時(shí)間：2023-05-30 10:06:45
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇stc89c52單片機(jī)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：恒壓源；單片機(jī)；A/D轉(zhuǎn)換
隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子元器件種類增多，電阻作為各類電子元器件中用量最多的器件，它的精確與否對(duì)產(chǎn)品的性能影響很大，現(xiàn)在的一些精度高的電阻測(cè)量?jī)x器價(jià)格偏高或者操作復(fù)雜。本系統(tǒng)采用通用單片機(jī)stc89c52實(shí)現(xiàn)1Ω～10MΩ電阻量程的自動(dòng)切換、自動(dòng)篩選，在自動(dòng)篩選功能上可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量范圍設(shè)定，對(duì)不滿足產(chǎn)品要求的電阻能夠聲音報(bào)警；對(duì)電位器的檢測(cè)可以在液晶顯示器上畫(huà)出阻值變化曲線，能方便的檢測(cè)出電位器阻值變化是否符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元采集到待測(cè)電阻上的電壓值，然后經(jīng)運(yùn)放OP07放大后送入A/D轉(zhuǎn)換單元，由高精度12位A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543來(lái)完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并送入MCU處理器處理后送到顯示系統(tǒng)。
1.1 MCU處理器的選擇
系統(tǒng)選用STC89C52作為MCU處理器，其主要特點(diǎn)：STC89C52與MCS-51系列的單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容是一種低損耗、高性能、CMOS構(gòu)架的八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程、快速擦除快速寫(xiě)入程序的存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除1000次，而且擦寫(xiě)時(shí)間僅需10毫秒，并能將數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。只要程序長(zhǎng)度小于4K，四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程，沒(méi)有兩種電源的要求，改寫(xiě)時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（2.7V～6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在0Hz～24MHz之間比8751/87C51等51系列的6MHz～12MHz更具有靈活性，系統(tǒng)工作頻率能快能慢。
1.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇
根據(jù)測(cè)量的精度和端口的要求，系統(tǒng)選用TLC2543作為A/D轉(zhuǎn)換器。TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程，工作溫度范圍內(nèi)10μs轉(zhuǎn)換時(shí)間，11個(gè)模擬輸入通道，3路內(nèi)置自測(cè)試方式，采樣率為66kbps，線性誤差±1LSBmax，有轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出EOC，具有單、雙極性輸出，可編程的MSB或LSB前導(dǎo)，可編程輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機(jī)I/O資源；且價(jià)格適中，分辨率較高，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應(yīng)用。
2 主要硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 自動(dòng)檔位切換電路設(shè)計(jì)
因?yàn)閺?Ω～10MΩ電阻阻值跨度太大，為了測(cè)量的準(zhǔn)確度，設(shè)計(jì)中利用繼電器實(shí)現(xiàn)檔位的自動(dòng)切換。電路采用LM7805構(gòu)成恒壓源，R1，R4為兩個(gè)高精度基準(zhǔn)電阻，RX為被測(cè)電阻，Rx兩端電壓值由后級(jí)電路TLC2543采集。采用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)100，1K，10K和10M之間的量程的自動(dòng)切換。在電路中被測(cè)電阻Rx將和一個(gè)高精度的已知基準(zhǔn)電阻R2串聯(lián)，在兩個(gè)電阻的兩端加一個(gè)已知的恒定電壓V，設(shè)Rx兩端的電壓為V1，R2兩端的電阻為V2，根據(jù)歐姆定律，
R1/（Rx+R2）×V=Vx
化簡(jiǎn)可得 R1=（Vx×R2 ）/（V-Vx）
由于Vx，R2，已知，Vx由電路自動(dòng)測(cè)量得到，經(jīng)過(guò)單片機(jī)計(jì)算可得出被測(cè)電阻的阻值。
2.2 A/D采樣電路設(shè)計(jì)
TLC2543為12位的A/D轉(zhuǎn)化芯片，有12個(gè)模擬輸入通道，分辨率達(dá)4096。程序設(shè)計(jì)采用模擬通道AIN0端，并用高輸入阻抗運(yùn)放OP07阻抗匹配，提高測(cè)試精度.以及電路的穩(wěn)定性。圖中OP07的3腳為放大后的采樣電壓輸入端，輸入的模擬電壓經(jīng)TLC2543進(jìn)進(jìn)行A/D后。數(shù)字量以SPI總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞脚c單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。
2.3 MCU控制及顯示電路設(shè)計(jì)
單片機(jī)系統(tǒng)電路如圖2所示。該模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要由STC89C52單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和ULN2003和12864液晶顯示器組成，具有電阻阻值的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示等功能。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序模塊和自動(dòng)量程切換模塊的設(shè)計(jì)，主程序主要包括STC89C52的初始化、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、顯示等。自動(dòng)量程切換模塊主要包括阻值測(cè)量、判斷阻值是否超出范圍等。
[參考文獻(xiàn)]
關(guān)鍵詞：微波；節(jié)能；報(bào)警器
1 解決問(wèn)題
解解決人離開(kāi)房間忘關(guān)閉電器的問(wèn)題。日常生活中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)人們長(zhǎng)時(shí)間離開(kāi)而忘記關(guān)閉電器的情況，從而造成了大量的能源浪費(fèi)，實(shí)際的浪費(fèi)的能源并不比真正使用的能源少，所以加強(qiáng)節(jié)能實(shí)現(xiàn)綠色生活至關(guān)重要。增強(qiáng)人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)。語(yǔ)音提示人們及時(shí)關(guān)閉電器，數(shù)數(shù)碼管顯示上次的浪費(fèi)的電量，在視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)上給人以適當(dāng)?shù)母泄贈(zèng)_擊，讓人們注意到自己的浪費(fèi)行為，從而逐漸糾正錯(cuò)誤習(xí)慣，養(yǎng)成節(jié)能環(huán)保的習(xí)慣。
2 基本思路
作品主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：⑴自動(dòng)判斷人離開(kāi)房間忘關(guān)閉電器時(shí)及時(shí)切斷電路；⑵當(dāng)人再次進(jìn)入房間時(shí)，進(jìn)行語(yǔ)音提示和顯示忘記關(guān)電器的次數(shù)和浪費(fèi)的電量，增強(qiáng)人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)。
本作品主要基于STC89C52單片機(jī)，利用微波感應(yīng)原理和315M無(wú)線收發(fā)原理以及語(yǔ)音提示電路來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)能報(bào)警功能。用微波模塊向周圍發(fā)射電磁波，檢測(cè)人進(jìn)入和離開(kāi)房間。當(dāng)人進(jìn)入房間打開(kāi)電器時(shí)，微波電路開(kāi)始供電工作（注：微波感應(yīng)電路只有零線并聯(lián)接到燈開(kāi)關(guān)和燈之間的零線上），自動(dòng)判斷人若在較長(zhǎng)時(shí)間離開(kāi)房間而沒(méi)有關(guān)電器時(shí)，單片機(jī)傳送指令給繼電器關(guān)閉電器，同時(shí)傳送指令給無(wú)線發(fā)射模塊將人忘關(guān)電器的信號(hào)發(fā)射出去，接收端的單片統(tǒng)計(jì)人忘關(guān)電器的次數(shù)和本次忘關(guān)電器而浪費(fèi)的電量（相當(dāng)本作品節(jié)約的電量）。當(dāng)微波電路感應(yīng)到人再次進(jìn)入房間時(shí)，安裝在醒目地方的數(shù)碼管會(huì)顯示上次人離開(kāi)忘關(guān)電器而浪費(fèi)的電量和忘關(guān)電器的次數(shù)，同時(shí)語(yǔ)音提示人們下次及時(shí)關(guān)閉電器，注意低碳生活，從而增強(qiáng)人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣。
3 工作原理
基于主動(dòng)式傳感器的微波感應(yīng)模塊可以向5-8m半徑范圍發(fā)射高頻電磁波（10.525GHz），并接收它的回波來(lái)探測(cè)回波內(nèi)的變化甚至是探測(cè)范圍內(nèi)微小的移動(dòng)，然后微處理器觸發(fā)并傳送有效電平給發(fā)送端的單片機(jī)。如果人離開(kāi)房間不在微波感應(yīng)范圍內(nèi)時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)進(jìn)行延時(shí)判斷，當(dāng)人離開(kāi)房間的時(shí)間超出設(shè)定的時(shí)間（比如5min），則單片機(jī)傳送指令給繼電器，繼電器切斷電路，同時(shí)傳送指令給315M無(wú)線發(fā)射模塊；在無(wú)線收發(fā)模塊有效工作范圍（500m）的無(wú)線接收端將接受到的指令傳送給另一個(gè)單片機(jī)，該單片機(jī)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)繼電器關(guān)閉電器的次數(shù)和人沒(méi)有及時(shí)關(guān)閉電器而浪費(fèi)的電量，并通過(guò)兩位7段數(shù)碼管顯示出來(lái)。當(dāng)人再次進(jìn)入房間時(shí)，微波感應(yīng)裝置檢測(cè)到后把該信息通過(guò)單片機(jī)（發(fā)送端）觸發(fā)有效電平給無(wú)線發(fā)射模塊，將其傳遞給接收端的無(wú)線接收模塊和單片機(jī)（接收端），然后接受端單片機(jī)啟動(dòng)語(yǔ)音提示功能（如“你好！下次離開(kāi)請(qǐng)記得關(guān)閉電器哦！”還可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置語(yǔ)音播放內(nèi)容）。
4 原理示意圖
5 作品的價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義
⑴本作品可以在人離開(kāi)后及時(shí)關(guān)閉電器，解決人們離開(kāi)房間忘關(guān)電器的問(wèn)題，節(jié)能環(huán)保。
⑵通過(guò)統(tǒng)計(jì)并顯示在一定時(shí)間內(nèi)人們忘記關(guān)電器的次數(shù)和節(jié)約的電量，以及在人再次進(jìn)入房間時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音提示人們及時(shí)關(guān)電器，從而增強(qiáng)人們節(jié)能環(huán)保的意識(shí)，養(yǎng)成低碳生活習(xí)慣。
[參考文獻(xiàn)]
關(guān)鍵詞：恒溫箱單片機(jī)數(shù)字溫度傳感器
中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9416（2012）03-0000-00
1、引言
隨著恒溫箱在醫(yī)療衛(wèi)生、科研、工業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，已越發(fā)突出其重要性。研究并設(shè)計(jì)一種先進(jìn)實(shí)用的恒溫箱已成為工業(yè)生產(chǎn)，商業(yè)運(yùn)營(yíng)的一個(gè)重要研究課題，而設(shè)計(jì)其關(guān)鍵技術(shù)在于如何保持箱內(nèi)溫度恒定。本系統(tǒng)以52系列單片機(jī)為控制核心，采用數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)溫度箱的溫度檢測(cè)與控制功能。
2、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是基于STC89C52單片機(jī)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)，集溫度信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理及溫度保持等一體的數(shù)字控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由下列模塊組成：顯示模塊、單片機(jī)、按鍵輸入模塊、溫度采集模塊、輸出電路模塊，如圖1所示。
3、溫度測(cè)量
系統(tǒng)采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行溫度采集。DS18B20是由美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，具有精度更高、體積更小、使用電壓更寬、采用一線總線、可組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并且抗干擾能力強(qiáng)[1]。由于DS18B20單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì)DS18B20的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）發(fā)ROM功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)[2]。
溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用寄生電源供電方式。無(wú)論是單點(diǎn)還是多點(diǎn)溫度檢測(cè)，在系統(tǒng)安裝及工作之前，應(yīng)將主機(jī)逐個(gè)與DS18B20掛接，讀出其序列號(hào)。其工作過(guò)程為：主機(jī)Tx發(fā)一個(gè)脈沖，待“0”電平大于480us后，復(fù)位DS18B20，待DS18B20所發(fā)響應(yīng)脈沖由主機(jī)Rx接收后，主機(jī)Tx再發(fā)讀ROM命令代碼33H（低位在前），然后發(fā)一個(gè)脈沖（15us） 并接著讀取DS18B20序列號(hào)的一位。用同樣方法讀取序列號(hào)的56位。它分三步完成：(1)系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)操作，搜索DS18B20序列號(hào)；(2)啟動(dòng)所有在線DS18B20做溫度A/D變換；(3)逐個(gè)讀出在線DS18B20變換后的溫度數(shù)據(jù)。
4、輸出控制電路
本系統(tǒng)裝置了加熱電阻絲溫度調(diào)節(jié)裝置以便于調(diào)節(jié)恒溫箱的溫度恒定。輸出控制電路如圖2所示，其工作原理是單片機(jī)通過(guò)P3.1的輸出信號(hào)經(jīng)光電耦合器控制雙向可控硅的門(mén)極，當(dāng)輸出高電平時(shí)，使雙向可控硅導(dǎo)通，電阻絲導(dǎo)通；輸出低電平時(shí)，雙向可控硅截止，電阻絲斷電。
5、按鍵輸入和顯示電路
本系統(tǒng)設(shè)置了5個(gè)按鍵分別實(shí)現(xiàn)不同功能：復(fù)位鍵、顯示切換鍵、功能設(shè)定鍵、溫度加1℃鍵、溫度減1℃鍵，同時(shí)采用共陽(yáng)極數(shù)碼管LG5641A進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。
6、軟件流程
主程序采用中斷嵌套方式設(shè)計(jì)，各功能模塊可直接調(diào)用。主程序完成系統(tǒng)的初始化，中斷設(shè)置，溫度預(yù)設(shè)，預(yù)設(shè)溫度的顯示。中斷程序通過(guò)調(diào)用溫度檢測(cè)子程序、溫度顯示子程序、溫度比較子程序、溫度控制子程序完成系統(tǒng)全部功能。
7、結(jié)語(yǔ)
本文采用單片機(jī)和數(shù)字溫度傳感器采集恒溫箱的溫度，應(yīng)通過(guò)溫度比較程序，由此結(jié)果來(lái)控制加熱電阻絲和風(fēng)扇的開(kāi)斷從而控制溫度箱的溫度，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，具有很好的應(yīng)用背景。
參考文獻(xiàn)
[1] 郁有文,程繼紅.傳感器原理及工程應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003.
【關(guān)鍵詞】STC89C52單片機(jī)；光電開(kāi)關(guān)；人體熱釋紅外；震動(dòng)傳感器；攝像頭；12864LCD液晶屏
一、電子狗報(bào)警器基本設(shè)計(jì)思想
本項(xiàng)目采用STC89C52單片機(jī)作為控制內(nèi)核，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線式多機(jī)通信。從單片機(jī)控制光電開(kāi)關(guān)、人體熱式紅外、震動(dòng)等報(bào)警傳感器，安在每個(gè)居民房間。光電開(kāi)關(guān)安在門(mén)上，以實(shí)現(xiàn)門(mén)磁報(bào)警系統(tǒng)功能，人體熱式紅外傳感器安在房間內(nèi)貴重物品處，一旦有人體靠近，便立即報(bào)警，震動(dòng)傳感器安在窗戶上，一旦玻璃被打碎，便立即報(bào)警。主單片機(jī)安在值班室，以12864液晶屏?xí)r時(shí)顯示每個(gè)從單片機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。一旦任何一個(gè)房間被盜，從單片機(jī)立即將被觸發(fā)傳感器狀態(tài)發(fā)給主單片機(jī)，并自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警與攝像頭拍攝，以實(shí)現(xiàn)警告盜竊分子與記錄盜竊現(xiàn)場(chǎng)的功能，主單片機(jī)立即將被盜房間號(hào)以及房間的哪一部分被盜等信息通過(guò)12864液晶屏顯示出來(lái)，并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，提示警衛(wèi)人員有房間被盜，以便及時(shí)將盜竊分子抓獲，挽回財(cái)產(chǎn)損失。
二、電子狗報(bào)警器總體設(shè)計(jì)框圖
新一代單片機(jī)為外部提供了相當(dāng)完善的總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展與配置打下了良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)就采用了比較先進(jìn)的STC89C52為控制核心，STC89C52采用CHOMS工藝制造，功耗很低。該設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義，采用STC89C52主控芯片以及一些常用傳感器，成本低，控制簡(jiǎn)單，系統(tǒng)檢測(cè)靈敏度高，防盜效果相對(duì)完善，對(duì)于國(guó)內(nèi)防盜系統(tǒng)領(lǐng)域以及單片機(jī)領(lǐng)域可以說(shuō)是一次大膽的嘗試，有利于打破國(guó)內(nèi)此領(lǐng)域被國(guó)外壟斷的局面，使國(guó)民用上自己生產(chǎn)的，物美價(jià)廉的產(chǎn)品。所以本設(shè)計(jì)與實(shí)際相結(jié)合，現(xiàn)實(shí)意義很強(qiáng)。根據(jù)目前所學(xué)知識(shí)，并考慮到本設(shè)計(jì)要求及性能指標(biāo)，兼顧可行性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等各種因素，確定電子防盜系統(tǒng)主要組成部分的方框圖下所示：
圖1 電子防盜系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)方框圖
三、電子狗報(bào)警器基本電路組成與工作原理
（一）主要電路組成
本設(shè)計(jì)采用52單片機(jī)控制。它由單片機(jī)最小系統(tǒng)，光電開(kāi)關(guān)傳感器，震動(dòng)傳感器，人體熱式紅外傳感器，LCD12864顯示設(shè)備等部分組成。
1.單片機(jī)最小系統(tǒng)
（二）工作原理
用多個(gè)52單片機(jī)作為主控芯片，采用總線控制結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多機(jī)通信。從單片機(jī)控制光電開(kāi)關(guān)、人體熱式紅外、震動(dòng)等報(bào)警傳感器，模擬居民房間。數(shù)字量光電開(kāi)關(guān)安在門(mén)上，直接通過(guò)單片機(jī)JPIO口驅(qū)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)門(mén)磁報(bào)警系統(tǒng)功能；數(shù)字量人體熱式紅外傳感器安在房間內(nèi)貴重物品處，通過(guò)一74LS04與單片機(jī)JPIO相連，一旦有人體靠近，便立即報(bào)警，模擬量震動(dòng)傳感器安在窗戶上，通過(guò)一TLC549AD轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)相連，一旦玻璃被打碎，便立即報(bào)警；LCD12864通過(guò)串行方式與單片機(jī)相連，時(shí)時(shí)顯示三個(gè)傳感器的狀態(tài)；其他報(bào)警裝置如蜂鳴器、攝像頭則直接用單片機(jī)JPIO驅(qū)動(dòng)。主單片機(jī)模擬值班室，器件工作原理同從單片機(jī)，以12864液晶屏?xí)r時(shí)顯示每個(gè)從單片機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。一旦任何一個(gè)房間被盜，從單片機(jī)立即將被觸發(fā)傳感器狀態(tài)發(fā)給主單片機(jī)，并自動(dòng)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警與攝像頭拍攝，以實(shí)現(xiàn)警告盜竊分子與記錄盜竊現(xiàn)場(chǎng)的功能，主單片機(jī)立即將被盜房間號(hào)以及房間的哪一部分被盜等信息通過(guò)12864液晶屏顯示出來(lái)，并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，提示警衛(wèi)人員有房間被盜，以便及時(shí)將盜竊分子抓獲，挽回財(cái)產(chǎn)損失。
參考文獻(xiàn)：
[1] 郭天，51單片機(jī)
[2] 何希才，新型實(shí)用電子電路400例，電子工業(yè)出版社，2000
[3] 李廣弟，單片機(jī)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，2001
[4]李虎山，潘牟，防盜報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，電子工程師，2002
[6]魯青膠，新穎實(shí)用的紅外探測(cè)防盜報(bào)警器[J]，電子技術(shù)，1994
[7]魯青膠，15路人體遙感無(wú)線防盜報(bào)警器[J]，電子技術(shù)，1995
[8]吳英才，林華清，熱釋紅外傳感器在防盜系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]，傳感技術(shù)，2002
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) STC89C52 直流調(diào)速勵(lì)磁裝置 開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（a）-0112-02
在電力系統(tǒng)中，開(kāi)機(jī)并網(wǎng)操作是要求非常嚴(yán)格、技術(shù)含量較高的一項(xiàng)技能，其操作的好壞，會(huì)影響發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)時(shí)間，甚至損壞電氣設(shè)備、影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此，電力系統(tǒng)的相關(guān)工作人員要非常熟練的進(jìn)行開(kāi)機(jī)并網(wǎng)操作，但是由于電能生產(chǎn)的特殊性，工作人員不能在電站中進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)，所以，在工作人員培訓(xùn)和學(xué)生教學(xué)中需要一套開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)，本文談的開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)用0.38 kV的低壓來(lái)模擬發(fā)電機(jī)端的高壓。這里采用性價(jià)比較高、技術(shù)資料較全的STC89C52單片機(jī)作為核心控制元件。
1 開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)功能及組成
開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的操作有手動(dòng)開(kāi)機(jī)并網(wǎng)、自動(dòng)開(kāi)機(jī)并網(wǎng)一鍵操作、自動(dòng)開(kāi)機(jī)并網(wǎng)分步操作、發(fā)電機(jī)組檢修安全措施布置、發(fā)電機(jī)出口斷路器檢修安全措施布置等。該系統(tǒng)可以供電站職工培訓(xùn)，在校學(xué)生學(xué)習(xí)以及電氣值班員考證使用。
開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)由動(dòng)力模塊、發(fā)電機(jī)模塊、開(kāi)關(guān)柜模塊、直流調(diào)速勵(lì)磁模塊、控制及同期模塊、通信模塊及微機(jī)控制模塊。動(dòng)力模塊的核心設(shè)備是直流電動(dòng)機(jī)，用直流電動(dòng)機(jī)來(lái)模擬原動(dòng)機(jī)。發(fā)電機(jī)模塊的核心設(shè)備是低壓的同步發(fā)電機(jī)，用其來(lái)模擬高壓同步發(fā)電機(jī)。開(kāi)關(guān)柜模塊主要包括低壓隔離開(kāi)關(guān)、低壓萬(wàn)能斷路器、數(shù)字式互感器以及母線，其中母線能跟0.38 kV市電連接，用它們來(lái)模擬高壓設(shè)備。控制及同期模塊主要是進(jìn)行手動(dòng)準(zhǔn)同期操作、自動(dòng)準(zhǔn)同期操作和控制，包括二次控制回路、手動(dòng)同期裝置和相關(guān)儀表。計(jì)算機(jī)控制模塊包括操作軟件、主機(jī)、顯示器及外設(shè)。通信模塊主要是為了實(shí)現(xiàn)微機(jī)模塊跟開(kāi)關(guān)柜模塊、控制及同期模塊、直流調(diào)速勵(lì)磁模塊之間的通信。
2 直流調(diào)速勵(lì)磁裝置硬件原理
直流調(diào)速勵(lì)磁模塊的核心是直流調(diào)速勵(lì)磁裝置。直流調(diào)速勵(lì)磁裝置主要有以下幾個(gè)功能；首先，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且能夠調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；其次，給同步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流，并能調(diào)節(jié)其端電壓。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，采用三相半波可控整流電路將交流變換為直流，利用基于STC89C52單片機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)整流電路進(jìn)行控制。
2.1 三相半波可控整流電路
三相半波可控整流電路的工作情況取決于負(fù)載的性質(zhì)，負(fù)載一般可分為純電阻和阻感兩種類型，而本文的情況是阻感負(fù)載，電路見(jiàn)圖1。下面分析這種情況下電路的工作情況。
如果負(fù)載為阻感負(fù)載，且L較R大得多，則整流電路ID的波形基本是平直的，流過(guò)晶閘管的電流接近矩形波。當(dāng)α≤30°時(shí)，負(fù)載電流連續(xù)，。當(dāng)α>30°時(shí)，例如α=60°時(shí)當(dāng)U2過(guò)零時(shí)，由于電感的存在，阻止電流下降，因而VT1繼續(xù)導(dǎo)通，直到下一相晶閘管VT2的觸發(fā)脈沖到來(lái)，才發(fā)b生換流，由VT2導(dǎo)通向負(fù)載供電，同時(shí)向VT1施加反壓使其關(guān)斷。這種情況下ud波形中出現(xiàn)負(fù)的部分，若α增大，ud波形中負(fù)的部分將增多，至α=90°時(shí)，ud波形中政府面積相等，ud的平均值為零，可見(jiàn)阻感負(fù)載時(shí)α的移相范圍為90°[1]。
2.2 單片機(jī)系統(tǒng)
單片機(jī)系統(tǒng)原理框圖見(jiàn)圖2。電源是為了給系統(tǒng)提供直流電源。按鍵設(shè)置有五個(gè)，分別是電壓上升、電壓下降、轉(zhuǎn)速上升、轉(zhuǎn)速下降、復(fù)位鍵，通過(guò)五個(gè)按鍵來(lái)控制兩個(gè)整流電路控制角的移相。因?yàn)閮蓚€(gè)整流電路的輸入都是0.38 kV的市電，而市電的中性點(diǎn)是直接接地的，可以認(rèn)為三相之間相位差保持120°不變，所以同步電壓可以只選取A相，通過(guò)過(guò)零檢測(cè)電路檢測(cè)其過(guò)零點(diǎn)，作為移相的基準(zhǔn)，如果為了更加精確，可以將三相電壓作為同步電壓。測(cè)速及通信用單片機(jī)不僅可以和STC89C52之間進(jìn)行通信，還可以跟計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，并且還具有測(cè)量直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的功能。光電隔離和觸發(fā)脈沖形成電路，輸出觸發(fā)脈沖，控制兩個(gè)整流電路的輸出。
3 單片機(jī)系統(tǒng)軟件原理
要對(duì)整流電路進(jìn)行控制，必須利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟件解決脈沖同步和移相的問(wèn)題。軟件采用相對(duì)同步基準(zhǔn)觸發(fā)方式，該方式僅需一個(gè)同步基準(zhǔn)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)脈沖由同步基準(zhǔn)差生后，再以第一個(gè)脈沖作為下一個(gè)觸發(fā)脈沖的基準(zhǔn)，以此類推[2]。移相的實(shí)現(xiàn)，是當(dāng)同步信號(hào)正跳沿發(fā)生時(shí)，觸發(fā)STC89C52硬件定時(shí)器T0開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)中斷NT0產(chǎn)生中斷響應(yīng)，將按當(dāng)前按鍵要求計(jì)算的α值寫(xiě)入軟件觸發(fā)定時(shí)器T1，并啟動(dòng)定時(shí)器T1，當(dāng)時(shí)間到了輸出觸發(fā)脈沖[3]。定時(shí)器T1中斷的中斷處理子程序如圖3[4]。主程序流程如下，當(dāng)單片機(jī)啟動(dòng)開(kāi)始后就檢測(cè)同步電壓過(guò)零點(diǎn)，然后初始化控制角使兩個(gè)整流電流輸出值都為零，接下來(lái)判斷是否有轉(zhuǎn)速上升或下降的命令，以此來(lái)減小或增大控制角α1，如果沒(méi)有轉(zhuǎn)速控制命令就判斷是否有電壓上升或下降命令，以此來(lái)減小或增大控制角α2，調(diào)節(jié)完控制角后或者沒(méi)有檢測(cè)到轉(zhuǎn)速和電壓的控制命令，都要再次檢測(cè)同步電壓過(guò)零點(diǎn)，然后根據(jù)控制角α1和角α2的大小來(lái)調(diào)整輸出值，最后又返回判斷轉(zhuǎn)速和電壓控制命令，如此循環(huán)。
4 結(jié)語(yǔ)
基于STC89C52單片機(jī)的直流調(diào)速勵(lì)磁裝置，克服了模擬觸發(fā)電路，靠硬件實(shí)現(xiàn)移相觸發(fā)，精度較低，易受電網(wǎng)電壓影響的缺點(diǎn)。不僅提高了精度，程序修改、調(diào)試都比較方便，抗干擾能力也較強(qiáng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)跟計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，更加適用于開(kāi)機(jī)并網(wǎng)模擬系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].4版.機(jī)械工業(yè)出版社，2006，2：51-54.
[2] 陳濤.電網(wǎng)遠(yuǎn)動(dòng)終端功率采集模塊的設(shè)計(jì)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，13（3）：98-101.
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 4×4鍵盤(pán) LCD1602
中圖分類號(hào)：TN43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（b）-0159-03
Design and Simulation of the Calculator Based on STC89C52
Song Huichao
（College of Physics and Electronic Information， Inner Mongolia University for Nationalities，Tongliao Inner Mongolia，028000，China）
Abstract：Single chip microcomputer has the advantages of small size，strong control function，low power consumption，strong adaptability to environment，flexible and easy to use.It has been widely used in various fields.This paper presents a design scheme of high precision calculator based on Single chip microcomputer.Control system is STC89C52 microcontroller.Operation process and results are displayed in the LCD1602 LCD screen.The key module is composed of 4*4 keyboard which is used to simulate the 0-9 and add，subtract，multiply，divide，reset button. Software program is written in C language and compiled by C51 Keil and verified by Proteus simulation.
Key words：Single chip microcomputer；4×4 keyboard；LCD1602
計(jì)算器是人們生活中最常見(jiàn)的工具之一，隨著科技的迅猛發(fā)展，計(jì)算器的功能越來(lái)越強(qiáng)大，對(duì)精度的要求也越來(lái)越高。以往利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算器，大多只能實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的加減乘除運(yùn)算[1]，且僅限于整數(shù)運(yùn)算。該文通過(guò)C語(yǔ)言編程，設(shè)計(jì)了一種可以實(shí)現(xiàn)32位浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的高精度計(jì)算器，除了基本四則運(yùn)算外，可以進(jìn)行小數(shù)運(yùn)算、負(fù)數(shù)運(yùn)算，結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后5位，大數(shù)量的運(yùn)算結(jié)果以科學(xué)計(jì)數(shù)法形式給出，運(yùn)算過(guò)程通過(guò)LCD1602液晶屏顯示，利用清屏鍵可以隨時(shí)清除顯示。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的計(jì)算器應(yīng)具有高精度運(yùn)算及結(jié)果顯示的功能。其中，4×4鍵盤(pán)用于數(shù)據(jù)輸入[2]，LCD液晶顯示則可以分兩行顯示運(yùn)算過(guò)程及最終結(jié)果。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
下面對(duì)硬件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，各模塊與單片機(jī)的具體連接請(qǐng)參見(jiàn)圖2系統(tǒng)硬件電路圖。
控制芯片STC89C52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)內(nèi)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52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。
LCD1602是常用的液晶芯片，此處選用能同時(shí)顯示兩行，每行各16個(gè)字符的屏幕規(guī)格。VSS為地電源，VDD接5V正電源，VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端。8位雙向數(shù)據(jù)線D0～D7接單片機(jī)P0口。由于P0口常用作數(shù)據(jù)總線且內(nèi)部無(wú)上拉電阻，此處需外接10K電阻增加驅(qū)動(dòng)能力。控制端RS、R/W、E分別與單片機(jī)P2.5、P2.6、P2.7口相連，用來(lái)控制1602的讀寫(xiě)狀態(tài)。
4×4鍵盤(pán)又稱為行列式鍵盤(pán)，它是4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤(pán)，在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵[3]，這種結(jié)構(gòu)可以有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。4條行線分別接單片機(jī)P1.3～P1.0，4條列線接單片機(jī)P1.4～P1.7，每位按鍵對(duì)應(yīng)的功能可參見(jiàn)圖2系統(tǒng)硬件仿真圖。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
通過(guò)下面程序可以看出主函數(shù)main（）中所調(diào)用的部分子程序，分別實(shí)現(xiàn)LCD初始化、鍵盤(pán)掃描、字符顯示等功能。
void main（）
{ init（） //初始化LCD
LCD_dsp_string（4，0，”Hello！”）； //顯示字符串“Hello！”
key_scan（）； //鍵盤(pán)掃描程序
LCD_dsp_char（）； //顯示字符子程序
…… //算數(shù)運(yùn)算
LCD_dsp_string（0，1，temp）； //在第二行第一個(gè)位置顯示運(yùn)算結(jié)果
write_com（0x01）； } //清屏
除此之外，LCD1602.c作為液晶顯示程序，內(nèi)部定義了1602初始化函數(shù)init（）、忙閑判斷函數(shù)check（），讀寫(xiě)控制函數(shù)write_com（）與write_data（）、顯示字符LCD_dsp_char（）及字符串函數(shù)LCD_dsp_string（）等。key_scan.c為鍵盤(pán)掃描程序，根據(jù)矩陣鍵盤(pán)的原理，通過(guò)讀取P1口狀態(tài)來(lái)確定按鍵位置并將對(duì)應(yīng)值返回主程序[4]。
3 仿真及結(jié)果分析
硬件和軟件設(shè)計(jì)分別利用Proteus與Keil集成開(kāi)發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)。C語(yǔ)言程序代碼由Keil編寫(xiě)并編譯，將產(chǎn)生的可執(zhí)行文件加載到Proteus中[5]，實(shí)現(xiàn)仿真功能。
系統(tǒng)仿真總體電路圖如圖2所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后屏幕上顯示歡迎信息“Welcome！”。具體結(jié)果演示如圖3所示，計(jì)算器可以進(jìn)行較高精度的加減乘除運(yùn)算，支持小數(shù)運(yùn)算，結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后5位，其中，圖3（a）為大數(shù)量的加法運(yùn)算，結(jié)果用科學(xué)記數(shù)法顯示；圖3（b）為減法運(yùn)算，結(jié)果為負(fù)數(shù)；圖3（c）和圖3（d）分別為乘法、除法運(yùn)算，結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后5位。
4 結(jié)語(yǔ)
該文利用STC89C52單片機(jī)做主控芯片，完成了高精度計(jì)算器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)加減乘除等基本運(yùn)算功能的同時(shí)，提高了運(yùn)算精度，支持負(fù)數(shù)運(yùn)算及小數(shù)運(yùn)算。4×4交叉按鍵電路用作數(shù)據(jù)輸入模塊，通過(guò)8條I/O線與單片機(jī)相連，液晶屏電路做為輸出顯示模塊，隨時(shí)顯示運(yùn)算過(guò)程。軟硬件系統(tǒng)經(jīng)過(guò)proteus仿真驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了所有預(yù)設(shè)功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)有一定的幫助。
參考文獻(xiàn)
[1] 曹瑞，徐森.基于單片機(jī)的計(jì)算器的設(shè)計(jì)[J].科技視界，2011（25）：6-9.
[2] 吳宏杰，王揚(yáng)，王致杰，等.基于AT89C51單片機(jī)的十進(jìn)制計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2013（9）：43-44.
[3] 徐昆良.基于AT89S52單片機(jī)的簡(jiǎn)易計(jì)算器設(shè)計(jì)與仿真[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2015，11（16）：211-212.
1系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)主要由STC89C52、飛思卡爾系列單片機(jī)K60、GSM通信模塊、傳感檢測(cè)模塊機(jī)電機(jī)控制模塊等部分組成。控制部分本設(shè)計(jì)中采用雙CPU的設(shè)計(jì)方案，分別用飛思卡爾公司的kinetis系列單片機(jī)K60和STC89C5C單片機(jī)。K60單片機(jī)主要用來(lái)采集傳感器數(shù)據(jù)和控制舵機(jī)。STC89C52單片機(jī)主要是用來(lái)控制GSM發(fā)送短信息以及驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)STC89C52RC是一款高性能、低損耗的8位可編程微控制器，512字節(jié)的RAM、8K字節(jié)FLASH、32位雙向IO口、全雙工串行口、3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，基友EEPROM及看門(mén)狗功能。同時(shí)，具有在線編程的功能，可是讓使用者方便調(diào)試程序的可行性。ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無(wú)需專用編程器，無(wú)需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。在正常使用是P0口需要接上拉電阻，這時(shí)候P0口為準(zhǔn)雙向IO口。STC89C52RC的P3口比較特殊，它既可以當(dāng)做通用IO口來(lái)使用也可以采用其第二功能來(lái)使用。K60單片機(jī)是一款高速、高性能、低損耗的微控制器，該單片機(jī)是飛思卡爾公司推出Kinetis系列微處理器的一種，該系列微處理器是以ARMCORTEXM4為核心的32位微處理器。Kinetis系列微處理器基思卡爾公司先進(jìn)的閃存技術(shù)（TFS）和先進(jìn)的Flex存儲(chǔ)功能，可以達(dá)到超過(guò)1000萬(wàn)次的擦寫(xiě)，該系列單片機(jī)具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、該單片機(jī)擁有眾多的引腳，并且很多引腳都具有復(fù)用引腳，可以通過(guò)配置寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，大致可以分為通用IO口（GPIO）模塊、定時(shí)器模塊、異步串行通信模塊、模擬量(A）和數(shù)字量（D）相互轉(zhuǎn)換模塊、SPI模塊、I2C模塊、CAN等模塊。圖2為K60單片機(jī)及接口電路。通信模塊GSM模塊是集射頻信號(hào)和基帶信號(hào)于一體的通信傳輸模塊，特別適合遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸、該模塊符合標(biāo)準(zhǔn)通信傳輸協(xié)議、通過(guò)AT指令可以實(shí)現(xiàn)短信傳輸、撥打電話等服務(wù)。本系統(tǒng)采用TC35模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)終端的控制，達(dá)到智能控制的目的本系統(tǒng)中TC35模塊通過(guò)串口與單片機(jī)連接，其接口電路如圖2所示。TC35模塊的TXD、RXD通過(guò)RS23與STC89C52RC單片機(jī)的RXD、TXD連接，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制短息收發(fā)來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程控制和報(bào)警的目的。GSM模塊與單片機(jī)連接，進(jìn)行串口通信，GSM模塊的TXD、RXD分別與單片機(jī)的RXD、TXD相連，并且經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，電平轉(zhuǎn)換有MAX232進(jìn)行。在GSM模塊與單片機(jī)連接時(shí)要等待一段時(shí)間，GSM模塊注冊(cè)完成后，單片機(jī)才能通過(guò)程序來(lái)控制GSM模塊發(fā)送短信，在通信時(shí)要注意波特率要一致，否者通信不正常，GSM模塊不能正常發(fā)送短信。執(zhí)行部分檢測(cè)部分主要由MQ-2煙霧傳感器、MQ-7一氧化碳傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鳌⒂甑蝹鞲衅鳌囟葷穸葌鞲衅鳌LN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、紅外傳感器、MOC3041光耦、BTA16可控硅等組成。電源系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用LM2940來(lái)做5V穩(wěn)壓，由于K60單片機(jī)供電電源為3.3V，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還要有3.3V電源，設(shè)計(jì)中采用了AMS1117穩(wěn)壓芯片，電路見(jiàn)圖3所示。
2軟件設(shè)計(jì)
當(dāng)電源上電后，程序開(kāi)始初始化，各個(gè)模塊開(kāi)始測(cè)量數(shù)值，單片機(jī)開(kāi)始讀取各個(gè)模塊采集回來(lái)的值，并通過(guò)液晶顯示回來(lái)，比較各個(gè)模塊采集值與閥值的大小，當(dāng)超過(guò)閥值時(shí)，通過(guò)GSM短信報(bào)警。其程序流程圖如圖4所示。
3總結(jié)
本設(shè)計(jì)主要采用ARM單片機(jī)和51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境的智能監(jiān)控，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、有毒氣體、紅外等檢測(cè)與報(bào)警功能。通過(guò)單片機(jī)與移動(dòng)通信模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，調(diào)試結(jié)果顯示，該系統(tǒng)可靠性性強(qiáng)，靈敏度高，成本較低。有較好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
作者：寧仁霞 楊寒
整個(gè)系統(tǒng)由放在各個(gè)景點(diǎn)位置負(fù)責(zé)發(fā)送編碼信息的無(wú)線射頻基站和游客手持的便攜式電子導(dǎo)游機(jī)組成,無(wú)線射頻基站預(yù)先設(shè)置為唯一的編號(hào),放置在景區(qū)內(nèi)需要講解的地方,并持續(xù)發(fā)送編碼信息。當(dāng)游客所攜帶的電子導(dǎo)游機(jī)進(jìn)入到無(wú)線射頻基站所覆蓋的區(qū)域后,身上攜帶的電子導(dǎo)游機(jī)內(nèi)的預(yù)置應(yīng)用處理程序就會(huì)根據(jù)接收到的編號(hào)信息自動(dòng)從SD卡中尋址并調(diào)出相應(yīng)的MP3格式的語(yǔ)音文件,再由MP3模塊對(duì)該語(yǔ)音文件進(jìn)行解碼,并輸出到語(yǔ)音播放模塊,播放該景點(diǎn)的語(yǔ)音信息{2}。當(dāng)游客在景區(qū)內(nèi)變化場(chǎng)所時(shí),電子導(dǎo)游機(jī)會(huì)根據(jù)接收到的相應(yīng)的編碼調(diào)用不同的語(yǔ)音文件。整個(gè)系統(tǒng)的研發(fā)內(nèi)容主要分為以下兩大部分:(1)基于STC89C52RC單片機(jī)和2.4G無(wú)線射頻收發(fā)芯片nRF24L01的無(wú)線射頻基站研發(fā)。(2)基于STC89C52RC單片機(jī)、2.4G無(wú)線射頻收發(fā)芯片nRF24L01和BAT系列高保真MP3模塊的電子導(dǎo)游機(jī)研發(fā)。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能需求,同時(shí)降低研發(fā)難度和成本,整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)遵循三條基本原則:(1)采用軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法,對(duì)系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行優(yōu)化;(2)模塊化設(shè)計(jì),功能擴(kuò)展靈活;(3)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。考慮到無(wú)線射頻基站和電子導(dǎo)游機(jī)都用到RF無(wú)線射頻收發(fā)一體芯片,為了降低研發(fā)難度和成本,無(wú)線射頻收發(fā)采用nRF24L01芯片設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立模塊,可以被無(wú)線射頻基站和電子導(dǎo)游機(jī)共用。
2.1電子導(dǎo)游機(jī)
電子導(dǎo)游機(jī)主要包括:nRF24L01無(wú)線接收模塊、操作鍵盤(pán)模塊、MP3模塊、單片機(jī)主控模塊、電源模塊、液晶顯示模塊、語(yǔ)音播放模塊和SD卡存儲(chǔ)模塊等結(jié)構(gòu)模塊。單片機(jī)主控模塊是控制核心,由STC89C52單片機(jī)、時(shí)鐘電路、電源等組成,主要控制nRF24L01無(wú)線接收模塊接收射頻基站發(fā)射的編號(hào)信息,并將編號(hào)信息轉(zhuǎn)換成地址信息,對(duì)SD卡存儲(chǔ)模塊的主芯片進(jìn)行尋址,發(fā)送指令給MP3模塊,由MP3模塊將預(yù)先存儲(chǔ)在SD卡上相應(yīng)地址中的音頻文件硬件解碼為數(shù)字音頻信號(hào),并傳送到語(yǔ)音播放模塊進(jìn)行播放。STC89C52單片機(jī)是一種低功耗、高性能的cmos8位微控制器[1]。
2.2無(wú)線射頻基站
無(wú)線射頻基站主要包括:nRF24L01無(wú)線發(fā)送模塊單片機(jī)、主控模塊、電源模塊等結(jié)構(gòu)模塊。其中,單片機(jī)主控模塊同樣由STC89C52單片機(jī)和電路構(gòu)成,主要控制nRF24L01無(wú)線發(fā)送模塊發(fā)送景點(diǎn)唯一編碼信息;在軟件設(shè)置時(shí),只要將nRF24L01的通信模式設(shè)置為T(mén)X,就可以使nRF24L01處于發(fā)送狀態(tài)。
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括無(wú)線射頻基站軟件和電子導(dǎo)游機(jī)軟件設(shè)計(jì),兩者的流程圖分別如圖5、圖6所示。無(wú)線射頻基站充電后,首先設(shè)備初始化,配置nRF24L01寄存器,將nRF24L01設(shè)置為T(mén)X模式,持續(xù)發(fā)射對(duì)應(yīng)景點(diǎn)的編碼信號(hào)。在發(fā)射信號(hào)時(shí),工作狀態(tài)的指示燈以發(fā)射頻率閃爍。電子導(dǎo)游機(jī)在初始化之后一直處于MP3模式,當(dāng)游客按下模式選擇鍵S1后,導(dǎo)游機(jī)進(jìn)入導(dǎo)游狀態(tài),等待接收編碼信息,如果接收到,將編碼信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的地址信息,由MP3模塊將存儲(chǔ)在SD卡上的MP3音頻信號(hào)進(jìn)行解壓,傳送到語(yǔ)音播放模塊,并將相應(yīng)的信息在LCD上顯示。
【關(guān)鍵詞】STC89C52;照明系統(tǒng);光敏檢測(cè)
Abstract：In accordance with the requirement of stairs lighting，the smart lighting system is designed based on the MCU of STC89C52.In this system， the light intensity will be generated by photosensitive sensor，and the people will be detected by pyro-electric infrared sensor.The detection signal will be transmitted to the microcontroller that can be processed directly by MCU，and LED power can control the LED light automatically by the different duty ratio of PWM signal.Finally，the purpose of the lighting energy conservation control can be realized.
Key words：STC89C52;lighting system;photosensitive detection
目前公共場(chǎng)所照明用電浪費(fèi)現(xiàn)象仍十分嚴(yán)重，尤其照明場(chǎng)所多的現(xiàn)代建筑。目前，高層建筑樓道多是封閉的，沒(méi)有窗戶，需要24小時(shí)亮燈，為了節(jié)約用電，物業(yè)管理多采用低功率的燈具，樓道非常昏暗，影響人們的正常使用。為了改善封閉環(huán)境下人們的舒適度，本設(shè)計(jì)采用熱釋電紅外傳感器、光敏傳感器和可調(diào)光的LED燈具，當(dāng)人在樓道范圍內(nèi)時(shí)，自動(dòng)提高LED燈具的亮度;當(dāng)人離開(kāi)時(shí)，自動(dòng)降低LED燈具的亮度，以達(dá)到節(jié)能的目的。
1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以樓道內(nèi)人員多少和樓道亮度作控制核心的輸入信號(hào)，通過(guò)光亮度傳感器和紅外線人體檢測(cè)傳感器來(lái)收集樓道環(huán)境信息，將收集到的信息進(jìn)行處理后發(fā)送給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)處理結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，控制信號(hào)發(fā)送到LED燈的電源，從而控制燈的亮度。該控制系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)樓道中有無(wú)人員，當(dāng)有人在時(shí)，樓道內(nèi)LED燈的亮度提高到環(huán)境要求，增加人的舒適性;當(dāng)沒(méi)有人時(shí)，為節(jié)約能源，降低LED燈的亮度，這樣也有利于提高燈具的使用壽命。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 處理器的選擇及功能
智能控制系統(tǒng)的核心是處理器。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的微處理器有51單片機(jī)、ARM、CC2530等多種，根據(jù)系統(tǒng)的整體功能要求，考慮芯片的功耗、功能、價(jià)格和模塊等因素，選用STC89C52單片機(jī)作為處理器[1]。該處理器配合簡(jiǎn)單的電路就能夠輸出PWM信號(hào)、0～10V模擬信號(hào)，具有多個(gè)定時(shí)器及32個(gè)I/O口，可以勝任對(duì)該系統(tǒng)的控制。
2.2 LED電源的選擇及功能
LED的電源有多種，但電源功能較單一，且多已模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。常見(jiàn)的LED電源調(diào)光有四種：分別是1～10V控制信號(hào)（D型）、PWM控制信號(hào)（P型）、可調(diào)電阻調(diào)光（R型）及時(shí)控調(diào)光（T型），如圖2所示。本文選用PWM調(diào)光控制方式，帶有PWM模式調(diào)光的LED驅(qū)動(dòng)電源，可以直接與單片機(jī)的I/O口相連，簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)。
圖2 LED四種調(diào)光方式
2.3 熱釋電紅外傳感器
熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料制成的探測(cè)元件[2]。每個(gè)傳感器內(nèi)含有一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡可通過(guò)光的波長(zhǎng)范圍為7～10微米，正好適合于人體紅外輻射的探測(cè)。探測(cè)元件將探測(cè)到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)濾波、放大處理后，接入單片機(jī)的中斷引腳，作為外部中斷源，當(dāng)檢測(cè)到樓道內(nèi)有人時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)，供單片機(jī)處理。
2.4 光敏傳感器
光敏傳感器主要由光敏電阻和放大電路構(gòu)成，它能感應(yīng)光線的明暗變化，輸出電信號(hào)。當(dāng)完全遮住光敏電阻，即光敏電阻無(wú)光線照射時(shí)，所呈現(xiàn)的電阻值稱為暗電阻，電路輸出電壓接近電源電壓。當(dāng)光敏電阻在光照射時(shí)，所呈現(xiàn)的電阻值稱為亮電阻，電路輸出電壓接近0。該信號(hào)接入單片機(jī)輸入口，并執(zhí)行相應(yīng)的控制命令。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
主程序的流程設(shè)計(jì)如圖3所示，首先，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，之后可以通過(guò)檢測(cè)樓道周圍的光照度與系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)PWM控制信號(hào)將LED燈的亮度調(diào)至系統(tǒng)設(shè)定亮度。當(dāng)有人進(jìn)來(lái)時(shí)，通過(guò)熱釋電紅外傳感器使系統(tǒng)產(chǎn)生中斷，中斷程序中，通過(guò)調(diào)整PWM的占空比將LED燈的亮度調(diào)至給定值，燈具亮30秒后，自動(dòng)恢復(fù)到樓道無(wú)人時(shí)系統(tǒng)所設(shè)定的亮度。控制程序在KEIL51平臺(tái)下采用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，在其編寫(xiě)過(guò)程中，利用PROTEUS仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試[3]。
圖3 主程序流程圖
4.結(jié)論
本文應(yīng)用熱釋電紅外傳感器、光敏傳感器和可調(diào)光的LED燈具及單片機(jī)控制技術(shù)，設(shè)計(jì)出樓道智能照明節(jié)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)可有效解決樓道照明采用傳統(tǒng)燈具存在的諸多缺點(diǎn)，同時(shí)能提高樓道照明的舒適性，還達(dá)到了節(jié)能的目的。本系統(tǒng)簡(jiǎn)單易學(xué)，施工方便，性價(jià)比高，可廣泛應(yīng)用于生活中，具有很好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1]蔡朝洋.單片機(jī)控制練習(xí)與專題制作[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.
[2]潘煉.傳感器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工藝出版社，2012.
[3]蔡朝洋.單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子鐘；秒表；DS12C887
1 引言
電子鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚奈锲罚瑥V泛用于個(gè)人家庭以及車站、碼頭、劇院、辦公室等公共場(chǎng)所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂(lè)帶來(lái)極大的方便。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們已不再滿足于鐘表原先簡(jiǎn)單的報(bào)時(shí)功能，希望出現(xiàn)一些新的功能，諸如日歷的顯示、跑表功能、重要日期倒計(jì)時(shí)顯示，氣溫監(jiān)測(cè)等，以帶來(lái)更大的方便，而所有這些，又都是以數(shù)字化的電子時(shí)鐘為基礎(chǔ)的。因此，研究實(shí)用電子鐘及其擴(kuò)展應(yīng)用，有著非常現(xiàn)實(shí)的意義，具有很大的實(shí)用價(jià)值。
2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1 主控單元方案選擇
STC89C52是一種低損耗、高性能、CMOS八位微處理器，片內(nèi)有4k字節(jié)的在線可重復(fù)編程快擦快寫(xiě)程序存儲(chǔ)器，能重復(fù)寫(xiě)入/擦除1000次。它與MCS-51系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替MCS-51系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多MCS-51系列產(chǎn)品沒(méi)有的功能。STC89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積, 增加系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。因此，本設(shè)計(jì)主控芯片采用STC89C52。
2.2顯示方案選擇
方案一：普通LED數(shù)碼管顯示。最簡(jiǎn)單最容易操作的顯示方法。采用8段數(shù)碼管既經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，效果也比較好，但是本次設(shè)計(jì)需要的顯示數(shù)據(jù)比較多，此時(shí)數(shù)碼管顯示就顯得捉襟見(jiàn)肘了。
方案二：LCD1602液晶顯示。可以較為清晰的顯示出字母和數(shù)字，顯示效果出眾，可以方便與單片機(jī)進(jìn)行通信。1602液晶提供了2行16列的顯示范圍，足夠顯示年月日星期以及時(shí)間了。
方案三：點(diǎn)陣式LCD12864顯示，這種顯示器操作最為復(fù)雜，指令繁多，但是顯示效果最好，不僅可以顯示數(shù)字，字母，還可以顯示漢字，圖形等。
比較上述方案，我們選擇方案二。原因有幾點(diǎn)：需要顯示2行字母及數(shù)字；價(jià)格實(shí)惠；最容易操作控制。
2.3 時(shí)鐘信號(hào)來(lái)源方案選擇
電子鐘的時(shí)鐘信號(hào)的來(lái)源一般有兩種：?jiǎn)纹瑱C(jī)提供和時(shí)鐘芯片提供。這兩種時(shí)鐘信號(hào)各有其利弊。
采用單片機(jī)提供的方案電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，程序編寫(xiě)方便，但由于不同單片機(jī)工作的時(shí)鐘頻率不同程序的移植性不強(qiáng)，時(shí)鐘的精度不高，一般還需占據(jù)單片機(jī)的一兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)占用了寶貴資源。采用時(shí)鐘芯片提供的方案雖然電路復(fù)雜一些但具有很高的時(shí)鐘精度和程序的可移植性。通過(guò)比對(duì)本設(shè)計(jì)采用了時(shí)鐘芯片DS12C887來(lái)提供時(shí)鐘信號(hào)。
2.4 供電方案選擇
方案一：使用7805穩(wěn)壓芯片搭建220V轉(zhuǎn)5V VCC電路。這種方法容易實(shí)現(xiàn)但是電路較復(fù)雜，且有可能電壓不穩(wěn)等情況。
方案二：受MP3設(shè)備充電器的啟發(fā)，使用USB為電路提供5V電壓。這種方案只需要一個(gè)USB母口即可。
考慮上訴方案，我們選擇方案一，因?yàn)閁SB接口雖然簡(jiǎn)單，但是在沒(méi)有電腦的地方就無(wú)法使用，焊接一個(gè)直流穩(wěn)壓電源既方便簡(jiǎn)單，又能鍛煉動(dòng)手能力。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電路
本時(shí)鐘采用 AT89S52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心。時(shí)鐘功能采用單片集成的時(shí)鐘芯片 DS12887 來(lái)實(shí)現(xiàn)，顯示模塊采用液晶顯示，可以顯示時(shí)間、日歷及鬧鈴提示信息，有著智能化的人機(jī)界面。功能選擇及相關(guān)設(shè)置通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)，此外，本時(shí)鐘還增加了氣溫監(jiān)測(cè)功能，通過(guò)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)。 由于使用了單片機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)可編程，系統(tǒng)的靈活性大大增加了。另外，本方案可以方便的實(shí)現(xiàn)其他功能的擴(kuò)展。
圖1 系統(tǒng)硬件電路圖
4 總結(jié)
通過(guò)搭建硬件電路以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)構(gòu)造了電子鐘系統(tǒng)，實(shí)際調(diào)試驗(yàn)證了該系統(tǒng)的準(zhǔn)確性以及可行性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 龍威林等，《單片機(jī)應(yīng)用入門(mén)》，化學(xué)工業(yè)出版社。
[2] 康光華，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》，高等教育出版社
[3] 袁小平，《電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)教程》，機(jī)械工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 四旋翼 航拍
1 引言
隨著自動(dòng)化技術(shù)的日益發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)四旋翼飛行器技術(shù)的研究越來(lái)越成熟，本應(yīng)用是對(duì)于農(nóng)林植物樣本的檢測(cè)，四旋翼飛行器除了基本的飛行功能之外還增加了利用溫濕度傳感器測(cè)量農(nóng)林樣本的溫濕度，增加攝像功能，能夠檢測(cè)樣本的長(zhǎng)勢(shì)，病蟲(chóng)草害分布等較為全面的信息，地面站可以通過(guò)四旋翼飛行器攜帶的無(wú)線發(fā)射端對(duì)四旋翼飛行器進(jìn)行航線規(guī)劃，z在要求的地點(diǎn)通過(guò)傳感器采集溫濕度與攝像數(shù)據(jù)，由無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)射，地面接收端通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 STM32模塊
為了能夠?qū)λ男盹w行器進(jìn)行良好的控制，需要設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的飛行控制模塊，因此控制芯片必須滿足響應(yīng)及時(shí)、處理能力強(qiáng)、可靠性高等基本要求，即能夠快速地響應(yīng)處理控制信號(hào)與傳感器信號(hào)，并能快速實(shí)現(xiàn)控制器的算法。
本文采用了STM32F103系列中等容量增強(qiáng)型微控制器，STM32系列微控制器采用ARM32位的Cortex-M3內(nèi)核，該內(nèi)核是ARM公司專為低功耗領(lǐng)域設(shè)計(jì)的，其優(yōu)點(diǎn)是低成本、高性能，從而采用低功耗元件從而延長(zhǎng)飛行時(shí)間，最高可達(dá)72MHz運(yùn)行頻率頻率，可以進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算如單周期懲罰和硬件除法，具有80個(gè)快速GPIO接口，可以映射到各個(gè)外部中斷向量，并且能夠接收5V的信號(hào)，還具有多個(gè)定時(shí)器、通信接口，其中包括2個(gè)IIC接口，2個(gè)SPI接口，3個(gè)USERT接口以及CAN接口和USB接口等，能夠滿足飛行控制模塊的基本需求。
2.2 STC89C52單片機(jī)
本模塊采用STC89C52單片機(jī)作為姿態(tài)信息處理器。單片機(jī)基本系統(tǒng)由最小系統(tǒng)與信號(hào)I/O口組成，最小系統(tǒng)包括晶振、電源、復(fù)位電路。有了以上三塊，單片機(jī)就能夠正常工作了。用單片機(jī)作為傳感器的控制核心，可以接收到各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，并能夠通過(guò)無(wú)線發(fā)射端將溫度傳感器、濕度傳感器和攝像頭的信號(hào)傳送給地面計(jì)算機(jī)。
四旋翼飛行器的控制系統(tǒng)的主控芯片是STM32芯片，處理飛行器的控制算法部分，另一片是STC89C52，主要功能是傳感器信號(hào)采集和姿態(tài)信息處理以及數(shù)據(jù)的傳輸。兩板之間以串口傳輸?shù)街骺匕迳希员阌谥骺匕迥軌蚓哂凶藨B(tài)反饋控制，形成一個(gè)閉環(huán)反饋系統(tǒng)。
2.3 陀螺傳感器
本文采用的是L3G4200D低功率三軸角速度傳感器， L3G4200D有兩種數(shù)字的輸出接口IIC/SPI，該陀螺傳感器具有16比特率的數(shù)據(jù)輸出和性價(jià)比高、體積小等特點(diǎn)。
2.4 加速度計(jì)
ADXL345是一款三軸低功率加速度計(jì)，其體積小，功耗低，并能檢測(cè)多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)對(duì)比對(duì)應(yīng)軸上的加速度與設(shè)置是否存在差異來(lái)判別是否運(yùn)動(dòng)。并能夠檢測(cè)出來(lái)任意方向的單振和多振。還可以檢測(cè)是否在自由落體的掉落狀態(tài)。處理器通過(guò)中斷方式讀取數(shù)據(jù)，為了盡可能提高測(cè)量精度，在器件電源處應(yīng)多使用電容來(lái)進(jìn)行去耦處理。
2.5 溫度濕度傳感器
DHT11數(shù)字溫濕度傳感器采單總線數(shù)據(jù)格式，節(jié)省I/O端口，其采樣周期為1s，其1個(gè)管腳與單片機(jī)接口連接，可以與單片機(jī)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)89C52單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將溫濕度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)，最終發(fā)射到地面計(jì)算機(jī)站。
2.6 攝像模塊
本文選擇悅翔FPV攝像頭。圖像清晰細(xì)膩，色彩逼真，照度低，寬電壓，圍攻好，換動(dòng)態(tài)。工作電壓：DC12V（寬電壓，實(shí)測(cè)可以7.5-13V正常工作），工作電流：70mA，工作溫度：-20-60
2.7 電機(jī)選型
本文采用朗宇A(yù)2216無(wú)刷電機(jī)作為四旋翼飛行器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。主要考慮了電機(jī)的KV值、驅(qū)動(dòng)功率、和重量的綜合因素。KV值表示的是無(wú)刷電機(jī)空轉(zhuǎn)增加的轉(zhuǎn)速值與輸入電壓的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)四旋翼飛行器采用KV值為1000左右的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳時(shí)效率較高。
2.8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)選型
本四旋翼飛行器采用無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要選用配套的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器電路較復(fù)雜并且是三相電機(jī)，需要選擇最大電壓大于11V，最大電流大于13A的驅(qū)動(dòng)器，由于該無(wú)刷電機(jī)最大功率大，需要選用散熱性好的驅(qū)動(dòng)器來(lái)降低發(fā)熱量。本文選用好盈天行者無(wú)刷電調(diào)，其品質(zhì)優(yōu)異并且價(jià)格低廉。
2.9 電源模塊
本設(shè)計(jì)中使用3種電源：11V、5V、3.3V。11V用來(lái)給電機(jī)驅(qū)動(dòng)供電；5V給80C52紋機(jī)供電；3.3V給STM32F103系列的微控制器、L3G4200D三軸角速度傳感器模塊、ADXL345加速度計(jì)模塊、DHT11數(shù)字溫濕度傳感器供電。采用78L05線性穩(wěn)壓芯片將11.1V的航模電壓降到5V，然后用TI公司推出的TPS7333將5V電源降壓得到3.3V。
2.10 無(wú)線通信模塊
本文采用的是nRF24L01無(wú)線傳輸模塊，其工作在2.4GHz-2.5GHz的通用ISM頻段。傳輸速率可達(dá)1-2Mbps，傳播距離為5-1000m，并具有功耗低、成本低、尺寸小的特點(diǎn)。在發(fā)射模式下發(fā)送-6dBm時(shí)電流消耗為9mA，接收模式時(shí)為12.3mA，功耗最低。具有CRC校驗(yàn)和內(nèi)置完整通信協(xié)議，還具有自動(dòng)應(yīng)答與自動(dòng)重發(fā)的功能，通過(guò)SPI接口完成通信，連接到單片機(jī)，完成傳輸過(guò)程。
3 軟件設(shè)計(jì)
如圖1、2所示。
4 總結(jié)
本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以STM32單片機(jī)與STC89C52單片機(jī)為控制核心，利用了多種類型傳感器，將各種軟硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：四旋翼能夠平穩(wěn)起動(dòng)，按照要求的軌跡進(jìn)行飛行，穩(wěn)定降落。四旋翼在飛行中能夠傳回溫度濕度信息，將攝像頭采集到的畫(huà)面通過(guò)通訊傳輸給顯示器。
參考文獻(xiàn)
[1]江哲.基于STM32的四旋翼飛行器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華東理工大學(xué)，2015.
[2]段世華.四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.
[3]李堯.四旋翼飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué)，2013.
[4]郭凱.基于STM32單片機(jī)的四軸飛行器設(shè)計(jì)及控制技術(shù)的研究[D].安徽理工大學(xué)，2016.
[5]王福超.四旋翼無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].哈爾濱工程大學(xué)，2013.
[6]扈菲菲.農(nóng)田環(huán)境四旋翼UAV信息采集系統(tǒng)及航跡規(guī)劃研究[D].河南科技大學(xué)，2013.
[7]金大鵬.四旋翼無(wú)人飛行器控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東北大學(xué)，2010.
關(guān)鍵詞：大棚；單片機(jī) STC89C52；實(shí)時(shí)；傳感器；遠(yuǎn)程監(jiān)控
為了解決如何提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量以及能源節(jié)約等方面的因素，人們常常在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中采取現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行溫濕度的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)顯示、信息存儲(chǔ)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控等，由于無(wú)線傳輸具有監(jiān)測(cè)范圍廣，布線方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此成為人們溫濕度采集和控制的首選。
1 方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)核心處理器采用的是宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52單片機(jī)，數(shù)據(jù)傳感器進(jìn)行檢測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照等，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)由I/O接口和RS-232傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中，單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的處理之后將其存儲(chǔ)，然后再將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)短信方式發(fā)送到用戶手機(jī)里。系統(tǒng)總框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體框圖
Fig1.Block diagram of the whole system
2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 主控制部分
STC89C52 單片機(jī)為系統(tǒng)的主控芯片，傳感器將采集到的溫度、濕度采集信號(hào)通過(guò)單片機(jī)處理后輸送給顯示器機(jī)，有顯示器顯示實(shí)時(shí)的溫濕度，如果采集的的信號(hào)數(shù)值超過(guò)額定值，單片機(jī)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)解除按鈕解除報(bào)警。
2.2 采集器的詳細(xì)設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集即是通過(guò)一定的測(cè)量設(shè)備，將溫濕度，壓力，速度等模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后再將轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)通過(guò)處理設(shè)備將其顯示，處理，記錄和傳輸?shù)膫鬏斶^(guò)程。那么，“數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”即是實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示。
2.3 遠(yuǎn)程通信模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
如圖3所示，將溫濕度數(shù)字傳感器采集外界溫濕度值送入到單片機(jī)中，然后由單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行編程，本系統(tǒng)采用了德國(guó)西門(mén)子公司推出的TC35短信模塊，該模塊的特點(diǎn)是通訊不能直接與RS-232連接，所以要通過(guò)串口芯片MAX232的電平轉(zhuǎn)換，方能與單片機(jī)連接。
3 主程序模塊設(shè)計(jì)
主程序模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是整個(gè)測(cè)控系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，它的主要功能是調(diào)用各種數(shù)據(jù)處理子程序和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化。主程序也是系統(tǒng)中最重要的程序，它是順序執(zhí)行的多分支無(wú)限循環(huán)程序，各參數(shù)的測(cè)試和控制都在子程序中進(jìn)行的。主程序程序框圖如圖4所示。
圖4 主程序流程圖
Fig5.The main program flow chart
4 結(jié)論
基于單片機(jī)的大棚溫濕度遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)是測(cè)控通信研究的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)全新的數(shù)字傳感器進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，用以實(shí)現(xiàn)串口通訊和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)碾p重配置。實(shí)現(xiàn)了對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)溫室測(cè)控技術(shù)的更新，同時(shí)，遠(yuǎn)程測(cè)控也為人們的現(xiàn)代家庭生活提供更加舒適的條件。
參考文獻(xiàn)
[1]黃英主.單片機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)[M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2011，3.
[2]韓志軍.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010，2.
