【最新版】基于单片机的环境安全系统的设计本科毕业设计
编号
毕业设计（论文）题目基于单片机的环境安全
检测系统的设计
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3）其它
目录
摘要 (Ⅰ)
Abstract (Ⅱ)
1 绪论 (1)
1.1 本课题要实现的目标及研究的主要内容 (1)
1.1.1 研究的目标 (1)
1.1.2 研究的主要内容及简要分析 (1)
2 系统总体设计 (2)
2.1 系统设计原则 (2)
2.2 系统总方案的选定 (2)
2.2.1 主控制器方案的选型 (2)
2.3 系统组成框图 (9)
3 系统的工作原理 (10)
3.1 传感器的基本特性 (10)
3.1.1 传感器的静态特性 (10)
3.1.2 传感器的动态特性 (10)
3.2 温度传感器 (10)
3.3 湿度传感器 (14)
3.3.1 特点 (14)
3.3.2 湿度的计算方法 (15)
3.4 气体传感器MQ-2 (17)
3.4.1 特点 (17)
3.4.2 结构、外形 (17)
3.5 气体传感器MQ-5 (18)
3.6 单片机AT89S52 (19)
3.7 AD转换器TLC2543 (23)
4 系统的硬件设计和连接 (24)
4.1 温度检测电路设计 (24)
4.2 湿度检测电路设计 (25)
4.3 1602液晶与单片机的连接 (25)
4.4 声光报警电路设计 (26)
4.5 时钟电路 (26)
4.6 复位模块 (27)
4.7 烟雾、可燃气体、有毒气体检测电路设计 (28)
5 系统软件设计与调试 (28)
5.1系统软件总体设计 (29)
5.2 软件设计流程图 (29)
5.3 系统硬件调试 (29)
5.3.1 硬件静态的调试 (30)
5.3.2 联机仿真调试 (30)
6 总结与展望 (31)
致谢 (32)
参考文献 (32)
附录1 环境安全检测系统原理总图 (42)
附录2 环境安全检测系统设计源程序 (43)
摘要
环境安全检测系统是对环境中的温度、湿度、烟雾、可燃气体和有毒气体进行检测的装置，该系统能显示当前环境中的温度和湿度值，并当环境中的温度超过设定限值和环境中有烟雾、有毒气体或可燃气体出现时，系统将进行声光报警。本系统能使人们及时的得知环境中情况，并判断出环境中有对人们的人身财产造成威胁的因素，提早做出预防。
本文首先介绍了环境安全检测系统要实现的目标及研究的主要内容，分析系统的总体方案和系统框图，对系统所需的主要器件和传感器做了具体详细的阐述，接着介绍了各个模块硬件电路的设计，最后介绍了系统的软件设计和调试。
本文从环境安全检测系统功能要求出发，采用模块化设计方法，通过模块方案的论证，使系统的设计更加合理。本设计以单片机（AT89S52）为核心，配合温度传感器（DS18B20）、湿度传感器(HS1101)和两个气体传感器（MQ-2和MQ-5），以及相关的外围电路组成的检测系统，可以接收所测环境的温度、湿度、烟雾、可燃气体和有毒气体信号，检测人员可以通过液晶显示的数据，实时监控环境的温度和湿度情况。所有的测量操作都可以通过主机控制软件来实现，温度传感器得到的测量信号，直接送到单片机进行数据处理，经软件分析处理后送显示装置。而湿度传感器要置于555振荡电路中，将电容值的变化转为与之成反比的电压频率信号，才可直接被计算机所采集。两个气体传感器得到的测量信号要经过A\D转换器TLC2543后才能送到单片机进行数据处理。整个检测系统是在程序控制下工作的，本系统在KEIL公司研发的keil μVision4下用C语言编写了所有的程序。
在本文最后，对本次设计做了总结，提出了本次设计的一些不足，并给出了一些改进措施。
关键词：环境安全；单片机；温度传感器；湿度传感器；气体传感器
Abstract
Environmental safety detection system is the devices which can detect in the environment of temperature, display the current environment of the temperature and the environment temperature exceeds the set limits and smoke, toxic gases or combustible gas are discovered in the environment, the system will be sound and light alarm. This system can make people know timely situation of the environment and determine factors in the environmental that can pose a threat to people's personal and property and to prevent early.
This paper first introduces the environmental safety detection system to achieve the objectives and the main content of the examination, analysis the system of the overall program and system block diagram, elaborates the system requirements for the major devices and sensors specifically and in detail, then the design of the various modules of and debugging.
This paper, from requirements of environmental safety testing system functionality, adopted approach of modular design, demonstration by module program, and make the design of the system more reasonable. The design of the core is the microcontroller (AT89S52) with temperature sensor (DS18B20), systems. That can receive measured signal of environmental temperature, achieved by the directly send to the microcontroller for data processing. The data adopts analysis and sends to evacuations display device. But a 555 oscillator circuit, transform the capacitance changes into the voltage-frequency signals in order to signals can be directly acquired by the microcontroller. Two gas sensors measured the signal that must go through A\D converter TLC2543 to send to the microcontroller for data processing. The whole detection system is in process control, this system wrote all the procedures by C language under the keil μVision4 which developed by KEIL company.
At the end of this article, it makes a summary for the design, proposed a number of shortcomings in the design and proposed some improvements.
Key words: Environmental safety; Microcontroller; Temperature Sensor; Humidity Sensor; Gas Sensors
1 绪论
环境安全是关系到地球上一切生物的生存与可持续发展、一个国家的稳定与发展及世界和平与安定的根本问题，是当前环境科学与人文社会科学研究的热点。环境安全检测系统作为现代重要的环境安全设施，受到日益推广与普及，致使相关的生产厂也如雨后春笋般涌现，境外产品也大量进入，但是此类产品无法兼容与互换，施工单位如不能形成一套行之有效的工法，这样不仅加大工程投入，同时会因为忽视了有关要点使工程留下或多或少的缺点、进而导致维护工作量的增加，甚至缩短了系统使用寿命。因此对环境安全检测系统的设计要求很高。
1.1 本课题要实现的目标及研究的主要内容
1.1.1 研究的目标
根据课题要求，本文研究的环境安全检测系统主要实现以下功能：能够检测室内的温湿度、烟雾浓度、有毒气体、可燃气体等参数，当温度超过指标或者检测到有有毒气体、可燃气体和烟雾时能够声光报警。
1.1.2 研究的主要内容及简要分析
本课题研究的主要内容是基于图1.1的所示的完整的系统主要模块结构图，下面简要说明各个模块的功能。
图1.1环境安全检测系统主要模块结构图
数据采集模块：采集环境中的温度、湿度、烟雾浓度、有毒气体、可燃气体等参数的数据。
数据处理模块：对采集到数据进行分析处理，是该系统的核心部分。
数据存储模块：按照规定的格式准确地存储相应的数据，需要达到相应的数据安全的要求。
液晶显示模块：将采集来的数据处理后按要求显示。
报警模块：当采集来的数据经处理和存储后发现超出限定值时，就会报警。
2 系统总体设计
2.1 系统设计原则
要求单片机系统应具有可靠性高、操作维护方便、性价比高等特点。
1、可靠性
高可靠性是单片机系统应用的前提，在系统设计的每一个环节，都应该将可靠性作为首要的设计准则。提高系统的可靠性通常从以下几个方面考虑：使用可靠性高的元器件；设计电路板时布线和接地要合理；对供电电源采用抗干扰措施；输入输出通道抗干扰措施；进行软硬件滤波；系统自诊断功能等。
2、操作维护方便
在系统的软硬件设计时，应从操作者的角度考虑操作和维护方便，尽量减少对操作人员专用知识的要求，以利于系统的推广。因此在设计时，要尽可能减少人机交互接口，多采用操作内置或简化的方法。同时系统应配有现场故障诊断程序，一旦发生故障能保证有效地对故障进行定位，以便进行维修。
2.2 系统总方案的选定
2.2.1 主控制器方案的选型
1、单片机的选择
单片机是系统的控制核心，所以单片机的性能关系到整个系统的好坏。因此单片机的选择，对所设计系统的实现以及功能的扩展有着很大的影响。单片机种类很多，在众多51系列单片机中，较为常用的是ATMEL公司的AT89C51和AT89S52单片机，AT89C51片内4K，ROM是Flash工艺的，使用专用的编程器自己就可以随时对单片机进行电擦除和改写，片内有128字节的RAM。而AT89S52含有在系统可编程的Flash存储器，片内有8K闪存，RAM的容量也较AT89C51大，为256字节。显然这种单片机优点更多，开发时间也大为缩短。因此，在本次设计中选用了ATMEL公司的AT89S52单片机。
2、温度传感器选用
随着温度传感器智能化、集成化技术的进步，数字式温度传感器也得到了快速发展，世界上许多公司推出了新型的数字温度传感器系列。这些产品的出现极大的丰富了设计工程师的选择对象。在如此众多的产品中选择出合适的器
件，应该把握以下几点：外围电路应该尽量简单；测温的精度、分辨率要合适，以便减少不必要的电路和软件开发成本；温度传感器采用的总线负载能力如何，能否满足多点测温的需要；占用MCU的IO
引脚数情况如何，因为MCU的系统资源非常宝贵，输入通道有限，多点温度测量时，如果测量的点数超过了输入通道时，就要添加多路复用器，这将增加成本和开发时间，应尽量节约；与MCU的通信协议应尽量简单，温度测量的软件开发难度、成本要尽量小。
目前在数字温度传感器中采用的串行总线主要有Philips公司的I2C总线、Motorola公司的SPI总线、National Semiconductor公司的Microwireplus总线、Dallas Semiconductor 公司的1-Wire总线和Siemens公司的Profibus总线等。常用的数字温度传感器主要有：
（1）AD7418是美国模拟器件公司（ADI）推出的单片温度测量与控制用集成电其内部包含有带隙温度传感器和10位AD转换器。测温范围为-55℃~+125℃，具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25℃，精度为±2℃，转换时间为15~30ms。具有体积小、编程简单、使用容易、测量精度高，并且不易受环境干扰等优点。AD7418可以级联至多8片在同一个I2C总线上。
（2）LM74是美国国家半导体公司推出的集成了带隙式温度传感器、AD 数转换器，并具有SPIMicrowire 兼容总线接口的数字温度传感器。具有抗干扰能力强、分辨力高、线性度好、成本低等优点。在传感器通电工作后自动按一定速率对温度进行检测，并在片内寄存器中存储转换的温度值，主机可以在任意时刻读出传感器温度值。LM74具有休眠模式，在休眠时消耗的电流不超过10μA,适用于对功率消耗有严格限制的系统。LM74的模数转换器为12位外加符号位，因此在其有效工作范围内可达0.0625℃的分辨率，转换时间为425ms。
（3）MAX6575LH是美国MAXIM公司的一种单总线式数字温度传感器，具有较好的线性、较低的功耗，而且编程简单，调试容易，使用方便。测温范围为-40~+125℃，其误差范围：在25℃时优于±3℃在85℃时优于±4.5℃，在125℃时优于±5℃。但是MAX6575LH在其测温范围内非线性误差较大，因此，当它用于高精度温度测量时，必须对其进行非线性补偿。它最多允许在一根MCU的IO总线上同时挂接8个MAX6575LH进行多点温度测量。为了避免多
个传感器同时测温时有重叠的现象MAX6575提供了“L”和“H”两种型号的传感器,它们的使用方法相同,而且每一种型号的传感器又可以通过时间选择引脚。但是，MAX6575L的远距离传输特性并不理想，传输范围只能在5m以内，超过此范围将采集不到被测温度数据，这也是这种器件的一个弊端。
（4）DS18B20是美国Dallas半导体公司的新一代数字式温度传感器，它具有独特的单总线接口方式，即允许在一条信号线上挂接数十甚至上百个数字式传感器，从而使测温装置与各传感器的接口变得十分简单，克服了模拟式传感器与微机接口时需要的AD转换器及其它复杂外围电路的缺点，而且可以通过总线供电，由它组成的温度测控系统非常方便，而且成本低、体积小、可靠性高。DS18B20的测温范围-55~+125℃，最高分辨率可达0.0625℃，由于每一个DS18B20出厂时都刻有唯一的一个序列号并存入其ROM中，因此CPU可用简单的通信协议就可以识别，从而节省了大量的引线和逻辑电路。
Dallas公司的单总线技术具有较高的性能价格比，有以下特点：
（1）适用于低速测控场合，测控对象越多越显出其优越性；
（2）性价比高，硬件施工、维修方便，抗干扰性能好；
（3）具有CRC校验功能，可靠性高；
（4）软件设计规范，系统简明直观，易于掌握。
由于DS18B20独特的单总线接口方式在多点测温时有明显的优势，占MCU 的IO引脚资源少，MCU的通信协议比较简单，成本较低，传输距离远，所以，选用DS18B20作为温度测量的传感器。
3、湿度传感器的选用
近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了较大的发展。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展。选择集成湿度传感器应考虑以下几点：感湿性能好、灵敏度高、响应速度快、测量范围宽，要有较好的一致性、可重复性，线性度要好、湿滞小，较高的稳定性和可靠性，有较强的抗污染能力、使用寿命长。
目前，国外生产集成湿度传感器的主要厂家及典型产品分别为Honeywell
公司（HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610 型），Humirel公司HS1101、HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型），Sensiron公司（SHT11、SHT15型）。这些
产品可分成以下三种类型：
湿度呈比例关系的伏特级电压信号，响应速度快，重复性好，抗污染能力强。
（2）线性频率输出集成湿度传感器典型产品为HF3223型。它采用模块式结构，属于频率输出式集成湿度传感器，在55%RH时的输出频率为8750Hz（型值），当上对湿度从10%变化到95%时，输出频率就从9560Hz减小到8030Hz。这种传感器具有线性度好、抗干扰能力强、便于配数字电路或单片机、价格低等优点。
（3）频率温度输出式集成湿度传感器典型产品为HTF3223型。它除具有HF3223的功能以外，还增加了温度信号输出端，利用负温度系数（NTC）热敏电阻作为温度传感器。当环境温度变化时，其电阻值也相应改变并且从NTC 端引出，配上二次仪表即可测量出温度值。
常用的集成湿度传感器主要有：
（1）HIH-3610是美国Honeywell 公司生产的具有信号处理功能的热固聚酯电容式相对湿度传感器，线性放大输出、工厂标定，独特的多层结构能非常好地抵抗环境的侵蚀，诸如湿气、尘埃、油、及一些化学品。工作范围：温度-40~+85℃，相对湿度0~100%RH，精度达到±2%RH，激光修正互换性至
5%RH，低功耗驱动电流设计为200μA，反应时间为15s，稳定性好、较低的漂移、抗化学腐蚀性能强。
（2）HF3223湿度传感器是法国Humirel公司生产的专利的固态聚合物结构相对湿度传感器，具有线性的频率输出，湿度测量范围10~95%RH，精度
±5%RH，湿度迟±1.5%RH，温度工作范围-30~+80℃，温度特性好，高可靠性与长时间稳定性，在长时间处于饱和状态后快速脱湿，反应时间10s，对化学品有较高的抵抗性，浸水没有影响。
（3）HS1101湿度传感器是法国Humirel公司制造的电容式相对湿度传感器。带防护棒式封装，5VDC恒压供电，1~4VDC 放大线性电压输出，便于用户使用。湿度测试量程为0~100%RH，精度达±3%RH（10~95%RH 范围），防灰尘，可有效抵抗各种腐蚀性气体物质，非常低的温度依赖性，长期稳定性好，反映时间5s，广泛应用于机房监控，智能楼宇，仓库监控等控制场合，价格实
惠，是一款性价比极高的湿度传感器。
电容式温度传感器HS1101，采用创新技术、稳定性好、精度高、外带防护罩，抗静电、防灰尘、并可抵抗氯气、氨水等，基于独特的电容元件，专利的固态聚合物结构。故选用HS1101。
4、气体传感器的选用
气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。探测头通过气体传感器对气体样品进行调理，通常包括滤除杂质和干扰气体、干燥或制冷处理仪表显示部分。气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人员、仪器仪表、计算机等利用的信息的装置！气体传感器一般被归为化学传感器的一类，尽管这种归类不一定科学。目前流行于市场气体传感器大约有如下一些种类：
(1) 催化燃烧式气体传感器
这种传感器是白金电阻表面制备耐高温催化剂层，一定温度下，可燃性气体其表面催化燃烧，燃烧是白金电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度函数。催化燃烧式气体传感器选择性检测可燃性气体：凡是可以燃烧，都能够检测；凡是不能燃烧，传感器都没有任何响应。催化燃烧式气体传感器计量准确，响应快速，寿命较长。传感器输出与环境爆炸危险直接相关，安全检测领域是一类主导位传感器。但是可燃性气体范围内，无选择性。暗火工作，有引燃爆炸危险。大部分元素有机蒸汽对传感器都有中毒作用。
(2) 半导体式气体传感器
它是利用一些金属氧化物半导体材料，一定温度下，电导率环境气体成份变化而变化原理制造。比如，酒精传感器，就是利用二氧化锡高温下遇到酒精气体时，电阻会急剧减小原理制备。半导体式气体传感器可以有效用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙烯、苯乙烯、丙烯酸等很多气体检测。尤其是，这种传感器成本低廉，适宜于民用气体检测需求。下列几种半导体式气体传感器是成功：甲烷（天然气、沼气）、酒精、一氧化碳（城市煤气）、硫化氢、氨气（包括胺类，肼类）。高质量传感器可以满足工业检测需要。缺点：稳定性较差，受环境影响较大；尤其，每一种传感器选择性都唯一，输出参数能确定，不宜应用于计量准确要求场所。
相当一部分可燃性、有毒有害气体都有电化学活性，可以被电化学氧化还原。利用这些反应，可以分辨气体成份、检测气体浓度。电化学气体传感器分很多子类：
1、原电池型气体传感器（也称：加伏尼电池型气体传感器，也有称燃料电池型气体传感器，也有称自发电池型气体传感器），他们原理行同我们用干电池，，电池碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例，氧阴极被还原，电子电流表流到阳极，那里铅金属被氧化。电流大小与氧气浓度直接相关。这种传感器可以有效检测氧气、二氧化硫、氯气等。
2、恒定电位电解池型气体传感器，这种传感器用于检测还原性气体非常有效，它原理与原电池型传感器不一样，它电化学反应是电流强制下发生，是一种真正库仑分析传感器。这种传感器已经成功用于：一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体检测之中，是目前有毒有害气体检测主流传感器。
3、浓差电池型气体传感器，具有电化学活性气体电化学电池两侧，会自发形成浓差电动势，电动势大小与气体浓度有关，这种传感器成功实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。
4、极限电流型气体传感器，有一种测量氧气浓度传感器利用电化池中极限电流与载流子浓度相关原理制备氧（气）浓度传感器，用于汽车氧气检测，和钢水中氧浓度检测。
(4) 热导池式气体传感器
每一种气体，都有自己特定热导率，当两个和多个气体热导率差别较大时，可以利用热导元件，分辨其中一个组分含量。这种传感器已经传感器用于氢气检测、二氧化碳检测、高浓度甲烷检测。这种气体传感器可应用范围较窄，限制因素较多。
(5) 磁性氧气传感器
这是磁性氧气分析仪核心，目前也已经实现了“传感器化”进程。它是利用空气中氧气可以被强磁场吸引原理制备。这种传感器只能用于氧气检测，选择性极好。大气环境中氮氧化物能够产生微小影响，这些干扰气体含量往往很少，，磁氧分析技术选择性几乎是唯一！
大部分气体中红外区都有特征吸收峰，检测特征吸收峰位置吸收情况，就可以确定某气体浓度。这种传感器过去都是大型分析仪器，近些年，以MEMS 技术为基础传感器工业发展，这种传感器体积已经由10升，45公斤巨无霸，减小到2毫升（拇指大小）左右。使用无需调制光源红外探测器使仪器完全没有机械运动部件，完全实现免维护化。红外线气体传感器可以有效分辨气体种类，准确测定气体浓度。这种传感器成功用于：二氧化碳、甲烷检测。
综上所述，由于本课题需要检测气体种类较多，既适合民用又要应用在工业中；因此选用半导体式气体传感器，而且半导体式气体传感器成本低廉。半导体传感器包括电阻式气体传感器和非电阻式气体传感器，电阻式气体传感器是是利用其阻值变化来检测气体浓度；非电阻式气体传感器是利用一些物理效应也器件特性来检测气体。电阻式半导体气体传感器敏感材料主要分为金属氧化物、复合材料和高分子材料三种，种类不同，其检测的气体不同。
一般常用的半导体式气体传感器有MQ-2、MQ-4、MQ-5、MQ-6、MQ-8等，它们一般检测目的及检测范围为：
MQ-2：可燃气体、烟雾；300 to 10000ppm
MQ-4：天然气、甲烷；300 to 10000ppm
MQ-5：液化气、甲烷、煤制气；300 to 5000ppm
MQ-6：液化气、异丁烷、丙烷；100 to 10000ppm
MQ-8：氢气、煤制气；50 to 10000ppm
本课题主要检测烟雾、可燃气体、有毒气体，所以选用MQ-2检测烟雾，MQ-5检测可燃气体和有毒气体。
5、AD转换器的选用
实验和工程实际中我们要进行大量的数据处理。运用单片机采集系统能很好的解决这些问题。基本的采集系统一般由MCU,AD,PC构成, MCU 是整个系统的核心,AD是数据的源头,PC是数据的归宿地。AD转换器的选择直接关系到采集精度是否理想。现在TLC2543这款AD转换器运用很广泛。TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器,使用开关电容逐次逼近技术完成AD转换过程。由于是串行输入结构,能够节省51系列单片机IO资源;且价格适中,分辨率较高。
因此选用TLC2543.
6、显示模块的选用
显示有串行和并行两种方式。并行显示方式占用硬件资源多，八个笔划段和几个显示驱动控制端都要接到单片机的IO引脚，但显示刷新速度快；串行显示方式占用硬件资源少，仅数据锁存控制端、时钟端、数据端三个端口要接到单片机的IO引脚上，显示刷新速度较并行显示方式慢。
显示单元是人机交互的窗口，是传递仪表工作状态和检测数据的关键性设备，通常的显示器件有液晶显示器（LCD）和数码管显示器（LED）。
液晶显示器在使用中有许多注意事项：不能对它长期施加直流电，否则易造成显示器的老化；必须注意防潮；防止施加过大的压力；对于使用的环境温度要特别注意，温度不能太高也不能太低；防止紫外线的直接照射；要特别注意防静电，焊接显示器时烙铁要接地。
可见液晶显示器在使用中有众多的限制条件，但它同时也有一定的优势，其中最明显的就是低功耗，消耗电流一般是PA级的。数码管显示器不同与液晶显示器，它对电源没有特殊要求，受环境温度的影响不大，不怕阳光的照射，也没有严格的防静电要求，而且它的显示亮度要比液晶显示器亮许多，适于安装在室内、室外、黑暗和光线强的各种环境中，但它的耗电量明显高于液晶显示器。本设计选用液晶显示器。
2.3 系统组成框图
以单片机为控制核心，采用温度、湿度、烟雾、可燃气体和有毒气体测量，通信技术，误差修正等关键技术，以温湿度传感器和气体传感器作为测量元件，构成智能环境安全检测系统。该系统，可分为温度测量电路，湿度测量电路，烟雾测量电路，可燃气体和有毒气体测量电路，数据存储及显示电路，声光报警电路，见图2-1。选用的主要器件有：温度传感器DS18B20，湿度传感器HS1101，气体传感器MQ-2和MQ-5，NE555，AD转换器TLC2543，单片机AT89S52等。
图2-1 系统框图
3 系统的工作原理
3.1 传感器的基本特性
在监控系统中有各种不同的物理量需要监测和控制，这就要求传感器能感受被测非电量并将其转换成与被测量有一定函数关系的电量。传感器所测量的非电量是处在不断的变化之中，传感器能否将这些非电量的变化不失真地转换成相应的电量，取决于传感器的输入——输出特性。传感器这一基本特性可用静态特性和动态特性来描述。
3.1.1 传感器的静态特性
传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器静态特性的主要技术指标有:线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。
3.1.2 传感器的动态特性
传感器测量静态信号时，由于被测量不随时间变化，测量和记录过程不受时间限制。而实际中大量的被测量是随时间变化的动态信号，传感器的输出不仅需要精确地显示被测量的大小，还要显示被测量随时间变化的规律，即被测量的波形。传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动态特性参数如:最大超调量、上升时间、调整时间、频率响应范围、临界频率等。
3.2 温度传感器
美国DALLAS公司生产的DS18B20数字温度传感器，可以直接将被测温度转化为串行数字信号供微机处理，通过简单的编程实现9位的温度读数。并且多个DS18B20可以并接到多个地址线上与单片机实现通信。由于每一个
DS18B20出厂时都刻有唯一的一个序列号并存入其ROM中，因此CPU可用简单的通信协议就可以识别，从而节省大量的引线和逻辑电路。
与其它温度传感器相比，DS18B20具有以下特性:
（1）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
（2）DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。
（3）DS18B20在使用中不需要任何外围元件。
（4）温范围-55℃~+125℃，固有测温分辨率0.5℃。
（5）测量结果以9位数字量方式串行传送。
DS1820采用3脚TO-92封装或8脚50封装，管脚排列如图3-1所示：
图3-1 DS18B20的引脚
对图3-1中DS18B20的引脚功能说明如下：
NC：空引脚，不连接外部信号。
VDD：接电源引脚，电源供电3.0~5.0V。
GND：接地。
DQ：数据的输入和输出引脚。
DQ：引脚的IO为数据输入输出端(即单线总线)，该引脚为漏极开路输出，常态下呈高电平。
DS18B20的内部框图如图3.2所示，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器、用于存储用户设定的温度上下限值、触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码发生器等7部分。
图3-2 DS18B20的内部框图
测温原理见图3-3。低温度系数振荡器是一个振荡频率随温度变化很小的振荡器，为计数器1提供一频率稳定的计数脉冲。高温度系数振荡器是一个振荡频率对温度很敏感的振荡器，为计数器2提供一个频率随温度变化的计数脉冲。
初始时，温度寄存器被预置成-55℃，每当计数器1从预置数开始减计数到0时，温度寄存器中寄存的温度值就增加1℃，这个过重复进行直到计数器2计数到0时便停止。
初始时，计数器1预置的是与-55℃像对应的一个预置值。以后计数器l每一个循环的预置数都由斜率累加器提供。为了补偿振荡器温度特性的非线性性，斜率累加器提供的预置数也随温度相应变化。计数器1的预置数也就是在给定温度外使温度寄存器存值增加1℃计数器所需的计数个数。
图中比较器的作用是以四舍五入的量化方式确定温度寄存器的最低有效位。在计数器2停止计数后，比较器将计数器1中的计数剩余值转换为温度值后与025℃进行比较，若低于0.25℃，温度寄存器的最低位就置0，若高于0.25℃，就置1，若高于0.75℃，温度寄存器的最低位就进位后置0。这样，经过比较后所得的温度寄存器的值就是最终读取的温度值了，其最末位代表0.5℃，四舍五入最大量化误差为士lZLSB，即0.25℃。
斜坡累加器
比较
计数器预置温度寄存器
=0预置低温度系数振荡器高温度系数振荡
器计数器
=0增加停止
LSB
置位/
清0
图3-3 DS18B20测温原理图
温度寄存器中的温度值以9位数据格式表示，最高位为符号位其余8位以二进制补码形式表示温度值。测温结束时，这9位数据转存到暂存寄存器的前两个字节中，符号位占用第1字节，8位温度数据占用第2字节。
DS18B20测量温度时使用特有的温度测量技术。DS18B20内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号:同样的，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号。当计数门打开时，DS18B20进行计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性度加以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9位(包含一位符号)，但因符号位扩展成高8位，故以16位补码形式读出，温度和数字量的关系如表3-1所示。
表 3-1 温度和数字量的关系
单片机毕业设计完整版
安徽工业大学继续学院《单片机原理》期末课程设计 题目：单片机计时时钟设计与制作 专业：电气工程及其自动化 班级：14 电升 姓名：夏云飞 学号：1410102003035 指导老师：贺容波 成绩： ( 2015.12 )
目录 一、绪论 (1) 1.1单片机简介 (1) 二、硬件系统设计方案 (3) 2.1 时钟电路的设计 (3) 2.2复位电路的设计 (4) 2.3 数码显示电路的设计 (5) 2.4按键电路的设计 (7) 2.5 蜂鸣器电路的设计 (8) 2.6接线图 (9) 三、软件系统设计方案 3.1 模块化设计方案 (10) 3.2 主程序的设计 (11) 3.3 LED动态显示程序的设计 (14) 3.4 计时程序模块的设计 (17) 3.5 键盘程序的设计 (19) 3.6 蜂鸣器程序的设计 (22) 3.7整个程序 (23) 四、总结 总结与致谢 (28) 参考文献 (29) 使用说明 (29)
安徽工业大学继续教育学院《单片机原理》期末课程设计——单片机计时时钟设计与制作 一绪论 1.1单片机简介 1.1.1单片机的产生 计算机的发展经历了从电子管到大规模集成电路等几个发展阶段，随着大规模集成电路技术的发展，使计算机向性能稳定可靠、微型化、廉价方向发展，从而出现了单片微型计算机。 所谓单片微型计算机，是指将组成微型计算机的基本功能部件，如中央处理器CPU、存储器ROM和RAM、输入/输出（I/O）接口电路等集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，简称单片机。总体来讲，单片机可以用以下“表达式”来表示：单片机=CPU+ROM+RAM+I/O+功能部件 1.1.2单片机的特点 随着现代科技的发展，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高，已能将所有主要部件都集成在一块芯片上，使其应用模式多、范围广，并具有以下特点： ①体积小，功耗低，价格便宜，重量轻，易于产品化。 ②控制功能强，运行速度快，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制问题，满足工业控制要求，并有很强的位处理和接口逻辑操作等多种功能。 ③抗干扰能力强，适用温度范围宽。由于许多功能部件集成在芯片内部，受外界影响小，故可靠性高。 ④虽然单片机内存储器的容量不可能很大，但存储器和I/O接口都易于扩展。 ⑤可以方便的实现多机和分布式控制。 1.1.3单片机的应用 单片机的应用具有面广量大的特点，目前它广泛的应用于国民经济各个领域，对技术改造和产品的更新起着重要作用。主要表现在以下几个方面： ①单片机在智能化仪器、仪表中的应用：由于单片机有计算机的功能，它不仅能完成测量，还既有数据处理、温度控制等功能，易于实现仪器、仪表的数字化和智能化。 ②单片机在实时控制中的应用：单片机可以用于各种不太复杂的实时控制系统中， 第1页
单片机最小系统设计
单片机最小系统设计 时间：2011-05-01 22:47:54 来源：作者： 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: （1）具有2位LED数码管显示功能。 （2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。 （3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 （4）具有复位功能。 功能分析 （1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能； （3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 （4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 设计框图 硬件电路设计 根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。
元件清单的确定： 数码管：共阴极2只（分立） 电解电容：10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只， 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的） 发光二极管（5MM红色）8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4．5V电池盒一只，导线若干。七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。 相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本单片机最小系统的详细功能：（1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。 （2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。 （3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果 （4）、所有的发光二极管灭了，同时数码管现实“0”。
基于51单片机系统设计
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。
单片机最小系统的设计及制作
单片机最小系统的设计与制作 江西冶金职业技术学院刘昆山刘星慧 【摘要】本文通过讲解单片机的工作条件，设计并制作单片机最小系统，编写单片机C语言程序，调试单片机产品，掌握单片机产品开发的基本过程。 【关键字】单片机C语言，单片机入门，单片机最小系统 一、单片机最小系统功能介绍 单片机最小系统，或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的以单片机为核心元件的可以正常工作的具有特定功能的单片机系统，是单片机产品开发的核心电路。
图1单片机最小系统成品图 本制作采用单片机C语言编程，主要能完成单灯闪烁的任务，通过AT89S51单片机控制一个LED的亮与灭，实现闪烁现象。同时应具有上电复位和手动复位，并且使用单片机片内程序存储器存放用户程序。 二、知识点讲解 1、AT89S51单片机简介 AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4K 的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储器技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集成的Flash程序存储器既可在线编程（ISP），也可用传统方法进行编程。 单片机的应用可以理解为是单片机芯片通过其引脚控制各种不同的外围电路，实现各种具体功能，所以要学好单片机技术，必须先了解单片机的引脚功能。AT89S51采用了40引脚的双列直插DIP封装形式，实物图如图2所示，引脚配置图如图3图4所示。
图2 AT89S51实物图图3 AT89S51引脚图 图4 AT89S52引脚图 2、引脚功能介绍 IO口灌（流进）电流大，拉（流出）电流小。
P0：漏极开路的双向IO口,使用时，当电流流出需外加上拉电阻 外部地址数据总线，可带八个TTL负载 P1：准双向口(当作输入口用时，须将IO口置1(P1=0XFF;i=P1;))，可带四个TTL负载 P1.0：T2定时计数器2的外部脉冲输入及时钟输出 P1.1：T2EX定时计数器2的捕捉、自动重装的触发输入及减法计数控制 P1.5：MOSI,主动输出从动输入引脚，用于flash(闪存)编程 P1.6：MISO, 主动输入从动输出引脚，用于flash编程 P1.7：SCK, 同步时钟，用于flash编程 ISP编程时用 P2：准双向口，可带四个TTL负载 外部地址总线高八位 P3：准双向口，可带四个TTL负载 P3.0：RXD，串行输入 P3.1：TXD，串行输出 P3.2：INT0，外部中断0输入 P3.3：INT1，外部中断1输入 P3.4：T0，定时计数器0的外部脉冲输入
本科毕业设计--基于51单片机的电子日历设计
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文） 论文题目：基于51单片机的电子日历设计 教学点：重庆科创职业学院 指导老师：张忠雨职称：讲师 学生姓名：聂燕学号: 2011700558 专业：应用电子技术 成都电子机械高等专科学校成教院制 2012 年 3 月 9 日
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书 题目：基于51单片机的电子日历设计 任务与要求： 通过单片机设计电子日历数码管正常显示阳历、阴历日期，显示的格式为年-月-日，利用外部按键的操作实现阳历和阴历之间的 转换，实现阴历和阳历显示的暂停、运行等功能。 时间：2011年12月15日至2012 年3月15日共12 周教学点：重庆科创职业学院 学生姓名：聂燕学号：2011700558 专业：应用电子技术 指导单位或教研室： 指导教师：张忠雨职称：讲师 成都电子机械高等专科学校成教院制
毕业设计(论文)进度计划表
摘要 设计以单片机AT89C51为核心部件的电子日历，利用74LS245作为驱动器，74LS138作为译码器使用，六个七段数码管均采用共阴极的方式，P0口作为段选码输出口，P2口作为位选码输出口。 本次设计的题目是基于单片机的电子日历设计，可以正常的显示年、月、日，还可以利用外部按键实现阴历和阳历之间的转换以及暂停等功能。电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 本次设计可分为两部分：硬件系统、软件系统。 硬件系统包括：AT89S51单片机、74LS245驱动器、74LS138译码器、RC复位电路、+5V直流电源电路、去抖电路、动态显示扫描电路。 软件系统主要有单片机的编程构成。 关键词：单片机，日历，位码，段码，显示
基于51单片机的最小系统板设计
┊ ┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 单片机最小系统是在以51单片机为基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中。本设计主要在51单片机上扩展I/O口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口并写好底层程序。 关键词最小系统，扩展，STC89C51, I/O接口 Abstract With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardware , and direct against and use the software of target’s characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. The smallest system one chip computer is in expands at the base of MCS-51 one chip computer. Make it used more convient in the test system. this design mainly expands I/O in the take 51 on chip computer, expands the timer fixed time scope, expands the keyboard to demonstrate the connection and writes the
单片机系统的设计
单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第4章 单片机系统的设计 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure
单片机应用系统设计工程实践报告
2016-2017学年第1学期 单片机应用系统设计/工程实践 (课号:103G06B/D/E) 实验报告 项目名称：基于AT89C51单片机温度报警系统 学号 姓名 班级 学院信息科学与工程学院 完成时间
目录 一、项目功能及要求 (3) 1.1、课程设计的性质和目的 (3) 1.3、项目设计要求 (3) 二、系统方案设计及原理 (3) 2.1、设计主要内容 (3) 2.2 、AT89C51单片机简介 (3) 2.3 、DS18B20简介 (4) 2.4 、数码管显示 (5) 2.5、报警电路 (6) 三、系统结构及硬件实现 (7) 3.1、总电路图 (7) 3.2、单片机控制流程图 (8) 四、软件设计过程 (8) 五、实验结果及分析 (8) 5.1 、Proteus仿真 (8) 5.2 、C程序调试 (9) 六、收获及自我评价 (14) 七、参考文献 (15)
一、项目功能及要求 1.1、课程设计的性质和目的 本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高。 利用现代虚拟仿真技术可对设计进行仿真实验，与单片机仿真联系紧密的为proteus仿真，利用keil软件设计单片机控制系统，然后与proteus进行联合调试，可对设计的正确性进行检验。 1.2、课程设计的要求 1、遵循硬件设计模块化。 2、要求程序设计结构化。 3、程序简明易懂，多运用输入输出提示，有出错信息及必要的注释。 4、要求程序结构合理，语句使用得当。 5、适当追求编程技巧和程序运行效率。 1.3、项目设计要求 1、基于AT89C51单片机温度报警系统； 2、设计3个按键分别为：设置按钮、温度加、温度减； 3、DS18B20温度传感器采集温度，并在数码管上显示按键的区别； 二、系统方案设计及原理 2.1、设计主要内容 本设计以AT89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制温度，以达到设置温度上下限的功能，并在数码管上显示三个数字当前的温度上下限设置值和DS18B20温度采集值的显示（精确到小数点后一位），当温度高于上限或者低于下限蜂鸣器报警。 2.2 、AT89C51单片机简介 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。 此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C51单片机的基本结构和外部引脚如下图所示。
本科毕设题目(单片机相关)
单片机毕业设计题目，电子毕业设计题目 1.单片机接入Internet技术在智能小区中的应用与研究 2.基于PIC单片机的高压智能同步开关控制系统设计 3.基于单片机的刚性转子现场动平衡测试系统的研制 4.基于单片机的现场多道核能谱数据采集系统研究 5.单片机模糊控制晶闸管直流调压系统的研究 6.单片机嵌入式TCP/IP协议的研究与实现 7.基于单片机的几何参数主动量仪和通用测控仪的研制 8.基于C8051单片机的足球机器人小车控制系统设计 9.使用FPGA模拟实现8051单片机及其外设的功能 10.用于TDMoIP实现的E〈,1〉功能卡单片机控制研究 11.基于MSP430单片机的数字式压力表的设计与实现 12.基于CAN总线的单片机流量控制系统的研究 13.单片机和嵌入式系统开发平台化的研究 14.基于单片机语音识别系统设计 15.基于80C196KC单片机的舞蹈机器人控制系统 16.基于单片机的工业缝纫机控制系统研制 17.基于单片机的智能稳压电源 18.PIC单片机中国市场拓展战略 19.基于FPGA与单片机的高精度电子经纬仪光电信号处理系统研制 20.基于网络单片机的嵌入式远程监控系统研究 21.基于“单片机+CPLD/FPGA体系结构”的程控交换机系统集成化设计 22.智能温室环境控制系统的设计与试验研究——单片机信号采集及其通信 控制系统研究部分 23.弧焊逆变电源单片机控制系统的稳定性研究 24.单片机系统仿真—对用户的软、硬件系统运行过程仿真 25.单片机系统仿真—生成用户硬件电路和汇编语言程序的故障诊断 26.单片机嵌入TCP/IP的研究与实现 27.雷达模拟器中的单片机应用 28.基于单片机的沥青摊铺机自动调平控制器的研究 29.单片机控制逆变埋弧焊机系统设计 30.基于sx52单片机的web服务器的设计与实现 31.基于VHDL语言的单片机设计 32.单片机实现的仿人智能PID控制器 33.基于单片机的船舶柴油机冷却水温度控制系统 34.基于单片机的活性炭测氡仪的研制 35.单片机静脉麻醉靶控输注系统的研制与应用 36.基于PC+单片机的环境风洞风速控制系统的研究 37.基于CPLD和单片机的爆轰波数据采集系统设计 38.基于单片机和DSP的卷绕控制器数据采集和通讯设计 39.基于MSP430单片机的柴油发电机监控器的设计 40.基于CPLD/FPGA和单片机的爆速仪设计 41.基于单片机控制的晶闸管中频感应电源的研制
基于arduino单片机的智能小车大学本科毕业论文
毕业设计 毕业设计题目：基于Arduino单片机的智能小车设计
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注意事项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它
单片机最小系统设计
一、内容及要求 内容：设计制作一个51最小系统，用最小系统控制8个发光2极管。 要求:全部点亮，依次点亮，交换点亮；用最小系统控制蜂鸣器；用最小系统控制电机。 二、设计思路 使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 八个发光二极管D1－D8分别接在单片机的P2.0－P2.7接口上，当给P2.0口输出“0”时，发光二极管点亮，当输出“1”时，发光二极管熄灭。可以运用输出端口指令MOV P0，A或MOV P0，＃DATA，只要给累加器值或常数值，同理，接在P2.1～P2.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现 图2-1 主程序流程图 流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的成流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应
以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到闪烁效果。 程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含Key1～Key5的按键情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块，与此同时，当按键Key6有闭合时，程序中调用延时程序程序时，给延时参数赋值上另一个值，是延时程序延时时间发生改变，以达到不同快慢节奏闪烁的彩灯。具体程序流程图2-1所示。 三、硬件设计 3.1 直流稳压电源电路 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+5V。如下图所示： 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 图3-1 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V—5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。由于时间关系，此处用3节1.5V的干电池供电，在此不在赘述此稳压电源电路图原理。 3.2单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如下图3-2所示。
单片机最小系统设计
单片机最小系统设计 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特 ●硬件框图 ?键盘部分 ?电源部分 ●固定电源 ●可调电源（5—12V） ?软件编程 ?单片机最小系统部分 ●AT89C52的结构特点及引脚特性： 为40 脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通
信等。 各引脚特性： 1.P0 口 P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的 2.P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 3.P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑 4.P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻 5.RST 复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 6.ALE/PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节。一般情况下，ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲。对Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。该位置位后，只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE 禁止位无效。 7.PSEN 程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。 8.EA/VPP 外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），E A 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
本科毕业设计-基于单片机的计算器设计
学生毕业设计（论文）报告设计（论文）题目：基于单片机的计算器设计
毕业设计（论文）任务书 一、课题名称：基于单片机的计算器设计 二、主要技术指标（或基本要求）： 1.LCD：Vcc+5V 电源。 2. 串口号：1~16，波特率600~256000bit/s,大于115200bit/s时需要硬件支持。 3.AT89C51低耗的8位单片机，内含8kb。 三、主要工作内容：1.内容：设计一个简易计算器； 2.要求：（1）能实时现清零及加减乘除所有功能，并将结果显示出来；（2）查阅相关资料， 提出设计要求及方案；（3）以单片机AT89C51为核心，设计硬件及软件程序；（4）流程图 编写，计算器进行仿真调试； 四、主要参考文献[1] 李朝青.单片机学习辅导测验及解答讲义.北京：北京航空航天大学出 [2] 龚茂发，等.单片机人机接口时列集. 北京：北京航空航天大学出版社出版，2003 [3]李众，张素琴，单片机技术与项目训练清华大学出版社 [4]周润景 , 张丽娜 , 丁丽 .基于PROUTEUS的电路及单片机设计与仿真 .北京航空天大学 出版社 [5]陈宝江，张幽瞳. MCS单片机应用系统实用指南机械工业出版社 [6]张迎辉，赵润林，贡雪梅.单片机实训教程北京大学出版社 学生（签名）20 年月日 指导教师（签名）20 年月日 教研室主任（签名）20 年月日 二级学院领导（签名）20 年月日
毕业设计（论文）开题报告
基于AT89C51的简易计算器设计 目录 摘要 Abstract 第1章前言 (1) 第2章计算器的简单简介 (2) 2.1 设计目的 (2) 2.2 设计任务 (2) 2.3 MCS-51系列单片机简介 (4) 2.4 单片机的选择目的 (5) 2.5矩阵按键 (6) 2.6 计算器设计总体思想 (8) 第3章硬件设计 (10) 3.1 硬件系统设计 (10) 3.2 键盘接口电路 (10) 3.3 LED显示模块 (10) 3.4 运算模块 (11) 第4章软件设计 (11) 4.1 程序语言的选择 (12) 4.2 主程序流程图 (12) 4.3 算术运算程序流程图 (12) 4.4 键扫流程图 (13) 第5章仿真调试 (15) 5.1 C51单片机软件开发系统Keil (15) 5.2 系统工作原理图 (17) 第6章结束语 (19) 参考文献 答谢辞
设计并制作一个单片机最小系统
北方民族大学 电气信息工程学院总结 题目： 学生姓名： 专业： 学号：
目录目的 设计原理 硬件设计 主芯片 存储系统 电源系统 其他系统 软件设计 流程图 程序 Proteus仿真图 心得
1．目的 单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台计算机。 单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。彩电、冰箱、空调、录像机、VCD、遥控器、游戏机、电饭煲等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。 单片机能大大地提高这些产品的智能性，易用性及节能性等主要性能指标，给我们的生活带来舒适和方便的同时，在工农业生产上也极大地提高了生产效率和产品质量。单片机按用途大体上可分为两类，一种是通用型单片机，另一种是专用型单片机。 MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，与MCS- 48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-51单片机作为代表进行理论基础学习。MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。 所谓"最小"是指可以启动单片机的必要条件，也就是说没有这个条件，就无法让单片机工作了。主要是三个方面：1、Power，指单片机工作的电源部分，VCC/GND，2、Clock，指单片机工作的时钟，单片机执行各项指令/动作，都是按照时钟这个节拍来完成的，当然是必不可少的。3、Reset，复位信号，单片机执行取指等操作都是从寄存器的某一位置开始执行的，复位信号就是告诉单片机刚开始工作时的地址在哪里，好比是个入口啦！ 除了硬件设施要齐全外，要做出一个实物，还必须要有软件——c语言，c 语言是一种计算机程序设计语言。它既有高级语言的特点，又有汇编语言的特点。它可以作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也可以作为应用程序设计语言，编写不依赖计算机硬件的应用程序。因此，本次制作应用于c语言编写程序。2．设计任务 设计并制作一个单片机最小系统。要求设计正负5V电源给系统供电，系统具有4x4键盘阵列，6个LED显示器。用AT89S51的并行口P1接4x4矩阵键盘，以P1.0—P1.3作输入线，以P1.4—P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0—F”序号。所有口线均通过接插件与外界连接。 3．系统设置
(完整版)基于单片机的GPS定位系统设计本科毕业设计
本科毕业设计（论文） 题目基于单片机的GPS定位 系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于51单片机最小系统设计
基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
单片机最小系统的PCB设计报告完整规范样本
《电子线路CAD》 设计报告 学生姓名: vvvvvvvvvv 学生学号: 0109007xxx 专业班级: xxxxxxxxxxxxxxxxxxx 指导教师: xxxxxxxx 二○一一年十二月二十七日 目录 1.课程设计的目的 (2) 2.课程设计报告内容 (2)
3.设计过程中的一些问题 (3) 4.设计结果 (7) 5.设计感想 (8) 6.附录 (9) 1．课程设计目的 ( 1) 经过熟悉Altium Designer软件的界面, 进行单片机最小系统板及扩展的原理图设计、创立原理图元件、电路板的设计规划和网络表的载入、PCB的编辑、创立元件封装、报表生成与电路板输出。 ( 2) 了解Altium Designer软件的功能及其使用说明, 对软件基本操作能够
熟练掌握, 熟悉原理图的设计步骤, 掌握绘制原理图的方法, 并学会网络表及元件清单的生成, 双面印制电路板( PCB) 的布线流程, 创立原理图元件库及其PCB元件库。 ( 3) 培养从事科学实验的技能、技巧, 提高分析和解决问题的能力, 以及创新能力。 2．课程设计报告内容 2.1绘制与编辑原理图库与原理图 ( 1) 新建PCB工程并保存在已建好文件夹中 ( 2) 打开上面的PCB project, 在工程下新建原理图 ( 3) 设置图纸大小, 设置环境, 并添加已有元件库 ( 4) 新建原理图库绘制变压器 ( 5) 放置元件, 注意添加已有的封装, 原理图布线 ( 6) 编译原理图, 检查并修改原理图 ( 7) 材料清单与网络表生成, 为PCB做准备 2.2绘制PCB图 ( 1) 新建PCB并保存在原来的工程文件夹下 ( 2) 新建PCB元件库绘制变压器的封装, 并把该封装添加到原理图的变压器中 ( 3) 初步设置板的大小, 并导入PCB文件 ( 4) 设置规则, 线宽粗细, 间距大小等等 ( 5) 对元件进行手动布局, 尽量节省材料, 去多余板 ( 6) 进行简单的预布线, 然后自动布线, 最后再手动调整, 避免多次绕折2.3规则的设定
本科毕业设计-单片机课程设计简易电子时钟
单片机课程设计报告 题目：简易电子时钟 专业：自动化 班级：12 级自动化1班 日期：2014年3月
、设计目的 随着科技的快速发展，时间的流逝，至从观太阳、摆钟到现在电子钟，人类不断研究，不断创新纪录。美国DALLAS公司推出的具有涓细电流充电能的低功耗实时时钟电路DS1302。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用STC89C51单片机作为核心， 功耗小，能在5V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。 综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。本电路为实 现电子万年历的功能，采用单片机STC89C51,辅助以必要的外围电路，用C语言编写程序，并进行模块化设计而成的电子万年历系统?它通过LCD能正确显示阳历星期和时分秒，温度等，可以进行整点提醒，具有功能稳定，精确度高和可调的特点。 1、通过《单片机原理及应用》教程了解单片微型计算机的发展； 2、根据课程设计的要求，学会设计程序的过程，学会应用程序设计调试软件、学会根据要求运用PCB设计电路板硬件部分； 3、通过调试程序设计模块，掌握单片微型计算机的结构原理，了解程序设计的编程思想； 4、通过软件调试熟悉使用单片机指令系统，掌握C语言程序设计方法及编程技巧，掌握子程序的设计与使用，熟悉定时器中断服务程序的设计及调用过程。 5、综合课程设计更全方面了解单片机的硬件和软件知识。 、设计要求和方案选择 设计要求： 1、显示出基本时间：时、分、秒；（基础部分） 2、显示年、月、日、周具体时间（拓展部分） 3、断电保护时间功能（拓展部分） 4、环境温度感应功能显示（拓展部分） 5、整点报时功能（拓展部分）方案选择： 根据题目基本要求以及外拓展功能，本次单片机课程设计打算以AT89S52单片机系统为基础实现以上的设计要求，并在此分为软硬件模块结合实现所要求的功能，各重要模块如下： 1、AT89S52单片机最小系统 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为STC89C52RC 单片机的最小系统。