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在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。
1、如何减少程序中的bug。对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。
2、如何提高C语言编程代码的效率。用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。
3、如何解决单片机的抗干扰性问题。防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。
4、如何测试单片机系统的可靠性。当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的：测试单片机软件功能的完善性；上电、掉电测试；老化测试；ESD和EFT等测试。有时候，我们还可以模拟人为使用中，可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。
综上所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧，提高效率，以便于发挥它更加广阔的用途。
参考文献：
[1]何立民.MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1990
[2]蔡美琴等.MCS-51单片机系统及其应用.北京：高等教育出版社，1992
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一、单片机的特点应用
单片机的特点主要有：高集成度，体积小，高可靠性；控制功能强；低电压，低功耗，便于生产便携式产品；易扩展；优异的性能价格比。目前，单片机的应用领域主要包括：办公自动化设备；单片机在机电一体化中的应用；在实时过程控制中的应用；单片机在日常生活及家用电器领域的应用；在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；在计算机网络和通信领域中的应用；商业营销设备；单片机在医用设备领域中的应用；汽车电子产品；航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域，单片机的应用更是不言而喻。
二、单片机开发中的几个基本技巧
在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧。
1、如何减少程序中的bug。对于如何减少程序的bug，应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数如下。物理参数：这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数：这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数：这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数：指系统运行中的有序变化的参数。
2、如何提高C语言编程代码的效率。用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候，使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很多，反而导致执行效率低于汇编语言。
3、如何解决单片机的抗干扰性问题。防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时，软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位；至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态；所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不同的复位原因；还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。4、如何测试单片机系统的可靠性。当一个单片机系统设计完成，对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法，但是有一些是必须测试的：测试单片机软件功能的完善性；上电、掉电测试；老化测试；ESD和EFT等测试。有时候，我们还可以模拟人为使用中，可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口，由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作，由此测试抗电磁干扰能力等。
综上所述，单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧，提高效率，以便于发挥它更加广阔的用途。
参考文献：
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该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统。发挥前馈控制和反馈控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制克服，其他干扰由反馈控制克服，从而达到控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。
（一）硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、A／D转换器、D／A转换器、V／I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，如果变化很小，将完全由前馈控制来克服这一变化给系统带来的影响；如果变化大，前馈控制不能完全克服这一变化给系统带来的影响，反馈控制则开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反馈控制动作，最终使系统重新达到稳态。
1．前向通道的设计
采用JUMU90系列的温度传感变送器，其输入范围为：0℃～500℃，输出为4mA～20mA(DC)，测量精度为0.5％．选用10位逐次逼近式A／D转换芯片AD571[2]，接收到有效的CONVERT命令后，内部的逐次逼近寄存器从最高位开始顺次经电流输出的DAC在比较器上与模拟量经5k8电阻所产生的电流相比较。检测完所有位后，SAP中包含转换后的10位二进制码。转换完成后，SAP发出DR信号(低电平有效)，单片机查询到DR=0时，便使其打开三态缓冲器输出数据。
2．后向通道的设计
(1)D／A转换器的设计。为了满足系统的精度要求，选用10位的D／A转换器DAC1020。由于其内部不带有锁存器，所以必须通过I／O口才能与AT89C51单片机连接，又由于AT89C51的字长是8位的，一次操作只能传输8位数据．因此AT89C51必须进行两次操作才能把一个完整的10位数据送到AC1020。为了使10位数据能够同时送人DAC1020，避免输出电压波形出现毛刺现象，故必须采用双缓冲器方式。AT89C51先把高2位数据输出到74LS74(1)，接着把低8位数据输出到74LS377，与此同时74LS377的片选信号也作为74LS74(2)的时钟脉冲，把74IS74(1)的内容打人74LS74(2)中，从而使一个完整的数据同时到达DAC1020的数据输入端．这样就消除了DAC输出端的毛刺现象。
(2)执行器及调理电路的设计。系统中选用的是ZMAN16BG，ZGICr18Ni9Ti型号的对数流量特性的调节阀。阀的输入信号为气信号，而D／A转换器的输出为Ov～5V的电压信号．所以在D／A转换器和调节阀之间要加一个V／I转换器和一个电气阀门定位器，将0v～5v的电压信号先转换成4mA～20mA的电流信号后，再将4mA～20mA的电流信号转换成0．02MPa～0．1MPa的气信号。使调节阀接收气信号而工作。
（二）软件设计。经分析，系统软件可采用结构化模块程序设计，主要有系统主程序、看门狗中断服务程序、键盘扫描子程序、显示子程序、报警子程序、A／D转换子程序、D／A转换子程序、PID数据处理子程序、BCD码转换子程序。
主程序开始后，先对单片机AT89C51和8155芯片进行初始化，接下来是开中断，调用键盘扫描子程序，选通多路模拟开关的1号通道，将采集的数据送人A／D转换器转换后传入单片机。若温度越限就报警处理，否则直接处理后送显示，再选通多路模拟开关的2号通道，将采集的数据送人A／D转换器转换后送人单片机进行总的运算处理，输出给D／A转换器变成模拟信号去改变调节阀的开度。
二、单片机在汽车空调温控系统中的应用
（一）硬件系统。本系统选用ATMEL公司的AT89系列单片机中的AT89C52，AT89C52单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含8K字节闪电存储器的8位CMOS微控制器，与工业标准MCS一51指令系列和引脚完全兼容。有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程／擦除速度快。AT89C52芯片内部有6个中断源：两个外部中断INTO和INT1．三个定时器中断(定时器0，1，2)和一个串行口中断。在本系统中涉及到AT89C52芯片的中断源有五个：分别是外部中断INT1，定时／计数器T0，T1和T2以及串行口中断。本测控系统采用电平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引脚的采样值为低电平，则TCON寄对于定时器TO和Tl，通过寄存器TMOD，TCON来控制和选择定时／计数器的功能和操作模式。这些寄存器的内容靠软件设置，系统复位时，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠对T2CON寄存器进行软件设置而定义的。本系统采用定时TO来计算车厢温度采集的时间间隔，设置为工作方式1，即l6位计数定时方式：定时Tl作波特率发生器使用，选择在工作方式2，即8位自动加载方式；定时器T2用于确定混合风门步进电机输入脉冲的频率，设置位l6位常数自动重装人的工作方式。
当采用12MHz的晶振时，计数速率为lMHz．微机串口通常采用RS232电平，而单片机串口是1TrL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。采用MAXIM公司的MAX232电平转换芯片。单片机串行口的TXD，RXD和GND经电平转换分别与微机的RXD，TXD和SG相连，MAX232电平转换芯片的第9，10引脚分别接单片机的l0和11引脚。DB9串口的第2，3引脚分别接MAX232电平转换芯片的7，8引脚。通过MAX232的TTL电平和RS232的输入／输出端口，自动地调节了单片机串口的TTL电平信号和RS232的串行通信信号的电平匹配。数据发送是由一条写发送寄存器(SBUF)的指令开始，随后在串行口由硬件自动加人起位和停止位，构成一个完整的帧格式，然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一个字符帧发送完后。使TXD输出线维持在“1”状态下，并将串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接着发送下一个字符。
（二）软件系统。轿车空调智能温控系统的工作模式分为“正常运行模式”、“软关机模式”、“手动控制模式”和“自动控制模式”。系统上电时，软件进人上电自检状态，这时系统会首先从监控芯片x25045读入上次断电前存人EEPROM的系统状态信息，初始化各个中断并恢复空调控制器到上次关机前状态。经过上电初始化，智能温控系统会恢复到上次关机前的“正常运行模式”。此时，通过温度调节按键可以设定需要的温度值，温度传感器定时检测车厢温度，显示器显示温度设定值和温度测量值，混合风门的开度会根据温差和温差变化自动调节，温控系统能够与PC机通过串口通讯交换数据。按一下“ON／OFF”键，可使温控系统进入“软关机模式”。此时，系统不能再进行温度检测、温度设定和串行通讯，显示器熄灭，混合风门步进电机停止运转。
参考文献：
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1）当前单片机在环境监测中的应用概况。
2）单片机在一般环境监测系统中的功能实现。
3）对于特殊的监测目标或任务单片机的选择。
4）根据当前应用情况，分析单片机在环境监测系统中未来的应用趋势。
5）探索适用于各种不同环境的监测系统的单片机研究。
研究的基本方法是以单片机在具体环境监测系统中的应用实例，如单片机在温度监测系统中的应用、单片机在海洋环境监测中的应用等，以及以单片机为基础的处理系统网络来阐述单片机在环境监测系统中的应用情况。对比各种环境监测系统中的单片机的使用优缺点和作用效果，探索未来在环境监测中使用的单片机的发展方向和趋势。
二、当前单片机在环境监测中的应用概况
随着单片机的广泛应用和通信技术的日趋发展，超远程的实时监控越来越倍受关注。尤其在国防和工业生产中更是起着无可代替的作用。同时，随着人们生活水平的不断提高，人们对环境质量也提出了很高的要求。可现实生活中有些人由于知识的缺乏，在使用煤取暖的过程中煤气中毒的事情是经常发生的，这给国家和人民造成了很大的损失。因此就迫切需要有一个完善的监控系统，对煤气的主要成分一氧化碳进行有效的监控。目前，我国已经建立了较为完备的GSM网络，这为我们远距离的传输数据提供了必要媒介；而现有的GSM网主要承载业务就是语音通信，该网络没有得到充分的应用。借助于GSM网建立一个环境监控网络是很有可能的。若干家庭拥有一个发射机，一家一个传感器，将检测到的相关信息及时反馈到监控中心，这样就建立了一个以计算机为中心的监控网络，既解除了人们的担忧，也有利于环境的改善。所以该系统无论是在技术上或是市场上前景都是可观的。
三、单片机在一般环境监测系统中的功能实现
温室环境调控水平是决定设施农业生产水平的重要技术条件之一，设施农业是世界现代农业发展的主要方向，我国农业正处于从传统向高产、优质、高效为目的的现代化农业转化阶段，设施农业是我国今后比较长的时间内农业发展的一个主要方向。在温室环境中，影响温室作物生长的环境因子如温室内温度、湿度、光照度、浓度等，均对作物的生长产生影响，因而实现温室中环境的自动控制尤为重要。在现代大型温室中，室内的所有环境因子的监控都由计算机进行综合管理并实施自动控制。目前国内在温室的自动控制与智能化方面进行了许多有价值的研究，开发出符合国情及当地条件的自动化温室系统是今后一段时间内设施农业的重点工作方向。本课题的研究目标是开发一款基于单片机的温室环境自动监控系统，它能够独立地对温室各个参数进行控制。同时也可以和上位机进行通信，接受上位机指令对各个模块进行控制，并把采集的数据传给上位机。
四、单片机在燃煤电厂环境自动监测系统的应用
4.1基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的应用平台
1、宿主机和监控中心PC是由装有相关软件的PC机来实现。
2、开发板是由相关公司提供的单片机或嵌入式系统的开发平台。
3、将宿主机、开发板和GPRS无线模块三者结合起来进行GPRS终端的开发。
4、监控中心PC用于监控中心软件的开发和运行。
5、整个系统用于GPRS终端和监控中心之间的互调互通。
4.2基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的监控中心
监控中心是燃煤电厂环境自动监测系统的中心服务器，是系统的重要组成部分，通常情况下，由燃煤电厂的多个煤矿区域同时使用一个服务器，通过这种方式，使得集中管理与监控更加方便。监控中心采集燃煤电厂的多个煤矿区域的数据，对于多种数据进行集中监测，并且把数据到Web上。监控中心的服务器部分可以是单机或者是局域网，根据规模进行决定，监控中心的后台必须要有一台计算机接入Internet网络，接入服务需要网络服务提供者提供。
在整个燃煤电厂环境自动监测系统中，监控中心服务器起着举足轻重的作用，能够进行数据处理和分析，并提供了WWW服务的Web服务器提供Web服务使得外部用户可以通过Internet访问。监控中心服务器由两台服务器组成。其中一台是具有公网的IP地址、并安装了数据库管理软件和数据分析处理软件的主服务器；另外一台是提供了WWW服务的Web服务器。从数据采集现场得到的所有数据，首先经过Internet网络进入具有公网IP地址的主服务器。
服务器应具有以下多种的功能：
服务器提供的人机交互界面是非常友好的；
多个现场模块的连接请求能同时满足；
不仅能够接收远程模块发送来的数据，而且能够远程设置现场模块；
能够通过文件的形式保存接收到的数据，还能够将接收到的数据自动导入到数据库中，同时能够分析数据。
4.3基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的GPRS终端
在燃煤电厂环境自动监测系统中，GPRS终端通过环境采集系统的相应接口将相关的环境自动监测数据取出来，同时进行处理，然后通过无线的形式，发送到GPRS基站，或者接收监控中心的环境自动监测数据远程控制信息，并进行环境自动监测数据的处理。
在燃煤电厂环境自动监测系统中，GPRS终端主要通过控制模块控制串行通信模块、TCP/IP模块和GPRS无线发送模块实现。
GPRS终端的各个模块的作用如下。
（1）GPRS终端的控制模块
1) GPRS终端的控制模块通过AT指令，对于GPRS无线模块进行初始化，从而与GPRS网络获得连接，通过动态地址分配的方式得到IP地址，并建立与目的终端或服务器之间的Internet网络连接；
2) 通过RS232串口，控制模块控制的串口通信模块向客户系统进行数据或指令的收发；
3) 通过RS232串口，控制模块向TCP/IP模块收发所采集到的环境数据；
4) 控制模块可以自行操作或者根据远程控制指令采取其他的操作。
（2）GPRS终端的串口通信模块
由于环境自动监测子站系统是在IBM兼容型工控计算机的数据采集系统的基础上开发的，IBM兼容型工控计算机的数据采集系统对外界一般都提供有标准的串行接口。而且，现在大多数的单片机、微处理器也都提供有标准的串行接口。因此，环境自动监测子站系统可以通过串口通信模块，来对客户系统所采集到的环境数据进行提取。
（3）GPRS终端的TCP/IP模块
TCP/IP模块通过RS232串口与GPRS无线模块通信，提供非透明和透明的两路通道。GPRS终端的TCP/IP模块相对应提供两种传输模式：透明模式和非透明模式。通过软件切换，GPRS终端的TCP/IP模块在不同的方式下，就会采用不相同的数据流向。当传送AT指令集时，传输模式是透明模式，能够对GPRS无线模块进行直接访问；当模块进人非透明传输方式时，用户数据从串口进入TCP/IP模块后，首先被打包成为TCP/IP包，再经过串口，TCP/IP包被发送给GPRS模块；GPRS无线模块将TCP/IP包封装成GPRS分组数据包传到GPRS网上。
（4）GPRS终端的GPRS无线模块
GPRS无线模块作为GPRS终端的无线收发模块，对于从TCP/IP模块接收的TCP/IP包和从基站接收的GPRS分组数据分析处理之后，再将这些分组数据进行转发。GPRS终端的GPRS无线模块可以采用一些比较大型的企业生产的好产品，例如，SIEMENS公司的MC35 GPRS模块。
4.4基于单片机的燃煤电厂环境自动监测系统的传输系统
在燃煤电厂环境自动监测系统中，传输系统是利用现有的GPRS网络和Internet网络进行数据传输。由于GPRS网络本身就是一个分组型数据网络，支持TCP/IP、X.25协议，只要用户将GPRS终端打开，就能够使用利用现有的GPRS网络和Internet网络进行数据传输，GPRS通过允许现存的Internet和新的GPRS网络的连接，使移动Internet的功能得到实现。因此，通过GPRS系统的网关，通用分组无线业务网关支持节点，用户就可以与Internet网络进行连接，通用分组无线业务网关支持节点还提供许多相应的互联网功能，例如，动态地址分配、路由、域名解析、网络安全和计费等。目前，任何一种在固定Internet上的业务通过GPRS同样能在移动网络上实现。
在燃煤电厂环境自动监测系统中，数据传输系统具有以下的具体的数据的传输流程：
(1) 通过相关的接口，GPRS终端能够从客户系统中取出用户数据；
(2) 用户数据经过处理之后，能够通过GPRS分组数据的形式，发送到GSM基站(BSS)；
(3) GSM基站(BSS)的分组数据经过GPRS业务支持节点的封装后，向GPRS IP骨干网发送；
(4)如果是发送分组数据到其它的GPRS终端，则先发送分组数据到目的GPRS业务支持节点，再经过GSM基站发送分组数据到GPRS终端；若分组数据是发送到如Internet等外部网络，则将分组数据包经过GPRS业务支持节点进行协议转换后，发送到如Internet等外部网络。
五、单片机在环境监测系统中未来的应用趋势
5.1基于单片机的分布式禽舍环境监控
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的逐步提高，人们对生活质量提出了更高的要求，特别是国际市场对肉食品需求多元化的发展趋势，促进了我国畜禽养殖业的快速发展。现在，畜禽养殖业已经成为一种不可忽视的产业。然而，我国畜牧业生产面临着严峻的形势和巨大的挑战，除优质产品比重低、市场竞争能力弱、兽医保护薄弱等主要问题外，还存在畜禽死亡率高、饲养成本高的问题。
据有关方面统计，我国每年因畜禽死亡造成的直接经济损失达260多亿元，造成畜禽死亡的一个最主要的原因是畜禽生长的环境没有满足畜禽生长的需要，并且畜禽生长环境的恶化导致病菌的滋生，引起传染病的迅速传播，造成畜禽的大量死亡。尤其近几年禽流感带来的巨大经济损失，使人们越来越重视畜禽生长的环境，因为畜禽生长环境内的各个因素和环节都成为影响畜禽生长发育的重要因素，各种不良因素的发生都会直接影响到畜禽的生产性能以及是否导致畜禽群疾病的传播，并且畜禽舍环境的污染直接影响到周围环境的空气质量。因此，调控好畜禽舍内的每个环节，是畜禽饲养管理的最根本问题。
近年来，随着我国人民生活质量的不断提高，加速了市场对肉类食品的需求，促使我国畜禽养殖业呈现出由以前的千家万户小规模、分散饲养为主向规模化、科学化养殖转型。目前国内已有许多大中型养殖场，而大中型养殖场家禽种类繁多，每种家禽又在不同的生长周期对生长环境的要求不同，管理复杂、混乱，需要投入大量的人力物力资源，从而增加了生产成本，这也是我国畜禽养殖存在的另一重要问题。
所以，越来越多的畜牧业研究与生产人员把目光关注到畜禽场的环境质量及管理问题上，希望通过对环境监控等技术的应用，改善禽舍区环境质量，进而提高畜禽生产力水平和产品质量，借助改善管理方法提高经济效益。而计算机监控技术具有配置灵活、结构开放和可靠性高等特点，已被各行业广泛应用。因此，可以将自动控制和电子计算机技术运用于畜禽养殖业，并针对禽场特有的分散舍区环境开发一种新的系统，实现对禽舍环境的监测与控制，科学合理地控制影响畜禽生长的各种环境因子，优化禽舍内环境，保证畜禽群生活在优良的环境下，从而有效地预防畜禽疾病，提高禽业的科技水平和综合能力，促进畜禽养殖业的增产、增收和增效，实现畜禽养殖自动化管理，还可减少现场管理人员的劳动强度，提高企业的劳动生产率。
然而，我国经济基础薄弱，许多国外的畜禽养殖环境监控系统由于成本过高，对我国的经济条件差的这种国情并不适用，因此，开发一种成本低、性能完善的家禽养殖领域的智能环境控制和生产管理系统，实现畜禽舍环境多因素综合的优化控制，达到提高设施生产效率和经济效益目的的控制系统是我国畜禽养殖业的当前需要。
5.2高温恶劣环境下基于单片机的直流电机控制系统
电机控制系统是自动化应用中必不可少的环节，在很多领域得到广泛应用。然而在高温恶劣环境下，当遇到突发事件的时候，很多传统电器控制系统都无法可靠的运行，带来巨大的安全隐患和经济损失。电机控制系统的可靠反应成为安全生产活动的重要保障。
直流电机控制系统可以根据突发事件，进行智能控制，同时记录相关的事件和状态。单片机在完成数据处理和储存后，有时需要与PC 机（或其他智能设备）相连接，进行数据交换；而另些时候需要通过PC机（或其他智能设备）对控制系统的参数进行修改，通讯电路模块不可缺少。
六、适用于各种不同环境的监测系统的单片机研究
6.1基于单片机的多功能静电衰减测试仪
静电衰减时间常数是定量描述材料静电性能的重要物理量，能够通过测量静电衰减时间达到测量静电的目的，并依此来评价材料的静电起电规律及其静电防护的性能。虽然市面上的静电电荷衰减试验仪器种类比较繁多ll，但是一般使被测试样带电的方式只有一种，只能用于评价某一类结构材料或者某一种带电方式下的静电性能，功能普遍单一。为了全面评价不同种类材料的防静电性能，需要利用不同的方法使被测试样带电，所以急需研制出具有通用性与精密性的多功能静电电荷衰减时间测试仪器。
静电衰减时间测量是通过某种方法使被测试样带电至稳定初始电位值后，撤除作用于被测试样的静电发生装置，然后将被测试样接地，使其开始放电，同时利用监测系统实时测量被测试样表面静电电位随时间变化的衰减信号，计算出电荷减少至设定终止电位的衰减时间，并以此为依据来评价被测材料的防静电性能。
采用温度补偿的方法，测量温度为24℃时的CO气体体积分数的误差为2．65％ ，如果不采用温度补偿，测量误差为4．53％。CO气体测量的误差为原来的58．50％。通过CO测量系统的温度自补偿，可以提高测量系统的温度稳定性，减小温度变化带来的温度附加误差。
6.2基于C8051F005 单片机的小电阻测试仪
在电路测试过程中常常会碰到由于忽略某些小电阻的影响引起实验数据与理论值之间存在较大误差，从而影响测试效果。例如电感器、变压器中往往存在铜电阻，地铁铁轨的电阻；由于其数值较小，一般的指针万用表无法测量出来；通常实验室里会用电桥进行测量，但电桥操作手续较烦，又不能直接读出被测电阻阻值。鉴于此，我们采用了单片机，利用单片机的优势设计了该测量仪。该测量仪可直接从LCD 显示屏上读出所测得的电阻值，测量范围为10μΩ～2.9999kΩ，同时可以把测试的数据进行储存，然后经串行口送入上位机，通过上位机的强大功能，可以对所测得的数据进行分析、处理。该测试仪的测量精度高达±0.1%，并采用四端测量法，电阻值不受引线长短及接触电阻的影响。不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率也高于一般电桥。可用于实验室、研究所，尤其适用于工作现场。
系统的主程序主要完成 C8051F005 单片机系统的初始化、设置系统时钟和中断字，调用键盘处理程序，根据不同的按键转入相应的服务程序，完成不同的功能，如数据的采集与处理、串行通信以及历史记录的查询。其中串行通讯子程序不仅可以将单片机存储的数据传送到PC 机进行处理分析，用户也可以根据情况从PC 机上设置待测数据多少以及测试时间的长短等。
6.3基于单片机的视觉检测系统运动平台的研究
计算机视觉技术是精密测试技术领域内最具有发展潜力的新技术之一，它综合运用了电子学、光学探测、图像处理和计算机技术。传统的检测手段已经不能满足现代工业生产对运动机构位移的检测要求，将机器视觉引入到工业检测中，实现了对物体的平丽或三维位置尺寸的快速测量，具有非接触性、速度快和柔性好等突出优点，在现代制造业中有着重要的应用前景。本系统的设计不仅需要实现单幅面的图像信息检测和测量，而且还要对大幅面的图像进行处理，而考虑到CCD的视野范围有限，如果调整视野范围，则处理的图像精度不高；若用高精度的CCD替代，则成本太高，故本系统拟采用大幅度检测和测量的X-Y运动平台。
触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、防尘防水、易于操作等特点，从而成为高性能仪器仪表理想的输入设备。工业控制中经常需要观察系统的运行状态或者修改运行参数，触摸屏能够直观、生动地显示运行参数和运行状态，而且通过触摸屏画面可以直接修改系统运行参数，人机交互性好。单片机广泛应用于工控领域中，与触摸屏配合，可组成良好的人机交互环境。
篇5
该系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统。发挥前馈控制和反馈控制的各自优势，将可测而不可控的干扰由前馈控制克服，其他干扰由反馈控制克服，从而达到控制贮液容器温度。满足工艺要求的目的。
（一）硬件设计。选单片机AT89C51为主机，配以两路传感变送器、多路开关、A／D转换器、D／A转换器、V／I转换器、调节阀等实现对贮液容器温度的自动控制，同时还设有报警电路、键盘和显示电路。系统在稳态时，贮液容器的温度恒定在工艺要求的数值不变。当冷物料的初始温度与其设定值相比发生变化时，如果变化很小，将完全由前馈控制来克服这一变化给系统带来的影响；如果变化大，前馈控制不能完全克服这一变化给系统带来的影响，反馈控制则开始动作。当冷物料的初始温度不变，而由其他干扰引起贮液容器的温度发生变化时，只有反馈控制动作，最终使系统重新达到稳态。
1．前向通道的设计
采用JUMU90系列的温度传感变送器，其输入范围为：0℃～500℃，输出为4mA～20mA(DC)，测量精度为0.5％．选用10位逐次逼近式A／D转换芯片AD571[2]，接收到有效的CONV ERT命令后，内部的逐次逼近寄存器从最高位开始顺次经电流输出的DAC在比较器上与模拟量经5k8电阻所产生的电流相比较。检测完所有位后，SAP中包含转换后的10位二进制码。转换完成后，SAP发出DR信号(低电平有效)，单片机查询到DR=0时，便使其打开三态缓冲器输出数据。
2．后向通道的设计
(1)D／A转换器的设计。为了满足系统的精度要求，选用10位的D／A转换器DAC1020。由于其内部不带有锁存器，所以必须通过I／O 口才能与AT89C51单片机连接，又由于AT89C51的字长是8位的，一次操作只能传输8位数据．因此AT89C51必须进行两次操作才能把一个完整的10位数据送到AC1020。为了使10位数据能够同时送人DAC1020，避免输出电压波形出现毛刺现象，故必须采用双缓冲器方式。AT89C51先把高2位数据输出到74LS74(1)，接着把低8位数据输出到74LS377，与此同时74LS377的片选信号也作为74LS74(2)的时钟脉冲，把74IS74(1)的内容打人74LS74(2)中，从而使一个完整的数据同时到达DAC1020的数据输入端．这样就消除了DAC输出端的毛刺现象。
(2)执行器及调理电路的设计。系统中选用的是ZMAN 16BG，ZGICr18Ni9Ti型号的对数流量特性的调节阀。阀的输入信号为气信号，而D／A转换器的输出为Ov～5 V的电压信号．所以在D／A转换器和调节阀之间要加一个V／I转换器和一个电气阀门定位器，将0v～5v的电压信号先转换成4mA～20mA的电流信号后，再将4mA～20mA的电流信号转换成0．02MPa～0．1MPa的气信号。使调节阀接收气信号而工作。
（二）软件设计。经分析，系统软件可采用结构化模块程序设计，主要有系统主程序、看门狗中断服务程序、键盘扫描子程序、显示子程序、报警子程序、A／D转换子程序、D／A转换子程序、PID数据处理子程序、BCD码转换子程序。
主程序开始后，先对单片机AT89C51和8155芯片进行初始化，接下来是开中断，调用键盘扫描子程序，选通多路模拟开关的1号通道，将采集的数据送人A／D转换器转换后传入单片机。若温度越限就报警处理，否则直接处理后送显示，再选通多路模拟开关的2号通道，将采集的数据送人A／D转换器转换后送人单片机进行总的运算处理，输出给D／A转换器变成模拟信号去改变调节阀的开度。
二、单片机在汽车空调温控系统中的应用 转贴于
（一）硬件系统。本系统选用ATMEL公司的AT89系列单片机中的AT89C52，AT89C52单片机是一种新型的低功耗、高性能且内含8K字节闪电存储器的8位CMOS微控制器，与工业标准MCS一51指令系列和引脚完全兼容。有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程／擦除速度快。AT89C52芯片内部有6个中断源：两个外部中断INTO和INT1．三个定时器中断(定时器0，1，2)和一个串行口中断。在本系统中涉及到AT89C52芯片的中断源有五个：分别是外部中断INT1，定时／计数器T0，T1和T2以及串行口中断。本测控系统采用电平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引脚的采样值为低电平，则TCON寄对于定时器TO和Tl，通过寄存器TMOD，TCON来控制和选择定时／计数器的功能和操作模式。这些寄存器的内容靠软件设置，系统复位时，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠对T2CON寄存器进行软件设置而定义的。本系统采用定时TO来计算车厢温度采集的时间间隔，设置为工作方式1，即l6位计数定时方式：定时Tl作波特率发生器使用，选择在工作方式2，即8位自动加载方式；定时器T2用于确定混合风门步进电机输入脉冲的频率，设置位l6位常数自动重装人的工作方式。
当采用12MHz的晶振时，计数速率为lMHz．微机串口通常采用RS232电平，而单片机串口是1TrL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。采用MAXIM公司的MAX232电平转换芯片。单片机串行口的TXD，RXD和GND经电平转换分别与微机的RXD，TXD和SG相连，MAX232电平转换芯片的第9，10引脚分别接单片机的l0和11引脚。DB9串口的第2，3引脚分别接MAX232电平转换芯片的7，8引脚。通过MAX232的TTL电平和RS232的输入／输出端口，自动地调节了单片机串口的TTL电平信号和RS232的串行通信信号的电平匹配。数据发送是由一条写发送寄存器(SBUF)的指令开始，随后在串行口由硬件自动加人起位和停止位，构成一个完整的帧格式，然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一个字符帧发送完后。使TXD输出线维持在“1”状态下，并将串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接着发送下一个字符。
（二）软件系统。轿车空调智能温控系统的工作模式分为“正常运行模式”、“软关机模式”、“手动控制模式”和“自动控制模式”。系统上电时，软件进人上电自检状态，这时系统会首先从监控芯片x25045读入上次断电前存人EEPROM的系统状态信息，初始化各个中断并恢复空调控制器到上次关机前状态。经过上电初始化，智能温控系统会恢复到上次关机前的“正常运行模式”。此时，通过温度调节按键可以设定需要的温度值，温度传感器定时检测车厢温度，显示器显示温度设定值和温度测量值，混合风门的开度会根据温差和温差变化自动调节，温控系统能够与PC机通过串口通讯交换数据。按一下“ON／OFF”键，可使温控系统进入“软关机模式”。此时，系统不能再进行温度检测、温度设定和串行通讯，显示器熄灭，混合风门步进电机停止运转。
参考文献
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单片机技术作为现代电子技术的重要基础，广泛应用于工业过程控制，机电一体化产品，智能仪器，家用电器、计算机网络及通信等方面，是各类控制系统的核心。《单片机控制技术》是在前面所学《单片机基础1》和《单片机基础2》教学模块的基础上，进行小型单片机电子产品软硬件设计和制作的教学模块。通过本模块的学习，培养学生掌握单片机技术在日常生活中的应用，锻炼学生动手实践能力、创新能力和新产品设计开发能力，为将来从事单片机新产品设计开发、检测和维护等工作奠定坚实的基础。
一、教学实施设想
依据单片机系统的开发研制过程，模块《单片机控制技术》可分为单片机系统硬件电路设计与调试和单片机程序设计与调试两个部分，在综合应用阶段将二者融为一体。通过本模块的学习，使学生掌握单片机硬件设计和程序设计的相关知识，熟悉单片机应用系统的组成和开发方法，懂得单片机系统调试与维护技术，并在实际制作的基础上制作，了解单片机控制的电子产品生产工艺和生产管理方法。
在“教、学、做”一体的教学过程中，通过分组实施，提高学生的沟通能力、团队合作及协调能力，提高学生严谨的逻辑思路，缜密的工作方式和强烈的责任意识。教学实施按照3个阶段逐级深入：①基础知识复习讲解；②基本应用训练；③综合实际制作。
二、教学内容设计
曾经有人这样说过，如果用数码管和按键，做一个可以调整时间的电子钟出来，那么你的单片机就算入门了60%了。我认为这句话是有道理的。基于单片机技术的实时时钟能够涵盖单片机课程的大部份知识点，对单片机知识的应用，其综合度是相当高的。
本模块以4位数码管实时时钟的硬件电路和程序设计为载体，以8位数码管实时时钟的设计和制作为任务驱动，将单片机有关知识点融入“教、学、做”一体，采用分组实施，逐级深入的方式，重点培养学生应用单片机知识进行小型电子产品的设计、调试和制作能力。
本模块按照教学计划，可以分为5个学习情境：
1）单片机最小系统软硬件设计
以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机最小系统的软硬件设计方法核心期刊目录。
2）单片机定时与中断功能的应用
以含四个按键和4位数码管的可以调整时间的实时时钟为例，讲授单片机定时与中断功能的实现方法。
3）单片机与数码管显示器接口的设计
以4位数码管实时时钟为例，讲授单片机与数码管显示器的接口设计方法。
4）单片机与LCD显示器1602接口的设计
以一片1602作为单片机实时时钟显示屏为例，讲授单片机与LCD显示器1602接口的设计方法。
5）制作单片机电子钟
在教师指导下，应用单片机中断、定时技术，通过调整键、加1键、减1键、确定键四个按键，用8位数码管（或用一片1602）制作一个可以调整时间的电子时钟，显示格式为：时-分-秒 XX-XX-XX。
通过以上5个学习情境的训练，学生最终完成1台具有调时功能的单片机电子钟作品，并以作品的完成情况和完成过程进行考核评价。
三、思考与展望
1、模块《单片机控制技术》 以单片机控制的电子钟的设计制作为载体，将单片机多个知识点串连到一起，按照由浅到深逐级深入，培养学生团结协作、细致耐心、动脑动手等能力，全方位地将知识性、趣味性、实用性融为一体，引导学生自主学习，理论联系实际，制作实用的单片机电子小产品。
2、“单片机工作室”是我系单片机开发应用的“第二课堂”制作，对于已不能满足模块课程教学内容的优秀学生，要依托“单片机工作室”，注重单片机优秀人才的培养，提高他们参与创新实践的能力，特别是在参加市、省各项课外科技竞赛活动和技师班课程设计及毕业论文设计中，为学生采用单片机技术，设计开发作品提供有力的支持。
3、今后要不断延伸教学模块。要与合作企业共同制定教学实训项目，按照企业标准将“教室与实训室”、“教师与师傅”、“学生与学徒”、“作业与作品”四者合一的开展单片机教学。在与企业共建校外实习基地的基础上，依据企业标准将单片机实用项目的开发设计过程融入教学，实现仿真企业环境条件下的教学，突出技术应用的职业性。
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在低压配电系统中，低压断路器是应用最为广泛保护装置之一，主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流，而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路，从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合，能够避免非故障区域的停电，减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图：
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括：三段电流保护（过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护）和单相接地保护，用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示，本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块，因此必须外接ADC芯片，这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道，高性价比，采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式，片内集成系统时钟，固有的采样和保持功能，具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口，与单片机接线简单，引线很少，能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端，一旦断路器跳闸，控制单元就将失去电压，所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作，电源电路设计较为复杂。因此，我们采用电压源供电的方式，即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后，采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电，只要馈电线路不失去电压，即使断路器跳闸，也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正，可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信，将单片机采集的数据传送到PC机中，由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时，通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会（EIA）正式公布的通信标准总线包括：RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中，应用最广泛的标准总线是RS-485，其通信距离约为1219m，最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身，采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间，以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢，它不仅指挥着程序流程，而且将各功能子模块有效地连接起来，因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后，首先进行系统自检，判断硬、软件有无故障，如果有故障则报警，然后开中断，判断是否需要设定整定值，随后进行信号采样，一周期采样完成后计算有效值，所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较，判断有无故障或不正常工作状态发生，随即判断是否需要脱扣，如果系统发出脱扣信号则系统推出，如果无故障发生或不需要脱扣，则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件，它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数，而且还具有时间显示的功能，由于1602是显示字符的液晶显示屏，一共能显示2行，每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中，我们采用一个继电器代替脱扣电路，当仿真开始时，继电器闭合。当系统出现故障时，继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求，系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护，保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明，该系统不仅实现了较好的保护功能，还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高，实时性好，特别是实现了现场通信，应用前景广阔。
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Thisarticlemainlyelaboratedhasbeenhangingthemovementcontrolsystemmerit,introducedwashangingthemovementcontrolsystemfunction,theprincipleandthedesignprocess.Ishangingthemovementcontrolsystemisoneofincontrolengineeringdomainimportantapplications,itsmaintargetistoiscontrolledtheobjectthemovementcondition,includingpath,speedandpositionimplementationcheck.Themovementcontrolsystemcompareswithothercontrolsystems,hasthesystemmodelsimply,thecheckalgorithmisunitary,alsonotcomplexcharacteristicandsoonnon-linearityandcouplingsituation.Alsoispreciselybecausethemovementcontrolsystemcanimplementtothepath,therunningrate,thepointingaccuracyaswellastherepetitionprecisionaccuracycontrolrequirement,hasthebroadapplicationforegroundineachcategoryofcontrolengineering,thereforethemovementcontrolsystemhasatpresentbecomeinthecheckstudyapplicationdomainverymuchsignificanttheresearchdirection.Throughthemonolithicintegratedcircuittosteppingmonitorcheck,implementedthemotor-driventocausetheobjectatontheboardwhichinclinedthemovement,ThecontrolsectionistheSST89E52monolithicmicrocomputerwhichSSTCorporationproducesprimarily,withwhenthe1602LCDliquidcrystalscreenandaccordingtoturnedhasimplementedwiththeuserinteractive,throughthekeyboardentrydifferentcontrolcommand,theliquid-crystaldisplaywasallowedtodisplaythesettingvalueandtherunthecoordinates.TheelectricalmachinerycontrolsectionusedLM324Nfourtotransportputsandisconnectedtheelectronicprimarydevicevoluntarilytodevelopthe42BYG205steppingmonitoractuationelectriccircuittoimplementtheelectricalmachineryaccuracycontrol.Thealgorithmpartiallyforwillsuitthemonolithicintegratedcircuitsystemtooperatecarriesonoptimizesmanytimes,willreducethemicroprocessortheoperand.Hascompletedtheobjectvoluntarilythemovementandaccordingtothedifferentsetuppathmovement.
KeywordsMagneto;1602LCD;LM324N;Drivecircuit
选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大[1]。
选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过程中为了使得有更小的脉冲当量，一是可以改变丝杆的导程，二是可以通过步进电机的细分驱动来完成。但细分只能改变其分辨率，不改变其精度。精度是由电机的固有特性所决定。
选择功率步进电机时，应当估算机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率，使之与步进电机的惯性频率特性相匹配还有一定的余量，使之最高速连续工作频率能满足机床快速移动的需要。
基于单片机的悬挂运动控制系统，具有硬件电路结构简单，精确度高，抗干扰性强等优点。
1.2课题目的
培养综合运用四年大学所学知识去分析问题和解决实际问题的能力。在实践中检验所学知识,从而加强理论与实践的相结合。体验一个科研项目开发的全过程，学会单片机开发应用方法,锻炼应用能力,动手能力。本课题设计是具有一定难度的基于单片机的应用系统开发项目，培养学生创新精神和创新能力。通过这次毕业论文及设计，检验的综合素质和专业教育的培养效果，并且使学会阅读、利用英文文献资料，阅读并翻译外文资料的能力，学会设计报告和论文。
1.3课题意义
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员[3]。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。
通过对“微机控制自动门系统”的研究和设计，精心撰写了微机控制自动门系统论文。本论文着重阐述了以单片机为主体，LED点阵显示芯片及步进电机为核心的系统。
本设计主要应用SST89E58作为控制核心，LED点阵显示芯片、步进电机、压力传感器、电位器相结合的系统。充分发挥了单片机的性能。其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用和参考价值。
1.4应解决的主要问题
在基于单片机的悬挂运动控制系统中，主要分三个部分设计，一个是输入和键盘显示模块；另一个是步进电机驱动模块；第三个是最小系统和输出模块设计。主要解决的问题是：
1.单片机最小系统硬件设计；
2.步进电机驱动模块设计；
3.输出部分的软硬件设计；
4.主程序设计；
5.绘图板的设计。
1.5技术要求
设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。
目录
第1章绪论1
1.1课题来源1
1.2课题目的1
1.3课题意义2
1.4应解决的主要问题2
1.5技术要求2
第2章方案论证4
2.1可行性研究4
2.1.1经济可行性研究4
2.1.2技术可行性研究4
2.1.3方案提出5
2.1.4方案分析5
2.1.3方案确定7
2.2需求分析7
第3章过程论述8
3.1概要设计8
3.1.1系统功能设计8
3.1.2系统结构设计8
3.2详细设计9
3.2.1硬件设计9
3.2.2软件设计19
第4章系统测试28
4.1硬件测试28
4.2软件测试28
4.2.1单元测试28
4.2.2集成测试30
4.2.3功能测试31
4.2.4测试结果32
结论33
篇11
1概述人口老龄化已成为世界范围内的社会问题，是社会发展的必然阶段。老人护理消耗大量的人力、物力，同时家属等护理人员对表征老人健康的一些生理参数如血压、脉搏、体温等专业知识知晓率低，不利于健康状况异常的及时发现和处理，容易引起意外事故的发生或病情的恶化。传统的监护仪器体积通常比较大，而且价格昂贵，主要应用于医院等专业场所，大部分没有无线传输功能，不能在医院以外的地方，如家庭、野外等环境下使用。本文设计了一种基于GSM网络（移动电话网络）的人体健康状况无线实时监测仪器，类似随身听，实现对表征人体健康状况的生理参数（体温、血压等）的实时检测，当出现异常情况时进行现场报警，并以短信的形式将异常信息发送护理人员及家属，甚至可以发送给医生或医院等医疗机构，对老人异常状况及时做出处理。
2硬件电路设计2.1系统组成结构
本设计结构框图见图1所示。主要由单片机、语音电路、LCD显示电路、键盘、血压检测、脉搏检测、体温检测、GSM通信模块组成。图1 系统结构框图
2.2无线网络
GSM通信模块选用德国西门子公司的TC35i，具体结构框图如图2所示。TC35i模块采用40引脚的ZIF连接形式和应用处理器连接。通过ZIF 连接器提供了应用所需的数据、语音信号和电源线。共有40个管脚，通过一个ZIF（Zero Insertion Force）连接器引出。
图2：TC35i模块结构示意图
TC35i 模块通过ZIF 连接器提供给用户4 个应用接口:电源接口（1-10）、串行接口（18、19）、两路音频传输接口、SIM卡接口（24-29）。而在数据传输系统中通常用到其中的3个接口, 即: 电源接口、串行接口、SIM卡接口。免费论文参考网。模块与单片机的接口电路如图3所示。
图3TC35i模块与单片机的连接电路
2.3 体温检测
体温检测选择Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS18B20, 它是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器, 3引脚封装, 可以大大节省系统资源。免费论文参考网。DS18B20与单片机的硬件连接如图4所示。
图4 DS18B20引脚图图5 ：血压及脉搏检测示意图
2.4 血压及脉搏检测
血压、脉搏的电子检测技术已经比较成熟，本设计直接从电子式血压计取测量结果，检测方案见图5，由送显示的数据引出发送到MCU。该方案测量的数据准确、专业，减少由于测量方法等原因造成的误差，提高系统可靠性，同时又能够节省开发周期。
3软件设计3.1 系统整体软件设计
系统整体软件流程图如图6所示。其中测量部分由无线收发子程序、温度检测子程序、血压脉搏数据处理子程序等组成。
图6 系统软件流程图
3.2 通信软件设计
（1）AT指令简介
AT即Attention，AT指令集是从终端设备或数据终端向终端适配器或数据电路终端设备发送的。用户可以通过AT指令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。控制器通过AT 指令控制TC35i模块, 本设计的短消息格式就是这种格式。
（2）基于单片机的短消息发送程序设计
指令内容均为ASCII码，短消息的中文编码方式为UNICODE码。所以单片机通过AT指令控制TC35i模块时，发送的数据必须经过代码转换。由于汉字数量众多，单片机资源有限，所以必须把短信内容中涉及到的汉字的UNICODE码放入单片机存储器内部。免费论文参考网。短信发送子程序的流程图见图7所示。
图7 TC35i数据发送流程图
4 结束语本系统是为全国大学生“挑战杯”竞赛参赛作品，样机已研制成功，运行稳定可靠，获得了河南省三等奖的好成绩。
参考文献：
【1】 昭彰奎，GSM 数字移动通信应用系统，北京: 国防工业出版社, 20011
【2】 朱步楼，人口老龄化问题及其对策研究[ J] .人口与计划生育, 2005, (7)
【3】SIEMENS，AT Commands for GPRS，[ Z]120001
【4】SIEMENS，TC35 / TC37 Hardware Interface Description ，Version: 04.00
篇12
1 引言
目前，水资源的管理和节约成为世界性的难题。在控制人们意识上浪费的同时，各种节水设备也应运而生。目前大多都是着眼于用水节约和效率，却忽视了废水的循环使用。为此，本文基于“绿色设计”的原则，设计了一种基于单片机控制的家庭智能节水系统，最大限度的做到“水尽其用”。
2 智能节水系统设计思路
该设计用MCS-51单片机作为控制电路的核心控制部件来构成控制器,单片机输出不同程序信息，经过移位寄存器74LS164驱动，使得数码管显示相应内容，红外传感器以及混浊度传感器和水位传感器检测到的模拟信号经过8位模数转换器ADC0809转变成数字信号写入单片机，经过单片机处理再把数字信号经过8255A送给电磁阀电路和继电器电路，控制其工作与否。从结构来说该设计包括A/D转换和扩展I/O口。输入部分包括按键设置、水位传感器、浑浊度传感器和红外传感器。输出部分包括LED显示、继电器驱动电路、电磁阀驱动电路和发光二极管。系统设计框图如图1所示：
图1 系统设计框图
3 智能节水系统硬件选择
家庭节水系统通常包括4个主要构成部分，分别是收集器、处理器、储存器和供给器。系统中要用水位传感器和浑浊度传感器及多个电磁阀、继电器等，既有模拟量又有数字量。
3.1单片机的选取
ATMEL公司的89系列单片机也称Flash单片机是以8031为核心构成，它和 INTEL公司的MCS-S1系列单片机完全兼容，扩展了它的功能。89系列单片机存在下列很显著的优点:
(1)内部含Flash存储器;(2)和AT80C51插座兼容;(3)静态时钟方式;
(4)错误编程亦无废品产生;(5)可反复进行系统试验。
鉴于以上的优点，经过分析比较，根据本系统的特点，选用ATMEL公司89系列的标准型单片机AT89C51。其片内含有128字节的数据存储器(RAM)和4K字节的可电擦电写闪烁程序存储器E2PROM，这足以满足系统实现其功能。
3.2模数转换芯片
在众多的转换器中以逐次逼近式A/D转换器的性价比最高，应用最广泛，国内使用较多的芯片有ADC0808/0809,ADC0801-ADCO805及ADC0816/0817和AD574等，根据本系统的特点和要求选用中速、低廉的逐次逼近式ADC0809模数转换芯片。它包括一个高阻抗斩波比较器；一个带有256个电阻分压器的树状开关网络；一个逻辑控制环节和8 位逐次比较寄存器(SAR)；一个8位三态输出缓冲器。
该系统中ADC0809与AT89C51单片机的连接如图2所示，采用等待延时方式。论文大全。ADC0809的时钟频率范围要求在10-1280kHz。ADC0809的CLOCK脚的频率是单片机时钟频率的1/6，因此当单片机的时钟频率采用6MHz。ADC0809输入时钟频率即为CLOCK=1MHz，发生启动脉冲后需延时100μs才可读取A/D转换数据。
图2 模数转换电路
3.3 按键的识别和输出显示
常用的键盘有阵列式键盘、独立式键盘。本设计中有4个按键，不必采用阵列式，而采用独立式键盘键接一个上拉电阻与P1口的一个管脚连接。对于按键的识别，有动态扫描和中断两种方式，在该设计中，按键的使用并不是很频繁，所以采用了中断的方式进行按键的识别．
对于输出，有动态并行输出、LCD液晶显示屏和静态译码输出三种方式。水箱中的液位要提供给用户，采用了最简单的八段数码管作为显示部分的硬件电路。该设计中只用到两个数码管显示，不会占用很多硬件资源，所以采用了静态显示。这样在发光二极管导通电流一定的情况下，显示器的亮度大，而且显示稳定。在输出方式上，由于对数码管响应速度不高，采用了串行移位的方式。这里采用74LS164进行显示驱动。
3.4电磁阀与继电器的控制
为使系统安全、稳定，采用了24V电磁阀和12V 继电器。由于电磁阀不能直接与单片机相连，采用了光电隔离，再通过IRF 530进行驱动。继电器的驱动采用的是最简单的方法，即三极管驱动，通过I/O脚电平的翻转来对电磁阀进行开/关控制。论文大全。电磁阀开关动作的控制脉冲宽度可选为30ms。其控制电路如图3所示。
图3 电磁阀控制电路
3.5浑浊度传感器、液位传感器和红外传感器
APMS-10G浑浊度传感器可以根据溶液含有的杂质、灰尘的颗粒大小、密度不同，产生光电经滤波后输出即得到浑浊度检测信号。采用AT89C51单片机与APMS-10G浑浊度传感器通信,读出浑浊度值,再将数据通过串行口传给主机，采用可控三态门74LS125将两路串行通道隔离,通过可控端分时使用，当P17输出高电平时,与APMS-10G的通道导通；当P17引脚低电平时,与主机的通信回路导通。从机串口平时与主机保持通信畅通,将串口设为中断状态,随时可以接收主机发来的指令。
众多的的传感器当中。谐振式水位传感器采用了先进的传感原理,高Q值的谐振电路,具有较强的抗干扰能力、结构灵巧、精密、简单易于制造。该设计中采用了谐振式水位传感器作为中位水箱和低位水箱中的水位检测装置。
红外传感器安装在水龙头内,当人手触发传感器时,信号传递给单片机。对于红外传感器，则利用热释电红外传感器直接接收运动人体的信号，使用574S红外探头。此电路只需要接收系统，不需要发射系统，通过技术处理，可以只接受运动的人体信号，比常规红外光接收器抗干扰性强。论文大全。
4 智能节水系统主程序流程图
系统主程序流程图如图4所示。设计的思路是首先初始化，让所有芯片都恢复最开始的设置，等所有芯片都准备好了之后，则读取E2PROM内的数据，接着进行A/D采样，读取水位传感器和浑浊度传感器采集到的数据，再对数据进行数据处理，若有数据输入，则转入相应的子程序并显示水位的高度；没有数据输入则继续下面的按键判断。有键按下时，判断是哪个按键按下，然后再转入相应的子程序；若无按键按下，则转回A/D采样子程序，重复上述的程序，如此往复进行下去。
5 结束语
提出了家庭智能节水系统控制器的设计方案、硬件电路和主程序流程图。
（1）从人性化、性价比方面综合考虑器件的优略，为该系统的优化提供了基础。
（2）红外感应水龙头、LED显示和延时可调开关不仅方面使用，便于监控，而且方便自如的调节水流时间，达到了节约用水的目的。
（3）结构简单，使用方便，经济节能环保。
参考文献
[1] 张建钢. 模糊控制洗衣机浑浊度检测系统[J]. 湖北工学院学报,2002(1)
[2] 肖景和、赵健 红外线热释电与超声波遥控电路[M],人民邮电出版社，2003
[3] 张 伟. 单片机原理及应用[M],机械工业出版社，2002.1
篇13
本论文在实验室条件允许的情况下，设计并实现了一个能显示1 个字母的8 *8 的LED点阵式显示屏。该系统以SPCE061A系列芯片为核心，结合软件实现了动态字母的显示、跳屏及自检等功能。
一、凌阳16位单片机的概述
1.1单片机SPCE061A的概念。SPCE061A 是继μ’nSPTM系列产品SPCE500A等之后凌阳科技推出的又一款16位结构的微控制器。与SPCE500A不同的是，在存储器资源方面考虑到用户的较少资源的需求以及便于程序调试等功能，SPCE061A 是凌阳科技公司μ’nSPTM （Microcontroller And Signal Processor） 系列产品中的16位微控制器芯片， 内置32k闪存， 其较高的处理速度使芯片能够非常容易、快速地处理复杂的数字信号， 适用于数字语音识别等应用领域。在2.6V～3.6V工作电压范围内， SPCE061A 的工作速度范围为0.32～49.152MHz， 具备8通道10位ADC 输入功能，内置的具有自动增益控制的麦克风输入功能，双通道10位DAC音频输出功能及A、B两个I/O口输入输出功能。
1.2发展单片机SPCE061A的必要性。凌阳SPCE061A单片机不仅具有体积小、集成度高、可靠性好且易于扩展；较强的中断处理能力；高性能价格比；低功耗、低电压等优点外，还有很强的模块化，例如：位操作模块、自动语音录音以及播放模块。另外，它还配有专门的编译环境IDE，这些都为软件的设计提供了方便。在硬件方面，单片机有输入输出端口，这就方便了单片机与机器人、计算机的连接。利用凌阳SPCE061A单片机作为整个系统的主控板，驱动机器人中的五个电机和机器人头部的扬声器。另外增加了特定人语音识别的功能，通过命令来控制机器人，使机器人智能化。
SPCE061A单片机耗电少，可以满足很多手提设备、掌上设备低能耗的需求，低能耗也是电子技术一直在追求的一个目标。SPCE061A单片机可方便的用来实现声音录制、播放，Midi音乐合成和语音识别，相比别的单片机比较有特色。SPCE061A单片机可方便的完成一系列乘加的运数，实现一些数据处理比较容易，别的单片机一般都不具备这种功能。SPCE061A单片机芯片里具备在线仿真调试电路，使调试和程序下载更加方便，也把仿真器和烧录器的成本给节省下来了。单片机体积小、质量轻、价格便宜，为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
1.3单片机SPCE061A的应用领域。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种手机、充电器、电话、电风扇、录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
二、基于单片机SPCE061A的字幕机
2.1字幕机背景介绍
2.1.1点矩阵的种类及结构
现在市面上已出现很多有关点矩阵显示器的商品，如广告活动字幕机、股票显示板、活动布告栏等。它的优点是可按需要的大小、形状、单色或彩色来组合，可与微处理器连接，做各种广告性文字或图形变化。 何谓点矩阵显示器？其实它是由 LED按矩阵方式排列而得名。 点矩阵显示器的种类，可分为 5*7、5*8、6*8、8*8 等 4 种；而按 LED 发光变化颜色来分，可分为单色、双色、三色；按LED的极性排列方式又可分为共阳极与共阴极，其结构如所示。以 5*7点矩阵为例，一般市售注明 CA-P（共阳极）、CC-P（共阴极）。
本论文设计采用共阴极为LED的外形及共阴极LED的阵列结构。通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效的控制各显示点的亮灭。
三、结论
3.1实验环境
3.2μ’nSP集成开发环境
本论文的实验开发环境为unSP IDE 2.0.0。
IDE2.0.0作为μ’nSP IDE 工具截止现在（2005-11-11）最新的一个版本，它不但继承以前版本IDE的特点，同时增加了一些新的功能，集纳了众多用户在使用μ’nSP IDE 过程中提出的一些意见，并包含了一些新的例程。 IDE2.0.0 在编译优化、代码查错定位等方面都有了一定的进步，用户在使用本版 IDE 时，应该可以体会到，其对代码的严谨性有了更高的要求。而在新版 IDE 的各个方面，都有所加强，用户在使用过程当用会有所体会。 新添加功能、加强原有功能等， 都没有改变 unSP IDE 一惯的使用方法， 所以用户可以参考 unSP IDE184的用户手册，以学习μ’nSP IDE 的基本操作及相关知识，这在 IDE2.0.0 的使用当中是保持不变的。
μ’nSPTM 集成开发环境集程序的编辑、编译、链接、调试以及仿真等功能为一体。具有友好的交互界面、下拉菜单、快捷键和快速访问命令列表等，使编程、调试工作方便且高效。此外，它的软件仿真功能可以在不连接仿真板的情况下模拟硬件的各项功能来调试程序。
3.3 硬件原理
系统设计
在这里使用 8*8 双色点矩阵进行说明。
根据题目要求画出系统框图，参考如下：
在程序中控制点矩阵按照从左到右依次显点，最后可以得到字符‘A’。具体说来先显示第一幅图片持续一小段时间（在程序中使用 4KHz 的时基信号进行扫描，即持续 1/4096 秒） ，然后再显示第二幅图片，显示第三幅图片，显示第四幅图片，显示第五幅图片，然后再重新显示第一幅图片……这样一直循环进行。由于扫描的时间非常快，应用视觉效应，就可以看见字符‘A’。
点阵式字母显示屏的结构。电路包含电源电路、复位电路、时钟电路、单片机控制电路、记录电路、驱动电路和 LED点阵屏显示电路等七大部分。电源电路通过变压元件为整个电路提供5V的工作电位，复位电路可在需要时为单片机手动 复位清零 ，使整个 电子显示屏初始化；时钟电路是单片机的工作驱动电路；单片机内的程序控制着整个电路，其输出通过译码器SN74LS154译码作为点阵屏的驱动；记录电路记录单片机的工作特性，当出现错误时报警，亦即报警电路；驱动 电路包含阳极驱动和阴极驱动 ，分别驱动＼点阵屏阳极和阴极。译码器 SN74LS154的输出经三极管 TP后的输出为阳极驱动，移位寄存器 SN74LS595 的输出为阴极驱动，从而使整个点阵屏显示电路正常工作，显示出所要求的字母或汉字。
在主函数流程图中调用点亮整屏显示包括红色与绿色，调用显示字符，调用动态效果，调用显示时钟等函数。
先对相关变量进行初始化；循环扫描亮 8行LED（ 称点亮一帧图象）；一帧图象扫描完毕后， 列指针向右移动 1位， 再扫描下一帧图象。为了控制字母共动的速度， 有时候要对一帧图象扫描数次后才将列指针移位……依次类推，列指针共向右移动 8位。这样，主观上感觉到图象向左滚（ 移） 动；移动一个字母（ 列指针右移 8位）后，字指针向下一个字母。再重复上述过程。这样，我们就能在显示屏上看到持续不断的滚动字母信息了。
显示字符函数、向左、向右、向上、向下移动字符函数中对计数变量进行初始化，对这几种模式用变量进行标识，初始化需要显示的字符指针，初始化列扫描指针。
3.4软件设计方案
硬件电路决定了LED点阵屏是以动态的方式点亮， 流动是以位进行的， 与字母模存放的形式有关。表1是以左移位，横向字母，从上往下方式取模。来说明流动程序算法。
设计基本思路
第一步： 先对相关变量进行初始化。
第二步：循环扫描亮 8行L E D（ 称点亮一帧图象）。
第三步： 一帧图象扫描完毕后， 列指针向右移动 1位， 再扫描下一帧图象。为了控制字母共动的速度， 有时候要对一帧图象扫描数次后才将列指针移位……依次类推， 列指针共向右移动 8位。这样， 主观上感觉到图象向左滚（ 移） 动。
第四步： 移动一个字母（ 列指针右移 8位）后，字指针向下一个字母。再重复上述过程。这样 ， 我们就能在显示屏上看到持续不断的滚动字母信息了。
四.实验步骤
4.1 设计思路
4.1.1 如何用单片机写字母显示器的系统
LED点阵电子显示屏我设计两种方案：
方案一：采用可编程逻辑器件作为核心控制器产生LED点阵的行、列驱动信号。由于该系统不仅要实现信息的显示，还要具备键盘控制器、显示亮度连续可调、实时时钟显示、与PC机通讯等功能及其他发挥功能，这就要求需要用中大规模的PLD，设计多个接口电路，开发周期长，不易进一步扩展，同时系统的成本会急剧上升（相对于第二种方案）。因此，本设计并未采用这种方案。
方案二：采用单片机系统来实现。鉴于SPCE061A单片机比传统的SPCE061A系列8位单片机具有更加丰富的资源，而且数据处理速度快，同时“61板除了具备单片机最小系统电路外还包括有电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）、复位电路等，体积小，可靠性高。本系统的设计采用双单片机系统，一个主要用于完成多功能显示控制功能，另一个主要用于实时时钟显示、实时温度检测显示、无线通讯以及其他的扩展发挥部分功能，这样提供了充足的内部空间和更多的外部接口；同时由于安装和调试工作可以并行进行，极大地缩短了总体设计和制造的时间。
4.1.2 点阵信息提取方案
将标准的点阵信息字模数据的字库文件（本系统中采用汉字库文件HZK16、ASCII码库文件ASC16）装入外扩ROM存储器，采用与PC机相同的编码（机内码），先进行基于PC机的预处理，提取需显示内容的机内码，通过串口发给单片机，单片机首先进行判断，若是ASCII码，则直接计算出起始地址，在ASC16文件中指定位置取出连续的16个字节即为其字模信息；若为汉字，单片机将机内码转换为区码和位码，再计算出起始地址，在HZK16文件中指定位置取出连续的32个字节即为其字模信息，然后送到显示器去显示。另外，PC机与单片机之间串口通信只是传输机内码，而不是传输字模信息，传输信息量小，不需要复杂的通信协议。这样既可以减轻单片机的负担，而且可以根据要求随时改变显示内容，非常简单灵活。
4.1.3 硬件电路设计
在日常生活中，经常可以看到各种各样的电子显示牌，有大型的也有小型的；有很多都是利用点阵LED 显示器组合而成的，掌握点阵 LED 的原理及使用方法有助于了解这类产品的工作原理、设计思想等。
4.1.4 硬件和软件设计
