時間：2022-08-18 23:29:05
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和模擬電路比較，其數字電路特點比較突出，從以下幾個方面來說：第一、結構簡單，能夠進行集成化、系列化生產，比較方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干擾性強、可靠性高、精確度高、穩定性好等優點。第三、在處理功能方面較強，除了能實現數值的運算，還實現邏輯運算和判斷。第四、能夠進行編程數字電路，很好地實現在各種運算方面的靈活性。第五、通過數字信號的應用，更方便進行存儲、加密、壓縮、傳輸。
2.1單片機的定義對于單片機的定義，往往是指把計算機的一個個部件都匯集到一塊芯片之中，這就組成的一個微型的系統。而單片機的設計，是為了控制其應用而設計的、以及制造其固有的構造，在國際上，也叫微控制器。
2.2基本結構及特點在單片機芯片內，往往包括以下幾部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定時器計數器部分、中斷控制系統時鐘部分、A/D即模數轉換器部分和D/A即數模轉換器部分、以及WDT監視定時器等部分。對于單片機，其特點為：1、功能多。2、品種多。3、占用空間少。4、系統所需器件少。對于單片機的應用，包括4大類：第一類：智能儀器儀表；第二類：在工業方面進行測控的；第三類：在民用方面的是一個具有智能型的電子品；第四類：在設備方面是屬于計算機的一個外設及通信的設備。
3結合數字電子技術與單片機的應用實例
3.1數字電子鐘20世紀末，隨著電子技術的發展，現代電子產品已經出現在社會的各個地方，這樣就帶動了社會的發展，即社會變得信息化，以及提高了現代電子產品的性能化。目前，隨著單片機的發展，使其變得高性能化、多品種化，這就逐漸轉化為CMOS，最終實現了“功率比較低、體積比較小，容量特別大，性能特別高，價格特別低的設備，在電路方面，其具有了內裝片的設備。這種技術屬于微控的一個技術。而在單片機模塊中，最普邊的是數字鐘的使用。對于數字鐘，是利用數字電子技術而實現的，即能進行分秒來計時的裝置，這與機械式時鐘不同，其準確性和直觀性較高。對于電子鐘，往往按照數字電路來進行的，用時、分、秒的數字來顯示，屬于一個計時的裝置，其應用比較廣泛，大部分是出現在每個家庭、車站，碼頭等地方。對于人們的日常生活來看，也是一個必須的、具備的產品。對于數字鐘及其擴大應用的研究，這是具有很重要的意義。
3.2由數字電子鐘組成的單片機的選擇在電子時鐘里，對于單片機的選擇，往往是以AT89c52為核心的，即作為一個電子時鐘的硬件部分。在AT89C52片內，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低壓下而運行的。其存儲空間具有8KB的ROM，而在線編程中，隨時可以進行擦除，也不會對芯片產生傷害。一旦把AT89C51作為核心部件，就會對芯片產生傷害。
伴隨計算機技術的迅速發展，計算機在眾多行業領域都得到了廣泛應用，然而其也受到了體積方面限制，計算機技術在工業控制方面經常無法運用，所以計算機微型化是計算機技術重要發展方向，自集成電路至超集成電路，自電子管至晶體管，計算機體積在漸漸變小，一直到限制的 ARM 及單片機微型計算機，促進了計算機技術的應用和發展。很多專家與學者為研究計算機在單片機里的應用，進行了大量實踐，希望發現提升單片機效率的最佳使用方式，單片機是電子行業重要部件，它在電子行業中的位置無可取代，尤其是對工業控制領域來說，一旦單片機出現問題，所有控制系統都不能正常運行工作。
2 電子工程的內涵
伴隨互聯網與電子計算機的不斷發展，網絡技術漸漸進入黃金發展階段，這對電子技術的深入發展起了巨大推動作用。伴隨互聯網對社會發展及經濟發展的推動越來越明顯，電子工程的重要性漸漸突顯出來，要更好的發展電子工程技術，提高我國的綜合國力，一定要不斷創新和探索電子工程技術，以促進電子工程技術獲得新的發展，電子工程技術以網絡技術和計算機作為基本的載體，系統性地處理與控制電子信息。依據目前電子工程技術發展情況來看，它作為系統的技術漸漸發生產業鏈分化，很多領域行業相互交叉的信息技術漸漸出現，這促進了很多新興產業發展。
3 單片機的使用概況
3.1 單片機使用發展歷史
在計算機剛剛出現時期，因為受性能與體積的影響，計算機還沒有得到實際運用，僅僅在實驗室科研室里有一些應用，用來進行簡單的數學方面計算，某種程度上講，單片機某一時期的使用還沒有電子計算器受到歡迎，因為它可以自行運算，所以，人們一直很期待和重視計算機的發展，伴隨電子技術不斷進步和發展，計算機性能有了很大提高，體積也有了很大程度的控制。信息技術的快速發展使筆記本電腦開始出現，筆記本電腦又把計算機帶入了新的發展時期，當計算機被用于工業控制領域時，它的體積仍然較大，這時人們按照實際運用需要，開始研發了以計算機架構為基礎的單片機，利用了儲存器、控制器工作方式，除掉人機的相互交換界面，如果要讓單片機完成特定工作任務，一定要把任務寫進對應控制程序內，因為無人機相互交換的界面，所以，一定要利用特殊裝置完成程序輸入。當命令程序被輸入單片機后，還要結合對應控制系統來應用，一般情況下，單片機都要直接面板里，因為單片機插腳壽命有限，應用次數不能太多，不可以頻繁拆卸控制程序，要解決這一矛盾問題，所以出現的單片機均支持在線輸入程序。網絡技術是現代化信息的基礎，它對社會的發展具有重要作用，網絡技術在人們生活中日漸普及，并影響著人們的需求，電子工程技術隨著獲得了長足發展，尤其是在醫學領域方面獲得了突破性進展，它推動了醫學信息化的發展。
3.2 目前單片機的應用現狀
因為歷史原因，我國科技發展與經濟發展都比較晚，和西方一些發達國家相比，單片機擁有技術水平很低，特別是單片機生產與設計工作，單片機的核心制造技術都在發達國家手里，我國所運用的單片機有很多都來自發達國家工廠。近幾年 51 系列的單片機受到人們認可和廣泛應用，但 51 系列單片機多數是由 ATMEL 與英特爾公司所生產，同時，對于單片機的生產設計技術，發達國家對我們一直處于封鎖狀態，并且限制不發達國家進口其單片機。我國要想從根本上解決單片機這些問題，必須重視單片機技術的研究與發展工作，高度重視單片機技術，為應對發達國家的封鎖，我國一直在加大力量研究單片機技術，提升相關技術研發工作人員待遇，政府公布許多有關單片機的法規政策，鼓勵和支持單片機的發展，加大力度保護我國單片機科技公司，所以，最近幾年我國的電子業獲得重大發展，我國的電子科技公司已經制造了有其產權的中央處理器，盡管這些處理器與發達國家中央處理器的性能還相差較大，處理器加工工藝也不夠完善，但可以設計制造中央處理器就表明我們已經取得進步，未來也一定會自主研究和開發出眾多單片機微型計算機。
4 單子工程技術特征
電子工程技術是伴隨電子行業發展而形成的一門新興學科。當今時代是信息技術高速發展的時代，要實現信息化，發展電子行業是前提與基礎，通過電子工程技術可以看出一個國家的信息化水平的高低。所以，每個國家都必須高度重視電子工程技術，也因此，很多高等院校都安裝信息化發展情況增設電子工程技術課程和專業。高等院校的電子工程專業學生只有完成有關電子工程技術的學習，才可以在畢業后進入電子工程有關企業從事電子工程技術方面的設計或制造工作，才能給我國的電子工程技術發展貢獻一份力量。大量的調查結果和實踐證明充分顯示，現階段我國的電子工程技術水平依然很低，要迅速發展電子行業，必須借鑒其他發達國家的成功經驗，因為西方國家在單片機技術方面的封鎖，使我國可借鑒的經驗較少，我國必須漸漸探索才能發展電子工程技術。
5 電子工程技術在單片機技術里的運用
單片機屬于微型計算機，目前，單片機在工業控制系統得到了廣泛應用，并且經過多年發展，有關單片機技術已經日益成熟，并且逐步形成了較為完善的運用體系。正常情況下，單片機運用有兩個重要部分組成，即軟件部分與硬件部分。軟件主要指各個控制程序，硬件主要是指各類型的電子元器件，要有效控制系統，一定要運用電子元器件來共同組建控制系統，再根據具體控制要求，有目的性的編制和設定對應控制程序，當控制程序被輸入單片機后就能夠實現任務控制，所以電子工程技術對單片機運用來說，在軟件方面及硬件方面都有著十分重要的意義。電子工程技術的進步與發展使得電子元器件開始出現，人們普遍認為第三次科技革命的開始就是計算機的出現，同時，計算機的出現與發展又是建立在電子工程技術前提下的。大量的實踐表明現階段我國的許多電子元器件工廠的工程都屬于其他國家公司，我國很少有自己本土電子工程技術型企業。伴隨單片機被人們廣泛用于工業控制方面，電子工程技術變得越來越重要。
6 結束語
機車在運行過程中產生的記錄數據必須全部下載下來并轉存到地面運行數據庫中，在這一過程中運行數據一般采用大容量數據存儲設備或者其他數據傳輸方式來傳輸，這種數據傳輸方式不僅需要借助大容量的數據存儲設備，同時也必須經歷數據傳輸的人工送存階段，不僅增加了數據信息的傳輸復雜性，而且讓數據的傳輸存儲活動面臨著一定的操作風險，不利于數據信息的規范化管理，在數據信息傳輸的這種形勢下，采用無線通信技術能夠實現機車與地面信息管理中心之間的無線通信，可以簡化數據管理的工作過程，并提高數據通信的穩定性和可靠性。
二、硬件配置
1、數轉電臺。
RF-418數轉電臺是無線通信領域的一種新型產品，其在提高了自身通信技術水平和通信質量的前提下，實現了與單片機之間的無線通信，在運行中可以提供RF測試、雙向通信測試、一般數據傳送、自動調頻數據傳送等四種工作模式。這四種模式之間的切換簡單方便，在保證其自身高可操作性的同時也提供了多樣化的數據傳輸形式，最大限度的滿足了機車和地面數據中心之間的通信需求。
2、數轉電臺與車載微機的接口。
無線通信技術在單片機通信系統中的應用，存在的最大問題就是數轉電臺與車載微機的對接問題，在單片機通信系統運行過程中，要保證數轉電臺與車載微機之間對接的準確性和數據傳輸的穩定性。車載微機系統采用的處理器是DALLAS公司研發的DS80C320處理器，其在運行中能夠提供兩個全雙工串行口，兩個數據指針、13個中斷源。通過處理器自身強大的數據處理能力，可以結合數轉電臺和車載微機所處的不同的實際運行狀況，對其對接的方式進行選擇，保證數轉電臺車載微機系統在對接活動中最大限度的接口連接安全和數據傳輸安全，減輕了單片機控制接口的負擔，同時提高了單片機通信系統運行的可靠性。
三、通信軟件設計
1、通信格式。
車載微機向地面通信系統發送請求信號主形式為ABBAIDSUMNFF、其中數據幀一共包含有6個字節，前兩個字節（ABBA）表示起始位置，第三個字（ID）表示該趟列車的車載微機的編碼號，第四字節(SUM)為通信活動中的標注字節，第五字節（N）表示在本次通信活動中從起始字節到結束字節的字節數，是為了防止在通信中信息丟失而設置的，第六字節（FF）表示通信內容結束。無線通信技術在單片機通信系統中的應用，對通信模式最大的創新就是實現了信息通信的數字化。單片機通信系統在我國的應用廣泛的存在著運行中一對多的運行模式，一般大型機務段都擁有數百臺機車。因為鐵路運輸自身的特性，大量的機車回段的時間都不確定，機車在完成運輸任務返回機務段時，應該首先與地面信息系統取得聯系，這種聯系由機車首先發出通信請求，在得到地面信息系統的回應后，與地面信息系統建立通信連接并完成數據信息的轉發。當車載微機連續三次申請通信都得不到回復或者回復信息不正確的時候，車輛管理人員應該保留該車次的數據信息，并與維護人員聯系進行車載微機的修理。
2、程序流程。
關鍵詞：AT89C51串行口無線數字電臺串行通信
一般的數字采集系統，是通過傳感器將捕捉的現場信號轉換為電信號，經模/數轉換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數字信號，存入數據存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數據發送給接收端進行處理。無線數據傳輸系統就是樣一套利用無線手段，將采集的數據由測量站發送到主控站的設備。
1系統組成
系統組成如圖1、圖2所示。
系統由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發送數據。主控站的主要工作是發送遙控指令、接收數據信息、進行數據處理和數據管理、隨機顯示打印等。
2AT89C51與數字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數據總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進行串行發送和執著收。通過RXD引腳（串行數據接收端）和TXD引腳（串行數據發送端）與外界進行通信。
2.1通信協議與波特率
數字電臺與單片機、終端主控機的通信協議為：
通信接口——標準串行RS232接口，9線制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數據位，1位可編程數據位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進行無線數傳（9線制標準串行RS232接口），也可進行話音通信；采用二進制移頻鍵控（2FSK）調制解調方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標準。在話帶內進行數字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數據率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執行收、發操作，但不能同時進行）即可滿足系統要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數據位（低位在前），1位可編程數據位，1位停止位。
發送前，由軟件設置第9位數據（TB8）作奇偶校驗位，將要發送的數據寫入SBUF，啟動發送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數據的位置，再逐一發送出去。發送完畢，使TI=1。
接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數據，送入移位寄存器（9位）。當滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數據為1時，前8位數據送入SBUF，第9位數據送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數速率（計數速率=fosc/12）和TI預置的初值。
定時器T1用作波特率發生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設TH1和TL1定時計數初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數字電臺的硬件連接
AT89C51與數字電臺的硬件連接如圖3所示。
系統采用異步串行通信方式傳輸測量數據。利用單片機串口與數字電臺RS232數據口相連。電臺常態為收狀態（PPT=0，收狀態；PPT=1，發狀態），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。3片光電耦合器6N137實現單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統抗干擾性能。
單片機通過帶控制端的三態緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發轉換，以及指令的接收和數據發送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態；同時c1=0，74HC125A導通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發射時，P3.5=0，經74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發射狀態；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導通，數據由單片機TXD腳輸出，經74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數據發送出去。
3通信軟件設計
通信軟件至關重要，一旦出現問題，整個系統就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術是非常重要的。
*主控站發送的指令中包含一定數量的同步符55H和3字節的密碼。測量站在連續收到5個同步符后進行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節；如未通過，則測量站發一信號讓主控站重發，三次驗證不過則停發該命令。測量站發/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發送數據。
*一個指令由3字節構成，第二字節等于第一字節加上35H，第3字節等于第二字節加上36H。如果收到的指令不符合此規則，則重發該命令，連續三次錯誤時停發。
*主控站每發一個指令，測量站都回送一個應答信號。該應答信號中包含原指令樣本。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數據，禁止接收
接收及驗證程序：
NUMEQU2BH；同步符個數值存放在內部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺收狀態
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續到同步符55H的個數
A2：JBRI，A2；串口有數據轉A3
A3：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數據
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉A1
INCNUM；收到的同步符個數加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個數
CJNEA，#5，A2；未收夠連續5個55H轉A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節數
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個字節轉A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標志
MOVA，SBUF；讀串口數據
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉A4
INCNUM；收到的密碼個數加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節數
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉A5
發送程序：
CLRP3.5；置電臺發狀態
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發送同步符和密碼共24字節
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調發送單字節子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數據首址，發送外部RAM中的數據到電臺
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發送字節數
B3：MOVXA，@DPTR；取數據
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時4μs
CLRTI
RET
【關鍵詞】電渦流；傳感器；單片機
1.引言
現代社會是信息化的社會，人們的主要交流和溝通都是通過對信息的傳遞、處理而進行的。傳感器就是人們從自然界獲取各種相應外界信息的方式，能夠將相應的需要采集的信息轉換成為控制芯片能夠識別的電流或者電壓等信號，在現代的控制測量系統中具有不可缺少的作用。
本論文主要介紹的是電渦流式位移傳感器。電渦流式位移傳感器屬于電感式位移傳感器的一種，是基于電渦流效應而工作的傳感器，具有很多優點：高分辨率、高可靠性、較寬的頻率響應以及較高的靈敏度等等。
該傳感器還具有很強的抗干擾能力，相比而言，傳統的傳感器具有非線性誤差，要求工作環境恒定或者價格較高[1]。
2.電渦流式微位移傳感器
2.1 傳感器發展歷程
國外在工業化的過程中，逐漸將傳感器廣泛應用在各個生產領域，在航天和軍事領域也有十分領先的傳感器應用。之后伴隨各個國家的機械、自動化、計算機等信息產業如日中天，歐美國家以及亞洲的日本都對世界的傳感器具有相當重要的影響。
我國主要是在1960年開始對傳感器進行開發工作。國家組織大批科研人員對其進行研究和開發，并實施了“八五”、“九五”等國家計劃，使得其取得了十分矚目的應用成就。然而我們也應該清醒地意識到，我國在傳感器的基礎制造工藝等方面還不能和發達國家相提并論，許多核心技術以及芯片都要進口。與此同時，我們的傳感器在國際上沒有太大競爭力，產品研發和更新速度很低，缺少實用創新性[2]。
2.2 傳統傳感器缺點
以往的傳感器和電渦流位移傳感器比起來，具有以下幾個方面的嚴重不足：
（1）輸入一輸出特性存在非線性且隨時間而漂移；
（2）環境會干擾參數，使得測量結果發生漂移；
（3）因結構尺寸大，而時間響應特別差；
（4）易受噪聲干擾、信噪比低；
（5）靈敏度或者分辨率不夠理想。
2.3 電渦流式微位移傳感器
本論文所要介紹的電渦流位移傳感器，其工作原理是利用了渦流效應。該類型的傳感器，通過渦流效應使相應的位移的變化，轉換成線圈的阻抗值變化；之后利用特定的電路將線圈阻抗值變化轉換成為電壓的變化，再進行檢測和輸出，根據相應的公式或者經驗，能夠還原成位移信息。這種傳感器具有很多優點，比如具有很高的靈敏度、簡單的結構以及及時的動態響應。該傳感器廣泛應用在測量振動和位移等信息量上。大體上輸出的電壓信號與位移的變化量是線性的關系，公式是ΔS=K?ΔV。其中K是系統的比例常數，在不同的傳感器中根據系統結構的不同是不一樣的。
2.4 電渦流式位移傳感器測量原理
公式能夠精確描述該原理。我們根據公式可以得知，在其他條件不變的情況下，Z（線圈的阻抗）與S一一對應。電渦流傳感器測量位移的原理就是基于此公式，在特定的信號激勵過程中，傳感器會依據位移變化而產生電壓的變化。
3.測量系統的硬件設計
3.1 主控芯片
本論文設計的電渦流微位移傳感器使用的主控芯片是AT89S52單片機。MSC-51單片機是八位的非常實用的單片機。本論文所使用的AT89S52單片機就是基于這款單片機的。MSC-51單片機的基本架構被ATMEL公司購買，繼而在其基本內核的基礎上加入了許多新的功能，同時擴展了芯片的容量以及加入flash閃存等等。51內核的單片機具有很多優點，因此無論是在工業上還是在一些電子產品上應用都很多。全球也有許多大公司對其進行擴展，加入新的功能。即使是在今天，51單片機仍然在控制系統中占據很大市場[4]。
下面對本論文所使用的單片機作簡要介紹。AT89S52單片機具有最大能夠支持的64K外部存儲擴展，同時還具有8K字節的Flash空間。該單片機具有4組I/O口，分別是從P0到P3，同時每組端口具有8個引腳。每個引腳除了能夠作為普通的輸入和輸出端口外，還具有其它功能，也就是我們通常所說的引腳復用。其還具有斷電保護、看門口、計時器和定時器。51單片機一般的工作電壓是5V。
3.2 顯示模塊
本論文設計的LCD1602電路，該液晶模塊能夠顯示2行*16列的字符，相對于數碼管而言，顯示更加靈活多變。該液晶模塊用來顯示其測量處理后的數據。
4.測量系統的軟件設計
本論文的主程序循環采集電量的變化，并實時顯示在液晶模塊上。系統軟件是指完成系統設計功能的軟件。為了提高系統的實時性、可靠性，在編寫系統應用軟件時，主要考慮以下兩方面：
（1）提高系統抗干擾性能。在工業現場不可避免的有各種抗干擾因素。因此本系統除了在硬件上硬件復位和加電容濾波外。在軟件上，采用了指令冗余技術、延時消抖技術以及對位移大小采樣值進行中值濾波的數字濾波方法，進一步提高系統的抗干擾能力。
（2）采用模塊化編程。將系統的應用程序分為若干個功能模塊，這些模塊可以任意更改而不影響程序的其余部分，將各個功能模塊程序調通后，再把各個功能模塊結合起進行聯調，這大大減少了調試時間，提高了程序的通用性，方便程序的修改和檢查。
5.總結
電渦流位移傳感器是一種基于電渦流效應的傳感器，能夠將位移的變化轉換成電量的變化。本論文主要介紹了傳統傳感器的發展歷程，進而介紹了電渦流式微位移傳感器的測量原理和優勢，并基于單片機設計了測量系統。
參考文獻
[1]譚祖根，汪樂宇.電渦流檢測技術[M].北京：原子能出版社，1986.
[2]于鵬，許媛媛.利用插值法和曲線擬合法標定電渦流傳感器[J].中國測試技術，2007，1（33）.
單片機是一種集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統等部分于一體的器件，只需要外加電源和晶振就可實現對數字信息的處理和控制。因此，單片機廣泛用于現代工業控制中。
本論文側重介紹“單片機溫度控制系統”的軟件設計及相關內容。論文的主要內容包括：采樣、濾波、鍵盤、LED顯示系統，加熱控制系統，單片機MCS-51的開發以及系統應用軟件開發等。作為控制系統中的一個典型實驗設計，單片機溫度控制系統綜合運用了微機原理、自動控制原理、模擬電子技術、數字控制技術、鍵盤顯示技術等諸多方面的知識，是對所學知識的一次綜合測試。
關鍵詞：MCS-51;8051;溫度控制;PID
ABSTRACT
With scientific constant progress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used. especially in the heat treatment industry, the accurate test and controlling of temperature is very important. In a lot of fields, for example: In metallurgical industry, chemical production, power engineering, machine manufactures, food processing, family and industry heat etc. people need to heating furnace, heat-treatment furnace and all kinds of response stove and boiler temperature measure and control, through software design, to reach the intelligent control finally and realize the interactive function.
Adopt Single-Chip Microcomputer is it control convenient, simple, flexibility advantage such as being heavy to have not merely to control to go on to temperature to come, and can raise by technical indicator not to accuse of temperature by a large margin, thus can big improvement quality and the quantity of products. So the control problem to the temperature of Single-Chip Microcomputer is the control problem constantly be able to encounter in the industry manufacture.
This thesis introduces the design and debugging of “the temperature control system by microcomputer”. As a typical experimental design in control system, it uses much control knowledge and comprehensively tests student’s ability in control system.
防潮是糧食儲存過程中一項重要內容，對糧食的儲存質量有很重要的作用。它直接影響到儲備物資的使用壽命和工作可靠性。為保證日常工作的順利進行，首要問題是加強倉庫內溫度與濕度的監測工作。但傳統的方法是用扦樣式玻璃溫度計，人工判讀等最原始的測溫方法，工作量大，難以控制，滯后嚴重，做好日常的糧情檢查工作，可以發現問題，及時處理，以保證儲糧的安全。本論文側重介紹“單片機溫度檢測系統”的軟、硬件設計及相關內容。論文的主要內容包括：采樣、LED顯示，單片機89C51的開發以及系統應用軟件開發等。作為控制系統中的一個典型實驗設計，單片機溫度檢測系統綜合運用了單片機技術、模擬電子技術、通信技術、數碼顯示技術等諸多方面的知識。
2糧倉濕度檢測系統硬件設計
糧情測控系統是計算機硬件與軟件的結合體，實現了計算機對儲糧的檢測與預警。系統硬件由控制部分和信號檢測部分組成，其中，控制部分包含五個模塊：控制器模塊、手動按鍵、顯示模塊、通信模塊和報警模塊；信號檢測部分包含一個模塊：濕度檢測模塊。
2.1核心單元電路
綜合考慮系統的方便性，可靠性，性價比等因素，系統主機芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系統常用的單片機，應用在很多領域，利用它完成的報警系統很多。使用AT89C51單片機構成的計算機系統能夠實現準確的采樣煤氣濃度，能夠達到題目的設計要求，而且AT89C51單片機相對于其它型號的單片機，更加易于學習和掌握，性能也相對比較好。
2.2檢測傳感器和檢測電路
濕度檢測采用的是濕度傳感器HS1101。在糧情測控系統中主要是檢測室內與室外的濕度，一般一個糧倉有兩個濕度檢測點，且精度要求不高。
2.3顯示電路設計
系統顯示模塊采用數碼管動態顯示原理，清晰的顯示實時濕度值
3軟件設計
整個系統軟件設計分為兩個部分，作為主控的上位機的軟件設計及作為數據采樣的單片機終端節點的軟件設計。系統采用模塊化編程，將各部分功能分別實現，主要的功能子程序有：數據采集、標度變換、線性校正、數制轉換、數值顯示、發送、接收和部分中斷子程序。
4系統調試
本次設計采用的是模塊化電路和模塊化程序，因此在聯調時只需要把各模塊進行正確的連接就可以實現仿真，其模塊與電路圖在前面已經介紹這里只是給出總體調試的效果，把軟件調試的.HEX文件燒入其中的AT89C51中就可以運行了。
5結語
【關鍵詞】單片機；項目式；課程改革
單片機應用技術是高職院校電子信息類、自動控制類等專業的核心課程，這門課程學習的好壞直接影響了學生對專業研究的進一步深入的能力及電子信息類人才培養的基本要求。據調研高職院校單片機技術應用課程教學方式，部分院校按照知識體系講授，講授內容順序為單片機技術概論、單片機體系結構、匯編語言程序設計等[1]。按照知識體系講解，教師和學生普遍感覺內容枯燥無味，學生對知識點難以理解，更不用說具備利用單片機設計應用系統的能力。部分院校目前利用項目驅動式教學，經過實踐教學測試，教學效果良好。
一、教學模式的改革
教學模式由知識體系講授轉變為項目驅動方式。這兩種方式各有優缺點，知識體系講授對于高職階段的同學說來說，能夠系統的了解單片機的內部體系結構，對指令執行的內部過程更加清晰，知識點介紹完后再通過一個大的課程實訓項目完成課程的實踐教學。項目驅動式教學方法是通過多個項目的學習完成單片機課程的教學，即介紹某個項目時，先介紹理論知識，緊跟著完成實踐教學，即設計項目硬件電路、軟件程序，然后調試系統等環節。每個項目能完成具體的某種功能，學生學習興趣會增加，對課程的理解更加深入。兩種講授方式存在的弊端有：知識講授體系缺乏興趣性、理論較難理解、缺乏實踐能力的鍛煉；項目驅動式對單片機的內部原理分析不夠深入，但提高了單片機應用項目的實際開發能力。
實際教學過程中可采用模擬仿真及實物焊接兩個環節。硬件仿真電路使用Proteus硬件仿真軟件，該軟件內部集成了多種常用的單片機芯片、電阻、電容、晶體管、LED、LCD液晶屏等，電路搭建方便，仿真效果良好，目前廣泛的應用在單片機課程的教學中。軟件采用KEIL軟件，該軟件使用方便，通過建立工程文件到生產HEX文件整個流程清晰易懂，代碼編譯質量高。Proteus和KEIL兩個集成開發環境具有聯調功能，提高了學習效率，使得系統開發流程更加直觀，容易被學生接受。
二、教學內容的選擇
教學內容的選擇需符合人才培養方案的定位。學生通過本門課程的學習，能夠掌握單片機實際項目的開發流程；能夠獨立設計常用的單片機控制系統；具備檢修單片機應用系統故障的能力；能夠熟練使用仿真軟件進行系統仿真測試；提高學生手工焊接技能等要求。
通過多個項目的設計，使得單片機技術中的知識點全部介紹，能夠達到上述要求。教學項目需從簡到難，然后綜合設計多個項目，最終達到理論和實踐教學效果。教學內容詳細介紹如下：（1）單片機最小系統的介紹。可選用項目點亮一個發光二極管。分析單片機與PC機的區別，介紹單片機的基本知識等，理論分析后，在Proteus中搭建硬件電路，在KEIL中設計軟件程序，然后調試程序，觀察系統是否正常工作，需重點介紹集成開發環境Proteus、KEIL軟件的使用。（2）單片機IO端口的學習。如可選用流水燈系統展開介紹，詳細分析單片機內部IO端口的特點，分析其應用場合，通過軟硬件設計提高學生實踐能力。（3）單片機定時/計數器的學習。可選用秒表設計項目展開教學，通過對秒表延時時間的準確設計，采用定時器查詢方式完成延時，能夠較好的掌握定時/計數器的工作原理及實際應用程序設計。（4）單片機中斷系統的學習。在秒表設計中延時程序可用中斷方式完成，通過與查詢方式的比較，能夠讓學生更容易理解單片機定時與中斷之間的關系。（5）單片機鍵盤電路的學習。需掌握獨立按鍵和矩陣鍵盤兩種方式的應用，可采用萬年歷系統的設計，在此項目中介紹數碼管動態驅動方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此項目進一步綜合運用了定時、中斷資源，提升了學生綜合運用單片機內部資源的能力。（6）最后通過多個綜合項目的設計，達到教學目的。如單片機溫度控制系統設計、單片機測距系統設計、單片機密碼鎖系統設計、單片機語言報警系統設計等。[2-3]
在項目設計過程中，為了達到更好的教學效果，可以網購單片機學習套件，學生動手從單片機最小系統焊起，然后焊接接口電路及串口下載電路等。通過實物的焊接能夠加深學生對單片機應用系統的理解，且每個項目HEX文件能夠在此套件上驗證，包含了仿真與實物測試。也可以讓學生在萬能板上焊接每個項目電路，進而提高焊接能力及實物查錯能力等。
三、考核方式的改革
單片機課程的考核采用平時成績和期末成績按比例相加得到課程成績。平時成績應占主要部分。平時成績的重要性提高，學生的積極性會增加，能讓學生認真的完成項目的設計。
高職院校的學生主要是培養實踐能力的提升，在理論夠用的基礎上，強化其動手能力的鍛煉。如何對每個項目進行考核呢？可考核硬件電路設計的正確性、軟件程序設計的合理性、功能的完整性等。為了進一步提高學生的實際動手能力，可讓學生在萬能板上焊接單片機應用系統，考核學生的手工焊接能力、實際電路板查錯能力、團隊配合能力等。考核內容可包含有其他內容，如學習態度、出勤情況等方面。
四、項目舉例
以電子鐘設計為例。項目目的是掌握單片機定時器、中斷系統、鍵盤電路、液晶屏的綜合應用。硬件電路設計方面，需搭建單片機最小系統、時鐘控制按鍵、顯示電路，通過硬件電路的模擬仿真及實際電路板的焊接，進一步強化了最小系統及擴展電路的設計要點，掌握了液晶LCD1602的內部電路結構原理及引腳的接線方法[4]。
軟件設計方面，軟件流程圖如圖1所示。主函數需先初始化液晶屏1602、定時器、中斷系統。初始化結束后進入無限循環，無限循環包括有時、分、秒的顯示程序、按鍵掃描程序。當定時1S到后進入中斷服務程序，秒加1，當秒到60時，分加1，當分加到60時，時加1，當時為24自動返回到0。按鍵掃描程序需設計時鐘啟動、暫停、復位按鍵檢測程序，使得時鐘為可控時鐘，該程序需在循環程序中不停的被執行，即為按鍵掃描達到控制效果，為了達到更好的控制效果，可采用按鍵中斷方式去完成軟硬件的設計。
五、總結
單片機技術是一門實踐性很強的課程，教學內容、教學方式、考核方式等需在實踐教學中不斷改進。論文簡要的介紹了項目驅動式教學法在單片機技術課程教學中的應用，通過實際教學效果的考核，達到了預期的教學目的，教學效果良好。
參考文獻
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[2]張濤,韓春賢,等.單片機課程教學改革之我見[J].天津職業院校聯合學報,2012(8):101-102.
[3]王靜霞.單片機應用技術(C語言版)[M].北京:電子工業出版社,2009.
[4]楊利亞,潘海燕,等.《單片機原理與應用》教學改革與探索[J].電子世界,2012(11):167-168.
本文系2011年安徽商貿職業技術學院院級質量工程項目“特色專業--應用電子技術專業”階段性研究成果。
作者簡介：
【關鍵詞】AGV 磁引導 PWM調速 8052單片機
隨著現代科學技術的高速發展，自動導引小車（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了廣泛的應用。AGV以電池為動力，并裝有非接觸導航（導引）裝置，以電磁引導、激光引導、慣性引導及GPS引導等方式。可實現無人駕駛的運輸作業。它能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并停靠到指定地點，完成一系列作業。
AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。
一、AGV導航系統的系統總體設計
本論文設計了磁帶引導AGV，完成尋跡、蔽障、PWM調速、人工控制等功能，為大量生產工業型AGV提供較好的研究基礎。系統模塊設計如圖1所示：
圖1
本論文主要對AGV的硬件系統進行設計，重點研究磁引導AGV的磁尋跡感器模塊軟硬件模塊、速度反饋模塊的設計。
二、磁尋跡傳感模塊設計
磁尋跡傳感器是AGV能否完成磁帶尋跡功能的關鍵，為了檢測到弱磁磁場的存在，要選用靈敏度更高的傳感器。本設計采用磁阻傳感器，可以測量到弱磁磁場的存在。由于磁阻傳感器輸出為模擬量輸出，需要通過響應的A/D轉換電路將信號輸入單片機。模塊設計如圖2所示。
圖2 磁尋跡傳感器硬件實現電路
三、速度反饋模塊設計
本論文AGV采用雙輪差速驅動方式，當電機負載增加時，電機的運行速度下降，一般額定轉速降落達3%～10%，為了使兩電機同速，必須要有反饋換環節對電機的速度進行反饋。只有組成了閉環系統，AGV的運動與速度才可控。碼盤接口硬件電路如圖3所示。兩編碼器的A和B兩相信號經過74LS14施密特整形，分別接到單片機的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。單片機對INT1和INT0的中斷次數計數來測量通道B的脈沖數，讀取P1.2的電平狀態來判斷電機的轉動方向。以上升沿觸發為例，當B路信號的上升沿引起中斷時，單片機判斷P2.2或P2.3信號的電平高低。若其為低，則電機正傳；為高，則電機反轉。電機的速度即為一個采樣周期中N值的變化量。電機的轉速為，式中，C為標度變化系數，可根據轉速的量綱來選擇，N為一個采樣周期中的計數值，它的符號反應電機的轉動方向。硬件實現電路如圖3所示。
圖3 光電編碼器實現電路圖
四、總結
本系統采用PWM調速及雙輪差速控制，使車輛依照車載傳感器確定的位置信息，沿著規定的行駛路線和停靠位置，自動行駛，完成規定的操作。論文對關鍵模塊的設計進行了詳細設計，經驗證該系統設計可靠合理，能實現系統設計的基本功能。
參考文獻：
[1] 溫鋼云，黃道平. 計算機控制技術[M]. 華南理工大學出版社，2002.
[2] hard C.Dorf Robert H.Bishop. 現代控制系統[M].高等教育出版社，2006.
