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2021
溫濕度記錄儀單片機(jī)
基于單片機(jī)的溫濕度記錄儀的設(shè)計溫度和濕度一直是環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的兩個最基本、重要的參數(shù)，對這兩個參數(shù)進(jìn)行測量、監(jiān)視、記錄的設(shè)備也是各種各樣。本文設(shè)計了一種基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀。該記錄儀使用紅外遙控器對記錄儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、控制，可以實(shí)時測量環(huán)境溫度和濕度，并且進(jìn)行本地存儲、顯示，測量的歷史數(shù)據(jù)還可以利用單片機(jī)的串行口傳送至上位機(jī)，利用上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)測。一、溫濕度記錄儀系統(tǒng)組成及基本原理該記錄儀實(shí)現(xiàn)以下功能：進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集、記錄和顯示；利用遙控器進(jìn)行系統(tǒng)初始時間的設(shè)置；自助選擇溫濕度數(shù)據(jù)采集的時間間隔；將本地記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)PC端；使用遙控器可以控制顯示當(dāng)前實(shí)時的溫濕度數(shù)據(jù)或多屏查看歷史記錄數(shù)據(jù)等。本文設(shè)計的溫濕度記錄儀用單片機(jī)作為控制核心，由溫濕度采集模塊、時鐘模塊、顯示模塊、紅外發(fā)送接收模塊、串行通信模塊、電源模塊等組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。溫濕度采集模塊采集環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，提供給單片機(jī)進(jìn)行處理。時鐘模塊為整個記錄儀提供精確、詳細(xì)的年、月、日、時、分秒等時間信息，并在系統(tǒng)掉電時能自動啟用后備電源為此模塊供電。顯示模塊進(jìn)行本地實(shí)時溫濕度數(shù)據(jù)的顯示、歷史記錄數(shù)據(jù)的顯示等。紅外接收模塊與紅外遙控器配合，對記錄儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、參數(shù)修改，記錄儀運(yùn)行過程中對顯示器顯示內(nèi)容進(jìn)行更換等功能。串行通信模塊負(fù)責(zé)將記錄儀上記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至上位PC機(jī)。電源模塊為整個記錄儀供電。二、溫濕度記錄系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件主要采用高性能AVR單片機(jī)ATmega16，數(shù)字溫濕度傳感器SHT10，時鐘芯片PCF8563，點(diǎn)陣式LCD顯示模塊12864和紅外接收器VS1838等器件。2.1單片機(jī)ATmega16介紹高可靠性、功能強(qiáng)、高速、低功耗和低價位等性能，一直是衡量單片機(jī)的重要指標(biāo)，也是單片機(jī)占領(lǐng)市場，賴以生存的必要條件。本系統(tǒng)中，采用了高性能，低功耗的8位單片機(jī)ATmega16。ATmega16功能齊全，外圍接口豐富，具有2個8位、1個16位定時/計數(shù)器，8路10位AD轉(zhuǎn)換器，4通道PWM，2個可編程的串行USART，共有32個可編程的I/O接口。片內(nèi)具有16KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，1KB的片內(nèi)SRAM，512字節(jié)的EEPROM。具有空閑、ADC噪聲抑制、省電、掉電、待機(jī)等多達(dá)6種休眠模式。因ATmega16使用哈弗結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作、以字作為指令長度單位、精簡指令集，其大多數(shù)指令在一個時鐘周期內(nèi)完成，故其數(shù)據(jù)吞吐率很高，工作于16MHz時性能高達(dá)16MIPS，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16共有131條指令和32個8位通用寄存器，所有寄存器都直接與算邏單元相連，使得一條指令在一個時鐘周期可以同時訪問兩個寄存器，大大提高代碼效率，可以很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送以及溫度采集。2.2溫濕度采集模塊溫度、濕度的測量使用集成式數(shù)字溫濕度傳感器SHT10。SHT10將溫度濕度感測、信號變換、AD轉(zhuǎn)換器等功能集成到一個芯片上，提供兩線數(shù)字串行接口SCK和DATA，支持CRC傳輸校驗(yàn)，測量精度可編程調(diào)節(jié)，提供具有溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葴y量值，測量和通信結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入低功耗模式，測量時可將感測頭完全浸入水中。本記錄儀設(shè)計時溫度使用14b分辨率，量程范圍：-400C~990C，測量精度：±0.50C，分辨率0.01 0C；濕度使用12b分辨率，量程范圍：0~99%RH，測量精度：±4.5%RH，分辨率0.03%RH。電路設(shè)計時將SHT10的SCK、DATA引腳分別接ATmega16的PC7、PC6引腳，由ATmega16給SHT10提供時鐘信號，DATA引腳用于兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2.3時鐘模塊記錄溫濕度數(shù)據(jù)時，需要精確的時間信息，該信息由時鐘模塊提供。時鐘模塊以飛利浦公司的可編程時鐘/日歷芯片PCF8563為核心，輔以相應(yīng)的外圍電路。PCF8563內(nèi)部具有16個8位寄存器、內(nèi)置32.768KHz的振蕩器、用于給實(shí)時時鐘RTC提供源時鐘的分頻器、定時器、報警器、掉電檢查和I2C總線接口等部件。16個寄存器中2個用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，7個用于時鐘（秒、分、時、日、星期、月、年）計數(shù)器，4個用于報警寄存器（定義分、時、日、星期的報警條件），剩下3個分別是CLKOUT頻率寄存器、定時器控制寄存器和倒計數(shù)定時寄存器。這些寄存器通過兩線式I2C總線（時鐘SCL、數(shù)據(jù)SDA）由單片機(jī)進(jìn)行讀寫。PCF8563由于采用I2C總線，其外圍電路設(shè)計簡單。PCF8563共有8個引腳。本設(shè)計中OSCI和OSCO接32.768KHz的晶振。SCL引腳接單片機(jī)的PC0口，給I2C總線提供時鐘信號，SDA引腳接單片機(jī)的PC1口，實(shí)現(xiàn)時間、日期等的讀寫。電源引腳Vdd除了接系統(tǒng)電源之外，還連接了3.3V的紐扣電池作為備用電源。當(dāng)系統(tǒng)掉電時，3.3V的后備電源啟用作為PCF8563的供電電源。2.4紅外接收模塊溫濕度記錄儀在使用時，會有一些特殊場合，例如記錄儀所放高度、記錄儀放置于密閉空間等地方，使得記錄儀不便于控制，需要進(jìn)行短距離的非接觸式控制。系統(tǒng)選用紅外通信技術(shù)進(jìn)行短距離通訊。紅外通信技術(shù)具有信息容量大、結(jié)構(gòu)簡單、方向性好、功耗低、價格低廉、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)使用一體化紅外接收頭VS1838和集成式紅外遙控器配合，對記錄儀的時間設(shè)置，顯示格式等控制信息進(jìn)行傳輸。當(dāng)遙控器不同按鍵被按下后，即有不同的串行二進(jìn)制遙控碼產(chǎn)生，該編碼經(jīng)38KHz的載波信號進(jìn)行二次調(diào)制后，再通過紅外發(fā)射二極管以紅外信號形式發(fā)射出去。VS1838接收頭集成了紅外接收二極管、信號放大器、限幅器、選頻帶通濾波器、積分電路以及比較器等。紅外接收二極管將接收到的信號傳輸至放大器進(jìn)行放大，通過限幅器將信號限制在合適的電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過帶通濾波器，只保留30~60KHz的信號。該信號經(jīng)解調(diào)、積分電路后傳輸至比較器輸出高低電平，轉(zhuǎn)換為發(fā)射端發(fā)來的二進(jìn)制編碼，通過引腳DQ送至單片機(jī)的PC2引腳，供單片機(jī)使用。2.5顯示模塊顯示模塊在本地顯示當(dāng)前的時間、溫度和濕度，顯示系統(tǒng)初始化時的初始設(shè)置時間、溫濕度記錄時間間隔，顯示記錄的歷史數(shù)據(jù)等信息。因顯示的數(shù)據(jù)量較多，本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊LCD12864。LCD12864顯示分辨率為128*64，可以顯示8*4行16*16點(diǎn)陣的漢字。12864硬件電路結(jié)構(gòu)以及軟件編程與同類型圖形點(diǎn)陣液晶模塊相比，要簡潔的多而且價格也較低，得到了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)采用8位并行12864顯示模塊，該模塊與外部的接口共有20個引腳。該模塊與外部連接電路簡單。設(shè)計時將12864的8根并行三態(tài)數(shù)據(jù)線DB0~DB7接單片機(jī)的PB0~PB7口，用于與單片機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。12864的對比度（亮度）調(diào)整引腳V0接可調(diào)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻值改過亮度。12864的并行指令/數(shù)據(jù)顯示選擇引腳RS、讀寫控制引腳R/W、并行的使能引腳E分別接單片機(jī)的PD7~PD4，由單片機(jī)給出控制信號。因使用并行接口，故并/串行接口選擇引腳PSB接高電平。復(fù)位端RESET、背光源正端和PSB端共同接電源端VCC。LCD驅(qū)動電壓輸出端Vout經(jīng)過10K的限流電阻接電源端VCC。2.6通信模塊通信模塊完成單片機(jī)與PC機(jī)的通信。該記錄儀最多可以連續(xù)存儲最近50條的溫濕度數(shù)據(jù)。而有些使用場合需要將更長時間的數(shù)據(jù)永久保留，使用通信模塊可以將記錄儀里的數(shù)據(jù)送入PC機(jī)進(jìn)行永久存儲。單片機(jī)與PC機(jī)之間采用串行通信，由于PC機(jī)串口電平和單片機(jī)串口電氣規(guī)范不一致，采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。使用ATmega16單片機(jī)的PD0口（RXD）接MAX232的9腳R2OUT，PD1口（TXD）接MAX232的10腳T2INT。MAX232的引腳7、8接PC機(jī)的全雙工串行口。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，該設(shè)備還可以作為物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)使用，在系統(tǒng)設(shè)計時，將PA口引出預(yù)留給Zigbee網(wǎng)絡(luò)使用。2.7電源模塊電源模塊給整個記錄儀供電。記錄儀使用交流220V市電作供電電源，記錄儀上的芯片供電電源要求直流5V。因此，電源模塊要完成AC220V到DC5V的轉(zhuǎn)換。原理為220V交流電經(jīng)過全橋整流電路后整流后，進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓后，送入7805三端穩(wěn)壓器得到穩(wěn)定的直流電壓5V。三、溫濕度記錄儀軟件設(shè)計系統(tǒng)硬件架構(gòu)完成后，系統(tǒng)軟件所實(shí)現(xiàn)的功能主要是進(jìn)行上電之后的初始化設(shè)置，溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、記錄、顯示和傳送。單片機(jī)上電或復(fù)位后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，完成對單片機(jī)的IO口、內(nèi)部寄存器、串行通訊的波特率等進(jìn)行初始設(shè)置，然后掃描紅外接收器，看遙控器是否有遙控信號傳送過來。若有，分析信號是進(jìn)行記錄儀的設(shè)置信號還是數(shù)據(jù)傳送信號，設(shè)置信號轉(zhuǎn)入設(shè)置記錄儀時間、記錄間隔、顯示模式的設(shè)置，傳送信號控制記錄儀中記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至PC機(jī)。若沒有遙控信號送入單片機(jī)，查詢是否是記錄間隔時間到，若是進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集、記錄和顯示，否則重新查詢是否有遙控信號送來。軟件設(shè)計采用C語言編程語言，采用模塊化的設(shè)計方法。根據(jù)流程圖，將程序分為初始化模塊，紅外遙控信號采集模塊，紅外遙控信號處理模塊，溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為存儲數(shù)據(jù)、顯示碼轉(zhuǎn)換模塊，PCF8563設(shè)置、時間信息的讀取、顯示碼轉(zhuǎn)換模塊，溫濕度數(shù)據(jù)記錄模塊和記錄歷史數(shù)據(jù)傳送等模塊?？偨Y(jié)本文研究設(shè)計了一種基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀，該記錄儀具有數(shù)據(jù)采集精度高、體積小、攜帶方便、成本低、功耗低、結(jié)構(gòu)簡單、控制簡單方便等特點(diǎn)。該記錄儀也存在一定的不足之處，因歷史數(shù)據(jù)的存儲使用的是單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM區(qū)，而單片機(jī)的EEPROM區(qū)容量有限，該記錄儀最多只能存儲500條歷史數(shù)據(jù)。若設(shè)置為15分鐘記錄一條數(shù)據(jù)，記錄儀本體只能存儲3天的歷史數(shù)據(jù)。單片機(jī)擴(kuò)展大容量的存儲芯片可以增加記錄的歷史數(shù)據(jù)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀的設(shè)計技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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2021
單片機(jī)智能窗簾系統(tǒng)
基于單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著各類科技的不斷發(fā)展，理論知識與生活實(shí)際的結(jié)合越來越密切，人們的生活水平不斷提高，與此同時，應(yīng)用越來越廣泛的科技智能化也使得人們的隱私安全受到了很大的侵犯，所以人們對自身隱私的安全與否也愈加重視，而作為家庭住所中必備的窗簾，它對保護(hù)居民隱私與遮擋外部光線十分有用?，F(xiàn)在市面上大部分的傳統(tǒng)窗簾都需要手動開關(guān)，這樣不僅吃力，而且還有可能錯過最佳光照時間，所以窗簾的智能控制就顯得十分重要且有效了。一、智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計方案該設(shè)計主要是實(shí)現(xiàn)光控窗簾系統(tǒng)，其中包括光控、定時和手動三種功能。因此需用借助各種接口和MCU連接這些控制元。應(yīng)用AT89C52系列單片機(jī)設(shè)計系統(tǒng)，安裝ADC0832芯片、VS1838b、ULN2003芯片等，控制窗簾在不同光照下的打開或是關(guān)閉。按鍵掃描模塊、紅外遙控模塊、光敏電阻、步進(jìn)電機(jī)、AT89C52共同構(gòu)成此次的設(shè)計系統(tǒng)。應(yīng)用光敏電阻采集模擬信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，并以此來操控步進(jìn)電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)或是逆時針旋轉(zhuǎn)來模擬窗簾的起閉。自動光控起閉窗簾運(yùn)用的是光控的原理來完成的，當(dāng)外部的光線強(qiáng)度到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)值上限時，窗簾被打開；當(dāng)外部的光線強(qiáng)度到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)值下限時，窗簾被關(guān)閉?；谝陨瞎ぷ髟?，設(shè)計系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅成本低，而且還方便快捷，實(shí)現(xiàn)的結(jié)原理圖如圖1：除此之外，窗簾的自動起閉還可以通過時間來預(yù)先設(shè)置或是直接通過按鍵來啟動關(guān)閉窗簾。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)較多，結(jié)構(gòu)較單一，系統(tǒng)穩(wěn)定，不易受外部環(huán)境的干擾。二、單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)硬件設(shè)計2.1主程序模塊該系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)晶振電路，所謂的石英晶體振蕩器即是單片機(jī)電路中的晶振。晶振通常是一個電容和電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)上一個電容，存在兩個諧振點(diǎn)，諧振串聯(lián)在一起是低頻率的；諧振并聯(lián)在一起是高頻率的。晶體振蕩器可以給單片機(jī)提供脈沖信號，也即單片機(jī)的工作速度。晶體振蕩器會和單片機(jī)引腳中的X1、X2引腳相連接，此時這個電路會引生諧波，而諧波的存在會使得振蕩器的穩(wěn)定性受到影響。為了解決這個問題，我們在晶振引腳處接入瓷片電容，這個電容一般選擇在10到50 pF，需要接地。此次設(shè)計使用的晶振是12MHz的石英晶體。2.2按鍵模塊該次設(shè)計中按鍵模塊的功能是在自動光照窗簾之外，能夠通過按鍵來定時使窗簾關(guān)閉或是直接用按鍵來控制窗簾的打開或是關(guān)閉。此次設(shè)計需要用到5個獨(dú)立按鍵。它們分別實(shí)現(xiàn)的功能有設(shè)定鍵（設(shè)定自動光控窗簾的啟閉時間）；數(shù)字值加鍵；數(shù)字值減鍵；啟動窗簾按鍵（按下此鍵后窗簾被打開）；關(guān)閉窗簾鍵（按下此鍵后窗簾被關(guān)閉）。2.3光敏和AD轉(zhuǎn)換模塊自動光控起閉窗簾系統(tǒng)是根據(jù)外部光照的情況變化來及時地打開或是關(guān)閉窗簾，光敏電阻負(fù)責(zé)完成此部分所需要的功能。光敏電阻能夠?qū)ν獠抗庹諒?qiáng)度值感應(yīng)十分敏感，對電阻值的改變與否有著直接作用。電阻值與光照強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，強(qiáng)度增加電阻值減少，反之則電阻增大。ADC0832是8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。與TLC0832可以代換，它有兩個可多路選擇的輸入通道。串行輸出可配置為和標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器或微處理器接口，其多路器可用軟件配置為單端或差分輸入，差分的模擬電壓輸入可以抑制共模電壓，但輸入基準(zhǔn)電壓不可以調(diào)整大小，在內(nèi)部已經(jīng)連到VCC。ADC0832芯片有四條數(shù)據(jù)連接線，它們分別與單片機(jī)相連接，分別是CS片選端；CLK芯片時鐘輸入端；DI數(shù)據(jù)信號輸入端；DO數(shù)據(jù)信號輸出端。在單片機(jī)進(jìn)行通信時，DI與DO端都是與單片機(jī)雙向連接的且它們不能同時生效工作，所以在電路中將此兩端并聯(lián)起來到一根數(shù)據(jù)線上。兩端數(shù)據(jù)分別顯示為1、0時，CH0引腳端實(shí)現(xiàn)單通道轉(zhuǎn)換。CH1引腳端進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換在2位數(shù)據(jù)為1、1的情況下。CH1引腳端和CH0引腳端在數(shù)據(jù)顯示為0、0時分別用作反輸入端IN-和正輸入端IN+。兩位數(shù)據(jù)顯示為0、1時，CH1和CH0的正負(fù)輸入端極性發(fā)生變化。若第三個脈沖下沉，DI端在第三個脈沖來之前就會失去輸入功用。采用DO/DI端輸出數(shù)據(jù)來輸出DO。用DO端來輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的DATA7當(dāng)?shù)谒膫€脈沖下沉?xí)r。DO端在D0端輸送出最低位數(shù)據(jù)DATA0之前會一直輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)是在每個脈沖下沉之前。接收到DATA0數(shù)據(jù)之后這一字節(jié)數(shù)據(jù)就輸出結(jié)束了。之后再輸出相反字節(jié)數(shù)據(jù)。將CS片選使能引腳端置為高電平，此時芯片不能使用。AD轉(zhuǎn)換芯片的輸入電壓均為0到5V，此電壓僅適用于它被作為單通道的模擬信號時。它的電壓的精度在八位分辨率時是19.53mV，當(dāng)用作正負(fù)輸入端時，應(yīng)該預(yù)定較大的范疇值的電壓值，并用次來提升轉(zhuǎn)換時的精度。2.4步進(jìn)電機(jī)設(shè)計模塊步進(jìn)電機(jī)是一種開環(huán)的節(jié)制器件，角位移就是在其電脈沖的轉(zhuǎn)換下得來的，脈沖信號的頻率和數(shù)目會影響到電機(jī)的轉(zhuǎn)動。例如當(dāng)一個脈沖信號輸送到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器時，其可以使得此電機(jī)按照我們先前假設(shè)的正方向或是反方向轉(zhuǎn)動一個一定的角度，我們稱此角為步距角。步進(jìn)電機(jī)可以快速地開啟和停止。步進(jìn)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速和步進(jìn)角的關(guān)系多被用在精度較高的電路中，而這些只與脈沖的頻率相關(guān)聯(lián)。ULN2003的七個引腳與單片機(jī)P1.0~P1.7連接。在ULN2003芯片旁邊安裝插線排針，也就是電機(jī)的五線接口，用于連接步進(jìn)電機(jī)。5V電源直接連接J4的第一引腳端口。與電機(jī)相連接，直接驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)從而來模擬控制窗簾的起閉。步進(jìn)電機(jī)是包括單相電機(jī)和多相電機(jī)兩類，這兩類都是同步步進(jìn)電機(jī)。單路電脈沖可以驅(qū)使單相電機(jī)運(yùn)作，單相電機(jī)由于其本身的低輸出功率一般用作驅(qū)使微小電路。步進(jìn)電機(jī)很適合應(yīng)用于微處理器控制主要是因?yàn)槟苤苯咏邮諗?shù)字量。2.5顯示部分模塊該次設(shè)計中用來顯示實(shí)時時間、開關(guān)窗簾定時時間、光照強(qiáng)度值的是LCD1602，在1602上顯示的時間可以通過按鍵調(diào)整，通過按鍵設(shè)定起閉窗簾的時間，在1602上實(shí)時顯示；也可以通過1602顯示我們采集到的光照數(shù)字值。P0在此用作數(shù)據(jù)口的連接，在1602處與7到14引腳相連接，在連接線路上來傳輸寫數(shù)據(jù)或是寫指令。而且在線路的連接中必須加入上拉電阻。LCD1602的4引腳是RS寄存器選擇端，可以用來選擇數(shù)據(jù)還是命令；LCD1602的5腳是R/W讀寫控制端，它能決定讀數(shù)據(jù)還是寫數(shù)據(jù)，與單片機(jī)芯片的P2.0端口貫串；LCD1602的六引腳是E使能信號端，可以控制器件是否工作，與單片機(jī)芯片P2.2端口相銜接。在此次設(shè)計中采用旋轉(zhuǎn)電位器來調(diào)節(jié)1602的背光亮度。三、智能窗簾控制系統(tǒng)軟件設(shè)計此系統(tǒng)的主程序需要完成的功能有：單片機(jī)各個模塊的初始化操作，定時器初值設(shè)置以及開啟電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示時間光照數(shù)字量等。通過主函數(shù)void main()來調(diào)用各個模塊子函數(shù)以此來實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的功能。軟件流程圖如圖7?？偨Y(jié)該系統(tǒng)設(shè)計采用AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計，通過控制一個可逆、直流電動機(jī)來控制窗簾的打開和關(guān)閉，使用遙控、光控方式使得窗簾系統(tǒng)變得智能化，這正符合現(xiàn)在智能家居的發(fā)展方向，能夠讓智能生活理念得到更好的推廣。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計流程。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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03-15
2021
單片機(jī)低功耗設(shè)計
單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計的總體原則及其設(shè)計策略隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在人們的生產(chǎn)生活領(lǐng)域，基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的電子產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用，同時對單片機(jī)系統(tǒng)的能耗功率設(shè)計提出了更高的要求，單片機(jī)低功耗設(shè)計越來越受到人們關(guān)注，單片機(jī)低功耗設(shè)計符合社會節(jié)能要求，可以大幅度提高電子產(chǎn)品的使用壽命，大大提高產(chǎn)品競爭力。由此看出，單片機(jī)的低功耗設(shè)計不但具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較大的社會效益。一、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計原則（１）ＣＰＵ內(nèi)核簡單為宜原則：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中，ＣＰＵ的選擇不能一味的追求性能。８位機(jī)就夠用，一定要遵循夠用就好的原則。隨著科技的發(fā)展，當(dāng)前的單片機(jī)運(yùn)行速度越來越快，但是性能的不斷提升一定會帶來能量的消耗。相對復(fù)雜的ＣＰＵ集成度也一定高，由于片內(nèi)晶體管多，總漏電流會加大，所以當(dāng)設(shè)備處于ｓｔｏｐ狀態(tài)的時候，也會產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，所以ＣＰＵ的選擇，簡單實(shí)用就好，不但可以降低功耗而且可以降低成本。（２）電壓系統(tǒng)“夠用就好”原則：降低單片機(jī)供電電壓能夠很好的降低使用功率，目前，單片機(jī)的供電電壓已經(jīng)從原來的５Ｖ降至１．８Ｖ。低電壓供電可以有效的降低系統(tǒng)工作電流，但是由于晶體管的尺寸在不斷減小，這也是降低功耗非常不利的一方面。所以選擇低電壓系統(tǒng)時一定要慎重。系統(tǒng)中的其他電子元件在低電壓的情況下要確保正常工作。通過這種途徑可以很大程度上解決系統(tǒng)的低功耗問題。（３）選擇低功耗電路原則：單片機(jī)低功耗系統(tǒng)的設(shè)計，要選擇在低功耗的情況下，保持高效率的電路，目前低功耗系統(tǒng)使用的大多是ＨＣＭＯＳ集成電路，可以將很多集成電路共同聯(lián)結(jié)在一個封裝內(nèi)。這樣可以減少總線電容，從而容納更多的信號。除此之外，降低晶振頻率也能有效的降低整機(jī)電流，但是晶振頻率降低有時會影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度，會受到外部電路時序、計數(shù)器測量頻率、串行通訊頻率等的限制，所以在晶振頻率值選擇時，一定要考慮到系統(tǒng)信息處理的工作速度。二、單片機(jī)低功耗設(shè)計的主要依據(jù)２．１降低單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功耗在單片機(jī)低功耗系統(tǒng)設(shè)計中，要合理的運(yùn)用掉電、睡眠以及中斷，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的低功耗運(yùn)行，睡眠模式與掉電模式可以通過ＣＰＵ與系統(tǒng)的關(guān)斷來達(dá)到降低功耗的目的。集中功率消耗較大的任務(wù)，降低功耗時間，采用快速進(jìn)入掉電或睡眠狀態(tài)，避免系統(tǒng)無謂的等待。在確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下降低采集速度、總線速度。２．２單片機(jī)本質(zhì)低功率設(shè)計對于單片機(jī)本質(zhì)低功耗設(shè)計主要體現(xiàn)在對元器件的選擇和電路設(shè)計兩個方面。元器件的選擇要遵循頻率宜慢不宜快、系統(tǒng)宜靜不宜動、電壓宜低不宜高的原則，實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的節(jié)能化。關(guān)于元器件節(jié)能控制的主要方法為：控制電源電壓、時鐘控制以及靜態(tài)控制。在電路的設(shè)計過程中，要采用低功耗的喚醒電路設(shè)計，選擇集成度高的電子芯片來替代單一功能集成度低的電子芯片，在降低供電電壓的同時要加強(qiáng)電路的屏蔽與抗干擾能力設(shè)計。三、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計方案３．１單片機(jī)低功耗系統(tǒng)硬件設(shè)計（1）選擇適當(dāng)?shù)恼袷幏绞剑耗壳氨容^常用的振蕩器有晶體震蕩器、諧振器與ＲＣ振蕩器，３種振蕩器的喚醒時間各不相同，該設(shè)計選用晶體振蕩器，晶體振蕩器的喚醒時間在８．５ｍｓ左右，單片機(jī)在工作的過程中，如果喚醒的時間過長，就會形成一個預(yù)工作階段，這時處理器就會消耗電能，但是程序還沒有運(yùn)行，所以導(dǎo)致電能消耗損失。為了進(jìn)一步節(jié)約能耗，在晶體振蕩器的回路中串上一個小電阻ＲＳ。（2）處理Ｉ／Ｏ管腳：在單片機(jī)低功耗系統(tǒng)的設(shè)計中，Ｉ／Ｏ管腳的處理尤為重要。設(shè)置為輸出的管腳可以驅(qū)動２０－２５ｍＡ的電流，所以要對每一個輸出管腳進(jìn)行優(yōu)化，為了達(dá)到節(jié)能的效果，可以禁止內(nèi)部上拉，使外部較大的電阻做上位，這種做法可以做到在休眠狀態(tài)下節(jié)約能量，在受干擾的環(huán)境下，會由于內(nèi)部鎖存器的頻繁翻轉(zhuǎn)，而增加電流的消耗。所以，沒有用的管腳，都可以設(shè)置為輸出，不能只是簡單的不接，一旦外界出現(xiàn)干擾信號就極易成為反復(fù)振蕩的輸入信號，造成不必要的功耗。（3）選擇合適的ＭＣＵ以及待機(jī)模式：低功耗的ＭＣＵ對于降低單片機(jī)的功耗具有十分重要的作用，一定要根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)被應(yīng)用的具體場合，從多種待機(jī)工作模式中選取最恰當(dāng)?shù)哪Ｊ?，最大可能的使ＭＣＵ處于低功耗狀態(tài)。ＭＣＵ的工作頻率不同時，工作耗電的差異也會很大，另外，低電壓供電可以使系統(tǒng)的供電電流大大下降，降低單片機(jī)的供電電壓可以有效降低功耗。所以選擇合適的ＭＣＵ以及系統(tǒng)電壓，對于降低功耗具有積極意義。３．２單片機(jī)低功耗系統(tǒng)軟件設(shè)計（1）采取“中斷”方式降低功耗：系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，程序的中斷方式不同，對于應(yīng)用系統(tǒng)功耗的大小有很大區(qū)別，在“中斷”的形式下，系統(tǒng)處理器可以處于空閑狀態(tài)，而如果在查詢的形式下，ＣＰＵ對于Ｉ／Ｏ寄存器就會不停的訪問，產(chǎn)生額外的功耗。（2）間歇式運(yùn)行Ｉ／Ｏ模塊：Ｉ／Ｏ模塊在間歇式運(yùn)行時一定要注意關(guān)閉電源，目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所采用的驅(qū)動一般功率較大，所以要通過一個Ｉ／Ｏ引腳來進(jìn)行掌控，當(dāng)系統(tǒng)無需通信時，及時的關(guān)閉驅(qū)動。對于簡單封裝或沒有引出的單片機(jī)，要注意Ｉ／Ｏ引腳的初始化。（3）降低ＣＰＵ的運(yùn)算量：在實(shí)際操作中，關(guān)于減少ＣＰＵ的運(yùn)算量的方法有很多，可以將運(yùn)行算好的結(jié)果提前植入到Ｆｌａｓｈ當(dāng)中，在使用時可以通過查詢的方式來替代運(yùn)算，從而減少ＣＰＵ運(yùn)算量。許多單片機(jī)已經(jīng)具備快速尋址方式與查表指令，對一些難以避免的計算非常有效。增加分?jǐn)?shù)運(yùn)算或減少浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的使用，盡可能使用一些短的數(shù)據(jù)類型。（4）選擇低功耗模式系統(tǒng)：低功耗模式主要指系統(tǒng)的等待或停止模式。這種模式下單片機(jī)的功率會遠(yuǎn)小于運(yùn)行時功率，在等待模式下，ＣＰＵ會停止工作，但是單片機(jī)的外圍Ｉ／Ｏ模塊不會停止工作，系統(tǒng)的功耗降低也有限，如圖２所示。以Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ的ＨＣＳ０８單片機(jī)為例，給出不同運(yùn)行模式下的系統(tǒng)功耗。ＨＣＳ０８是８位單片機(jī)，有多個系列，各系列Ｉ／Ｏ模塊數(shù)目有所不同，但低功耗模式下的電流消耗大致相同。因此在讓系統(tǒng)進(jìn)入深度停止?fàn)顟B(tài)前，要將重要系統(tǒng)參數(shù)保存在非易失性存儲器中，如ＥＥＰＲＯＭ中。深度停止模式關(guān)掉了所有的Ｉ／Ｏ，可能的喚醒方式也很有限，一般只能是復(fù)位或ＩＲＱ中斷等。保留的Ｉ／Ｏ模塊越多，系統(tǒng)允許的喚醒中斷源也就越多。單片機(jī)的功耗將根據(jù)保留喚醒方式的不同，降至１μＡ至幾十μＡ之間?？偨Y(jié)在當(dāng)今社會的發(fā)展中，低功耗的單片機(jī)應(yīng)用已經(jīng)成為單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的主要發(fā)展方向，加強(qiáng)與推廣單片機(jī)低功耗設(shè)計的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在以后的研究與設(shè)計中，通過對硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)的設(shè)計與創(chuàng)新，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來將會創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計的總體原則及其設(shè)計策略。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-13
2021
公交車溫控系統(tǒng)設(shè)計
基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)設(shè)計隨著城市空氣污染現(xiàn)象加重，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，公交車作為環(huán)保出行的公共交通工具，被廣泛使用，而且為了提高乘車舒適性，城市空調(diào)公交車普及率不斷提高?？照{(diào)公交車車內(nèi)的冷熱舒適性不僅直接影響乘客的乘車感受，而且影響乘客的身體健康。有關(guān)規(guī)定指出，每年的６月１日至９月３０日和１２月１日至次年３月１日期間，以及在此期間外車廂內(nèi)溫度高于２８℃或者低于１２℃時，公交車空調(diào)設(shè)施開啟，以保持一個溫度舒適的乘車環(huán)境。但在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)公交車車廂內(nèi)夏季溫度過低，而冬季溫度過高，車廂內(nèi)外溫差過大，造成乘客乘車的不舒適感，使本來是為了提高乘客的舒適性而增加的制冷制熱系統(tǒng)，則成了很多人拒絕乘坐公交車的緣由。目前新能源公交車———?dú)怆娀旌闲凸黄囋诔鞘薪煌ㄉ洗罅渴褂?，它?jié)氣率高，更加環(huán)保，同時克服了純電動公交單次充電續(xù)航里程短的問題。但是此車制冷制熱系統(tǒng)并沒有相應(yīng)地得到升級，還不能較好地滿足乘客對溫度舒適度的要求。有學(xué)者曾對純電動公交車內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)的速度場和溫度場進(jìn)行過分析，但針對目前廣泛使用的天然氣公交車或氣電混合型公交車溫度控制系統(tǒng)的研究還很不足。本文針對上述情況，進(jìn)行基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)設(shè)計，以便從功能上更大程度地滿足乘客對空調(diào)公交車溫度舒適性的要求。一、公交車溫控系統(tǒng)硬件設(shè)計１．１系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計車內(nèi)溫度會隨著室外溫度、車內(nèi)乘客數(shù)量的變化而變化，單一給定的溫度控制系統(tǒng)不能很好地保障乘客乘車的舒適度。本設(shè)計是以ＳＴＣ８９Ｃ５２單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，應(yīng)用溫度傳感器ＤＳ１８Ｂ２０測量公交車內(nèi)的溫度，選擇ＬＣＤ１６０２型液晶顯示器進(jìn)行溫度顯示。在車廂內(nèi)部設(shè)置多個按鍵，乘客通過按鍵的方式提出升溫或降溫需求。當(dāng)乘客按下鍵盤后，單片機(jī)啟動計數(shù)功能對３ｍｉｎ內(nèi)的升溫、降溫需求進(jìn)行統(tǒng)計，同時判斷溫度調(diào)整的度數(shù)，從而滿足乘客的需求。系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計框圖如圖１所示。１．２系統(tǒng)的原理圖用５組按鍵開關(guān)模擬車廂溫度控制器，每組中２個按鍵分別代表升溫和降溫。一旦有按鍵被按下，單片機(jī)每隔３ｍｉｎ對按鍵情況進(jìn)行一次數(shù)據(jù)統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，系統(tǒng)執(zhí)行升溫或降溫控制程序?？紤]到車廂內(nèi)乘客流動性大，且溫度調(diào)節(jié)過程的滯后性，每次調(diào)節(jié)的度量選擇為２℃，且在１ｈ內(nèi)溫度改變量不超過６℃。當(dāng)升溫按鍵按下次數(shù)大于降溫按鍵按下次數(shù)時，單片機(jī)３．４引腳輸出高電平，Ｑ１三極管導(dǎo)通，ＲＬ１繼電器接通，連接車內(nèi)制熱功能的輸入端，系統(tǒng)開始加熱升溫。本設(shè)計用加熱片模擬車內(nèi)加熱功能，加熱片接通５Ｖ電源開始加熱。當(dāng)升溫按鍵次數(shù)小于降溫按鍵次數(shù)時，系統(tǒng)執(zhí)行降溫控制程序，單片機(jī)３．５引腳輸出高電平，Ｑ２三極管導(dǎo)通，ＲＬ２繼電器接通。本設(shè)計用小風(fēng)扇模擬車廂內(nèi)制冷功能，此時風(fēng)扇接通５Ｖ電源開始制冷。二、公交車溫控系統(tǒng)軟件設(shè)計２．１主程序流程其運(yùn)行流程是：打開開關(guān)通電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，延時處理后溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，并將采集的溫度值傳輸給液晶顯示屏顯示當(dāng)前溫度，系統(tǒng)判斷按鍵模塊是否有按鍵按下，無按鍵操作則傳感器繼續(xù)工作；如果有按鍵操作，則單片機(jī)以３ｍｉｎ為采樣周期采集按鍵按下的次數(shù)，然后計算是否需要改變溫度，并判斷溫度調(diào)節(jié)的度數(shù)，從而控制繼電器工作實(shí)現(xiàn)升降溫功能。２．２溫度采集本設(shè)計采用ＤＳ１８Ｂ２０型溫度傳感器來檢測車內(nèi)溫度，它具有耗電低、體積小、不易被干擾、容易與微處理器相匹配等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以把不同溫度轉(zhuǎn)化成相對應(yīng)的數(shù)字信號。放置傳感器的位置會影響測量的準(zhǔn)確性，本設(shè)計僅用１個傳感器模擬采集車內(nèi)溫度，但在實(shí)際中可以在車廂多個位置放置，以便更全面地反映車內(nèi)溫度情況。ＤＳ１８Ｂ２０對外界溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號通過數(shù)字信號的方式經(jīng)Ｐ３．７口傳給單片機(jī)。２．３液晶顯示模塊本設(shè)計選擇ＬＣＤ１６０２作為顯示模塊。它具有１６×２個字符的顯示容量，不僅可以顯示當(dāng)前溫度，還可以顯示開關(guān)控制量的參數(shù)和繼電器的工作狀態(tài)。ＬＣＤ１６０２工作電壓為４．５Ｖ至５．５Ｖ，當(dāng)電壓達(dá)不到額定工作電壓時，顯示器則不能工作。ＬＣＤ１６０２在工作電壓５Ｖ時的電流為２ｍＡ，為了達(dá)到顯示器額定電壓，本設(shè)計增加了交流直接變壓器將２２０Ｖ電壓變?yōu)椋担?，以保證顯示模塊的正常工作。三、公交車溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能溫度采集并顯示。通過溫度傳感器ＤＳ１８Ｂ２０和液晶顯示器ＬＣＤ１６０２將公交車內(nèi)的溫度顯示出來。溫度控制按鍵信息采集。單片機(jī)每隔３ｍｉｎ判斷一次是否有按鍵按下，如果沒有按鍵按下，則繼續(xù)進(jìn)行采集測溫；如果有按鍵按下，則判斷是升溫處理還是降溫處理。溫度調(diào)節(jié)。設(shè)定一次溫度的改變值為２℃，當(dāng)單片機(jī)判斷出需要升／降溫時，開啟繼電器使其工作，完成升溫或降溫的操作，直到溫度達(dá)到改變量的要求。溫度保持相對恒定。溫度調(diào)節(jié)完成后，再進(jìn)行下一次采集控制，且限定條件為１ｈ內(nèi)溫度的改變量不超過６℃。為了避免連續(xù)調(diào)溫或有人惡意改變溫度，系統(tǒng)的夏季空調(diào)設(shè)置溫度不低于１６℃，冬季空調(diào)設(shè)置溫度不高于３０℃。總結(jié)基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)，旨在改善空調(diào)公交車內(nèi)乘客的溫感舒適度而又不增加公交車司機(jī)的工作量。通過在車內(nèi)前、中、后部位安裝溫度控制按鍵鍵盤，讓乘客自己決定車廂內(nèi)的溫度。經(jīng)過多次軟件和硬件的調(diào)試后，通過模擬實(shí)驗(yàn)可知，所設(shè)計的基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對溫度的檢測采集和顯示，經(jīng)過單片機(jī)處理按鍵數(shù)據(jù)后，能夠自動完成升溫和降溫功能。因此，此溫控系統(tǒng)可以在空調(diào)公交車中進(jìn)行推廣應(yīng)用。另外，在實(shí)際中公交車進(jìn)站、出站時車門打開乘客上下車，車內(nèi)溫度變化會比較明顯，此時的溫度測量和按鍵統(tǒng)計會造成溫度調(diào)節(jié)的不準(zhǔn)確性，因此，此弊端在今后的設(shè)計中仍需進(jìn)一步改進(jìn)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-12
2021
智能關(guān)窗器單片機(jī)
基于單片機(jī)的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計雨天智能關(guān)窗器由控制器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)和顯示器系統(tǒng)組成。控制器系統(tǒng)是單片機(jī)，傳感器系統(tǒng)由雨滴傳感器和溫度傳感器組成，執(zhí)行器系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)，顯示器系統(tǒng)是LCD1602液晶屏，各系統(tǒng)分工明確，各司其職，相互合作，從而構(gòu)成雨天智能關(guān)窗器這個統(tǒng)一整體。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。一、雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)工作流程首先，先由單片機(jī)通過雨滴傳感器檢測外部環(huán)境，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，并把信號傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)判斷雨水值是否達(dá)到閾值，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗。其系統(tǒng)功能流程圖如圖2所示。二、雨天智能關(guān)窗器硬件介紹（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊：本設(shè)計采用的是STC15W4K32S4單片機(jī)。STC系列單片機(jī)是在傳統(tǒng)8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。STC單片機(jī)進(jìn)行了全面技術(shù)的升級與創(chuàng)新，相對于傳統(tǒng)8051內(nèi)核的單片機(jī)，其具有更好的性能及優(yōu)點(diǎn)。具有寬電壓范圍，能在2.4～5.5V電壓范圍內(nèi)正常工作；全部采用Flash技術(shù)，擦寫次數(shù)10萬次以上；采用ISP/IAP（在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程）技術(shù)；增強(qiáng)型8051CPU，1T型，即每個機(jī)器周期只有1個系統(tǒng)時鐘，速度比傳統(tǒng)8051單片機(jī)快8～12倍；內(nèi)部具有高可靠復(fù)位電路，ISP編程時16級復(fù)位門檻電壓可選，可徹底省掉外部復(fù)位電路；具有高精準(zhǔn)的R/C內(nèi)部時鐘，可徹底省掉外部昂貴的晶振；ISP編程時，內(nèi)部時鐘5～35MHz可選；大大地提高了集成度，比如集成了8通道高速10位ADC，速度最高可達(dá)30萬次每秒。（2）雨滴傳感器模塊：雨滴傳感器用于檢測是否降雨以及雨量的大小。該傳感器具有抗氧化性、導(dǎo)電性好、壽命長等性能，配有電位器調(diào)節(jié)靈敏度，工作電壓為3.3V～5V，使用寬電壓LM393比較器。當(dāng)下雨時，通過雨滴傳感器，利用水的導(dǎo)電性的原理，本不相通的感應(yīng)板就導(dǎo)通了，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，并在LCD液晶屏上顯示降雨量。（3）溫度傳感器模塊：該設(shè)計采用的溫度傳感器是LM35D，用于檢測室外的溫度，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，并在LCD1602液晶屏中顯示。該傳感器具有靈敏度高、線性度好、工作電壓較寬和非常省電等優(yōu)點(diǎn)。該傳感器輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性的關(guān)系，當(dāng)溫度為0℃時，輸出為0V，每當(dāng)溫度每升高1℃，輸出電壓就增加10mV。其轉(zhuǎn)化公式為U=T×10mV。（4）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊：步進(jìn)電機(jī)顧名思義就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動，其功能是將脈沖的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就會轉(zhuǎn)動一個角度。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖的個數(shù)，而不隨負(fù)載的變化而變化。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路需要ULN2003驅(qū)動芯片實(shí)現(xiàn)，ULN2003驅(qū)動芯片是由高耐壓、大電流、內(nèi)部有7個硅NPN型達(dá)林頓管組成。ULN2003的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)；ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。在該設(shè)計中，步進(jìn)電機(jī)的作用是實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗。（5）顯示器模塊：顯示器采用的是LCD1602液晶屏，其能夠顯示32個字符，2行顯示，即16列×2行。有電位器，可以自行調(diào)節(jié)對比度，LCD內(nèi)部有復(fù)位電路，可以用來提供各種控制命令，比如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)顯示、字符移位等等。在該設(shè)計中用于顯示室外溫度、降雨量以及窗戶的開關(guān)狀態(tài)。三、雨天智能關(guān)窗器系統(tǒng)測試結(jié)果實(shí)驗(yàn)中，我們設(shè)置閾值為30，在自動模式下，當(dāng)降雨量大于30時，實(shí)現(xiàn)自動關(guān)窗。當(dāng)降雨量小于30時，窗戶自動打開。在手動模式下，設(shè)備在按鍵的控制下實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗。自動和手動模式可以任意切換。經(jīng)過反復(fù)地實(shí)驗(yàn)、測試，驗(yàn)證了該設(shè)備性能運(yùn)行穩(wěn)定可靠?？偨Y(jié)智能家居給人們的生活帶來了新的體驗(yàn)，而且隨著科技的發(fā)展將會進(jìn)一步改善我們的生活，雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)為人們解決了生活中的實(shí)際問題。今后，在這個設(shè)備的基礎(chǔ)上將會增加更多的功能，諸如智能報警系統(tǒng)，智能防盜系統(tǒng)，打造一個舒適智能的家居空間。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-11
2021
單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)
單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)及其擴(kuò)展應(yīng)用在使用單片機(jī)搭建有人機(jī)交互的系統(tǒng)時需要用到鍵盤通常的按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時，電壓信號切換。系統(tǒng)對鍵盤的輸邏輯0或l行準(zhǔn)確采樣避免錯誤輸入是非常有必要的。理想的鍵盤輸入特性是：按鍵沒有按下時輸入為邏輯l廣旦按下則輸入立刻變?yōu)檫壿婳松開時輸入則立刻變?yōu)檫壿?。然而實(shí)際的鍵盤受制造工藝等影響其輸入特性不可能完美。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定，—般為5ms—lOms。單片機(jī)工作時間都是納秒與毫秒級別當(dāng)按鍵按下時在觸點(diǎn)即將接觸到完全接觸這段時間里，鍵盤的通斷狀態(tài)很可能已經(jīng)改變了多次。即在這段時間里鍵盤輸入了多次邏輯0和1。也就是輸入處于失控狀態(tài)。如果這些輸入被系統(tǒng)響應(yīng)，則系統(tǒng)暫時也將處于失控狀態(tài)這是我們要盡量避免的。在觸點(diǎn)即將分離到完全分離這段時間也是一樣的。鍵盤在輸入邏輯轉(zhuǎn)換時實(shí)際上是產(chǎn)生了瞬時的高頻干擾脈沖。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。即在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。目的在于消除干擾以達(dá)到理想輸入特性。有兩個階段可以設(shè)法消除此干擾：1、在鍵盤信號輸入系統(tǒng)之前（系統(tǒng)外）：2、鍵盤信號輸入系統(tǒng)以后(系統(tǒng)內(nèi))。一、硬件消抖在信號輸入系統(tǒng)之前將抖動干擾消除，可以節(jié)省系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)對其他信號的響應(yīng)能力這就是硬件消抖。（1）基本RS硬件消抖：用兩個“與非門”構(gòu)成一個RS觸發(fā)器利用基本RS鎖存器的記憶作用消除開關(guān)觸點(diǎn)振動所產(chǎn)生的影響。開關(guān)S每切換一次輸出端只有一次翻轉(zhuǎn)不存在抖動波形。（2）電容濾波消抖：使用RS鎖存器消抖只適用于單刀雙擲開關(guān)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中常用的鍵盤多是兩個接線端的按鍵。對此類按鍵的常用硬件消抖方法為在按鍵上并聯(lián)電容利用電容放電延時平波，再經(jīng)過施密特反相器調(diào)整就能夠得到?jīng)]有毛刺的脈沖波。（3）中斷法消抖：每個按鍵都外接到外部中斷口上當(dāng)有按鍵按下時引起單片機(jī)的中斷。此種方法的好處在于不用在主程序不斷循環(huán)查詢.只要有中斷再去做相應(yīng)處理不足之處在于—個單片機(jī)的中斷源是相當(dāng)寶貴的所以很少有人采用這種方法。二、軟件延時消抖如前所述若采用硬件消抖電路那么N個鍵就必須配有N個防抖電路。因此，當(dāng)按鍵的個數(shù)比較多時硬件防抖將無法勝任。在這種情況下I可以采用軟件的方法進(jìn)行防抖。軟件消抖的實(shí)質(zhì)在于降低鍵盤輸入端口的采樣頻率將高頻抖動略去即檢測出鍵閉合后執(zhí)行一個延時程序，產(chǎn)生5ms一10ms的延時，讓前沿抖動消失后再一次檢測鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測到按鍵釋放后，也要給5ms一10ms的延時，待后沿抖動消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。三、軟件消抖的擴(kuò)展應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中軟件消抖技術(shù)并不單純運(yùn)用在按鍵上，也可運(yùn)用于其他地方以使程序運(yùn)行更加合乎我們的要求，如下面二種情況：1)在某些情況下例如系統(tǒng)受到外部震動，也會在按鍵電路中出現(xiàn)電平抖動但這種抖動不是控制者所希望的操作如果沒有防抖程序那么系統(tǒng)會因這種不希望出現(xiàn)的干擾而錯誤動作。2)為了避免系統(tǒng)誤判可以編寫防抖動程序。下面就第一種情況在行程控制系統(tǒng)中)采用這種技術(shù)盾看能否提高系統(tǒng)性能更好的實(shí)現(xiàn)功能I彌補(bǔ)常用方法的不足!.以一個簡單的工控項目來舉例說明顧目要求上電后，_-個普通電機(jī)控制—個滑塊從左邊往右邊推最右邊有一個行程開關(guān)滑塊碰到行程開關(guān)后息機(jī)停止運(yùn)動結(jié)束。轉(zhuǎn)化成單片機(jī)編程思路用1個IO口輸出扃電平時電機(jī)運(yùn)動，f氐電平時電機(jī)停止。另1個IO口作輸入術(shù)全測行程開關(guān)的電平狀態(tài)如果發(fā)現(xiàn)是高電平說明還沒碰上行程開關(guān)感應(yīng)器加果發(fā)現(xiàn)是低電平就說明碰上了感應(yīng)器此時就可以發(fā)出停止電機(jī)的命令。思路一：直接判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)廣且發(fā)現(xiàn)低電平，就認(rèn)為電機(jī)已經(jīng)碰到了行程開關(guān)馬上停止電機(jī)。這種思路的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)及時膽缺點(diǎn)是太靈敏抗干擾能力非常差在工控環(huán)境里當(dāng)電機(jī)正在行進(jìn)的過程中如果受到電源的波動或者外來的毛刺信號干擾行程開關(guān)的輸入信號可能會讀取到瞬間的低電平局致單片機(jī)誤判斷提前把電機(jī)停止了息機(jī)還沒碰到行程開關(guān)就草率停機(jī)。思路二：在判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)時加入了軟件的抗干擾處理（即軟件消抖技術(shù))，一旦發(fā)現(xiàn)低電平，一個計時器開始計時在計時的期間如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)高電平就馬上把計時器清零，如果一直是低電平，并且期間沒有出現(xiàn)高電平就認(rèn)為是穩(wěn)定的低電平此時判定是碰到了行程開關(guān)。這種思路的優(yōu)點(diǎn)是增加了抗干擾處理幾乎能百分百保證電機(jī)碰到了行程開關(guān)才停機(jī)不會有第一種思路的誤判了。缺點(diǎn)是因?yàn)樵谲浖垢蓴_環(huán)節(jié)增加了—小段延時而這一小段的延時會導(dǎo)致電機(jī)碰到行程開關(guān)后沒有馬上停止滑塊繼續(xù)往右運(yùn)動一小段時間才停止這樣因?yàn)橛袘?yīng)力存在系統(tǒng)運(yùn)行時間長了容易把右邊的限位機(jī)械結(jié)構(gòu)壓壞擠壞。思路三：本思路是結(jié)合了前面兩種的優(yōu)點(diǎn)在判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)時當(dāng)發(fā)現(xiàn)是低電平日寸(哪怕是干擾時出現(xiàn)的瞬間低電平)，電機(jī)馬上暫侵暫停和停止的概念不一樣雖然電機(jī)都是沒有轉(zhuǎn))，當(dāng)發(fā)現(xiàn)是高電平時甩機(jī)繼續(xù)運(yùn)行什么時候才認(rèn)為碰到行程開關(guān)?當(dāng)?shù)碗娖较袼悸范菢舆B續(xù)持續(xù)低電平的時間超過某個值時才認(rèn)為碰到了行程開關(guān)。在此判斷低電平的小延時期間，電機(jī)是處于暫停的狀沒有轉(zhuǎn))所以不會過沖擠壓右邊的行程限位機(jī)構(gòu)。這種思路優(yōu)點(diǎn)是既能及時響應(yīng)又增加了行程開關(guān)檢測的抗干擾處理，又不會讓電機(jī)過沖擠壓右邊的行程開關(guān)第三種思路能夠更好的實(shí)現(xiàn)功能并能有效防止干擾!總結(jié)傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)大多是串行處理只能并行處理—些中斷程序。對于這樣的系統(tǒng)只能采用單純軟件或硬件消抖但都不那么完美。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性往往是在硬件消抖技術(shù)的基礎(chǔ)上再適當(dāng)應(yīng)用軟件消抖技術(shù)這樣能更好的滿足系統(tǒng)的需要。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)及其擴(kuò)展應(yīng)用。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-10
2021
智能輪式機(jī)器人設(shè)計
基于Arduino單片機(jī)的智能輪式機(jī)器人設(shè)計輪式機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用方面可以完成自動化搬運(yùn)作業(yè)的任務(wù)，當(dāng)今社會,隨著生產(chǎn)條件日益現(xiàn)代化,勞動生產(chǎn)率要求越來越高,企業(yè)更注重效率,機(jī)器人在社會各領(lǐng)域的作用越來越大,對機(jī)器人的研究成為熱門話題,各項機(jī)器人比賽也備受人們的關(guān)注。如今在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景之下，催生了網(wǎng)上購物等平臺，同時也為物流業(yè)的蓬勃發(fā)展注入了強(qiáng)大的動力。在物流中心，快遞的分揀基本上還是依靠人工來實(shí)現(xiàn)，人工揀貨既效率低下而且又容易出錯，隨著業(yè)務(wù)量的增加還得增加更多的人手，所以自動分揀的建設(shè)是快遞發(fā)展的必然方向。因此智能分揀機(jī)器人的研究與創(chuàng)新應(yīng)用將很大程度的解決物流行業(yè)所面臨的一些問題，更重要的是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的一些功能能被應(yīng)用于各行各業(yè)，充分體現(xiàn)出智能化為人們生活和生產(chǎn)帶來的便利。本次機(jī)器人實(shí)驗(yàn)項目采用輪式機(jī)器人的設(shè)計方式，即移動機(jī)器人的一種。要求機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)將搬運(yùn)物通過指定路線搬運(yùn)到相應(yīng)位置，同時搬運(yùn)機(jī)器人能夠自動躲避路線中的障礙，自主應(yīng)對復(fù)雜的道路環(huán)境。搬運(yùn)機(jī)器人能夠通過無線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，能夠更好的服務(wù)于人類。一、智能輪式機(jī)器人方案開發(fā)思路智能搬運(yùn)機(jī)器人通過四輪驅(qū)動，每個車輪都由一個直流電機(jī)控制，通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動來控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。通過超聲波模塊或者紅外感應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對障礙物的識別，并將模塊采集的信息傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)判斷后對控制電機(jī)的IO口發(fā)送指令，使機(jī)器人完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動作。人工無線控制是通過藍(lán)牙模塊與手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)?？梢詿o線控制機(jī)器人完成前進(jìn)，后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的指令，從而讓機(jī)器人到達(dá)指定位置。二、智能輪式機(jī)器人硬件系統(tǒng)設(shè)計本次實(shí)驗(yàn)項目采用Arduino控制板，此芯片負(fù)責(zé)控制電機(jī)狀態(tài)，并處理從各個模塊收集的信息，然后發(fā)出相應(yīng)指令。本次項目以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新為主，由于干電池體積小，使用方便，可任意組合成所需電壓的直流電源，所以采用干電池供電。本實(shí)驗(yàn)采用2節(jié)3.7V大容量18650鋰電池供電，為系統(tǒng)中的各個模塊提供穩(wěn)定可靠的工作電壓。機(jī)器人設(shè)計采用輪式機(jī)器人的設(shè)計概念，每個輪子配有一塊DC3-6V直流減速馬達(dá)電機(jī)，減速比為1：48，工作電壓為3-6V。合適的電機(jī)在實(shí)驗(yàn)中占有非常重要的位置，耐用、環(huán)保和屏蔽環(huán)境干擾等都是其要考慮的參數(shù)，并且好的電機(jī)在代碼的包容度上也有明顯的幫助。本次實(shí)驗(yàn)項目采用的電機(jī)驅(qū)動方案是TB6612FNG電路。TB6612FNG是雙驅(qū)動，電機(jī)電源接口帶有反接保護(hù)電路。相對于傳統(tǒng)的L298N效率上提高好多，體積上也大幅減少。超聲波模塊由發(fā)射電路和接收電路組成。本次實(shí)驗(yàn)采用的超聲波傳感器是最常見的HC-SR04，使用電壓為DC5V，輸出5v高電平和0v低電平。靜態(tài)電流小于2mA,感應(yīng)角度不大于15度,探測距離為500cm,精度可達(dá)0.3cm。SR04是利用超聲波特性檢測距離的傳感器，其帶有兩個超聲波探頭，分別用作發(fā)射和接收超聲波。先使用Arduino的數(shù)字引腳13向TRIG腳輸入至少10us的觸發(fā)信號，模塊將自動發(fā)出8個40KHZ的超聲波脈沖，并自動檢測是否有信號返回。一旦檢測到有回波信號則ECHO引腳會輸出高電平，根據(jù)高電平持續(xù)時間就可以獲得機(jī)器人與被測障礙物的距離，從而完成避障任務(wù)。紅外傳感器尋線的基本原理是利用物體的反射性質(zhì)。本次實(shí)驗(yàn)是巡黑線行駛，采用的是四路紅外傳感器分別連接在Ar-duino主控板上的A1，A2，A3，A4口上，當(dāng)紅外線發(fā)射到黑線上時會被黑線吸收掉，發(fā)射到其它的顏色上將會反射到紅外的接收管上。以主控板上IO口高低電平的變化來判斷小車行駛軌跡。三、智能輪式機(jī)器人軟件設(shè)計在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實(shí)際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中占重地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計方法叫模塊程序設(shè)計法。模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點(diǎn)是：單個模塊比起一個完整的程序易編寫及調(diào)試；模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、定時子程序、避障子程序、中斷子程序顯示子程序、調(diào)速子程序、算法子程序構(gòu)成。智能分檢機(jī)器人在承載物件后應(yīng)按照規(guī)劃路線行駛到指定的區(qū)域等待物件被卸載，不同顏色的物件將被運(yùn)送到不同的分類區(qū)域。然后機(jī)器人將回到初始區(qū)域開始下一輪的任務(wù)，如此循環(huán)往復(fù)。本項目系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括尋線運(yùn)動子程序，避障子程序以及顏色識別子程序。智能分揀機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)整套的任務(wù)流程離不開各個模塊功能的配合。本次實(shí)驗(yàn)采用的是Arduino單片機(jī)，設(shè)計出能實(shí)現(xiàn)分揀的機(jī)器人，具有尋線運(yùn)動，顏色識別，避障等特點(diǎn)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于Arduino單片機(jī)的智能輪式機(jī)器人設(shè)計技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-09
2021
語音警示系統(tǒng)設(shè)計
基于超聲波及單片機(jī)技術(shù)的交通風(fēng)險語音警示系統(tǒng)目前人們駕駛汽車行駛在道路上，仍然是以肉眼判斷為主，觀察路況，車間以信號燈進(jìn)行信息傳遞。其次我國的車載道路交通預(yù)警系統(tǒng)比較落后，超聲波技術(shù)一般只用到了倒車?yán)走_(dá)當(dāng)中，應(yīng)用的范圍還比較窄。在車輛中，大部分語音警示還是基于GPS的限速和超速提醒。目前汽車倒車?yán)走_(dá)主要是具備數(shù)碼管或者液晶屏的距離顯示并且?guī)в蟹澍Q器的語音報警為主的汽車安全系統(tǒng)。車上安裝有實(shí)時測量車距和前后車輛車速的裝置還很少，大部分汽車都還沒有自己的“眼睛”，而激光測距等設(shè)備成本較高，而且目前的報警系統(tǒng)大多是通過液晶數(shù)碼管顯示車速或者距離，容易分散駕駛員的注意力，造成很多事故。一、交通風(fēng)險語音警示系統(tǒng)設(shè)計原理本作品的汽車語音風(fēng)險警示裝置包含有單片機(jī)控制電路、超聲波測距傳感器、語音芯片等，該裝置將各部件有機(jī)地結(jié)合起來，通過超聲波的發(fā)射與接收，完成對速度的測量，同時單片機(jī)工作，完成語音播報的工程。本系統(tǒng)在工作的時候采用的是兩個超聲波探頭分別進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收來進(jìn)行距離和相對速度的測量。本系統(tǒng)能測量前后車的速度和距離，當(dāng)車距小于5m的時候語音提示實(shí)時距離及其相對速度，從而起到提示和報警的作用。本系統(tǒng)利用單片機(jī)對超聲波信號循環(huán)不斷地進(jìn)行采集。系統(tǒng)包括超聲波傳感器、單片機(jī)控制、語音芯片。這個設(shè)計能夠連續(xù)測距測速，數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機(jī)的處理后，進(jìn)行語音播報警示。1.1超聲波模塊的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計要求，應(yīng)用T/R-40超聲波傳感器到本系統(tǒng)。超聲波發(fā)射過程：發(fā)射電路主要由超聲波發(fā)射換能器T40和反相器74LS04構(gòu)成。工作時單片機(jī)P1.0端口輸出的40kHz的方波信號一路經(jīng)一級反向器后送到超聲波換能器的一個電極，另一路方波信號經(jīng)兩級反向器后送到超聲波換能器的另一個電極，采用推換形式將方波信號加到超聲波換能器的兩端，這樣就可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動能力。上位電阻R1、R2一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時間，另一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動能力。超聲波接收過程：超聲波接收電路由兩級放大電路、超聲波傳感器和鎖相環(huán)電路組成。由于超聲波傳感器接收到的反射波信號非常微弱，所以兩級放大電路用于對傳感器接收到的信號進(jìn)行放大。當(dāng)鎖相環(huán)電路接收到頻率符合要求的信號后向單片機(jī)發(fā)出中斷請求。由于發(fā)送的超聲波頻率為40kHz，幫調(diào)整相關(guān)元件使鎖相環(huán)的中心頻率為40kHz，只響應(yīng)該頻率的信號，避免了其他頻率信號的干擾。當(dāng)超聲波傳感器接收到超聲波信號后，送入兩級放大器放大，放大后的信號進(jìn)入鎖相環(huán)檢波，如果頻率為40kHz，則從8腳發(fā)出低電平中斷請求信號送單片機(jī)P3.3端，單片機(jī)檢測到低電平后停止定時器的工作。1.2單片機(jī)的選擇根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計的實(shí)際要求，選擇AT89S51單片機(jī)作為本設(shè)計的單片機(jī)使用。51系列單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和片內(nèi)資源等方面與標(biāo)準(zhǔn)的52系列的單片機(jī)可以完全兼容。51系列的單片機(jī)功耗低，執(zhí)行速率很快，最高時鐘頻率可以達(dá)到90MHz，在應(yīng)用、在系統(tǒng)都可以編程，不占用用戶的資源。1.3語音芯片的選擇ISD2560語音芯片錄放時間32s~120s，音質(zhì)較好。該芯片內(nèi)含振蕩器，采用CMOS技術(shù)，具有自動增益控制、話筒前置放大、平滑濾波器、防混淆濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動及EEPRIM陣列等特點(diǎn)。該語音芯片的采樣頻率為8kHz，相同系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄放時間越長，但是通頻帶和音質(zhì)會有所降低。ISD2560可以重復(fù)錄放10萬次，它是一種永久記憶型語音錄放電路，ISD2560省去了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，集成度較高。1.4距離、相對速度計算的工作原理系統(tǒng)對距離、速度進(jìn)行測量時，由安裝在同一水平線上的超聲波傳感器發(fā)射超聲波，遇到障礙物后超聲波被反射回來，被接收器接受，然后通過超聲波反射的時間，確定距離。具體操作首先是由超聲波發(fā)射探頭向倒車的方向發(fā)射超聲波，與此同時定時器開始工作，記錄時間，超聲波在空氣中傳播的途中只要遇到障礙物后就會被反射回來，當(dāng)超聲波接收器接收到反射波后就會給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其立刻停止計時。這樣，定時器就能夠準(zhǔn)確的記錄下超聲波發(fā)射點(diǎn)至所測量的障礙物之間往返傳播所用的時間，通過得到的數(shù)據(jù)，運(yùn)用固定的公式算出安全距離，并提示。1.5系統(tǒng)C程序設(shè)計主程序首先會對整個系統(tǒng)進(jìn)行初始化，刪除必要的數(shù)據(jù)，然后將超聲波的回波接收標(biāo)志位置位，并且使單片機(jī)的某個端口輸出一個低電平用來啟動超聲波發(fā)射電路，此時定時器開始工作，同時計算距離的子程序也開始工作，然后再根據(jù)定時器記錄的時間計算出所需要測量的相對速度以及距離，再調(diào)用聲音處理程序來報警。最后主程序通過對回波信號的接收，完成后續(xù)的工作，就這樣，該系統(tǒng)會連續(xù)不斷地運(yùn)行，以兩個測量周期為一個計算單位，計算出相對的速度，然后循環(huán)不斷地進(jìn)行此操作，最終完成對距離、速度的測量。該系統(tǒng)采用的是模塊化設(shè)計方法，由超聲波發(fā)生子程序、主超聲波程序、距離計算子程序、超聲波接收中斷子程序等程序組成。二、語音警示系統(tǒng)單片機(jī)研究通過查閱資料學(xué)習(xí)，了解超聲波的物理性質(zhì)和單片機(jī)的基礎(chǔ)知識。其實(shí)很多方法都已經(jīng)被專家們論證過，已經(jīng)有了一定的成果，可以加以修改后使用。由于筆者能力有限，知識欠缺，只能對要用的知識進(jìn)行簡單修改和整理，應(yīng)用到自己的想法當(dāng)中。通過查閱每一個選用的器件的參數(shù)，看其是否符合主流的應(yīng)用，能不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計的要求。本作品基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)距離和相對速度的提示，將超聲波測距和傳感器聯(lián)系在一起，利用單片機(jī)的實(shí)時控制和數(shù)據(jù)處理功能測量并提示汽車與障礙物之間的距離和相對于自己行車的速度。這樣駕駛員就能直接判斷汽車之間的距離。本裝置的設(shè)計簡易，完善度不高，但規(guī)模小，器件少、調(diào)試方便，成本也低，器件更換容易，并且不占用駕駛員的視覺空間，可以完全解除駕駛員在倒車過程中的顧慮和困擾，減少事故的發(fā)生?？偨Y(jié)汽車交通風(fēng)險提示系統(tǒng)設(shè)計主要是基于AT89C51單片機(jī)控制核心，同時是以超聲波測距為主的語音報警系統(tǒng)。通過理論上大致的分析，設(shè)計方案基本可行。本系統(tǒng)工作時，通過超聲波傳感器完成對數(shù)據(jù)的采集，然后單片機(jī)開始工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計算以及處理，最后將結(jié)果通過語音芯片提示駕駛員。各個器件價格低廉，易于普及?？茖W(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，越來越多的超聲波技術(shù)會出現(xiàn)在傳感器中，超聲波的應(yīng)用可以極大的提高精度，而且設(shè)計簡單，易于操作，但是目前我國在這方面的技術(shù)十分的有限，還不能夠完全的制造超聲波傳感器，在不久的將來，超聲波技術(shù)一定會以精確方便的優(yōu)勢滿足各個行業(yè)的應(yīng)用。本系統(tǒng)欠缺完善度，缺乏修正，忽略了溫度的影響，精確度也比較低，但是作為安全輔助系統(tǒng)，配合以駕駛員的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，還是能夠規(guī)避一定程度的風(fēng)險，有比較廣闊的應(yīng)用前景的。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于超聲波及單片機(jī)技術(shù)的交通風(fēng)險語音警示系統(tǒng)設(shè)計。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-08
2021
智能服裝系統(tǒng)設(shè)計
基于單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)設(shè)計微電子、網(wǎng)絡(luò)通信和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新成果的普及和應(yīng)用。近年來，智能化可穿戴設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的一部分，受到社會各界的廣泛關(guān)注，正逐漸走進(jìn)人們的生活，如智能手表、智能眼鏡、智能服裝等。為使智能化可穿戴設(shè)備更好地滿足社會需求和實(shí)際應(yīng)用，給人類提供智能、便捷和高效的服務(wù)，各領(lǐng)域科研、技術(shù)人員加大了對可穿戴設(shè)備技術(shù)的研究和應(yīng)用力度。服裝作為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵罚痪印耙率匙⌒小敝?，將可穿戴技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入服裝，研究集感知、驅(qū)動、處理和傳輸于一體的智能服裝成為市場主流趨勢和時代發(fā)展熱點(diǎn)。智能服裝最早應(yīng)用于軍事、航天等特殊領(lǐng)域，后來逐漸拓展至醫(yī)療、保健、體育等行業(yè)。例如，針對人體健康方面的智能服裝，通常將嵌入式技術(shù)和多傳感器技術(shù)應(yīng)用到服裝上，可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測人員的血壓、脈搏、心率、體溫等信息的采集和處理。在醫(yī)療領(lǐng)域，智能服裝還用來研究高血壓、心臟病等患者的實(shí)時監(jiān)測問題，特別是將醫(yī)療器械與智能服裝相結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計已成為當(dāng)前及未來的發(fā)展趨勢。為使智能服裝更加滿足用戶需求，研究者還將無線通信及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用于智能服裝。與有線傳輸技術(shù)相比，無線通信在經(jīng)濟(jì)性、便攜性及舒適性等方面都有顯著優(yōu)勢。此外，智能服裝還可以從服裝的新功能、智能化程度及新型材料等方面進(jìn)行深入研究。由于病人、兒童、老人等屬于弱勢群體，對體溫和外界環(huán)境反應(yīng)不太敏感，需要全方位、全過程的實(shí)時護(hù)理。本文基于STC89 C52單片機(jī)設(shè)計了一種智能服裝系統(tǒng)，能實(shí)時感知人體與環(huán)境溫度、大氣氣壓和空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并通過短距離無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳遞到電腦或手機(jī)終端，有助于實(shí)現(xiàn)對病人、兒童、老人等24 h實(shí)時監(jiān)控。此外，還利用特殊的紫外線LE D發(fā)光二極管和超聲波傳感器，設(shè)計了具有驅(qū)蚊功能的驅(qū)蚊傳感器模塊，使智能服裝系統(tǒng)能夠有效驅(qū)除蚊蟲。同時，多傳感器數(shù)據(jù)融合模式的設(shè)計也是本文研究的重點(diǎn)，其目的是剔除監(jiān)測過程中出現(xiàn)的錯誤、冗余等數(shù)據(jù)，避免造成不必要的干擾，以正確獲取監(jiān)測人員的綜合健康評價值，從而有助于做出健康評估并采取有效應(yīng)對措施。一、智能服裝系統(tǒng)總體方案設(shè)計1.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計智能服裝系統(tǒng)采用插拔技術(shù)，將感知人體健康的傳感器(如溫度傳感器LM335 A)、微處理器STC89 C52等微電子器件嵌入智能服裝，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測人員的健康狀態(tài)和環(huán)境信息的實(shí)時監(jiān)測、處理、顯示、預(yù)警等功能。該系統(tǒng)主要包括微處理器模塊、傳感器模塊、通信模塊、上位機(jī)和監(jiān)測終端。智能服裝系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示。1.2智能服裝系統(tǒng)工作原理本文設(shè)計的智能服裝系統(tǒng)基于S T C8 9 C5 2微處理器，集成了溫度傳感器、氣壓傳感器、驅(qū)蚊傳感器和環(huán)境氣體傳感器等模塊，并采用了藍(lán)牙無線通信技術(shù)。首先，智能服裝系統(tǒng)將多傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過安裝的藍(lán)牙設(shè)備(藍(lán)牙收發(fā)器)進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)，即采用藍(lán)牙無線通信協(xié)議將接收的監(jiān)測人員健康狀態(tài)數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至附近的上位機(jī)。其次，在上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、優(yōu)化和存儲，再由I n te r n e t、4G、GPＲS等網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)測終端，實(shí)現(xiàn)信息的存儲、處理、顯示等功能。最后，用戶可以在遠(yuǎn)程監(jiān)測終端通過APP、IPAD、WEB等實(shí)時查看人員的綜合健康狀況。同時，該系統(tǒng)還利用光傳感器與物理驅(qū)蟲模塊相結(jié)合，不僅可以全天候監(jiān)測人體健康狀況，還能達(dá)到驅(qū)除蚊蟲的效果。智能服裝系統(tǒng)綜合運(yùn)用了傳感器、嵌入式開發(fā)、通信及軟件開發(fā)等技術(shù)，可以實(shí)時感知人體健康狀況數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，方便用戶通過連接的遠(yuǎn)程電腦或移動設(shè)備終端查看各類監(jiān)測信息和綜合健康評價值。二、智能服裝系統(tǒng)的硬件設(shè)計2.1傳感器模塊硬件設(shè)計主要是對安裝在服裝上的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行設(shè)計，包括使用的微處理器、溫度傳感器、氣壓傳感器、驅(qū)蚊傳感器和環(huán)境氣體傳感器等模塊的設(shè)計。智能服裝系統(tǒng)的微處理器和各傳感器模塊設(shè)計原理如圖2所示。溫度傳感器模塊采用LM335 A高精度溫度傳感器芯片，主要采集監(jiān)測人員的實(shí)時體溫和環(huán)境溫度。LM335 A溫度傳感器精度高、體積小，電源供電靈活、方便，比較適合嵌入到智能服裝系統(tǒng)。驅(qū)蚊傳感器模塊的關(guān)鍵技術(shù)是利用蚊蟲對特殊光源特別厭惡，以及對一定頻率的超聲波比較敏感，以達(dá)到驅(qū)趕蚊蟲的效果。設(shè)計的驅(qū)蚊傳感器模塊的發(fā)光源采用3 mm紫外線LED發(fā)光二極管;超聲波傳感器采用SSE1625T塑殼超聲波傳感器(16 mm/25 kHz)。氣壓傳感器模塊主要是輔助智能服裝系統(tǒng)監(jiān)測的人體健康狀況數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、有效。環(huán)境氣壓不同，會對傳感器數(shù)據(jù)造成一定的影響。因此，為了使監(jiān)測的各類數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確反映人體的實(shí)時健康狀況，特別在智能服裝系統(tǒng)中嵌入了氣壓傳感器模塊。本文設(shè)計的氣壓傳感器模塊采用的氣壓傳感器為MS5611－01 B A03傳感器芯片。環(huán)境氣體檢測傳感器模塊主要是為了實(shí)時了解監(jiān)測人員所處的環(huán)境狀況。近年來，環(huán)境污染日趨嚴(yán)峻，造成生活環(huán)境嚴(yán)重影響人們的健康和生命。病人、兒童、老人等弱勢群體對生活環(huán)境更加敏感，在某種場合或情況下需要時刻關(guān)注空氣質(zhì)量。本文設(shè)計的智能服裝系統(tǒng)集成了環(huán)境氣體檢測傳感器模塊，通過環(huán)境氣體傳感器實(shí)時感知監(jiān)測人員所處環(huán)境的空氣質(zhì)量，并綜合監(jiān)測的各項動態(tài)數(shù)據(jù)，有效評估監(jiān)測人員的健康狀況。智能服裝系統(tǒng)采用功耗低、體積小的C C S8 1 1數(shù)字型空氣質(zhì)量監(jiān)測傳感器，通過單片機(jī)控制氣體傳感器進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)的采集。2.2控制電路模塊STC89 C52處理器是一種低功耗、高性能的微控制器，具有8 K的系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89 C52微處理器被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)中，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供更靈活、有效的解決方案。智能服裝系統(tǒng)可在STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合上述各類傳感器模塊，利用藍(lán)牙通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的采集與傳輸。2.3通信電路原理Proteus是英國著名的E DA工具(仿真軟件)，包括原理圖布圖、代碼調(diào)試及單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真等，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺。利用該工具可實(shí)現(xiàn)智能服裝系統(tǒng)通信電路的設(shè)計、調(diào)試和仿真。三、智能服裝系統(tǒng)的軟件設(shè)計智能服裝系統(tǒng)設(shè)計的硬件設(shè)備必須依賴程序才能實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸功能。3.1監(jiān)控平臺設(shè)計智能服裝系統(tǒng)的監(jiān)控平臺可以方便用戶查看監(jiān)測信息。系統(tǒng)監(jiān)控平臺可以在上位機(jī)、遠(yuǎn)程WE B終端、移動終端等進(jìn)行訪問，其功能主要包括各傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)、人體健康綜合評價等信息的顯示、查詢等功能。其中，人體健康綜合評價值是通過多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)處理之后的融合值;人體溫度值可以同時查看監(jiān)測者的左腋窩、右腋窩、前胸和后背4個部位的局部溫度。所有數(shù)據(jù)不但可以直觀顯示數(shù)字形式，而且可以顯示出實(shí)時性的數(shù)據(jù)變化曲線。3.2數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)處理方面，智能服裝系統(tǒng)主要采用多傳感器數(shù)據(jù)融合方法，將多傳感器數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。通常，在人體健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過程中可能存在外界環(huán)境、系統(tǒng)異常等因素影響，使監(jiān)測數(shù)據(jù)存在丟包、冗余、不準(zhǔn)確或錯誤等現(xiàn)象。因此，對智能服裝系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過融合處理為更準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)，以達(dá)到綜合評估人體健康的目的。結(jié)論本文通過分析智能服裝的研究現(xiàn)狀，設(shè)計了一種基于STC89C52單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過實(shí)時感知監(jiān)測人員(如病人、兒童、老人等特殊群體)的健康狀態(tài)信息，通過藍(lán)牙技術(shù)將人體溫度、環(huán)境溫度、大氣氣壓和空氣質(zhì)量等多傳感器數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，并對多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行一級融合和二級融合，再將融合后更加準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)以互聯(lián)網(wǎng)或移動網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，用戶即可通過WEB系統(tǒng)或APP進(jìn)行實(shí)時瀏覽、查看監(jiān)測人員的健康狀況，并根據(jù)系統(tǒng)提醒和預(yù)警功能及時關(guān)注監(jiān)測人員的健康變化，以盡早做出相應(yīng)補(bǔ)救措施。同時，該系統(tǒng)還利用蚊蟲對特殊光源特別厭惡和對一定頻率的超聲波比較敏感的原理，在智能服裝系統(tǒng)中設(shè)計了帶有發(fā)光二極管和超聲波傳感器的驅(qū)蚊傳感器模塊，具有較好的驅(qū)趕蚊蟲效果。本文設(shè)計的智能服裝系統(tǒng)功能實(shí)用，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)和推廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。未來智能服裝在材料、技術(shù)、舒適度、款式等方面會不斷提升，將兼具醫(yī)療診斷、健康監(jiān)測、安全防護(hù)等多功能于一體。在研究智能服裝系統(tǒng)綜合設(shè)計、開發(fā)的同時，人們將會更加關(guān)注智能服裝的實(shí)用性和健康性，特別是從社會和市場的實(shí)際需求出發(fā)，融合新技術(shù)、新材料和多學(xué)科交叉進(jìn)行深入研究，推進(jìn)智能服裝及可穿戴設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、大眾化和商業(yè)化發(fā)展。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)設(shè)計詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-07
2021
火災(zāi)報警系統(tǒng)單片機(jī)
基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計全球每年發(fā)生的火災(zāi)數(shù)量逐年上升，其中住宅區(qū)火災(zāi)占的比重最大，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前，有很多火災(zāi)報警系統(tǒng)正被廣泛應(yīng)用于各種場所，但它們普遍存在不能及時將報警信號發(fā)送至管理人員的問題。因此，迫切需要設(shè)計一款反應(yīng)速度快且可自動報警的多路火災(zāi)報警系統(tǒng)，以便在火災(zāi)初期準(zhǔn)確探測災(zāi)情，及時發(fā)送報警短信至管理人員的手機(jī)。一、火災(zāi)報警系統(tǒng)方案火災(zāi)報警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。整個系統(tǒng)可以分為兩部分。一是上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示報警部分，二是下位機(jī)溫度和煙霧濃度測試子系統(tǒng)。在該設(shè)計系統(tǒng)中，測試子系統(tǒng)一共有三組。上位機(jī)子系統(tǒng)與下位機(jī)子系統(tǒng)采用NRF24 L01無線通信模塊進(jìn)行連接，通信模式是一對三。在下位機(jī)各個子系統(tǒng)中，以單片機(jī)msp430為中央控制單元，憑借煙霧檢測模塊和溫度檢測模塊檢測周圍環(huán)境的溫度和煙霧濃度，通過無線通信模塊NRF24L01將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)子系統(tǒng)即監(jiān)控顯示端。監(jiān)控顯示端中的控制芯片亦采用msp430。當(dāng)系統(tǒng)接收到下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)后，通過液晶顯示屏12864顯示數(shù)據(jù)。若接收到的數(shù)據(jù)值高于系統(tǒng)的設(shè)定值，系統(tǒng)便發(fā)出警報聲，同時通過GSM模塊發(fā)送報警短信至管理員手機(jī)進(jìn)行提醒。其中，上位機(jī)可以通過鍵盤模塊調(diào)節(jié)報警的限位值。二、火災(zāi)報警系統(tǒng)硬件設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)包含的硬件部分主要有上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示部分、NRF24L01無線通信模塊、下位機(jī)溫度和煙霧濃度采集單元。2.1上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示部分上位機(jī)接收端硬件部分主要包括核心控制器、12864液晶顯示模塊、設(shè)置報警范圍的鍵盤模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、GSM通信模塊和NRF24L01接口電路。（1）核心控制器：MSP430單片機(jī)是一種16位超低功耗的微處理器，具有強(qiáng)大的處理能力、高集成度、穩(wěn)定的工作狀態(tài)和豐富的片上外圍模塊等特點(diǎn)?；馂?zāi)報警系統(tǒng)選用msp430系列的msp430f169作為核心控制器，原因在于系統(tǒng)中不僅包含一對三的NRF24L01無線通信模塊，還加入了GSM通信模塊。這些模塊需要的輸入輸出口較多，且對程序處理能力要求較高，51單片機(jī)很難實(shí)現(xiàn)，而上位機(jī)子系統(tǒng)和下位機(jī)子系統(tǒng)通過采用msp430作為中央控制器可以解決這些問題。（2）GSM通信模塊：GSM通信模塊采用SIM300，主要原因在于SIM300可以在EGSM 900MHz、DCS1800MHz、PCS1900MHz三種頻率下工作。SIM的外形結(jié)構(gòu)也很輕巧，幾乎所有的工業(yè)應(yīng)用場合其尺寸都適用。SIM也經(jīng)常被使用于移動設(shè)備，如智能手機(jī)和掌上電腦。另外，SIM具有語音通話和短信發(fā)送功能，且待機(jī)功耗低。該設(shè)計系統(tǒng)使用的正是其短信發(fā)送功能。GSM通信模塊的接收端和發(fā)送端需要分別接到單片機(jī)的P1.0和P1.1管腳。該模塊發(fā)送短信需要進(jìn)行三方面設(shè)置。第一，設(shè)置GSM工作方式；第二，發(fā)送中文短信需要設(shè)置PDU模式；第三，設(shè)置發(fā)送短信的長度。（3）12864液晶顯示和按鍵電路設(shè)計：該系統(tǒng)采用三路數(shù)據(jù)采集模塊采集溫度和煙霧濃度。為方便在接收端顯示三路檢測值，特采用QC12864B液晶顯示屏，在畫面清楚的同時，可以顯示4行數(shù)據(jù)。因?yàn)橄到y(tǒng)包含3個下位機(jī)測試系統(tǒng)，在進(jìn)行上位機(jī)顯示時設(shè)置為三行分別顯示，每行顯示一組的溫度和煙霧濃度，如“1號：溫度29濃10%”，在液晶屏中另有一行顯示“設(shè)置：溫度**濃**”。盡管QC12864液晶顯示屏比LCD1602顯示屏價格高，顯示程序復(fù)雜，但其顯示效果優(yōu)勢明顯，可以完整顯示信息。而LCD1602只方便顯示數(shù)字和字母，且只能顯示兩行，顯示字體的大小也有限制。在上位機(jī)系統(tǒng)中加入按鍵電路，作用是調(diào)整溫度和濃度的報警限位值。實(shí)際使用過程中，系統(tǒng)會遇到季節(jié)的變更，環(huán)境溫度會相應(yīng)發(fā)生改變。因此，需要調(diào)節(jié)報警溫度值，如夏天環(huán)境溫度很高，報警溫度值需要適當(dāng)上調(diào)，而冬天正常環(huán)境溫度較低，需把報警溫度值向下調(diào)節(jié)。由于使用時只需要增加、減少和確定三個功能鍵即可順利工作，且矩陣式鍵盤編程較為復(fù)雜，按鍵電路在設(shè)計時并沒有采用矩陣式按鍵，而是選用了3個獨(dú)立的按鍵。2.2NRF24L01無線通信模塊該火災(zāi)報警系統(tǒng)由上位機(jī)子系統(tǒng)和下位機(jī)子系統(tǒng)兩部分組成。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用NRF24L01無線通信模塊。NRF24L01與中央控制器以SPI通信方式進(jìn)行連接。NRF24L01的工作頻率是2.4～2.5GHz，通用性強(qiáng)，可以連接到各種單片機(jī)芯片完成無線數(shù)據(jù)傳送工作。此外，它的電流功耗低，在發(fā)送模式時電流消耗約為11.3 mA，接收模式約為12.3 mA，而待機(jī)模式下功耗更低。在上位機(jī)子系統(tǒng)線路連接中，24L01芯片要與單片機(jī)的6個管腳相連接。其中，CSN是無線模塊的片選信號，需要連接到P1.2，由單片機(jī)發(fā)出信號來控制是否允許向24L01輸寫數(shù)據(jù)。MOSI是輸入信號，與單片機(jī)的P1.3相接，由單片機(jī)向無線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。MISO是模塊的輸出信號，是無線模塊向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的接口，與單片機(jī)的P1.4相接。IRQ是模塊輸出接口，是無線模塊產(chǎn)生中斷信號并發(fā)送給單片機(jī)的接口，與單片機(jī)的P1.5相連接。SCK是無線模塊的輸入接口，串行時鐘信號與單片機(jī)的P1.6相連接，由單片機(jī)發(fā)出信號來控制無線模塊的讀或?qū)懙倪\(yùn)作節(jié)拍。CE是無線模塊的輸入信號，與單片機(jī)的P1.7相接，由單片機(jī)給出信號控制24L01內(nèi)部射頻電路是否開始工作。下位機(jī)子系統(tǒng)中，無線通信模塊的管腳連接單片機(jī)的P2.0～P2.5。在整個火災(zāi)報警系統(tǒng)中，采用一對三的通信模式，即一個節(jié)點(diǎn)接收，三個節(jié)點(diǎn)發(fā)送。上位機(jī)工作在接收模式，而3個下位機(jī)中的無線模塊都工作在發(fā)送模式，然后將檢測到的溫度和煙霧濃度數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)系統(tǒng)并顯示出來。2.3下位機(jī)溫度和煙霧濃度采集單元（1）煙霧濃度檢測電路設(shè)計：煙霧濃度檢測電路采用HIS-07傳感器。它是一種離子式煙霧傳感器，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類傳感器，對微小煙霧粒子的感應(yīng)尤為靈敏。此外，該線路使用了Motorola公司的MC14468。MC14468是一款離子感煙探測報警專用芯片，報警響應(yīng)時間短。它的1管腳為輸信號端，當(dāng)檢測到煙霧濃度發(fā)生變化時，從1號腳輸出高電平到單片機(jī)的P1.1管腳，原理如圖2所示。（2）溫度檢測電路設(shè)計：溫度檢測電路中使用DS18B20傳感器，可以準(zhǔn)確有效地采集周圍環(huán)境溫度。它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，數(shù)據(jù)精確。DS18B20有3個管腳，兩邊的管腳分別接地和電源正極，中間管腳是數(shù)據(jù)輸出口，與msp430單片機(jī)的P1.2端口連接。單片機(jī)將溫度傳感器檢測到的溫度通過P1.2端口輸入到內(nèi)部。DS18B20采集到的溫度數(shù)據(jù)為模擬量信號，而msp430單片機(jī)內(nèi)部具有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，電路不需另外再接入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。模擬量信號經(jīng)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，進(jìn)而在顯示屏上顯示出來。（3）下位機(jī)數(shù)據(jù)顯示：下位機(jī)檢測系統(tǒng)顯示電路應(yīng)用LCD1602顯示屏。由于在下位機(jī)采集系統(tǒng)中只需要觀察系統(tǒng)的溫度和煙霧濃度，用LCD1602即可完整顯示。LCD1602的電路接線和驅(qū)動程序較12864都相對簡單，是下位機(jī)系統(tǒng)的不二之選。三、火災(zāi)報警系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)的軟件程序分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序。其中，上位機(jī)程序部分包括液晶顯示、按鍵程序、上位機(jī)通信程序與GSM報警程序。下位機(jī)程序包括溫度傳感器數(shù)據(jù)采集、煙霧傳感器煙霧檢測和無線通信程序。GSM報警程序的執(zhí)行過程：進(jìn)入警報程序，輸入1則顯示屏輸出測試組A警報，輸入2則顯示屏輸出B警報，輸入3則顯示屏輸出顯示測試組C警報信號。所有警報信號都需傳送到SMS發(fā)送程序，最后結(jié)束程序。結(jié)論該系統(tǒng)創(chuàng)新之處在于以下幾個方面。第一，煙霧傳感器的使用。系統(tǒng)選用離子式煙霧傳感器HIS-07和離子感煙探測報警專用芯片，可以更快、更靈敏地檢測到火災(zāi)的發(fā)生。第二，主控芯片選用msp430單片機(jī)。msp430單片機(jī)與51單片機(jī)相比，具有更低的功耗和更強(qiáng)的處理能力，且系統(tǒng)使用場所為火災(zāi)現(xiàn)場，在火災(zāi)導(dǎo)致室內(nèi)斷電時，小系統(tǒng)功耗的msp430單片機(jī)是最佳的選擇。第三，設(shè)計使用GSM模塊進(jìn)行短信報警，第一時間將火災(zāi)情況發(fā)送至檢測者，從而及時救援受害者。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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03-06
2021
智能全開窗系統(tǒng)設(shè)計
基于單片機(jī)的智能全開窗設(shè)計現(xiàn)今，科技發(fā)展日新月異。以人工智能、微電子半導(dǎo)體技術(shù)、航天、生物、新能源等為代表的一大批現(xiàn)代高新技術(shù)蓬勃發(fā)展?？萍嫉陌l(fā)展給人們帶來了巨大的便利，但窗戶在這個變革的時代中沒有發(fā)生根本性進(jìn)步。如果有一種多功能的智能窗，用技術(shù)的手段進(jìn)行設(shè)計，便能夠使傳統(tǒng)的智能窗實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)窗、火災(zāi)主動開窗、雨天關(guān)窗等智能化功能。此外，該窗戶具有結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)、功能完善等特點(diǎn)，十分符合現(xiàn)代智能家居的要求，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。一、多功能智能窗的功能特點(diǎn)1.1監(jiān)控危險情況：窗戶系統(tǒng)會24h監(jiān)控室內(nèi)各種氣體含量，當(dāng)可燃?xì)怏w或某種特定的氣體濃度達(dá)到了預(yù)先設(shè)計的值時，窗戶將會自動打開，與室外進(jìn)行通風(fēng)。如果氣體濃度回歸到正常水平，窗戶則會自動關(guān)閉。1.2雨天關(guān)窗：當(dāng)窗戶打開時，窗戶系統(tǒng)將會啟動對于天氣下雨情況的監(jiān)控。一旦雨量達(dá)到一定的值而會影響室內(nèi)時，窗戶將自動關(guān)閉。1.3遠(yuǎn)程遙控：窗戶系統(tǒng)內(nèi)置有藍(lán)牙通信模塊，只要通過遙控器，遠(yuǎn)程便可以實(shí)現(xiàn)對于窗戶的控制。此外，還可對窗戶進(jìn)行語音控制，只要說出特定語音語句，窗戶識別后便可實(shí)現(xiàn)開/關(guān)功能。1.4調(diào)節(jié)溫度：窗戶系統(tǒng)監(jiān)控室內(nèi)溫度情況，當(dāng)溫度過高時，窗戶將自動打開，當(dāng)溫度回歸到正常水平則關(guān)閉。1.5自動上鎖：窗戶內(nèi)置有電磁鎖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動上鎖功能。1.6機(jī)械式與電子式操作切換：為了防止停電窗戶無法工作的情況，只需按一個按鈕，窗戶便可切換為手動操作的模式。1.7窗戶具有防盜功能：開啟后，若有人從窗戶進(jìn)入，窗戶便能監(jiān)控到并立刻發(fā)出報警聲音。二、智能全開窗系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計2.1全開窗結(jié)構(gòu)本智能窗改變了過去傳統(tǒng)窗戶的開關(guān)方式，采用了“全開窗”結(jié)構(gòu)，使得空間得到最大化利用。經(jīng)計算，本結(jié)構(gòu)打開率高達(dá)94.5%（常規(guī)推拉窗打開空間最高只有45%）。窗戶外框架采用了鋁合金結(jié)構(gòu)，其分格的靈活性比較大，可以將其做出多種立面效果，人們可以把此類窗戶改裝運(yùn)用到多種場合。窗戶整體機(jī)械框架如圖1所示。2.2內(nèi)部機(jī)械驅(qū)動多功能智能家居全開窗裝有各類高靈敏度傳感器，如煙霧傳感器、雨滴傳感器等，在此基礎(chǔ)上便可實(shí)現(xiàn)感知外部環(huán)境的變化，然后通過電路，使得電機(jī)開始工作。電機(jī)工作后，帶動窗戶內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)相互運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了雨天自動關(guān)窗、陽光充足時自動開窗等一系列功能。利用大扭矩電動機(jī)輪組帶動同步帶，同步帶上安裝一個固定夾，固定夾子與底下的窗戶底座相連接，即可實(shí)現(xiàn)窗戶的左右平移滑動。與此同時，利用窗運(yùn)動的慣性和電磁鐵通斷電實(shí)現(xiàn)自動上鎖。而在窗戶的開關(guān)運(yùn)行過程中，會遇到“死點(diǎn)”的問題。當(dāng)窗戶關(guān)閉后，兩窗扇處在同一直線，這時就出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)問題。如果在該情況下給電機(jī)通電，無論多大扭矩都無法使窗戶打開，最后只會令電機(jī)燒壞。針對此類情況，人們在兩扇窗中間加上了兩根彈簧進(jìn)行“儲能”，以確保窗戶在關(guān)閉之后仍保持有一定的動力。當(dāng)窗戶一打開，就能夠使得其不在同一直線上，形成一個較小的角度，從而順利開關(guān)窗戶。三、智能全開窗系統(tǒng)電路設(shè)計3.1總體設(shè)計系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制，作為系統(tǒng)控制器，其具有功耗低、體積小、存儲容量大、硬件功能容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。系統(tǒng)整體電路如圖2所示。3.2電機(jī)驅(qū)動模塊設(shè)計智能窗是通過步進(jìn)電機(jī)與STC89C52芯片、運(yùn)算放大器、邏輯門芯片和各種敏感電阻和遙控器組成各種外部環(huán)境變化感應(yīng)控制電路，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的智能開和關(guān)，從而簡單地實(shí)現(xiàn)窗的自動化。3.3溫濕度檢測模塊設(shè)計本智能窗以單片機(jī)為核心，采用溫濕度傳感器DHT11設(shè)計一個對環(huán)境溫度、濕度的檢測系統(tǒng)。DHT11是一款已經(jīng)校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字信號模塊采集技術(shù)和先進(jìn)的溫度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、衛(wèi)生防疫、倉儲運(yùn)輸、溫室等領(lǐng)域。溫度測量范圍：0～50℃；濕度測量范圍：20%～90%RH。DHT11有一根數(shù)據(jù)線、一根電源線、一根地線，還有一根（NC）懸空。直接將電源線與單片機(jī)的電源VCC相連，地線與單片機(jī)的GND相連。數(shù)據(jù)線DATA與單片機(jī)的P1.0口相連，外加一個5kΩ的上拉電阻。所需要的溫濕度數(shù)據(jù)便是由DATA引腳通過P1.0送入單片機(jī)，在單片機(jī)內(nèi)做出相應(yīng)的處理之后得到相應(yīng)的溫濕度數(shù)據(jù)。采用該傳感器后，室內(nèi)溫度過高時，智能窗戶自動開啟，以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。讓室內(nèi)環(huán)境舒服自在。3.4雨滴傳感模塊設(shè)計雨滴傳感器過去常被運(yùn)用到汽車中，以控制雨刮的速度。雨滴傳感器用于檢測是否下雨或者雨滴量的大小。雨滴傳感器可在程序設(shè)計的規(guī)定工作條件下進(jìn)行工作。筆者創(chuàng)新性地把CCD攝像頭雨滴傳感器運(yùn)用到此智能窗中，使得系統(tǒng)能夠檢測到下雨天氣，以達(dá)到下雨天關(guān)窗的功能。傳感器安裝于窗戶三角突出的位置，在剛下雨時就能接受到雨滴。當(dāng)傳感器接收到雨滴后，發(fā)出信號接通控制器，通過控制器使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作而關(guān)好門窗。3.5煙霧傳感模塊設(shè)計窗上裝有煤煙傳感器，當(dāng)檢測到室內(nèi)一定濃度煤氣對人體造成危險時，警報聲響起，同時向電路傳輸信號，實(shí)現(xiàn)自動開窗。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量（即濃度）轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號，通過A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報警控制等工作。此感應(yīng)器靈敏度高，當(dāng)測試到有氣體濃度異常時，窗戶將關(guān)閉，待煙霧回歸到正常范圍才會重新開啟。四、智能全開窗系統(tǒng)軟件設(shè)計該智能窗控制系統(tǒng)的控制單元選用了STC89C52單片機(jī)，這是ATMEL公司的一款低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，具有8kΩ系統(tǒng)可編程Flash存儲器。系統(tǒng)以Keil作為編程軟件，以C語言為編程語言。通過各個傳感器對外界和室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行檢測，由單片機(jī)判斷采取相應(yīng)的開關(guān)窗動作。接通電源后，各個傳感器各自初始化，開始檢測環(huán)境的各種參數(shù)，當(dāng)數(shù)值達(dá)到所設(shè)定值后，便開始動作。程序中設(shè)置了手動開關(guān)窗是最高優(yōu)先級，所有窗戶的自動操作都可被手動主動停止，這充分體現(xiàn)了人性化設(shè)計，人的意愿是最優(yōu)先考慮的。第二優(yōu)先級為防燃?xì)庑孤?，?dāng)檢測到燃?xì)庑孤稌r，電機(jī)正轉(zhuǎn)開窗并語音報警及時通風(fēng)換氣。其后根據(jù)更傳感器的重要性，依次進(jìn)行優(yōu)先級排序。結(jié)語本智能窗結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，集合了溫度、濕度、煙霧等多種傳感器。機(jī)、電高度融合，可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)。其集成后的智能化程度十分高，人性化理念強(qiáng)。而其制造、安裝簡易，可適用范圍廣，其適合引進(jìn)到高檔住宅、酒店、學(xué)校等場景，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的智能全開窗設(shè)計詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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03-05
2021
單片機(jī)聲光控?zé)粝到y(tǒng)
基于單片機(jī)的聲光控?zé)粝到y(tǒng)設(shè)計社會快速發(fā)展的同時技術(shù)也緊跟其后，很多公共場所在照明方面做出了很多措施，這也將是目前的一個發(fā)展趨勢，現(xiàn)實(shí)生活中有了聲音和光控制開光外，利用微波感應(yīng)和人體紅外感應(yīng)開關(guān)也有。但是，微波感應(yīng)不夠穩(wěn)定抗干擾方面不夠理想，紅外感應(yīng)雖然它在性能方面是比微波感應(yīng)上理想，但由于它的安裝是比較復(fù)雜的，賣的的價格也偏貴，紅外感應(yīng)適用的范圍有限，只能用在一些管理的比較完善的地方，比如：賓館、飯店、樓道和一些固定走廊。雖然這些地方可以使用紅外感應(yīng)來控制照明，從另外方面考慮到價格問題，還有安裝管理方面不利因素。電路設(shè)計中避免了以上不穩(wěn)定、性能、價格還有安裝的局限性問題。能夠滿足大多數(shù)的環(huán)境，可以有限的節(jié)約能源。系統(tǒng)工作是按設(shè)定好的先后順序執(zhí)行的如圖1所示。一、聲光控?zé)粝到y(tǒng)硬件電路設(shè)計課程設(shè)計電路由51單片機(jī)、LM393電壓比較器電路、駐極體話筒控制電路、光敏電阻控制電路、繼電器控制電路、數(shù)碼管倒計時，按鍵切換顯示部分組成。1.1單片機(jī)及顯示部分電路組成由單片機(jī)、三極管、兩位共陽數(shù)碼管組成。時間倒計時數(shù)碼管顯示電路如圖2所示；當(dāng)程序進(jìn)入初始化時數(shù)碼管顯示十秒，夜晚且有聲音時，繼電器吸合的同時數(shù)碼管開始倒計時。單片機(jī)的引腳輸出高低電平改變?nèi)龢O管的基極電壓，讓Q2、Q3截止或者導(dǎo)通，從而改變數(shù)碼管的位顯示。單片機(jī)的P0口輸出高低電平改變a、b、c、d、e、f的值，利用人的視覺效應(yīng)，顯示不同的數(shù)字兩位數(shù)碼管是共陽極數(shù)碼管，段選接在P0口，通過改變P0口引腳的高低電平，來顯示數(shù)字，而P2.3引腳用來控制個位數(shù)碼管的亮滅，P2.7用來控制十位數(shù)碼管的亮滅，與一定的時間間隔掃描，拉高或者拉低P0口、P2.3、P2.7的引腳將顯示不同位數(shù)碼管亮滅的變化。單片機(jī)的驅(qū)動電流有限，不能同時驅(qū)動數(shù)碼管亮，所以增加兩個PNP型三極管Q2、Q3來驅(qū)動數(shù)碼管顯示。按鍵S2按下數(shù)碼管暫停顯示同時燈常亮，再次按下數(shù)碼管繼續(xù)倒計時。1.2聲光部分圖3所示是聲音和光的控制電路。通過改變光敏電阻RRR的阻值，來改變同向輸入端INA+的電壓，同時與反向輸入端INA-的電壓作比較，光敏電阻RRR的阻值是受外界光線的強(qiáng)弱而變化，外界光線較強(qiáng)時RRR的阻值只有幾百歐，外界光線較弱時RRR的阻值有幾十兆歐。光敏電阻RRR與R5電阻串聯(lián)在電路中，RRR電阻的變化引起INA+腳電壓的變化。INA+引腳電壓低于INA-引腳電壓OUTA輸出低電平，此時是晚上光敏電阻工作。INA-引腳電壓可以通過滑動變阻器R4調(diào)節(jié)。駐極體話筒MK1將聲音轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號。當(dāng)有聲音時話筒感應(yīng)到聲音，產(chǎn)生交流信號，然后交流信號將C4的兩端電壓產(chǎn)生壓降，迫使C4充電此時三極管基極有電壓，滿足三極管的導(dǎo)通條件，此時集電極引腳變?yōu)槌龈唠娖?。INB-的電壓與INB+的電壓比較后OUTB輸出低電平，三極管導(dǎo)通時間取決于電容C4的容量。1.3繼電器部分單片機(jī)的引腳P3.7接在三極管Q1的基極，三極管用來接通和斷開繼電器，這樣就變成了繼電器驅(qū)動電路如圖4所示：三極管Q1的基極接到單片機(jī)的P3.7口，單片機(jī)的I/O口輸出電流大概20mA這樣，所以不能直接用來帶動負(fù)載。Q1用來放大電流，放大的電流是九十倍，繼電器額定電流是40mA,Q1基極電流經(jīng)過放大足以驅(qū)動繼電器工作。P3.7口輸出高電平時Q1三極管截止，P3.7口輸出低電平時Q1三極管導(dǎo)通，繼電器得電，繼電器吸合常開觸電閉合接通負(fù)載燈亮。LED用來顯示繼電器的吸合斷開狀態(tài)，當(dāng)繼電器吸合時LED燈亮，繼電器斷開時LED燈滅。二、聲光控?zé)粝到y(tǒng)的安裝首先畫好原理圖檢查，編好程序畫好仿真電路并調(diào)試，軟件方面能實(shí)現(xiàn)，再次準(zhǔn)備好焊接所需要的材料，以及各種工具器，先測試各個器件好壞，并且能正確區(qū)分各個器件正負(fù)極，以及怎么使用，焊接要注意什么，焊的過程先后順序，焊完一部分調(diào)試一部分，焊完一部分檢查一部分，懂得修改程序有問題能解決。三、聲光控?zé)粝到y(tǒng)全面檢查焊接電路前要對各元件單獨(dú)進(jìn)行測量，看有沒有壞的元件，弄清楚各元件的正負(fù)極以及它的作用，在焊接時的先后順序。有些元件有插座的先焊接插座，焊接完插座把元件插在插座里面。焊接電解電容、數(shù)碼管和LED燈時，烙鐵溫度不要太高，焊接時間不要太久，以免燒壞元件。電路焊接完成，要對各個引腳進(jìn)行檢查，看看各個引腳有沒有虛焊、漏焊，用萬用表檢查各個元件的正負(fù)極是否連在一起。各個引腳有沒有短接的，有些引腳本來要連接在一起的有沒有漏焊或者焊錯。特別是單片機(jī)的引腳靠的太近，要用萬用表檢查相鄰引腳是否有短路。檢查各個引腳的接法是否正確，有沒有把引腳的各個功能給焊錯。檢查完基本的測量先不要急著上電，把元件插到插座里面，再用萬用表測量各個引腳看看有沒有短路、斷路、虛焊。最后一定要測量一次電路的正負(fù)極，看看有沒有短路。結(jié)論本課程就是針對節(jié)能方面而設(shè)計的，利用單片機(jī)、聲音、光的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)照明。本論文的研究適合用在家庭、辦公司、走廊、樓房、一些公共場合可當(dāng)作路燈用。其工作原理利用人走路發(fā)出的聲音被電路檢測到，以此同時確定是晚上燈就會亮，當(dāng)人離開后燈延時一下才熄滅。白天即使有人經(jīng)過燈也不亮，電路本身功耗也低采用五伏電源供電，再加上電路本身自身的特點(diǎn)，此電路有節(jié)能的作用。該設(shè)計使用范圍廣而且穩(wěn)定可靠，值得應(yīng)用到生活中。本課程設(shè)計聲音和光敏電路可以調(diào)節(jié)其靈敏度，增加了按鍵可以讓燈常亮，還增加了燈亮顯示時間，提高了其實(shí)用性。當(dāng)有人連續(xù)經(jīng)過時，會重新更新以最后一個人為倒計時，這樣設(shè)計比較符合實(shí)際情況。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的聲光控?zé)粝到y(tǒng)設(shè)計方法。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語音IC方案。我們代理并開發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙開發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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