時IRQL由高電平變為低電平。如果用IRQL作為單片機的中斷信號, IRQL由高電平變為低電平,向CPU發出中斷申請,當CPU響應中斷,讀出寄存器中的數據后，IRQL返回高電平。
MT8880的Q1－Q4與單片機的P1.0－P1.3相連，P1.4－P1.7分別與CP，RSO，R/W¯，CS¯相連， DTMF－IN、DTMF－OUT為雙音多頻信號的輸入和輸出端子；輸入端和輸出端分別加了濾波電路。
(2) 發送接口電路設計
當MT8880作為DTMF發送器時,數據總線D0－D3上四位二進制碼被鎖存在發送數據寄存器中,發送的DTMF信號頻率由3.58MHz的晶振分頻產生。分頻器首先從基準頻率分離出8個不同頻率的正弦波,行列計數器根據發送數據寄存器中的數據,以八取二方式分離出一個高頻信號和一個低頻信號,經開關電容作D/A轉換,在加法器中合成DTMF信號,并從TONE端輸出。OSC1、OSC2接3.58Hz晶振,EST和ST/GT端外接RC積分電路,使解碼數據產生一個延時,讓CPU可正確讀取數據。
2.3 模擬摘機電路
根據國家有關標準規定：不論任何電話機，摘機狀態的直流電阻應≤300Ω，有“R”鍵的電子電話機的摘機狀態直流電阻應≤350Ω。在掛機狀態下，其漏電流≤5μA。因為程控電話交換機對電話摘機的響應是電話線回路電流突然變大為約30mA的電流，交換機檢測到回路電流變大就認為電話機已經摘機。
當單片機檢測到有效信號時，從CPU送出的摘機信號驅動光耦導通使負載接入，進入摘機狀態，使電話線上的電流變為30mA左右，交換機檢測到該電流后將線路電壓變為十幾伏的直流，完成摘機。碩士論文，單片機。
2.4 顯示/鍵盤驅動電路
AT89S51單片機應用系統的鍵盤顯示驅動電路8279的A、B口顯示數據輸出線分別與2個7447譯碼/驅動器的輸入端相連。碩士論文，單片機。碩士論文，單片機。SL0－SL3掃描輸出線接在3－8線譯碼74LS138的輸入端，輸出經8位驅動電路后，每位同時驅動2位七段數碼管。因此該電路可同時驅動16路七段十進制數碼管。74LS47的消隱輸入BI¯端與8279的BD端連，當8279的顯示數據切換時，D端輸出低電平,使74LS47的輸出均為低電平，將顯示熄滅。由于74LS47的輸出驅動電流可達20mA，能直驅動七段數碼管。來自RL0-RL7的8根回復線的回復信號,由回復緩沖器并鎖存。在鍵盤工作方式中，回復線作為行列式鍵盤的行列輸入線。在逐行列掃描時,回復線用來搜索每一行列中閉合的鍵。當某一鍵閉合時，去抖電路被置位，延時等待10ms后，再檢驗該鍵是否繼續閉合，并將該鍵的地址、控制狀態一起形成鍵盤數據被送入8279內部FIFO(先進先出)存儲器，即是8279的IRQ端。8279由單片機AT89S51控制，片選線為P2.7,命令/數據選擇線A0與單片機地址總線P0聯接，這時8279的端口地址為；數據口：7FFEH，命令/狀態口：7FFFH。碩士論文，單片機。CLK直接與單片機ALE聯接，即以AT89S51的ALE引腳輸出作為8279芯片的時鐘源，AT89S51內部晶振頻率fosc=12MHZ,則fALE=2MHZ,可由8279的時鐘分頻命令進行20分頻，從而使8279工作在100KHZ的最佳頻率。
3 總 結
該計費器的特點是低成本，可配置性好，可適應各種不同的費率要求，該計費系統自動識別所撥號碼，實現自動計費。但它也存在很多不足之處，我們可以在以下方面進行完善：增加打印機接口，用來打印收費單據等；增加語音錄放接口，進行語音提示；還可增加實時時鐘/日歷芯片接口，可以方便的看到時間。
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【關鍵詞】激光器;溫度傳感器;蜂鳴報警;單片機;溫度監測
1.引言
本文研制了一種基于單片機微處理器控制的溫度監測與報警系統，屬于小型溫控儀，用于實驗室半導體激光器的溫度監測。系統采用了以單片機為核心，通過溫度傳感器對激光器溫度進行實時監測，并在超過預試溫度時，蜂鳴器進行報警。
2.設計總體方案
本設計要實現的功能是：實時顯示當前激光器的溫度，并且允許用戶設定溫度閾值，當激光器溫度超過閾值時，系統會以蜂鳴器蜂鳴的方式進行報警提示。
依據功能設定，本系統主要分為三個模塊：溫度采集模塊，數據處理模塊，用戶交換模塊。
其中溫度采集模塊使用的是DSl8B20型單線智能溫度傳感器，它具有體積小，接口方便，傳輸距離遠等優點。
數據處理模塊使用的是AT89C51單片機，其完成溫度數據的采集，運算和邏輯控制的功能。
用戶交換模塊主要有按鍵和蜂鳴器構成。其中按鍵用于用戶設定溫度閾值，蜂鳴器用于提醒用戶。
單片機作為主控制器，主要負責處理有溫度傳感器送來數據，并把處理好的數據送向顯示器模塊，溫度傳感器主要用來采集激光器的溫度，并把采集到的數據送回單片機，按鍵電路主要是用來完成單片機復位操作和溫度初始值的設定，蜂鳴器電路就是三極管來實現的，用來判斷激光器溫度是否超出設定數值，顯示電路主要用來顯示當前溫度。
3.溫度監測與報警系統各功能的硬件設計
單片機是整個系統的控制中樞，它指揮器件的協調工作，從而完成特定的功能。每一個模塊只實現一個特定功能，最后再將各個模塊搭接在一起。本系統主要硬件包括電源電路，蜂鳴器電路，LED顯示電路以及溫度傳感器電路。
3.1 主控制電路和測溫時控制電路
本次硬件的核心就是AT89C51，其他電路都是圍繞他所設計的，溫度傳感器DS18B20接單片機AT89C51的P2.3口。顯示器LED與74LC373相連接到單片機AT89C51的P1.0口至P1.7口，蜂鳴電路接單片機AT89C51的P3.3口，當溫度高于預設值時蜂鳴器蜂鳴報警，增加單片機的輸出能力，增加單片機的輸出電流，故使用電阻來完成。具體原理圖如圖1所示。
圖1 系統電路原理圖
圖2 傳感器電路圖
3.2 主要模塊的電路
3.2.1 單片機最小系統電路圖
單片機最小系統，或者稱為最小應用系統，是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統.對51系列單片機來說，最小系統一般應該包括：單片機、晶振電路、復位電路.
復位電路：由電容串聯電阻構成，當系統一上電，RST腳將會出現高電平。這個高電平持續的時間由電路的RC值來決定。適當組合RC的取值可以保證可靠的復位。
晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz（因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率，用于有串口通訊的場合）/12MHz（產生精確的us級時歇，方便定時操作）。
3.2.2 蜂鳴器報警電路
本設計采用蜂鳴音報警電路，蜂鳴器的額定電流≤30mA。而對于AT89C51單片機，P3口的灌電流為15mA，由此可見，緊靠單片機的P3口電流是不能驅動蜂鳴的，必須使用晶體管放大電路，為了單片機功率更小，所以使用PNP型晶體管，當激光器的溫度超度預設值時，基極變為低電平，蜂鳴器工作。
3.2.3 顯示電路
本文采用的是共陰極數碼管，因而各數碼管的公共極接電源GND，要顯示某字段則相應的移位寄存器74HC373的輸出線必須是高電平。P0口接8個按鍵，分別編號為KEY1--KEY8。當某個按鍵按下時。某個數就顯示在數碼管上。
3.2.4 傳感器電路
在本設計中采用的是DS18B20數字溫度傳感器，其接線方便，封裝成后可應用于多種場合。具體電路圖如圖2所示。
4.仿真與調試
本次設計的所有仿真都在Proteus里完成，這些仿真包括閾值的設置，蜂鳴器的實現與數碼管的顯示。在本次設計中，這些仿真都得以實現，系統電路原理圖如圖3所示。
圖3 系統電路原理圖
5.結論
本次設計是基于單片機的溫度設計，包括硬件部分和軟件部分兩部分。在論文完成過程中，先從軟件部分開始設計出整個流程圖，然后才開始硬件電路的設計。但是在軟件設計過程中，由于一些客觀原因存在，硬件電路不是很美觀，一些電容和電阻設計的有點出入，但整體不影響實驗結果。在仿真時，學習了Proteus ISIS和Keil Vision3的基本知識，通過此軟件對電路的仿真，基本上完成了論文的設計目的。
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論文關鍵詞：智能家電，洗衣機，仿真，AT89S51，PDIP
1引言
隨著Internet的日益普及，人們通過Internet不僅可以獲得現實世界各種狀態的實時變化情況，還可以通過Internet實現遠程控制和處理工作，可以從全球的任何一個角落實現對設備的監控，可以使用通用的網絡瀏覽軟件訪問設備，將消費電子、計算機和通信融為一體，而家用電器的網絡化、智能化管理越來越突顯需求。
智能家居遠程控制系統的核心部分是一個嵌入式Web服務器，系統集有線和無線Web服務器于一體計算機論文，用戶可以利用辦公室的PC或者手機登錄家中的Web服務器，在通過用戶名和密碼驗證后，便可以查看并控制家用電器；系統帶有LCD和鍵盤，具有良好的人機界面；用戶還可以通過鍵盤來設定系統的任務；系統留有豐富的功能擴展接口，通過這些擴展接口將來還可以實現防火防盜和智能抄表等應用。系統結構框圖如圖1所示。
圖1 智能家居系統的總體結構
本文旨在研究智能家電管理系統中基于AT 89S51芯片的洗衣機控制系統的模擬實現。
2 AT89S51芯片概述
AT89S51是美國ATMEL公司生產的低功耗，高性能CMOS 8位單片機， AT89S51具有4k在線系統編程（ISP）Flash閃速存儲器,采用全靜態工作模式,具有三級程序加密瑣,32個可編程I/O口線,2個16位定時/計數器,能夠采用全雙工串行UART通道,具有靈活的在系統編程功能,可靈活應用于各種控制領域。
AT89S51根據封裝方式不同，大致分為3種型狀,本系統的設計中AT89S51采用PDIP封裝模式,如圖1所示。
圖2 AT89S51封裝模式
3 洗衣機控制系統模擬實現
3.1洗衣機控制系統的總體設計
在本系統中，硬件主芯片采用意法半導體的STR710，是整個系統的核心。它作為一個嵌入式網關，將外部網絡與內部洗衣機控制器連接在一起，是整個系統運行的平臺論文格式。在遠程操縱洗衣機方面，STR710負責從GPRS接收到短消息和網絡芯片上接收到的以太網數據中提取出用戶指令，然后根據該指令操縱相應的網絡家電或者查詢其運行情況，最后將執行結果反饋到用戶終端。系統的軟件設計采用分層設計，包括硬件設備驅動層、操作系統層、應用程序接口層和應用軟件層。
3.2洗衣機控制器系統設計
根據需求設計的洗衣機控制器的系統邏輯結構設計圖如圖3所示：
圖3 系統總體框圖
3.3洗衣機控制器電路設計
采用AT89S51作為控制核心。其中計算機論文，P1.0和P1.1分別用于控制洗衣機的進水閥和排水閥；P1.2和P1.3用于控制洗滌電機的正反轉；P1.4～P1.7、P3. 0、P3.1用于驅動7個LED，分別作為工作程序、浸泡和強弱洗指示燈。P3.2接暫停/ 啟動鍵；P3.3分別用于開蓋/不平衡中斷輸入；P3.4被用作輸入線，用于監測水位開關狀態，為CPU提供洗衣機的水位信息；P3 .5 接程序選擇鍵；P3.7采用分時復用技術，具有兩個功能，一方面接強弱選擇/浸泡選擇鍵，在洗衣機未進入工作狀態時，按觸該鍵可選擇強弱洗或開啟關閉浸泡功能，另一方面在進水和脫水時，又作為告警聲的輸出口。
3.4洗衣機控制器軟件設計
系統上電復位后，首先進行初始化，洗衣機進入工作程序后，系統首先根據RAM中27H單元的特征字判斷洗衣機的洗衣工作程序，洗衣機進入洗滌子程序wash。洗滌是通過驅動電機的正反轉實現的。洗滌結束后，退出wash子程序，調用water_out子程序進入排水進程。排水閥排水時間采用動態時間法確定計算機論文，其原理是：根據常用的空氣壓力水位開關的特性排水結束后，系統調用y子程序進行脫水操作，維持置位狀態，保持排水閥開啟，離合器在排水閥的帶動下使電機主軸與脫水桶聯動，實現衣物脫水。然后判斷整個洗衣工作是否結束。其原理是：洗衣機在每次洗滌或漂洗工作環節結束后，將存放洗衣工作程序標志的寄存器減1，在脫水工作環節結束后，系統即對該單元進行檢測，當檢測到為0時，說明整個洗衣工作結束。軟件設計主流程圖如圖4 。
圖4 軟件主流程圖
4 洗衣機控制器仿真工作原理
首先，在通電時蜂鳴器長鳴一聲，VD1 被點亮，這表示系統已經準備好接收指令可以開始準備工作了。單片機一直在讀取由嵌入式WEB模塊通過IIC通道發送過來的狀態，當收到嵌入式WEB模塊發送的指令后，將得到的數據作為第一項的設置內容計算機論文，即洗滌強度。蜂鳴器短鳴一聲進入等待洗滌時間的設置，這個數據同樣來自嵌入式WEB模塊發送的指令。蜂鳴器短鳴兩聲進入等待洗滌方式的設置，過程都是相同的長鳴一聲后洗衣機按事先的設置開始洗衣， VD1 快速閃爍表示洗衣狀態，洗衣機控制器會完成初洗、浸泡、洗滌的工作，之后長鳴表示洗衣結束。洗滌期間單片機的 P2．1 和 P2．3 兩個引腳會不斷輸出高、低電平來操作兩個繼電器讓電機正、反轉，同時還要接收嵌入式WEB模塊發送的中斷信號，以暫停或結束洗滌論文格式。當洗滌過程結束，蜂鳴器長鳴，系統又回到了開機時等待嵌入式WEB模塊發送指令的狀態。
其次，控制洗衣機可模擬的具體功能有：1、多種程序選擇，用戶可根據洗滌衣物的材質選擇不同的程序，如浸洗、標準、羊毛和快速等。每種洗滌方式有不同的洗滌模式、時間和順序。2、過程選擇，用戶可以選擇單獨洗滌以保留帶有洗滌劑的水進行重復使用，可選擇單獨脫水，猶如脫水機一樣計算機論文，等等。3、預約洗滌，用戶可根據需要選擇幾小時后進行洗滌，時間選擇范圍為1-24小時。4、剩余時間顯示，用戶可以直接掌握洗滌時間。5、溫度控制，可以顯示模擬的水溫控制。
5 結論
本文設計的洗衣機仿真控制系統連入嵌入式web服務的支持，就能夠通過普通PC或GPRS手機訪問Internet實現，通過遠程控制命令完成對洗衣機參數的設定，對洗衣機進行操作，大大地簡化了操作程序。利用單片機AT89S51作為洗衣機的控制器，能充分發揮AT89S51的數據處理和實時控制功能，使系統工作于最佳狀態，提高系統的靈敏度。
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論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領域，本文介紹了單片機的應用并且根據自己的一些經驗談了單片機應用過程中應該掌握的幾個技巧。
目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械了。因此，單片機的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。
一、單片機的特點應用
單片機的特點主要有 ：高集成度，體積小，高可靠性 ；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品 ；易擴展；優異的性能價格比。目前，單片機的應用領域 主要包括：辦公自動化設備；單片機在機電一體化中的應用；在實時過程控制中的應用；單片機在日常生活及家用電器領域的應用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比；在計算機網絡和通信領域中的應用；商業營銷設備；單片機在醫用設備領域中的應用；汽車電子產品；航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域，單片機的應用更是不言而喻。
二、單片機開發中的幾個基本技巧
在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數：這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數：這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數：這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數：指系統運行中的有序變化的參數。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很多，反而導致執行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器，可以用來判斷復位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時，通過判斷這些標志，可以判斷出不同的復位原因；還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成，對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發揮它更加廣闊的用途。
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關鍵詞 電子信息 畢業設計 工程實踐 課程體系
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
應用型本科院校電子信息類專業的畢業設計一般要求學生獨立完成課題的方案設計、電路設計、原理圖與PCB圖設計、實物制作與調試、撰寫論文以及答辯等多個環節，是對電子信息類畢業生工程實踐技能和科學研究能力的綜合考核。但是，近年來由于高校擴招和生源質量的下降，以及畢業生就業壓力增大的影響，導致電子信息類專業畢業論文（設計）的質量出現明顯的下降。因此，如何提高畢業設計（論文）的質量已成為高校教學改革研究的一個重要課題。
1 畢業論文（設計）中的主要問題
1.1 學生缺乏工程實踐能力
我校工程實踐教育中始終存在著“重理論、輕實踐”的認識傾向，忽視了大學生實踐能力的培養，因此學生在做畢業設計時，有的不會做方案設計；有的缺乏研究思路和方法；有的儀器操作不熟練，不會排除在實物制作與調試中遇到的故障和問題，導致實物沒調試成功；這些極大地挫傷了學生的積極性，影響了畢業設計的質量。
1.2 學生投入的時間、精力嚴重不足
我校的畢業設計安排在第8學期的1～16周，正是企事業單位招聘的高峰時刻，由于如今經濟轉型，大學生就業壓力巨大，尋找一個好單位，需要花費大量的時間去參加招聘會和面試，如果面試成功，用人單位希望學生馬上頂崗實習，使得學生在畢業設計中實際投入的時間和精力不足，當然還有極少數學生忙于補考等遺留問題的解決也牽扯了大量的精力，影響了畢業設計的質量。
1.3 學生對畢業設計認識上有誤區
我校大多數學生認為畢設對尋找工作單位沒有影響，同時認為畢業設計總是可以通過的，沒有將畢業設計看成是大學實踐活動中最重要的綜合實習，是對自己工程實踐能力和創新能力的培養，是自己清晰了解設計過程的學習，是自己論文撰寫能力的培養，對自己在以后的實際工作中盡快適應社會，影響巨大。
2 提高畢業論文（設計）的措施和建議
2.1 合理設置課程體系，優化教學內容
我校作為應用型本科院校，為培養學生的工程實踐能力，對人才培養方案和教學大綱進行了修改，突出學生實踐能力的培養，使學生有進行系統設計、實驗分析和數據處理的能力。課程體系改革中進行了如下修改：（1）將課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業必修課、專業選修課、實踐教學五個模塊。（2）重視專業基礎課程平臺建設，對電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等教學內容優化，主要強調電路理論的基本理論和概念，電子器件的外部特性，突出實踐運用，加強實驗教學，在實驗性教學中增加設計性實驗。（3）對一些實踐性較強的課程，如單片機，將其由專業基礎課調整為選修課，考核方式為項目設計，突出學生的實踐能力。（4）針對應用型本科的特點，調整專業選修課程內容，突出實踐運用，將一些理論性較強的選修課進行調整，如模式識別、圖像處理等，調整為射頻電路及CAD技術、FPGA通信設計基礎、ARM原理與應用等。（5）優化實踐教學內容，增加了電子技術課程設計，專業實踐課程體系更加合理有序，符合認知規律，學生在一、二年級注重專業基礎訓練，培養學生的儀器操作能力和建立基本的系統概念，掌握基本的設計流程和動手制作實物的能力；三、四年級則是專業工程設計的培養，使學生具備獨立設計一個完整電子系統的能力。（6）為提高學生實踐能力，建立實驗室開放機制，電子工藝實驗室全天開放，學生自主管理，其他專業實驗室由學生申請，系部批準后對申請學生開放，盡可能提供實驗室給學生使用，提高學生的工程實踐能力。（7）改革教學方法和教學手段，在課堂教學和實驗教學中引入仿真工具和軟件，如MATLAB，MULTISIM，PROTELL等。尤其是單片機教學采用CDIO模式取得了較好的效果。（8）校企合作，與企業合建實驗室，如與TI公司合建單片機實驗室，將最新的電子技術引入教學中；并設立大學生創業創新基地，鼓勵大學生自主學習、探索和開展科研活動。（9）開設科技講座，擴展學生的知識面，激發學生的創新意識和興趣。
2.2 對畢業論文（設計）的時間、模式進行調整
（1）由具有中級職稱以上的有責任心的中青年教師組成畢業論文（設計）選題小組和指導小組，對選題的綜合性、實用性、創新性和時效性進行評價和篩選，強調選題以設計類題目為主，要求軟硬件相結合。（2）學生的選題時間可靈活調整，我校鼓勵學生參加各種學科競賽。如大學生電子設計競賽，在做畢業設計時可選取與學科競賽相近的題目；參加飛思卡爾的可選取智能車的題目；還有一些學生可在第6學期單片機實踐時就選取自己感興趣的題目作為選題，如有學生在單片機實習時做的是電子搶答器，畢設時做的是無線搶答器，學生完成得非常好。（3）對學生加強教育，認真開好畢業設計動員大會，提高學生的主觀能動性，畢業設計是一個自主學習、實踐、探索和創新的過程，是學生參加實際工作的一個預演，對學生很重要，消除學生的認識誤區，提高學生的積極性。（4）嚴格畢業論文（設計）考核制度，對在畢業設計中期檢查中不合格的給予警告，如在畢業設計中確實不合格的要求二次答辯，二次答辯還不合格的則畢業設計判定不合格。
3 總結
近年來我校通過不斷地探索和調研，借鑒其他學校的一些經驗并結合本校的實際情況，科學設置課程體系，優化突出應用型教學內容，合理安排畢設時間和組織機構，整合學校實驗室教學資源，與企業合建實驗室，充分調動學生的主觀能動性，達到提高畢業設計質量的目的，從實施的效果來看，已初步扭轉質量下滑的趨勢。
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論文關鍵詞：單片機，工控機，網絡，RS-485通信
在我廠煤氣生產各環節中，特別是在變送機、冷鼓、壓縮等工段，由于各種原因，煤氣滲漏少 量泄漏時有發生，工房車間內滲漏的煤氣集聚達一定濃度時會發生爆炸。而長期以來，工房車間內煤氣濃度的監測工作僅依靠工人的經驗進行判斷，這不僅給生產帶來了不安全因素，也對車間崗位工人的生命造成了一定的威脅，因此，有必要設計一種多點煤氣濃度實時采集監控系統，這種系統能在工控機（IPC）上實時顯示測量點的煤氣濃度；在該測點濃度超過設定臨界值時能自動接通軸流 風機進行排送、吹散并發出相應的報警，還可通過工控機繪制整個生產過程中同一測點的濃度變化曲線圖。
該監測系統對煤氣廠安全生產有著重要意義。
1、硬件設計
本文設計的煤氣濃度采集系統結構框圖如圖1所示
本系統采用具有國家安全認證的EXDII型煤氣濃度監測器作為傳感器監測車間機房內的煤氣濃度，系統設計包括8個濃度監測模塊，1個RS－485 8口HUB，一臺工控機（IPC）及信號電纜。濃度監測模塊是由89S52為處理器，具有數據采集、數據傳輸、故障檢測功能的控制電路構成。每個模塊測量8點濃度工控機，系統共采集64點濃度數據，每個監測模塊采用一個AD0832模數轉換芯片，通過其八選一多路選通功能控制分時采樣的8個監測器輸入信號的輸入。
每個模塊采用1個支持RS－485半雙工通信芯片SN75LBC184實現單片機到RS－485網絡通信。8個模塊通過1個RS－485光電隔離1拖8口的HUB實現與上位機的通信。該模塊擁有RS－485到RS－232自動轉換功能，可直接接工控機IPC的串行COM口，各監測模塊采集的數據通過8口HUB傳輸到工控機，并在工控機進一步處理、顯示。
1.1 煤氣濃度監測模塊設計
煤氣濃度監測模塊以單片機AT89S52為核心進行煤氣濃度的采集、數據傳輸及故障檢測，電路如圖2所示小論文。
單片機P0.0－P0.2口通過鎖存器74LS373 接AD0832的ADDA、ADDB、ADDC端，作為8路監測器輸入信號的地址選通線分別對8路煤氣濃度輸入信號通道進行選通并對輸入的模擬信號進行模數轉換，在其中一路信號轉換完成后，AD0832的EOC端向89S52發出中斷請求， 單片機啟動中斷子程序，由P0口從AD0832的D0-D7腳讀入并存儲數據后，開始進行下一路數據的采集。
煤氣濃度監測器選用國家認證EXDII型專用濃度監測器，采用DC24V電源，輸出為1－5V信號（0V為故障信號輸出），有兩路繼電器輸出，可實現現場兩級報警。
P2.0－P2.6、P1.3與一組8個MGA607光耦、驅動管和JZX－22F／4Z DC24V繼電器一起構成控制模塊，控制8臺軸流風機的起停。
在被測點煤氣集聚濃度達到安全濃度上限設定值時，P2.0－P2.6、P1.3相應的管腳輸出高電平 ，驅動MGA607工作，從而使驅動管工作，使
得JZX－22F/4Z繼電器線圈通電，繼電器常開點閉合，接通交流接觸器控制線圈回路，從而啟動軸流風機對集聚在測點所在機房的煤氣進行吹散；在被測點的煤氣濃度小于安全上限值時，P2.0-P2.6、P1.3相應管腳輸出低電平，使MGA607截止，從而使得驅動管截止，繼電器控制線圈回路被切斷，閉合的常開點斷開，切斷交流接觸器的控制線圈回路，斷開軸流風機電源工控機，軸流風機停止運行。
1.2 RS―485通信硬件設計
RS－485串行通信采用差分平衡的電氣接口，利用平衡驅動，差分接收的方法，從根本上消除了信號地線，因此，RS－485可用于1200m的遠距離，速度為1000kbps的高速通信；降低傳輸速度，傳輸距離可以更遠；在一條總線上，允許同時存在32個接收器和32個發送器。
因煤氣廠車間多為高跨度大面積，多層混凝土結構，其監控操作室到各生產關鍵部位的距離多在60米以上。為了提高生產的安全性，實時采集到各關鍵點的煤氣濃度值，數據采集模塊應盡量靠近測點位置，這就使該數據采集模塊分布面積較大，與中央工控機距離較遠。因此，本系統選用RS－485串行通信，其轉換芯片用支持半雙工通信芯片SN75LBC184。該芯片可以支持250kbps的速率，并具有瞬變高壓抑制功能，能抗雷擊、靜電放電，避免因交流電故障引起的非正常高壓脈沖沖擊。芯片A、B引腳為RS－485總線接口分別與RS－485光隔1拖8口HUB的＋AX,-BX(X=0~7)引腳相連接，D引腳是發送端，R
引腳為接收端，分別與單片機串行口的RXD、TXD連接，RE、DE為收發使能端，與單片機的P1.6口相連，作為收發控制（見圖2）。
1.3 RS－485總線到工控機（IPC）信號轉換
通用工控機上一般只有2個RS－232串行接口，即COM1口和COM2口，沒有RS－485接口。在當前應用中，為了實現資源的有效利用，往往是一臺工控機控制一個工業現場RS－485網絡，這就意味著必然要實現在多個下位機與工控機之 間的通信，即必須進行電平轉換與信號選通。
本系統選用現有的RS－485光隔1拖8口HUB（HUB8485G）。其有1個上位機RS－485／RS－232口和8個下位機RS－485口。其下位機側可以分別接8個下位機的RS－485口。支持最高通信速率保證9600bps以上、實際可達38.4kbps,同時具有吸收浪涌電流的抗雷擊保護功能。HUB8485G適合所有半雙工通信軟件。其上位機端可以直接將RS－485信號轉換為RS－232信號工控機，與工控機的串行COM口連接。
2軟件設計
軟件設計主要包括：煤氣濃度采集模塊的濃度數據采集軟件設計；數據采集模塊與工控機通信部分的軟件設計（包括串口初始化、波特率設置、通信協議、數據傳輸等）；上位工控機溫度數據管理監控軟件設計。
2.1濃度數據采集軟件模塊設計
濃度數據采集軟件模塊流程圖如圖3所示。單片機采集的濃度數據及傳感器狀態數據貯在片內RAM中，隨時準備供上層軟件讀取小論文。
2.2通信軟件模塊設計
各單片機采樣模塊的通信軟件流程圖如圖4所示。通信軟件設計采用從動式中斷通信設計，預先設定好各模塊的單片機地址。當單片機采樣模塊接收到上位工控機（IPC）的 “啟動采樣” 指令時，單片機采樣模塊開始對該模塊的8個濃度監測回路進行采樣，并檢測其控制的傳感器的故障狀態。
當單片機采樣模塊從上位工控機接收到“本模塊地址”時，啟動該模塊與上位機之間的數據通信，傳輸相應的濃度數據以及煤氣濃度傳感器的故障狀態數據，而地址不符的單片機采樣模塊在此期間不與上位機進行通信。
2.3 PC端監控軟件設計
PC端監控軟件用VC6.0編寫，主要完成煤氣濃度數據管理、數據顯示、相應點濃度曲線顯示，數據打印以及濃度數據監控等。一旦發現在給定的時間段內，某采樣點的數據連續超過臨界值，則采用聲光報警技術，提醒工作人員采取相應技術措施確保安全生產。
結束語：本系統模／數轉化采用500K振蕩頻率，完成8路采樣時間周期在1s以內。上位機通過與監控模塊的通信可實現不間斷的車間、機房內煤氣濃度的實時測控。本系統不僅改變了過去車間機房煤氣濃度依靠崗位工人經驗判斷的落后狀況，實現了監測、控制的自動化，上位機還可以提供趨勢圖、歷史數據等功能。對技術問題的分析提供了精確的數據支持。本系統在2005年投入試運行以來，由煤氣濃度超標而引發的中毒安全事故為零。實踐證明，該系統性能穩定、工作可靠，應用效果良好。
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關鍵詞：單片機； 酒精濃度檢測系統； 氣敏傳感器
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.006
1 引言
現代社會的經濟正處于高速發展之中，越來越多的人擁有私家車，并且在近幾年，故據事故的比重很大。在如今中國，由酒后駕車所引發的交通事故每年可達上萬起，其危害之嚴重可見一斑，已成為交通事故的第一大“殺手”。
為了實現對于人權的尊重，對于生命的關愛，使更多人的生命權，健康權以及幸福美滿的家庭能夠得到更好的保護，需要設計一種智能的酒精檢測系統可以檢測駕駛員的體內的酒精含量。本論文研究的是一種以氣敏傳感器和單片機為主，檢測酒精的濃度，并且具有顯示和報警功能的基于單片機的酒精檢測系統。
2 基于單片機的酒精測試儀的總體設計方案
此次設計是采用STC12C5A60S2紋機作為主控芯片，設計一款酒精濃度測試儀，用C語言編寫主控芯片的控制程序，再結合所構建的特定的電路，使酒精測試儀可鍵盤輸入數據，控制其在LCD顯示器上所顯示的酒精的閾值，以便于應對在不同情況下，該酒精檢測儀進行實際的應用。通過酒精濃度的檢測，LCD顯示器上會顯示出準確的酒精的數值，而經過程序的運行與判斷，對不符合的酒精值進行警告，從而引起響應電路的報警，表明駕駛員已經達到酒駕的標準。
在本設計中，由于人飲酒之后，酒精被人體利用消化系統吸收，大約有90%的酒精通過肺部被轉化為氣體，通過呼吸系統排出，因此直接測量呼出氣體中的酒精含量，所以利用氣敏傳感器來測量呼出的氣體，就可以檢測出人體大概的酒精含量了。
以下為基于51單片機的酒精測試儀的總設計框圖：
3 硬件電路設計
硬件電路分為電源模塊，單片機最小系統模塊，電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶顯示模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。下面分別介紹電源模塊，MQ-3傳感器模塊，1602液晶模塊，聲光報警模塊，按鍵模塊。
（1）電源模塊電路。為了進行實物演示的方便，我們并沒有給這個單片機系統運用電池供電，而是直接運用DC電源座與數據線將其連接在電腦上，用電腦直接給其供電，使單片機滿足5V電壓的運行環境。
（2）MQ-3傳感器模塊。在設計中需要應用到MQ-3氣敏傳感器，該傳感器能夠準確的檢測出人體呼出氣體中酒精的含量，然后通過STC12單片機中內部的A/D轉換線路，可以將傳感器所檢測到的模擬信號轉換成數字信號發送到1602液晶上，顯示出相應的酒精濃度。
（3）1602液晶顯示模塊。1602液晶是兩行各16字符的字符型液晶，該液晶擁有體積小、功耗低、顯示操作簡單等優點，剛好滿足本設計對于液晶的要求。同時還要加上一個藍白電位器，便于調節液晶的電壓與電流。
（4）聲光報警模塊。為了能夠使酒精濃度的檢測產生更加具體的視聽感受，所以加上了聲光報警模塊。當所檢測的酒精濃度已經達到或超過所設定的閾值時，由蜂鳴器與LED燈所組成的模塊，就會產生蜂鳴器發出刺耳的聲音，led二極管發出紅光的警告。
4 軟件代碼調試
系統開始工作，對LCD液晶、閾值、IO口等數據進行初始化，初始化結束，程序進入循環，用MQ3采集酒精氣體，對測得氣體數值進行AD轉換，使得其數據在LCD上顯示，若酒精濃度大于閾值，會有聲光報警產生。
5 結論
由于本設計使用的是以單片機作為核心控制元件和靈敏的MQ-3氣敏傳感器，使本酒精濃度檢測系統具有功能強、性能可靠。電路簡單、成本低的特點，加上經過優化的程序，使其有很高的智能化水平。但在實際的操作中，發現氣敏傳感器濃度下降過快，不方便測量，沒有密閉的呼吸管，所測酒精濃度不準確等問題。接下來將以此為基礎，更加深層次的探究基于單片機酒精檢測系統設計過程，實現理論研究的應用價值。
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【關鍵詞】單片機；計數器；敏感性能；采集系統；二級控制系統；
【中圖分類號】TP339【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0356-02
1.單片機的介紹
單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能，高效率。
由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。
目前最常用的單片機為MCS-51，是由美國INTEL公司（生產CPU的英特爾）生產的，89C51是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發生產的，其內核兼容MCS-51單片機。
單片機的應用領域：單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：.在智能儀器儀表上的應用，單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備。
在家用電器中的應用，可以這樣說，現在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。在計算機網絡和通信領域中的應用，現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。
2.計數器總體思路與結構框圖
系統上電復位，計數器自動復位清零。當無物體遮擋時計數器不被觸發計數，使之保持原態，計數器顯示數值不會變化。當有物體遮擋時使計數器可靠觸發，計數器被觸發翻轉計數。當物體下次到來時，計數器將自動加一，直到加至計數值為999。繼續加一，使計數器進入下次從099的循環計數。通過以上分析，數字式光電計數器電路主要由直流穩壓電源、光電變換電路（信號采樣電路）、信號觸發電路和兩位數電子計數器電路及譯碼顯示電路等組成。
電路分析。電路中對于第一比較器IC2B，當紅外傳感器輸出的脈沖信號電壓小于參考電壓時，輸出端輸出高電平；當輸入電壓大于參考電壓時，輸出低電平。對于IC2A，當IC2B輸出高電平時，它輸出低電平。這時，光耦合器中的發光二極管、光敏三極管導通，使VT導通輸出低電平，這是紅外傳感器在無物體遮擋時脈沖輸出端的輸出狀態。當IC2B輸出低電平時，IC2A輸出高電平，光耦合器中的發光二極管截止，光電管及VT截止，輸出高電平，這是紅外傳感器被遮擋后脈沖輸出端的輸出狀態。這樣，每當傳感器被遮擋一次，脈沖形成電路便輸出一個計數脈沖。從而觸發譯碼器在數碼管上顯示計數值。一只計數器上加上兩個譯碼器和兩個數碼管組成一個兩位的電子計數器。它的計數范圍為0～999，采用同樣的計數器和譯碼器進行級聯便可組成多位計數器。電路中，C4與R12組成開機復位電路，接通電源后由RC電路產生一個復位脈沖加至計數器的復位端R，計數器自動清零。本電路采用脈沖下降沿觸發方式，計數脈沖由EN端輸入，這時應將CP端接地。
電路的優缺點及改進方法：一是電路的優點，易于實現自動化控制、計數精確、直觀性比較好、具有一定的抗干擾能力且比較容易實現級聯，以達到擴大計數范圍的作用，同時電路具有很強的實用性。二是電路的不足，由紅外發射管IRED和接收管VTP組成的信號采樣電路靈敏度稍差，以及電路焊接工藝和線路排布個人覺得并不十分完美。三是電路改進措施，在調試之前我把發光管與接收管正對，同時為避免自然光線干擾引起誤計數，我在接收管上套一段黑色圓管作遮光筒，將兩管之間調整好距離，以有效實現物體運動。在電路板焊接工藝這一塊，有待于在今后的技能實習中進一步加強和訓練。四是電路調試過程中兩種出現的情況 ①電壓比較器LM393的第一級比較器的參考電壓端（五號端）的上電電壓很高，接近于電源電壓，使輸入端（六號端）與之比較時沒有反應，LM393不能正常工作，從而不能產生脈沖信號。②某些時候數碼顯示器計數不準確，產生這種現象的原因是由于脈沖發生電路所產生的脈沖信號頻率不正常。
解決方法：一是電壓比較器LM393集成塊的四號端和八號端對調，使四腳接地，八腳接正極，這樣就將參考電壓端（五號端）的電壓拉低，使之為VDD/2，即4.5V，使電路正常工作。二是既然脈沖信號頻率不正常，那么我就查脈沖發生電路，由發射接收管到電壓比較器再到光耦合器再到三極管最后到充放電電容。最終確定充放電電容不匹配，由容量為10的4次方皮法改為了10的2次方皮法，電路能準確計數，正常工作。
電源電路。220V交流市電經變壓器T降壓，橋式整流器D1整流，電解電容C7濾波，三端穩壓器78L05穩壓，最后得到整機要求的+5V穩定直流電源。單片機系統。U1為AT89S52單片機。C1，R0，R1和復位按鈕RESET組成手動電平復位和上電自動復位電路；C2，C3以及晶振JT1組成時鐘電路；C4，C5為+5V電源濾波電容。U2為CMOS6反相器CC4069，起驅動作用。VD1～VD6為紅外發射管，其負極端接與P1口，P1口設置為輸出狀態，當P1口為“0”時，VD1～VD6發紅外光。VD7～VD12為紅外接收管，當接收到紅外光時導通，+5V電源通過VD7～VD12加到反相器CC4069的輸入端，經反相為低電平，這時P3.0～P3.5為低電平。
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