時間：2022-08-07 17:53:31
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摘要：本文設計一種智能電子解說系統(tǒng),具有智能化、個性化、高音質(zhì)、實用性強等特點。讓游客按照設定的經(jīng)典路線，選擇景點或展位的講解使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果，電子旅游解說系統(tǒng)的出現(xiàn),使看起來簡單的解說系統(tǒng)融入了科技的因素。
本文正是基于凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲以及播放。由游客控制選擇按鍵來播放語音，這樣大大降低了外面的干擾，使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果。
關鍵詞：旅游；電子解說；電子導游；凌陽單片機
1緒論
隨著改革開放和經(jīng)濟的發(fā)展，旅游業(yè)也獲得了長足的發(fā)展，節(jié)假日外出旅游已成為人們的首選。對大多數(shù)零散游客來說，希望有一種不受制于人的輔助導游手段，迫切需要一種攜帶方便、操作簡便的電子語音導游器。
本文設計一種智能電子解說系統(tǒng),選用了凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲，經(jīng)過這樣處理合成后的語音音質(zhì)良好，放音時間持久，而且機體積很小。
2凌陽單片機簡介
SPCE061A是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機。該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。
凌陽音頻壓縮算法處理的語音信號范圍是200Hz-3.4KHz的電話語音。根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種：SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240。SACM-A2000音頻壓縮算法的壓縮比較小，編碼速率可選擇16kbit/s、20kbit/s、24kbit/s三種之一，具有高質(zhì)量、高碼率的特點，適于高保真語音或音樂。
3硬件系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)的硬件部分主要實現(xiàn)路線的顯示和景點語音的播放。根據(jù)景區(qū)景點設計一條經(jīng)典路線，將沿途主要景點用高亮三色LED顯示。紅色表示還沒有聽過解說的最近的景點，黃色表示正在聽取解說詞的景點，綠色表示最后播放過解說詞的景點。語音播放按鍵分為景點相應放音、暫停、繼續(xù)放音、結束等。音頻信號存儲在凌陽語音儲存芯片中。語音信號放大由凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片SPY0030A完成。整個系統(tǒng)的控制由凌陽單片機SPCE061A實現(xiàn)。具體硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。
4軟件系統(tǒng)設計
本設計選用了SACM-A2000語音壓縮算法對語音信號進行了壓縮存儲。再利用中斷進行鍵盤掃描程序循環(huán)掃描按鍵，獲取按鍵信息后和內(nèi)置的操作碼比較，用來確定播放相應的語音和顯示相應的LED燈。景點的解說詞事先利用凌陽內(nèi)置提供的工具進行壓縮和存儲。
系統(tǒng)的主程序流程圖如圖2所示，假設主要講解景點共4處，分別由KEY1～KEY4控制播放，KEY5是暫停播放、KEY6是繼續(xù)播放、KEY7停止播放。開機時對系統(tǒng)初始化，包含對顯示景點的初始化、對語音播放模塊初始化、對鍵盤初始化等。在鍵盤初始化中設置時基頻率為128Hz的中斷，并打開中斷。這是為在中斷中掃描鍵盤，利用延時法去抖動，延時時間是響應多少次128Hz中斷過程。在KEY1～KEY4鍵控制下播放景點解說詞實際是提取相應景點的語音信息的起始存儲地址，然后執(zhí)行相應的語音播放程序。由于語音播放中斷服務子程序必須放在TMA-FIQ中斷源上，進入中斷服務程序必須先保護寄存器，接著判斷是不是TMA-FIQ中斷。若是，還要判斷是哪一段語音要播放，也就是要獲取播放語音的起始地址。在TMA-FIQ中斷調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_A2000函數(shù)譯碼播放。
5制作
錄制的語音文件在播放前需轉(zhuǎn)換為SACM_A2000格式的壓縮文件。語音壓縮可以使用凌陽語音壓縮工具（CompressTool）完成。該壓縮工具支持.wav格式的語音壓縮，但要求壓縮語音資源屬性為8kHz,16位，單聲道。
6結論
經(jīng)過測試，電子語音導游器的性能達到了設計目標，具體如下：各景點語音解說資料、開機歡迎語音信息播放正常，聲音清晰；各按鍵功能正常，各LED管顯示正常。凌陽公司的SPCE061A的結構特點及其相關的開發(fā)平臺，為我們開發(fā)帶語音特色的產(chǎn)品方案帶來了很大的方便，本系統(tǒng)僅是SPCE061A的一個基本應用，體現(xiàn)了SPCE061A多種資源對產(chǎn)品開發(fā)的極大支持，同時體現(xiàn)了其的語音特色。
參考文獻
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(jù)自己的一些經(jīng)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(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)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(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)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(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)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(wǎng)絡和通信領域中的應用；商業(yè)營銷設備；單片機在醫(yī)用設備領域中的應用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)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(fā)中的幾個基本技巧
在單片機應用開發(fā)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(xiàn)歸納出單片機開發(fā)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(tǒng)運行中應考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結束的結果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)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(shù)：這些應用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。
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(fā)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(shù)，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(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)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(fā)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(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(diào)試起來問題就會很多，反而導致執(zhí)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(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設計靈活、節(jié)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(xiàn)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(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態(tài)。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(jù)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(xù)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(tǒng)的可靠性。當一個單片機系統(tǒng)設計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)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(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(fā)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(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)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(tǒng)控制技術的一次革命。此外在開發(fā)和應用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。
參考文獻：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應用系統(tǒng)設計系統(tǒng)配置與接口技術.北京：北京航空航天大學出版社，1990
原來使用的“單片機技術與應用”課程的教學大綱對知識點分解層層深入，便于學生由淺入深地學習相關知識。但是由于原有的教學大綱只對知識點作出了要求，沒有對教學方法和教學過程作出要求；只強調(diào)了理論知識的學習，沒有對學生職業(yè)行為能力培養(yǎng)作出要求，所以學生感覺學習過程枯燥乏味，內(nèi)容深度大，學習難度大。
新制定的課程標準繼承了原有教學大綱中知識點由淺入深的分解特點，對各個知識點進行重新整合，以項目為驅(qū)動帶動全部知識的學習。把原來先學后練的教學方法改為了邊做邊學的學習方法，從而激發(fā)學生的學習興趣，讓學生參與到教學中。同時，在新課標中還強調(diào)了對學生職業(yè)行為能力培養(yǎng)的要求，將知識點的學習與實際工作流程相結合，學生掌握了該知識在實際工作中的應用方法。
原教學大綱和新課標中知識點分解圖如圖1：
2“單片機技術與應用”課程標準制定
2.1課程設計的基本理念
高等職業(yè)教育的根本任務是培養(yǎng)高級技術應用型人才。課程教學是實現(xiàn)高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標的基本途徑，課程教學的質(zhì)量是直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量的核心要素。新的課程體系要與經(jīng)濟建設、科技進步和社會發(fā)展要求相適應，與人的全面發(fā)展需求相適應，與高等教育大眾化條件下多樣化的學習需求相適應，與高等職業(yè)教育課程改革與建設相適應。本體系的構建，應根據(jù)先進的職業(yè)教育思想，改變學科本位的觀念，加強實踐教學，著眼課程群，培養(yǎng)學生綜合運用相關現(xiàn)代化先進工具和知識，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力。
(1)面向全體學生，注重素質(zhì)教育、能力與技能培養(yǎng)
本課程面向計算機應用技術專業(yè)的全體學生，注重專業(yè)基礎素質(zhì)教育，激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的抽象思維能力，增強他們理論聯(lián)系實際的能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。重視知識與技能；過程與方法；情感態(tài)度與價值觀課程目標的培養(yǎng)。
(2)突出學生主體，尊重個體差異
本實訓在目標設定、教學過程、課程評價和教學資源的開發(fā)等方面都突出以學生為主體的思想，課程實施應成為學生在教師的指導下構建知識、活躍思維、展現(xiàn)個性和拓展視野的過程。
(3)注重過程評價，促進學生發(fā)展
建立能激勵學生動手能力發(fā)展的評價方法。在課程學習過程中應注重培養(yǎng)和激發(fā)學生動手實踐的積極性和自信心。
(4)開發(fā)課程資源，拓展學用渠道
本課程要力求合理利用和積極開發(fā)課程資源，給學生提供貼近現(xiàn)場實際，能反映新技術、新工藝、新設備的課程資源。
2.2課程總體目標
課程總目標是使學生具有單片機系統(tǒng)編程和設計的知識與技能、具備較高的職業(yè)素質(zhì)，具有調(diào)試單片機系統(tǒng)程序和設計最小單片機系統(tǒng)的能力，能解決程序調(diào)試和系統(tǒng)設計中遇到的問題，能勝任單片機產(chǎn)品調(diào)試員、單片機產(chǎn)品技術支持、單片機軟件開發(fā)師、單片機硬件開發(fā)師和單片機設計師等崗位工作。
(1)知識要求
會對所學知識進行整合，能夠根據(jù)設計要求獨立編寫程序，并能在實踐工作中熟練進行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。
(2)技能
能熟練進行單片機程序和系統(tǒng)電路的調(diào)試，并能獨立設計單片機系統(tǒng)電路并能編寫相應程序，同時還可以對以單片機為核心的設備進行維護。
(3)素質(zhì)
通過項目實踐，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)、熱情主動的工作態(tài)度；養(yǎng)成遵守操作規(guī)程，分析工作整潔、有序、愛護儀器設備的良好實驗習慣；能認真負責、實事求是、堅持原則、一絲不茍地依據(jù)標準進行編程和設計，并在工作實踐中能遵守勞動紀律，注意安全，具備良好的敬業(yè)精神和協(xié)作精神，堅持努力學習，不斷提高自身可持續(xù)發(fā)展的基礎理論水平和操作技能，形成良好的職業(yè)素養(yǎng)和勤奮工作的基本素質(zhì)。
2.3內(nèi)容目標
本課程標準通過對知識點的重新分解，將內(nèi)容分成了六個主題。其中主題一是對單片機系統(tǒng)原理知識的學習，主題六是對知識的總結訓練，而其他的四個主題分為學習情境和訓練情景兩部分。在主題二到主題四中每個學習情境都分為了若干個小項目，幾個小項目又可以合為一個項目。內(nèi)容目標詳見附錄，其中學習情境設計方案如圖2所示：
2.4教學評價建議
(1)改革傳統(tǒng)的學生評價手段和方法，采用階段評價、目標評價、項目評價、理論與實踐一體化的評價模式。
(2)關注評價的多元性，結合課堂講解表現(xiàn)、課堂項目操作、項目訓練、綜合訓練及考試情況，綜合評價學生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。
(3)評價比例分配
課堂表現(xiàn)：8%；課堂項目操作：12%；項目訓練20%；綜合訓練：20%；考試：40%。
以上為“單片機技術與應用”課程標準的主要設計內(nèi)容。由于課程標準的提出時間不長，沒有嚴格的設計要求，因此在新課標的設計過程中遇到一些問題。如內(nèi)容目標中的格式如何進行設計，是否將教師的教學方法融入其中，學生目前所具有的學習能力是否能夠與新課標中的要求相結合等等，這些都需要進一步的研究。
附錄：內(nèi)容目標
主題一理論學習
要對一個單片機系統(tǒng)進行分析設計和編寫程序，就必須非常熟悉單片機芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個外部引腳、內(nèi)部寄存器和數(shù)據(jù)區(qū)的使用方法。
1學習目標
(1)了解MCS-51單片機的內(nèi)部結構、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務分配。
注意：單片機上電后程序指針被賦予的初值。
(2)了解MCS-51單片機的程序存儲器結構，掌握內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的空間分配和SFR。
注意：程序存儲器的編址規(guī)律；只訪問外程序存儲器時，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。
(3)掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復位電路和計算機器周期的方法。
注意：準雙向并口和真正雙向并口的區(qū)別和相應并口讀數(shù)時的編程要求；89C51的復位時間是多少。
(4)開發(fā)工具的使用
介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個軟件的使用方法，并各種指令的學習編寫簡單的子程序，將源程序文件編譯并上載至實驗儀中顯示結果。
知識點：
掌握常用編程軟件的使用。在程序運行期間觀察相應存儲區(qū)和寄存器中數(shù)據(jù)的變化。
掌握MCS-51單片機的尋址方式。
2教學建議
(1)教學時數(shù)10學時。
(2)實物教學，增強感性認識。
主題二學習情境1
1學習情境：信號燈控制
2學習目標
(1)熟練掌握MCS-51單片機的尋址方式和指令系統(tǒng)。
技能點：要會畫出模塊的流程圖，建立學生的編程思維；分清各個尋址方式的功能。(DATAPDATAXDATACODE的訪問方式，地址空間，針對89C52芯片多128BytesDATA區(qū)的應用，實際應用中256bytesData區(qū)的單片機更多)
(2)能編寫完整的程序。
技能點：會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結構，能夠畫出系統(tǒng)的流程圖。
(3)會應用常見的調(diào)試軟件進行程序調(diào)試。
(4)理解機器周期和指令周期。
3學習情境內(nèi)容
功能一：信號燈的控制1
利用P1口控制8個發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
點亮8個發(fā)光二極管后單片機空運行。
給片內(nèi)RAM中40H-4FH單元賦值后，將其數(shù)據(jù)傳送給片外50H-5FH單元，最后將56H中的數(shù)據(jù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
在數(shù)據(jù)區(qū)建立一個數(shù)據(jù)表，編寫程序?qū)⒈碇械牡?個數(shù)由P1口輸出給發(fā)光二極管顯示。
知識點：
掌握數(shù)據(jù)傳送指令。
掌握MCS-51單片機并口傳送和讀取數(shù)據(jù)時得技術要求。
MOVX與MOVC的區(qū)別
功能二：信號燈的控制2
利用并口控制發(fā)光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)。
將累加器中的數(shù)據(jù)(十六進制)轉(zhuǎn)換為BCD碼，個位存入30H，十位存入31H，百位存入32H，最后由P0口輸出個位數(shù)據(jù)，P1口輸出十位數(shù)據(jù)，P2口輸出百位數(shù)據(jù)。
將DPH和DPL中放入兩個小于10的數(shù)據(jù)a和b，編寫程序?qū)崿F(xiàn)c=a2+b2-a，并把c通過P0口輸出。
將累加器A中數(shù)據(jù)得高4位和寄存器B中數(shù)據(jù)的低4位相乘后取反，并將其結果通過P0口輸出。
采用移位指令，實現(xiàn)累加器A中數(shù)據(jù)乘4，寄存器B中數(shù)據(jù)除以2。
知識點：
掌握算術操作指令和邏輯運算指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調(diào)試程序。
功能三：信號燈的控制3
設計一個延時程序，使與P2.0相連的發(fā)光二極管每隔1秒亮一次。
采用循環(huán)控制，使8個發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍，其中發(fā)光二極管點亮時長為1秒，熄滅時長為2秒。
知識點：
掌握程序轉(zhuǎn)移類指令和位操作指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調(diào)試程序。
理解指令延時的用法，NOP指令的使用。
4教學建議
(1)教學時數(shù)12學時。
(2)學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3)采用多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4)安排項目訓練，鞏固所學內(nèi)容。
5實踐活動建議
(1)訓練情境1：交通燈控制
(2)教學建議：6學時
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實驗
主題三學習情境2
1學習情境
跑馬燈設計與實現(xiàn)
2學習目標
(1)掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設置。會計算和設置定時/計數(shù)器的初值。
(2)掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。
技能點：能夠正確使用中斷方式對定時/計數(shù)器進行編程；能夠使用中斷方式對外部事件中斷進行處理；會畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發(fā)中斷、邊沿觸發(fā)中斷的區(qū)別及應用；中斷的優(yōu)先級和中斷嵌套的應用，中斷現(xiàn)場的保護和恢復。
3學習情境內(nèi)容
設計一個個性跑馬燈，能夠完成以下功能：
功能一：利用P2口，用單片機內(nèi)部的定時器采用查詢方式，使8個發(fā)光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。
功能二：用計數(shù)器中斷對按鍵按下的次數(shù)計數(shù)，作為跑馬燈閃爍次數(shù)。
功能三：用外部中斷對正常顯示和閃爍次數(shù)設定功能進行轉(zhuǎn)換。
知識點：
掌握定時/計數(shù)器的初始化方法；定時器初值與計數(shù)器初值的計算與設定。
掌握中斷源與中斷服務程序的入口地址；中斷相關寄存器的使用方法；中斷工作過程。
4教學建議
(1)教學時數(shù)8學時。
(2)學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3)采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4)安排項目訓練，鞏固所學內(nèi)容。
5實踐活動建議
(1)訓練情境2：秒表設計與實現(xiàn)
(2)教學建議：6學時
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實驗
主題四學習情境3
1學習情境
單片機點對點串口通信
2學習目標
(1)了解SCON專用寄存器各位的定義與設置，掌握串口初始化的內(nèi)容與步驟。
(2)會用查詢和中斷方式編寫數(shù)據(jù)通信程序。
技能點：能夠正確地編寫數(shù)據(jù)通信程序。
3學習情境內(nèi)容
設計一個單片機之間的點對點的通信系統(tǒng)。要求甲機發(fā)送，乙機接收。甲機中按加號鍵，乙機中顯示數(shù)據(jù)加1；甲機中按減號鍵，乙機中顯示數(shù)據(jù)減1
知識點：
掌握與串行口初始化方法。
掌握串行口通信波特率的計算方法。
掌握串行口通信編程的兩種方法。
4教學建議
(1)教學時數(shù)6學時。
(2)學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3)采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4)安排項目訓練，鞏固所學內(nèi)容。
5實踐活動建議
(1)訓練情境3：單片機雙機通信
(2)教學建議：6學時
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實驗
主題五學習情境4
1學習情境
溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
2學習目標
(1)使用P0、P2口的第二功能，擴展片外數(shù)據(jù)存儲器RAM和片外程序存儲器。
技能點：能夠正確對89C51進行片外RAM和ROM擴展；理解并記住MOVX指令的時序圖。
(2)對89C51的并口進行擴展
技能點：能夠正確對89C51的并口進行擴展。
(3)人機接口擴展
技能點：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設備。
(4)8位A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口
技能點：能夠正確選擇A/D轉(zhuǎn)換芯片，并實現(xiàn)其與單片機的正確連接。
(5)8位D/A轉(zhuǎn)換芯片與單片機的接口
(6)掌握C51程序設計方法
技能點：能夠正確運用單片機C51語言對單片機系統(tǒng)進行編程。
3學習情境內(nèi)容
設計一個溫度控制系統(tǒng)，要求用C51編寫系統(tǒng)程序，并且該系統(tǒng)滿足以下要求：
功能一：使用89C51擴展一個片外RAM。
知識點：
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
會擴展片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器。
功能二：用兩位七段數(shù)碼管顯示其溫度值。
知識點：
掌握LED的動態(tài)顯示方法。
功能三：用4*4的矩陣鍵盤，設置其溫度初值。
知識點：
掌握鍵盤設計方法。
掌握LED動態(tài)顯示方法。
功能四：具有對環(huán)境溫度進行實時測量，當外界溫度于設定溫度時，啟動風扇降溫；當外界溫度低于設定最低溫度時，發(fā)出報警聲。
知識點：
掌握A/D轉(zhuǎn)換的方法。
掌握D/A轉(zhuǎn)換的方法。
掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。
4教學建議
(1)教學時數(shù)20學時。
(2)提高課堂質(zhì)量，上課時要多啟發(fā)學生，提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學生學會理解記憶的技巧。
(3)采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4)安排項目訓練，鞏固所學內(nèi)容。
5實踐活動建議
(1)訓練情境：人機接口設計與實現(xiàn)
(2)教學建議：6學時
(3)采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調(diào)試程序的能力
(4)集中安排實驗
主題六綜合訓練
使用套件設計一個最小單片機系統(tǒng)，完成其設計、繪圖、焊接、編程、調(diào)試工作并撰寫實訓報告。
1教學建議
(1)教學時數(shù)20學時。
(2)教師命題，學生獨立完成。
1.1手機語音
目前，手機的語音功能越來越強大，其中語音功能中有一項非常重要的功能——語音識別，這種語音功能和單片機具有密切的聯(lián)系。語音信息條目輸入后，單片機系統(tǒng)就可以進行識別，并且進行相關的操作。單片機主要設置于音頻入口處，主要功能是為了收集各種音頻信息，然后一一分析、辨別，最后分別向各個部件下發(fā)指令，完成相關的操作。
1.2電話錄音
電話不僅具有通話功能，同時還具備通話錄音功能，單片機用于錄音電話中不僅可以收集各種請求信號，也可以發(fā)出相應的控制信號。
1.3應用于儀器儀表領域
單片機具有體積小、高集成度、可靠性高等優(yōu)點，將其應用于儀器儀表行業(yè)，可大大提高儀器儀表的智能化、數(shù)字化程度，也可以有效提高儀器儀表的控制功能、處理功能、測試功能。比如，目前將單片機技術應用于航天航空儀器儀表中，在很大程度上提高了儀器的集成性、可靠性以及準確性，事故發(fā)生率也大大降低，整個航天航空電子系統(tǒng)的智能化、自動化水平顯著提高，信息傳遞效率和速度也有效提高。
1.4應用于家用電器領域
隨著單片機技術的不斷發(fā)展和普及應用，單片機技術不僅僅局限于一些高端的科研器械領域中，同時在人們的日常生活中也得到廣泛應用。單片機的應用可以使整體家用電氣得到智能化、一體化控制，也可提高電器的使用性能，有效識別相關的信息。比如，微波爐、洗衣機、電視機等一些常用的家用電器的顯示系統(tǒng)、控制系統(tǒng)中會應用到單片機。將其應用于電視機上，可以使用戶有效控制大型智能游戲，而且也可以選擇更加方便的頻道方式。將其應用于微波爐上，可以使食物的加熱時間以及加熱溫度得以控制。將其應用于洗衣機中，可以按照衣服的臟度以及衣料的材質(zhì)自動選擇洗滌的強度、時間以及洗滌劑使用量。
1.5應用于醫(yī)療器械領域
現(xiàn)階段我國醫(yī)療條件下，在檢測手段、消毒條件、住院條件、檢測手段等各方面都具有或多或少的問題，對患者就診會有一定的影響。在醫(yī)療器械領域中應用單片機技術，可以在同一時間對多種疾病進行有效分析，不僅可以大大提高檢測設備的檢測準確性，也可在很大程度上提高診斷下藥的科學性、可靠性，減少臨床漏診、誤診率。同時，在醫(yī)療器械中應用單片機技術，有利于提高醫(yī)療設備結構的智能化、合理化、自動化。目前，像分析儀器、超聲波檢測儀器、呼叫系統(tǒng)等醫(yī)療器械中都會應用到單片機。
1.6應用于工業(yè)控制領域
近年來隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度不斷提高，尤其是在電力高壓行業(yè)、核工業(yè)、粉塵工業(yè)等一些特殊環(huán)境下，對于人體的危害較大，因此基本上都已經(jīng)實現(xiàn)自動化操作。在這些高危作業(yè)的自動化操作中目前已經(jīng)廣泛應用到單片機技術。在工業(yè)化控制管理過程中應用單片機技術，通過數(shù)據(jù)采集以及過程控制手段實現(xiàn)了工業(yè)控制管理工作的有效性以及科學性。目前，在報警系統(tǒng)、自動噴漆系統(tǒng)、流水線作業(yè)系統(tǒng)等方面都廣泛應用到單片機技術。
2.關于單片機的開發(fā)技術
出現(xiàn)新的CPU后，以往的8位機慢慢增加到了16位機、32位機、64位機甚至更高的級別。現(xiàn)階段，基本上單片機都應用了EET技術，增加該項技術后可以有效避免外界的干擾，確保系統(tǒng)的時鐘信號不受影響，整個系統(tǒng)的可靠性得以提升。在單片機中應用布線和驅(qū)動技術，可以減少噪聲，減輕噪聲對于電路信號的干擾，提高電路信號的傳輸質(zhì)量。其次，在單片機中還應用了OPT技術、裸片技術、表面貼技術等，OPT技術相對于掩膜技術而言，具有生產(chǎn)周期短、風險小等特點；而裸片技術以及表面貼技術可避免OPT芯片出現(xiàn)接觸不良現(xiàn)象。開發(fā)單片機技術的過程中，應該綜合考慮成本、性能、適用環(huán)境等多方面因素，盡可能開發(fā)出和企業(yè)相適應的自動化系統(tǒng)。在選擇編程語言時，由于C語言程序具有良好的可繼承性，而且也便于進行模塊化設計以及管理工作，因此一般都會選擇C語言。在選擇型號時，有AVR、8501、MS430、PIC等多種選擇，因為不同的型號并不會存在較大的差異，因此在選擇其中的一種型號后能舉一反三。另外，在設計、開發(fā)單片機的過程中，還需要考慮接口設計、系統(tǒng)干擾、驅(qū)動電路設計、軟件設計、平臺建設、接口設計、抗干擾設計等諸多方面。
3.總結
關鍵詞：單片機；溫度測控
中圖分類號：TP18文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2007)17-31419-01
Discusses the Monolithic Integrated Circuit in the Temperature Observation and Control Aspect Application
ZHANG Wei
(Jiujiang Universitiy,Jiujiang 332005,China)
Abstract:The temperature observation and control has the widespread application in the industry domain, along with sensor technology, microelectronic technology, monolithic integrated circuit technology unceasing development. This article will introduce one kind based on AT89C52 and 89C2051 double MCU injection molding formation temperature observation and control system, and hard, software design method and system functional block diagram and so on.
Key words:Monolithic integrated circuit;Temperature observation and control
塑料制品因具有容易加工、生產(chǎn)效率高、節(jié)約能源、絕緣性能好、質(zhì)量輕、耐磨和耐腐蝕性強等優(yōu)點，其使用比例正迅猛增加。而注塑成型是塑料加工中普遍采用的方法之一。該方法制成品效率比其他常規(guī)的金屬成型方法高，能適用于多種原料，成批、連續(xù)地生產(chǎn)，并且具有穩(wěn)定的尺寸，容易實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化和高速化，具有極高的經(jīng)濟效益。在影響塑料成型加工過程的諸多因素當中，熔體溫度是一個最為關鍵的控制量，本文介紹了溫度的檢測與控制方法。
1 加工工藝對控制系統(tǒng)的要求
根據(jù)塑料制品特性和實際控制要求：在剛開始加熱時，希望溫度上升的速度可以快些，以便縮短上升時間，但又不能有太大的超調(diào)，并且希望PID控制器參數(shù)初值可以在線更改，當溫度達到控制要求范圍內(nèi)時，希望其能一直被控制在給定值附近變化，當其超出某一范圍時（如高于某一值或低于某一值時）就啟動上限報警或下限報警。
根據(jù)上述要求，決定采用如下加熱過程：剛開始加熱時，可以采取滿功率加熱或按滿功率的某一比例值加熱，當溫度上升到某一值時，轉(zhuǎn)為按基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制算法得到的控制量進行調(diào)節(jié)加熱，加熱方式可通過功能單元決定。
(1)按百分比加熱：就是以設定值的某一比例值作為控制量來決定PWM的占空比來控制固態(tài)繼電器的通斷，選定加熱比例后，前端機就以該比例決定的固定的PWM的占空比來進行加熱，該比例值可在線更改。
(2)按設定值加熱：根據(jù)設定值與實際溫度的偏差，采用基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制算法得到控制量，按該控制量決定PWM的占空比進行加熱。
2 控制系統(tǒng)原理
控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。其中硬件部分主要由信號采集與放大電路、溫度補償電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機電路幾部分組成。軟件包括單片機AT89C52程序設計、單片機AT89C52與AT89C2051通信程序設計、單片機AT89C2051程序設計三個主要模塊組成。
3 控制系統(tǒng)硬件設
(1)信號采集與放大電路
采用K型熱電偶獲得現(xiàn)場的實際溫度，溫度采樣范圍為0―400℃ ，相應地轉(zhuǎn)換的電壓信號范圍為0―20mv。因為系統(tǒng)要控制8路工業(yè)電爐，所以就要對8路溫度進行檢測采樣和控制，這里采用CD4051 實現(xiàn)八選一通道選擇。電壓信號放大采用低零漂移的運算放大器OP07 , 差分雙端輸入，可以有效地抑制共模干擾。
從熱電偶獲得的最大有效電壓為20mv ，而ICL7135 滿量程時的電壓為2V，所以放大電路的放大倍數(shù)為100，該放大電路由運放U4、U5組成第一級差分武電路，U6組成第二級差分式電路，根據(jù)這一放大倍數(shù)來取電阻的阻值，該放大電路的放大倍數(shù)可由下式計算：
Av=A1A2=（1+2R96/R95）（-R89/R98），要保證Av=-100，取R89=20K，取R98=20K。取R96=20K，R95為一電位器，其取值范圍之為0-500。所以只要調(diào)節(jié)電位器R95，就可以滿足要求。
(2)溫度補償電路
熱電偶分度表是在冷端溫度為0℃ 時測定的，熱電偶在實際測量中，當冷端的溫度不是0℃時，就不能直接利用分度表得知溫度值，因此必須對熱電偶冷端進行溫度補償修正。熱電偶測溫電路中要有冷端溫度補償電路、冷端補償方法較多，這里采用冷端溫度補償器來實現(xiàn)溫度補償。
該補償電路的工作原理是熱電偶產(chǎn)生的電勢經(jīng)濾波放大后有一定的靈敏度，采用溫敏二極管組成的測量電橋的輸出經(jīng)放大器放大后也有相同的靈敏度。將這兩個放大后的信號再通過增益為1的運算放大器相加，則可以自動補償冷端溫度變化引起的誤差。補償范圍在0―50℃ ，精度可以達到0.5 ℃。
(3)A/D轉(zhuǎn)換電路
因溫度是一個緩慢變化的過程，對采樣速率要求不高，為提高抗干擾能力，采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。
本文采用MAXIM公司的ICL7135 , MC1403芯片為ICL7135提供基準電壓。通常情況下，設計者都是用單片機來并行采集ICL7135的數(shù)據(jù)，在這里，作者采用單片機對ICL7135 進行串行數(shù)據(jù)采集，利用該方式具有結構簡單、占用單片－機資源少等特點。
在ICL7135與單片機系統(tǒng)進行連接時，如果使用ICL7135的并行采集方式，則不但要連接BCD碼數(shù)據(jù)輸出線，又要連接BCD
碼數(shù)據(jù)的位驅(qū)動信號輸出端，這樣至少需要9根I/0口線，因此，系統(tǒng)的連接比較復雜，ICL7135的串行接法是通過計脈沖數(shù)的方法來獲得測量轉(zhuǎn)換結果的，可以通過單片機的定時器TO或Tl來作計數(shù)脈沖器，定時器TO所用的CLK頻率是系統(tǒng)晶振頻率的1 / 12 ，因此可利用單片機的ALE信號經(jīng)74LS74分頻后作為ICL7135的脈沖（CLK）輸入，便可得到定時器TO所使用的頻率與單片機系統(tǒng)晶振頻率的關系，以及ICL7135所需頻率輸入與單片機系統(tǒng)晶振頻率的關系。
為使定時器TO計數(shù)脈沖與ICL7135工作所需的脈沖同步，可以將ICL7135的BUSY信號接至AT89C52的P3 .2 ( INTO）引腳上，此時定時器TO是否工作將受BUSY信號的控制，并且將定時器TO的選通控制信號GATE位置1 。ICL7135的輸入電壓與TO計數(shù)脈沖成線性關系，ICL7135滿量程時對應的有效計數(shù)脈沖為20000 ，可以得以下公式：
fIN=VIN/VMAX*20000=VIN/VR*1000,式中：fIN為對應輸入電壓VIN的計數(shù)脈沖，VMAX，VR分別為ICL7135的最大工作電壓和基準電壓，且有VMAX=2VR，VR工作時事先通過MC1403輸出端電位器調(diào)好。
只要VR非常準確，且準確測量出VIN，因ICL7135和AT89C52 的精確度都非常高，故得到的fIN也可達到很高的精度。
(4)4CPU電路
之所以要用AT89C52和AT89C2051兩個單片機，主要是考慮到AT89C52要實現(xiàn)的功能比較多，負荷較重，且其片內(nèi)RAM空間已全部分配完所以采用AT89C52作為系統(tǒng)的核心控制芯片，用AT89C52用于產(chǎn)生PWM波形去控制固態(tài)繼電器的導通與截止。
4 控制系統(tǒng)的軟件設計
根據(jù)系統(tǒng)的工作原理及控制要求，考慮軟件的總體結構設計，正確處理各實體之間的聯(lián)系，為此軟件采用模塊化的結構設計，自頂向下，逐步細化，利用子程序構成各模塊。整個軟件系統(tǒng)有良好的可讀性、可修改性，易于調(diào)試和維護。下面簡述其中三個主要的程序設計。
(1)單片機AT89C52 程序設計
包括主程序設計和中斷采樣程序設計，要對8路溫度進行循環(huán)采集，通過定時器T2每隔1s定時對8路溫度進行順序采集，這就要對通道選擇，這可通過AT89C52的P2.0、P2.1、P2.2 對多路開關CD4051的地址引腳A0、Al 、A2 進行控制而實現(xiàn)在采樣中斷子程序中，要對看門狗計數(shù)器清零，這可通過AT89C52的Pl .1 來控制MAX813L的WD1引腳實現(xiàn),每次進人中斷采樣時，給MAX813L的WD1引腳一個脈沖，從而對其內(nèi)部計數(shù)器清零。獲得采樣數(shù)據(jù)后，要進行處理（如進制轉(zhuǎn)換等），加熱模式判別（停止加熱、是否需上下限報警、是按百分比加熱還是按基于Fuzzy推理的參數(shù)自整定PID控制加熱等），與AT89C2051進行通信，將獲得的控制量傳送給AT89C2051以實現(xiàn)PWM波形的生成，偏差和偏差變化率存取計算（因有8路溫度數(shù)據(jù)，對應就需給它們分配存儲空間，以方便存取和計算）。
(2)單片機AT89C52與AT89C2051通信程序設計
AT89C52 經(jīng)采樣處理后，需將得到的控制量傳送給AT89C2051 , AT89C2051根據(jù)獲得的控制量通過軟件產(chǎn)生PWM控制信號。這就需安排好AT89C52與AT89C2051的通信協(xié)議，這里AT89C52 與AT89C2051之間采用四位數(shù)據(jù)線并行通信，所以在通信前需將AT89C52 發(fā)送的控制量拆成半字節(jié)后放入發(fā)送存儲單元。在進行通信時，AT89C52 通過引腳P0 . 4發(fā)聯(lián)絡信號，AT89C2051 收到AT89C52發(fā)送的聯(lián)絡信號后，通過引腳P3 . 4給AT89C52發(fā)應答信號，AT89C52收到AT89C2051的應答信號后，就開始給AT89C2051發(fā)送數(shù)據(jù)。
(3)單片機AT89C2051 程序設計
利用AT89C2051來完成PWM波形的發(fā)生，AT89C52只需將經(jīng)運算后得到的控制量送給AT89C2051 , 這樣，AT89C52 的負荷就減輕了，有利于提高整個系統(tǒng)的工作性能。而AT89C2051只管PWM波形的發(fā)生，有利于提高控制精度，獲得較好的實時性，且電路結構相當簡單，八路輸出，只需要一片AT89C2051 ，和一個簡單的驅(qū)動電路。其工作過程也十分簡單：AT89C2051經(jīng)軟件算法后獲得PWM波形，八路輸出采用循環(huán)輸出，因每路數(shù)據(jù)的更新時間非常短，不會影響控制的實時性，然后通過驅(qū)動電路驅(qū)動后去控制固態(tài)繼電器的閉合時間。
本系統(tǒng)選用單片機89C52作為核心控制芯片，具有成本低、體積小、集成度高、可靠性高等特點，是一種較理想的選擇。設計方法上，將軟件工程的思想引用于單片機系統(tǒng)的設計，使系統(tǒng)的信息流向及整體功能設計簡單明確、清晰。
參考文獻：
[1]張友德,趙志英,涂時亮.單片微型機原理、應用與實驗（實驗版）[M].上海:復旦大學出版社.
關鍵詞：單片機，遙控系統(tǒng)抗干擾分析，實現(xiàn)
前言
單片機控制系統(tǒng)在實驗室反復實驗都可以得到很好的預期效果,然而把系統(tǒng)放到實際現(xiàn)場運行時卻不能工作。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。原因是工作現(xiàn)場比實驗室環(huán)境惡劣,系統(tǒng)受到了各種各樣的干擾,加之構成系統(tǒng)的元器件本身方面存在的可靠性，以及系統(tǒng)本身各部分之間的相互耦合因素等原因，系統(tǒng)必須增加一些有效的抗干擾措施才能正常運行。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。據(jù)工作經(jīng)驗之談，有時存在后期的抗干擾工作往往會比前期的設計工作還要艱巨,花費的時間也需要得更多,所以說抗干擾技術是非常重要,關于在抗干擾措施是否能夠運用得恰當方面，其直接關系到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
一、單片機遙控系統(tǒng)系統(tǒng)工作原理
單片機以其體積小、價格廉、面向控制等方面的獨特優(yōu)點，使得單片機在各種工業(yè)控制、儀器儀表、產(chǎn)品的自動化、智能化方面獲得了廣泛的應用。單片機的遙控系統(tǒng)以單片機系統(tǒng)為基本控制單元,能夠構成無線傳輸系統(tǒng)、速度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等等,而且其優(yōu)點是，能夠在三公里外控制運動目標的啟動、速度快慢、停止、往返。而且最特別的是在運動目標的運行過程中，可根據(jù)需要隨機調(diào)節(jié)速度快慢,調(diào)速一般是在7~25km/h范圍。單片機實現(xiàn)控制了所有這些狀態(tài),開始通過鍵盤輸入控制參數(shù),然后經(jīng)過單片機運算和處理行為,并且通過無線數(shù)傳模塊完成對參數(shù)的無線傳輸、運行狀態(tài)以及調(diào)速設備的控制方式,達到遙控運行的目的要求。
二、單片機遙控系統(tǒng)系統(tǒng)受干擾原因及危害
在電磁干擾較弱時，其可靠性和穩(wěn)定性往往是容易達到應用要求，這方面尤其是在室內(nèi)體現(xiàn)出來，然而對在室外，會遇到各種各樣的環(huán)境條件，尤其是那種在工作環(huán)境較惡劣的情況下，就會導致儀器儀表工作不正常或失靈。而單片機的遙控系統(tǒng)一般都安裝在工業(yè)現(xiàn)場，而在工業(yè)現(xiàn)成環(huán)境中的干擾大多是以窄脈沖的形式出現(xiàn)，而這樣的形式其最終造成微機系統(tǒng)故障的多數(shù)現(xiàn)象都是“死機”現(xiàn)象。究其原因是計算機中的CPU在執(zhí)行某條指令時，受周圍環(huán)境干擾的沖擊，影響到它的操作碼或地址碼發(fā)生改變，最終致使該條指令出現(xiàn)錯誤。這時，CPU就會執(zhí)行隨機拼寫的指令，并將其操作數(shù)作為操作碼執(zhí)行，從而導致有關程序“跑飛”或進入“死循環(huán)”。對于在工業(yè)現(xiàn)場中由于諸多大型用電設備的投入或者是撤出電網(wǎng)運行，經(jīng)常都會造成系統(tǒng)的電源電壓不穩(wěn)，如果當電源電壓降低或掉電時，這樣就會造成重要的數(shù)據(jù)丟失的可能性，以至于系統(tǒng)不能正常運行，而且干擾也會導致單片機內(nèi)部程序指針錯亂現(xiàn)象，從而使得中斷程序運行超出定時時間。關于RAM中計時數(shù)據(jù)被沖亂，導致程序計算出錯誤的結果。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。假設設法在電源電壓降到一定的限量值之前，單片機進行快速地保存重要數(shù)據(jù)，將會最大限度地減少損失，對于干擾源的影響會使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大大降低，嚴重的情況還會導致系統(tǒng)的運行紊亂，造成生產(chǎn)事故。
三 如何實現(xiàn)單片機的遙控系統(tǒng)的抗干擾
關于高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶是不同的,其解決方法是在導線上增加濾波器的方法來切斷高頻干擾噪聲的傳播,或者也可加隔離光耦來解決這個問題。關于電源噪聲的危害最大。需要把電源做得好,其整個電路的抗干擾能力就解決了一大半問題。對于在單片機系統(tǒng)中還可借助于一定的外部附加電路來監(jiān)測電源電壓，當在電源發(fā)生故障時能夠及時通知單片機快速保存重要數(shù)據(jù)，同時斷開單片機外圍設備用電電源，從而使整個應用系統(tǒng)的功耗降到最低點。目前市場上許多單片機對電源噪聲都是十分敏感的,那么就要給單片機電源加濾波電路或穩(wěn)壓器,達到減小電源噪聲對單片機的干擾。比如,可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路,當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。當電源恢復正常時，取消掉電工作方式，通過復位單片機，使系統(tǒng)重新正常工作。
單片機系統(tǒng)設備的抗干擾與系統(tǒng)的接地方式也存在很大的影響，接地技術有能夠抑制噪音的效果。所以說一個良好的接地能在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪音耦合的現(xiàn)象，而且還能夠防止外部干擾的侵入，能夠真正提高系統(tǒng)的抗干擾能力。在這里需要注意的是，如果要求設備的金屬外殼等需要安全接地，其屏蔽用的導體的必須能夠很好的接地，這樣才能為單片機系統(tǒng)提供良好的地線，并且對提高系統(tǒng)的抗干擾能力極為有效果。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。尤其是對于有防雷擊要求的系統(tǒng)，其良好的接地是至關重要的。假設系統(tǒng)不能接地，或者是雖有地線現(xiàn)象，但是接地電阻過大，就會抗干擾元件就不能正常發(fā)揮其應有的作用了。
關于單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，并且和大地的地的關系具有相通性、浮空性、或接電阻性。但是不能把地線隨便接在暖氣管子上。堅決不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線相混淆。因為單片機系統(tǒng)通常存在模擬電路和數(shù)字電路兩種，并且關于數(shù)字地與模擬地是要分開，只是在一點相連，假設兩者不分，就會存在互相干擾現(xiàn)象，那么可以把控制條件中的關于一次采樣和處理控制輸出更改為循環(huán)采樣和處理控制輸出，這樣能夠?qū)T性較大的控制系統(tǒng)具有良好的抗偶然因素干擾作用效果。
設置輸出狀態(tài)寄存單元來抗干擾。其程序是根據(jù)單片機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理后的輸出結果為依據(jù)，設置出相應的輸出狀態(tài)寄存單元形式，假設其中干擾侵入輸出通道將輸出狀態(tài)破壞時，系統(tǒng)就會在定時查詢寄存單元的輸出狀態(tài)信息時，并發(fā)現(xiàn)錯誤，及時糾正輸出狀態(tài)。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。
設置自檢程序來抗干擾。論文大全，遙控系統(tǒng)抗干擾分析。通常是在計算機內(nèi)的特定位置或某些內(nèi)存單元中來設置狀態(tài)標志，并且在開機后或有自檢中斷請求要求時，計算機系統(tǒng)首先將運行自檢測試程序，如對整個系統(tǒng)或關鍵環(huán)節(jié)進行模擬方面的測試，對測試結果再通過某種方式顯示出來，目的是保證系統(tǒng)中信息存儲、傳輸、運算的高可靠性。設計單片機的遙控系統(tǒng)過程中，要求電路的元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，如去耦電路或者是平衡電路等。還有種方法是采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，該方法是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設計方法。當某些元器件發(fā)生故障時也不影響整個系統(tǒng)的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統(tǒng)在電磁環(huán)境中的適應性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。
參考文獻：
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【關鍵詞】電渦流；傳感器；單片機
1.引言
現(xiàn)代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠?qū)⑾鄳男枰杉男畔⑥D(zhuǎn)換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現(xiàn)代的控制測量系統(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，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優(yōu)點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。
該傳感器還具有很強的抗干擾能力，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
國外在工業(yè)化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產(chǎn)領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產(chǎn)業(yè)如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。
我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發(fā)工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發(fā)，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發(fā)達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產(chǎn)品研發(fā)和更新速度很低，缺少實用創(chuàng)新性[2]。
2.2 傳統(tǒng)傳感器缺點
以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：
（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；
（2）環(huán)境會干擾參數(shù)，使得測量結果發(fā)生漂移；
（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；
（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。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，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，再進行檢測和輸出，根據(jù)相應的公式或者經(jīng)驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優(yōu)點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態(tài)響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，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)結構的不同是不一樣的。
2.4 電渦流式位移傳感器測量原理
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一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據(jù)位移變化而產(chǎn)生電壓的變化。
3.測量系統(tǒng)的硬件設計
3.1 主控芯片
本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內(nèi)核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內(nèi)核的單片機具有很多優(yōu)點，因此無論是在工業(yè)上還是在一些電子產(chǎn)品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統(tǒng)中占據(jù)很大市場[4]。
下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節(jié)的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個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的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。
3.2 顯示模塊
本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數(shù)碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數(shù)據(jù)。
4.測量系統(tǒng)的軟件設計
本論文的主程序循環(huán)采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統(tǒng)軟件是指完成系統(tǒng)設計功能的軟件。為了提高系統(tǒng)的實時性、可靠性，在編寫系統(tǒng)應用軟件時，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位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數(shù)字濾波方法，進一步提高系統(tǒng)的抗干擾能力。
（2）采用模塊化編程。將系統(tǒng)的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調(diào)通后，再把各個功能模塊結合起進行聯(lián)調(diào)，這大大減少了調(diào)試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。
5.總結
電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，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，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優(yōu)勢，并基于單片機設計了測量系統(tǒng)。
參考文獻
[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[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定電渦流傳感器[J].中國測試技術，2007，1（33）.
論文關鍵詞：Proteus，簡單制作，教學與實踐
1 Proteus 簡介
Proteus是英國Labcenter公司研發(fā)的多功能EDA（電子設計自動化），它實現(xiàn)了從電路設計到測試、仿真、調(diào)試的整個過程。仿真運行通過后再制作實際電路的話，就大大縮短了開發(fā)周期，并且降低了開發(fā)成本。所以說它為電子電路、單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)設計以及教師的教學、學生的學習提供了非常有效的方法。
2 單片機應用系統(tǒng)設計與仿真實例
下面通過制作一個簡單的單燈閃爍，說明如何使用Proteus實現(xiàn)單片機應用系統(tǒng)的設計與仿真。要求發(fā)光二極管一亮一滅的不停閃爍。
2.1 設計電路
利用Proteus繪制電路原理圖的步驟如下：
⑴運行Proteus ISIS程序；
⑵單擊P命令進入元件選擇對話框，選擇電路設計中所需的元件；
⑶放置元件到繪圖區(qū)簡單制作，布好局；
⑷設置好元件的參數(shù)；
⑸連接導線。
繪制完成的單燈閃爍硬件電路圖如圖1所示。
圖1 單燈閃爍硬件電路圖
2.2 編寫程序
ORG0030H
LOOP: SETB P1.0
LCALL DELAY
CLR P1.0
LCALL DELAY
LJMP LOOP
DELAY: MOVR3, #250
L:MOV R4, #250
LL:DJNZ R4, LL
DJNZ R3, L
RET
END
編輯好程序保存時，文件的擴展名必須是ASM格式。
編譯程序，若編譯通過，便得到HEX格式的文件論文開題報告范例。
2.3 加載程序文件
雙擊原理圖中的單片機元件AT89C51，便出現(xiàn)單片機的屬性編輯窗口，在“Program File”欄指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可將該程序文件加載到單片機中。
2.4 啟動仿真，看電路運行效果
單擊仿真控制按鈕，觀察電路的運行狀況。
Proteus可以總體仿真運行，也可單步或設置斷點仿真。
啟動仿真后，能清楚地觀察到單片機系統(tǒng)在運行時，各硬件所處的實時狀態(tài)。
若電路設計合理、程序編寫正確，就會看到發(fā)光二極管不停地閃爍。
2.5 調(diào)試簡單制作，修正電路、程序代碼
若未出現(xiàn)想要實現(xiàn)的功能，就需進行軟硬件調(diào)試。
對于硬件電路，可用Proteus中提供的測量儀器儀表對電路進行測試、觀察；至于程序，可采取單步或設置斷點進行仿真調(diào)試。
不斷修正電路及程序代碼，直到能實現(xiàn)相應功能，并改變元件參數(shù)使電路的性能達最優(yōu)。
注：每次修改完程序后，都必須再編譯一次，然后裝載到單片機中。
2.6 仿真運行通過，制作實際電路
仿真運行通過后，根據(jù)設計的原理圖，購買元器件、制板、焊接、測試調(diào)試，直至產(chǎn)品制作成功。
Proteus仿真模型是根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的技術參數(shù)文件來建立的，仿真極接近實際簡單制作，所以仿真運行通過后制作的實際電路的成功率相當高。
3 引入Proteus的好處
3.1 教學中
1. 教學內(nèi)容生動形象化
利用Proteus仿真軟件和多媒體教學設備，在課堂中通過實例仿真，演示從單片機硬件設計到軟件調(diào)試的全過程，并演示運行結果，使教學內(nèi)容生動形象化。
2. 激發(fā)學生的學習興趣，提高教學質(zhì)量
教學中對實例用Proteus進行仿真，這種結合實際講解知識點的方法，大大激發(fā)了學生的學習興趣，使知識點變得容易理解、接受，從而提高了教學質(zhì)量。
3. 拓展學生思維
講解完知識點后，針對實例，向?qū)W生提出相關拓展性問題。比如上例中：
⑴P1.0口線上能否多并聯(lián)幾個發(fā)光二極管？改變R2阻值大小的話會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？
⑵能不能將P1.0換為32根I/O口線中的其他線呢？若能的話，改為P0的某一口線時需注意什么？
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一樣都接發(fā)光二極管以及電阻呢？
⑷硬件電路改了簡單制作，程序相應地要如何修改呢？。。。論文開題報告范例。。。
通過提問，并適當演示，這樣不僅拓展了學生的思維，同時加強、深化了學生對知識點的理解。
3.2 實踐中
1. 提高開發(fā)速度，降低開發(fā)成本
從上例可看出，利用Proteus軟件，在繪圖區(qū)繪制好電路原理圖，并將編譯后的程序文件加載到單片機中，進行仿真就能觀察整個電路的運行情況，驗證設計是否達到要求，未達到，即可修整設計方案、修改程序、測試電路，直至成功。這樣就無須多次購買元器件板、制板、焊接測試調(diào)試等簡單制作，省時、省力、省錢，同時也提高了設計效果和質(zhì)量。
2. 敢于嘗試，勇于創(chuàng)新
根據(jù)仿真通過后的電路原理圖來制作產(chǎn)品，學生就不用擔心元器件損壞等問題，就敢于動手去嘗試設計電路。通過自己動手，加深了對理論知識的理解，同時培養(yǎng)了學生勤思考、勇于創(chuàng)新的精神。
4 結語
教學與實踐中引入Proteus，提高了學生的學習熱情。產(chǎn)品制作成功，學生就會很有成就感、滿足感，這是一個良性循環(huán)。通過不斷的實踐，學生的動手開發(fā)、創(chuàng)新能力就得到了較大的提高。
參考文獻:
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[2]朱成志.Proteus仿真軟件在單片機原理教學中應用. 科技創(chuàng)新導報, 2009
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(tǒng)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(chǎn)生誤操作，人們在不同的設備中使用不同的傳輸規(guī)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(jīng)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(xiàn)方案。
1 研究內(nèi)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(jīng)過解碼后產(chǎn)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(jīng)過調(diào)制產(chǎn)生38KHz載波，還原并發(fā)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(tài)。在學習狀態(tài)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(fā)出的紅外信號的接收并對其進行解調(diào)、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(fā)出的紅外線信號，根據(jù)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(shù)據(jù)區(qū)，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(tài)下，單片機對存儲器AT24C16和鍵盤進行尋址，依次讀出這些數(shù)據(jù)，然后單片機以位為定時單位輸出給振蕩器74F132，調(diào)制頻率為38KHz，送入放大器，驅(qū)動紅外發(fā)射二極管進行發(fā)射，以實現(xiàn)對設備某一功能的控制。系統(tǒng)組成方框圖2.1所示。
圖2.1系統(tǒng)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(diào)電路、指令信號檢出電路、記憶及驅(qū)動電路、執(zhí)行電路組成。當紅外接收器件收到遙控器發(fā)射二極管的紅外光信號時，它將紅外光信號變?yōu)殡娦盘柌⑺腿肭爸梅糯笃鬟M行放大，再經(jīng)解調(diào)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(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行電路，實現(xiàn)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(fā)射單元
本設計在發(fā)射電路中使用了一片高速CMOS型四重二輸入帶施密特觸發(fā)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(diào)制電路是由74F123的兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U7A和U7B級聯(lián)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(wěn)態(tài)，74F132的1腳、4腳為低電平，不驅(qū)動紅外發(fā)射管發(fā)射紅外載波信號。當P1.4跳變?yōu)榈碗娖綍r，觸發(fā)U7A并使之進入暫穩(wěn)態(tài)，1腳變?yōu)楦唠娖剑籙7A暫穩(wěn)態(tài)結束時，1腳跳變?yōu)榈碗娖剑|發(fā)U7B進入暫穩(wěn)態(tài)，4腳變?yōu)楦唠娖剑籙7B 暫穩(wěn)態(tài)結束時，4腳跳變?yōu)榈碗娖剑?變?yōu)楦唠娖讲⒂|發(fā)U7A的上升沿觸發(fā)端1B，使U7A再次進入暫穩(wěn)態(tài)，從而形成自激振蕩，在6腳輸出一系列的脈沖信號，經(jīng)Q1三極管大后送紅外發(fā)射管，發(fā)送紅外光信號。
紅外發(fā)送電路中采用的紅外發(fā)射器件是塑封的TSAL6200 紅外發(fā)射二極管，它將周期的電信號轉(zhuǎn)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(jù)脈沖串之間的間隔大小，表示傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)“0”還是“1”。紅外發(fā)射二極管TSAL6200 向空間發(fā)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(tài)。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(tài)。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(tǒng)意外斷電時數(shù)據(jù)不丟失，本系統(tǒng)采用EEPROM將各種編碼數(shù)據(jù)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(jié)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(tǒng)中所使用的存儲器（AT24C16）的存儲空間有限，因而系統(tǒng)目前只能對8個遙控按鍵進行學習與轉(zhuǎn)發(fā)。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(xiàn)對更多遙控按鍵的學習與轉(zhuǎn)發(fā)，除此之外，系統(tǒng)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(jīng)過調(diào)制后再發(fā)射出去，主要是為了減小發(fā)射功耗并增大發(fā)射距離。因而改用更加準確的載波和增大發(fā)射驅(qū)動電路可以增大該系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)實現(xiàn)紅外遙控對設備的遠程控制。
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