电子技术-电子产品开发-益智玩具开发-软硬件设计-松翰单片机_深圳市组创微电子有限公司-软硬件一体化解决方案-松翰代理商

电子技术

03-10

2021

智能轮式机器人设计

基于Arduino单片机的智能轮式机器人设计轮式机器人在工业应用方面可以完成自动化搬运作业的任务，当今社会,随着生产条件日益现代化,劳动生产率要求越来越高,企业更注重效率,机器人在社会各领域的作用越来越大,对机器人的研究成为热门话题,各项机器人比赛也备受人们的关注。如今在互联网发展的背景之下，催生了网上购物等平台，同时也为物流业的蓬勃发展注入了强大的动力。在物流中心，快递的分拣基本上还是依靠人工来实现，人工拣货既效率低下而且又容易出错，随着业务量的增加还得增加更多的人手，所以自动分拣的建设是快递发展的必然方向。因此智能分拣机器人的研究与创新应用将很大程度的解决物流行业所面临的一些问题，更重要的是机器人实现的一些功能能被应用于各行各业，充分体现出智能化为人们生活和生产带来的便利。本次机器人实验项目采用轮式机器人的设计方式，即移动机器人的一种。要求机器人能够实现将搬运物通过指定路线搬运到相应位置，同时搬运机器人能够自动躲避路线中的障碍，自主应对复杂的道路环境。搬运机器人能够通过无线传输技术实现远距离控制，能够更好的服务于人类。一、智能轮式机器人方案开发思路智能搬运机器人通过四轮驱动，每个车轮都由一个直流电机控制，通过控制电机的转动来控制机器人的转向。通过超声波模块或者红外感应模块实现机器人对障碍物的识别，并将模块采集的信息传送给单片机，由单片机判断后对控制电机的IO口发送指令，使机器人完成相应的转向动作。人工无线控制是通过蓝牙模块与手机软件实现。可以无线控制机器人完成前进，后退、左转、右转的指令，从而让机器人到达指定位置。二、智能轮式机器人硬件系统设计本次实验项目采用Arduino控制板，此芯片负责控制电机状态，并处理从各个模块收集的信息，然后发出相应指令。本次项目以实验创新为主，由于干电池体积小，使用方便，可任意组合成所需电压的直流电源，所以采用干电池供电。本实验采用2节3.7V大容量18650锂电池供电，为系统中的各个模块提供稳定可靠的工作电压。机器人设计采用轮式机器人的设计概念，每个轮子配有一块DC3-6V直流减速马达电机，减速比为1：48，工作电压为3-6V。合适的电机在实验中占有非常重要的位置，耐用、环保和屏蔽环境干扰等都是其要考虑的参数，并且好的电机在代码的包容度上也有明显的帮助。本次实验项目采用的电机驱动方案是TB6612FNG电路。TB6612FNG是双驱动，电机电源接口带有反接保护电路。相对于传统的L298N效率上提高好多，体积上也大幅减少。超声波模块由发射电路和接收电路组成。本次实验采用的超声波传感器是最常见的HC-SR04，使用电压为DC5V，输出5v高电平和0v低电平。静态电流小于2mA,感应角度不大于15度,探测距离为500cm,精度可达0.3cm。SR04是利用超声波特性检测距离的传感器，其带有两个超声波探头，分别用作发射和接收超声波。先使用Arduino的数字引脚13向TRIG脚输入至少10us的触发信号，模块将自动发出8个40KHZ的超声波脉冲，并自动检测是否有信号返回。一旦检测到有回波信号则ECHO引脚会输出高电平，根据高电平持续时间就可以获得机器人与被测障碍物的距离，从而完成避障任务。红外传感器寻线的基本原理是利用物体的反射性质。本次实验是巡黑线行驶，采用的是四路红外传感器分别连接在Ar-duino主控板上的A1，A2，A3，A4口上，当红外线发射到黑线上时会被黑线吸收掉，发射到其它的颜色上将会反射到红外的接收管上。以主控板上IO口高低电平的变化来判断小车行驶轨迹。三、智能轮式机器人软件设计在进行微机控制系统设计时，除了系统硬件设计外，大量的工作就是如何根据每个生产对象的实际需要设计应用程序。因此，软件设计在微机控制系统设计中占重地位。对于本系统，软件更为重要。在单片机控制系统中，大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括：数据的采集、数字滤波、标度变换等。过程控制程序主要是使单片机按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。为了完成上述任务，在进行软件设计时，通常把整个过程分成若干个部分，每一部分叫做一个模块。所谓“模块”，实质上就是所完成一定功能，相对独立的程序段，这种程序设计方法叫模块程序设计法。模块程序设计法的主要优点是：单个模块比起一个完整的程序易编写及调试；模块可以共存，一个模块可以被多个任务在不同条件下调用；模块程序允许设计者分割任务和利用已有程序，为设计者提供方便。本系统软件采用模块化结构，由主程序、定时子程序、避障子程序、中断子程序显示子程序、调速子程序、算法子程序构成。智能分检机器人在承载物件后应按照规划路线行驶到指定的区域等待物件被卸载，不同颜色的物件将被运送到不同的分类区域。然后机器人将回到初始区域开始下一轮的任务，如此循环往复。本项目系统软件设计主要包括寻线运动子程序，避障子程序以及颜色识别子程序。智能分拣机器人能够实现整套的任务流程离不开各个模块功能的配合。本次实验采用的是Arduino单片机，设计出能实现分拣的机器人，具有寻线运动，颜色识别，避障等特点。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于Arduino单片机的智能轮式机器人设计技术。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-09

2021

语音警示系统设计

基于超声波及单片机技术的交通风险语音警示系统目前人们驾驶汽车行驶在道路上，仍然是以肉眼判断为主，观察路况，车间以信号灯进行信息传递。其次我国的车载道路交通预警系统比较落后，超声波技术一般只用到了倒车雷达当中，应用的范围还比较窄。在车辆中，大部分语音警示还是基于GPS的限速和超速提醒。目前汽车倒车雷达主要是具备数码管或者液晶屏的距离显示并且带有蜂鸣器的语音报警为主的汽车安全系统。车上安装有实时测量车距和前后车辆车速的装置还很少，大部分汽车都还没有自己的“眼睛”，而激光测距等设备成本较高，而且目前的报警系统大多是通过液晶数码管显示车速或者距离，容易分散驾驶员的注意力，造成很多事故。一、交通风险语音警示系统设计原理本作品的汽车语音风险警示装置包含有单片机控制电路、超声波测距传感器、语音芯片等，该装置将各部件有机地结合起来，通过超声波的发射与接收，完成对速度的测量，同时单片机工作，完成语音播报的工程。本系统在工作的时候采用的是两个超声波探头分别进行超声波发射和接收来进行距离和相对速度的测量。本系统能测量前后车的速度和距离，当车距小于5m的时候语音提示实时距离及其相对速度，从而起到提示和报警的作用。本系统利用单片机对超声波信号循环不断地进行采集。系统包括超声波传感器、单片机控制、语音芯片。这个设计能够连续测距测速，数据经过单片机的处理后，进行语音播报警示。1.1超声波模块的选择根据本系统的设计要求，应用T/R-40超声波传感器到本系统。超声波发射过程：发射电路主要由超声波发射换能器T40和反相器74LS04构成。工作时单片机P1.0端口输出的40kHz的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极，另一路方波信号经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极，采用推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，这样就可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联，用以提高驱动能力。上位电阻R1、R2一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间，另一方面可以提高反向器74LS04输出高电平的驱动能力。超声波接收过程：超声波接收电路由两级放大电路、超声波传感器和锁相环电路组成。由于超声波传感器接收到的反射波信号非常微弱，所以两级放大电路用于对传感器接收到的信号进行放大。当锁相环电路接收到频率符合要求的信号后向单片机发出中断请求。由于发送的超声波频率为40kHz，帮调整相关元件使锁相环的中心频率为40kHz，只响应该频率的信号，避免了其他频率信号的干扰。当超声波传感器接收到超声波信号后，送入两级放大器放大，放大后的信号进入锁相环检波，如果频率为40kHz，则从8脚发出低电平中断请求信号送单片机P3.3端，单片机检测到低电平后停止定时器的工作。1.2单片机的选择根据本系统设计的实际要求，选择AT89S51单片机作为本设计的单片机使用。51系列单片机在硬件结构、指令系统和片内资源等方面与标准的52系列的单片机可以完全兼容。51系列的单片机功耗低，执行速率很快，最高时钟频率可以达到90MHz，在应用、在系统都可以编程，不占用用户的资源。1.3语音芯片的选择ISD2560语音芯片录放时间32s~120s，音质较好。该芯片内含振荡器，采用CMOS技术，具有自动增益控制、话筒前置放大、平滑滤波器、防混淆滤波器、扬声器驱动及EEPRIM阵列等特点。该语音芯片的采样频率为8kHz，相同系列的产品采样频率越低，录放时间越长，但是通频带和音质会有所降低。ISD2560可以重复录放10万次，它是一种永久记忆型语音录放电路，ISD2560省去了A/D和D/A转换器，集成度较高。1.4距离、相对速度计算的工作原理系统对距离、速度进行测量时，由安装在同一水平线上的超声波传感器发射超声波，遇到障碍物后超声波被反射回来，被接收器接受，然后通过超声波反射的时间，确定距离。具体操作首先是由超声波发射探头向倒车的方向发射超声波，与此同时定时器开始工作，记录时间，超声波在空气中传播的途中只要遇到障碍物后就会被反射回来，当超声波接收器接收到反射波后就会给负脉冲到单片机使其立刻停止计时。这样，定时器就能够准确的记录下超声波发射点至所测量的障碍物之间往返传播所用的时间，通过得到的数据，运用固定的公式算出安全距离，并提示。1.5系统C程序设计主程序首先会对整个系统进行初始化，删除必要的数据，然后将超声波的回波接收标志位置位，并且使单片机的某个端口输出一个低电平用来启动超声波发射电路，此时定时器开始工作，同时计算距离的子程序也开始工作，然后再根据定时器记录的时间计算出所需要测量的相对速度以及距离，再调用声音处理程序来报警。最后主程序通过对回波信号的接收，完成后续的工作，就这样，该系统会连续不断地运行，以两个测量周期为一个计算单位，计算出相对的速度，然后循环不断地进行此操作，最终完成对距离、速度的测量。该系统采用的是模块化设计方法，由超声波发生子程序、主超声波程序、距离计算子程序、超声波接收中断子程序等程序组成。二、语音警示系统单片机研究通过查阅资料学习，了解超声波的物理性质和单片机的基础知识。其实很多方法都已经被专家们论证过，已经有了一定的成果，可以加以修改后使用。由于笔者能力有限，知识欠缺，只能对要用的知识进行简单修改和整理，应用到自己的想法当中。通过查阅每一个选用的器件的参数，看其是否符合主流的应用，能不能实现设计的要求。本作品基于单片机实现距离和相对速度的提示，将超声波测距和传感器联系在一起，利用单片机的实时控制和数据处理功能测量并提示汽车与障碍物之间的距离和相对于自己行车的速度。这样驾驶员就能直接判断汽车之间的距离。本装置的设计简易，完善度不高，但规模小，器件少、调试方便，成本也低，器件更换容易，并且不占用驾驶员的视觉空间，可以完全解除驾驶员在倒车过程中的顾虑和困扰，减少事故的发生。总结汽车交通风险提示系统设计主要是基于AT89C51单片机控制核心，同时是以超声波测距为主的语音报警系统。通过理论上大致的分析，设计方案基本可行。本系统工作时，通过超声波传感器完成对数据的采集，然后单片机开始工作，进行数据的计算以及处理，最后将结果通过语音芯片提示驾驶员。各个器件价格低廉，易于普及。科学技术在不断的发展，越来越多的超声波技术会出现在传感器中，超声波的应用可以极大的提高精度，而且设计简单，易于操作，但是目前我国在这方面的技术十分的有限，还不能够完全的制造超声波传感器，在不久的将来，超声波技术一定会以精确方便的优势满足各个行业的应用。本系统欠缺完善度，缺乏修正，忽略了温度的影响，精确度也比较低，但是作为安全辅助系统，配合以驾驶员的经验和主观判断，还是能够规避一定程度的风险，有比较广阔的应用前景的。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于超声波及单片机技术的交通风险语音警示系统设计。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-08

2021

智能服装系统设计

基于单片机的智能服装系统设计微电子、网络通信和嵌入式技术的快速发展，推进了物联网创新成果的普及和应用。近年来，智能化可穿戴设备作为物联网产业的一部分，受到社会各界的广泛关注，正逐渐走进人们的生活，如智能手表、智能眼镜、智能服装等。为使智能化可穿戴设备更好地满足社会需求和实际应用，给人类提供智能、便捷和高效的服务，各领域科研、技术人员加大了对可穿戴设备技术的研究和应用力度。服装作为人们日常生活的必需品，位居“衣食住行”之首，将可穿戴技术与物联网技术融入服装，研究集感知、驱动、处理和传输于一体的智能服装成为市场主流趋势和时代发展热点。智能服装最早应用于军事、航天等特殊领域，后来逐渐拓展至医疗、保健、体育等行业。例如，针对人体健康方面的智能服装，通常将嵌入式技术和多传感器技术应用到服装上，可实现对监测人员的血压、脉搏、心率、体温等信息的采集和处理。在医疗领域，智能服装还用来研究高血压、心脏病等患者的实时监测问题，特别是将医疗器械与智能服装相结合的产品设计已成为当前及未来的发展趋势。为使智能服装更加满足用户需求，研究者还将无线通信及数据传输技术应用于智能服装。与有线传输技术相比，无线通信在经济性、便携性及舒适性等方面都有显著优势。此外，智能服装还可以从服装的新功能、智能化程度及新型材料等方面进行深入研究。由于病人、儿童、老人等属于弱势群体，对体温和外界环境反应不太敏感，需要全方位、全过程的实时护理。本文基于STC89 C52单片机设计了一种智能服装系统，能实时感知人体与环境温度、大气气压和空气质量等数据，并通过短距离无线通信技术将数据传递到电脑或手机终端，有助于实现对病人、儿童、老人等24 h实时监控。此外，还利用特殊的紫外线LE D发光二极管和超声波传感器，设计了具有驱蚊功能的驱蚊传感器模块，使智能服装系统能够有效驱除蚊虫。同时，多传感器数据融合模式的设计也是本文研究的重点，其目的是剔除监测过程中出现的错误、冗余等数据，避免造成不必要的干扰，以正确获取监测人员的综合健康评价值，从而有助于做出健康评估并采取有效应对措施。一、智能服装系统总体方案设计1.1系统总体方案设计智能服装系统采用插拔技术，将感知人体健康的传感器(如温度传感器LM335 A)、微处理器STC89 C52等微电子器件嵌入智能服装，实现对监测人员的健康状态和环境信息的实时监测、处理、显示、预警等功能。该系统主要包括微处理器模块、传感器模块、通信模块、上位机和监测终端。智能服装系统总体结构设计如图1所示。1.2智能服装系统工作原理本文设计的智能服装系统基于S T C8 9 C5 2微处理器，集成了温度传感器、气压传感器、驱蚊传感器和环境气体传感器等模块，并采用了蓝牙无线通信技术。首先，智能服装系统将多传感器采集的数据，通过安装的蓝牙设备(蓝牙收发器)进行接收、转发，即采用蓝牙无线通信协议将接收的监测人员健康状态数据及环境数据转发至附近的上位机。其次，在上位机对数据进行处理、优化和存储，再由I n te r n e t、4G、GPＲS等网络传输至远程监测终端，实现信息的存储、处理、显示等功能。最后，用户可以在远程监测终端通过APP、IPAD、WEB等实时查看人员的综合健康状况。同时，该系统还利用光传感器与物理驱虫模块相结合，不仅可以全天候监测人体健康状况，还能达到驱除蚊虫的效果。智能服装系统综合运用了传感器、嵌入式开发、通信及软件开发等技术，可以实时感知人体健康状况数据和环境数据，方便用户通过连接的远程电脑或移动设备终端查看各类监测信息和综合健康评价值。二、智能服装系统的硬件设计2.1传感器模块硬件设计主要是对安装在服装上的监测设备进行设计，包括使用的微处理器、温度传感器、气压传感器、驱蚊传感器和环境气体传感器等模块的设计。智能服装系统的微处理器和各传感器模块设计原理如图2所示。温度传感器模块采用LM335 A高精度温度传感器芯片，主要采集监测人员的实时体温和环境温度。LM335 A温度传感器精度高、体积小，电源供电灵活、方便，比较适合嵌入到智能服装系统。驱蚊传感器模块的关键技术是利用蚊虫对特殊光源特别厌恶，以及对一定频率的超声波比较敏感，以达到驱赶蚊虫的效果。设计的驱蚊传感器模块的发光源采用3 mm紫外线LED发光二极管;超声波传感器采用SSE1625T塑壳超声波传感器(16 mm/25 kHz)。气压传感器模块主要是辅助智能服装系统监测的人体健康状况数据更加准确、有效。环境气压不同，会对传感器数据造成一定的影响。因此，为了使监测的各类数据能准确反映人体的实时健康状况，特别在智能服装系统中嵌入了气压传感器模块。本文设计的气压传感器模块采用的气压传感器为MS5611－01 B A03传感器芯片。环境气体检测传感器模块主要是为了实时了解监测人员所处的环境状况。近年来，环境污染日趋严峻，造成生活环境严重影响人们的健康和生命。病人、儿童、老人等弱势群体对生活环境更加敏感，在某种场合或情况下需要时刻关注空气质量。本文设计的智能服装系统集成了环境气体检测传感器模块，通过环境气体传感器实时感知监测人员所处环境的空气质量，并综合监测的各项动态数据，有效评估监测人员的健康状况。智能服装系统采用功耗低、体积小的C C S8 1 1数字型空气质量监测传感器，通过单片机控制气体传感器进行气体数据的采集。2.2控制电路模块STC89 C52处理器是一种低功耗、高性能的微控制器，具有8 K的系统可编程Flash存储器。STC89 C52微处理器被广泛应用于单片机中，为众多嵌入式控制应用系统提供更灵活、有效的解决方案。智能服装系统可在STC89C52单片机最小系统电路原理图的基础上，结合上述各类传感器模块，利用蓝牙通信技术实现感知数据的采集与传输。2.3通信电路原理Proteus是英国著名的E DA工具(仿真软件)，包括原理图布图、代码调试及单片机与外围电路协同仿真等，是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。利用该工具可实现智能服装系统通信电路的设计、调试和仿真。三、智能服装系统的软件设计智能服装系统设计的硬件设备必须依赖程序才能实现各传感器数据采集和传输功能。3.1监控平台设计智能服装系统的监控平台可以方便用户查看监测信息。系统监控平台可以在上位机、远程WE B终端、移动终端等进行访问，其功能主要包括各传感器监测数据、人体健康综合评价等信息的显示、查询等功能。其中，人体健康综合评价值是通过多传感器数据融合技术处理之后的融合值;人体温度值可以同时查看监测者的左腋窝、右腋窝、前胸和后背4个部位的局部温度。所有数据不但可以直观显示数字形式，而且可以显示出实时性的数据变化曲线。3.2数据处理在数据处理方面，智能服装系统主要采用多传感器数据融合方法，将多传感器数据传送至上位机后进行数据融合。通常，在人体健康状态数据采集过程中可能存在外界环境、系统异常等因素影响，使监测数据存在丢包、冗余、不准确或错误等现象。因此，对智能服装系统采集的数据经过融合处理为更准确、有效的数据，以达到综合评估人体健康的目的。结论本文通过分析智能服装的研究现状，设计了一种基于STC89C52单片机的智能服装系统。该系统通过实时感知监测人员(如病人、儿童、老人等特殊群体)的健康状态信息，通过蓝牙技术将人体温度、环境温度、大气气压和空气质量等多传感器数据上传至上位机，并对多传感器数据进行一级融合和二级融合，再将融合后更加准确、有效的数据以互联网或移动网络传送到远程监控平台，用户即可通过WEB系统或APP进行实时浏览、查看监测人员的健康状况，并根据系统提醒和预警功能及时关注监测人员的健康变化，以尽早做出相应补救措施。同时，该系统还利用蚊虫对特殊光源特别厌恶和对一定频率的超声波比较敏感的原理，在智能服装系统中设计了带有发光二极管和超声波传感器的驱蚊传感器模块，具有较好的驱赶蚊虫效果。本文设计的智能服装系统功能实用，操作方便，易于实现和推广，具有广阔的应用前景。未来智能服装在材料、技术、舒适度、款式等方面会不断提升，将兼具医疗诊断、健康监测、安全防护等多功能于一体。在研究智能服装系统综合设计、开发的同时，人们将会更加关注智能服装的实用性和健康性，特别是从社会和市场的实际需求出发，融合新技术、新材料和多学科交叉进行深入研究，推进智能服装及可穿戴设备的智能化、网络化、大众化和商业化发展。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机的智能服装系统设计详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-07

2021

火灾报警系统单片机

基于单片机的火灾报警系统设计全球每年发生的火灾数量逐年上升，其中住宅区火灾占的比重最大，造成了严重的人员伤亡和经济损失。当前，有很多火灾报警系统正被广泛应用于各种场所，但它们普遍存在不能及时将报警信号发送至管理人员的问题。因此，迫切需要设计一款反应速度快且可自动报警的多路火灾报警系统，以便在火灾初期准确探测灾情，及时发送报警短信至管理人员的手机。一、火灾报警系统方案火灾报警系统的结构，如图1所示。整个系统可以分为两部分。一是上位机接收端监控显示报警部分，二是下位机温度和烟雾浓度测试子系统。在该设计系统中，测试子系统一共有三组。上位机子系统与下位机子系统采用NRF24 L01无线通信模块进行连接，通信模式是一对三。在下位机各个子系统中，以单片机msp430为中央控制单元，凭借烟雾检测模块和温度检测模块检测周围环境的温度和烟雾浓度，通过无线通信模块NRF24L01将数据传输到上位机子系统即监控显示端。监控显示端中的控制芯片亦采用msp430。当系统接收到下位机传送的数据后，通过液晶显示屏12864显示数据。若接收到的数据值高于系统的设定值，系统便发出警报声，同时通过GSM模块发送报警短信至管理员手机进行提醒。其中，上位机可以通过键盘模块调节报警的限位值。二、火灾报警系统硬件设计火灾报警系统包含的硬件部分主要有上位机接收端监控显示部分、NRF24L01无线通信模块、下位机温度和烟雾浓度采集单元。2.1上位机接收端监控显示部分上位机接收端硬件部分主要包括核心控制器、12864液晶显示模块、设置报警范围的键盘模块、单片机最小系统模块、GSM通信模块和NRF24L01接口电路。（1）核心控制器：MSP430单片机是一种16位超低功耗的微处理器，具有强大的处理能力、高集成度、稳定的工作状态和丰富的片上外围模块等特点。火灾报警系统选用msp430系列的msp430f169作为核心控制器，原因在于系统中不仅包含一对三的NRF24L01无线通信模块，还加入了GSM通信模块。这些模块需要的输入输出口较多，且对程序处理能力要求较高，51单片机很难实现，而上位机子系统和下位机子系统通过采用msp430作为中央控制器可以解决这些问题。（2）GSM通信模块：GSM通信模块采用SIM300，主要原因在于SIM300可以在EGSM 900MHz、DCS1800MHz、PCS1900MHz三种频率下工作。SIM的外形结构也很轻巧，几乎所有的工业应用场合其尺寸都适用。SIM也经常被使用于移动设备，如智能手机和掌上电脑。另外，SIM具有语音通话和短信发送功能，且待机功耗低。该设计系统使用的正是其短信发送功能。GSM通信模块的接收端和发送端需要分别接到单片机的P1.0和P1.1管脚。该模块发送短信需要进行三方面设置。第一，设置GSM工作方式；第二，发送中文短信需要设置PDU模式；第三，设置发送短信的长度。（3）12864液晶显示和按键电路设计：该系统采用三路数据采集模块采集温度和烟雾浓度。为方便在接收端显示三路检测值，特采用QC12864B液晶显示屏，在画面清楚的同时，可以显示4行数据。因为系统包含3个下位机测试系统，在进行上位机显示时设置为三行分别显示，每行显示一组的温度和烟雾浓度，如“1号：温度29浓10%”，在液晶屏中另有一行显示“设置：温度**浓**”。尽管QC12864液晶显示屏比LCD1602显示屏价格高，显示程序复杂，但其显示效果优势明显，可以完整显示信息。而LCD1602只方便显示数字和字母，且只能显示两行，显示字体的大小也有限制。在上位机系统中加入按键电路，作用是调整温度和浓度的报警限位值。实际使用过程中，系统会遇到季节的变更，环境温度会相应发生改变。因此，需要调节报警温度值，如夏天环境温度很高，报警温度值需要适当上调，而冬天正常环境温度较低，需把报警温度值向下调节。由于使用时只需要增加、减少和确定三个功能键即可顺利工作，且矩阵式键盘编程较为复杂，按键电路在设计时并没有采用矩阵式按键，而是选用了3个独立的按键。2.2NRF24L01无线通信模块该火灾报警系统由上位机子系统和下位机子系统两部分组成。上位机与下位机之间的通信采用NRF24L01无线通信模块。NRF24L01与中央控制器以SPI通信方式进行连接。NRF24L01的工作频率是2.4～2.5GHz，通用性强，可以连接到各种单片机芯片完成无线数据传送工作。此外，它的电流功耗低，在发送模式时电流消耗约为11.3 mA，接收模式约为12.3 mA，而待机模式下功耗更低。在上位机子系统线路连接中，24L01芯片要与单片机的6个管脚相连接。其中，CSN是无线模块的片选信号，需要连接到P1.2，由单片机发出信号来控制是否允许向24L01输写数据。MOSI是输入信号，与单片机的P1.3相接，由单片机向无线模块发送数据。MISO是模块的输出信号，是无线模块向单片机发送数据的接口，与单片机的P1.4相接。IRQ是模块输出接口，是无线模块产生中断信号并发送给单片机的接口，与单片机的P1.5相连接。SCK是无线模块的输入接口，串行时钟信号与单片机的P1.6相连接，由单片机发出信号来控制无线模块的读或写的运作节拍。CE是无线模块的输入信号，与单片机的P1.7相接，由单片机给出信号控制24L01内部射频电路是否开始工作。下位机子系统中，无线通信模块的管脚连接单片机的P2.0～P2.5。在整个火灾报警系统中，采用一对三的通信模式，即一个节点接收，三个节点发送。上位机工作在接收模式，而3个下位机中的无线模块都工作在发送模式，然后将检测到的温度和烟雾浓度数据发送到上位机系统并显示出来。2.3下位机温度和烟雾浓度采集单元（1）烟雾浓度检测电路设计：烟雾浓度检测电路采用HIS-07传感器。它是一种离子式烟雾传感器，性能远优于气敏电阻类传感器，对微小烟雾粒子的感应尤为灵敏。此外，该线路使用了Motorola公司的MC14468。MC14468是一款离子感烟探测报警专用芯片，报警响应时间短。它的1管脚为输信号端，当检测到烟雾浓度发生变化时，从1号脚输出高电平到单片机的P1.1管脚，原理如图2所示。（2）温度检测电路设计：温度检测电路中使用DS18B20传感器，可以准确有效地采集周围环境温度。它的优点是灵敏度高，数据精确。DS18B20有3个管脚，两边的管脚分别接地和电源正极，中间管脚是数据输出口，与msp430单片机的P1.2端口连接。单片机将温度传感器检测到的温度通过P1.2端口输入到内部。DS18B20采集到的温度数据为模拟量信号，而msp430单片机内部具有模数转换单元，电路不需另外再接入模数转换芯片。模拟量信号经内容转换为数字量信号，进而在显示屏上显示出来。（3）下位机数据显示：下位机检测系统显示电路应用LCD1602显示屏。由于在下位机采集系统中只需要观察系统的温度和烟雾浓度，用LCD1602即可完整显示。LCD1602的电路接线和驱动程序较12864都相对简单，是下位机系统的不二之选。三、火灾报警系统软件设计系统的软件程序分为上位机程序和下位机程序。其中，上位机程序部分包括液晶显示、按键程序、上位机通信程序与GSM报警程序。下位机程序包括温度传感器数据采集、烟雾传感器烟雾检测和无线通信程序。GSM报警程序的执行过程：进入警报程序，输入1则显示屏输出测试组A警报，输入2则显示屏输出B警报，输入3则显示屏输出显示测试组C警报信号。所有警报信号都需传送到SMS发送程序，最后结束程序。结论该系统创新之处在于以下几个方面。第一，烟雾传感器的使用。系统选用离子式烟雾传感器HIS-07和离子感烟探测报警专用芯片，可以更快、更灵敏地检测到火灾的发生。第二，主控芯片选用msp430单片机。msp430单片机与51单片机相比，具有更低的功耗和更强的处理能力，且系统使用场所为火灾现场，在火灾导致室内断电时，小系统功耗的msp430单片机是最佳的选择。第三，设计使用GSM模块进行短信报警，第一时间将火灾情况发送至检测者，从而及时救援受害者。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的火灾报警系统设计详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
03-06

2021

智能全开窗系统设计

基于单片机的智能全开窗设计现今，科技发展日新月异。以人工智能、微电子半导体技术、航天、生物、新能源等为代表的一大批现代高新技术蓬勃发展。科技的发展给人们带来了巨大的便利，但窗户在这个变革的时代中没有发生根本性进步。如果有一种多功能的智能窗，用技术的手段进行设计，便能够使传统的智能窗实现远程开关窗、火灾主动开窗、雨天关窗等智能化功能。此外，该窗户具有结构简单、适用性强、功能完善等特点，十分符合现代智能家居的要求，具有广阔的市场应用前景。一、多功能智能窗的功能特点1.1监控危险情况：窗户系统会24h监控室内各种气体含量，当可燃气体或某种特定的气体浓度达到了预先设计的值时，窗户将会自动打开，与室外进行通风。如果气体浓度回归到正常水平，窗户则会自动关闭。1.2雨天关窗：当窗户打开时，窗户系统将会启动对于天气下雨情况的监控。一旦雨量达到一定的值而会影响室内时，窗户将自动关闭。1.3远程遥控：窗户系统内置有蓝牙通信模块，只要通过遥控器，远程便可以实现对于窗户的控制。此外，还可对窗户进行语音控制，只要说出特定语音语句，窗户识别后便可实现开/关功能。1.4调节温度：窗户系统监控室内温度情况，当温度过高时，窗户将自动打开，当温度回归到正常水平则关闭。1.5自动上锁：窗户内置有电磁锁结构，实现自动上锁功能。1.6机械式与电子式操作切换：为了防止停电窗户无法工作的情况，只需按一个按钮，窗户便可切换为手动操作的模式。1.7窗户具有防盗功能：开启后，若有人从窗户进入，窗户便能监控到并立刻发出报警声音。二、智能全开窗系统机械设计2.1全开窗结构本智能窗改变了过去传统窗户的开关方式，采用了“全开窗”结构，使得空间得到最大化利用。经计算，本结构打开率高达94.5%（常规推拉窗打开空间最高只有45%）。窗户外框架采用了铝合金结构，其分格的灵活性比较大，可以将其做出多种立面效果，人们可以把此类窗户改装运用到多种场合。窗户整体机械框架如图1所示。2.2内部机械驱动多功能智能家居全开窗装有各类高灵敏度传感器，如烟雾传感器、雨滴传感器等，在此基础上便可实现感知外部环境的变化，然后通过电路，使得电机开始工作。电机工作后，带动窗户内部机械结构相互运行，从而实现了雨天自动关窗、阳光充足时自动开窗等一系列功能。利用大扭矩电动机轮组带动同步带，同步带上安装一个固定夹，固定夹子与底下的窗户底座相连接，即可实现窗户的左右平移滑动。与此同时，利用窗运动的惯性和电磁铁通断电实现自动上锁。而在窗户的开关运行过程中，会遇到“死点”的问题。当窗户关闭后，两窗扇处在同一直线，这时就出现了机构的死点问题。如果在该情况下给电机通电，无论多大扭矩都无法使窗户打开，最后只会令电机烧坏。针对此类情况，人们在两扇窗中间加上了两根弹簧进行“储能”，以确保窗户在关闭之后仍保持有一定的动力。当窗户一打开，就能够使得其不在同一直线上，形成一个较小的角度，从而顺利开关窗户。三、智能全开窗系统电路设计3.1总体设计系统基于STC89C52单片机进行控制，作为系统控制器，其具有功耗低、体积小、存储容量大、硬件功能容易实现的特点。系统整体电路如图2所示。3.2电机驱动模块设计智能窗是通过步进电机与STC89C52芯片、运算放大器、逻辑门芯片和各种敏感电阻和遥控器组成各种外部环境变化感应控制电路，实现步进电机的智能开和关，从而简单地实现窗的自动化。3.3温湿度检测模块设计本智能窗以单片机为核心，采用温湿度传感器DHT11设计一个对环境温度、湿度的检测系统。DHT11是一款已经校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字信号模块采集技术和先进的温度传感技术，具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性，广泛应用于实验室、工业、环保、卫生防疫、仓储运输、温室等领域。温度测量范围：0～50℃；湿度测量范围：20%～90%RH。DHT11有一根数据线、一根电源线、一根地线，还有一根（NC）悬空。直接将电源线与单片机的电源VCC相连，地线与单片机的GND相连。数据线DATA与单片机的P1.0口相连，外加一个5kΩ的上拉电阻。所需要的温湿度数据便是由DATA引脚通过P1.0送入单片机，在单片机内做出相应的处理之后得到相应的温湿度数据。采用该传感器后，室内温度过高时，智能窗户自动开启，以调节室内温度。让室内环境舒服自在。3.4雨滴传感模块设计雨滴传感器过去常被运用到汽车中，以控制雨刮的速度。雨滴传感器用于检测是否下雨或者雨滴量的大小。雨滴传感器可在程序设计的规定工作条件下进行工作。笔者创新性地把CCD摄像头雨滴传感器运用到此智能窗中，使得系统能够检测到下雨天气，以达到下雨天关窗的功能。传感器安装于窗户三角突出的位置，在刚下雨时就能接受到雨滴。当传感器接收到雨滴后，发出信号接通控制器，通过控制器使执行机构动作而关好门窗。3.5烟雾传感模块设计窗上装有煤烟传感器，当检测到室内一定浓度煤气对人体造成危险时，警报声响起，同时向电路传输信号，实现自动开窗。烟雾传感器属于气敏传感器，是气-电变换器，它将可燃性气体在空气中的含量（即浓度）转化成电压或者电流信号，通过A/D转换电路将模拟量转换成数字量后送到单片机，进而由单片机完成数据处理、浓度处理及报警控制等工作。此感应器灵敏度高，当测试到有气体浓度异常时，窗户将关闭，待烟雾回归到正常范围才会重新开启。四、智能全开窗系统软件设计该智能窗控制系统的控制单元选用了STC89C52单片机，这是ATMEL公司的一款低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，具有8kΩ系统可编程Flash存储器。系统以Keil作为编程软件，以C语言为编程语言。通过各个传感器对外界和室内环境条件进行检测，由单片机判断采取相应的开关窗动作。接通电源后，各个传感器各自初始化，开始检测环境的各种参数，当数值达到所设定值后，便开始动作。程序中设置了手动开关窗是最高优先级，所有窗户的自动操作都可被手动主动停止，这充分体现了人性化设计，人的意愿是最优先考虑的。第二优先级为防燃气泄漏，当检测到燃气泄露时，电机正转开窗并语音报警及时通风换气。其后根据更传感器的重要性，依次进行优先级排序。结语本智能窗结构设计巧妙，集合了温度、湿度、烟雾等多种传感器。机、电高度融合，可靠性高、稳定性强。其集成后的智能化程度十分高，人性化理念强。而其制造、安装简易，可适用范围广，其适合引进到高档住宅、酒店、学校等场景，具有十分广阔的应用前景。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的智能全开窗设计详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
03-05

2021

单片机声光控灯系统

基于单片机的声光控灯系统设计社会快速发展的同时技术也紧跟其后，很多公共场所在照明方面做出了很多措施，这也将是目前的一个发展趋势，现实生活中有了声音和光控制开光外，利用微波感应和人体红外感应开关也有。但是，微波感应不够稳定抗干扰方面不够理想，红外感应虽然它在性能方面是比微波感应上理想，但由于它的安装是比较复杂的，卖的的价格也偏贵，红外感应适用的范围有限，只能用在一些管理的比较完善的地方，比如：宾馆、饭店、楼道和一些固定走廊。虽然这些地方可以使用红外感应来控制照明，从另外方面考虑到价格问题，还有安装管理方面不利因素。电路设计中避免了以上不稳定、性能、价格还有安装的局限性问题。能够满足大多数的环境，可以有限的节约能源。系统工作是按设定好的先后顺序执行的如图1所示。一、声光控灯系统硬件电路设计课程设计电路由51单片机、LM393电压比较器电路、驻极体话筒控制电路、光敏电阻控制电路、继电器控制电路、数码管倒计时，按键切换显示部分组成。1.1单片机及显示部分电路组成由单片机、三极管、两位共阳数码管组成。时间倒计时数码管显示电路如图2所示；当程序进入初始化时数码管显示十秒，夜晚且有声音时，继电器吸合的同时数码管开始倒计时。单片机的引脚输出高低电平改变三极管的基极电压，让Q2、Q3截止或者导通，从而改变数码管的位显示。单片机的P0口输出高低电平改变a、b、c、d、e、f的值，利用人的视觉效应，显示不同的数字两位数码管是共阳极数码管，段选接在P0口，通过改变P0口引脚的高低电平，来显示数字，而P2.3引脚用来控制个位数码管的亮灭，P2.7用来控制十位数码管的亮灭，与一定的时间间隔扫描，拉高或者拉低P0口、P2.3、P2.7的引脚将显示不同位数码管亮灭的变化。单片机的驱动电流有限，不能同时驱动数码管亮，所以增加两个PNP型三极管Q2、Q3来驱动数码管显示。按键S2按下数码管暂停显示同时灯常亮，再次按下数码管继续倒计时。1.2声光部分图3所示是声音和光的控制电路。通过改变光敏电阻RRR的阻值，来改变同向输入端INA+的电压，同时与反向输入端INA-的电压作比较，光敏电阻RRR的阻值是受外界光线的强弱而变化，外界光线较强时RRR的阻值只有几百欧，外界光线较弱时RRR的阻值有几十兆欧。光敏电阻RRR与R5电阻串联在电路中，RRR电阻的变化引起INA+脚电压的变化。INA+引脚电压低于INA-引脚电压OUTA输出低电平，此时是晚上光敏电阻工作。INA-引脚电压可以通过滑动变阻器R4调节。驻极体话筒MK1将声音转换成微弱的电压信号。当有声音时话筒感应到声音，产生交流信号，然后交流信号将C4的两端电压产生压降，迫使C4充电此时三极管基极有电压，满足三极管的导通条件，此时集电极引脚变为出高电平。INB-的电压与INB+的电压比较后OUTB输出低电平，三极管导通时间取决于电容C4的容量。1.3继电器部分单片机的引脚P3.7接在三极管Q1的基极，三极管用来接通和断开继电器，这样就变成了继电器驱动电路如图4所示：三极管Q1的基极接到单片机的P3.7口，单片机的I/O口输出电流大概20mA这样，所以不能直接用来带动负载。Q1用来放大电流，放大的电流是九十倍，继电器额定电流是40mA,Q1基极电流经过放大足以驱动继电器工作。P3.7口输出高电平时Q1三极管截止，P3.7口输出低电平时Q1三极管导通，继电器得电，继电器吸合常开触电闭合接通负载灯亮。LED用来显示继电器的吸合断开状态，当继电器吸合时LED灯亮，继电器断开时LED灯灭。二、声光控灯系统的安装首先画好原理图检查，编好程序画好仿真电路并调试，软件方面能实现，再次准备好焊接所需要的材料，以及各种工具器，先测试各个器件好坏，并且能正确区分各个器件正负极，以及怎么使用，焊接要注意什么，焊的过程先后顺序，焊完一部分调试一部分，焊完一部分检查一部分，懂得修改程序有问题能解决。三、声光控灯系统全面检查焊接电路前要对各元件单独进行测量，看有没有坏的元件，弄清楚各元件的正负极以及它的作用，在焊接时的先后顺序。有些元件有插座的先焊接插座，焊接完插座把元件插在插座里面。焊接电解电容、数码管和LED灯时，烙铁温度不要太高，焊接时间不要太久，以免烧坏元件。电路焊接完成，要对各个引脚进行检查，看看各个引脚有没有虚焊、漏焊，用万用表检查各个元件的正负极是否连在一起。各个引脚有没有短接的，有些引脚本来要连接在一起的有没有漏焊或者焊错。特别是单片机的引脚靠的太近，要用万用表检查相邻引脚是否有短路。检查各个引脚的接法是否正确，有没有把引脚的各个功能给焊错。检查完基本的测量先不要急着上电，把元件插到插座里面，再用万用表测量各个引脚看看有没有短路、断路、虚焊。最后一定要测量一次电路的正负极，看看有没有短路。结论本课程就是针对节能方面而设计的，利用单片机、声音、光的结合，实现照明。本论文的研究适合用在家庭、办公司、走廊、楼房、一些公共场合可当作路灯用。其工作原理利用人走路发出的声音被电路检测到，以此同时确定是晚上灯就会亮，当人离开后灯延时一下才熄灭。白天即使有人经过灯也不亮，电路本身功耗也低采用五伏电源供电，再加上电路本身自身的特点，此电路有节能的作用。该设计使用范围广而且稳定可靠，值得应用到生活中。本课程设计声音和光敏电路可以调节其灵敏度，增加了按键可以让灯常亮，还增加了灯亮显示时间，提高了其实用性。当有人连续经过时，会重新更新以最后一个人为倒计时，这样设计比较符合实际情况。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的声光控灯系统设计方法。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-04

2021

智能抄表单片机设计

基于单片机的智能化抄表系统设计分析伴随科学技术的不断发展，人们的生活越来越离不开电力的支持。在信息化时代的当下，人们的生产、生活、学习等各个方面都与电力有着紧密的联系。因此，人们的用电量逐渐增多，对于抄表工作提出了更高的要求，传统抄表工作无法适应当下需要，所以电力企业要大力发展智能化抄表系统。一、抄表系统的硬件设计1.1整体架构设计为了使抄表系统更加智能化，要对其增添脉冲计数、数据存储与处理、显示电量及状态、具有控制通讯中心等功能。首先，电能采集技术模块会按照脉冲计数将电表数据计算出来，并将数据存储在系统内部的RAM之中。其次，系统内核会按照所设定的时间，按时将数据传输命定发送至脉冲技术模块中，使其对电表数据进行收集，并按照提前设置的约定，将数据存储在RAM中，然后等上位机进行查询，同时记录反应较慢的上位机号码并反馈给上位机。最后，上位机有两种操作方式，一是定时抄送，二是随时抄送。定时抄送表现为上位机会按照系统所设定的时间对各个脉冲技术模块所采集到的数据进行查询；而随时抄送是指在特殊状况下，单独复查某个用户的数据。值得注意的是，在这两种模式下，要对没有响应的电脑数据进行备份，并予以警告。系统整体架构设计如图1所示。1.2各个模块设计系统各个模块的设计是智能化抄表系统的核心点，主要包括备用电源、电能采集模块、通讯模块、时钟模块、显示模块等，每个模块的选择与设计都关乎着整个抄表系统的运行效率及质量。第一，电能数据采集的电路设计。电能表的测试模块有两种设计方案，一是使用分立元件PT、CT、S/H、FIR与乘法器，来计算电压、电流及功率。二是根据数字乘法器原理，按其专有大规模集成的电能计量芯片来进行电压与电流的采样等，通过脉冲的方式将有功功率输出，进而便于微型处理器进行处理，使用起来也较为方便，性能可靠、具有较高的计算精准度。第二，译码电路的设计。译码电路可以使用74LS138芯片，并通过P2.5-2.7的I/O线译码，按照时间选用合理的芯片，将其电能信号输送至单片机内。此外，在对其进行设计时，还要使用许多片并行取样的电路芯片、存储芯片以及现场总线芯片。这些芯片能够在单片机的I/O口进行共用，并将其当做数据或是地址线，而且可以在译码器电路的支持下实现此些芯片的选通，以免数据线的地址发生冲突状况。第三，CPU的选择，CPU作为智能化抄表系统的核心，会对系统的运作起到直接影响。所以对于CPU来说，其能够与指令系统兼容，能够大于1000次的反复擦写，具有多个双向I/O口，时钟频率要保持在0-33MHZ，要有两个16位能够进行编程的定时器或计数器，还要拥有双全工的串行中断口线、中断唤醒的省电模式、看门狗电路以及软件空闲功能。第四，看门狗与外围存储设计。大部分单片机都要拥有复位电路，要求复位电路可以在单片机通电时可靠复位，在断电时可以保持程序归整，确保存储于内部的数据不会被篡改。此外，单片机在运行时会受到多种因素的侵扰，甚至出现死机问题，为了解决这一问题，可以添置看门狗电路。当单片机运行出现问题时，其能够在短时间内为单片机提供复位信号，进行系统复位。另外，为了避免在突然断电的状况下，单片机数据丢失，要进行外围存储设计，安装未处理监控芯片，当发生断电事故时，能够提前告知单片机，进行数据存储。第五，时钟模块的设计。因为智能化抄表系统属于自动化测控系统，不仅要记录数据，还要存储记录数据的时间，当出现异常数据时，能够按照数据记录时间来查找问题根源。为了实现自动化抄表，同时记录抄表时间，可以使用时钟芯片进行定时处理，在设定好抄表时间后，智能化抄表系统会按照芯片所设定的时间来查抄电表数据。第六，显示模块与电源电路的设计。显示模块可以使用PS7219静态显示芯片。因其具备15*8RAM的功能控制寄存器，选址便捷，能够对每位数字进行单独控制及刷新，无需重写。而且数字还能够控制显示数字的亮度，每个数字都可以闪烁。对于电路来说，可以分两个部分进行供电，一是对电路的数字芯片进行供电，二是对总线电路进行供电，二者电源电压控制在+5V。为了保证电网在突发断电时，采集器可以继续工作，要设计备用电源。可以选择6V、4A的蓄电池，并且备用电源的控制电路要由备用电源切换以及电源充电两部分构成。当突发断电事故时，电源可以自动切换至备用电源，确保单片机可以正常运作。二、抄表系统通讯部分的设计2.1通讯的方式计算机的CPU有两种与外界进行信息交换的方式，一是并行通信，二是串行通信。并行通信是指数据可以在同一时间内进行传递，具有传输速度快、效率好的特点，但是其传输线数量受到传输数据位数的控制，所以设计成本较高。另外并行传递距离一般不超过30m。而串行通信是指按照数据的顺序进行传输，具备传输线数量较少、成本低、效率低与传输速度慢的特点，但其传输距离在几米至几千公里不等。对于智能化抄表系统来说，因为测控对象和测控中心距离不确定，所以会选用串行通信方式。按照数据流分界来看，其定时与同步方式不一致，所以串行通信又能够分成同步串行与异步串行两种方式。其中同步串行通信方式是将数据块作为信息单位进行数据传输，每一帧信息都含有大量的字符，并且信息传输量较大。而异步串行通信方式是指将字符作为信息单位进行数据传输，每次信息传输量较少，每一帧信息只含有一字符。由此可见，异步串行通信会被运用在数据传输量较少、传输效率较低的场合中。对于智能化抄表系统来说，要使用异步串行通信方式。在对其通讯接口进行设计时，要按照实际情况合理选择接口，同时还要考虑到传输介质、通讯控制芯片以及电平转换等多个问题，进而确保通讯具有较高的可靠性，同时通讯的距离、速度及抗干扰能力都能够与标准相一致。2.2数据的上传数据上传就是将采集器所采集的电表数据以异步串行的方式传输到网络设备之中，主要表现为电平转换作用。首先，对于RS-232总线标准来说，其是现阶段使用率最高的串行通信总线接口。将RS-232与系统进行连接时，通信方式分为近程与远程，其中近程通讯又分成三种方式，一是具备硬件握手功能，数据的发送与接收互通互连，两个设备可以同时进行数据的发送与接收。数据的终端就绪与设备就绪也是互通互连的，能够有效的检测出对方是都准备就绪。二是CTS与RTS的握手功能。在向对方发送请求后，会通过清除发送端来表示对方的响应。并且其发送线会与对方的检测线相连接。三是将数据的发送与接收进行交叉连接，共同使用对接功能，不使用其他信号，并将其悬空，通过软件实现握手功能。在智能化抄表系统设计中，系统的两端分别是网络接入设备、单片机电平转换的芯片，三线在二者间进行连接，将计算机数据传输到网络中，进而实现远程传播。2.3数据的传输对于数据传输模块来说，最适合的总线设计标准为RS485。因为RS485是双半工，能够在同一时间进行数据的发送与接收，可以用在多占互联中，能够有效减少信号线的浪费，方便远距离传输数据。并且它能够使用公共电话线进行网络通信，从其电路结构上看，在平衡连接的两端安装了终端电阻，并在平衡电缆中安设了数据发送器、接收器或是收发器。另外，它不具备数据收发规则，当传输距离小于1200m时，其传输速度可以达到10KB/s。因此，可以在智能化抄表系统中应用RS485串行标准进行数据传输。对于数据传输芯片可以选择MA485芯片，因为其不仅适用于RS485标准，还适用于RS422标准。具有众多优点，具备+5V电源供电；功耗较低，工作电流为120微安，静态电流为300微安；驱动器具备过载保护功能；通信传输线能够挂多个收发器；适合半双工通信。三、抄表系统的软件设计3.1软件总体设计的需求为了满足智能化抄表系统的要求，使其具备较高的质量与效率，在设计软件时要达到以下几点要求。第一，要容易理解、容易维护。因为随着生产自动化程度的提升，测控系统结构变得愈发复杂，设计者不能够在短时间对整个系统进行充分的了解，而且软件只有经过反复的设计与调试，才能具备较高的性能。对于智能化抄表系统来说，其模块设计如果目标明确，思路也十分清晰，那么在检查错误与调试时就会变得便捷。将每个子程序当作积木一般，按照合理的循序将其排列起来，一般情况下是不会出现差错的。当有问题发生时，检修人员可以按照问题的现象及种类进行判断，从而找到故障点并将其解决。而使用模块化设计方式便于扩充或修改系统的功能。第二，要具备实时性。此特性是智能化抄表系统的基本要求，随着科学技术的发展，硬件集成度的提升，合理选用软件就能够满足这一需求。第三，具有可测试性。对于智能化抄表系统来说，一方面要根据已有测试结果来测试软件，另一方面要在软件设计完成后，先进性模拟运行，通过静态及动态的仿真分析证明没有问题后，再将其运用在实际生活中。第四，准确性与可靠性，只有智能化抄表系统具备较高的准确性与可靠性，才能够将其投入使用，以此加强用户的切身利益，促进我国电力事业更好的发展。3.2主程序的设计对于系统主程序设计来说，主要是通过调用对应子程序的方式使电能脉冲进行采集行为、分时段显示以及通信，它是抄表系统的设计主线。当上电复位后达到主程序中，除了将初始化程序与上电量数据进行数据清零外，其他部分处于无限循环状态，电表的全部功能都要在循环中进行，若是不出现系统掉电或程序因干扰而瘫痪，此执行过程会一直不断地循环。3.3子程序的设计在抄表系统中，为了避免因操作失误而使电表存储数据丢失，应在此系统设置完波特率后添置清零程序，就是在通电之前将清零键按住，当显示屏清零并出现闪烁后，将清零键松开，系统就能够正常运行。清零键要按照脉冲计数单元清零、脉冲单元清零、运算单元清零、能量存储单元清零的顺序排序。对于接受数据和通信程序的设计，首先进行上电，初始化程序，再向电脑端做出命令，同时对采集成功的数目进行记录。并且主程序应处于待接收状态，此时其与PC机之间处于通信状态，在PC机进行命令发送时，主程序会中断并得到数据采集模块中收集数据，当PC机命令成功后，会出现接收成功标志。对数据采集程序来说，其包含参数的设置、抄表数、数据的存储、户号的设计以及电表数清零等多个模块，模块的使用要按照命令来执行。除此之外，子程序还包含脉冲采集程序、显示子程序、校验子程序以及数据传送子程序，只有将此些子程序设计好，才能够保证智能化抄表系统运行稳定。四、抄表系统的抗干扰设计4.1单片机硬件抗干扰设计对于单片机来说，其干扰因素众多，有些干扰来自于内部，有些来自于外部。其内部干扰是制造工艺等多个方面决定的，而外部干扰与系统机构无关，是外部因素所决定的。电源上的干扰问题有欠压、过压以及停电，这需要在系统中加设后备电池。对于射频干扰来说，要缩小带路电宽。对于浪涌、下陷以及幅度较大的尖峰脉冲来说，可以使用两路隔离的电源进行供电，或是在电源电路中安装吸收元件，以此来提升系统的抗干扰能力。4.2单片机软件抗干扰设计在智能化抄表系统运行过程中，为了免受其他频段的侵害，使用传统的硬件抗干扰措施只能够阻止一部分的频段干扰。所以为了保证应用程序可以根据既定顺序进行有序执行，要在系统设计过程中采取相关措施，提升系统运行的可靠性，降低软件错误发生率，或者当软件存在错误后能够自行恢复正常状态。通过设计指令冗余，能够使在程序区内的跑飞程序恢复正常；通过设计软件陷阱，能够使不处于程序区内的跑飞程序恢复正常；通过Watchdog技术，能够将一些处于死循环状态的失控程序恢复正常。所以在设计智能化抄表系统时，要包含以上设计，从而使系统能够稳定运行。总结单片机的智能化抄表系统设计包括：抄表系统的硬件设计、通讯部分设计、抄表系统的软件设计以及抄表系统的抗干扰设计，只有做好此些设计，智能化抄表系统才能够稳定、有效的运行，从而促进我国电力事业可持续发展。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于单片机的智能化抄表系统设计分析详情。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wi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03-03

2021

单片机电磁干扰技术

单片机应用系统电磁干扰技术研究单片机系统在工业应用中越来越广泛，是产品研发和生产中的重要技术手段，但由于系统所处的电磁环境往往比较恶劣，单片机工作时，常受到内部和外部的各种干扰，对单片机正常工作带来不利影响。为了确保单片机系统的可靠性和安全性，必须了解干扰原因，这是解决干扰的重要问题。一、单片机系统干扰类别及分析1.1单片机系统电磁干扰的要素单片机系统发生电磁干扰问题，存在三个因素，即电磁干扰源、耦合途径、敏感设备。其中干扰源是指产生干扰的元器件、设备和信号；耦合途径是指从干扰源到敏感设备的通路和媒介。典型的耦合途径是通过导线的传导和空间的辐射；敏感设备是指被干扰的对象，比如单片机、放大器、数模转换器等。1.2单片机电磁干扰的分类单片机系统中电磁的干扰通常分为好多种，按照传播方式、噪声产生的原因、波形特征等进行分类。按照传播方式可分为串模噪声和共模噪声；2）按产生的原因可分为高频振荡噪声，放电噪声，浪涌噪声；3）波形特征可分为脉冲电压，持续正弦波，脉冲序列等。单片机系统的干扰源主要是电磁能量干扰。干扰源主要分为内部干扰源和外部干扰源：（1）内部的干扰源主要来自印制电路板和电路之间形成相互的干扰；主要由于系统内部印制电路板设计走线不合理，元器件布局不正确及接地等使得单片机系统不能正常工作。（2）外部干扰源主要是电磁波和电磁场。强烈的电磁场干扰信号会影响单片机系统工作，较强的外部干扰信号主要通过电源而进入单片机内部系统，所以，供电电源的抗干扰的方法是我们进行电磁抗干扰的一个研究重点。1.3电磁干扰对单片机造成的影响1）单片机系统数据采集误差加大，使得RAM数据发生篡改，降低数据的可靠性。2）单片机控制系统失灵，自动控制系统受到电磁干扰时，可能出现误动作误控和失控，使单片机控制系统的有效性和可靠性降低。3）程序运行失常，干扰使得单片机的PC值到了未使用的地址空间而进行毫无意义的运行，或者程序虽然在正常的地址空间运行，但干扰使程序跳转到不应去的地方运行或进入死循环。二、电磁干扰抑制技术2.1硬件的抗干扰技术硬件的抗干扰技术是单片机系统应用和设计中首选抗干扰措施，能有效阻断干扰传播途径，抑制干扰源，合理地布置与选择有关参数，硬件抗干扰措施能抑制绝大部分电磁干扰，常用的硬件干扰如下。1）印制电路板设计。印制电路板的设计与布局合理与否对单片机系统的可靠性很重要，这里是噪声的产生、传播和吸收的关键步骤。从减小辐射干扰的角度出发，尽量选用多层板。内层分别做电源层、接地层。对信号形成均匀的接地面，加大信号线和接地面间的分布电容，抑制其向空间辐射的内力。对于多层线路板，不同区域的地线面在边远处要满足20 H法则（即地线面的边沿要比电源层或信号线层的边沿外延出20 H，H为地线面与信号层之间的高度）。电源线、地线、印制板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下，电源线、地线或印制板走线都会成为接收与发射干扰的小天线。减低这种干扰是减少电源线、地线、印制板走线本身的高频阻抗，而且排列要恰当，尽量做到短而直。线路板上有不同的功能电路时，不同类型的电路应分离，其接地也应分离；不能有信号线穿过地线面上的裂缝。I/O接口上使用独立的地线，为滤波和屏蔽层提供干净地点，滤波器尽量靠近电缆进出口。高速时钟地线尽量短，不要换层，拐角不要90°，尽量远离I/O端口；芯片上安装的散热片要多接到信号地上；I/O接口的驱动电路要靠近。2）选择元器件。元器件是系统的基础，同时也是控制系统中重要环节，只有合理地选择元器件，才能提高整个系统的可靠性和稳定性，因此，应选择集成度高，抗干扰能力强，功耗小的电子器件。3）接地技术。信号地通常分为单点接地、多点接地和混合接地等种类。按信号频率小于1MHz时，采用单点接地；工作频率在1 MHz～10 MHz时，采用单点接地时，地线长度不得超过波长的1/20，否则采用多点接地；信号工作频率大于10 MHz时，为了降低地线阻抗应采用多点接地。多级电路接地点应选在低电平电路输入端，使该端最接近于基准地位，输入级的接地缩短，受到的电磁干扰可能性减少。4）隔离技术。通过隔离可以把外来的干扰通断切断，同时起到抑制漂移和安全保护的作用。一般分为物理隔离和光电隔离。物理隔离一般针对单片机前段的输入信号，在工业测量中分为两部分。（1）显示及控制部分，称为二次仪表；（2）传感器，称为一次仪表。有时一次仪表和二次仪表距离较远，在传输过程中信号容易受到干扰，其信号线要远大于功率导线；光电隔离是将两个电路系统的电信号隔离开，通过光耦来传递信号，既能确保隔断噪声信号从一个电路传输到另一个电路，也能保证信号的正确传输。在直流和低频系统中，大多采用光电耦合的方法来隔离，由于以光为媒介进行间接耦合，因而具有较高的电气隔离和干扰抑制能力。2.2软件的抗干扰技术尽管采用了硬件抗干扰技术，但由于产生干扰的原因复杂，具有很大的随机性，难保证单片机系统不受到干扰，所以采用采用软件抗干扰技术措施加以补充。1）指令冗余技术。单片机受到强干扰会造成程序计数器PC值改变，程序脱离正常运行轨迹，出现乱飞，操作数值改变，及操作数当作操作码放入错误。指令冗余与软件陷阱相似，但有区别，软件陷阱用在程序存储器的未使用区域中，而指令冗余通常在程序中，其做法是在正常的指令后插入一些NOP指令或将有效字节重写，采用指令冗余技术不仅可以使跑飞的程序纳入正规，还有助于消除随机干扰，提高可靠性。2）软件陷阱技术。软件陷阱是指一些可以使失控程序恢复正常运行或恢复到初始状态的一系列指令，通常采用NOP空指令充当软件陷阱，当程序失控时，只要PC指向这些单元，连续执行几个空操作后，程序就会执行后面的正常程序或被强制跳转到某个指定位置而自动恢复正常，在程序正常工作，该软件陷阱并不影响系统的正常工作。3）数字滤波技术。数字滤波是用程序实现的，不用增加硬件设备可多通道共用，具有高可靠性和高稳定性，可对低频信号滤波。而模拟RC滤波器受电容量的限制频率不能太低，灵活性好，改变程序就可改变不同的滤波方法。4）看门狗。有时单片机在受理电磁干扰就会出现程序的无序执行，如果程序进入死循环则使单片机死机，解决这个问题的方法是在系统上加看门狗。在各程序段中加如下程序：其中YS为延时子程序，WATCHDOG是看门狗子程序，计数器的计数值（计数时间）要大于主程序循环一次的时间，否则系统就会总复位而不能正常运行。正常工作时程序每运行一次LCALL WATCHDOG就从P2.7送一个脉冲使计数器清零，其Qn输出端始终为低电平，不会使系统复位，一但系统受到电磁干扰后程序进入死循环，程序不能被正常执行也就不能从P2.7送脉冲，就会使计数计满Qn被罩“1”通过47uF电容送至8051的RESET脚，使系统复位，重新执行主程序。总结在设计单片机应用系统中，只要认真分析系统的硬件构成，精心选择元器件，确认干扰源和敏感器件，对他们进行合理布局，能提高系统的稳定性。实践证明，只有从硬件和软件两个方面采取措施，以硬件抗干扰技术为主，软件抗干扰技术为辅，二者相结合，才能有效地排除干扰信号的影响，使系统稳定性得到提高。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的单片机应用系统电磁干扰技术研究。我们有丰富的智能电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是松翰单片机代理商、应广单片机代理商，出售并开发sonix与应广的MCU与语音IC方案。我们代理并开发杰理、安凯、全志、realtek等系列的IC与方案，还开发BLE蓝牙IC、双模蓝牙模块、wifi模块、物联网模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙开发、wifi技术等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
03-02

2021

纯BLE数据通讯模块

纯BLE数据通讯模块是一种基于蓝牙低功耗（Bluetooth Low Energy，简称BLE）技术的通信模块，用于实现无线数据传输。BLE是一种低功耗的蓝牙技术，专门设计用于低功耗设备之间的短距离通信。与传统蓝牙技术相比，BLE具有更低的功耗、较简单的通信协议和更短的连接时间，使其成为物联网（IoT）设备、传感器和其他低功耗应用的理想选择。纯BLE数据通讯模块通常包含蓝牙无线收发器、射频前端、微控制器单元（MCU）和相关的外围电路。它可以直接与其他BLE设备进行通信，例如智能手机、平板电脑、电脑或其他支持BLE的设备。通过BLE通讯模块，设备可以通过无线方式传输数据、发送命令或接收控制信号。纯BLE数据通讯模块常用于各种应用领域，如物联网设备、健康监测设备、智能家居、可穿戴设备、无线传感器网络等。它们可以通过BLE技术实现设备之间的互联互通，并支持各种数据传输需求，例如传感器数据采集、远程控制、固件升级等功能。通常，BLE通讯模块会支持其他功能和通信协议，例如串口通信、GPIO控制等，以满足不同应用场景的需求。因此，在实际应用中，可以根据具体的技术规格和功能需求选择适合的BLE通讯模块。
03-01

2021

蓝牙文件传输

蓝牙文件传输是指通过蓝牙技术实现设备之间的文件传输。它允许用户在蓝牙设备之间无线传输各种类型的文件，如照片、音频、视频、文档等。蓝牙文件传输提供了一种方便快捷的方式，使用户可以在不需要使用数据线或互联网连接的情况下共享文件。蓝牙文件传输涉及以下几项关键技术：蓝牙技术：蓝牙是一种无线通信技术，通过无线电波在短距离范围内（通常为几米）传输数据。蓝牙技术提供了可靠的连接和数据传输能力，使设备能够进行互联和通信。蓝牙文件传输协议（OBEX）：OBEX是一种在蓝牙设备之间传输文件的协议。它定义了一套通用的命令和规范，使设备能够识别和解释传输的文件，并在文件传输过程中进行适当的处理。文件格式和编码：在蓝牙文件传输中，要考虑到不同设备之间的文件格式和编码兼容性。通常，文件会以特定格式（如JPEG、MP3、MP4等）存储和传输，并使用适当的编码方式进行数据压缩和解码。设备识别和配对：为了进行蓝牙文件传输，参与传输的设备需要相互识别和配对。这通常涉及设备的蓝牙地址（Bluetooth address）和配对码（Passkey），以建立安全的连接和数据传输。用户界面和应用程序：蓝牙文件传输通常需要用户界面和应用程序来管理传输过程。这些界面和应用程序可以提供文件选择、连接管理、传输进度显示等功能，以方便用户控制和监视文件传输过程。总的来说，蓝牙文件传输利用蓝牙技术和相关协议，在设备之间实现无线文件传输。通过简单的操作和配置，用户可以轻松地共享文件，并在不同设备之间传输数据。
07-30

2020

MDA软件设计方法

由于传统的软件开发模式其最终生成产品是程序代码，难以适应需求的快速变化。虽然目前部分生产环节已经有模型可以参与，但模型仍不能应用于大规模的软件开发中，因此软件开发过程中不可避免地出现非标准化与非自动化的问题。为了解决软件开发中存在的这些问题，OMG组织发布了模型驱动架构（Model Driven Architecture，MDA）。本文在介绍MDA开发过程的基础上，探讨了平台无关模型和平台相关模型的定义、映射和转化等，并将MDA开发方法和传统软件开发方法进行了分析比较。一、MDA体系结构模型驱动式软件开发是指通过对问题进行分析然后建模、转化和精化模型，最终生成可执行代码的过程。模型驱动架构是一种建立业务逻辑抽象模型并自动产生完备的应用程序的方法，其核心思想是通过计算无关模型（Computation Independent Mode，CIM）描述系统的行为与功能，用与使用平台无关的建模语言（例如UML）来构建在实现时无需关心所用技术的平台无关模型（Platform Independent Mode，PIM），随后平台无关模型通过一定的转化规则与辅助工具被转化为平台相关模型（Platform Specific Mode，PSM），最后PSM精化生成可执行代码。MDA软件开发方法将标准的系统模型放在了驱动架构的核心位置，如图1所示。MDA通过PIM和PSM将系统说明和实现技术与平台独立开来，确保软件开发成果不受需求变化与技术变迁的影响。MDA模型组织分为4层结构，如图2所示。下一个层次是上一个层次的应用，上一个层次是下一个层次的基础，MOF位于M3层，其是MDA框架中基础与核心的模型，同时也是M2层所有模型的元模型。M2层为MOF上不同模型所对应的模型语言，不同的领域通过M2层能够获取与所在领域相匹配的建模语言，为M1层的建模提供了建模符号。M1层是软件开发过程中建模人员采用模型语言为企业应用建立的模型描述，PIM，CIM，PSM应用模型就位于该层之中。最底层为M0层，即实例层，其将M1层的模型转化为具体的可使用的应用程序。MDA的核心是由OMG制定的一系列标准，元对象设施（Meta Object Facilit，MOF）、统一建模语言（UnifiedModeling Languag，UML）、数据仓库元模型（CommonWarehouse Metamodel，CWM）、XML元数据交换（XML⁃based Metadata Interchange，XMI）以及对象约束语言（Object Constraint Language，OCL）。这些标准构成了一个构建模型驱动架构的基准，其不但决定了MDA的核心架构，并在State⁃of⁃art的系统建模中起到了关键性的作用。二、MDA实现与基于模型驱动架构的软件开发基于MDA的软件开发过程可分为：（1）模型驱动软件开发过程。此方案中使用的模型为PIM和PSM，利用模型驱动代码的产生，具体操作步骤为代码通过模型产生，接着通过人工的方式进行商业逻辑代码的编写，最后将手工编写的商业逻辑代码进行部署及发布。（2）通过模型驱动来控制系统运行时的行为。此时软件模型能够被一个操作系统运行时通用模型直接执行，该过程无需产生具体的软件代码，最后部署和发布的仅是模型，因为模型中已经将应用程序的各个层面均做出了表达。基于MDA的软件开发包括建模、开发和发布三个阶段，如图3所示。模型阶段：创建无关平台模型PIM，并以此为核心，ISM和PSM均可通过PIM自动转换生成。该模型应用如XMI的MOF映射方法进行映射。开发阶段：产生平台无关代码，即MDA工具自动产生和程序员手工编写客户端及服务器端的代码。MDA中代码的生成是MDA工程的最终目标，其具体是指PSM到代码的映射，映射生成ISM模型。发布阶段：该阶段将诸多内容放在一起组成可运行组件，其包括模型、MOF映射、手工编写的代码和MDA运行时库及待发布的配置信息，最终将组建发布到运行平台上。三、软件开发过程比较虽然基于MDA的软件开发过程是一种新型模型驱动软件开发方法，与传统的软件开发方法相比具有以下优点：（1）模型变换可自动实现。相比较传统的软件开发过程由手工完成模型与模型、模型与代码之间的变换，基于MDA的软件开发过程均是MDA开发工具自动完成的。（2）便于维护，模型与代码同步。在基于MDA的软件开发过程中，模型通过转换即可直接生成可执行代码，无需要其他步骤，从而实现模型与代码的同步。软件开发人员对软件的维护重点从程序代码变为与技术平台无关、与业务逻辑相关的平台无关模型。（3）开发效率高，软件可靠性强。MDA模型架构对系统的不同层次进行抽象，每一层代表的含义简单易懂，从而使得系统的整个框架可被软件开发人员清晰地了解与掌握，而不必困惑于具体的实现技术。由于模型通过转换即可直接生成可执行代码，使得开发过程中减少了编码环节，所以若构建PIM正确，整个系统的正确性便可得到保证。（4）业务逻辑模型独立于技术实现平台。PIM模型可根据技术平台的不同，自动生成基于该模型的软件系统，从而实现PIM模型与技术实验平台的独立。（5）模型是程序生成的基础设施。在基于MDA的软件开发过程中，模型被作为其生命周期中的设计工作，是程序生成的基础设施。模型通过一系列转化最终可自动生成可执行代码。总结本文在介绍和分析了MDA的架构和基于其软件开发过程的基础上，将其与传统软件设计方法进行了对比，说明了其在软件开发过程中的显著优势，并在文中最后设计基于MDA的决策支持系统，证明了使用MDA开发方法设计的软件系统独立于技术平台，通用性强、可移植性强，其可通过建模、转化和精化模型，直至最终生成可执行代码，大幅降低了设计成本且提高了开发效率。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于MDA的软件开发方法的研究。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-29

2020

数据库技术软件开发

数据库技术在ARX软件开发中的应用工程实践中为提高绘图与设计的效率，采用ARX技术对CAD进行二次开发，这一方法在工程中广泛应用，为设计流程提供了规范的模式。在CAD的三种开发接口技术中，ARX程序是最适合对CAD进行二次开发的工具，可以对ARX提供的资源进行有效利用，以及在VC开发环境下，利用丰富的资源从而将产品对外发布。对CAD进行二次开发时，可以发现，其软件的设计仅仅只能满足对图形的绘制，对数据及软件结构不能进行有效的管理。因此数据库技术在ARX程序软件开发中的应用，能对二次软件开发的框架体系进行改善，对软件开发后期的管理工作提供便利，从而实现CAD系统与ERP、PDM数据进行集中管理，以及其他子系统集成工作。一、ARX程序含义简介ARX是现代最新的软件二次开发技术，支持c语言的编写及应用程序，允许开发者对CAD图形软件的充分利用，并可以直接访问，ARX程序可以与CAD软件的编程接口一起配合使用，在ARX程序中开发的应用程序实质上是动态链接库，即DLL，从而使得CAD与其地址空间共享，进行通信。ARX程序的运行速度得到提高，程序的功能也得到增强，通过ARX程序建立新的派生物，对其他程序进行共享，从而对编程能够充分利用。ARX程序与其LISP、VBA程序这三个属于第三发软件开发工具，ARX程序是一歌开放式的体系结构，对CAD软件可以进行直接的访问与操作，ARX程序可以通过对数据库的库外函数进行调用，从而对图形数据库进行初始化操作，并对数据库的对象进行创建，并对数据库的对象进行编辑与保存，从而使图形数据库CAD生成可见及不可见的实体几何对象，构建符号表与字典，其本质是对CAD增加块表记录，形成动态链接，使CAD软件与其他应用系统能够进行共享，提高程序的功能，对CAD软件进行直接访问和浏览。二、ARX程序中数据库技术选择ARX程序对外部数据库的访问，可以根据CAD提供的编程接口ASI，在VC开发平台上对提供的数据库进行访问并开发。用ASI库函数对数据库外部进行访问需要开发人员学习ASI的相关专业知识，由于ASI编程的资料严重匮乏，不利于外部数据库对CAD进行二次开发。对MFC进行编程需要在ARX程序在一定的初始化进程后进行，对ARX程序的开发需要根据MFC提供的类库函数，访问外部数据库，可以有效缩小开发周期，降低开发的难度，还可以使程序功能得到增强，从而为实现ARX程序的C/S模式提供便利。三、数据库技术在ARX程序中的应用3.1基于ADO的ARX程序开发应用对CAD进行二次开发，首先需要建立标准件与基本零件库，标准件及与基本零部件的形状结构一般为定型，可形成系列，零部件之间的尺寸关系用参数表明，工程数据库的重要组成部分及相关基础数据首先需要对零部件的几何关系数据特有的静态性与共享性进行确定。一般在化工设备中，零部件应按照国家标准进行设计与制定研发。且化工设备当中零部件的数量大，形式多，其数据的规律性较强，因此在化工设备也常常使用，并通过数据库对零部件的数据进行管理。本文根据JBFF4713～92这一支座零部件的开发为例，支座的开发主要有四种系列，分别是A、AN、B、BN这四种形式，这四种系列当中大多数都是具有标准化的数据，通过标准化公式进行表示，通过函数的重载实现，将这四种系列的支架进行独立分别，主要是由于其他的模块有可能会单独调用某一支架，为了能更加清晰的描述。而ARX程序的数据公式是在用户输入及选定数据之后，对相应的结构函数进行数据调用，并将数据进行传递，再根据所得数据从数据库中提出相应的数据，即相的应类，对数据的正确性进行详细的检查，最后根据ARX程序提供的类库函数对图形进行绘制，完成MFCDAO的数据库看访问。3.2基于ODBC的ARX程序开发在工程图纸管理中的应用PDM是对工程图纸进行计算机化管理的技术，根据PDM技术建立工程图纸管理系统，从而实现工程电子文档与资料管理，工作流程与产品配置管理，及项目的分类检索管理等多种管理功能。工程图纸的设计一般是由设计者在设计后向服务器提交设计方案，并通过审核与校验等详细流程。在审核过程中图纸的设计将会被浏览及做出修改，且图纸的设计一般是在CAD软件上进行长时间的设计，与工程图纸管理系统没有进行融合。目前可通过多种技术对CAD软件与工程图纸管理系统进行连接，但在特定场合下，例如对工程图纸的设计与修改，CAD与工程图纸管理系统仍没有彻底的融合，设计者在不同软件下存在操作上的多种问题，例如使用OLE技术将CAD与工程图纸管理系统建立通信，其内嵌的方式仍不满足用户的需求，且系统的反应迟缓，对用户的使用造成不便。对ARX程序进行开发，需要与MFC在开发数据库的优势进行结合，才能使CAD软件与工程图纸管理系统进行有效的融合，保证设计人员在CAD软件熟悉的环境下进行办公和设计。但如果对图纸进行只读浏览，采用OLE技术与快速浏览工具结合较为实用。工程图纸的提交，需要采用ARx程序实用MFCODBC对数据库进行访问，而提交绘制的CAD文件可以采用多种方法，例如在数据库中运用varbinary字段以及Winsock。ARX程序是根据CAD客户端建立只读文件夹，为服务器管理者提供使用，并在只读文件夹中将ARX提供的类库函数保存为dwg格式文件，调用数据库执行的系统命令，将拷贝下来的文件复制到服务器的相关文件夹中，保证服务器的安全，避免服务器目录的安全性受损。具体流程如图1所示。结语数据库技术在ARX程序中对软件进行二次开发主要是对外部数据库进行调用，并将数据库的开发技术与CAD技术进行综合利用，根据CAD软件在图形上的优势，提高软件开发的质量，为ARX软件开发提供规范的数据管理，有效解决CAD系统与其他子系统之间的集成问题，为CAD软件的二次开发提供新的解决思路与方法。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的数据库技术在ARX软件开发中的应用。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

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