導語：如何才能寫好一篇單片機應用論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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摘要：本文設計一種智能電子解說系統,具有智能化、個性化、高音質、實用性強等特點。讓游客按照設定的經典路線，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，電子旅游解說系統的出現,使看起來簡單的解說系統融入了科技的因素。

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

隨著改革開放和經濟的發展，旅游業也獲得了長足的發展，節假日外出旅游已成為人們的首選。對大多數零散游客來說，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,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，經過這樣處理合成后的語音音質良好，放音時間持久，而且機體積很小。

2凌陽單片機簡介

SPCE061A是凌陽科技研發生產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，其中一路為音頻轉換通道，并且內置有自動增益電路。這為實現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，具有高質量、高碼率的特點，適于高保真語音或音樂。

3硬件系統設計

本系統的硬件部分主要實現路線的顯示和景點語音的播放。根據景區景點設計一條經典路線，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的專門用于語音信號放大的芯片SPY0030A完成。整個系統的控制由凌陽單片機SPCE061A實現。具體硬件系統框圖如圖1所示。

4軟件系統設計

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掃描按鍵，獲取按鍵信息后和內置的操作碼比較，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置提供的工具進行壓縮和存儲。

系統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是繼續播放、KEY7停止播放。開機時對系統初始化，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中斷調用F_FIQ_Service_SACM_A2000函數譯碼播放。

5制作

錄制的語音文件在播放前需轉換為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平臺，為我們開發帶語音特色的產品方案帶來了很大的方便，本系統僅是SPCE061A的一個基本應用，體現了SPCE061A多種資源對產品開發的極大支持，同時體現了其的語音特色。

參考文獻

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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系。語音信息條目輸入后，單片機系統就可以進行識別，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、可靠性高等優點，將其應用于儀器儀表行業，可大大提高儀器儀表的智能化、數字化程度，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，事故發生率也大大降低，整個航天航空電子系統的智能化、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、控制系統中會應用到單片機。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應用于醫療器械領域

現階段我國醫療條件下，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，在醫療器械中應用單片機技術，有利于提高醫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、呼叫系統等醫療器械中都會應用到單片機。

1.6應用于工業控制領域

近年來隨著工業的不斷發展，工業生產的自動化程度不斷提高，尤其是在電力高壓行業、核工業、粉塵工業等一些特殊環境下，對于人體的危害較大，因此基本上都已經實現自動化操作。在這些高危作業的自動化操作中目前已經廣泛應用到單片機技術。在工業化控制管理過程中應用單片機技術，通過數據采集以及過程控制手段實現了工業控制管理工作的有效性以及科學性。目前，在報警系統、自動噴漆系統、流水線作業系統等方面都廣泛應用到單片機技術。

2.關于單片機的開發技術

出現新的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，確保系統的時鐘信號不受影響，整個系統的可靠性得以提升。在單片機中應用布線和驅動技術，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芯片出現接觸不良現象。開發單片機技術的過程中，應該綜合考慮成本、性能、適用環境等多方面因素，盡可能開發出和企業相適應的自動化系統。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、開發單片機的過程中，還需要考慮接口設計、系統干擾、驅動電路設計、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

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【關鍵詞】電渦流；傳感器；單片機

1.引言

現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，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現代的控制測量系統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，傳統的傳感器具有非線性誤差，要求工作環境恒定或者價格較高[1]。

2.電渦流式微位移傳感器

2.1 傳感器發展歷程

國外在工業化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產領域，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、計算機等信息產業如日中天，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工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發，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，產品研發和更新速度很低，缺少實用創新性[2]。

2.2 傳統傳感器缺點

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）環境會干擾參數，使得測量結果發生漂移；

（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換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據相應的公式或者經驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態響應。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是系統的比例常數，在不同的傳感器中根據系統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，傳感器會依據位移變化而產生電壓的變化。

3.測量系統的硬件設計

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內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。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中占據很大市場[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據。

4.測量系統的軟件設計

本論文的主程序循環采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統軟件是指完成系統設計功能的軟件。為了提高系統的實時性、可靠性，在編寫系統應用軟件時，主要考慮以下兩方面：

（1）提高系統抗干擾性能。在工業現場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統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字濾波方法，進一步提高系統的抗干擾能力。

（2）采用模塊化編程。將系統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通后，再把各個功能模塊結合起進行聯調，這大大減少了調試時間，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，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統傳感器的發展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優勢，并基于單片機設計了測量系統。

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）.

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論文格式寫作要求：

1.論文題目為三號黑體加粗居中

2.一級標題應該設置為黑體三號加粗居中（即每一章節的標題如第一章）

3.二級標題應該設置為黑體四號加粗，對齊方式為左對齊（即每一章節的下一級標題如：1.1）

4.三級標題應該設置為黑體小四加粗，對齊方式為左對齊（二級標題下的小標題如1.1.1）

5.中文“摘要”兩個字應該是三號黑體加粗居中，應該設置為一級標題。

6.中文摘要內容字體應該為宋體小四，兩端對齊，行間距為1.5倍或是20磅。

7.英文摘要（abstract）應該是羅馬（TimesNewRoman）三號加粗居中，應該設置為一級標題

8.英文摘要內容字體應該是羅馬（TimesNewRoman）字號為小四，兩端對齊，行間距為1.5倍或是20磅。

9.“關鍵詞”三個字應該是黑體小四，其后為關鍵詞（宋體小四），關鍵詞數量為4~6個，每一個關鍵詞之間要用逗號分開，最后一個關鍵詞后不打標點符號

10.“目錄”兩個字應該設置為黑體三號加粗居中

11.文章正文應該是宋體小四

12.文章正文段落行間距應該是1.5倍行間距或是20磅，首行要空兩格。

13.文章正文段落格式應該設置為兩端對齊

14.文章中出現的圖片，其位置應該是居中，且圖片下方要有中英文對照的說明文字。其中中文說明文字應該為楷體五號，英文說明文字應該是羅馬（TimesNewRoman）五號字體，中英文說明文字位置均為居中。圖片及其中英文說明文字應該位于同一頁。

15.文章中出現的表格，其位置應該是居中，且表格上方要有中英文對照的說明文字。其中中文說明文字應該為楷體五號，英文說明文字應該是羅馬（TimesNewRoman）五號字體，中英文說明文字位置均為居中。且文中表格的風格要保持一致，表格內容的字體，字號設置要統一。表格的寬度不應該超過正文的寬度。表格如果轉頁的話，在隨后的頁面上應表明如：表一（續）

小學教育教學論文范例欣賞：

【摘要】隨著社會中各行各業的競爭力度不斷增加，大學生就業成為了社會重點難題。特別是計算機行業，近年來的計算機領域快速發展，各高校向社會輸送的計算機人才也日漸提升，同時也加大了就業競爭力度。所以，學生掌握一種制約芯片的電路設計，并且熟練使用一種編程語言，不僅能夠提高競爭實力，也可以增強自身的技術水平。本文中通過面向技能抽考的單片機教學進行探討。

【關鍵詞】技能抽考單片機教學多元化單片機

單片機是一種微型計算機的分支，以體積小、功能全、性價比高等特點著稱，被運用到工業制約、通信設備、信息處理、電器等諸多領域。單片機技術在整個課程中處于核心位置，是電子信息、機電、自動化等專業學科必備技術，也是工科學生就業的一個基本保障。

一、單片機教學目前狀況

單片機教學中，教師以匯編語言版本和C語言版本為編程工具的單片機為學習對象，這種學習策略可以使學生更加深入的了解單片機指令系統的操作，也可以對單片機軟、硬結合的特點做深一步的單片機原理理解[1]。

“單片機”是一門專業課程，基于電工學、電子學、計算機組成原理學、接口原理及匯編語言學基礎上的一門課程。以上課程是單片機課程的基礎，對單片機的學習能夠起到推動作用，加強學生對相關課程的理解。對于學生而言，單獨的學習單片機課程，沒有專業背景和知識結構的因素影響，將會很難入門[2]。

二、單片機教學的理由

2.1單片機教學的實驗設備單一

教學中使用的實驗設備通常是學校為學生準備好的包含十幾種實驗內容的實驗包，學生對實驗包里的設備進行試驗并加深對理論知識的理解。但是，通過這種實驗包學習產生的理由是無法提供更高層次的動手實驗，實驗包里的實驗項目硬件已經連接完畢，學生只需要通過簡單的連線就可以使用，導致了學生動手和動腦的機會少，線路已經固定，學生不能根據自己的設計轉變線路，在實驗中產生一定的局限性。

2.2教學內容與實際應用不符

學校的教學策略中，基本以理論為主，造成設計效率低、學生學習的難度大、理論性過強、語句不易理解等理由，另外由于編程的代碼結構復雜，學生對硬件結構的依賴性比較大，不能夠完全在不同種類之間相互移植。

三、技能抽考在單片機教學中的作用

3.1技能抽考的理論

技能抽考是根據教育學的要求，依照專業特點對學生掌握的專業技能進行標準化的考核，需要通過理論和實踐的雙重考核。具體做法分為三種：制定統一的抽考標準；制作抽考標準的試題庫；根據專業學習的人數，采取隨機籌錢的方式進行學生的獨立抽考。

這種技能上的抽考相當于一種技能競賽，專業技能競賽相比職業技能競賽的方面更為廣闊、參與的學生也比較多、比賽的內容全面，抵制了一直以來的“重技能輕綜合”的不足[5]。

3.2技能抽考在單片機教學中的作用

技能抽考運用到教學模式中，能夠重新建構教學模式，提高教師和學生的專業能力、增強教師的職業道德素質和心理素質等，使學習中實現車間與教室、教師與師傅、學生與學徒、作業與產品、理論與實踐、教學與比賽相結合的一種教學改革，推動學校教育水平的發展。

3.3技能抽考重建教學模式

技能抽考是以學生的綜合實力為評價標準，在學習范圍的完成情況來進行對專業能力的衡量，對能力、策略等進行務實、高效的教學目標。因此，教育教學觀念發生了轉變。從原有的教學方式轉向行動教學方式，讓課堂從理論性教學轉向實踐性教學，以“教學工廠”為實訓教學模式，使車間和教室結合、理論與實踐結合。

四、結論

單片機原理和教學中的自主研發、開放性和創新性，比較容易符合新世紀人才的培養，符合高校的教育規律。在教學中加快改革步伐，加強基礎、培養能力、開拓思維、注重創新、提高素質為教學中心思想，以培養學生的科學實驗素質和動手能里為教學目標，將教學層次加深，全面展開單片機教學的最新模式，為電子信息行業培養大批量專業知識強又掌握應用技術的應用型人才。

參考文獻

[1]牛驍.單片機和C語言的教學探討[J].江蘇機械制造與自動化，2001，04：136-138

[2]陳華珍，夏國清.基于單片機系統開發的C程序設計教學策略探討[J].考試周刊，2011，03(09)：143-144

[3]張金果，寧亞媛，姜睞.基于Proteus和Keil的單片機教學改革的探討[J].華章，2013，12(23)：263+366

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關鍵詞： 防盜報警； AVR單片機； Android平臺； LCD12864

中圖分類號： TN70?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）08?0117?03

Study on home wireless anti?theft alarm system based on Android

CHEN Jing， WANG Zhi?hua

（School of Science， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China）

Abstract： The household anti?theft alarm system based on Android platform and combined with the microcontroller not only can achieve low?cost detection， display and alarm， but also can transmit the system data to the users’ intelligent mobile phone in wireless transmission mode through the serial port WIFI equipment， and realize remote wireless control. The ultrasonic ranging module， vibration detection module and infrared emission circuit are used in the system to realize automatic detection function. The buzzer and LED are adopted to achieve sound and light alarm function. The AVR single chip microcomputer with built?in reduced instruction set is taken as data processing center. The system status data is sent to the module LAK?RMO4 through the asynchronous serial transceiver USART. The TCP/IP protocol stack is built in the module to realize data transmission and conversion among the user serial port， Ethernet and WIFI interface. Through programming of Android mobile phone application program， the user can achieve data transmission between AVR SCM and intelligent mobile phone in intelligent mobile phone， and realize setting and control of the whole system.

Keywords： anti?theft alarm； AVR MCU； Android platform； LCD12864

隨著人們安全防范意識的逐步增強，作為智能家居系統的一個重要組成部分，家庭監控和防盜報警系統實現了自動監測報警，以使家庭財產免受損失的功能，其性能的好壞直接關系到整個智能家居系統的好壞。與境外安防產品的成熟程度相比，中國安防產品市場的產業結構上呈現出產業區域分布不均衡、壟斷程度低、市場占有率低等特點。現在，急需能夠低成本檢測、顯示和報警，并且能夠通過智能手機等設備接收實時信息，并實現遠程無線控制、具有一定市場競爭力的產品出現[1]。本文設計的家用防盜報警系統，通過各個傳感器系統的自動檢測，單片機收集傳感器信號進行報警數據的處理，并通過串口?WiFi將數據發送到用戶的手機上，同時用戶也能發送控制命令給單片機，從而實現對整個系統的控制。本設計是單片機和Android平臺的結合，不僅實現低成本檢測、顯示和報警，而且能夠實現遠程無線控制。

1 系統整體結構及軟件流程設計

本設計整體分為4個部分：自動檢測、聲光報警、液晶顯示和終端控制，其中AVR單片機是數據處理的中心，控制傳感器模塊及電路，采集和處理檢測到的各種信號，進行計算和判斷，從而決定是否啟動聲光報警系統，并將得到的數據信息顯示在LCD12864上，供用戶查看；單片機的串口與串口轉WiFi模塊的串口通過2×3串口線相連，單片機將系統狀態信息通過串口發送數據，串口轉WiFi模塊自動將數據通過WiFi發射到空間，Android手機通過本設計中編寫的客戶端就可以實現系統控制[2]，系統整體結構框圖如圖1所示。

圖1 系統整體結構框圖

單片機部分的程序主要完成自動檢測、聲光報警和液晶顯示功能，其串口接收采用中斷方式，只有單片機串口接收到數據時，才會將接收標志receverflag置1，這時才會運行串口數據發送子程序。本設計中，使用了三處中斷進行數據處理，另外兩處分別是超聲波測距子程序和振動檢測子程序，超聲波測距時，單片機I/O口發送超過10 μs的高電平，然后計時器計時同時主程序循環等待PD2檢測到上升沿電平；振動檢測時，PD3檢測到上升沿電平時進入振動檢測子程序，該子程序包含報警設置及顯示判斷。在液晶顯示部分，有3個顯示頁面，分別有Page_1，Page_2，Page_3作為顯示標志，在每個子程序和主程序中，當要顯示數據時，首先判斷要顯示的頁面標志是否為1[3?4]。單片機部分程序流程如圖2所示。

下面具體敘述報警系統各項功能的實現過程。

2 系統功能的實現

2.1 自動檢測功能

2.1.1 超聲波測距模塊

HC?SR04超聲波測距模塊可以實現2～400 cm距離的測量，精度可達0.3 cm。模塊主要包括超聲波發射器、接收器和控制電路。模塊的工作原理：

（1） 采用I/O觸發測距，給至少10 μs的高電平信號；

（2） 模塊自動發送8個40 kHz的方波，自動檢測是否有信號返回；

（3） 有信號返回，通過I/O輸出一高電平；

（4） 單片機計時的時間就是超聲波從發射到返回的時間，距離=340×[t2]。

2.1.2 震動檢測模塊

震動檢測模塊用來檢測系統的震動，本設計中用來檢測窗戶的震動。傳感器采用的是SW?18020P，SW?18020P任何角度均可觸發工作，適用于小電流電路觸發。本模塊不震動時，震動開關呈斷開狀態，輸出端輸出高電平，綠色指示燈不亮；震動時，震動開關瞬間導通，輸出端輸出低電平，綠色指示燈亮；輸出端與單片機直接相連，通過單片 機來檢測高低電平，由此來檢測環境是否有震動，起到報警作用。

圖2 單片機部分程序流程圖

2.1.3 紅外對射電路

在本設計中，紅外發射電路和紅外接收電路分別被安裝在用戶的門和門框上。在門正常關閉的情況下，紅外接收管與紅外接收管正對；當門打開時，紅外接收管接收不到發射管發射出的紅外線，此時，單片機檢測到的電壓數值發生變化。依據門打開的程度，電壓變化不同，用戶可以自行設定報警電壓閾值[5]。

2.2 聲光報警功能

2.2.1 蜂鳴器

在本設計中，采用的是有源蜂鳴器，只需要接上額定的電源就可以連續發聲。但是在實際設計中，通常采用三極管驅動放大來保障通過蜂鳴器的電流大小，從而保障聲音的質量。雖然直接利用高低電平輸出能夠實現報警功能，但若采用AVR T2的CTC輸出功能，能夠對頻率進行編程，使蜂鳴器發聲富有變化，更能夠引起主人的注意。在這種模式下，蜂鳴器還可用于進行簡單音樂的播放。

2.2.2 發光二極管

在本設計中每路檢測都有一路LED相連，顯示檢測到的狀態信息，同時任何一路都會觸發蜂鳴器報警。

2.3 液晶顯示

AVR單片機在運行過程中，通過傳感器模塊和電路，自動檢測用戶住宅的狀態信息，并將傳感器模塊和電路測得的狀態數據，通過I/O數據口傳輸到單片機內部。單片機一方面將這些數據與預先設定的閾值比較，從而判斷是否啟動聲光報警；另一方面，將這些數據顯示在液晶顯示屏上，供用戶實時查看當前的狀態信息[6]。系統狀態顯示頁面顯示的內容是：門、窗關閉或打開，距離數值。當紅外發射管與紅外接收管之間有物體遮擋時，可以模擬門打開的狀態，此時，門狀態由“關閉”變為“打開”，如圖3、圖4所示。

圖3 系統狀態顯示頁面

圖4 門由“關閉”變為“打開”

對于窗戶和距離是同樣的道理，本系統會實時監測用戶住宅狀態，并同步顯示在液晶屏幕上。由于單液晶屏幕顯示內容有限，作為交互性的智能設計，要求設計滿足用戶能夠自行設置參數的功能，因此設計了多個液晶顯示頁面，作為演示，只顯示2個頁面，分別是狀態顯示頁面和參數設置頁面。系統初始界面是狀態顯示頁面，顯示當前系統狀態。設計2個機械按鍵供用戶切換頁面和設計參數，用戶可以通過按鍵切換到其他頁面。在參數設置頁面，用戶通過參數設置按鍵可以設置靈敏度。靈敏度共分4種：10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，代表距離是10 cm，20 cm，30 cm，40 cm時啟動聲光報警。參數設置頁面如圖5所示。

2.4 終端控制

終端控制功能的實現是通過編寫一個Android客戶端，該客戶端可以進行Socket通信，即可以通過給定的IP和端口利用Android手機的WiFi功能連接服務器，進行數據的傳輸和系統的控制。在本設計中，單片機與Android手機之間進行數據傳送時傳送的是命令代碼，該命令代碼是一個16進制數，該數據由8位二進制數組成的單片機和Android手機通過對該數據的8位進行解析，從而得到系統的狀態信息 [7] 。客戶端使用方法：用戶在Android手機上安裝該客戶端后，打開手機的WiFi功能，在IP，PORT輸入框輸入IP地址和端口，點擊連接按鈕，連接成功后，該按鈕會顯示“斷開”；中間區域顯示系統狀態，當狀態發生變化時，其顯示會發生變化；下面區域為命令代碼輸入區域，用戶可以根據需要輸入相應的代碼。

圖5 參數設置頁面

客戶端功能實現：客戶端程序初始化：為各個顯示控件添加屬性，并為按鈕添加響應事件；接按鈕響應事件：單擊按鈕時，與指定的IP、端口建立Socket連接；輸入流線程：接收輸入流，并根據輸入流數據對顯示區進行設置；命令代碼確定按鈕：將輸入的命令代碼通過已經建立的Socket通信通道已數據流的形式發送出去。

3 結 論

本文設計的家用無線防盜報警系統是基于單片機和Android平臺，實現了以下幾個功能：

（1） 自動檢測功能，超聲波測距模塊檢測陌生人與用戶住宅的實際距離，振動檢測模塊檢測窗戶的振動，該模塊與單片機的I/O口直接連接，實時檢測模塊電平變化，紅外對射電路檢測房門的開關，房門正常關閉情況下紅外接收電路接收紅外發射管發射的紅外線，與單片機相連的I/O口檢測到一定的模擬電壓，通過A/D轉換將電壓數值存儲在AVR單片機內部，當房門打開時紅外接收電路接收不到紅外線，該電壓值發生變化，單片機通過與存儲的電壓數值比較，判斷處理。

（2） 聲光報警功能，該功能主要有蜂鳴器和LED組成，該部分電路與單片機對應的I/O口連接，當單片機輸出相應的電平時，三級管導通，電路就會工作，實現報警功能。

（3） 液晶顯示，通過LCD12864將系統的狀態信息顯示出來供用戶查看，同時按鍵與單片機I/O口連接，通過對按鍵的判斷處理實現系統靈敏度的設置。

（4） 終端控制功能，該部分功能由HLK?RM04模塊和Android智能手機實現，HLK?RM04模塊的串口與單片機的串口連接，單片機將狀態數據通過串口發送出去，HLK?RM04模塊自動將串口接收的信息通過WiFi發送到空間，Android手機通過WiFi功能連接到該模塊，通過本設計編寫的客戶端就能實現信息的接收和顯示，同時發送對應的命令代碼給單片機，單片機接收到命令代碼解析后實現系統設置。

根據設計思想制作實物，經驗證功能實現良好。本系統利用單片機和Android平臺的結合，不僅實現低成本檢測、顯示和報警，而且通過串口?WiFi設備還能將系統數據無線傳輸到用戶的智能手機上，真正實現了交互式的智能控制。   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT

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篇6

【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。

參考文獻

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[5]程繼興，劉霞.看門狗技術在單片機應用系統中抗干擾[J].電子測量技術，2005（1）：29-30.

篇7

隨著技術的進步，成分分析儀器已呈現出使用門檻降低、適用范圍擴大、檢測能力增強的趨勢，原本對實驗條件有著苛刻要求的微量樣品分析檢測現在已經能夠輕松實現，如質譜儀能夠在常壓下對痕量樣品直接進行定量分析。而針對微量樣品，大多數分析儀器并未配備專用的進樣裝置，進樣操作或依靠實驗人員手動實現，或依賴于體積龐大的三維位移平臺，這對微量樣品的檢測帶來很大不便。因此，設計一種小型的自動化微量進樣裝置具有重要意義。

本文以LabVIEW設計的上位機控制單片機、驅動步進電機，帶動進樣模塊實現取樣—進樣，能夠有效提高微量樣品檢測的可操作性，并可實現通量進樣，具有結構簡單、成本低廉、使用方便的特點。

2 系統總體設計

如圖1所示，整個系統由六部分組成：上位機軟件用LabVIEW編寫，實現人機交互；以STC12C5410AD單片機為核心的主控模塊，負責實現產生控制信號及各模塊間通信；電機及驅動模塊包括步進電機及其驅動電路，用以實現系統的受控運動；微量進樣模塊包括進樣器及其支持結構，用來實現取樣和進樣；回零模塊通過對射式光電傳感器來對系統進行回零動作；清潔模塊通過振動電機帶動毛刷對完成檢測后的進樣器進行清潔。

3 系統硬件電路設計

主控模塊設計 主控模塊由供電電路、單片機最小系統及串口通信電路構成。供電電路采用220 V轉12 V的開關電源，可直接向電機驅動器供電，通過LM2596降壓電路處理后向單片機及對射式光電傳感器供電。單片機最小系統采用STC12C5410AD為核心，該型單片機針對電機控制設計，內置四路PWM和MAX810專用復位電路，具有高速、低功耗、抗干擾的特性，體積小、價格低廉，符合小型化和成本控制的要求[1]。串口通信電路以MAX232A芯片為主，實現單片機與PC之間的通信。

電機及驅動模塊設計 電機及驅動模塊實現電能到機械能的轉化，包括步進電機及其驅動電路。步進電機屬于數字執行單元，每接收到一個脈沖信號轉動一個固定的角度。選取步進電機是由于其具有精度高、無累積誤差、不受負載變化影響、能瞬間啟動和急速停止的優越特性。但步進電機不能直接通電啟動，需要專門的驅動電路提供脈沖方可正常運轉。

本設計中采用兩相四線制混合式步進電機，內部包含兩對繞組，步距角為1.8°，精度可觀。驅動電路以THB7128高細分、大功率兩相步進電機專用驅動芯片為核心，整個電路可分為供電部分、芯片配置部分、信號隔離部分、細分調節部分和輸出電流調節部分[2]，如圖2所示。驅動電流輸出范圍在0～2 A內連續可調，通過撥碼開關可實現最高128步細分。

回零模塊設計 回零模塊由對射式光電傳感器及其放大電路組成，實現回零動作。由于運動系統存在慣性、摩擦，步進電機可能出現失步等誤差，可能導致進樣針的定位出現偏差。通過回零動作，在每次系統上電后對進樣針的位置進行標定，能夠有效消除誤差影響。回零模塊位置可通過手動調節至進樣位置后通過螺絲鎖緊，當系統上電后自動運行，至標定位置處，傳感器受到遮擋，輸出電平翻轉，運動停止，標定完成。其中，由于傳感器的輸出信號較弱，需經三極管放大后才能由單片機的IO口檢測到。

清潔模塊設計 在通量進樣時，需要對沾有樣品的進樣器進行清潔，方便再次進樣。清潔模塊由軟毛刷、空心杯振動電機及其控制電路組成，為可拆卸設計，安裝在進樣模塊一側，具置需根據運動方向而定。系統上電但處于靜止狀態時，單片機通過繼電器控制清潔模塊開始工作。在進樣過程中，直徑約1 cm的羊毛材質的軟毛刷固定于電機頂端，空心杯振動電機帶動軟毛刷振動來清潔進樣針上沾染的樣品。電機供電電壓為3 V，通過LM317三端穩壓器獲得，繼電器控制電路在接受到單片機的信號時吸合，控制電機啟動。

4 微量進樣模塊結構設計

傳統的進樣系統大多采用直線步進電機配合滾珠絲杠，體積龐大，且一次操作只能完成一次進樣。本設計采用履帶式轉動結構，大大縮小了裝置體積，降低了成本，并能夠實現通量進樣。微量進樣模塊由進樣器、傳動履帶及其支架構成，如圖3所示。微量進樣的方法中，最為常用、經濟的是采用針狀結構的裝置進行取樣、持樣、進樣，根據文獻[3]報道，采用鋼針制作的進樣針持樣量最小可達納升級，完全可滿足大多數實驗的要求。

本設計中的進樣器由鋼針及其夾持結構組成，鋼針長度約為5 cm，針尖部分經過在稀鹽酸中約半小時的浸泡，可獲得纖細而不均勻的尖端，方便收集微量樣品。傳動履帶采用內置鋼絲的聚氨酯材質同步帶，強度高，無揮發性氣味，耐磨耐溫性能好，并能抗多種酸堿和有機溶劑腐蝕。同步帶內側有梯形齒槽，與配套的同步輪嚙合以保證轉動的穩定性。傳動履帶外側等距安裝固定四個進樣器，轉動時進樣器依次在三個位置之間循環：進樣位—清潔位—取樣位—進樣位。轉動方向可根據需要改變，但需同時調整清潔模塊的安裝位置。

5 系統軟件設計

下位機設計 下位機完成四個功能：

1）系統的初始化；

2）系統上電后自動執行回零動作；

3）串口通信；

4）清潔模塊控制。

主程序流程如圖4所示。

上位機設計 LabVIEW上位機軟件實現最頂層的控制：

1）配置串口通信[4]；

2）電機運行速度及運行方向設定；

3）電機啟動和停止控制。

在LabVIEW2013平臺上編寫的上位機程序負責將用戶的命令傳達至單片機[5]，可方便地控制單片機發出不同頻率的脈沖進行10檔調速、通過。經過安裝后的校準，粗調可使進樣器直接轉動至下一個工作位置。考慮到不同環境下的需求不同，進樣器停止時間不作限制。細調一次使單片機向步進電機發送一個脈沖，用于對進樣器位置進行微調。將VI程序封裝成為可執行文件后，能夠方便地在其他PC上安裝并使用。基于LabVIEW編寫的上位機程序界面如圖5所示。

6 結語

本文設計了一種小型自動化微量進樣系統，系統由上位機軟件、主控模塊、電機及驅動模塊、微量進樣模塊、回零模塊和清潔模塊六部分組成，能夠實現通量進樣，體積小、成本低，結構簡單，操作方便，控制精度高，在運用分析儀器進行微量樣品分析的場合能夠廣泛應用，大大提高對微量樣品檢測實驗的可操作性。   [提供， 第 一論文 網專業寫作教育教學論文和本科畢業 論文以及服務，歡迎光臨DYlw.nET]

參考文獻

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關鍵詞：自動化生產線；教學方法；電機與電氣控制；PLC；課程設計

中圖分類號：G712文獻標識碼：B文章編號：1006-5962（2013）02-0027-02

高職機電一體化專業課程設置的培養目標是：面向工業企業生產現場，電氣控制系統制造公司、機電設備制造公司、機電設備、電氣設備、工控設備制造公司或公司、科技開發公司，培養適應社會需要，全面發展，適應本專業相對應職業崗位的高等技術應用性專門人才，主要崗位群定位是自動化設備安裝員、自動化設備調試員、中高級維修電工等，本專業有五個主干學科：電氣工程、電子工程、機械工程、計算機科學與技術、控制科學與工程，都是為了崗位需要設置的專業知識。其中《自動化生產線安裝與調試》作為一門核心專業課在第四學期進行了貫穿和綜合。

1自動化生產線的課程設置

機電一體化專業人才培養能力有：識圖繪圖能力、機電安裝調試維修能力、電控系統調試檢修能力、自動線調試維護能力、機電設備管理能力及機電產品營銷能力等。《自動化生產線安裝與調試》前序課程有PLC技術、傳感器技術、電機與控制，后序課程有機床維修等。在我們所要實現的教學目標中知識目標涉及到：機械手工作原理、握機械手控制原理、機械手氣動原理、熟悉安全操作規程；能力目標有：對已安裝的機械手機械部件進行測量；對機械手的氣路進行基本調試；根據故障現象判斷故障部位；檢查分析、找到故障點并分析解決故障；遵守安全操作規程；素質目標有嚴謹的職業態度、規范的操作習慣、創新精神、團結協作精神、自主學習精神及溝通能力。

此核心課程以項目驅動教學開展課程教學，提升學生的職業能力，以具體自動化生產線為載體，融合認知、安裝、調試和檢測等內容，實現教、學、做、評一體化教學，突出課程的職業性、實踐性和開放性。以學生為主體，采取多樣化教學方法。以自動化設備改造為工作過程，涉及電路圖分析、電氣圖設計、程序設計、設備組裝、設備運行調試、設備檢測、設備維護等行動領域，設置六個學習情境：零配件拆裝、傳感器檢測、氣路檢測、異步電機檢測、步進電機檢測、整體檢測調試，分成20個任務。

項目一：供料站的安裝，有機械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個任務；項目二：加工站的安裝，設計任務有加工站組裝、光電傳感器檢測、限位傳感器檢測三個任務；項目三：裝配站的安裝，設計任務有裝配站組裝、電磁閥檢測、氣缸檢測三個任務；項目四 ：分揀站的安裝，設計任務有分揀站組裝、傳送帶的檢測、異步電機的檢測、變頻器的檢測四個任務；項目五：輸送站的安裝，設計任務有輸送站組裝、光纖傳感器檢測、機械手檢測、步進電機的檢測、溜板檢測四個任務；項目六：整體運行調試，有PLC控制網絡構建、程序編寫、綜合調試三個任務。

2自動化生產線的教學方法與評價設計

2.1教學方法。

（1）講授法：講解項目任務，傳授項目任務相關的知識點，針對學生實施過程中出現的不足進行知識點的說明。

（2）現場教學法：在符合生產要求的工作環境中進行操作技能和維修應用能力實踐，提高職業氛圍，在工作過程中提升學生的職業道德、職業素養和崗位適應能力。

（3）任務驅動法：將教學過程融入項目任務中，讓學生自主討論分析實施，學生在工作過程中得到知識。

（4）小組討論法：學生每六～八人為一個小組，小組討論分析，討論解決，分工協作完成項目任務。

六步教學實施：明確任務、討論分析、制定方案、檢測故障、檢驗效果、總結分析。老師交代目標，注意觀察和記錄小組對現象分析情況，解答學生提出的問題，對跟主題分析偏離太遠的小組予以引導，讓學生自行摸索，在后期對學生可能會引起事故或損壞設備和工具的異常操作給予糾正，最后老師組織小組進行故障排除工作匯報，互評，并對每組進行考核評價，再引導學生自行總結。

2.2評價設計。

課程采用過程考核與期終考核相結合、企業考核與校內項目考核相結合、教師考核與學生考核相結合的多元化考核方式，利于理論聯系實際，有利于學生的學習創新和思考，更督促他們到實際中去發現和改進，去尋找合適自己的項目和課題。

課程考核為：校內項目，企業，綜合實訓三大類。當堂課的考核有：教師考核、小組互評、小組自評；教師考核內容為五項：任務分析情況，實施方案制定，任務完成質量、分工協作精神、故障檢測手段、安全操作規范、小組總結。

和很多專業課一樣，多種教學方法和全面的評價方案，有效保證了教學效果。

3相關課教學

3.1電機與電氣控制的教學。

本課程以發電機為主題，以工作任務為導向，以工廠實用型電氣控制系統設計、安裝、調試與維護情景教學為主線貫穿全課程，用實物進行直觀性教學，使學生感性認識強，理性認識夠。

典型的教學任務有三相異步電動機全壓啟動、三相異步電動機長動控制、三相異步電動機正反轉控制、三相異步電動機延時啟動控制（或三相異步電動機Y-降壓啟動）、機械手控制等。

課程特色是學生充分利用所學知識、網絡資源、閑瑕時間作為期三個月的“繼電控制課程設計”。任務書要求能夠根據功能要求選擇個元器件的類型及其型號；了解個元器件的工作原理和使用方法；把各元器件連接起來實現本課程設計的要求。設計內容和要求：兩臺電動機都存在重載啟動的可能，任何一級傳送帶停止工作時，其他傳送帶都必須停止工作，控制線路有必要的保護環節，有故障報警裝置。課程設計書要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設計、設計目的、控制要求、設計要求、 硬件選型、主電路原理圖的設計、 控制電路原理圖的設計、重載保護電路設計、欠壓保護電路設計、總結。

3.2PLC教學。

PLC是可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡稱，早期是一種開關邏輯控制裝置，隨著計算機技術和通信技術的發展，其控制核心采用微處理器，功能有了極大擴展，除了最廣泛的取代傳統的繼電器-接觸器控制的開關量邏輯控制外，還有過程控制，數據處理，通信聯網與顯示打印，PLC接口采用光電隔離，實現了PLC的內部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。

PLC有5種編程語言：

（1）順序功能圖（SFC）。

順序功能圖常用來編制順序控制類程序，包含步、動作、轉換三個要素。順序功能編程法是將一個復雜的控制過程分解為小的工作狀態，這些狀態按順序連接組合成整體的控制程序。

（2）梯形圖（LD）。

梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，形象、直觀、實用，電氣技術人員容易接受，要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號，是目前用得最多的一種PLC編程語言。

（3）功能塊圖（FBD）。

功能圖編程語言是用邏輯功能符號組成的功能塊來表達命令的圖形語言，與數字電路中的邏輯圖一樣，極易表現條件與結果之間的邏輯功能。

（4）指令表（IL）。

采用經濟便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表，使用的指令語句類似微機中的匯編語言。指令表程序較難閱讀，其中的邏輯關系很難一眼看出，所以在設計時一般使用梯形圖語言。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉換成指令表后再寫入PLC，在用戶程序存儲器中，指令按步序號順序排列。

（5）結構文本（ST）是文字語言。

編程語言的學習是PLC教學的一項重要內容，中間加以不同的應用實例：順序控制電路、常閉觸點輸入信號的處理，使用多個定時器接力定時的時序控制電路、三相異步電動機正反轉控制電路、鉆床刀架運動控制系統的設計，LED數碼管顯示設計，還經常根據繼電器電路圖設計梯形圖。

增加的學習情境還常有如下任務：洗手間的沖水清洗控制、進庫物品的統計、競賽搶答器裝置設計、彩燈或噴泉PLC控制；尋找數組最大值并求和運算、電熱水爐溫度控制等。

3.3單片機。

單片微型計算機就是將CPU、RAM、ROM、定時/計數器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計算機。用于示波器、報警系統、移動電話、彩電等日常方面，在智能儀器儀表、工業控制、家用電器、計算機網絡和通信領域、醫用設備領域、工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域也都有廣泛應用。

數據大都在單片機內部傳送，運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高，微型單片化集成了如看門狗、AD/DA等更多的其它資源。教學內容以80C51為核心講授單片機的的引腳、存儲器組織結構、典型語句，以實例應用為線索：單燈受控閃爍、P1口外接8只LED發光二極管模擬彩燈、單片機做加、減、乘、除運算等項目。各子任務都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設計、源程序的編輯、編譯、下載、單片機的I/O接口分配及連接。

教學采用ISP-4單片機實驗開發板，可以完成大量的單片機學習、開發實驗，對學習單片機有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機，有程序下載功能，可將編輯、編譯、調試好的單片機代碼下載到AT89S51單片機中。

3.4變頻器技術及應用。

變頻技術讓學生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數、驅動電路與保護技術；掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應用范圍；掌握脈寬調制控制、矢量控制和直接轉矩控制等先進技術；了解變頻器與感應電動機組成變頻調速系統、變頻器與雙饋電機組成調速系統、變頻器與同步電動機組成變頻調速系統，掌握電力電子電機系統的組成、工作原理、控制方法、運行特性等，是強電應用和現代技術推廣的有力體現。

3.5傳感器與自動檢測技術。

傳感器技術代替人的感觀，在各種環境下應用，檢測技術是一套有效的反應體系，包括信息的獲得、測量方法、信號的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結構、性能，并能正確選用，了解傳感器的基本概念和自動檢測系統的組成，對常用檢測系統有相應的分析與維護能力。對工業生產過程中主要工藝參數的測量能提出合理的檢測方案，能正確選用傳感器及測量轉換電路組成實用檢測系統的初步能力。

教學過程進行小論文制作，讓學生提高計算機應用水平，使學生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對分節、目錄、文獻標識作嚴格要求。題目如數字顯示電子稱、基于霍爾傳感器的轉速表、單片機電子秤研究、光纖測溫儀、煙霧報警器、小車尋跡設計、電熨斗自動恒溫系統、電渦流探傷、電感測厚儀等。

4畢業論文指導分析

畢業論文專業聯系實際，通常小型自動化系統以單片機為主，大型自動化生產線以PLC為主，系統運行動力離不開電機，觀察離不開傳感器，調速可用變頻器，綜合所學，學生的論文涉及廣泛，有效教學可對應從如下方面側重指導。

4.1立意選題。

根據實際和研究方向做好側重和體現，如“觸摸屏控制的堿液配置系統”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統”的系統性和方向性，“車庫自動門的PLC自動控制”和“測速雷達信號處理系統”的檢測指標要求等。

4.2材料整合。

在任務要求明確的基礎上，首先確定相關技術指標，對應查找并列出論文結構，一份畢業論文至少含有三到五門課的內容，對應于研究方向進行相應編排和取舍。

4.3技術處理。

所搜集圖片的背景往往有水印，要去掉，圖片按要求進行不同方向的剪切。圖表里的文字應是五號或小五，注意表格標題要單獨標出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設計與表現。

多種教學方法和理論聯系實際教出具有學習能力和創新能力的學生，系統的學習與應用創造練就出具有競爭力的學生，專業課的有效教學和畢業論文的順利設計將顯示本專業沉甸甸的含金量。

參考文獻

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[2]馬玉春.《電機與電氣控制》，北京交通大學出版社，2011年1月

[3]李建新.《可編程控制器原理及應用》，機械工業出版社，2012年9月

篇9

關鍵詞：汽車駕駛模擬器 回正力矩 單片機 直流電機

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0012-02

1 引言

駕駛員在汽車駕駛模擬器上不僅能實現實車駕駛上一系列操控動作，通過識景仿真系統體驗實車的感覺。集合了傳感器、計算機三維實時動畫、計算機接口、人工智能、數據通信、網絡、多媒體等多種先進技術的汽車駕駛模擬器用于研究和訓練時，可以模擬不同路況、天氣狀況，讓駕駛員獲得逼真的“路感”，以及以分析汽車的性能指標。駕駛模擬器的在研究和訓練中可以節省大量的自然資源，因此得到了越來越廣泛的應用。

轉向系統是車輛的重要組成部分。車輛轉向系統的發展經歷了機械式轉向系統、液壓助力轉向系統、電液助力轉向系統和電動助力轉向系統四個階段[3]-[9]。方向盤回正力矩的仿真效果直接影響到汽車駕駛模擬器的真實感。過去采用特性彈簧或大型液壓元器件輸出力矩，不是仿真誤差太大，達不到動態仿真效果，就是造價太高不能只能用于科學研究而不能在日常生活中推廣[10]。近年來，隨著電子技術發展，電子元器件的成本大幅下降，使直流電動機作為回正力矩的生成部件得到廣泛的應用。

2 硬件系統的設計

驅動電路采用運動控制處理器LM629與運動控制H橋組件LMD18200構成直流伺服系統，通過改變單片機的PWM占空比控制電機的輸出力矩。

3 串口通信電路

4 回正力矩的模擬

本系統通過直流力矩電機輸出力矩實現回正力矩的模擬。由于直流力矩電機輸出力矩與電流之間構成正比關系，控制好直流電機電流的大小就能準確的控制直流電機的輸出力矩。本系統回正力矩的模擬是通過單片機的PWM（脈寬調制）方式控制直流電機的平均電壓，選擇輸出力矩所需要的占空比，實現所需輸出力矩的控制。

5 回正力矩的計算

在計算機上輸入汽車車速和方向盤的轉角，算出方向盤上受到的回正力矩。計算機通過串口通信電路，將計算的回正力矩值傳送到單片機C8051上，單片機根據這個數值對直流電機發出控制指令控制輸出力矩。電機運行后，傳感器開始工作，將直流電機的輸出力矩反饋給單片機，單片機再將這一數值傳送給計算機，如果這個數值與計算值不在誤差范圍內，計算機就通過PID算法實現調速，直到輸出值與計算值在誤差范圍內。

6 結語

本系統以單片機C8051與運動控制芯片LM629處運動控制H橋組件LMD18200構成直流伺服系統，通過積分分離型PID控制算法把輸出力矩控制在一定誤差范圍內，提高了輸出力矩的精確度。經實驗驗證，本系統力矩的輸出值與計算理論值非常接近，達到了方向盤回正力矩仿真的效果。

參考文獻

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[8]趙林峰.全工況電動助力轉向系統建模控制及試驗研究[D].合肥工業大學博士學位論文，2010.

篇10

論文關鍵詞：教學改革，單片機，實驗實訓裝置

 

1.課程特點與教學現狀分析

《單片機應用技術》課程是高職電子類和電氣類專業的必修課，這門課程的特點是：實用性和實踐性強，一方面，單片機技術在生活和生產的各個領域都有它的應用，具有實用性；另一方面，學習這門課程必須重視實踐環節才能真正掌握這門技術，具有實踐性。但是專業教師在多年的教學當中，感覺到傳統的單片機課程教學模式存在許多不足之處：

（1）理論講授以老師為主體。學生作為一個聽眾，被動地跟著老師走實驗實訓裝置，普遍地感到課程抽象、難學，缺乏學習熱情。

（2）現在的大多數教材對單片機的原理、內部結構、編程等內容作了深入的介紹，但在如何應用單片機進行系統設計方面的引導明顯不足，這就使得教材和教學活動有脫離實踐的傾向。

（3）在教學活動中，實驗和實踐環節未得到應有的重視，學生缺乏學習興趣，抑制了學生的創造力和學習上的主觀能動性。

（4）現在的實驗普遍采用實驗箱作為平臺，學生做實驗時動手進行連線的部分很少，導致學生動手機會少，做完實驗看到的只是一種表面現象，至于單片機工作電路的結構和原理還是搞不清楚。另外，實驗箱做的實驗是一種仿真實驗，與利用單片機開發應用系統還有很大的差距，學生做完實驗后，對單片機的實際開發過程還是不清楚中國期刊全文數據庫。

由此可見，傳統教學模式不能更好地適應單片機應用技術課程的教學，必須嘗試新的模式和方法。

2.課程教學改革的探索及實踐

2005年在學院領導和系領導的教學安排下，我們開展了教學改革試點工作。提出“以充分培養學生的實踐動手能力為本位；以專業知識夠用為度”的原則來實施理論教學；通過教師的主導作用和學生的主體作用完成專業教學活動；經過不斷實踐和完善實驗實訓裝置，逐步構建出了一套使高職學生能具備單片機應用技能的課程培養方案，并在計算機控制技術專業05、06、07、08、09級十個班進行試點運行。結果是試點班級全部按照教改的各項內容完成了《單片機應用技術》課程的學習，教學效果超出預期的想象。

2.1理論授課改革

根據單片機課程培養的主要能力，本著理論知識“必須、夠用”的原則重新構建課程內容，以“智能尋跡車”――作為教學的載體。“智能尋跡車”設計有運動系統、傳感系統、顯示系統、通信系統四大系統，具備自動行駛、自動識別、自動避障、數據處理和傳輸、液晶顯示等功能，涵蓋了單片機技術在工程中的常見應用，可以培養學生的電路焊接及電子產品裝配能力、電子線路的檢測與調試能力、單片機硬件電路的設計和程序開發能力以及單片機系統綜合開發和創新能力。整個課程緊緊圍繞“智能尋跡車”功能開發與實現這一工作過程展開教學，以能力培養為目標，將課程內容重新構建為實際產品的生產設計過程。

2.2教學方法與手段設計

課程組在教學方法和教學手段上不斷下功夫。對于比較抽象的教學摘要以基于工作過程的任務驅動方式安排實踐操作任務，在指導學生實踐動手過程中，運用舉例法、演示法等各種教學方法。在課后，教學課件及視頻指導等資料全部在網絡上共享，方便學生查閱與練習。

2.3實驗實訓改革

課程組教師自主研發了“FX-A單片機實驗實訓平臺”、“Mini_51DIY編程開發系統”等一系列用于單片機課程教學的實驗、實訓和開發裝置，自2005年以來，已經歷了四次更新。

研發的單片機實驗開發板、單片機編程器等裝置是從事單片機技術應用工作必須的開發工具。裝置具有重復性搭建單片機硬件電路、實現單片機應用系統編程、調試、仿真等功能。裝置配備有詳細的使用說明和操作案例，編寫有實驗實訓指導書。在教學過程中，學生人手一套實驗實訓裝置，在一體化教室里完成單片機實驗、任務試驗、實訓練習、自主創新開發等學習內容中國期刊全文數據庫。在課后，學生可在網絡資源的指導下在學生工作室、電子協會及宿舍里使用裝置繼續進行實踐練習，寒暑假學生也可將裝置帶回家里學習。

學生一人一套單片機實驗實訓和開發裝置，有效地打通了課內與課外的界限，實現以學生為主體的教學思路。對實際工作任務可進行長時間的、反復的動手實踐，使能力為本位的教學得以較好地體現

2.4考核方式改革

課程考核以任務和項目為單元進行，每完成一個項目或任務，教師均根據每個學生的完成情況、工作態度、操作規范度和回答問題情況進行評價，期末結合理論考試成績給于整體評分。結合其它專業能力課程，畢業前，學生應取得“電子儀器儀表裝調工”或“單片機設計師”職業資格認證（信息產業部電子行業職業技能鑒定指導中心授權，由中國電子企業協會認證）。

2.5管理方式改革

為了保證課程改革的相關舉措能夠按要求進行，項目組成員規劃設計了該課程的學習管理方式。在學習進度管理方式上采用學生實踐任務進度公示的方案，對完成情況比預期慢的學生予以重點幫助，對實踐項目完成優秀的作品進行展示，并鼓勵動手能力強的學生起帶頭示范作用。

2.6專業學習環境改革

學生的學習具有不可替代性規律和自主學習的原則，在此基礎上才能培養出具有更高創新能力的學生，為建設這樣的一個能激發學生創新潛能的環境實驗實訓裝置，我們制定了相關的獎勵措施，成立了學生興趣活動小組，并配備幾名指導教師，興趣小組經常開展專業相關的技能展示，并組織小組成員利用專業知識服務社會，對有條件的實驗設備及實驗場所進行開放管理，鼓勵學生獨立開發實踐項目，提供條件讓學生自己來開發更多更好的實踐案例。

3.應用效果與社會效益

經過三年多的實踐教學，各項改革措施不斷深化和完善，教學效果十分明顯，學生的學習積極性高漲，學生在課程中的實踐項目完成情況比預期的要好，學生動手實踐能力提高很快。通過考核反映出學生掌握理論知識和實踐技能的效果比改革前大有提高。通過調查問卷，普遍對改革后的教學方式、管理制度等表示歡迎。學生普遍認為自己在這一門課程的學習過程中不但掌握了以前難于掌握的理論知識，更重要的是通過親自動手實踐提高了自己的動手能力和認知能力。

改革后的教學方式，使從事該課程的教師感受到了教學改革后帶來的優越性，教師的教學工作效率得到了提升，理論授課實驗實訓裝置，實踐指導環節的教學質量顯著提高，而教師的教學負擔反而減輕。這樣，教師有更多的時間投入到科研開發中來，有更多的時間來指導學生進行實踐操作，教與學通過改革與實踐很好的融合在了一起。

項目組開發的實踐裝置成本低、功能全、體積小巧、維護方便，能做到“人手一套”、“時時能練”、“處處能練”，配套開發的實踐項目案例越來越豐富，為該課程的教學改革工作創造了條件。多年的應用表明，該實踐裝置的可靠性高，教學功能突出，非常適合我國高等職業教育中同類課程實踐教學的需要，具有大規模推廣的前景和價值中國期刊全文數據庫。目前，已有多家教學儀器公司有意向進行合作推廣，特別是上海大中教學儀器有限公司，不但積極吸吶我院畢業生，還提供資金與我們合作進行項目開發及使用推廣。

該課程的教學改革工作也帶動了其它課程的教改與實踐，為同類課程的教改工作提供了模板和示范作用。經過大量的實踐動手，學生的綜合應用能力顯著提高實驗實訓裝置，畢業生也受到了多家用人單位的青睞。其中中船重工鄭州713研究所下屬的海神工程公司幾年中點名使用我專業的優秀畢業生，認為學生能在工作崗位上很快接受實踐操作，動手效果好，做出的工程項目質量過硬。

“千里之行，始于足下”，幾年來的教學改革與實踐讓我們倍嘗艱辛，更多的是感受到了教學改革的效果，也讓我們發現了教學改革中的新問題。經過不斷的完善和實踐，建設一套能有效培養學生職業能力的課程培養方案是完全有可能的。雖然我們個人的專業技術力量有限，但投身于高職教學改革的激情與信心是無限的。在學院各部門的支持下，只要大家共同努力，不斷實踐，不斷完善改進教學改革的各項內容，必定能實現有特色的課程培養方案。

參考文獻:

[1]姜大源.職業教育學研究新論協[M]北京:教育科學出版社，2007.

[2]李立.高校精品課程建設的幾點思考[J].武漢科技學院學報，2006,(8)

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