電氣自動化單片機(jī)論文

電氣自動化單片機(jī)論文

　　現(xiàn)在是個計算機(jī)和信息技術(shù)都在高速發(fā)展的時代，而且越來越受到重視的智能技術(shù)的開發(fā)的速度也在加快增長。計算機(jī)的智能化程度在不斷的發(fā)展，應(yīng)用范圍也從原先的相對單一到后來的多元化發(fā)展。只要你到網(wǎng)上查一查，在海底的深處，是不是有一個個白色的東西。接下來小編搜集了電氣自動化單片機(jī)論文，僅供大家參考，希望幫助到大家。

　　篇一：單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用分析

　　摘要：

　　單片機(jī)是當(dāng)前被運(yùn)用到各個領(lǐng)域的一個技術(shù)產(chǎn)品，隨著當(dāng)前社會生產(chǎn)活動的增多，單片機(jī)被運(yùn)用到眾多的生產(chǎn)領(lǐng)域中，在一定程度上提升了人們的生活水平和質(zhì)量。就當(dāng)前單片機(jī)的使用情況看，單片機(jī)更多地被運(yùn)用到電子技術(shù)領(lǐng)域中，提升電子領(lǐng)域的發(fā)展程度，例如在儀表儀器中使用單片機(jī)可以提升其智能程度;單片機(jī)在工業(yè)控制中通過自身功能的發(fā)揮，可使工業(yè)控制更加先進(jìn)化。該文從單片機(jī)的概述入手，研究在電子技術(shù)發(fā)展中單片機(jī)運(yùn)用的程度。

　　關(guān)鍵詞：

　　單片機(jī)；電子技術(shù)；應(yīng)用研究

　　20個世紀(jì)70年代，單片機(jī)得到快速的發(fā)展，形成一個品種較為全面，功能更加強(qiáng)大的技術(shù)產(chǎn)品，開始在各生產(chǎn)領(lǐng)域中運(yùn)用。隨著近半個世紀(jì)的發(fā)展，單片機(jī)取得更優(yōu)質(zhì)的成果，科技水平更加先進(jìn)，在眾多領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)用，提升這些領(lǐng)域的發(fā)展程度。單片機(jī)現(xiàn)在在電子技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛的使用，如在通信功能、儀表儀器等方面實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)用，促進(jìn)這些企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的發(fā)展。同時，隨著單片機(jī)運(yùn)用程度的增加，應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，其技術(shù)呈現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展趨勢。

　　1、單片機(jī)的科學(xué)分析

　　1.1概述

　　單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的一個組成部分，它采用規(guī)模較大的電路技術(shù)將CPU、RAM、ROM以及定時器等眾多功能集成在一個硅片上，繼而形成一個具有完善功能的，微型的計算機(jī)系統(tǒng)。單片式是1970年左右開始在生產(chǎn)中運(yùn)用，隨著多年技術(shù)的革新和使用程度的加深，當(dāng)前它在汽車電子，醫(yī)療器械，工業(yè)控制以及儀表儀器中得到運(yùn)用。單片式發(fā)展速度較快，由最開始的4位單片機(jī)發(fā)展成8位單片機(jī)，到目前300M具有高速運(yùn)轉(zhuǎn)和處理能力的單片機(jī)。

　　1.2主要特點(diǎn)

　　單片機(jī)是當(dāng)前計算機(jī)發(fā)展的一個重要組成部分，隨著計算機(jī)水平的增長，單片機(jī)也呈現(xiàn)高效革新的態(tài)勢，且呈現(xiàn)不同用途的，不同型號的單片機(jī)產(chǎn)品。以AT89S52型號單片機(jī)為例，單片機(jī)目前重要的`發(fā)展特點(diǎn)有6個方面。第一，單片機(jī)具有使用方便的特點(diǎn)，單片機(jī)整體體積較小，系統(tǒng)構(gòu)成較為簡單，整體呈現(xiàn)模塊化;第二，對環(huán)境的要求較低，單片機(jī)具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，可以在不同的環(huán)境得到運(yùn)用;第三，控制能力較強(qiáng)大，單片機(jī)有著較強(qiáng)的科技力量，通過眾多功能的集成，其具有很強(qiáng)的控制功能;第四，功能消耗較低，單片機(jī)在運(yùn)行的時候只需要較低的電壓，整體對功能的消耗低;第五，速度快，單片機(jī)具有極強(qiáng)的處理功能，對各項數(shù)據(jù)和信息有著極快的處理速度;第六，可靠性高，單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)長時間的工作，提升整體系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

　　2、電子技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用情況分析

　　2.1手機(jī)通信中的運(yùn)用

　　單片機(jī)在電子通訊中得到運(yùn)用，主要體現(xiàn)在手機(jī)語音功能的建設(shè)中，單片機(jī)對手機(jī)語音信息進(jìn)行識別，并開展相關(guān)操作。在手機(jī)的音頻入口安置單片機(jī)可以使其收集眾多的音頻信息，系統(tǒng)分辨工作開展之后，向各個部件下具體的指令和信息，實(shí)現(xiàn)語音信息中的手機(jī)操作。

　　2.2單片機(jī)提升醫(yī)療器械診斷正確性

　　人們在實(shí)現(xiàn)溫飽之后，更加關(guān)注自身的健康，對醫(yī)療水平有著越來越高的需求。但是，在醫(yī)療建設(shè)的過程中總會出現(xiàn)一些問題，檢測手段以及消毒水平存在一定的不足，影響整體醫(yī)療建設(shè)的質(zhì)量。單片機(jī)在醫(yī)療器械中得到運(yùn)用之后，大大減少了醫(yī)療問題的出現(xiàn)，使醫(yī)療工作得到一定程度的提升。單片機(jī)的使用增加了醫(yī)療設(shè)備的診療準(zhǔn)確性，提升了診斷的精準(zhǔn)性。同時，隨著單片機(jī)在醫(yī)療器械中的運(yùn)用，整體醫(yī)療設(shè)備朝著更加智能化、自動化的發(fā)展方向前進(jìn)，使醫(yī)療診斷的結(jié)果更加精準(zhǔn)，更好地為人們的健康提供醫(yī)療保障。

　　2.3單片機(jī)使儀表儀器的使用更加智能化

　　單片機(jī)因其集成度高等特點(diǎn)被用于儀表儀器的生產(chǎn)，隨著單片機(jī)科研水平的不斷革新，儀表儀器的發(fā)展更加智能化，更加符合當(dāng)前人們的使用需求。同時，隨著單片機(jī)使用程度的增加，儀表儀器設(shè)備朝著數(shù)字化方向發(fā)展，整體測試水平較高，儀表儀器控制和處理的功能建設(shè)更加優(yōu)質(zhì)。例如，在航天儀器制造的時候，使用單片機(jī)這種先進(jìn)的技術(shù)可以使儀器的精準(zhǔn)性和集成性更強(qiáng)，提升航天電子系統(tǒng)的數(shù)字化程度，大大降低航天事故發(fā)生的幾率。

　　2.4家電中普遍使用單片機(jī)

　　單片機(jī)不僅在高科技的領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)運(yùn)用，如醫(yī)療器械、儀表儀器等領(lǐng)域，同時也在日常生活中得到運(yùn)用，例如在家電行業(yè)中。隨著科研水平的發(fā)展，單片機(jī)越來越多地在生活中得到運(yùn)用，提升人們生活的質(zhì)量和幸福感。當(dāng)前人們家庭生活中使用的洗衣機(jī)、微波爐以及電視機(jī)等家電都運(yùn)用了單片機(jī)這項技術(shù)。在電視機(jī)的運(yùn)用中，通過使用單片機(jī)使其系統(tǒng)控制技術(shù)更加先進(jìn)，功能操作更加便捷。例如，人們可以通過遙控器自由切換不同的電視頻道，選擇自己想看的電視節(jié)目。單片機(jī)在微波爐建造中，通過系統(tǒng)信息的處理，可以根據(jù)食材的不同進(jìn)行科學(xué)的、自動的選擇工作，主要是選擇加熱時所需要的溫度和具體時間。單片機(jī)在洗衣機(jī)的系統(tǒng)控制中，可以根據(jù)衣物的材質(zhì)以及臟污程度進(jìn)行自動洗滌，對洗衣液的使用量、洗滌的強(qiáng)度控制以及詳細(xì)的洗滌時間有著科學(xué)的控制和選擇。

　　3、單片機(jī)在未來電子技術(shù)領(lǐng)域中開發(fā)趨勢分析

　　隨著社會生產(chǎn)實(shí)力的增強(qiáng)，科研技術(shù)程度更加深入，單片機(jī)型號和技能革新的速度會越來越快，其在電子領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)主要從以下3個方面進(jìn)行。

　　3.1對單片機(jī)程序開發(fā)

　　隨著單片機(jī)自身開發(fā)程度的加深，其在嵌入式系統(tǒng)的建設(shè)中得到越來越全面的運(yùn)用，目前已經(jīng)不在裸機(jī)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)開發(fā)和使用。單片機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一定程度的自動執(zhí)行，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行較強(qiáng)的儲存，科學(xué)處理和傳輸數(shù)據(jù)。單片機(jī)具有較強(qiáng)的環(huán)境使用能力，可以保障計算機(jī)在不同的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)轉(zhuǎn)和數(shù)據(jù)的處理，對外界的物理參數(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的采集，并對其進(jìn)行邏輯分析和正確的處理。

　　3.2優(yōu)化C語言系統(tǒng)程序

　　C語言有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以以簡易的方式對編程語言開展編譯、處理等工作，有著強(qiáng)大的編程能力。為了使單片機(jī)在復(fù)雜的計算數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)正常的使用，提升系統(tǒng)的集成和控制能力，一定要加強(qiáng)C語言在單片機(jī)中的運(yùn)用程度。通過對C語言更深度的開發(fā)，可以加大單片機(jī)的開發(fā)程度和力度，進(jìn)而拓展單片機(jī)使用和運(yùn)用的范圍和領(lǐng)域。

　　3.3加強(qiáng)對計算機(jī)的研發(fā)

　　目前，單片機(jī)的制作中使用眾多的通信接口，通過接口的連接可以和計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交流和溝通。可以說，單片機(jī)通過通信接口可以讓通信設(shè)備和計算機(jī)形成一定的聯(lián)系，可以使雙方進(jìn)行精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，提升設(shè)備對數(shù)據(jù)的使用程度和運(yùn)用程度。為此，要想對單片機(jī)進(jìn)行深度的開發(fā)，應(yīng)該對計算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的分析和運(yùn)用，提升數(shù)據(jù)連接和傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　4、結(jié)語

　　單片機(jī)是當(dāng)前計算機(jī)發(fā)展的一個重要組成部分，隨著計算機(jī)水平的增長，單片機(jī)也呈現(xiàn)高效革新的態(tài)勢，在電子領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高效的運(yùn)用。突出表現(xiàn)在手機(jī)通信中和家庭電器的使用中，提升人們的生活建設(shè)質(zhì)量。同時，單片機(jī)使儀表儀器的使用更加智能化，提升醫(yī)療器械的診斷正確性。在未來的發(fā)展中，可以通過對單片機(jī)程序進(jìn)行開發(fā)、優(yōu)化C語言系統(tǒng)程序以及加強(qiáng)對計算機(jī)的研發(fā)這3個方面提升單片機(jī)在電子領(lǐng)域的運(yùn)用程度。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]鄭澤宏.單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)研究[J].科技信息，2013(25)：140，221.

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　　篇二：項目驅(qū)動與模塊化單片機(jī)課程改革初探

　　【摘要】

　　過去的以教師為中心的單片機(jī)課程教學(xué)，由于課程的綜合性太強(qiáng)使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中對很多知識點(diǎn)難以接受，我們通過對本門課程項目式和模塊化改革的結(jié)合，合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源，降低初學(xué)者入門門檻，引導(dǎo)學(xué)生以興趣為導(dǎo)向，極大的提高了學(xué)習(xí)者主動獲取知識的意愿，明顯提高了本課程的教學(xué)效果。

　　【關(guān)鍵詞】

　　模塊化教學(xué)；項目驅(qū)動；教學(xué)改革

　　“單片機(jī)技術(shù)”課程在本科院校里是電子信息類專業(yè)的必修課程，這門課程是以電子技術(shù)基礎(chǔ)，編程語言，計算機(jī)理論等知識為基礎(chǔ)的一門專業(yè)性和應(yīng)用性很強(qiáng)的綜合性課程�；�于以上特點(diǎn)，對于初學(xué)者來說對單片機(jī)的理論知識的正確把握往往感覺比較吃力，給初學(xué)者造成學(xué)習(xí)困難。但是經(jīng)過我們多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，這類有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)用性的課程，以項目式教學(xué)更能推動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時模塊化的教學(xué)設(shè)計更能降低初學(xué)者入門的門檻。兩者相結(jié)合教學(xué)方法的采用對本門課程的教學(xué)效果提升明顯.

　　1、單片機(jī)項目驅(qū)動教學(xué)法

　　以往的單片機(jī)教學(xué)模式是以教師為中心，老師在課堂上按照教材，或者教學(xué)大綱按部就班的講授理論原理和知識點(diǎn)；以課堂教學(xué)為中心，學(xué)生學(xué)習(xí)為被動接受，由于知識點(diǎn)綜合性比較強(qiáng)，理論太深奧使得學(xué)生往往學(xué)習(xí)興趣不高，同時缺乏動手實(shí)踐機(jī)會，教學(xué)效果一般不夠理想。以項目驅(qū)動的.教學(xué)法是學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，以實(shí)踐應(yīng)用為根本目標(biāo)，圍繞具體的項目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，通過師生共同參與完成一個具體的項目而展開的教學(xué)活動。注重的不是最終的結(jié)果，而是項目完成的過程，在項目的教學(xué)實(shí)施過程中，學(xué)生按需學(xué)習(xí)，親身實(shí)踐，學(xué)生在項目的實(shí)踐過程中，理解知識和掌握技能，學(xué)習(xí)成為一個參與的創(chuàng)造實(shí)踐活動，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。引進(jìn)單片機(jī)項目教學(xué)方式打破了原有的教學(xué)組織安排，以項目的開發(fā)步驟作為教學(xué)內(nèi)容，將課程的內(nèi)容分解為一個個小項目，從項目引入到項目解析再到任務(wù)分解然后到知識點(diǎn)講解最后知識點(diǎn)應(yīng)用，將原教學(xué)方案里單片機(jī)的知識點(diǎn)穿插到具體項目開發(fā)的過程中。這里面包含了軟、硬平臺搭建到項目展開再到項目完成的一系列教學(xué)活動，使學(xué)生從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，按照這種方法我們將以往教學(xué)體系中的知識內(nèi)容變化為若干個工程項目，然后圍繞著這些工程項目任務(wù)的展開同時開展教學(xué)，讓學(xué)生以具體工作目標(biāo)的展開來進(jìn)行教學(xué)環(huán)節(jié)的工作。有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在這整個過程中，學(xué)生能很好的把握課程的知識要求，在體驗(yàn)創(chuàng)新與探索的過程中，又培養(yǎng)了學(xué)生們的分析解決問題的能力及團(tuán)隊協(xié)作能力等。

　　2、模塊化的單片機(jī)教學(xué)方法

　　任何復(fù)雜的系統(tǒng)都是由具有完整基本功能的功能模塊電路組成，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)也是如此，一般由cpu系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、I/O口等。同時任何復(fù)雜的電路系統(tǒng)都可以分解為多個具備單一功能的模塊電路，按照這個思路，學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)我們也可以從單片機(jī)的功能模塊電路入手，我們根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，和學(xué)習(xí)單片的一般原理的方法，機(jī)將單片機(jī)教學(xué)模塊分成幾個部分，這里面每個部分有自己的專用模塊[3]。比如程序功能部分、硬件部分；在對硬件電路設(shè)計部分進(jìn)行模塊化設(shè)計，將單片機(jī)的各個功能模塊以獨(dú)立的原理圖形式出現(xiàn)，我們把單片機(jī)個硬件按功能分為了鍵盤模塊、數(shù)碼管顯示模塊、傳感器控制模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、通信模塊等幾大模塊，如圖1。各個模塊通過面包板上預(yù)留的連接器與系統(tǒng)主板進(jìn)行連接，然后用排線組合成所需要的系統(tǒng)。在教學(xué)過程中，要不斷收集遇到的各種硬件功能模塊電路，弄清它們的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法，把系統(tǒng)化整為零，建立起自己的硬件模塊庫。指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會搜集、分析別人的設(shè)計案例、論文和相關(guān)書籍中的功能模塊電路，不斷地充實(shí)自己的功能模塊電路庫，日積月累，學(xué)生就會覺得自己的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計能力越來越強(qiáng)。最后在進(jìn)行模塊分解時，各模塊功能盡可能專一，聯(lián)系盡可能簡單，使模塊獨(dú)立性強(qiáng)，方便教學(xué)實(shí)用的模塊。

　　3、總結(jié)

　　新興本院校定位應(yīng)用型教學(xué)型高校，以培應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為目標(biāo)。在此基礎(chǔ)上的以項目驅(qū)動法教學(xué)和模塊化教學(xué)為主線，以實(shí)際應(yīng)用為培養(yǎng)為目標(biāo)的“單片機(jī)技術(shù)”課程教學(xué)改革思路，按照這個方式能使學(xué)生在項目模塊化的環(huán)節(jié)中一步一個臺階。此教學(xué)法脫離了枯燥無味的說教模式，使學(xué)生在具體的設(shè)計項目的工作環(huán)境里輕松自在的狀態(tài)來投入到學(xué)習(xí)中，思維能力、動手能力、學(xué)習(xí)能力以及團(tuán)隊協(xié)作能力都有了明顯提高，模塊化學(xué)習(xí)過程中所積累的各種電路系統(tǒng)模塊也促進(jìn)構(gòu)建成學(xué)生進(jìn)行科技創(chuàng)新實(shí)踐、參加大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練的重要模塊庫，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和成就感。法國文化教育學(xué)家斯普朗格曾言：教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創(chuàng)造力量誘導(dǎo)出來。本課程的教學(xué)改革正是朝著這個方向前進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　篇三：談單片機(jī)的過程控制綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計

　　摘要：

　　以STCl2C5A60S2單片機(jī)為核心，設(shè)計開發(fā)了基于單片機(jī)的低成本過程控制綜合實(shí)驗(yàn)，闡述了過程控制綜合實(shí)驗(yàn)整體設(shè)計，及單片機(jī)控制板各個功能的硬件設(shè)計與軟件開發(fā)，對實(shí)驗(yàn)平臺的特點(diǎn)進(jìn)行了描述。實(shí)踐表明，通過綜合實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，讓學(xué)生從底層設(shè)計并實(shí)踐反饋控制系統(tǒng)，強(qiáng)化和提高了學(xué)生的動手能力與綜合實(shí)踐能力。

　　關(guān)鍵詞：

　　實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);單片機(jī);過程控制;系統(tǒng)設(shè)計

　　“過程控制”“計算機(jī)控制”“微機(jī)原理”和“檢測技術(shù)”是我院自動化專業(yè)的必修課程，是理論性、設(shè)計性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)方向課，與實(shí)際控制工程聯(lián)系緊密。學(xué)生在這些課程的學(xué)習(xí)過程中，實(shí)驗(yàn)都是針對本門課程的內(nèi)容進(jìn)行，還有很多是演示實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)。在實(shí)際工作中，控制系統(tǒng)一般都是這幾方面內(nèi)容的綜合應(yīng)用，而學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中缺乏對整個系統(tǒng)的設(shè)計訓(xùn)練，因此在教學(xué)過程中應(yīng)將控制器系統(tǒng)設(shè)計方法和實(shí)際計算機(jī)控制系統(tǒng)相結(jié)合，通過理論知識與實(shí)踐活動的有機(jī)結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中控制問題的能力。為了達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo)，自動化實(shí)驗(yàn)室開設(shè)了自動化綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計，從控制器設(shè)計開始，每一步都由學(xué)生獨(dú)立完成，實(shí)現(xiàn)水箱液位控制。學(xué)生要完成設(shè)計單片機(jī)控制器電路，繪制原理圖與印制板圖，編寫調(diào)試控制程序，設(shè)計上位機(jī)監(jiān)控畫面等內(nèi)容。從學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果看，學(xué)生完成整個實(shí)驗(yàn)后，提高了學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐技能，對控制系統(tǒng)有了更清楚的了解。

　　1、系統(tǒng)功能及組成

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)為單回路控制系統(tǒng)，水箱內(nèi)水位為被控對象，水泵抽水到水箱，水箱底部放水，當(dāng)抽水與放水達(dá)到平衡，水箱水位保持平衡。投入式水位傳感器測量水箱水位值，將當(dāng)前水位反饋到單片機(jī)控制器，在控制器內(nèi)與設(shè)定值比較，控制器根據(jù)二者的差值，采用某種控制算法，輸出控制量改變變頻器輸出頻率，即改變水泵的抽水量，最終讓水箱水位保持在設(shè)定值。上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件，與單片機(jī)控制器通信，可以動態(tài)顯示畫面與控制曲線，還可以修改水位設(shè)定值與控制參數(shù)�？刂破飨到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，以單片機(jī)為核心，外接數(shù)碼顯示電路、按鍵電路、通信電路及輸入輸出電路等。單片機(jī)采用宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)STCl2C5A60S2/AD，該單片機(jī)優(yōu)點(diǎn)是指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，并內(nèi)置10位A/D轉(zhuǎn)換電路，可直接在用戶系統(tǒng)上用ISP在線下載方式，將用戶程序下載進(jìn)STC單片機(jī)運(yùn)行，這樣可省去編程器和仿真器、降低實(shí)驗(yàn)成本.2.2水位信號輸入電路與控制信號輸出電路水位測量采用的是二線制投入式液位變送器，輸出4～20mA電流信號，工作電壓為24V。采用5V轉(zhuǎn)24V的1W電源模塊為變送器提供24。

　　2控制器硬件電路設(shè)計

　　對于硬件部分，要求學(xué)生會用電路圖設(shè)計軟件AltiumDesigner繪制電路原理圖和印制板圖，因?yàn)闀r間限制，學(xué)生只要基本會使用軟件即可，最終電路板使用的是統(tǒng)一的電路版。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求單片機(jī)控制器由學(xué)生動手焊接調(diào)試，每屆學(xué)生使用的都是自己焊接調(diào)試的電路板，因此單片機(jī)控制器硬件設(shè)計以簡單、低成本為目標(biāo)。2.1程序下載與通信電路因?yàn)楝F(xiàn)在PC機(jī)主板一般沒有集成串口，因此采用了串口－USB接口轉(zhuǎn)換器PL2303。PL2303芯片可提供一個全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。這樣設(shè)計使控制器與上位機(jī)之間只需要一條USB線就可以完成單片機(jī)程序下載與通信的功能，還能利用USB口的5V電源為控制板提供電源而不再需要外部提供電源，變送器輸出的電流信號流過一個200Ω的電阻變換為電壓信號接到單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換引腳。水泵抽水量由變頻器輸出頻率控制，變頻器輸出頻率可以由控制板輸出電壓信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了精簡電路，沒有采用片外D/A轉(zhuǎn)換器，而是用單片機(jī)輸出脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，片外采用跟隨器將PWM信號變?yōu)橹绷餍盘��？刂破鞲鶕?jù)控制算法計算的輸出量改變PWM波的占空比，跟隨器輸出值隨占空比的變化而改變。跟隨器采用單5V電源，輸出給變頻器電壓信號可在0～3.5V變化，雖然沒有達(dá)到5V，但變頻器輸出頻率改變范圍已滿足實(shí)驗(yàn)需要，2.3LED顯示電路控制板用4位LED數(shù)碼管，顯示當(dāng)前水位值、設(shè)定水位值和控制參數(shù)等。為了節(jié)省I/O口，LED顯示采用8位串入并出移位寄存器74LS164，4片級聯(lián)，只需2位I/O口，按時序要求輸出4位顯示碼，就可實(shí)現(xiàn)4位8段LED顯示的'靜態(tài)顯示2.4按鍵及指示燈控制板還設(shè)計有6位按鍵與4位LED指示燈，用以完成設(shè)定值修改、參數(shù)設(shè)置、顯示切換和狀態(tài)指示等功能。

　　3、系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3.1單片機(jī)控制器程序

　　單片機(jī)控制板軟件使用C語言編程，采用模塊化設(shè)計，包括通信模塊、A/D測量模塊、PWM輸出模塊、顯示模塊、按鍵處理模塊和控制算法模塊等。主程序流程圖如圖5所示。實(shí)驗(yàn)并不要求學(xué)生編寫完整的程序，但控制算法和水位采樣值的標(biāo)度變換程序要求學(xué)生完成，控制算法基本要求是采用PID算法。程序的模板和其他各部分模塊程序提供給學(xué)生，由學(xué)生最終完成整個程序的整合與調(diào)試，有能力的同學(xué)還可以編寫其他控制算法的程序和增加手自動切換等功能。

　　3.2上位機(jī)組態(tài)

　　為了清楚顯示控制過程以了解控制效果，要求學(xué)生在上位PC機(jī)上用組態(tài)軟件“組態(tài)王”實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控畫面。畫面要求較為簡單：

　　1)能用動畫及數(shù)字實(shí)時顯示水位值；

　　2)能顯示水位的給定值及數(shù)字顯示控制器的P、I、D參數(shù)值，這些參數(shù)均能在操作界面中進(jìn)行修改；

　　3)給定值和測量值的實(shí)時記錄曲線，用來記錄和顯示控制過程中被控變量的水位設(shè)定值和實(shí)時水位值的變化過程。上位機(jī)與單片機(jī)控制板采用Modbus通信協(xié)議進(jìn)行通信，在控制板通信程序中實(shí)現(xiàn)了Mod-bus通信協(xié)議中讀多寄存器(功能碼3)和寫多寄存器(功能碼16)的功能。在組態(tài)王軟件中，定義設(shè)備時選擇［PLC］－［莫迪康］－［ModbusＲTU］－［COM］即可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與控制板的通信。

　　4、結(jié)束語

　　該實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生從底層起設(shè)計反饋控制系統(tǒng)，從電路設(shè)計，電路板焊接，單片機(jī)程序編程調(diào)試到上位機(jī)組態(tài)軟件的使用，讓學(xué)生對反饋控制系統(tǒng)有較全面清楚的了解。實(shí)踐表明，該綜合實(shí)驗(yàn)對加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力、知識和技術(shù)的應(yīng)用能力、盡快適應(yīng)現(xiàn)場能力大有幫助。

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