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2021
單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
單片機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析現(xiàn)如今，電子科技已成為推動(dòng)工業(yè)社會(huì)發(fā)展以及計(jì)算機(jī)信息社會(huì)建立的不可或缺的動(dòng)力，也徹底改變了人類的生活方式。從生活?yuàn)蕵返浇涣魍ㄐ?，從工業(yè)控制到自動(dòng)技術(shù)，給人們帶來聲、光、電等身臨其境的感官享受，在工業(yè)控制的施工作業(yè)中，其精確的自動(dòng)控制以及管理系統(tǒng)，不僅大大節(jié)省了人工管理成本，也提高了管理精度和效率，電子設(shè)備從各方面影響著整個(gè)世界的進(jìn)程，而這一切都依賴于電子產(chǎn)品控制系統(tǒng)，即單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展。一、單片機(jī)的原理與概念單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展，離不開計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展。早期的電子產(chǎn)品設(shè)備只能依靠簡(jiǎn)單的電流效應(yīng)來控制傳感器或機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)控制功能，這種控制方法功能單一，且功能執(zhí)行率低。隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展，直到20世紀(jì)80年代超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，才標(biāo)志著單片機(jī)技術(shù)正式走上舞臺(tái)。大型工業(yè)行業(yè)的電子控制設(shè)備既復(fù)雜且笨重，不易于部署，然而隨著電子娛樂設(shè)備走人千家萬(wàn)戶，以及機(jī)械小型化、智能化和集成化的發(fā)展，要對(duì)其實(shí)現(xiàn)控制功能，龐大的電子控制系統(tǒng)，很顯然無(wú)法應(yīng)用于流通及普通商業(yè)領(lǐng)域。因此，需要借助于集成電路的優(yōu)勢(shì)，將所有控制、反饋、運(yùn)算以及存儲(chǔ)等眾多功能的小型計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)集成到一枚芯片上，實(shí)現(xiàn)普通計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有功能，這一切功能只需要在一片小小的芯片上執(zhí)行，由于其相對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來說功能齊全且體積小，因此，被廣泛應(yīng)用于家庭娛樂、工業(yè)控制、航空航天等各個(gè)方面。二、單片機(jī)的發(fā)展歷史（1）概念提出：?jiǎn)纹瑱C(jī)從誕生之初，就是為了解決工業(yè)設(shè)備以及電子設(shè)備的控制問題，與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用桌面式控制方式的概念相反，單片機(jī)的設(shè)計(jì)初衷就是為了解決工業(yè)控制系統(tǒng)以及流通電子設(shè)備內(nèi)部空間狹小、結(jié)構(gòu)緊湊的問題，因此，對(duì)其結(jié)構(gòu)以及集成方式的設(shè)計(jì)，成為最開始就需要確定的標(biāo)準(zhǔn)，成為單片機(jī)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今。（2）功能擴(kuò)展：由于電子設(shè)備功能的日趨多樣與復(fù)雜化，對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)來說，這一階段的主要任務(wù)就是根據(jù)具體服務(wù)對(duì)象，了解各種電子設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)的功能，促進(jìn)單片機(jī)設(shè)計(jì)不斷滿足各行各業(yè)的發(fā)展需求。（3）系統(tǒng)形成：隨著單片機(jī)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中的應(yīng)用范圍越來越大，各行業(yè)接口電路的完善，帶動(dòng)了其設(shè)計(jì)功能不斷完善和發(fā)展，單片機(jī)的功能設(shè)計(jì)已逐步成熟，在微電子技術(shù)的推動(dòng)作用下，現(xiàn)在的單片機(jī)已能完全集中整個(gè)電子控制行為，并進(jìn)行系統(tǒng)式的分析處理，正式邁入了系統(tǒng)化控制方案的范疇。三、單片機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心，就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)指令向電子設(shè)備中的控制系統(tǒng)下達(dá)命令，完成各種功能的操作，相對(duì)于傳統(tǒng)的人力操作方式來說，消除了地點(diǎn)的阻礙，使得人們?cè)谶h(yuǎn)距離外也可以控制電子產(chǎn)品，可以隨時(shí)掌握如工業(yè)設(shè)備、飛行器具或電子設(shè)備的運(yùn)行情況，極大地提高了工作效率，降低了人力成本。同時(shí)，由于其可以遠(yuǎn)距離進(jìn)行操作，因此，對(duì)于危險(xiǎn)環(huán)境或者人工難以到達(dá)的區(qū)域，都能實(shí)現(xiàn)有效的管理。因此，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來說，單片機(jī)是促使物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的重要因素。3.1單片機(jī)在電子監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)徹底改變了電子監(jiān)控以及門禁安全監(jiān)控的工作方式。隨著生活水平的提高、物質(zhì)生活的改善，人們對(duì)于安全監(jiān)控的要求提高。傳統(tǒng)的電纜式閉路監(jiān)視設(shè)備，只能通過電視光纜連接監(jiān)視器與錄像機(jī)，其改造投入大，且需要安全人員全天24h不間斷觀察監(jiān)控探頭，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，當(dāng)人們外出時(shí)，對(duì)于異常情況根本無(wú)法及時(shí)做出應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)，暴露的監(jiān)控設(shè)備還容易被蓄意破壞。普通家庭根本無(wú)法投入如此大的人力與物力，因此長(zhǎng)久以來，電子監(jiān)控只在公務(wù)事業(yè)機(jī)關(guān)以及大型企業(yè)普及，無(wú)法走入普通家庭。而利用了單片機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，不僅可以通過物聯(lián)網(wǎng)控制手段，隨時(shí)遠(yuǎn)程控制監(jiān)控設(shè)備的鏡頭拉伸、旋轉(zhuǎn)、報(bào)警以及取證操作，同時(shí)，由于可以利用無(wú)線傳輸，因此，在部署監(jiān)控設(shè)備時(shí)不需要考慮監(jiān)控電纜的架設(shè)，同時(shí)，還可以做到不管身在何處都能實(shí)時(shí)查看監(jiān)控畫面，對(duì)于各種異常情況都能及時(shí)作出反應(yīng)，保障居家安全和工業(yè)設(shè)備等設(shè)施的安全運(yùn)行。3.2單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)管理中的應(yīng)用由于行業(yè)本身的特性，工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)的工作環(huán)境一般為高溫、高熱、高壓的極端環(huán)境，甚至不可避免地會(huì)產(chǎn)生有毒氣體以及輻射污染，這種極端環(huán)境的管理工作人力不可勝任，因此，只能采取機(jī)械控制手段進(jìn)行監(jiān)控及管理工作。傳統(tǒng)的單一式控制設(shè)備只具有控制功能，而不具備數(shù)據(jù)分析以及工作環(huán)境監(jiān)控等功能，因此，危機(jī)反應(yīng)意識(shí)差，往往只能等到安全事故發(fā)生時(shí)才能做出應(yīng)對(duì)措施，而由于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣，通常還需要做好事故現(xiàn)場(chǎng)的安全排查工作才能夠允許施工人員進(jìn)入，在此之前只能束手無(wú)策。利用單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的高度集成化特點(diǎn)，對(duì)于人力無(wú)法到達(dá)的區(qū)域，可以在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)控制、監(jiān)督及評(píng)估各種工業(yè)儀器及設(shè)備的運(yùn)行運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)于可能發(fā)生的工業(yè)事故可以作出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估，隨時(shí)掌握工業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。而且通過在多個(gè)關(guān)鍵設(shè)施及通道安裝控制器，可以在危機(jī)發(fā)生時(shí)迅速切斷蔓延通道，將損失降到最低，提高企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)自査及自救能力。3.3單片機(jī)在航空導(dǎo)航、飛行安全及定位中的應(yīng)用人類社會(huì)所有科技的發(fā)展，都有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，它們互相推進(jìn)又互相作用。人類的航空發(fā)展史，便是結(jié)合了航空產(chǎn)業(yè)、電子科技、無(wú)線電通信技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)航設(shè)備、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)等各方面高科技。自20世紀(jì)初葉飛機(jī)被發(fā)明以來，飛行員只能通過目視或陀螺儀來確定飛行方位和高度，這些方法均會(huì)受到天氣因素的干擾，因此，嚴(yán)重制約了航空業(yè)的發(fā)展。但是隨著高科技電子設(shè)備的應(yīng)用，航空飛行逐步擺脫了人力導(dǎo)航限制，自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)已成為主要的技術(shù)方式，有效地降低了飛行員的工作量，而且其具有精確的航線控制能力，同時(shí)，通過物聯(lián)網(wǎng)分析技術(shù)，導(dǎo)航中心可以隨時(shí)對(duì)飛行過程中各主要部件的飛行狀態(tài)進(jìn)行指導(dǎo)及安全監(jiān)管，必要時(shí)可以通過電子設(shè)備控制程序接管飛行控制系統(tǒng)，保證飛行安全。微軟公司在2016年宣布，將與羅羅公司合作，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行狀態(tài)進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，以提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)的工作穩(wěn)定性和安全性。結(jié)語(yǔ)單片機(jī)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用只是一部分，其在人類生活?yuàn)蕵贰⑼ㄐ烹娮?、基建行業(yè)以及國(guó)防建設(shè)等各個(gè)行業(yè)都已得到應(yīng)用，在信息化社會(huì)以及人工智能科技逐步繁榮的今天，其在人機(jī)交流、語(yǔ)音控制等方面的發(fā)展更是值得期待，不管是在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)還是在其他行業(yè)，必須全面推行單片機(jī)控制領(lǐng)域的研發(fā)和教育工作，跟隨信息時(shí)代的全球化經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐。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)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析。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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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)松翰與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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03-22
2021
單片機(jī)C語(yǔ)言技術(shù)
雖然單片機(jī)有自己的編程語(yǔ)言，如果，我們用單片機(jī)的編程語(yǔ)言要做出實(shí)際的東西，那是非常不容易的。比如，你做一個(gè)除法，十六位的，你要編幾十條語(yǔ)句，如果沒有專門的研究單片機(jī)的經(jīng)歷，相信很難勝任。但你用C語(yǔ)言，一句就行了，而且編寫的程序精簡(jiǎn)，容易查出錯(cuò)來，調(diào)試比較簡(jiǎn)單。只要你對(duì)單片機(jī)有一些硬件的了解，你就可以用C編些比較復(fù)雜的程序?，F(xiàn)在單片機(jī)的執(zhí)行速度很快了，時(shí)針頻率有的可以達(dá)到40MHz，不存在C語(yǔ)言的效率不高而影響你的程序運(yùn)行。另外，C語(yǔ)言作為一種高級(jí)編程語(yǔ)言，具有良好的結(jié)構(gòu)性和移植性，在單片機(jī)中引入C語(yǔ)言，可以極大地方便單片機(jī)的編程和開發(fā)。一、單片機(jī)系統(tǒng)概述（1）單片機(jī)的定義：?jiǎn)纹瑱C(jī)的英文全稱為single chip microcomputer，翻譯為單片微型計(jì)算機(jī)，主要將CPU、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、I/O接口、中斷系統(tǒng)和定時(shí)器等各種元器件集成到一塊半導(dǎo)體芯片上，由此軟硬件構(gòu)成的整個(gè)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)就叫做單片機(jī)，也稱為MCU(Micro controller Unit)。（2）單片機(jī)的系統(tǒng)組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)通常包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。硬件系統(tǒng)主要是指單片機(jī)芯片上集成的各種元器件以及被控對(duì)象。軟件系統(tǒng)通常有很多主程序或者子程序組成，利用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言編寫完成，具有對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控等功能。（3）單片機(jī)的功能特點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)作為一種微型電子計(jì)算機(jī)，具有許多功能特點(diǎn)。第一，單片機(jī)的元器件集成度高，適合制作大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，可靠性和抗干擾能力都較強(qiáng)。第二，由于集成度高，單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)較低廉，性價(jià)比較高。第三，單片機(jī)的指令較為豐富，擁有強(qiáng)大的控制功能。第四，很多單片機(jī)只需要2.2V甚至更低的電壓就可以運(yùn)行，所以其工作電壓低，功耗低。第五，單片機(jī)的體積小，攜帶方便。（4）單片機(jī)的應(yīng)用范圍：?jiǎn)纹瑱C(jī)強(qiáng)大的功能特點(diǎn)決定了具有廣泛的應(yīng)用范圍。在國(guó)防、軍農(nóng)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等方面，單片機(jī)都有所發(fā)揮它的用處。概括起來，主要是在家用電器、機(jī)電一體化中、智能儀器儀表、實(shí)時(shí)過程控制、分布式多機(jī)系統(tǒng)等方面較多。二、C語(yǔ)言在單片機(jī)開發(fā)中的特點(diǎn)C語(yǔ)言作為一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有很強(qiáng)大的功能性、結(jié)構(gòu)性、可移植性。使用C語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)，可以讓編程人員在不懂得單片機(jī)指令集的情況下，也能夠?qū)懗鐾昝赖膯纬绦?。在基于C語(yǔ)言的單機(jī)片系統(tǒng)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)化處理，能夠避免運(yùn)行中非異步的破壞。在所有的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中，C語(yǔ)言的運(yùn)用最為廣泛。在單片機(jī)的開發(fā)中，使用C語(yǔ)言會(huì)表現(xiàn)出以下優(yōu)勢(shì)。（1）庫(kù)函數(shù)豐富，移植性好：C語(yǔ)言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它的運(yùn)算速度快、編譯效率高，擁有齊全的函數(shù)庫(kù)，比匯編語(yǔ)言更加具有可讀性。由于它是面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，所以其可移植性好。（2）應(yīng)用廣泛，方便開發(fā)相比于匯編語(yǔ)言，C語(yǔ)言更加符合人類的思維方式。很多編程人員都習(xí)慣C語(yǔ)言，使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程可以減少他們?cè)谟布ヅ渖纤ǖ木Γ瑥亩懈嗟臅r(shí)間去調(diào)試程序和優(yōu)化算法。（3）程序結(jié)構(gòu)完善，兼容性好：C語(yǔ)言編譯的程序往往具有較為完善的模塊化結(jié)構(gòu)，在后續(xù)的開發(fā)中可以隨時(shí)修改和補(bǔ)充。正是由于C語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)較為完善，也使得它在模塊化設(shè)計(jì)方面運(yùn)用較為廣泛。使用C語(yǔ)言編寫的單片機(jī)程序，采用的是自頂向下的結(jié)構(gòu)化程序。對(duì)應(yīng)不同的模塊，設(shè)計(jì)不同的功能，使整個(gè)程序功能模塊化，實(shí)現(xiàn)不同的兼容性。這種結(jié)構(gòu)化模塊可以使整個(gè)程序結(jié)構(gòu)清楚，方便后續(xù)的調(diào)試和修改。三、基于C語(yǔ)言的單片機(jī)開發(fā)技術(shù)3.1基于C語(yǔ)言的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境在眾多的單片機(jī)程序開發(fā)軟件中，KEILC5l是運(yùn)用最為廣泛的一個(gè)軟件，集合了編輯、編譯、仿真等功能，可以支持不同公司生產(chǎn)的MCS51芯片。同時(shí)，KEILC51軟件具有友好的操作界面，而且已經(jīng)將C語(yǔ)言集成進(jìn)去，另外還支持匯編語(yǔ)言，所以具有強(qiáng)大的編程和調(diào)試功能。KEILC51的開發(fā)環(huán)境包括了編譯器、匯編器、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、項(xiàng)目管理器、調(diào)試器等部分。而編寫的目標(biāo)程序的源文件可以構(gòu)成不同的組，利用項(xiàng)目管理器，可以方便地對(duì)應(yīng)目標(biāo)、組或單個(gè)文件。利用KEILC51中集成的瀏覽器包含了全局索索的功能，可以幫助用戶快速搜索文件和查找信息。KEILC51軟件中集成了源代碼編輯器，它的操作界面友好，許多特性都為用戶所熟悉。利用源代碼編輯器自然而又方便的編程環(huán)境，編譯人員可以在編輯器內(nèi)隨時(shí)編輯和調(diào)試代碼，更能對(duì)所寫程序進(jìn)行快速的檢查錯(cuò)誤和優(yōu)化代碼。3.2基于C語(yǔ)言的單片機(jī)開發(fā)步驟在使用C語(yǔ)言開發(fā)單片機(jī)程序時(shí)，通常分為：程序代碼的編寫和編譯、目標(biāo)代碼的連接和轉(zhuǎn)換等過程。在編寫完程序代碼和調(diào)試完程序后，還應(yīng)當(dāng)將程序編譯為HEX文件，使其能夠移植到單片機(jī)上，并能執(zhí)行所編譯的代碼?；贑語(yǔ)言的單片機(jī)開發(fā)步驟，主要包括四個(gè)過程。第一步，安裝軟件。登錄KEIL的官方網(wǎng)站，下載所需的商業(yè)軟件安裝包到電腦上。下載完成后解壓安裝包，然后雙擊SETUP.EXE文件，同意其協(xié)議條款，根據(jù)提示信息輸入序列號(hào)，一步一步完成安裝過程?？梢赃M(jìn)行完整安裝，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)的設(shè)置。第二步，創(chuàng)建源文件。首先，打開軟件建立一個(gè)新的項(xiàng)目，或者添加原有的項(xiàng)目，然后建立一個(gè)新的空白程序。在新程序的文字編輯窗口，編寫所需代碼，即可生產(chǎn)C語(yǔ)言程序的源文件。第三步，編譯并調(diào)試。這也是單片機(jī)開發(fā)過程中的中間階段，開發(fā)人員將軟件轉(zhuǎn)換到調(diào)試模式，然后利用軟件的仿真功能，對(duì)源程序代碼進(jìn)行逐個(gè)調(diào)試。檢查并發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的代碼，及時(shí)改正和完善。利用C51編譯器調(diào)試和編譯源程序，生成目標(biāo)代碼或模塊1。最后，將各模塊連接在一起，最終生成文件。第四步，生成HEX文件。采用Intel公司提出的十六進(jìn)制字節(jié)寬度來保存HEX文件，然后將所編譯的目標(biāo)程序生成HEX文件，最后將該文件通過編譯器燒寫進(jìn)單片機(jī)的芯片中，用于后續(xù)的仿真調(diào)試。結(jié)論綜上所述，基于C語(yǔ)言的單片機(jī)技術(shù)具有強(qiáng)大的功能，可以實(shí)現(xiàn)硬件指定的作用。單片機(jī)的出現(xiàn)極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)運(yùn)用到了家用電器、汽車電子等生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。C語(yǔ)言逐漸代替匯編語(yǔ)言，成為了單片機(jī)開發(fā)中最合適的語(yǔ)言，在未來的運(yùn)用中，基于C語(yǔ)言的單片機(jī)技術(shù)將會(huì)有更大的發(fā)展空間。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C語(yǔ)言的單片機(jī)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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03-21
2021
單片機(jī)看門狗技術(shù)
單片機(jī)系統(tǒng)中的看門狗技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法一、單片機(jī)與看門狗技術(shù)概述單片機(jī)系統(tǒng)在軍事、工業(yè)、民用產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣。它將許多以往硬件實(shí)現(xiàn)的功能由軟件來完成，體積小巧、功能豐富、智能化程度高、但由于單片機(jī)系統(tǒng)的工作現(xiàn)場(chǎng)比較復(fù)雜，存在來自系統(tǒng)內(nèi)部與外部的各種電氣干擾，除此以外還受到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝、元器件的選擇與安裝的影響，這些都是單片機(jī)系統(tǒng)的干擾因素，對(duì)系統(tǒng)的可靠性方面帶來許多問題。這些干擾會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)程序飛到一個(gè)臨時(shí)構(gòu)成的死循環(huán)或PC指針落到程序存儲(chǔ)器芯片地址之外。這種情況下冗余指令和軟件陷阱都無(wú)法解決，系統(tǒng)將完全癱瘓。在這種情況下，只有復(fù)位。因此看門狗技術(shù)就是一個(gè)能發(fā)出復(fù)位信號(hào)的定時(shí)器電路。設(shè)置看門狗是防止單片機(jī)死機(jī)、提高單片機(jī)系統(tǒng)抗干擾性能的一種重要途徑，看門狗技術(shù)可以分為單時(shí)限看門狗、雙時(shí)限看門狗，定時(shí)復(fù)位看門狗。本文主要介紹看門狗技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法及原理。目前最廣泛的看門狗電路實(shí)際上是一個(gè)特殊的定時(shí)器電路?？撮T狗按固定速率計(jì)時(shí)，計(jì)滿預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖使單片機(jī)復(fù)位。如果每次在定時(shí)器溢出前強(qiáng)行讓定時(shí)器清零，就不會(huì)發(fā)出溢出脈沖。清零脈沖由CPU發(fā)出，在單片機(jī)中看門狗不會(huì)溢出。一旦程序進(jìn)入一個(gè)不含喂狗語(yǔ)句的死循環(huán)。本文稱這種看門狗為典型看門狗，典型看門狗已被集成化，如MAX706，MAX791，X5045等，還有許多單片機(jī)本身集成了這種看門狗，如NXP公司的P89C669,P89V51RD2等單片機(jī)，具體電路可參閱這些芯片的技術(shù)資料。下面將以X5045為例來介紹單時(shí)限及雙時(shí)限看門狗實(shí)現(xiàn)方式。二、單時(shí)限看門狗只使用單個(gè)看門狗定時(shí)器來控制單片機(jī)復(fù)位端的方式稱為單時(shí)限看門狗，在電路實(shí)現(xiàn)上較為簡(jiǎn)單，一般情況下可以有效的控制單片機(jī)系統(tǒng)正常工作。圖1給出了以X5045看門狗芯片實(shí)現(xiàn)的單時(shí)限看門狗硬件電路圖。圖中單片機(jī)的P1.0為X5045提供片選信號(hào)，P1.1接收X5045的串行數(shù)據(jù)，P1.2提供串行時(shí)鐘，P1.3向X5045發(fā)送串行數(shù)據(jù)，X5045的RST引腳與單片機(jī)的RST引腳相連，用于復(fù)位單片機(jī)。單片機(jī)控制程序中，每隔一定的時(shí)間間隔放置一條“喂狗”指令，該時(shí)間間隔小于X5045預(yù)制的定時(shí)時(shí)間，以保證程序正常運(yùn)行時(shí)X5045不會(huì)溢出；而程序一旦出現(xiàn)異常，X5045將超時(shí)溢出，并通過RST引腳送出一個(gè)復(fù)位信號(hào)是單片機(jī)復(fù)位，重新開始運(yùn)行程序。三、雙時(shí)限看門狗有一個(gè)錯(cuò)誤觀點(diǎn)：加了一個(gè)看門狗，單片機(jī)就不會(huì)死機(jī)。實(shí)際上，看門狗有時(shí)會(huì)完全失效。當(dāng)程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán)，而這個(gè)死循環(huán)中又包含喂狗語(yǔ)句，這時(shí)看門狗始終不會(huì)溢出，單片機(jī)始終得不到復(fù)位信號(hào)，程序也就始終跳不出這個(gè)死循環(huán)。針對(duì)這一弊端，就需設(shè)計(jì)一個(gè)雙時(shí)限看門狗系統(tǒng)。圖2給出了雙時(shí)限看門狗硬件電路。在單時(shí)限看門狗的基礎(chǔ)上增加了一路X5045看門狗芯片，兩路看門狗以或門形式接入到單片機(jī)的RST引腳。只要有一路X5045超時(shí)溢出，則使單片機(jī)復(fù)位。雙時(shí)限看門狗有兩個(gè)定時(shí)器：一個(gè)為短定時(shí)器，一個(gè)為長(zhǎng)定時(shí)器。短定時(shí)器定時(shí)為T1，長(zhǎng)定時(shí)器定時(shí)為T2，0<T1≤T2；長(zhǎng)、短定時(shí)器的喂狗是各自獨(dú)立的。短定時(shí)器像典型看門狗那樣工作，它保證一般情況下看門狗有快的反映速度；長(zhǎng)定時(shí)器的定時(shí)T2大于CPU執(zhí)行一個(gè)主循環(huán)程序的時(shí)間，并且每一個(gè)主循環(huán)才喂狗一次，用來防止看門狗失效。這樣，當(dāng)程序進(jìn)入某個(gè)死循環(huán)，如果這個(gè)死循環(huán)包含短定時(shí)器喂狗語(yǔ)句而不包含長(zhǎng)定時(shí)器喂狗語(yǔ)句。那么長(zhǎng)定時(shí)器終將溢出，使單片機(jī)復(fù)位。巧妙安排長(zhǎng)定時(shí)器喂狗語(yǔ)句的位置，可保證出現(xiàn)死機(jī)的概率極低。目前幾乎所有的看門狗都是依賴于CPU（依賴于CPU喂狗）。這可以比作：一個(gè)保險(xiǎn)設(shè)備能否起到保險(xiǎn)作用還依賴于被它保護(hù)的對(duì)象的行為。顯然，依賴于CPU的看門狗是不能保證單片機(jī)百分之百不死機(jī)的。四、定時(shí)復(fù)位看門狗定時(shí)復(fù)位看門狗的主體也是一個(gè)定時(shí)器，到預(yù)定時(shí)間就發(fā)出溢出脈沖，此溢出脈沖使單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。定時(shí)復(fù)位看門狗不需要CPU喂狗。簡(jiǎn)言之，定時(shí)復(fù)位看門狗就是定時(shí)地讓單片機(jī)強(qiáng)行復(fù)位。這樣，即使裝置死機(jī)，其最大死機(jī)時(shí)間也不會(huì)大于定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。顯然，只有硬件完好，這種看門狗百分之百地保證了單片機(jī)不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間死機(jī)。比較常用的是以555定時(shí)器作為看門狗與單片機(jī)的RST相連接，如圖3所示，上電時(shí)通過電阻R1和R2對(duì)C4充電后3腳輸出低電平，單片機(jī)上電復(fù)位，開始正常工作。通過調(diào)節(jié)電阻R2的阻值可以調(diào)整555定時(shí)器輸出電平的時(shí)間T，使之滿足單片機(jī)復(fù)位的時(shí)間要求，555輸出的時(shí)間應(yīng)能夠滿足單片機(jī)一次主循環(huán)的工作時(shí)間，使單片機(jī)能夠能夠完整的工作。結(jié)語(yǔ)本文簡(jiǎn)單介紹了比較典型的幾種看門狗工作方式及原理，在具體設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮實(shí)際需求，采用最適合自己的看門狗設(shè)計(jì)方案，獲得更好的抗干擾效果。相反設(shè)計(jì)不合理的看門狗系統(tǒng)，不但不能提供系統(tǒng)的可靠性，反而會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作，所以在進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，看門狗設(shè)計(jì)作為重要的考慮對(duì)象。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)中的看門狗技術(shù)實(shí)現(xiàn)方法詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是多家國(guó)內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語(yǔ)音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)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(jì)、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(jì)、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(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-20
2021
自動(dòng)光控窗簾單片機(jī)
基于單片機(jī)的自動(dòng)光控窗簾設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)隨著高新技術(shù)及電子器件的發(fā)展，人們的生活環(huán)境得到極大改善，智能家居得以實(shí)現(xiàn)。智能窗簾是智能家居的一部分，目前關(guān)于智能窗簾的研究有基于視覺手勢(shì)，有基于紅外遙控等多種設(shè)計(jì)，好多研究?jī)H停留在方案設(shè)計(jì)，或者設(shè)計(jì)繁瑣成本高，或者缺乏人性化考慮等。本文提出一種基于單片機(jī)控制的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)，既能解決每天手拉窗簾的不便，又顯示出了生活的便捷和檔次，還可以根據(jù)光線的明暗來自動(dòng)控制窗簾的開關(guān)以調(diào)節(jié)室內(nèi)光線。本設(shè)計(jì)為一款基于AT89C52單片機(jī)控制的光控窗簾，該系統(tǒng)的硬件部分主要利用光敏傳感器產(chǎn)生的信號(hào)作為單片機(jī)輸入信號(hào)來控制電機(jī)；軟件部分采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程?？紤]到用戶習(xí)慣和天氣原因，本方案還設(shè)置了選擇開關(guān)，用戶在使用窗簾時(shí)可任意選擇自動(dòng)或手動(dòng)控制方式。該系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)人性化、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可靠性高的特點(diǎn)。一、自動(dòng)光控窗簾總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)如框圖1所示，AT89C52單片機(jī)是核心控制器件。采用光敏電阻作為光線采集器，光敏電阻采集到光電信號(hào)后經(jīng)傳感器PCF8591轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)讀入數(shù)字信號(hào)送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片ULN2003，驅(qū)動(dòng)28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)光控功能。28BYJ48型步進(jìn)電機(jī)是四相八拍電機(jī)，電壓為DC5V～DC12V，當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)按一定順序施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)使得步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。運(yùn)用光控原理，當(dāng)光照強(qiáng)度大于130lx時(shí)窗簾將自動(dòng)打開；當(dāng)光照強(qiáng)度小于50lx時(shí)，窗簾將自動(dòng)關(guān)閉；當(dāng)光照強(qiáng)度在50lx到130lx之間，窗簾狀態(tài)保持不變。二、自動(dòng)光控窗簾主要硬件設(shè)計(jì)2.1單片機(jī)系統(tǒng)AT89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。AT89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供了高靈活、超有效的解決方案。最小系統(tǒng)帶有時(shí)鐘電路、單片機(jī)、復(fù)位電路、輸入/輸出設(shè)備等。2.2光電傳感器信號(hào)采集模塊光電傳感器用于采集光信號(hào)，芯片采用PCF8591，它是集成了光敏電阻的一種芯片，光敏電阻采集到光強(qiáng)信號(hào)后，PCF8591進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換輸出數(shù)字信號(hào)。模塊芯片采用PCF8591集成模塊，它帶電源指示燈，對(duì)模塊供電后指示燈會(huì)亮，這樣在調(diào)試時(shí)便于觀看短路情況。模塊帶DA輸出指示燈，當(dāng)模塊DA輸出接口電壓達(dá)到一定值，會(huì)點(diǎn)亮面板。2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路ULN2003是高壓、大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003體積小，直接焊接在單片機(jī)40引腳附近，和單片機(jī)的電源連在一起，減少了電源線的連接。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，驅(qū)動(dòng)芯片的in1與單片機(jī)的p0.0端口連接，in2與p0.1連接，in3與p0.2連接，in4與p0.3連接。同樣根據(jù)電機(jī)的位置，直接插導(dǎo)連接出來，放置開關(guān)。電機(jī)部分直接用一個(gè)直插座和驅(qū)動(dòng)來接就可以了。天亮?xí)r，光敏傳感器接收到高電平，依程序所設(shè)步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾以某一速度被慢慢拉開，走到極限位置時(shí)，窗簾碰到右端的行程開關(guān)SW3，開關(guān)閉合使能端關(guān)閉，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。反之，光敏傳感器采到的AD值，觸發(fā)輸出低電平，電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，窗簾打開。2.4時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路由兩個(gè)陶瓷電容C2、C3和石英晶振組成，C1和C2大小為30pF，石英晶振選用12M晶振。兩個(gè)電容C1和C2并聯(lián)，然后與石英晶振進(jìn)行串聯(lián)，時(shí)鐘電路的兩個(gè)端口X1，X2分別和單片機(jī)的XTAL1，XTAL2引腳相連，內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。另外檢測(cè)晶振是否起到振蕩效果，可以使用示波器看到XTAL2輸出的正弦波，也可以使用萬(wàn)用表測(cè)量，要把檔位調(diào)到直流檔，在測(cè)量的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)，不穩(wěn)定的電壓在2V左右。2.5手動(dòng)復(fù)位按鈕電路連接當(dāng)人用手按下按鈕時(shí)，電源的+5V電平就會(huì)直接接送到RST端。由于人動(dòng)手能力比較緩慢會(huì)使按鈕保持接通長(zhǎng)達(dá)數(shù)十毫秒，人眼具有視覺暫留效應(yīng)，所以，復(fù)位電路完全可以使用手動(dòng)復(fù)位，滿足復(fù)位所需要的時(shí)間要求。復(fù)位電路的S1口與單片機(jī)的RST端口相連，RST端口具有復(fù)位功能，當(dāng)單片機(jī)上電后，在該引腳上就會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)震蕩周期）寬度以上的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。因此復(fù)位電路與單片機(jī)的RST端口相連。2.6正反轉(zhuǎn)按鈕電路設(shè)計(jì)由于外界天氣以及平時(shí)開閉窗簾的需要，本設(shè)計(jì)增加了兩個(gè)手動(dòng)按鈕來控制窗簾的正反轉(zhuǎn)，這樣設(shè)計(jì)達(dá)到了人性化的要求。當(dāng)白天需要關(guān)閉窗簾時(shí)，只需按下反轉(zhuǎn)按鈕，窗簾就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉；反之窗簾就會(huì)自動(dòng)打開。按鈕的p2.0與p2.1分別與單片機(jī)的特殊接口p3.2和p3.3相連接，這兩個(gè)I/O口的第二功能分別為單片機(jī)的外部中斷INT0端口和外部中斷INT1端口，這樣就可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)功能。三、自動(dòng)光控窗簾的軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)編程語(yǔ)言主要為匯編和C語(yǔ)言。C語(yǔ)言編程軟件帶有比較完善的庫(kù)函數(shù)，具有速度快、效率高、可移植、直接對(duì)硬件控制等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，本設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)。軟件由主程序、顯示子程序、延時(shí)子程序、按鍵掃描程序組成。初始化部分包括1602顯示屏的初始化和控制步進(jìn)電機(jī)I/O口的初始化；采集與顯示部分實(shí)現(xiàn)在1602顯示屏上要顯示采集到的光敏電阻的電壓值并轉(zhuǎn)換為亮度顯示；中斷部分主要體現(xiàn)在按鍵功能的實(shí)現(xiàn)，按鍵部分用到了中斷機(jī)制以確保按鍵的實(shí)時(shí)性。用到了兩個(gè)按鍵，一個(gè)手動(dòng)控制窗簾拉開，另一個(gè)手動(dòng)控制窗簾關(guān)上；電機(jī)控制部分，根據(jù)環(huán)境的亮度智能控制窗簾開關(guān)?？傊?，自動(dòng)光控窗簾實(shí)現(xiàn)了根據(jù)外面光線的強(qiáng)弱自動(dòng)開關(guān)的功能?？紤]到個(gè)人生活習(xí)慣不一樣，進(jìn)行了人性化設(shè)計(jì)，加上了手動(dòng)開關(guān)，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)的同時(shí)，保留了原始窗簾的功能。該設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元器件價(jià)格低廉，降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本，經(jīng)濟(jì)可靠，控制靈活，具有一定的市場(chǎng)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)的自動(dòng)光控窗簾設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-19
2021
單片機(jī)氣壓檢測(cè)系統(tǒng)
基于單片機(jī)的氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以前我國(guó)都采用國(guó)外進(jìn)口的全靜壓系統(tǒng)原位檢測(cè)儀對(duì)飛行器進(jìn)行氣壓檢測(cè)。這些檢測(cè)儀是７０年代研制的通用設(shè)備，用途單一，不能滿足機(jī)上多種儀表及傳感器的檢測(cè)，不能定量進(jìn)行性能檢測(cè)。隨著傳感器智能化技術(shù)的發(fā)展，函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ＦＬＡＮＮ）和數(shù)據(jù)融合技術(shù)引入后實(shí)現(xiàn)了傳感器的非線性校正和溫度補(bǔ)償。以單片機(jī)為核心，構(gòu)建了檢測(cè)系統(tǒng)．基于此方法研制的氣壓檢測(cè)裝置功能和精度大大提高。一、氣壓檢測(cè)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)硬件部分框圖如圖１。它是由電源部分、壓力傳感器部分、嵌入式微處理機(jī)系統(tǒng)、真空壓力泵單元以及氣路及控制組合開關(guān)等５部分組成，其中嵌入式微處理系統(tǒng)組成，如圖２．當(dāng)壓力傳感器感受外界壓力，經(jīng)過頻／數(shù)（Ｆ／Ｄ）轉(zhuǎn)換和模／數(shù)（Ａ／Ｄ）轉(zhuǎn)換，其結(jié)果由主微處理器進(jìn)行采集，經(jīng)過解算、補(bǔ)償修正濾波，其結(jié)果經(jīng)顯示接口交付顯示，同時(shí)，通過通訊處理器的同步接口進(jìn)行數(shù)據(jù)和下傳命令的數(shù)據(jù)同步，對(duì)于觸摸鍵盤接口的采集和數(shù)據(jù)的采集也由主處理器進(jìn)行，使用戶可通過鍵盤來改變顯示內(nèi)容、數(shù)據(jù)解算方式、儀器運(yùn)行狀態(tài)等。通訊處理器用于實(shí)現(xiàn)ＲＳ２３２通訊接口功能，可選的ＩＥＦＥ４８８儀用（ＧＰ１Ｂ）總線接口功能，可選的配置打印機(jī)接口功能，它一方面可將數(shù)據(jù)通過接口向上進(jìn)行傳輸，一方面可接受下傳的信息。１．１處理器單元主處理器選用ＭＣＳ５１單片機(jī)系列８０３１構(gòu)成了最小應(yīng)用系統(tǒng)。片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器選用一片２７５１２（６４Ｋ８）ＥＰＲＯＭ和一片６２６４（８Ｋ８）ＲＡＭ作為程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。采用一片ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴＦ１６Ｖ８ＰＬＤ器件設(shè)計(jì)地址譯碼器，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法需多片或多級(jí)譯碼才能完成的功能。通訊處理器采用了ＭＣＳ５１單片機(jī)系列８７５１，用于實(shí)現(xiàn)ＲＳ２３２通訊接口功能、ＩＥＥＥ４８８儀用（ＧＰＩＢ）總線接口功能、打印機(jī)打印接口功能。其中ＲＳ２３２接口選用了ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ２０２接收／發(fā)送器．打印機(jī)接口選用了８２５５，通過并行Ｉ／Ｏ擴(kuò)展方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的打印工作。在與主處理器進(jìn)行通訊時(shí)，采用ＤＳ１６０９芯片實(shí)現(xiàn)主處理器和通訊處理器的批量數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理功能的分離，使它們各司其職，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，也有效解決了上位機(jī)對(duì)下位機(jī)的尋址問題。１．２傳感器該儀器所采用的壓力傳感器是高精度（０．０２％～０．００７％ＦＳ）高穩(wěn)定性（年變化量０．０１％ＦＳ）的諧振筒式壓力傳感器。其工作原理如圖３所示：（１）組成：諧振筒是用特殊恒彈性材料制成，壁厚０．０８ｍｍ。外保護(hù)筒材料與諧振筒材料類似。壓電陶瓷片是用來激勵(lì)和拾取筒的諧振率，在兩筒之間為高真空。（２）原理：在諧振筒內(nèi)部通以被測(cè)壓力，使諧振筒受到一個(gè)張緊力，壓力不同，張緊力不同，其自身具有的固有頻率也不同。用放大器和激（拾）振元件以及筒體，構(gòu)成一個(gè)機(jī)電閉合振蕩器（正反饋），它們諧振在諧振最低能級(jí)的固有頻率點(diǎn)上并輸出。也就是說，不同的壓力對(duì)應(yīng)不同的頻率，測(cè)其頻率，便知壓力。由于振筒外部為真空，故所測(cè)壓力為絕對(duì)壓力。（３）特點(diǎn)：該傳感器的分辨率很高，對(duì)應(yīng)１０～１０７０ｈＰａ的壓力范圍，輸出變化３５萬(wàn)個(gè)字，即每個(gè)字對(duì)應(yīng)０．１Ｐａ，對(duì)應(yīng)１０～３４００ｈＰａ輸出變化７０～７５萬(wàn)字，分辨率均在１～３／百萬(wàn)。采用恒彈性，并經(jīng)過多道老化工處理，故長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，短期穩(wěn)定性則更為優(yōu)異。１．３接口技術(shù)（１）Ｆ／Ｄ（頻率／數(shù)字）轉(zhuǎn)換接口：由于傳感器輸出量為頻率量（周期值），故使用頻率量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的專用集成電路芯片（ＦＤＣ９２０１）。ＦＤＣ９２０１輸入輸出口與ＴＴＬ／ＣＭＯＳ兼容；采樣周期根據(jù)輸入高頻時(shí)鐘分４檔控制；轉(zhuǎn)換精度視情況在０．１％～０．００１％之間變化；具有Ｆ／Ｄ自檢功能；單一＋５Ｖ電源。ＦＤＣ９２０１有四組獨(dú)立的低頻１２位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，一組高頻２０位高速同步計(jì)數(shù)器，它們均為循環(huán)計(jì)數(shù)器．低頻計(jì)數(shù)器通過緩沖器與數(shù)據(jù)總線相連，高頻計(jì)數(shù)器以鎖存器與數(shù)據(jù)總線相連．同步控制器是芯片的核心部件，它用于同步計(jì)數(shù)控制，并保證鎖存的高頻計(jì)數(shù)值為對(duì)應(yīng)于被測(cè)周期的整數(shù)倍，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)ＲＤＹ信號(hào)，用于通知ＣＰＵ，高低頻數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，可以讀取。另外，還有標(biāo)準(zhǔn)采樣周期控制器，用于產(chǎn)生４個(gè)檔次的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)周期，并以ＩＮＴＲ作為定時(shí)信號(hào)通知ＣＰＵ．周期的長(zhǎng)短取決于外接時(shí)鐘ＣＬＫ。（２）Ａ／Ｄ（模擬／數(shù)字）轉(zhuǎn)換接口：雖然該傳感器的溫度系數(shù)非常小，每度百萬(wàn)分之一，但對(duì)于高精度而言，仍是不可忽視的，故在傳感器內(nèi)部加了溫度傳感器（ＡＤ５９０ＪＨ），該溫度傳感器具有０．１％的線性度，經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換為０～５Ｖ的電壓信號(hào)，再經(jīng)１２位Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，由ＣＰＵ對(duì)振筒進(jìn)行溫度補(bǔ)償，在工作溫度范圍內(nèi)（軍品：－５５℃～８５℃，民品０℃～５０℃），儀器不再進(jìn)行任何修正就可保證前面所提到的精度。（３）鍵盤顯示控制接口：系統(tǒng)選用８２７９芯片作為觸摸鍵盤接口，通過對(duì)其編程完成對(duì)觸摸鍵盤的掃描工作，用戶可以通過觸摸鍵盤來改變顯示內(nèi)容、數(shù)據(jù)解算方式、儀器運(yùn)行狀態(tài)等。此外，用戶還可以通過數(shù)據(jù)小鍵盤對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性校正。系統(tǒng)采用了ＶＦＤ熒光數(shù)碼管顯示，可視尺寸１５０×３５ｍｍ，顯示內(nèi)容分為上、下兩排，每排２０個(gè)字符，一般均由“參數(shù)符號(hào)＋參數(shù)值＋單位”三部分組成，同時(shí)顯示三個(gè)參數(shù)時(shí)，上排為Ｐｔ或Ｐｓ，下排顯示相對(duì)的傳感器周期值（μｓ）和溫度電壓值（Ｖ）。二、氣壓檢測(cè)系統(tǒng)主要特點(diǎn)（１）能獨(dú)立測(cè)量和顯示下列參數(shù)：Ｐｓ，Ｐｔ，Ｑｃ，Ｈ，Ｖｉ，Ｖｔ，Ｍ，Ｍｉ，ΔＨ，Ｈ等１０種參數(shù)的組合顯示，如：Ｐｓ＋Ｈ，Ｐｓ＋Ｐｔ，Ｈ＋Ｈ，Ｈ＋Ｍ，Ｑｃ＋Ｍｉ，Ｈ＋Ｖｔ，Ｑｃ＋Ｖｉ等。（２）在檢測(cè)飛行器靜壓系統(tǒng)和全壓系統(tǒng)的氣密性時(shí)，本儀器給出精確的定時(shí)時(shí)間和標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量參數(shù)，其定時(shí)時(shí)間和測(cè)試點(diǎn)，均可由用戶設(shè)定（指定專人密碼保護(hù)），并可長(zhǎng)期（十年）保存，并可進(jìn)行聲響提示和參數(shù)顯示，同時(shí)顯示出設(shè)定值和定時(shí)值。當(dāng)設(shè)置定時(shí)時(shí)間到時(shí)，時(shí)間、壓力變化值或高度變化值停止變化，并發(fā)出聲響提醒。（３）本儀器不僅在原位檢測(cè)中用其飛行大氣參數(shù)與飛行器上儀表比對(duì)做協(xié)調(diào)一致有效性檢查，而且還可作為內(nèi)場(chǎng)檢測(cè)飛行參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)使用。（４）本儀器可用于外場(chǎng)，也可用于內(nèi)場(chǎng)（修理廠），以外場(chǎng)為主．但其技術(shù)參數(shù)指標(biāo)均達(dá)到ＺＨＹ型飛行大氣參數(shù)綜合測(cè)試儀和ＧＣＹ１Ａ高精度綜合測(cè)試儀的技術(shù)指標(biāo)。本儀器的氣路控制組合開關(guān)，可對(duì)任何飛行氣壓儀表和傳感器的檢測(cè)進(jìn)行控制。（５）傳感器修正功能：任何傳感器均有長(zhǎng)期穩(wěn)定問題，為用戶使用方便，特設(shè)此修正功能。只需用戶有壓力標(biāo)準(zhǔn)就可進(jìn)行。本儀器有兩種修正功能，即線性修正和非線性修正，并有密碼保護(hù)。（６）氣壓原位檢測(cè)參數(shù)的修改功能：可修正壓力氣密性定時(shí)時(shí)間、壓力氣密性考查測(cè)試壓力、壓力漏氣量最大允許值、真空壓力變化速度最大允許值等參數(shù)。由于不同飛行器上述參數(shù)不同，故允許用戶或有資格者修正，并有密碼保護(hù)。（７）具有多種保護(hù)功能：電源２７Ｖ，極性接反有保護(hù)；升降速度有保護(hù)，防止過沖，過沖有告警；空速有保護(hù)，防止過壓，過壓有告警；氣密性檢測(cè)，漏氣量超差有告警提示；連通開關(guān)Ｋｓｔ，升降速度設(shè)定值開關(guān)Ｐｖ和最大壓力值設(shè)定開關(guān)Ｐｃ，有白色警圈提醒，操作要特別注意，不要隨便操作，報(bào)警方式有聲、燈顯示、閃等。（８）自檢功能：上電時(shí)自動(dòng)檢測(cè)ＥＰＲＯＭ，ＳＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，Ｆ／Ｄ，Ａ／Ｄ，傳感器等，具有故障定位功能。（９）寬幅電源變化適應(yīng)功能：外場(chǎng)２７Ｖ直流電源變化幅度較大，為此本儀器提供較寬的輸入電壓范圍：在２０～３６Ｖ均能正常工作。三、氣壓檢測(cè)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)３．１軟件功能及其框圖在軟件編程上，采用ＰＬＭ匯編語(yǔ)言編寫，它可對(duì)硬件進(jìn)行操作，便于改進(jìn)和擴(kuò)充，具有很強(qiáng)的可讀性、可靠性、結(jié)構(gòu)性，能給用戶提供高質(zhì)量的轉(zhuǎn)換代碼。程序從功能上分六個(gè)部分：主控程序、初始化程序、數(shù)據(jù)采圖４軟件系統(tǒng)框圖樣及計(jì)算程序、鍵盤中斷服務(wù)程序、顯示程序、自檢程序。主控程序是整個(gè)程序的主干，系統(tǒng)平時(shí)都在主程序循環(huán)運(yùn)行。當(dāng)接受到鍵盤中斷信號(hào)后轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和壓力轉(zhuǎn)換。此外，主控程序還完成８２７９、定時(shí)器等的初始化和自檢任務(wù)．采樣中斷服務(wù)程序具有最高優(yōu)先級(jí)，采樣周期為５２．４２８８ｍｓ，在響應(yīng)中斷后，首先完成采樣周期的計(jì)算工作，再對(duì)周期進(jìn)行算，由此得出壓力值供各飛行參數(shù)使用。自檢程序?qū)Γ茫校?、外部ＲＡＭ、Ｆ／Ｄ、傳感器進(jìn)行檢測(cè)，如有故障顯示窗報(bào)告故障定位信息，供維修人員排除故障參考，“ＣＰＵＥＲＲ”表示ＣＰＵ故障，“ＲＡＭＥＲＲ”表示外部ＲＡＭ故障，“Ｆ／ＤＥＲＲ”表示Ｆ／Ｄ故障，“ＳＥＮＥＲＲ”表示傳感器故障。當(dāng)單片機(jī)響應(yīng)８２７９鍵盤中斷后，程序首先進(jìn)行鍵分析，獲取鍵值，轉(zhuǎn)到相應(yīng)的參數(shù)解算程序，同時(shí)不斷接受Ｆ／Ｄ采樣中斷的壓力值，進(jìn)行飛行參數(shù)解算。所需解算的飛行參數(shù)有：高度（Ｈ）、升降速度（Ｈ′）、馬赫數(shù)（Ｍ）、指示空速（Ｖｉ）、真空速（Ｖｔ）．在存儲(chǔ)器地址分配上，程序存儲(chǔ)器２７５１２為０～３ＦＦＦＨ，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器６２６４為８０００～９ＦＦＦＨ．在中斷分配上，Ｆ／Ｄ采樣中斷優(yōu)先級(jí)高，定時(shí)器定時(shí)中斷優(yōu)先級(jí)低，８２７９鍵盤中斷優(yōu)先級(jí)低．主要程序流程如圖４所示。３．２數(shù)據(jù)采集及計(jì)算程序的編制在數(shù)據(jù)采集及計(jì)算程序中，主要實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)，并用基于函數(shù)鏈神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性化處理和溫度補(bǔ)償，其軟件流程如圖５。程序主要包括以下幾個(gè)部分：（１）字符串轉(zhuǎn)換．這部分程序包括了數(shù)據(jù)比較、二進(jìn)制轉(zhuǎn)字符串和字符串轉(zhuǎn)十六進(jìn)制等功能．在后面的程序中通過調(diào)用此程序?qū)崿F(xiàn)查表、數(shù)據(jù)比較和測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。（２）數(shù)據(jù)采集．將采集到的周期值進(jìn)行存儲(chǔ)，調(diào)用壓力計(jì)算程序求解壓力，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行字符串轉(zhuǎn)化后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（３）根據(jù)擬合公式計(jì)算壓力．將所得到的周期和溫度值代入公式計(jì)算，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的非線性校正和溫度補(bǔ)償。（４）查表計(jì)算溫度．根據(jù)查表法計(jì)算測(cè)量時(shí)的傳感器溫度值。（５）根據(jù)壓力求解高度、馬赫數(shù)、真空數(shù)等．得到壓力值Ｐｔ，然后根據(jù)Ｐｔ值，解出其它大氣參數(shù)：氣壓高度Ｈ、真空速Ｖｔ、指示空速Ｖｉ、馬赫數(shù)Ｍ、指示馬赫數(shù)Ｍｉ和升降速度Ｈ等。（６）傳感器校正．用戶只需有精度高于０．０２％的壓力基準(zhǔn)即可對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期校驗(yàn)，設(shè)備提供傳感器線性及非線性修正功能，用戶只要輸入不同溫度下１０，５０，１５０，２００，２５０，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，７５０，８００，８５０，９００，９５０，１０２５，１０４５，１０７０共２２個(gè)點(diǎn)的壓力值，就可對(duì)傳感器進(jìn)行非線性校正。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)的氣壓檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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03-18
2021
灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)
基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)我國(guó)是一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)大國(guó)，對(duì)于農(nóng)作物的灌溉大部分采用地面灌溉的方式。此種方式效率較低，并且根據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)來判斷時(shí)長(zhǎng)和灌溉的程度。傳統(tǒng)的底面灌溉浪費(fèi)了大量人力和物力，并且灌溉的水資源不能被農(nóng)作物及時(shí)的吸收。除此之外，我國(guó)的水資源比較緊缺，因此節(jié)水的灌溉技術(shù)更合適發(fā)展的需要。節(jié)水的灌溉技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)成熟，這主要是由于他們起步早，并且運(yùn)用比較先進(jìn)的電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)。如果全部引進(jìn)國(guó)外的灌溉系統(tǒng)，不僅技術(shù)受到國(guó)外的控制，而且成本的費(fèi)用也較高。另外，我國(guó)的自然氣候土地狀況也不盡相同。基于此本文設(shè)計(jì)了以單片機(jī)STC89C52核心的控制系統(tǒng)，闡述了控制系統(tǒng)的硬件電路，主要包括電源電路、顯示電路、數(shù)據(jù)采集電路和驅(qū)動(dòng)電路等，并利用開發(fā)軟件Keil設(shè)計(jì)程序，主要包括監(jiān)控程序、時(shí)鐘程序等。經(jīng)過最終的調(diào)試，該控制系統(tǒng)能很好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期要求，達(dá)到農(nóng)作物合理灌溉的目的，且易于推廣。一、遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)工作原理和結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)程灌溉系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心的，同時(shí)對(duì)其它設(shè)備進(jìn)行控制、處理以及監(jiān)控等，總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。整體的灌溉系統(tǒng)主要包括單片機(jī)的控制系統(tǒng)、管道運(yùn)水系統(tǒng)、濕度傳感器和電源電路等。根據(jù)圖1中的介紹，其工作原理如下所示。(1)灌溉的裝置主要是由水泵、壓力表、流量計(jì)等組成，一定的壓強(qiáng)下可以將水和肥料相互融合，此時(shí)先將雜質(zhì)過濾出來，然后形成的有用的液體進(jìn)入管道內(nèi)部。(2)運(yùn)水的管道系統(tǒng)主要是主干管道、支路管道、毛管等組成。一般情況下，主管和直管的直徑大約為37.5～100mm，毛管的直徑在10mm左右。為了更好的實(shí)現(xiàn)水在管道內(nèi)部的順利流通，各個(gè)不同的管道之間用二通或者三通的閥連接。(3)滴頭的功能主要是將水流的形狀轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿〉乃?，進(jìn)而充分的浸濕土壤。(4)濕度傳感器主要是測(cè)量土壤內(nèi)部的濕度，能夠收集控制系統(tǒng)的大量數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)灌溉的程度和需求進(jìn)行及時(shí)的評(píng)價(jià)。(5)單片機(jī)是灌溉系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，主要是由中央處理器、存儲(chǔ)器、定時(shí)器等組成。灌溉系統(tǒng)中的上位機(jī)和單片機(jī)是以串行通信ＲS232連接，濕度傳感器根據(jù)A/D接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送和轉(zhuǎn)換，控制系統(tǒng)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，并運(yùn)用驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁閥系統(tǒng)的控制，進(jìn)一步完成農(nóng)作物的灌溉。二、遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路由單片機(jī)控制電路、時(shí)鐘及復(fù)位電路、人機(jī)對(duì)話電路、數(shù)據(jù)采集電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路和電源模塊等組成。2.1單片機(jī)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)STC89C52是由ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能8位控制機(jī)，含有8K的只讀存儲(chǔ)器和256K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。它有40引腳、32個(gè)雙向輸入端口、2個(gè)中斷接口、3個(gè)16位計(jì)數(shù)器和2個(gè)串行通信接口等，并且兼容MCS－51指令系統(tǒng)。時(shí)鐘頻率為0～24MHz，電源的接入端為－5～+5V。2.2時(shí)鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì)該單片機(jī)采用內(nèi)部振蕩器組成，為高增益反向增大器。XTAL1和XTAL2分別為輸入端和輸出端。當(dāng)系統(tǒng)工作的時(shí)候，如果遇到故障或者復(fù)雜狀態(tài)的時(shí)候，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。此單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位功能互主要是通過電容充放電實(shí)現(xiàn)的。手動(dòng)按鍵復(fù)位主要是通過電阻與電源相接通。2.3人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)人機(jī)接口電路主要實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息、數(shù)據(jù)的交換。目前最常用的輸出和輸入設(shè)備包括顯示器和鍵盤，下顯示接口面對(duì)LED的顯示接口電路和鍵盤電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，該控制系統(tǒng)采用的是四位一體的數(shù)碼管。它是由8位的共陽(yáng)極管路組成，并且是動(dòng)態(tài)顯示的。為了更好地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，采用4位獨(dú)立的鍵盤，按鍵的數(shù)量較少并且操作速度較快。整體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。2.4數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)要想精確的實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的灌溉，必須選用精確的傳感器。目前土壤的濕度傳感器是FDＲ型。此類型的傳感器簡(jiǎn)單、安全、自動(dòng)測(cè)量。根據(jù)實(shí)際的情況，選用SWＲ－2傳感器。當(dāng)傳感器采集后，需要進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，據(jù)此選擇TLC549轉(zhuǎn)換器。它是8位逐漸逼近式串行A/D芯片。當(dāng)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)后，就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。由于測(cè)量的數(shù)據(jù)比較多，根據(jù)要求就選擇AT24C16存儲(chǔ)器。它具有2048個(gè)8位字節(jié)，有16K串行存儲(chǔ)器，通過總線進(jìn)行操作。2.5輸出驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)繼電器是輸出電路的重要組成部分，其作用主要是對(duì)電磁閥的驅(qū)動(dòng)和控制，進(jìn)而完成噴頭的動(dòng)作。另外，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾性能，采用光耦隔離作用在繼電器和單片機(jī)之間。此供電系統(tǒng)為雙電源供電。三、遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是灌溉系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)所主要采用的方式之一，其結(jié)構(gòu)都有相應(yīng)的模塊程序完成，主要包括不同信號(hào)采集模塊、信號(hào)的初始化模塊、系統(tǒng)控制模塊、限定時(shí)間顯示模塊等。上述各部分模塊，相互配合，能夠在限定時(shí)間內(nèi)完成農(nóng)作物的灌溉?？刂葡到y(tǒng)具有通用性強(qiáng)、安全性高、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)單片機(jī)STC89C52上電后，首先進(jìn)行的是系統(tǒng)程序的初始化，初始化的主要內(nèi)容包括所需芯片接口的初始化以及不同標(biāo)志位以及變量的初始化。完成這些后，整個(gè)系統(tǒng)程序就會(huì)進(jìn)入主程序，單片機(jī)根據(jù)采集的土壤濕度信息，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行變換，后與程序中設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，經(jīng)過一定的對(duì)比，LED顯器就會(huì)顯示實(shí)況下土壤的濕度情況。如果得到的數(shù)值比標(biāo)準(zhǔn)值大，軟件程序就會(huì)不停的采集程序和數(shù)值的顯示，反之程序就會(huì)按照步驟進(jìn)行，啟動(dòng)設(shè)計(jì)好的子程序，進(jìn)一步對(duì)電磁閥控制和噴頭時(shí)間的限定，直到土壤的濕度值和設(shè)定的值相差不大。整個(gè)系統(tǒng)也是有時(shí)間限定，若超過時(shí)間定值，則會(huì)重新初始化，并重新開始農(nóng)作物的灌溉。軟件系統(tǒng)的時(shí)鐘程序主要完成的是對(duì)單片機(jī)STC89C52的定時(shí)和計(jì)時(shí)。單片機(jī)的接口T0可以通過編程調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)時(shí)間顯示情況以及對(duì)象的確定。軟件的鍵盤掃描程序主要針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中軟件的抖動(dòng)和按鍵狀態(tài)的測(cè)試。整個(gè)掃描程序是每隔50ms進(jìn)行一次掃描。為了更好的防止鍵在操作的過程中發(fā)生沖突，系統(tǒng)只執(zhí)行一次按鍵。LED顯示程序的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)所采用的共陽(yáng)極數(shù)碼管情況進(jìn)行。當(dāng)整個(gè)二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，此時(shí)數(shù)碼管就會(huì)點(diǎn)亮。因此，并列的共陽(yáng)極數(shù)碼管就能清晰的顯示時(shí)間的變化。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)系現(xiàn)實(shí)的時(shí)候，數(shù)碼管內(nèi)的數(shù)字以一定的格式保存在ＲOM中，通過翻譯過來的不同數(shù)碼，調(diào)用存儲(chǔ)的內(nèi)容，進(jìn)一步顯示時(shí)間的變化。在進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換的時(shí)候，TLC549轉(zhuǎn)換器根據(jù)模式輸入、A/D變換、數(shù)據(jù)輸出。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)主要是AT24C16，此時(shí)采用的數(shù)據(jù)總線為I2C。根據(jù)其芯片的不同情況的尋址和應(yīng)答內(nèi)容，及時(shí)的寫入不同的字節(jié)?？偩€的傳送并不影響時(shí)鐘線電平的變化，在滿足空閑的情況，數(shù)據(jù)傳送的信號(hào)就會(huì)啟動(dòng)。四、遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)調(diào)試控制系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)是基于KeilC51開發(fā)的。其仿真調(diào)試也可以由Keil軟件完成。最終生成的目標(biāo)代碼通過編程器JDT－2008燒入所需的STC89C52單片機(jī)中。經(jīng)過驗(yàn)證，傳感器檢測(cè)數(shù)的數(shù)值與實(shí)際的數(shù)值相差不大，基本上滿足要求?？偨Y(jié)隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)的水資源日益緊缺，因此對(duì)農(nóng)作物的灌溉方式選擇就顯得格外重要。根據(jù)實(shí)際需求，本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)STC89C52的遠(yuǎn)程節(jié)水灌溉系統(tǒng)。首先介紹了國(guó)內(nèi)外灌溉系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上，闡述了灌溉系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。然后，對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘及復(fù)位電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、人機(jī)接口電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)等。完成硬件設(shè)計(jì)，就需要對(duì)軟件進(jìn)行程序編寫，軟件程序的設(shè)計(jì)主要包括主監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)時(shí)鐘程序設(shè)計(jì)、按鍵識(shí)別和處理程序設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)顯示程序設(shè)計(jì)等。最后，對(duì)設(shè)計(jì)的灌溉系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)滿足設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)成本低、運(yùn)行可靠、安全性高、操作比較簡(jiǎn)單。它不僅克服了設(shè)計(jì)傳輸?shù)睦щy，而且為同類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。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)的遠(yuǎn)程灌溉節(jié)水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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03-17
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(jì)溫度和濕度一直是環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的兩個(gè)最基本、重要的參數(shù)，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視、記錄的設(shè)備也是各種各樣。本文設(shè)計(jì)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(duì)記錄儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、控制，可以實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和濕度，并且進(jìn)行本地存儲(chǔ)、顯示，測(cè)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(cè)。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(shí)間的設(shè)置；自助選擇溫濕度數(shù)據(jù)采集的時(shí)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)鐘模塊為整個(gè)記錄儀提供精確、詳細(xì)的年、月、日、時(shí)、分秒等時(shí)間信息，并在系統(tǒng)掉電時(shí)能自動(dòng)啟用后備電源為此模塊供電。顯示模塊進(jìn)行本地實(shí)時(shí)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(duì)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(duì)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(gè)記錄儀供電。二、溫濕度記錄系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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(shí)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(jià)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(chǎng)，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(gè)8位、1個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，8路10位AD轉(zhuǎn)換器，4通道PWM，2個(gè)可編程的串行USART，共有32個(gè)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(zhǎng)度單位、精簡(jiǎn)指令集，其大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，故其數(shù)據(jù)吞吐率很高，工作于16MHz時(shí)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(gè)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(gè)時(shí)鐘周期可以同時(shí)訪問兩個(gè)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(cè)量使用集成式數(shù)字溫濕度傳感器SHT10。SHT10將溫度濕度感測(cè)、信號(hào)變換、AD轉(zhuǎn)換器等功能集成到一個(gè)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(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，提供具有溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葴y(cè)量值，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸入水中。本記錄儀設(shè)計(jì)時(shí)溫度使用14b分辨率，量程范圍：-400C~990C，測(cè)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(cè)量精度：±4.5%RH，分辨率0.03%RH。電路設(shè)計(jì)時(shí)將SHT10的SCK、DATA引腳分別接ATmega16的PC7、PC6引腳，由ATmega16給SHT10提供時(shí)鐘信號(hào)，DATA引腳用于兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2.3時(shí)鐘模塊記錄溫濕度數(shù)據(jù)時(shí)，需要精確的時(shí)間信息，該信息由時(shí)鐘模塊提供。時(shí)鐘模塊以飛利浦公司的可編程時(shí)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(gè)8位寄存器、內(nèi)置32.768KHz的振蕩器、用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘的分頻器、定時(shí)器、報(bào)警器、掉電檢查和I2C總線接口等部件。16個(gè)寄存器中2個(gè)用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，7個(gè)用于時(shí)鐘（秒、分、時(shí)、日、星期、月、年）計(jì)數(shù)器，4個(gè)用于報(bào)警寄存器（定義分、時(shí)、日、星期的報(bào)警條件），剩下3個(gè)分別是CLKOUT頻率寄存器、定時(shí)器控制寄存器和倒計(jì)數(shù)定時(shí)寄存器。這些寄存器通過兩線式I2C總線（時(shí)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(jì)簡(jiǎn)單。PCF8563共有8個(gè)引腳。本設(shè)計(jì)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(shí)鐘信號(hào)，SDA引腳接單片機(jī)的PC1口，實(shí)現(xiàn)時(shí)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(shí)，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(shí)，會(huì)有一些特殊場(chǎng)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(jiǎn)單、方向性好、功耗低、價(jià)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(duì)記錄儀的時(shí)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(hào)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(hào)形式發(fā)射出去。VS1838接收頭集成了紅外接收二極管、信號(hào)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(hào)傳輸至放大器進(jìn)行放大，通過限幅器將信號(hào)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(hào)。該信號(hào)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(shí)間、溫度和濕度，顯示系統(tǒng)初始化時(shí)的初始設(shè)置時(shí)間、溫濕度記錄時(shí)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(jiǎn)潔的多而且價(jià)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(gè)引腳。該模塊與外部連接電路簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)時(shí)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(duì)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(hào)。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(dòng)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(chǔ)最近50條的溫濕度數(shù)據(jù)。而有些使用場(chǎng)合需要將更長(zhǎng)時(shí)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(chǔ)。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(jì)時(shí)，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(gè)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(jì)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(shí)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(duì)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(hào)傳送過來。若有，分析信號(hào)是進(jìn)行記錄儀的設(shè)置信號(hào)還是數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)入設(shè)置記錄儀時(shí)間、記錄間隔、顯示模式的設(shè)置，傳送信號(hào)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(hào)送入單片機(jī)，查詢是否是記錄間隔時(shí)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(hào)送來。軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程語(yǔ)言，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)流程圖，將程序分為初始化模塊，紅外遙控信號(hào)采集模塊，紅外遙控信號(hào)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(chǔ)數(shù)據(jù)、顯示碼轉(zhuǎn)換模塊，PCF8563設(shè)置、時(shí)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(jì)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(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)3天的歷史數(shù)據(jù)。單片機(jī)擴(kuò)展大容量的存儲(chǔ)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(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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03-16
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(jì)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(shí)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(shí)，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(duì)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(duì)保護(hù)居民隱私與遮擋外部光線十分有用。現(xiàn)在市面上大部分的傳統(tǒng)窗簾都需要手動(dòng)開關(guān)，這樣不僅吃力，而且還有可能錯(cuò)過最佳光照時(shí)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(jì)方案該設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)光控窗簾系統(tǒng)，其中包括光控、定時(shí)和手動(dòng)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(jì)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(jì)系統(tǒng)。應(yīng)用光敏電阻采集模擬信號(hào)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(shí)針旋轉(zhuǎn)或是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)來模擬窗簾的起閉。自動(dòng)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(shí)，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(shí)，窗簾被關(guān)閉?；谝陨瞎ぷ髟?，設(shè)計(jì)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(dòng)起閉還可以通過時(shí)間來預(yù)先設(shè)置或是直接通過按鍵來啟動(dòng)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(jì)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(gè)電容和電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)上一個(gè)電容，存在兩個(gè)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(hào)，也即單片機(jī)的工作速度。晶體振蕩器會(huì)和單片機(jī)引腳中的X1、X2引腳相連接，此時(shí)這個(gè)電路會(huì)引生諧波，而諧波的存在會(huì)使得振蕩器的穩(wěn)定性受到影響。為了解決這個(gè)問題，我們?cè)诰д褚_處接入瓷片電容，這個(gè)電容一般選擇在10到50 pF，需要接地。此次設(shè)計(jì)使用的晶振是12MHz的石英晶體。2.2按鍵模塊該次設(shè)計(jì)中按鍵模塊的功能是在自動(dòng)光照窗簾之外，能夠通過按鍵來定時(shí)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(jì)需要用到5個(gè)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(dòng)光控窗簾的啟閉時(shí)間）；數(shù)字值加鍵；數(shù)字值減鍵；啟動(dòng)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(dòng)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(shí)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(duì)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(gè)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(shí)鐘輸入端；DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端；DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端。在單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，DI與DO端都是與單片機(jī)雙向連接的且它們不能同時(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)，CH1和CH0的正負(fù)輸入端極性發(fā)生變化。若第三個(gè)脈沖下沉，DI端在第三個(gè)脈沖來之前就會(huì)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€(gè)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(huì)一直輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)是在每個(gè)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(shí)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(hào)時(shí)。它的電壓的精度在八位分辨率時(shí)是19.53mV，當(dāng)用作正負(fù)輸入端時(shí)，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(shí)的精度。2.4步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)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(hào)的頻率和數(shù)目會(huì)影響到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如當(dāng)一個(gè)脈沖信號(hào)輸送到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器時(shí)，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(dòng)一個(gè)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(gè)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(dòng)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(jì)中用來顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、開關(guān)窗簾定時(shí)時(shí)間、光照強(qiáng)度值的是LCD1602，在1602上顯示的時(shí)間可以通過按鍵調(diào)整，通過按鍵設(shè)定起閉窗簾的時(shí)間，在1602上實(shí)時(shí)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(hào)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(jì)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(jì)此系統(tǒng)的主程序需要完成的功能有：?jiǎn)纹瑱C(jī)各個(gè)模塊的初始化操作，定時(shí)器初值設(shè)置以及開啟電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示時(shí)間光照數(shù)字量等。通過主函數(shù)void main()來調(diào)用各個(gè)模塊子函數(shù)以此來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。軟件流程圖如圖7?？偨Y(jié)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過控制一個(gè)可逆、直流電動(dòng)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(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-15
2021
單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)
單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的總體原則及其設(shè)計(jì)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(jì)的電子產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用，同時(shí)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的能耗功率設(shè)計(jì)提出了更高的要求，單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)越來越受到人們關(guān)注，單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)符合社會(huì)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(jìng)爭(zhēng)力。由此看出，單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)不但具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較大的社會(huì)效益。一、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)原則（１）ＣＰＵ內(nèi)核簡(jiǎn)單為宜原則：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)帶來能量的消耗。相對(duì)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(huì)加大，所以當(dāng)設(shè)備處于ｓｔｏｐ狀態(tài)的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，所以ＣＰＵ的選擇，簡(jiǎn)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(shí)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(gè)封裝內(nèi)。這樣可以減少總線電容，從而容納更多的信號(hào)。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(shí)會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度，會(huì)受到外部電路時(shí)序、計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、串行通訊頻率等的限制，所以在晶振頻率值選擇時(shí)，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(jì)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(jì)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(shí)間，采用快速進(jìn)入掉電或睡眠狀態(tài)，避免系統(tǒng)無(wú)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(jì)對(duì)于單片機(jī)本質(zhì)低功耗設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對(duì)元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)兩個(gè)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(dòng)、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(shí)鐘控制以及靜態(tài)控制。在電路的設(shè)計(jì)過程中，要采用低功耗的喚醒電路設(shè)計(jì)，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(shí)要加強(qiáng)電路的屏蔽與抗干擾能力設(shè)計(jì)。三、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)方案３．１單片機(jī)低功耗系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（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(shí)間各不相同，該設(shè)計(jì)選用晶體振蕩器，晶體振蕩器的喚醒時(shí)間在８．５ｍｓ左右，單片機(jī)在工作的過程中，如果喚醒的時(shí)間過長(zhǎng)，就會(huì)形成一個(gè)預(yù)工作階段，這時(shí)處理器就會(huì)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(gè)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(jì)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(dòng)２０－２５ｍＡ的電流，所以要對(duì)每一個(gè)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(huì)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(jiǎn)單的不接，一旦外界出現(xiàn)干擾信號(hào)就極易成為反復(fù)振蕩的輸入信號(hào)，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(duì)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(chǎng)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(shí)，工作耗電的差異也會(huì)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(duì)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(jì)（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(duì)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(duì)于Ｉ／Ｏ寄存器就會(huì)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(shí)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(dòng)一般功率較大，所以要通過一個(gè)Ｉ／Ｏ引腳來進(jìn)行掌控，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)需通信時(shí)，及時(shí)的關(guān)閉驅(qū)動(dòng)。對(duì)于簡(jiǎn)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(shí)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(duì)一些難以避免的計(jì)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(huì)遠(yuǎn)小于運(yùn)行時(shí)功率，在等待模式下，ＣＰＵ會(huì)停止工作，但是單片機(jī)的外圍Ｉ／Ｏ模塊不會(huì)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(gè)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(chǔ)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(huì)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(jì)的主要發(fā)展方向，加強(qiáng)與推廣單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在以后的研究與設(shè)計(jì)中，通過對(duì)硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來將會(huì)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)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(jì)的總體原則及其設(shè)計(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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(jì)
基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)，公交車空調(diào)設(shè)施開啟，以保持一個(gè)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(shí)克服了純電動(dòng)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(jí)，還不能較好地滿足乘客對(duì)溫度舒適度的要求。有學(xué)者曾對(duì)純電動(dòng)公交車內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行過分析，但針對(duì)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(duì)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(jì)，以便從功能上更大程度地滿足乘客對(duì)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(jì)１．１系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)車內(nèi)溫度會(huì)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(jì)是以ＳＴＣ８９Ｃ５２單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，應(yīng)用溫度傳感器ＤＳ１８Ｂ２０測(cè)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(gè)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(dòng)計(jì)數(shù)功能對(duì)３ｍｉｎ內(nèi)的升溫、降溫需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)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(jì)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(gè)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(duì)按鍵情況進(jìn)行一次數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)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(dòng)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(shí)，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(jì)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(shí)，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(jì)用小風(fēng)扇模擬車廂內(nèi)制冷功能，此時(shí)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(jì)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(shí)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(wú)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(jì)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(jì)采用ＤＳ１８Ｂ２０型溫度傳感器來檢測(cè)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(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。放置傳感器的位置會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，本設(shè)計(jì)僅用１個(gè)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(gè)位置放置，以便更全面地反映車內(nèi)溫度情況。ＤＳ１８Ｂ２０對(duì)外界溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號(hào)通過數(shù)字信號(hào)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(jì)選擇ＬＣＤ１６０２作為顯示模塊。它具有１６×２個(gè)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(shí)，顯示器則不能工作。ＬＣＤ１６０２在工作電壓５Ｖ時(shí)的電流為２ｍＡ，為了達(dá)到顯示器額定電壓，本設(shè)計(jì)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(cè)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(shí)，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(duì)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℃?？偨Y(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(jì)的基于單片機(jī)的公交車溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的檢測(cè)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(dòng)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(shí)車門打開乘客上下車，車內(nèi)溫度變化會(huì)比較明顯，此時(shí)的溫度測(cè)量和按鍵統(tǒng)計(jì)會(huì)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(jì)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(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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(jì)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?？刂破飨到y(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(gè)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(cè)外部環(huán)境，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后，并把信號(hào)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(jì)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(jí)與創(chuàng)新，相對(duì)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(wàn)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(gè)機(jī)器周期只有1個(gè)系統(tǒng)時(shí)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(shí)16級(jí)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(shí)鐘，可徹底省掉外部昂貴的晶振；ISP編程時(shí)，內(nèi)部時(shí)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(wàn)次每秒。（2）雨滴傳感器模塊：雨滴傳感器用于檢測(cè)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(zhǎng)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(shí)，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(jì)采用的溫度傳感器是LM35D，用于檢測(cè)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(shí)，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(dòng)模塊：步進(jìn)電機(jī)顧名思義就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其功能是將脈沖的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖的個(gè)數(shù)，而不隨負(fù)載的變化而變化。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路需要ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)，ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片是由高耐壓、大電流、內(nèi)部有7個(gè)硅NPN型達(dá)林頓管組成。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)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(shí)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(jì)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(gè)字符，2行顯示，即16列×2行。有電位器，可以自行調(diào)節(jié)對(duì)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(jì)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(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)置閾值為30，在自動(dòng)模式下，當(dāng)降雨量大于30時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)窗。當(dāng)降雨量小于30時(shí)，窗戶自動(dòng)打開。在手動(dòng)模式下，設(shè)備在按鍵的控制下實(shí)現(xiàn)開關(guān)窗。自動(dòng)和手動(dòng)模式可以任意切換。經(jīng)過反復(fù)地實(shí)驗(yàn)、測(cè)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(huì)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(gè)設(shè)備的基礎(chǔ)上將會(huì)增加更多的功能，諸如智能報(bào)警系統(tǒng)，智能防盜系統(tǒng)，打造一個(gè)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(jì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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(shí)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(shí)，電壓信號(hào)切換。系統(tǒng)對(duì)鍵盤的輸邏輯0或l行準(zhǔn)確采樣避免錯(cuò)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(shí)輸入為邏輯l廣旦按下則輸入立刻變?yōu)檫壿婳松開時(shí)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(gè)按鍵開關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時(shí)也不會(huì)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(dòng)抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，—般為5ms—lOms。單片機(jī)工作時(shí)間都是納秒與毫秒級(jí)別當(dāng)按鍵按下時(shí)在觸點(diǎn)即將接觸到完全接觸這段時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間也是一樣的。鍵盤在輸入邏輯轉(zhuǎn)換時(shí)實(shí)際上是產(chǎn)生了瞬時(shí)的高頻干擾脈沖。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。即在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)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(gè)階段可以設(shè)法消除此干擾：1、在鍵盤信號(hào)輸入系統(tǒng)之前（系統(tǒng)外）：2、鍵盤信號(hào)輸入系統(tǒng)以后(系統(tǒng)內(nèi))。一、硬件消抖在信號(hào)輸入系統(tǒng)之前將抖動(dòng)干擾消除，可以節(jié)省系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)對(duì)其他信號(hào)的響應(yīng)能力這就是硬件消抖。（1）基本RS硬件消抖：用兩個(gè)“與非門”構(gòu)成一個(gè)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(dòng)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(dòng)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(gè)接線端的按鍵。對(duì)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(shí)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(gè)按鍵都外接到外部中斷口上當(dāng)有按鍵按下時(shí)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(gè)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(shí)消抖如前所述若采用硬件消抖電路那么N個(gè)鍵就必須配有N個(gè)防抖電路。因此，當(dāng)按鍵的個(gè)數(shù)比較多時(shí)硬件防抖將無(wú)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(dòng)略去即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生5ms一10ms的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)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(cè)到按鍵釋放后，也要給5ms一10ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)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(dòng)，也會(huì)在按鍵電路中出現(xiàn)電平抖動(dòng)但這種抖動(dòng)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(huì)因這種不希望出現(xiàn)的干擾而錯(cuò)誤動(dòng)作。2)為了避免系統(tǒng)誤判可以編寫防抖動(dòng)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(gè)簡(jiǎn)單的工控項(xiàng)目來舉例說明顧目要求上電后，_-個(gè)普通電機(jī)控制—個(gè)滑塊從左邊往右邊推最右邊有一個(gè)行程開關(guān)滑塊碰到行程開關(guān)后息機(jī)停止運(yùn)動(dòng)結(jié)束。轉(zhuǎn)化成單片機(jī)編程思路用1個(gè)IO口輸出扃電平時(shí)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，f氐電平時(shí)電機(jī)停止。另1個(gè)IO口作輸入術(shù)全測(cè)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(shí)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(shí)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(dòng)或者外來的毛刺信號(hào)干擾行程開關(guān)的輸入信號(hào)可能會(huì)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(shí)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(gè)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)在計(jì)時(shí)的期間如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)高電平就馬上把計(jì)時(shí)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(shí)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(huì)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(shí)而這一小段的延時(shí)會(huì)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(dòng)一小段時(shí)間才停止這樣因?yàn)橛袘?yīng)力存在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)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(shí)當(dāng)發(fā)現(xiàn)是低電平日寸(哪怕是干擾時(shí)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(shí)甩機(jī)繼續(xù)運(yùn)行什么時(shí)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(shí)間超過某個(gè)值時(shí)才認(rèn)為碰到了行程開關(guān)。在此判斷低電平的小延時(shí)期間，電機(jī)是處于暫停的狀沒有轉(zhuǎn))所以不會(huì)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(shí)響應(yīng)又增加了行程開關(guān)檢測(cè)的抗干擾處理，又不會(huì)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(duì)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(píng)估開發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。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(yǔ)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(jì)與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、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(hào)開發(fā)、語(yǔ)音識(shí)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(jì)、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(jì)、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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