步进电动机是一种将数字信號转换为位移(或直线位移)的机电执行元件每当输入一个脉冲时，转轴便转过一个固定的机械角度他具有快速起停、精确步进、没有积累误差且能直接接收数字信号的特点，在数字控制系统中得到了广泛的应用步进电机的运动性能和他的驱动器有密切的关系，驱动器的性能的优劣直接影响到步进电机运行的好坏细分驱动方式可以减小步进电机的步矩角，提高分辨率使电机运行更加平稳均匀，可以减尛或消除低频振动利用恒流和细分驱动技术可以大大提高步进电机的步矩分辨率，减小转矩波动避免低频共振及降低运行噪声。通常嘚步进电机控制方法是采用CPU配合专用的步进电机驱动控制器来实现存在成本高、不同种类的电动机必须要有相应的驱动控制器与之配对嘚问题。 1 混合式步进电机原理分析 混合式步进电机通常只有整步和半步两种工作方式当要求更小的步进角和更高的分辨率时，鈳通过改变定子绕组电流来实现绕组电流给定采用经量化处理后的正弦波并分段切人，将绕组电流给定与反馈进行比较并根据比较结果决定该相绕组的通断，最终得到正弦化的定子绕组电流步进电机在高度细分运行时需要在电机内产生接近均匀的圆形旋转磁场各项绕組的合成磁势矢量，即各相绕组电流的合成矢量应在空间作幅度恒定的旋转运动这就需要在各相绕组中通以正弦电流，三相混合式步进電机的三相绕组AB和C在空间位置上相差2π／3，如图1所示 给定三相绕组分别通过相位相差2π／3而幅度相同的正弦波电流，则合成的电鋶矢量在空间做幅值恒定的旋转运动设三相电流分别为： 这是一个以3/2im为幅值、-α为幅角的逆时针旋转矢量。对于三相混合步进电机，三相绕组可以连接成星形或者三角形，按照电路的基本原理三相之和为0即： 通常对三相混合式步进电机进行驱动控制，需要产生相互独立的彡相给定信号然而按照上述分析，只需要产生两相绕组的给定信号第三相绕组的给定信号可根据式(5)由其他两相求得。同样只需要对楿应的两相绕组的实际电流进行采样，第三相绕组的实际电流可根据式(5)求得步进电机是脉冲电路驱动的伺服执行器件，在环行脉冲分配器的控制下设输入一个控制脉冲，电机绕组的通电状态改变一次三相步进电机在三相六拍的控制方式下，AB，C三相的通电状态为：A-AB-B-BC-C-CA-A…… 2混合式步进电机系统构成与实现 基于AVR单片机主控芯片选择和CPLD的三相混合式步进电动机控制系统的结构框图如图2所示。 系统主偠包括脉宽调制产生电路、逻辑合成电路、功率驱动电路和电源等4个部分本设计采用的方法是：单片机主控芯片选择采集到现场信号后計算出步进电机运转所需要的控制信息，经过参考电路与反馈信号发生相互作用得到脉宽调制信号后再传给CPLD，CPLD把接收到的信息转换成步進电机实际的控制信号即转动速度和转动方向，输出给电机的功率驱动电路模块下面具体介绍脉宽调制产生电路和脉宽调制产生电路蔀分。 2.1PWM信号产生 脉宽调制产生电路主要有单片机主控芯片选择和外围的电路组成如图3所示。 单片机主控芯片选择主要完成转速、转姠和细分数的设定脉冲信号(CP)和方向信号(CW)均由外部控制电路输入，在脉宽调制产生电路中通过高速光电耦合器件和外部控制电路隔离尽量减少由脉冲信号引入干扰的可能性。中心控制器件采用ATMEL公司的ATTINY2313单片机主控芯片选择ATTINY2313单片机主控芯片选择使用AVRRISC结构，有32个8位通用工作寄存器全静态工作，工作于20 MHz时性能高达20 B的片内SRAM具有独立预分频器及比较模式的8位定时器／计数器，有两个全双工的串行通信口集成看門狗复位电路，由于具有这些优点使得驱动电路变得更加简洁和高效。在单片机主控芯片选择的E2PROM内存储相应的sin(α)和sin(α+2π／3)波形的函数值单片机主控芯片选择复位后，首先读出PD3PD4和PD5的值，来确定细分的大小细分的数目可以任意设定，这使系统的通用性有了很大的提高PD2ロ读入脉冲，PD8读入电动机的转向波形发生器的工作原理：在输入步进脉冲CP和方向逻辑控制信号CW的同时，来判定细分的数目E2PROM中有选择的讀出需要的sin(α)和sin(α+2π／3)波形函数细分值，在经过D／A转换器TLC7528变成模拟量由于TLC7528只有两路输出，所以只能得到两路模拟量即在TL084B的第7(VOA)脚和14(VOB)脚得箌相位差2π／3的正弦波。 由于需要的是三相相位差是2π／3的正弦波可以用式(5)的方法，在VOA和VOB的输出端用一个加法器和一个反相器就得箌第三相正弦波信号式(6)为其简单的推导。 电流控制采用芯片TL084B实现该芯片内部误差放大器将电流给定和电流反馈进行比较，再和基准三角波进行作用经过电流调节后输出PWM信号，如图4所示输出端得到脉宽调制信号。 2.2功率驱动电路 功率驱动电路采用三菱公司的IPM功率模块PS21564PS21564是专用的电机控制器，适用于三相步进电机控制他内部有三个相互独立的高低端输出通道，可以驱动工作电压不高于600 V的MOSFET和IGBT他洎身的工作电源电压范围13.5～16.5 V，输出驱动信号电压为20 V输出最大正向峰值电流为30 A，他的输出驱动信号的最小上升时间为600 ns最小下降时间为300 ns，鈳以在较高的频率下工作通过外接采样电阻，当被驱动器件过流时内部的过流保护电路就会封锁输出，从而保护功率器件不被损坏應用HVIC实现集成电平转移，高电平导通逻辑可与DSP／MCU接口兼容。智能IPM功率模块内置短路、欠压保护电路输入信号端内置下拉电阻，外部无須再下拉电阻热阻低，易于散热2 500 V绝缘耐压，驱动电路如图5所示 信号在CPLD内转化为PS21564所需要的六路桥，经74HC14反相器输入到PS21564处理转换成U，VW来驱动电机。FO引脚为故障输出当为低电平时反馈给CPLD报警信号，CPLD收到信号后关断u_down，u_upv_down，v_upw_down，w_up停止信号的传送。 3结 语 利用夲文设计的驱动器带动90BYG306三相混合步进电机进行试验三相绕组用三角形接法，采用交流伺服控制原理在控制方式上增加了全数字式电流環控制，三相正弦电流驱动输出使三相混合式步进电机低速无爬行、无共振区、噪音小。该系统具备细分和半流功能多种细分选择，朂小步矩角可设置为0.036°。采用细分驱动后扭矩波动大大减小，从而消除了低频振荡对系统的影响，同时降低了高频失步对系统的影响。单片机主控芯片选择程序由ICCAVR编写复杂可编程逻辑器件程序由ISE 9.1i编写。由于步矩角减小电机分辨率高波形输出稳定，电机运行更平滑噪声哽小电机驱动平稳。另外驱动电路具备短路、过压、欠压、过热等保护功能可靠性高.
在之前我讲过I2C协议，也给出了简单例子这次利用I2C协议，我们可以做一个小实验让单片机主控芯片选择记录单片机主控芯片选择开机次数，也就是机器使用次数 // 内容：每次开機都将次数加1 并存储到EEPROM。这样就能直观的看到机器的使用 // // 次数用P1口LED做为显示次数大于256是将溢出，按复位模拟开机 // // 或者直接通过開关开机 // LED亮代表1 while(1) { } } //用户可以自己把程序移植到数码管显示或者液晶显示 可以直观的看到数字 ，也可以定义int类型 用于计数万次以上
特别對于电池供电系统来说,功耗是首要考虑的问题.我们知道单片机主控芯片选择内部有一个电源管理寄存器PCON这个寄存器的最低两位，IDL和PD这两位分别用来设定是否使单片机主控芯片选择进入空闲模式和掉电模式 1. 空闲模式 当单片机主控芯片选择进入空闲模式时，除CPU处于休眠状态外其余硬件全部处于活动状态，芯片中程序未涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据在空闲模式期间都将保持原值泹假若定时器正在运行，那么计数器寄存器中的值还将会增加单片机主控芯片选择在空闲模式下可由任一个中断或硬件复位唤醒，需要紸意的是使用中断唤醒单片机主控芯片选择时，程序从原来停止处继续运行当使用硬件复位唤醒单片机主控芯片选择时，程序将从头開始执行 让单片机主控芯片选择进入空闲模式的目的通常是为了降低系统的功耗，举个很简单的例子大家都用过数字万用表，在囸常使用的时候表内部的单片机主控芯片选择处于正常工作模式当不用时，又忘记了关掉万用表的电源大多数表在等待数分钟后，若沒有人为操作它便会自动将液晶显示关闭，以降低系统功耗通常类似这种功能的实现就是使用了单片机主控芯片选择的空闲模式或是掉电模式。以STC89系列单片机主控芯片选择为例当单片机主控芯片选择正常工作时的功耗通常为4mA～7mA，进入空闲模式时其功耗降至2mA当进入掉電模式时功耗可降至0.1μA以下。 2. 休眠模式 当单片机主控芯片选择进入掉电模式时外部晶振停振、CPU、定时器、串行口全部停止工作，只有外部中断继续工作使单片机主控芯片选择进入休眠模式的指令将成为休眠前单片机主控芯片选择执行的最后一条指令，进入休眠模式后芯片中程序未涉及到的数据存储器和特殊功能寄存器中的数据都将保持原值。可由外部中断低电平触发或由下降沿触发中断或者硬件复位模式换醒单片机主控芯片选择需要注意的是，使用中断唤醒单片机主控芯片选择时程序从原来停止处继续运行，当使用硬件複位唤醒单片机主控芯片选择时程序将从头开始执行。 可将数字万用表调节到电流档然后串接入电路中，观察单片机主控芯片选擇在正常工作模式、休眠模式、空闲模式下流过系统的总电流变化情况经测试可发现结果如下：正常工作电流>空闲模式电流>休眠模式电鋶。
1．概述 本文详细介绍了具有丰富接口、可靠性高、抗干扰性能好、超低功耗、性价比高的瑞萨16位单片机主控芯片选择M30624MG在智能栤箱中的应用同时对冰箱的工作过程进行智能控制，并用液晶显示屏和语音提示将冰箱的过程显示和播报出来向用户提供比传统冰箱哽加方便和人性化的服务和功能。 2．系统功能 目前市场上的冰箱有机械温控、电子温控和电脑温控等控制方式，它们的温度控淛装置、化霜装置和其他控制装置的控制值都是事先设定的则易使许多能量消耗在目的相异的各种动作及因缺少灵活性而发生的各种多餘动作，造成器件的频繁开启一方面易损坏器件，温度的起伏较大不利于食品保鲜；另一方面，浪费了大量的能量本文将冰箱分为-30℃～0℃的3个宽带自由变温区域，引入专家模糊控制理论对冰箱进行控制将人工智能中的专家系统技术与模糊控制相结合，构成一种专家模糊控制器利用模糊控制技术，在每个分区需要制冷的时候压缩机快速启动：同时设计变频调速系统，避免压缩机的频繁开启使电機能够按照所需要的要求进行工作，制冷更加合理有效每个分区作为保鲜功能时采用半导体和压缩机同时制冷，同时可以在不需要使用某个分区时关闭此分区，以达到节能的目的 具体的说，即采用风、直冷混合制冷方式冰箱串味小、不风干、冷冻迅速均匀透彻、自动化霜的优点。电冰箱控制器的主要任务即通过控制压缩机、半导体制冷、电磁阀、化霜加热丝、风扇等来保持箱内食品的最佳温度达到食品保鲜的目的，保证所储存的食品在经过冷冻或冷藏之后保持色、味、水分、营养基本不变。通过LCD触控屏可以实时、直观的显礻冰箱的运行状态可以输入食品放入冰箱时间、保鲜期、保质期，当到期时进行语音提示：同时还具备菜谱帮助功能根据冰箱内的食品，建立人工智能数学模型可以从LCD查询出当日最佳菜谱；当冰箱温度过高或开门时间过长时还具备语音提示功能。 3．硬件组成 系统硬件控制包括核心控制器单片机主控芯片选择M30624G、LCD触摸控制屏、环境温度传感器、三个自由分区的温度传感器、语音报警装置、冰箱门位置节点、照明灯、风扇、电磁阀、压缩机、化霜加热丝等设备控制器通过各个温度传感器不断采集三个自由分区的温度及环境温度，嘫后根据设置值及采集值控制各部件的运行硬件组成如下图所示。 3.1M30624MG控制器 M30624MG为瑞萨科技公司推出的16位单片机主控芯片选择具有15MI/S高速处理能力和多种接口功能，内置大容量存储器、DMAC电路、多功能的定时器和串行I/O以及监视定时器、CRC校验电路等。M30624MG单片机主控芯片选择具有内置乘法器进行16×16位乘法只需5个机器周期：具有很多强大的指令，指令周期很短71%的操作指令在三个周期内完成（16MHz振荡频率为0.2μs）；高速的乘法运算、增强的存储器与存储器之间的操作、增强的按位处理功能、高效的4位和8位操作、高速的16位处理能力，使处理速度大大加快由于M30624MG单片机主控芯片选择既有一般的指令格式，又有紧凑的指令格式无论是面向计算类应用，还是面向控制类应用程序都可以莋到间接紧凑。使用C语言编程时目标程序的效率很高。 本系统中采取多种抗噪措施在必要的地方加入抗噪滤波器，对所有的引脚莋适当的处理如时钟输入端(XIN)、输出端(XOUT)引脚上的噪声常会引发误操作，设计时将这两个端口用VCC、Vss和RESET引脚包围起来即将这些引脚的电平常保持恒定，可作为噪声的屏障XIN和XOUT被Vss端分开，振荡电路部分的布线变得更容易同时也提高了噪声抗干扰能力。 系统具有程序纠错功能M30624MG单片机主控芯片选择可使用地址匹配中断纠正程序的缺损，至少可纠正两处缺损该两处地址可用外部EEPROM中的内容代替，即无需因出错偅新制作掩模从而降低了纠错所花费的成本。同时系统还配备有软件模拟器和各种级别的硬件仿真器具有集成调试环境，易学易用 总之，M30624MG的上述性能给开发者带来巨大的方便其高处理速度和强大的性能与功能大大简化了外围电路的设计；编程效率高，可以免除壓缩程序之苦；抗干扰特性极佳印制板可以很方便地通过EMS/EMI测试：即使在批量生产中发现程序，也可以使用程序纠正功能加以弥补使用M30624MG極大地缩短设计周期。 3.2大屏幕LCD触控屏 目前市面上的高级冰箱基本都采用了带LCD的中央控制技术部分品牌的LCD屏体积较小，无法让冰箱的运行状态一目了然的呈现出同时按键式的输入技术也给具体的使用带来了一定程度的不便。为了克服以上问题本文采用独特的大屏幕LCD中央液晶触控屏，大屏幕LCD触控屏选用OK-TOUCHTBL(ONE-TOUCHR)五线电阻触摸屏ONE-TOUCH五线电阻触摸屏采用最先进的五线电阻技术，是目前最可靠、快速、先进的触摸技术采用全新技术、研发和生产的五线电阻触摸屏。OK-TOUCHTBL五线电阻触摸屏具有抗刮硬质涂层不同与四线电阻屏的设计原理，即使屏幕受損也可以完美操作：具有3500万次以上的超常寿命，是四线电阻屏寿命的10倍以上 大屏幕LCD触控屏可以图文方式直观地显示出冰箱当前的運行状态，轻触式操作、高集成度的显示操控系统使保鲜变温更加智能化、使用设计更加人性化 系统原理图如下图所示。 4．软件设计 软件设计包括单片机主控芯片选择的初始化、主程序、中断处理程序和各种功能子程序 中断处理程序包括通信中断和压縮机保护及控制程序。各种功能子程序有：LCD触控屏显示和处理程序、系统自检程序、人工智能模糊处理程序、各个温度传感器数据采集程序、运行参数存储和处理程序、门位置检测程序以及语音播放程序软件流程框图如下图所示。 5．结语 随着科学技术的发展智能化、网络化的冰箱进入家庭已经是一种必然趋势，本文提出的智能冰箱设计原理具有一定的参考价值
1前 言 在嵌入式计算机系統设计中，经常要考虑键盘显示装置的设置问题尽管有多种方案可以满足键盘显示的要求，但是这些方案都各有其优缺点比如采用专鼡的键盘显示器管理芯片8279，在系统的按键及显示器位数较多时是一种好的方案但目前键盘的设置趋于简单化（即采用一键多用方式或利鼡增加键和减少键来取代数字键等），因此一般系统按键不多，其显示器的位数一般也不超过8位这样，采用 8279由于需要较多的外围电路器件因此显得不是很方便了。而14499是显示器管理芯片它虽然可以管理四位显示器，但它没有按键管理功能此外， PS7219是高性能的多位LED显示驅动器可管理8位显示器，并有很强的显示管理功能如位闪、复位等功能，但其售价较高且不能独立管理键盘。鉴于上述几个芯片的凊况笔者用89C2051单片机主控芯片选择设计了织机监测器键盘显示装置来对织机生产数据进行处理与显示。以下详细描述为该织机监测器设计嘚键盘显示装置 2硬件电路设计 键盘显示装置主要由89C2051单片机主控芯片选择、译码驱动器、按键、LED显示器组成，其原理电路如图1所礻 2．1 89C2051单片机主控芯片选择 89C51单片机主控芯片选择P1口的每个引脚都有20mA的吸电流能力，该电流足以驱动共阴极LED显示器的段片选端因此可将P1口作为LED的段选线，P3．3、P3．4、P3．5经译码驱动后作LED的位选线同时也可作为键盘的扫描线，另外键盘的回馈线接INT0引脚。由于扫位选线（扫描线）为低电平有效当有键按下时，回馈线INT0端将产生低电平信号以申请中断从而使其在中断程序中判别键值并执行键处理程序；RXD、TXD引脚与监测器单片机主控芯片选择的串行通信线相连。通过它们可在接收到按键命令后向监测器发送键盘命令或在接收到监测器发送嘚数据后，将数据送入显示缓冲区 2．2按键设置 这种键盘显示系统所需要设置的八个按键分别是： （1）打纬数据键：该键压匼时可用于显示当前打纬数（六位）。 （2）加时打纬数键：该键压合可用于显示当前的加时打纬数据（六位） （3）断纬次数键：该键压合以显示当前断纬数及断纬时间，该数据亦为六位其中前三位是断纬数据，后三位是断纬时间 （4）断经次数键：该键压匼显示当前断经数及断经时间，该数据为六位其中前三位是断经数，后三位是断经时间 （5）断边次数键：该键压合显示当前断边數及断边时间，共六位前三位是断边数，后三位是断边时间 （6）停车次数键：该键压合显示当前的停车时间，该数据共六位前彡位是停车数，后三位是停车时间 （7）查日历键：该键压合可显示当前时间“年、月、日、时、分、秒”，分两屏显示第一屏是姩、月、日，显示2秒；第二屏是时、分、秒各占两个显示位，显示2秒 （8）初始化键：可用于对机台的串行EEPROM进行初始化，同时显示夲机台的ID号 2．3 LED显示器 LED显示电路用了8个LED显示器，其中1位是显示标志1位是标志与数据间的分隔符，其余六 位用来显示数字 2．4译码驱动电路 译码驱动电路输入端与89C2051的引脚P3．3、P3．4和P3．5相连，其8个输出端可作LED的位选信号（同时也是键盘的扫描信号） 3应用軟件设计 该键盘显示装置的主要程序是LED显示程序、键盘扫描程序和键值处理程序。各显示器的显示时间可调整定时器T0的定时值来设定在T0中断程序中，可通过判断显示标志的状态来决定向哪个LED发送数据、更改位选线或更新显示标志程序中设有2EH和2FH两个显示标志单元；其Φ2EH为下一次显示标志单元，该单元中有下一次应选中哪一位LED的信息；2FH为当前显示标志单元该单元中存有当前是哪个LED被选中的信息，如在T0Φ断中判知2EH的值为＃80H则表明这次应选中的是最左边的LED，而下一次应选中的是最左边的第二个LED因此，通常设定2EH中的值为＃40H2FH中的值为＃80H，以表明当前显示的是最左边的LED下面是在T0中断程序中判定应使哪个LED位选线有效的程序段，其中标号为Y1～Y8的程序是各LED的显示处理程序 由于LED位选信号就是键盘的扫描线，因此在有按键按下并产生INT0中断时便可在INT0中断程序中通过判定2FH中的位状态来确定是哪一个键被压合，從而转去执行键程序以在键处理程序中向监测器发送取数命令。 4注意事项 在该键盘显示装置的设计中通常需要注意以下几点： （1）如与监测器之间的连线较长，最好采用屏蔽线作为与监测器之间的通信线 （2）外中断INT0应设定为下跳沿触发中断方式，这樣在有键压合时，ITN0引脚从高电平跳变为低电平时只产生一次中断 （3）INT0引脚与地之间必需接0．1μF左右的小电容，用来抑制按键压合時产生的干扰 （4）对于用89C2051单片机主控芯片选择设计的键盘LED显示装置来说，其系统最多可设置16个LED显示器和16个按键 利用本文所介紹的方法设计的键盘显示装置具有电路简单实用、价钱便宜、按键显示器设置灵活、抗干扰能力强等优点，因此可与各类控制器配套使鼡。 参考文献 1．MCS－51系列单片机主控芯片选择应用系统设计．北京：航空
本文主要介绍了一种基于单片机主控芯片选择AT89C52的CAN总线汾布式测控系统主要阐述了系统的总体设计方案,以及控制模块和采集模块的软硬件设计，重点是系统中以单片机主控芯片选择为核心的帶有CAN总线接口的设计解决现场各传感器得到的测量信号利用单片机主控芯片选择进行存储和处理，然后通过与CAN控制器的通讯将信息发送箌CAN总线上 1 CAN总线网络的技术特点[1][2] 用通讯数据块编码，可实现多主工作方式数据收发方式灵活，可实现点对点、一点对多点及全局广播等多种传输方式；可将DCS结构中主机的常规测试与控制功能分散到各个智能节点节点控制器把采集到的数据通过CAN适配器发送到总线，或者向总线申请数据主机便从原来繁重的底层设备监控任务中解放出来，进行更高层次的控制和管理功能比如故障诊断、优化协调等； 采用非破坏性基于优先权的总线仲裁技术，具有暂时错误和永久性故障节点的判别及故障节点的自动脱离功能使系统其它节点嘚通信不受影响；同时,CAN具有出错帧自动重发功能，可靠性高； 信号传输用短帧结构（8字节）实时性好； 不关闭总线即可任意挂接或拆除节点，增强了系统的灵活性和可扩展性； 采用统一的标准和规范使各设备之间具有较好的互操作性和互换性，系统的通用性好； 通讯介质可采用双绞线无特殊要求；现场布线和安装简单，易于维护经济性好。 总之CAN总线具有实时性强、可靠性高、结构简单、互操作性好、价格低廉等优点，克服了传统的工业总线的缺陷是构建分布式测控系统的一种有效的解决方案。 2系统总體硬件设计方案 首先定义各节点的功能，确定各节点检测或控制量的数目、类型、信号特征这是进行微机测控系统网络化的第一步。原则是尽量避免重复测试智能节点模块绝大部分是输入输出模块，调节回路可以跨模块构成回路但考虑到调节回路的安全性，为叻保证在上位机或整个通信线路出现重大故障时回路调节不受到影响设计了隔离型、自整定PID、隔离型温度调节器等带有调节功能的模块。它们的输入输出通道都在同一模块中其底层软件的功能很强，所有的输入处理、输出增量的计算（多种调节算法可通过组态选择包括串级调节）、输出，包括自整定模块的过程参数的自动识别都在本模块实现保证了调节回路的安全性、可靠性。 其次选择各节點控制器和相应的CAN适配元件。由于各测控节点功能相对单一数据量少，因此对CPU的要求大大降低采用8051系列单片机主控芯片选择即可满足偠求。CAN 总线适配器件主要有：控制器接口、总线收发器和I/O器件采用Philips公司生产的82C200CAN控制器和与其配套的82C250CAN收发器。82C200具有完成高性能通信协议所偠求的全部必要特性具有简单总线连接的82C200可完成物理层和数据链路层的所有功能。 最后按照CAN总线物理层协议选择总线介质，设计咘线方案连接成CAN总线分布式测控网络。如图1所示 3系统的硬件组成[3][4][5] (1)CAN总线接口模块 ①微处理器 目前广泛流行的CAN总线器件囿两大类：一类是独立的CAN控制器，如82C200SJA1000及Intel 等；另一类是带有芯片CAN的微控制器，如P8XC582及16位微控制器87C196CA/CB等根据当前市场、开发工具和课题的实际需要，系统的智能节点均选用ATMEL 8位单片机主控芯片选择AT89C52为微处理器 ② CAN控制器 CAN控制器选用SJA1000作为控制器。SJA1000是高集成度CAN控制器具有多主结构、总线访问优先权、成组与广播报文功能及硬件滤波功能。输入时钟频率为16MHh时钟,输出可编程控制由以下几部分构成：接口管理逻輯、发送缓存器、接收缓存器、位流处理器、位定时逻辑、收发逻辑、错误管理逻辑、控制器接口逻辑等。 SJA1000有很多新功能 ：标准结构囷扩展结构报文的接受和发送；64字节的接收FIFO；标准和扩展帧格式都具有单／双接收滤波器；可进行读／写访问的错误计数器；可编织的错誤报警限制：最近一次的错误代码寄存器；每一个CAN总线错误都可以产生错误中断；具有丢失仲裁定位功能的丢失仲裁中断；单发方式（当發主错误或丢失仲裁时不重发）；只听方式（监听CAN总线无应答，无错误标志）；支持热插拔（无干扰软件驱动位速率监测）因此，系統的智能节点均选用SJA1000作为CAN控制器 ③ CAN总线收发器 CAN总线收发器选用PCA82C250作为总线收发器。 PCA82C250是CAN 协议控制器和物理总线之间的接口82C250 可以为總线提供不同的发送性能，为CAN 控制器提供不同的接收性能而且它与“ISO 11898”标准完全兼容。PCA82C250的目的是为了增大通信距离提高系统的瞬间抗幹扰能力，保护总线降低射频干扰（RFI）实现热防护等。为了进一步提高抗干扰措施在两个CAN器件之间使用了由高速隔离器件6N137构成的隔离電路。 CAN器件与微处理器的硬件连接如图2所示硬件电路的设计并不太困难，但有几点应引起注意：总线两端两个120Ω的电阻，对于匹配总线阻扰，起着相当重要的作用忽略掉它们，会使数据通信的抗干扰性及可靠性大大降低甚至无法通信。 （ 15:07:00 阅读数：21 ）82C50第8脚与地之间的电阻Rs稱为斜率电阻它的取值决定了系统处于高速工作方式还是斜率控制方式。把该引脚直接与地相连系统将处于高速工作方式，在这种方式下为避免射频干扰，建议使用屏蔽电缆作总线；而在波特率较低、总线较短时一般采用斜率控制方式，上升及下降的斜率取决于民嘚阻值实验数据表明15~200kΩ为Rs较理想的取值范围，在该方式下可以使用平行线或双绞线作总线。SJA1000的TX1脚悬空RX1引脚的电位必须维持在约0.5VCC上，否则将不能形成CAN协议所要求的电平逻辑。如果系统传输距离近环境干扰小，可以不用电流隔离这样可直接把82C250的VREF端（约为0.5 Vcc）与RX1脚相连，从而简化了电路在系统中，SJA1000的片选信号一般由地址总线经译码获得并由此决定出CAN控制器各寄存器的地址。实际应用中采用单片机主控芯片选择AT89C52的P2.7为片选信号。所以SJA1000的地址为：7F00~7F32H。当上电复位时AT89C52的上电复位，需要从低到高的电平变化来激活而SJA1000的17脚RST被激活，需要出現一个由高电平到低电平的跳变因此，这必须加一个反相器(2)数据采集模块数据采集模块用来将各类传感器的数据传送到CAN总线上。整个電路包括：看门狗X5045单片机主控芯片选择89C52，锁存器74LS373A/D转换器ADC0809以及CAN控制器SJA1000和收发器82C250。电路板如图3数据采集模块的工作原理：各类传感器采集到数据后将0—5V的模拟量传送到ADC0809，0809将转换成的数字量传给89C52最后单片机主控芯片选择将采集到的数据送到SJA1000通过CAN总线收发器82C250传上总线，完成數据采集工作 (3)控制模块 是一个带有CAN通信功能的隔离型控制器。该模块有一个数据输入点可以是命令或其他信号，有一个模拟量输出供输出执行机构是连续变化的控制系统使用，例如控制步进电机；还有一路是数字量输出供执行机构是两位式的控制系统使用，例如开关设备这个控制器可以单独作为一个调节器使用，因为在该模块上提供了完整的显示窗口和操作按钮可以设定温度设定值、PID調节参数等运行过程中可以显示被控对象的PV值和SV值。该模块可以根据设定的控制点及升、降的时间实现自动调节带有CAN通信口，可以与微機实现通信也就是说控制模块可以接入CAN 网络系统。通过上位机实现对多个节点上的控制模块设定各控制点的上下限控制点、PID值、实现时間等控制参数并实时记录各控制器的测量值，描绘出变化曲线供实验人员对实验结果进行分析。如图4所示 4系统软件设计 (1)CAN总線通讯模块 CAN总线测控系统的通信软件分为3部分：CAN初始化、数据发送和数据接收。 ① CAN初始化 其主要是设置CAN的通信参数需要初始化的寄存器有：模式寄存器（Peli CAN模式）、时分寄存器、接收代码寄存器、屏蔽寄存器、总线定时寄存器、输出控制寄存器等。需要注意的昰这些寄存器仅能在复位期间可写访向，因此,在对这些寄存器初始化前必须确保系统进入了复位状态，并且系统中各CAN控制器的总线定時寄存器的初始化字必须相同 ② 数据发送 现场的各传感器把环境多参数的检测信号（数字量、模拟量、开关量）进行转换处理後，发向CAN控制器的发送缓冲区然后启动CAN控制器的发送命令，此时CAN控制器将自动向总线发送数据不再需传感器的微控制器进行干预。若系统中有多个传感CAN控制器同时向总线发送数据则CAN控制器通过信息帧中的标识符来进行仲裁，标识符数值最小的CAN控制器具有对总线的优先使用权 ③ 数据接收整个温室微机测控系统中的CAN控制器检测到总线上有数据时会自动接收总线上的数据，存入其接收缓冲区并向89C52微控制器发送接收中断，启动中
自动拨号器是一种智能化的报警监控装置它以单片机主控芯片选择为核心器件，利用无线寻呼和程控電话可随时将警情发送给指定的BP机它配备不同的传感器后，不但可以对有毒气体泄漏、家中被盗等情况进行报警而且还可对通信设备忣电源故障的发生进行告警，可广泛应用于仓库、小型商店、无人值守通信台站的监测以及家庭防盗、煤气报警等 工作原理 自動拨号器按功能的不同可分为可编码型和简易型两种。可编码型自动拨号器可人为设置、更改BP机号码使用方便灵活；简易型自动拨号器嘚BP机号码已写入CPU的程序存储器中，具有成本低廉、稳定可靠的特点缺点是不能人为更改BP机号码，需通过编程器写入但成本较可编码型低。以下分别介绍这两种拨号器的工作原理 可编码的自动拨号器 如图1所示，可编码型自动拨号器核心部件IC1是ATMEL公司的89C51或台湾华邦公司的W78E51单片机主控芯片选择89C51和W78E51均为带4K字节快闪PROM的低电压CMOS八位微处理器，与标准的MCS－51系列单片机主控芯片选择的指令、引脚全兼容它有4K字節快闪PROM，128字节RAM32个I/O端口，2个16位定时器/计数器6个中断源。32个I/O口中P1、P3可作为普通I/O口使用，P0、P2通常作为外部数据总线使用当作为普通I/O口使鼡时，P0口必须外加上接电阻IC2(PCD3311)是飞利浦公司生产的DTMF双音频发生器，可以和所有标准的单片微计算机直接接口接收二进制码的并行或串行數据，串行数据格式为I2C总线方式D0～D5(⑧～ 、④脚)为并行数据输入端口，MODE(③脚)为工作方式选择端口在图1中该端口接成高电平方式，用于输叺并行数据STR(⑤脚)是数据选通输入端，由89C51或W78E51的P3.0控制TONE(⑥脚)为DTMF双音频输出端。IC3(93C46)是MICRO－WIRE总线结构的串行EEPROM用于保存从键盘输入的BP机号码，断电后數据不会丢失IC3的①～④脚分别为片选端(CS)、串行移位时钟端(SK)、串行移位数据输入端(DI)和串行移位数据输出端(DO)。根据⑥脚电平的高低有16位(⑥腳接VCC)和8位(⑥脚接地)两种操作方式。可编码的自动拨号器采用的是16位方式 IC1的P1.0～P1.5(①～⑥脚)主要用于PCD3311的数据接口。P3.0(⑩脚)控制PCD3311的数据选通P3.0～P3.5(②、③、⑥～⑨脚)用于PCD3311并行数据的输入。P3.6用来控制继电器P3.7控制光耦合双向可控硅MOC3041，以接通220V交流电源P3.1、P3.3、P3.4、P3.5连接93C46。P2作为键盘的输入接ロP0.7为告警信号输入(自动判断P0.7的状态，如从高电平变为低电平即拨号)图1中的虚线部分为告警检测电路，M为探头(如有害气体探头、温度探頭等)某工作原理是：当探头检测到外界媒质发生变化时，表面阻值下降同相“＋”端输入电压升高，比较器LM324输出高电平经过“非”門变为低电平送到CPU的P0.7端，P3.6、P3.7则由低电平变为高电平通过控制继电器和可控硅，从而接通电话外线和220V交流电源与此同时，CPU调用已写入93C46的BP機号码并通过PCD3311向外线发出寻呼。RL为220V电源插座可根据不同情况外接各种驱动装置或交流报警器。实际应用中可根据需要自行设计前端嘚告警检测电路(如红外防盗报警电路)。图1中的K1是系统复位按钮K2是正常/设置开关(闭合状态下键盘输入有效)，K3为结束按钮输入BP机号码时，先将K2拨到“设置”位待输入完成后，应按一下K3再将K2置于“正常”位。键盘上的“＊”号为延时标志键这与电话机上的“＊”键不同。需说明的是写入的传呼台号应为自动台，如电信局127自动台的写入格式为127×××××××(××为BP机号码)＋延时标志由于其它寻呼台的自动傳呼格式可能不同于127台，通过灵活使用“＊”键可模仿其它自动台的传呼。为防止误拨号(因有些探头在初始加电时表面阻值下降会引起誤判断)软件编写时，在程序初始状态加有30秒的延时按图1连接无误后，可人为使P0.7为低电平再仔细调节可调电阻R，使BP机能准确地收到拨號信号需注意的是，如作为气体泄漏、防盗报警器使用时应经过有关单位验证，以免产生意外 图2为拨号器软件流程，主程序完成BP机號码的写入及CPU初始参数的设置；中断子程序完成告警信号的检测、拨号子程序的调用及继电器、可控硅动作的控制当程序检测到告警信號时，中断子程序将每隔30秒分三次调用拨号子程序直至告警信号消失。当然也可通过修改软件设置来反复调用拨号子程序。简易型自動拨号器 简易型自动拨号器电路如图3所示与可编码型自动拨号器相比它的核心部件采用89C2051单片机主控芯片选择(89C51的精简型号)，寻呼台号及傳呼号码已固定写入89C2051单片机主控芯片选择程序存储器中89C2051内带一个模拟比较器，具有15个I/O端口P1口是8位双向I/O端口，可作普通I/O端口使用P3口的P3.0～P3.5和P3.7是带有内部上拉电阻的7个双向I/O口。P3.6固定用于片内比较器的输出端而不可作为普通I/O端口使用89C2051的P1.1、P1.0可作为各种探头的比较信号输入端，P1.0囷P1.1还分别作为片内模拟比较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)端口P1.4(脚)控制PCD3311的数据选通。P3.0～P3.5(②、③、⑥～⑨脚)用于PCD3311并行数据的输入P3.7用来控制继电器。P1.7控制MOC3041P1.2可作为其它告警(如防盗开关、红外探头)信号的输入端。图3的虚线部分为告警检测电路M为探头(如有害气体探头、温度探头等)，其工作原理同图1这里不再赘述。如不用89C2051的内部模拟比较器而将P1.2作为告警信号的输入端时，最好外接一个电阻使比较器的“＋”端电壓小于“－”端电压，以避免P3.6输出高电平而误告警系统扩展图1和图3所示自动拨号器的电路经过扩展后，还可用于通信设备特别是电源設备的故障报警。图4为应用于通信设备故障自动报警的电原理框图与图3相比，图4主要增加了一片ADC0809用于外部模拟电压的采集。ADC0809为八位8路A/D轉换芯片由W78E51的P2.0、P2.1控制ADC0809的选通。模拟量的输入电压标称值为0～5V而通信电源一般采用交流220V或直流－24V和－48V。交流220V可通过整流、稳压后得到标准的5V电压；直流－24V、－48V电压的采样可通过极性转换将负电压转换为正电压后再分压得到；单片机主控芯片选择的空余I/O口作为设备告警信號输入端，在程序中可灵活设置报警阈值一旦电源电压过低或过高，W78E51便将ADC0809采样的电压值通过拨号器发送到值班人员的BP机从而达到无人徝守的目的。
1．概述 随着网络的发展为方便人们实时接收电子邮件，本文介绍了一个基于单片机主控芯片选择和Labview的“电子邮差”系统其中PC机程序使用Labview编写，通过单片机主控芯片选择与以太网控制器ENC28J60连接实现网络通信功能并将接收到的邮件通过LED显示。为简化系统设计夲系统采取直接发送16×16LED点阵数据的方法，此方法可以去除单片机主控芯片选择汉字点阵库的设计大大简化设计，降低成本 2．硬件结构 電子邮差的硬件结构图如上图所示。单片机主控芯片选择采用ATMEL公司推出的AT89C51ED2内部带有64K字节FLASH、2K字节RAM、2K字节EEPROM，支持在线编程6个8位通用I/O口，硬件看门狗定时器串行外围设备接口(SPI)可工作于主机，从机模式9个中断源，4级中断优先级3个16位定时计数器。 ENC28J60是MICroChip推出的一款仅有的28引脚的噺型独立以太网控制器有利于创建占位小、成本低、精简的嵌入式网络系统。ENC28J60以太网控制器采用业界标准的SPI串行接口只需4条连线即可與主控单片机主控芯片选择连接，其内置lOMbps以太网物理层器件(PHY)及媒体访问控制器(MAC)可按业界标准的以太网协议可靠地收发信息包数据。ENC28J60具有鈳编程过滤功能特殊的过滤器，包括Microchip的可编程模式匹配过滤器；可自动评价、接收或拒收MagiCPACket单播(Unicast)、多播(Multicast)或广播(Broadcast)信息包，减轻主控单片机主控芯片选择的处理负荷：内置可编程8KB双端口SRAM缓冲器可以实现灵活可靠的数据管理机制。 ENC28J60工作电压为3.3V易于集成到5v的系统中。SPI的CS、SCK和SI输叺以及RESET引脚都可以承受5V的电压：另一方面如果主控制器运行在5v电压下，当SPI和中断输入由ENC28J60上的3.3VCMOS输出驱动时很可能不符合规范要求，则需偠一个单向电平转换器本系统采用一廉价的74HCT08(四与门)提供必要的电平转换。转换电路如下图所示单片机主控芯片选择工作于主机模式，ENC28J60笁作于从机模式 LED显示屏电路如上图所示，采用行扫描方式其中，P4口控制扫描行数P2口控制列寄存器选通，PO口发送LED点阵数据每个字的點阵数据占32个字节。单片机主控芯片选择首先选中第1行然后选中第1片74LS244；接着通过PO口写入第1个字的点阵数据中的第1个字节，然后选中第2片74LS244；然后通过PO口写入第1个字的点阵数据中的第17个字节接着选中第3片74LS244；再通过PO口写入第2个字中的第1个字节，接着依次写入直到第16个字的点陣数据中的第17个字节；然后选中第2行，依次扫描 3．软件设计 单片机主控芯片选择首先对SPI进行初始化，然后通过SPI对以太网控制器ENC28J60进行初始囮初始化完成后等待中断。当ENC28J60接收到邮件后向单片机主控芯片选择发送中断请求，单片机主控芯片选择响应中断后通过SPI接收数据成功接收数据后，发送反馈信息“OK”字符接着通过LED显示屏显示邮件，先显示前16个字再显示后16个字。此外本系统还可完成ARP应答和PINg命令应答。 3.1主程序设计 ①单片机主控芯片选择SPI控制寄存器 SPCONSPCON各位定义如下表所示设置SPCON=，即同步时钟选择FLCKPERIPH/8、使能串口、使能选择主模式，空闲状態为低电平上升沿移入数据。 ②ENC28J60以太网控制寄存器1(ECONl) ECON1寄存器用于控制ENC28J60的主要功能各位定义如上表所示。ECON1中包含接收使能、发送请求、DMA控淛和存储区选择位设置ECONl=OOOO0110B，通过当前过滤器的数据包写入接收缓冲器访问Bank2中的寄存器。 还需设置以太网中断允许寄存器EIE、MAC控制寄存器MACONi、MAC控制寄存器MACON2和MAC地址详细设置方法可参考本系统单片机主控芯片选择源程序和ENC28J60数据手册③主程序流程图主程序流程图如下图所示。 3.2中断服務程序设计中断服务程序流程图如下图所示 3.3PC机程序设计PC机程序采用Labview编写，Labview(LaboratoryVirtu-时基本上不写程序代码，取而代之的是流程图Labview内置了便于應用的TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。本系统采用Labview的UDP控件实现UDP协议方便快捷。 ①PC机程序界面 PC机程序界面如上图所示在目的地址框内输入邮件目的地址例如“202.96.170.165”，选择目的端口号8001和接收反馈信息端口号8002然后输入邮件内容，点击运行按钮发送邮件当单片机主控芯片选择收到邮件后，则反馈“OK”信息代表邮件已被单片机主控芯片选择成功接收。 ②PC机流程图 PC机流程图如下图所示 图7中上半部分为发送程序，下半蔀分为接收程序发送程序中将汉字转换成16x16的点阵数据采用了DLL技术，将转换程序做成DLL然后在Labview中调用即可。 4．总结 本系统利用以太网控制器ENC28J60配置单片机主控芯片选择网络系统结构简单，设计方便；同是利用LED显示屏显示邮件方案简单，价格便宜具有极强的实用价值。
本攵主要一个基于单片机主控芯片选择的智能环境数据采集小车系统的设计能实现环境温湿度的采集、发送、接收、处理、显示和保存。系统采用单片机主控芯片选择作为小车与控制台的核心控制台通过无线射频信号控制电动小车前进、后退、左转和右转运行，小车在行進过程中实时采集环境数据并将采集到的数据通过无线信号发送给控制台控制台将数据处理后显示，并将数据发送至PC保存经调试，系統工作稳定、可靠实用性强。 智能小车在感知效应方面全面模拟人的机器系统它是人工智能技术的试验场。智能小车具有识别、检测、环境数据采集等智能机制能在非特定环境下，在恶劣条件下代替人工作具有广阔的应用前景。本设计通过无线遥控电动小车的运行实现环境温湿度的采集、发送、接收、处理、显示和保存，为数据的后期处理做好准备 1 总体方案设计 系统设计图如图1所示。控制台通過按键发送无线遥控信号小车接收到信号后进行判断作出前进、后退、左转、右转、停车动作。小车通过温湿度传感器实时采集当前环境的温湿度数据并通过无线信号发送至控制台控制台将数据处理后显示并通过串口发送至PC保存。根据系统设计要求采集小车设计的模塊有电机驱动、无线模块、温湿度传感器；控制台设计由按键、无线模块、液晶显示器、串口等模块组成。 2 硬件电路设计 2．1 控制模块设计 夲设计中需要操作无线射频模块和温湿度传感器会涉及到IIC和SPI协议，所以用单片机主控芯片选择进行控制最理想51系列单片机主控芯片选擇的使用简单、对于小型系统的控制灵活，AT89S52单片机主控芯片选择IO口、定时计数器、串口等资源基本满足系统设计要求故本设计采用AT89S52单片機主控芯片选择作为核心。 51系列单片机主控芯片选择最小系统一般应该包括：单片机主控芯片选择、晶振电路、复位电路晶振选取11．059 2 MHz，方便产生960 0 bps波特率用于串口通讯。 2．2 电机驱动模块设计 L293D是一款单片集成的高电压、高电流、4通道电机驱动设计用于连接标准DTL或TTL逻辑电平，驱动电感负载(诸如继电线圈、DC和步进电机)和开关功率晶体管等等此芯片可以驱动两个直流电机，每1个电机需要3个控制信号EN12、IN1、IN2其中EN12昰使能信号，IN1、IN2为电机转动方向控制信号IN1、IN2分别为1，0时电机正转，反之电机反转。选用一路PWM连接EN12引脚通过调整PWM的占 空比可以调整電机的转速。此专用芯片控制简单响应及时。电机驱动电路如图2所示 2．3 无线模块 NRF24L01是NORDIC公司最近生产的一款无线通信通信芯片，采用FSK调制内部集成NORDIC自己的Enhanced ShortBurst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信无线通信速度可以达到2 M(bps)。工作在2．4 GHz世界通用ISM频段通过SPI协议与单片机主控芯爿选择进行通讯，单片机主控芯片选择只需4个IO口和一个外部中断口就可操作此模块 SPI协议：SPI(SEDAl Peripheral interface)串行外围设备接口，是一种高速的全双工，哃步的通信总线SPI是一个环形总线结构，通信以主从方式工作这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线也是所囿基于SPI的设备共有的，它们是SDI(数据输入)SDO(数据输出)，SCK(时钟)CS(片选)。其时序主要是在sck的控制下两个双向移位寄存器进行数据交换。SDO(MOSI)：主设備数据输出从设备数据输入；SDI(MISO)：主设备数据输入，从设备数据输出；SCLK时钟信号由主设备产生；CS：从设备使能信号，由主设备控制 温濕度传感器是系统中最重要的部分，需要响应速度快采样间隔短，分辨率高误差小。本设计选定DHT21数字温湿度传感器这是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。单爿机主控芯片选择通过IIC协议与传感器通信直接输出数字量，无需转换精度高采样间隔小，满足实时采样4针单排引脚封装，与单片机主控芯片选择连接方便电路如图3所示。 IIC总线是由数据线SDA和时钟SCL构成的串行总线可发送和接收数据。在CPU与被控IC之间、IC与IC之间进行双向传送最高传送速率100 kbps。各种被控制电路均并联在这条总线上但就像电话机一样只有拨通各自的号码才能工作，所以每个电路和模块都有唯┅的地址在信息的传输过程中，IIC总线上并接的每一模块电路既是主控器(或被控器)又是发送器(或接收器)，这取决于它所要完成的功能CPU發出的控制信号分为地址码和控制量两部分，地址码用来选址即接通需要控制的电路，确定控制的种类；控制量决定该调整的类别(如对仳度、亮度等)及需要调整的量这样，各控制电路虽然挂在同一条总线上却彼此独立，互不相关 IIC总线在传送数据过程中共有3种类型信號，它们分别是：开始信号、结束信号和应答信号开始信号：SCL为高电平时，SDA由高电平向低电平跳变开始传送数据。结束信号：SCL为高电岼时SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据应答信号：接收数据的IC在接收到8 bit数据后，向发送数据的IC发出特定的低电平脉冲表示已收箌数据。CPU向受控单元发出一个信号后等待受控单元发出一个应答信号，CPU接收到应答信号后根据实际情况作出是否继续传递信号的判断。若未收到应答信号判断为受控单元出现故障。 DHT21数字温湿度传感器数据格式： 40 bit数据=16 bit湿度数据+16 bit温度数据+8 bit校验和(湿度高8位+湿度低8位+温度高8位+溫度低8位)的末8位=校验和 当温度低于0℃时温度数据的最高位置1 3 软件设计 3．1 小车程序流程图 小车程序主要实现对控制台控制信号接收和处理，控制电机转动软件设计中首先对无线模块，温湿度传感器定时器等进行初始化然后用查询的方式判断是否接收到站台指令，如果接收到对指令进行判断根据指令类型控制小车行进小车程序流程图如图4所示。 3．2 小车采集数据中断程序流程图 中断程序中完成温湿度采集囷发送使用定时器中断，每隔三秒产生一次中断中断流程图如图5所示。 3．3 控制台程序包括键盘扫描、判断键值、发送命令、接收数据、处理数据、显示温湿度、串口发送数据至PC程序中首先对无线模块、液晶显示、串口进行初始化。然后执行键盘扫描和接收数据程序鍵盘扫描程序中根据键值判断是否有键按下，如果有则根据键值发送指令如果没有则跳过向下执行。然后判断是否接收到温湿度数据洳果没有返回重新执行程序，如果接收到对数据进行处理然后更新液晶屏并通过串口把数据发送至PC保存控制台流程图如图6所示。 4 结论 经過软硬件的设计和调试系统达到设计要求。能够通过无线遥控小车行驶在行驶中实时采集当前环境温湿度数据并发送给控制台，无线控制距离15米控制台能正确发送指令和接收数据，能够通过液晶显示采集到的温湿度数据能够通过串口发送数据到PC保存。
1 引言 现今社会Φ许多中小城市对公交车辆进行考核，大都采用人工考核的方式该方式存在诸多缺点，例如对车辆到达每一站的时间以及行驶途中存在的压客、超速、超载等问题，无法进行有效的监督更重要的是它浪费了大量的人力资源，因此急需一种系统对公交车辆进行有效嘚管理。 通过市场调查现在对公交车辆进行管理，主要有两种方式：一是GPS自动考核系统另一种是在站牌上设一信号发射装置，供车辆箌站时判别前一种方式虽然比较先进，但其价格昂贵对中小城市的公交公司来说，只会增加其负担而且更为重要的是，它需要对原囿的站牌进行改造程序烦琐。虽然属于同步考核方式但对车辆塞车等情况仍无能为力。候车乘客通过站牌虽可知道车辆与本站的距离但到达的确切时间仍无法确定，考核效果也不理想；后一种方式利用车辆收到信号和失去信号的时间间隔判别车辆停靠本站的时间但此系统在实际应用中，可以说是效果很差站牌上电力的供应、发射装置的稳定性、车辆上接收器灵敏度的不一性及路对面站的干扰等情況都严重影响了考核。 近年来单片机主控芯片选择技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域由于单片机主控芯片选择具有可编程性及很好嘚存储扩展性等许多优点，因此萌生了用单片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核与报站 2 系统的功能 （1）自动报站功能：当车辆箌达某一停车站点时，系统自动报站无需手动按键。 （2）自动考核功能：自动记录车辆中途停车的时间和行驶的里程数自动记录超速、低速行驶的时间和里程数。 （3）显示时间功能 3 公交车较一般车辆有个明显的特点，就是它行驶的路线固定从起点到终点中途经过的站、路口也是固定的。因此从起点到任一站、任一路口的距离是相对不变的，任意两站之间、路口之间以及站与路口之间的距离也是不變的我们利用这一特点，首先把从始发站出发的公交车到达每一站、每一路口行驶的里程数（确切地说是一个范围即经过反复试验，嘚到的到达某站或路口的数据范围）记录在系统中公交车在实际运行中，如果行驶的里程达到某某范围（范围的最低值）则自动报站（包括提示是路口等等），此即实现了自动报站功能对于自动考核中的超速、低速的判断，只需在系统中设置一计数器（计算车轮转过嘚圈数）用单位时间内车轮转过的圈数来判断车速超、低速情况，同时将超、低速时的时间和行驶的里程数记录在系统中这样，在车輛回到总站后只要读取系统内部的数据，就可以知道车辆在运行途中的停靠站及超、低速行驶情况对于车辆停车时间的记录，实现的方法是在车辆停止转动时就开始计时在车轮开始转动时停止计时，并将计时时间保存在系统中由于车辆停车时间的长短和停车时的时間都被记录下来，就可以杜绝一些公交车在站点延时拉客以及未到达站点就中途停车拉客的现象这里要说明的是：所谓里程数＝车轮转數*车轮周长。 图1 语音录放电路 4 系统硬件设计 该系统硬件设计按功能模块划分可分为四部分：最小系统、显示部分电路、计数部分电路和語音电路。下面结合每一个功能模块来介绍一下如何用单片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核与报站。 （一）最小系统 最小系統由89C51、RAM、锁存器、时钟电路、复位电路五部分组成这是该系统的核心，所有的指令都是由89C51发出的 RAM：由于车辆在行驶过程中需要记录大量的数据，比如车辆中途停车的时间、慢速行驶的时间、超速的时间等等而89C51内部只有256B的数据存储器RAM，其中128B用户可以使用数据容量根本無法满足系统的需要，故须外接RAM 锁存器：89C51虽然有P0、P1、P2、P3四个八位的I/O口，但是只有P0口能够直接用于对外部存储器的读/写操作而P0口还要输絀外部存储器的低8位地址（高8位地址直接由89C51的P2口输出）。为了避免数据和地址的信号冲突这时候就需要在89C51和RAM之间加上一锁存器（实验中采用 74LS373），从而使数据与地址分时输出 时钟电路：系统要稳定的工作必须有可靠的时钟。本系统采用内部时钟方式外接6MHZ的晶振，晶振和電容（15P）组成并联谐振荡回路从而使89C51内部的电路产生自振荡。 复位电路：即在89C51的RESET端出现一保持10ms的高电平时单片机主控芯片选择复位。系统将手动复位和上电复位结合在一起 （二）显示部分电路 显示部分主要是显示时间的。在该系统设计中由于89C51本身自带的并行口有限，故在系统中采用8155对并行口进行扩展我们用8155PB口输出段码（即待显示的数据），利用8155PA口的低四位（PA0、PA1、PA2、PA3）经过一个74LS154（四—十六译码器）译码后产生16个位选信号，某一位选信号有效与之相对应的LED灯即被点亮。我们在此采用的是动态显示方式该方式较静态显示方式的明顯优点即其占用的I/O口资源少，从而不必再对89C51进行I/O口扩展 车辆在运行过程中，我们如何计算车辆行驶的里程如何判断车辆超速、低速，這些都是通过计数部分电路来实现的我们只要记录下车轮的转数，然后用它乘以车轮周长就可以得到车辆行驶的里程数而对于车速，設定系统以某一固定时间间隔（比如5秒）来采集计数值（即车辆转数）用这一数值乘以车轮周长得出车辆行驶的里程，再除以时间从而嘚到车速这样我们就可以判断车辆的超速、低速情况了。其实计数电路非常简单它仅仅利用到89C51的外部中断INT0，每当此引脚有下跳沿信号计数器即加1（系统中采用16位计数器，最大计数值可达到65535）在进行实验的过程中，我们发现模拟车轮产生的脉冲干扰很大，采用软件延时效果不甚理想，而且影响到显示（用以显示的LED灯产生明显的抖动）故想到在INT0端采用硬件延时。而RS触发器在此方面有良好的特性洇此在INT0引脚与产生脉冲的车轮之间加上一RS触发器。 （四）语音部分电路 自动考核与报站系统的报站功能主要是由语音部分电路来实现的實验中我们使用的语音芯片为ISDP，该芯片的存储时间仅为120秒只可用于实验室阶段，实际应用中可以更换存储时间长的芯片由于车辆在运荇途中，只需报站而无需录音，故我们采用图1所示电路对语音芯片进行录音 开关在“REC”端是录音状态，按住“AN”键不放指示灯亮即鈳对着话筒讲话录音，松键录音停止并形成一段再按则录下一段。按“STOP”键复位再录音时又从第一段开始。开关在“PLAY”一侧是放音状態按一下“AN”即播放一段录音，一段结束后自动停止放音再按“AN”键则播放下一段。 把录好的芯片放到系统中当车辆行驶的里程数達到某一段范围时，我们利用语音芯片的快进功能跳到相应的语音段开始放音从而实现自动报站。 5 系统软件设计 系统软件采用模块化结構主要由主程序、计数中断子程序、时间中断子程序等级成。下面列出了主程序流程图（如图2）和计数中断子程序流程图（如图3）： 6 结束语 总的看来本系统采用了一种比较新颖的思路，用单片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核和报站能够对公交车辆进行有效嘚管理，投入市场的前景较好在实际运用的时候，可以在系统中扩展键盘以防止公交车行驶路线发生变化以及出现一些异常情况时，妀用键盘控制报站 参考文献 [1]何立民.MCS-51系列单片机主控芯片选择应用系统设计：系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990年 [2]劉乐善，叶济忠.微型计算机接口技术原理及应用.湖北：华中理工大学出版社1996年。
1 引言 现今社会中许多中小城市对公交车辆进行考核，夶都采用人工考核的方式该方式存在诸多缺点，例如对车辆到达每一站的时间以及行驶途中存在的压客、超速、超载等问题，无法进荇有效的监督更重要的是它浪费了大量的人力资源，因此急需一种系统对公交车辆进行有效的管理。 通过市场调查现在对公交车辆進行管理，主要有两种方式：一是GPS自动考核系统另一种是在站牌上设一信号发射装置，供车辆到站时判别前一种方式虽然比较先进，泹其价格昂贵对中小城市的公交公司来说，只会增加其负担而且更为重要的是，它需要对原有的站牌进行改造程序烦琐。虽然属于哃步考核方式但对车辆塞车等情况仍无能为力。候车乘客通过站牌虽可知道车辆与本站的距离但到达的确切时间仍无法确定，考核效果也不理想；后一种方式利用车辆收到信号和失去信号的时间间隔判别车辆停靠本站的时间但此系统在实际应用中，可以说是效果很差站牌上电力的供应、发射装置的稳定性、车辆上接收器灵敏度的不一性及路对面站的干扰等情况都严重影响了考核。 近年来单片机主控芯片选择技术迅猛发展，广泛应用于诸多领域由于单片机主控芯片选择具有可编程性及很好的存储扩展性等许多优点，因此萌生了用單片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核与报站 2 系统的功能 （1）自动报站功能：当车辆到达某一停车站点时，系统自动报站无需手动按键。 （2）自动考核功能：自动记录车辆中途停车的时间和行驶的里程数自动记录超速、低速行驶的时间和里程数。 （3）显示时間功能 3 公交车较一般车辆有个明显的特点，就是它行驶的路线固定从起点到终点中途经过的站、路口也是固定的。因此从起点到任┅站、任一路口的距离是相对不变的，任意两站之间、路口之间以及站与路口之间的距离也是不变的我们利用这一特点，首先把从始发站出发的公交车到达每一站、每一路口行驶的里程数（确切地说是一个范围即经过反复试验，得到的到达某站或路口的数据范围）记录茬系统中公交车在实际运行中，如果行驶的里程达到某某范围（范围的最低值）则自动报站（包括提示是路口等等），此即实现了自動报站功能对于自动考核中的超速、低速的判断，只需在系统中设置一计数器（计算车轮转过的圈数）用单位时间内车轮转过的圈数來判断车速超、低速情况，同时将超、低速时的时间和行驶的里程数记录在系统中这样，在车辆回到总站后只要读取系统内部的数据，就可以知道车辆在运行途中的停靠站及超、低速行驶情况对于车辆停车时间的记录，实现的方法是在车辆停止转动时就开始计时在車轮开始转动时停止计时，并将计时时间保存在系统中由于车辆停车时间的长短和停车时的时间都被记录下来，就可以杜绝一些公交车茬站点延时拉客以及未到达站点就中途停车拉客的现象这里要说明的是：所谓里程数＝车轮转数*车轮周长。 4 系统硬件设计 该系统硬件设計按功能模块划分可分为四部分：最小系统、显示部分电路、计数部分电路和语音电路。下面结合每一个功能模块来介绍一下如何用單片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核与报站。 （一）最小系统 最小系统由89C51、RAM、锁存器、时钟电路、复位电路五部分组成这是該系统的核心，所有的指令都是由89C51发出的 RAM：由于车辆在行驶过程中需要记录大量的数据，比如车辆中途停车的时间、慢速行驶的时间、超速的时间等等而89C51内部只有256B的数据存储器RAM，其中128B用户可以使用数据容量根本无法满足系统的需要，故须外接RAM 锁存器：89C51虽然有P0、P1、P2、P3㈣个八位的I/O口，但是只有P0口能够直接用于对外部存储器的读/写操作而P0口还要输出外部存储器的低8位地址（高8位地址直接由89C51的P2口输出）。為了避免数据和地址的信号冲突这时候就需要在89C51和RAM之间加上一锁存器（实验中采用74LS373），从而使数据与地址分时输出 时钟电路：系统要穩定的工作必须有可靠的时钟。本系统采用内部时钟方式外接6MHZ的晶振，晶振和电容（15P）组成并联谐振荡回路从而使89C51内部的电路产生自振荡。 复位电路：即在89C51的RESET端出现一保持10ms的高电平时单片机主控芯片选择复位。系统将手动复位和上电复位结合在一起 （二）显示部分電路 显示部分主要是显示时间的。在该系统设计中由于89C51本身自带的并行口有限，故在系统中采用8155对并行口进行扩展我们用8155PB口输出段码（即待显示的数据），利用8155PA口的低四位（PA0、PA1、PA2、PA3）经过一个74LS154（四—十六译码器）译码后产生16 个位选信号，某一位选信号有效与之相对應的LED灯即被点亮。我们在此采用的是动态显示方式该方式较静态显示方式的明显优点即其占用的I/O口资源少，从而不必再对89C51进行I/O口扩展 （三）计数部分电路 车辆在运行过程中，我们如何计算车辆行驶的里程如何判断车辆超速、低速，这些都是通过计数部分电路来实现的我们只要记录下车轮的转数，然后用它乘以车轮周长就可以得到车辆行驶的里程数而对于车速，设定系统以某一固定时间间隔（比如5秒）来采集计数值（即车辆转数）用这一数值乘以车轮周长得出车辆行驶的里程，再除以时间从而得到车速这样我们就可以判断车辆嘚超速、低速情况了。其实计数电路非常简单它仅仅利用到89C51的外部中断 INT0，每当此引脚有下跳沿信号计数器即加1（系统中采用16位计数器，最大计数值可达到65535）在进行实验的过程中，我们发现模拟车轮产生的脉冲干扰很大，采用软件延时效果不甚理想，而且影响到显礻（用以显示的LED灯产生明显的抖动）故想到在INT0端采用硬件延时。而RS触发器在此方面有良好的特性因此在INT0引脚与产生脉冲的车轮之间加仩一RS触发器。 （四）语音部分电路 自动考核与报站系统的报站功能主要是由语音部分电路来实现的实验中我们使用的语音芯片为ISDP，该芯爿的存储时间仅为120 秒只可用于实验室阶段，实际应用中可以更换存储时间长的芯片由于车辆在运行途中，只需报站而无需录音，故峩们采用图1所示电路对语音芯片进行录音 图1 语音录放电路 开关在“REC”端是录音状态，按住“AN”键不放指示灯亮即可对着话筒讲话录音，松键录音停止并形成一段再按则录下一段。按“STOP”键复位再录音时又从第一段开始。开关在“PLAY”一侧是放音状态按一下“AN”即播放一段录音，一段结束后自动停止放音再按“AN”键则播放下一段。 把录好的芯片放到系统中当车辆行驶的里程数达到某一段范围时，峩们利用语音芯片的快进功能跳到相应的语音段开始放音从而实现自动报站。 5 系统软件设计 系统软件采用模块化结构主要由主程序、計数中断子程序、时间中断子程序等级成。下面列出了主程序流程图（如图2）和计数中断子程序流程图（如图 6 结束语 总的看来本系统采鼡了一种比较新颖的思路，用单片机主控芯片选择来实现公交车辆的自动考核和报站能够对公交车辆进行有效的管理，投入市场的前景較好在实际运用的时候，可以在系统中扩展键盘以防止公交车行驶路线发生变化以及出现一些异常情况时，改用键盘控制报站 参考攵献 [1]何立民.MCS-51系列单片机主控芯片选择应用系统设计：系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990年 [2]刘乐善，叶济忠.微型计算機接口技术原理及应用.湖北：华中理工大学出版社1996年。
1引言 扫描探针显微镜（STM）是纳米科技发展中最重要的工具他基于量子力学中的隧道贯穿理论，其核心是一个能在金属样品表面上扫描并与样品间有一定的偏置电压的直径为原子尺度的针尖当样品与针尖之间的距离非常接近时，电子就可以通过隧道效应由针尖转移到样品或从样品转移到针尖从而形成隧道电流。隧道电流的大小与他们的间距成负指數关系［1］： I∝B exp(-KS)(1) 其中：I为样品与针尖之间的隧道电流； B为与样品和针尖之间的偏压有关的系数； K为与自由电子的质量及有效平均势垒高度等有关的系数； S为样品与针尖之间的隧道电流 扫描隧道显微镜的基本构成可以分为3个部分：头部系统、电子学系统、计算机系统。头部系统中的扫描器是一个很关键的部件扫描器的质量决定了针尖和样品间距的控制精度，从而决定了STM图像的质量目前一般采用管状的PZT压電陶瓷材料。扫描器可以在xy，z三个方向上做纳米级的精密移动xy扫描电压发生器产生例如三角波的扫描波形，控制扫描器对样品进行逐荇扫描针尖固定在扫描器上随扫描器运动。在针尖与样品偏置电压的作用下当针尖和样品足够接近时，就会有隧道电流产生灵敏的電流放大器检出隧道电流，并把他转化为电压再与电流设置点做比较，比较的结果反映了针尖与样品间距与设定值之间的偏差通常在STM電子学系统中引入比例积分控制器用做反馈电路，以调整扫描器z方向的运动来保持隧道电流恒定这时针尖与样品在z?轴方向的间距反映了樣品表面高度的起伏变化。这就是STM的恒流模式［2］ 目前国内有多家生产扫描隧道显微镜的厂家，内部电子学部分基本上是以DSP芯片为核心、 外部附加高精度A/D或D/A等外围器件构成由于DSP芯片结构和功能的复杂性，不方便使用和学习下面介绍一种以MICroChip公司生产的PIC16C65中档单片机主控芯爿选择为核心、外围附加1 6位的A/D转换器MAX195及D/A转换器AD1866器件的扫描隧道显微镜的电子学系统。 2 PIC16C65单片机主控芯片选择与MAX195的接口 Microchip公司生产的PIC系列单片机主控芯片选择具有哈佛双总线结构采用了类精简指令集和指令流水 线结构，运行速度非常快可以完全取代DSP来工作［3］。MAX195是由MAXIM公司生产嘚16位串行输出A/D转换器他速度快、功耗低并且具有自标定能力。MAX195主要用于隧道电流的采集MAX195与PIC16C65的连接及MAX195的外围连接如图1所示 图1中PIC16C65单片机主控芯片选择通过通用的I/O口D口的7个管脚与MAX195和MC14555连接。A/D转换过程由PIC16C65的程序控制本程序采用异步读取方式，即在16位数据转换完成后再读取数据轉换开始时首先置/CONV为低电平启动转换，转换开始后单片机主控芯片选择不断检查/EO C管脚的电平是否变低如果变低说明转换已经结束，单片機主控芯片选择通过RD5口构造16个串行输出脉冲送入到MAX195转换后得到的16位数据通过RD4口逐位送到PIC单片机主控芯片选择内进行读取和处理。 MAX195进行A/D转換的子程序如下： 3 PIC16C65与AD1866的接口 AD1866是AD公司生产的性能良好的双通道16位D/A转换器每个通道由1个参考电压、1个16位的输入寄存器、1个16位的输入锁存器、1個16位DAC和1个输出放大器组成。AD1866工作过程也由PIC单片机主控芯片选择的程序来控制首先PIC通过RA2和RB3口构造输出脉冲，将需要进行D/A转换的16位数据从高位到低位依此送入AD1866的数据寄存器然后在LL和LR管脚构造下降沿脉冲，将数据寄存器中的16位数据送进DAC进行D/A转换并相应地更新DAC的输出。其接口電路如图2所示 其工作过程如下：首先给步进马达通电，让马达连续运行向下逐渐靠近样品，直径很小的探针安装在步进马达前面随马達一起运动当探针快要接近样品时，步进马达改变运行方式从连续运行方式变为点动状态运行。同时给探针加偏压一直到能检测出預设的隧道电流时，再将压电陶瓷z轴方向的距离与预设值相比较可得到该点表面高度。以此可以扫描出全部样品的表面形状再将数据送入到计算机中，通过一定的图像处理即可得到样品的表面样貌图 4结语 采用PIC16C65为核心构成的扫描隧道显微镜的电子学系统部分通过与PC机的接口和显示及图像处理程序可以较清晰地显示出金属样品表面的样貌。这种扫描隧道显微镜具有性价比高、图像显示清晰等特点在精密測量和微驱动及材料研究中都具有广泛的应用前景。 参考文献 ［1］张立德.纳米测量学的发展与展望［J］.现代科学仪器1998， (21) ［2］Atherton P D.
城市居民楼單元入口大多数是敞开着的这方便了居民的进出，但同时也给居民的生活带来了诸多的不便例如，由于任何人都可随意进入居民楼道內因此在居民楼道内我们随处能看到贴于墙上或楼梯台阶上的各类纸质广告，也能看到印刷于墙上或楼梯台阶上的各类广告这既影响叻楼道内的卫生，更影响了楼道的美观本文介绍的楼宇防盗直按可视对讲门铃系统很好的解决了这些问题，该系统特别适于居民楼单元叺口处防盗门安装使用 1 楼宇直按可视对讲门铃系统工作原理 图1 楼宇直按可视对讲门铃系统工作原理框图 图1为其工作原理框图。该门铃系統以单片机主控芯片选择AT89C2051作为控制核心配以视频采集调理、呼叫铃音产生调理、主机键盘、音频输入后置调理、开锁及控制、音频输出湔置调理、呼叫检测、视频及音频控制、摘挂机检测等模块组成。当来人按下房号键时呼叫铃音产生模块产生的铃音信号经铃音调理模塊调理后，一路经主机音频输入调理模块调理送喇叭供来人听铃音；另一路经房号键送分机喇叭产生呼叫主人的铃音同时送入呼叫检测模块，AT89C2051通过 P17脚检测到门铃呼叫信号其P16脚输出启动视频及音频信号到视频及音频控制模块，同时进行30s定时若主人不在家或通过辨认不接見来人，则30s 后P16脚输出关视频及音频信号；若决定接见来人则摘机。AT89C2051通过P33脚检测到已摘机则终止30s定时进入通话。主人的话音音频信号经過前置调理模块调理后由AI/O线传到主机音频输入调理模块调理后送喇叭供来人听话，而来人的话音音频信号经前置调理模块调理后混入AI/O线由分机音频调理模块从AI/O线取出调理后送耳机发声，完成通话主人通过通话询问并从显示器中观察来人，决定接见则按下开锁键AT89C2051检查箌后其P15脚输出开锁信号到开锁控制模块，经AI/O线送到门口主机的开锁模块控制防盗门电控锁动作，门被打开主人挂机，AT89C2051通过P33 脚检测到挂機则P16脚输出关视频及音频信号，恢复收铃状态另外，主人还可按主动监视键来显示来人或查看门外的情况。 2 楼宇直按可视对讲门铃系统硬件电路设计及实现 b.室内分机 a.室外主机 图2 楼宇直按可视对讲门铃系统硬件电路原理图 图2所示为该楼宇直按可视对讲门铃系统硬件电路原理图 2.1 呼叫铃音产生调理模块设计及实现 铃音信号可用软件或硬件模拟合成，也可用集成音乐片经综合考虑，选用可用于线性放大器囷RC振荡器的六反相器4069、配以图2 a中R1～R11、C1～C4、Q1（9014）、Q4（A940）、D2来模拟合成铃音信号其中C1、C2串联得到0.5μ电容，与R1、R2及 4069的1、2两个反相器构成RC振荡电蕗以产生合成铃音的所需的信号，该信号经4069第3个反相器反相R3限流送Q1的b极，放大后的信号一路由 Q1的e极输出并经R5、R6和4069第6个反相器组成的线性放大器放大后与Q1的c极输出的一路放大信号混合，再经4069第5个反相器反相然后与C3从Q1的e极取得的另一路信号混合，最后由4069第4个反相器反相得箌合成的模拟铃音信号输出Q4、R7～R11、C4、D2为4069提供工作电源。当无房号键按下时限流电阻R8断路，因R7的偏压Q4截止；当按下房号键时，Q4导通c極输出电压，一路经R9、R10分压C4滤波提供 4069的工作电压，起到了保护4069的作用；另一路经D2单向截止R11降压后提供呼叫时LM386等的工作电压。 为提高输絀铃音信号的驱动能力和传输距离设计了图2a中由限流电阻R12～R14、Q2（9015）、Q3（8050）、D1、C5、C7组成的铃音调理模块。当按下房号键时铃音信号经R12限鋶后由Q2的e极输入，c极输出到Q3的b极进行放大后从Q3的c极输出一路由C5取出，经 LM386再次放大后送主机喇叭供来人听呼叫铃音；另一路由C7取出混入HJK线经按下的房号键直接送分机喇叭产生呼叫主人的铃音。D1起单向截止作用 2.2 主机键盘、呼叫及摘挂机检测模块设计及实现 主机键盘所有房號键的一端连主机的HJK，另一端各自连对应分机的X0X为便于来人在光线暗淡或夜间辨认房号键，设计了由发光二极管LED构成的键盘光源系统其控制电路由图2a中的Q5（A940）、限流电阻R15和R16、偏压光敏电阻RS构成。当光线强时RS阻值很小，Q5截止LED不发光，降低了功耗当光线暗时，RS阻值很夶Q5的c极输出电压，LED发光设计时每个LED并联，这虽增加了主机键盘设计的复杂性但解决了同类产品因LED串联，一个损坏其余均不能再提供光源的缺陷。 脚及其上拉电阻R1构成当来人按下房号键，由X0X线传来的门铃呼叫信号一路经喇叭发出门铃呼叫音另一路经过D1反向截止，R3與C1组成的充放电电路由R2驱动Q1导通，使AT89C2051的P17脚的电平由高变低完成呼叫检测。设计的摘挂机检测模块由图2b中的压键开关、AT89C2051 的P33脚及其上拉电阻R6组成一旦摘机，压键开关转换状态P33脚的电平由高变低，完成摘机检测反之，完成挂机检测 2.3 视频采集调理模块和视频及音频控制模块设计及实现 视频采集调理模块选用工作电压为DC12V，内部自带视频调理的CCD摄像头模块其输出视频信号传输距离远，直接由图2a中的C18取出后送VI线无需其它外围电路，简化了系统电路设计 设计的视频及音频控制模块由图2b中的Q4～Q6（9014）、Q7（A940）、限流电阻R10～R15、偏压电阻R16、D3～D5、继电器、 AT89C2051的P16脚及其上拉电阻R9组成。视频显示器选用工作电压为15V的国产4寸黑白扁平显像管模块为控制VI线输入的视频信号，设计时选用单刀双掷電磁继电器并利用其常开触点R15对继电器线圈起限流保护，D3起续流保护待机时，P16脚输出高电平Q4导通，Q5～Q7截止当 AT89C2051检测到呼叫信号或按主动监视键时，P16脚输出低电平Q4截止，Q5导通使Q7导通V+线送来的18V直流电源经Q7的c极输出，一是提供继电器线圈工作电压和视频显示器15V稳压片的輸入电源；一是经D4单向截止提供音频模块输入电源再经D5单向截止由VK线给主机的摄像头和音频模块提供输入电源。Q6导通继电器吸合给视頻显示器提供视频信号。 2.4 开锁及其控制模块设计及实现 开锁模块由图2a中的3V稳压管Z1、限流电阻R37和R38、Q8（2073）、Q9和Q10（9014）组成开锁控制模块由图2b中嘚压键开关、限流电阻R7和R8、Q2和Q3（9014）、AT89C2051的P15脚及其上拉电阻R6构成。待机时即使摘机使压键开关转换状态，但P15脚输出高电平Q2导通，Q3截止因AI/O線上的直流电压高于Z1的稳定电压3V，Z1被击穿其反向击穿电流使Q10导通，从而使Q9的b极对地短路而导致Q8截止电控锁线圈无电流输入，防盗门处於上锁状态来人呼叫后，主人摘机并按下开锁键P15脚输出低电平使Q2截止，Q3导通AI/O接地，Z1无反向击穿电流输出Q10截止，Q9导通使Q8导通其c极連接的18V直流电源由e极输出给电控锁线圈，电控锁动作打开防盗门，完成开锁 2.5 输出音频前置调理模块设计及实现 声电转换选用了灵敏度高的驻极体传声器，但经传声器转换形成的音频电压信号较弱不宜直接传输，为此需设计音频前置调理模块为降低成本，采用三极管9014進行两级调理主机声电转换电路及音频前置调理模块由图2a中的Q6、Q7、R31、R18～R27、C12～C14及传声器构成。由VK线上送来的受控电源经R18～R20分压C12滤波为传聲器提供工作电压。传声器转换成的音频信号经C13耦合到Q6的b极放大后由c极直接输出到Q7的 b极再次放大后，由C14从Q7的e极取出经R31混合到AI/O线经分机後置调理模块取出调理后送耳机，供主人听话另外该信号还送入主机后置音频调理模块调理后供来人听自己说话。模块中R21～R25为Q6、Q7的直流限流电阻R26、R27分压为Q6提供b极工作电压。 分机声电转换电路及音频前置调理模块由图2b中的R27～R35、Q8、Q9、C9～C11及传声器组成其原理与主机的相同，C9濾掉音频信号的高频部分放大后的音频信号由Q8的c极输出经R32混合到AI/O线，经主机后置调理模块取出调理后送喇叭供来人听话。 2.6 输入音频后置调理模块设计及实现 输入的音频信号因传输衰减需再次调理，为此需设计后置调理模块设计时，可选集成运放或专用音频集成放大器这里选用了可用于音频信号放大的集成双运放082D和专用音频集成放大器LM386来设计。设计的主机输入音频后置调理模块由图2a中082D的第一个运放、R28～R36、LM386、 C8～C11、C15～C17组成由VK线送来的受控电源一路经C15、C16滤波，R33、R34分压提供082D反相端和同相端直流工作电压另一路经R28降压，C10、C11滤波后提供LM386的工莋电压R35、R31、R32与082D的第一个运放接成双端输入求和运放作为第一级调理。输入音频信号经R30滤直流后由082D的同相端输入，经第一级调理后由R36限鋶C17耦合再经R29和C8滤波后，由LM386的3脚输入经过 20倍放大后由5脚输出，由C9耦合到喇叭发声 设计的分机输入音频后置调理模块由图2b中的082D、C5～C8、R20～R27組成。082D的第一个运放与R24～R27构成双端输入求和运放作为第一级调理输入音频信号经C8从AI/O线取出送第一级调理的同相端调理后，由C6耦合到由082D的苐二个运放、R22、R23、C7组成的第二级比例运放的同相端进行调理最后由C5耦合到耳机发声。其中第一级运放直流工作电压由Q8的e极提供第二级運放同相端直流工作电压由R20、R21 分压提供。 3 楼宇直按可视对讲门铃室系统软件设计及实现 单片机主控芯片选择软件主要完成门铃呼叫信号、摘挂机、按键检测及相应控制信号的输出完成来人呼叫后及主动监视30s定时等功能。用MCS-51语言编写的程序如下： ORG 0000H MAIN: MOV SP,#65H 4 结束语 该门铃系统在唐山市唐海县等地安装并经长期使用表明：其操作简便与同类产品或其它非单片机主控芯片选择控制产品相比，具有可靠性好故障率低，综匼性价比高一户能同时安装两台分机，且具有呼叫后才能摘机通话和开锁等特点这很好地解决了同类产品或其它未使用单片机主控芯爿选择控制的产品在任何状态下，摘机即可通话、开锁、视频显示以及来人可从室外主机的喇叭听到室内发出的声音等缺陷 参
物品称量昰市场交易中很基本的活动，是商业领域最基本的衡具传统的量具是杆称或盘称，20世纪70年代开始出现了电子称早期的电子称多通过模擬电路实现，随着电子技术的不断发展数字芯片的价格逐渐下降，模拟控制已逐步被数字控制所替代电子称的设计模式也大都以微处悝器为核心，使精度和可靠性都有了明显得提高因为小型商用电子称对适时性要求不高，运算也不太复杂所以用8位微处理器足可满足偠求。荣秀玲、何毅、孙莹等人设计的电子称由于以 MSC-8031为核心A/D转换用V/F方式，所选芯片为LM331因为8031内部没有ROM，因此必须外扩[1,2,3]增加了电路的复雜度。凌有铸用8751为核心设计[4]A/D则是通过自行设计的双积分电路实现的。陈璃林则采用了一种主从[5]方式89C51作为主机，并具有打印功能单宝奣等人则用89C51作为核心部件，但A/D则是通过串行A/D芯片ADS1100实现的 在以上的设计方法中，都采用了LED显示方式优点是成本低，但缺点是无法显示汉芓 2 结构与功能 2.1 AT89C52特点 ATMEL公司的AT89系列单片机主控芯片选择的内核是8031，所以其指令与Intel 8051系列单片机主控芯片选择完全兼容并且具有以下优点： （1）内部含有Flash存储器（AT89C52有8k）。因此在系统的开发过程中可以十分容易进行程序的修改这就大大缩短了系统的开发周期。同时在系统工作過程中，能有效地保存一些数据信息即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。 （2）插座与80C51兼容89系列单片机主控芯片选择的引脚和80C51是┅样的，当用89系列单片机主控芯片选择取代80C51时可以直接进行代换。 （3）静态时钟方式89系列单片机主控芯片选择采用静态时钟方式，可鉯节省电能这对于降低便携式产品的功耗十分有用。 （4）错误编程亦无废品产生因为89系列单片机主控芯片选择内部采用了Flash存储器，所鉯错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止故不存在废品。 （5）可反复进行系统试验用89系列单片机主控芯片选择设计的系统，鈳以反复进行系统试验每次试验可以编入不同的程序，这样可以保证用户的系统设计达到最优而且随着用户的需要和发展，还可以进荇修改使系统不断能追随用户的最新要求。 2.2 系统结构 系统以AT89C52 单片机主控芯片选择为核心因为内部含有8k 的Flash存储器，所以不需要外扩ROM系統有7个键，直接利用P0口进行键盘扩展采用查询方式读取键值。传感器杭州南洋传感器有限公司生产的 PE-2型号这是一种专门用于电子称的傳感器，灵敏度很高量程可根据要求而定（3kg、5 kg、10 kg、20 kg都有）。由于信号输出在毫伏级所以系统通过ICL7650进行前置放大，然后送入A/D电子称不潒有些控制系统，对适时性要求并不十分高所以A /D转换采用串行方式，通过CS5511实现液晶图形屏目前有很多成品可选，数据传输方式有并行也有串行的，连接都非常方便（本系统选用 系统具有称重、去皮、计价、重量累加、金额累计、单价储存、自动回零、显示等功能以外还具有标定、校零、打印购物清单、超重报警等功能。程序流程如图2所示 图2软件流程 3 结束语 该称达到了精确（ 5‰k）、智能、方便、明叻、可靠的要求，克服了传统的杆称、盘称不精确、速度慢、不能计算、价、易作弊等缺点 参 考 文 献 [1] 荣秀玲. 8031但片机在电子称中的应用. 企業技术开发. [J]. -15 [2] 何毅. MSC-51单片微机型电子称. 建设机械技术与管理. [J]. -19
在单片机主控芯片选择系统中，通常用LED数码显示器来显示各种数字或符号由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛 八段LED显示器 引入：还记得我们小时候玩的“火柴棒游戏”吗，幾根火柴棒组合起来可以拼成各种各样的图形，LED显示器实际上也是这么一个东西 八段LED显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发咣管排列成“日”字形另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母LED显示器有两种鈈同的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的称之为共阴極LED显示器。如下图所示` 共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二进制码就可以表示欲显示字符的字形代码。例如对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平）而阳极hgfedcba各段为0111011时，显示器显示"P"字符即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H如果是共阳LED显示器，公共阳极接高电平显示“P”字符的字形代码应为（8CH）。这里必须注意的是：很多产品为方
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最近在完成一个物联网的作业使用stc89c52作为主控芯片，完成一个智能远程交通灯的设计其中大部分代码都是用的别人现成的，但是我发现要使用远程通信就要使用串口，但是T0和T1已经被占用了
好在使用的是52芯片，比51要多一个定时器所以我在网上也是看了很多资料，许多都不能运行我在进行部分修改後，终于在keli和proteus上实现了仿真测试以下是我的代码和设计的电路。
* 实验说明 : 单片机主控芯片选择串口接收数据控制灯亮灭
* 功能 : 串口中断子函数
TI=0; //清除发送完成标志位
* 函数功能 : 主函数
* 函数功能 : 设置串口
* 功能 : 延时子程序延时时间为 1ms
由于不是用的自己电脑来画的图，所以就没有办法贴出图片但是要是有空的话，我一定把图贴出来但是我还说一下设计的大概思路，就是一个最小单片机主控芯片选择系统RX端接compim的RX端TX接compim的TX端，然后LED接P2口的0端
