摘要：為了在實驗室模擬工業場合，研究和解決工業現場檢測和控制問題，設計了一種基于AT89C51的單片機綜合實驗系統．以單片機為核心，通過A／D和D／A轉換模塊實現模擬量的采集和控制，利用按鍵控制模塊完成系統參數設置，利用液晶和可編程時鐘等模塊進行采集數據和時間等的顯示，通過串行通信模塊、RS232和RS485總線實現單片機與計算機的通信，通過仿真機在線編寫、調試和修改單片機程序．結果表明系統能夠進行多路模擬信號的采集、處理、顯示、控制和遠距離通信，而且采集數據正確率高、通信實時性強，控制可靠．

關鍵詞：單片機；串行通信；總線；計算機；接口

隨著自動化技術、計算機技術和網絡通信技術的飛速發展和廣泛應用，論文工業過程的智能化、自動化監測與控制系統的應用日益廣泛．單片機系統由于其抗干擾性能較好被大量應用到工業過程控制的各個領域。因為工業現場環境較惡劣，單片機系統在使用過程中通常會出現一些設計時想不到的新情況、新問題，這就需要進一步修改和完善．因此，有必要設計一套單片機綜合實驗系統，根據工業現場反饋的各種問題，隨時對系統中的功能模塊進行實驗研究和分析，解決工程實際問題．本文設計的這套單片機綜合實驗系統具有自動采集多路模擬量、對采集的數據進行處理和顯示、根據設定的參數自動調節和控制輸出、與計算機進行遠距離數據通信等功能．

1系統組成及工作原理

綜合實驗系統主要由以下幾部分組成：89C51單片機及其仿真系統，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉換模塊，數據存儲模塊，按鍵控制模塊，日歷時鐘模塊，看門狗電路模塊，FP—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計算機，其組成框圖如圖1所示．系統采用89C51單片機作為主控芯片，A／D轉換模塊將多路模擬信號轉換為數字信號；外部數據存儲模塊為該系統采集的數據提供存儲空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設置和調節系統參數；日歷時鐘芯片不僅可以給系統提供準確的時間，而且為系統提供掉電保護功能；看門狗電路模塊為系統提供了精確復位和低電壓監控功能，一旦系統出現故障或程序跑飛，它就可以在超時周期之后使CPU復位，提高系統的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數據、系統時間等；兼容RS485和RS232兩種協議的全雙工串行通信接口，可以與上位計算機進行遠(約1200m)近(約15m)距離的數據通信[1]；上位計算機將接收的數據進行存儲、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數據文件，按照用戶的具體要求作進一步的數據分析和處理，同時發送控制參數，對被測對象的溫度、壓力等進行控制和調節．

2系統硬件設計

摘要：在農業發展過程中，果實采摘是極度耗費人力的工作。為了減少農業生產過程中的人工成本，將人工智能應用于農業領域將是一種有效手段。基于單片機的控制設計出一款智能抓取系統，擁有六關節高自由度機械臂；爪子采用柔性材料，在加強爪子和果實貼合度的情況下減少對果實的損傷程度；采用視覺系統進行圖像處理，并采集三位坐標；采用避障系統控制小車前進；通過增加藍牙模塊讓人工參與變得更加簡便。本文設計的基于單片機的多關節機械臂抓取系統，有望提高農業采摘的效率，減少人工成本，將農業生產過程智能化。

關鍵詞：單片機；機械臂；視覺系統；圖像采集；避障；藍牙

中國自古是農業大國，以傳統農業生產方式為主。然而，隨著國際人口的增長，對自然資源的需求也不斷加大。這使得傳統農業生產出現了越來越嚴重的供應短缺，自然環境的負擔也成倍增加。為了緩解這種矛盾，最優最大化利用自然資源并且將人類從繁重的體力勞動中解放出來，科學界提出了集中生產的現代化農業構想。近幾年，智能機器人頻繁出現在其他領域，考慮將智能機器人運用于農業方面也是一個不錯的方案[1]。迄今為止，應用于農業果實采摘方面的機器采集系統還沒有普及，因此本文設計一種智能抓取系統，能夠幫助采摘果實。

1系統的總體構成

本文設計的機械臂智能抓取系統由三大模塊組成：視覺識別模塊、機械臂和底座。系統以89C51單片機為核心操作器、六自由度機械臂作為執行合作機構。視覺系統通過攝像頭捕獲圖像后進行實時處理，并反饋果實的三維空間坐標，實現果實數據的精準獲得。底座通過紅外線掃描獲取數據，實時反饋前面路段的信息，實現小車的單目視覺正常行駛[2]。系統組成結構如圖1所示。

2系統的硬件設計

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。

2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；

摘要：設計了基于單片機的智能電梯系統，其硬件主要由STC89C52單片機及步進電機模塊、按鍵模塊、語音控制模塊、顯示電路模塊等組成。以單片機為核心，利用其語音識別功能，用語音控制代替人工按鍵，實現電梯的上下運行。此系統克服了傳統電梯按鍵的局限性，實現無接觸式控制電梯運行，提高了自動化和智能化水平，為改變今后電梯的發展方向做了有力嘗試。在疫情期間，可以實現減少接觸，防止病毒傳播；同時也為視力障礙人士、老年人等提供了便利。

關鍵詞：STC89C52；語音控制；按鍵控制；無接觸式；智能電梯；自動化

隨著人們生活質量的不斷提高，高樓大廈成為了主要的住宅和辦公場所。電梯便成了人們生活中不可缺少的一部分，也給人們的生活和工作帶來了便利。但在疫情爆發之時，防止病毒的傳播成為了疫情防控的首要工作。因此，在乘坐電梯時，人們越來越注重與電梯減少接觸[1-7]。為此，本文設計了基于單片機的智能電梯系統，以單片機為核心，利用其語音識別功能，用語音控制代替人工按鍵，實現電梯的上下運行，克服了傳統電梯按鍵的局限性，實現無接觸式控制電梯運行。

1系統整體組成

基于單片機的智能電梯系統的核心處理器為STC89C52單片機，系統的語音信號處理器采用LD3320語音[8-12]控制芯片，語音控制芯片是將聲音轉化為電信號的裝置。系統通過語音控制的咪頭采集語音信號并進行輸出，電梯的上下運行是利用四相五線步進電機28BYJ-48控制，在OLED屏顯示模塊顯示電梯的層數，通過按鍵實現信號的輸入，把蜂鳴器作為報警模塊。總體結構框圖如圖1所示。

2控制芯片及主要硬件電路設計

摘要：本文介紹近年來單片機技術在提供系統可靠性方面所做的努力與發展。提醒用戶在單片機選型、單片機應用系統設計以及制造工藝等方面應注意什么，以實現高可靠性的單片機應用系統。

關鍵詞：單片機、可靠性、電磁兼容性

隨著半導體技術的飛速發展，單片機本身的設計中不斷采用了一些新的抗干擾技術，使單片機的可靠性不斷提高。除選擇抗干擾能力強的單片機外，單片機系統中其它輔助元器件的可靠性也至關重要，一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統的可靠性。此外，單片機系統在電路設計、印制電路板的設計、布線與制造工藝、系統安裝時有無良好的接地等，都直接影響應用系統的可靠性。

單片機自身的抗干擾措施

為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的制造商在單片機設計上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。

1.降低外時鐘頻率

【摘要】：在單片機控制系統的設計開發過程中，不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性。文章從系統受到干擾的主要原因和現象；系統可靠性設計的任務及方法等方面展開了說明及論述。

【關鍵詞】：單片機;抗干擾;控制狀態;冗余技術

隨著電子技術和微型計算機的迅速發展，促進了微型計算機控制技術的迅速發展和廣泛應用。中小規模的單片機控制系統在工業生產及日常生活中的智能機電一體化產品得到了廣泛的應用。在單片機控制系統的設計開發過程中，我們不單要突出設備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統的工作穩定性，否則就無法體現控制系統的優越性。

1.系統受到干擾的主要原因和現象

由于單片機控制系統應用系統的工作環境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統應用必須長期穩定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機控制系統應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因素對控制系統造成的干擾后果主要表現在下述幾個方面。

1.降低外時鐘頻率

外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機系統時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統。近年來，一些生產8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術，在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部瑣相環技術，將外部時鐘頻率降至32KHz，而內部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。

2.低噪聲系列單片機

傳統的集成電路設計中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進的技術將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流，一方面使外部去耦電容在PCB設計上更容易安排，以降低系統噪聲。另一個在集成電路設計上降低噪聲的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數百毫安。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。

3.時鐘監測電路、看門狗技術與低電壓復位

監測系統時鐘，當發現系統時鐘停振時產生系統復位信號以恢復系統時鐘，是單片機提高系統可靠性的措施之一。而時鐘監控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。

摘要：基于ASTC89C52單片機，設計汽車防盜系統，實現開鎖、機械鎖定、防盜報警、有毒氣體報警、遠程控制車內設備，以及車輛運動。

關鍵詞：電子密碼鎖；單片機；無線通信；APP控制

1系統方案設計

本智能系統是一個硬件基于ASTC89C52單片機的汽車防盜系統設計（圖1），采用52微控制器組件作為主要控制芯片，利用串口通信的方式通過ESP8266模塊實時地接收并處理來自APP的指令，并在液晶顯示的提示下進行操作，從而實現開鎖，機械鎖定，防盜報警，有毒氣體報警，遠程控制車內設備以及車輛運動。系統包含有兩種模式，即出借模式和管理員模式。在出借模式下，分為兩種情況：若是ID密碼識別成功，則車輛點火、繼電器動作開鎖，使用人員能夠進入車內啟動車輛;反之，則人員就不能夠進入車輛也不能啟動車輛。管理員模式下，主要完成管理員的賬號密碼的錄入以及刪除、遠程開鎖及賬號密碼修改，傳感器開啟和關閉等功能。本系統的整體操作過程是：打開本系統配套的手機APP輸入賬號密碼進行登陸，輸入程序設定加密的IP地址和端口號點擊連接，當APP提示連接成功時，即可根據頁面的顯示的功能進行遠程指令控制。若賬號密碼錯誤則無法進入管理員系統，也無法打開機械鎖死裝置，此時只有提供機械鑰匙手動打開才能解除啟動汽車。整個系統工作流程圖如圖2。

2硬件設計

STC89C52是一種高性能、高效率CMOS的8位微處理器，控制系統中具有60kB可寫Flash存儲設備，集成轉換芯片，PWM電源監控。STC12C5A60S2單片機幾乎包含了數據采集和控制所需的所有單元模塊。本系統設計主要應用其PWM、串行并行接口、SPI接口、定時/計數器、I/O接口等功能模塊。圖3為單片機最小系統模塊電路圖。本系統采用字符型1602A液晶顯示屏作為顯示狀態和控制界面，1602A為16PinLCD。LCD1602A與微控器的通信有兩種，一種是直接的控制方式，另一種是間接的控制方式。它們的區別只是所用的數據線的數量不同，其他都一樣。其中本系統采用的是直接控制方式，也就是說使用的LCD1602有8個數據線和3個控制線E，RS引腳和R/W引腳與單片機相連后即可正常工作。一般使用中往LCD1602A程序中寫入命令和數據語句。因此，可將LCD1602A的R/W以及讀/寫選擇控制端直接接地，這樣可減少部分數據線。VOC是顯示背板亮度調整端，通常連接一個10kΩ的靈敏滑動變阻器的電位器即可實現背光對比度的調整；也可使用一個適當阻值電阻從該Pin接GND的方法進行控制調整，不過精確度和方便穩定程度不及連接靈敏電位器。1602A電路圖如圖4所示。氣體傳感器電路設計。MQ-2的是一種氣體敏感的傳感器電平感測電子，電阻與的氣體的濃度變化和組合物來測量。氣體傳感器也可以看作是一個電傳感器，它將被測氣體的濃度信號轉換成相應的電信號并輸出到AD芯片。其原理圖如圖5所示。

【摘要】文章所設計的基于單片機監控系統汽車行駛記錄儀所實現的主要功能：記錄汽車停車前2秒內的行駛速度，并能實時地顯示汽車行駛的狀態信息，同時還對汽車的超速行駛進行報警并記錄一天之內的超速次數。

【關鍵詞】單片機；模塊；監控

本文所設計的汽車行駛記錄儀是基于兩片8051單片機作為控制系統的核心來進行設計的，整個系統分為六大模塊分別是：電源模塊、速度信號采集模塊、時鐘模塊、單片機模塊、存儲器模塊、顯示模塊。

一、電源模塊的設計

記錄儀作為車載設備，使用汽車電源。汽車上的電源有兩個：汽車發電機和蓄電池。記錄儀的電源直接取自蓄電池，在發電機轉速和用電負載發生較大變化時，可保持汽車電網電壓的相對穩定，同時，還可吸收電路中隨時出現的瞬時過電壓，以保護電子元件不受損害。車輛使用的車載蓄電池標稱值有兩種12V的和24V的，因此為了得到需要的5V的電壓，我選用了DC-DC電源轉換芯片。

二、速度信號采集模塊的設計

一、單片機溫度控制系統的組成及工作原理

在工業生產和日常生活中，對溫度控制系統的要求，主要是保證溫度在一定溫度范圍內變化，穩定性好，不振蕩，對系統的快速性要求不高。以下簡單分析了單片機溫度控制系統設計過程及實現方法。現場溫度經溫度傳感器采樣后變換為模擬電壓信號，經低通濾波濾掉干擾信號后送放大器，信號放大后送模/數轉換器轉換為數字信號送單片機，單片機根據輸入的溫度控制范圍通過繼電器控制加熱設備完成溫度的控制。本系統的測溫范圍為0℃～99℃，啟動單片機溫度控制系統后首先按下第一個按鍵開始最低溫度的設置，這時數碼管顯示溫度數值，每隔一秒溫度數值增加一度，當滿足用戶溫度設置最低值時再按一下第一個按鍵完成最低溫度的設置，依次類推通過第二個按鍵完成最高溫度的設置。然后溫度檢測系統根據用戶設定的溫度范圍完成一定范圍的溫度控制。

二、溫度檢測的設計

系統測溫采用AD590溫度傳感器，AD590是美國模擬器件公司生產的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：

1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環境的熱力學溫度（開爾文）度數；即：，式中：Ir—流過器件（AD590）的電流，單位為mA；T—熱力學溫度，單位為K。

2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃；