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

03-24

2021

单片机物联网应用

单片机技术在物联网电子产品中的应用分析现如今，电子科技已成为推动工业社会发展以及计算机信息社会建立的不可或缺的动力，也彻底改变了人类的生活方式。从生活娱乐到交流通信，从工业控制到自动技术，给人们带来声、光、电等身临其境的感官享受，在工业控制的施工作业中，其精确的自动控制以及管理系统，不仅大大节省了人工管理成本，也提高了管理精度和效率，电子设备从各方面影响着整个世界的进程，而这一切都依赖于电子产品控制系统，即单片机技术的发展。一、单片机的原理与概念单片机的产生与发展，离不开计算机科技的发展。早期的电子产品设备只能依靠简单的电流效应来控制传感器或机械部件实现控制功能，这种控制方法功能单一，且功能执行率低。随着计算机科技的发展，直到20世纪80年代超大规模集成电路的出现，才标志着单片机技术正式走上舞台。大型工业行业的电子控制设备既复杂且笨重，不易于部署，然而随着电子娱乐设备走人千家万户，以及机械小型化、智能化和集成化的发展，要对其实现控制功能，庞大的电子控制系统，很显然无法应用于流通及普通商业领域。因此，需要借助于集成电路的优势，将所有控制、反馈、运算以及存储等众多功能的小型计算机操作系统集成到一枚芯片上，实现普通计算机系统的所有功能，这一切功能只需要在一片小小的芯片上执行，由于其相对于传统的计算机控制系统来说功能齐全且体积小，因此，被广泛应用于家庭娱乐、工业控制、航空航天等各个方面。二、单片机的发展历史（1）概念提出：单片机从诞生之初，就是为了解决工业设备以及电子设备的控制问题，与传统计算机系统采用桌面式控制方式的概念相反，单片机的设计初衷就是为了解决工业控制系统以及流通电子设备内部空间狭小、结构紧凑的问题，因此，对其结构以及集成方式的设计，成为最开始就需要确定的标准，成为单片机的设计标准一直沿用至今。（2）功能扩展：由于电子设备功能的日趋多样与复杂化，对于单片机设计来说，这一阶段的主要任务就是根据具体服务对象，了解各种电子设备需要实现的功能，促进单片机设计不断满足各行各业的发展需求。（3）系统形成：随着单片机在社会经济生活中的应用范围越来越大，各行业接口电路的完善，带动了其设计功能不断完善和发展，单片机的功能设计已逐步成熟，在微电子技术的推动作用下，现在的单片机已能完全集中整个电子控制行为，并进行系统式的分析处理，正式迈入了系统化控制方案的范畴。三、单片机技术在物联网电子设备中的应用物联网的技术核心，就是应用计算机网络信息技术，通过网络指令向电子设备中的控制系统下达命令，完成各种功能的操作，相对于传统的人力操作方式来说，消除了地点的阻碍，使得人们在远距离外也可以控制电子产品，可以随时掌握如工业设备、飞行器具或电子设备的运行情况，极大地提高了工作效率，降低了人力成本。同时，由于其可以远距离进行操作，因此，对于危险环境或者人工难以到达的区域，都能实现有效的管理。因此，对于物联网行业来说，单片机是促使物联网行业发展的重要因素。3.1单片机在电子监控行业的应用单片机技术彻底改变了电子监控以及门禁安全监控的工作方式。随着生活水平的提高、物质生活的改善，人们对于安全监控的要求提高。传统的电缆式闭路监视设备，只能通过电视光缆连接监视器与录像机，其改造投入大，且需要安全人员全天24h不间断观察监控探头，才能及时发现异常情况，当人们外出时，对于异常情况根本无法及时做出应对措施，同时，暴露的监控设备还容易被蓄意破坏。普通家庭根本无法投入如此大的人力与物力，因此长久以来，电子监控只在公务事业机关以及大型企业普及，无法走入普通家庭。而利用了单片机物联网技术的监控设备，随着计算机网络技术以及无线网络的普及，不仅可以通过物联网控制手段，随时远程控制监控设备的镜头拉伸、旋转、报警以及取证操作，同时，由于可以利用无线传输，因此，在部署监控设备时不需要考虑监控电缆的架设，同时，还可以做到不管身在何处都能实时查看监控画面，对于各种异常情况都能及时作出反应，保障居家安全和工业设备等设施的安全运行。3.2单片机在工业生产管理中的应用由于行业本身的特性，工业化生产企业的工作环境一般为高温、高热、高压的极端环境，甚至不可避免地会产生有毒气体以及辐射污染，这种极端环境的管理工作人力不可胜任，因此，只能采取机械控制手段进行监控及管理工作。传统的单一式控制设备只具有控制功能，而不具备数据分析以及工作环境监控等功能，因此，危机反应意识差，往往只能等到安全事故发生时才能做出应对措施，而由于现场的环境恶劣，通常还需要做好事故现场的安全排查工作才能够允许施工人员进入，在此之前只能束手无策。利用单片机嵌入式系统的高度集成化特点，对于人力无法到达的区域，可以在现场随时控制、监督及评估各种工业仪器及设备的运行运转情况，对于可能发生的工业事故可以作出风险预估，随时掌握工业生产动态。而且通过在多个关键设施及通道安装控制器，可以在危机发生时迅速切断蔓延通道，将损失降到最低，提高企业风险自査及自救能力。3.3单片机在航空导航、飞行安全及定位中的应用人类社会所有科技的发展，都有着千丝万缕的联系，它们互相推进又互相作用。人类的航空发展史，便是结合了航空产业、电子科技、无线电通信技术、卫星定位系统、计算机导航设备、自动驾驶系统等各方面高科技。自20世纪初叶飞机被发明以来，飞行员只能通过目视或陀螺仪来确定飞行方位和高度，这些方法均会受到天气因素的干扰，因此，严重制约了航空业的发展。但是随着高科技电子设备的应用，航空飞行逐步摆脱了人力导航限制，自动导航技术已成为主要的技术方式，有效地降低了飞行员的工作量，而且其具有精确的航线控制能力，同时，通过物联网分析技术，导航中心可以随时对飞行过程中各主要部件的飞行状态进行指导及安全监管，必要时可以通过电子设备控制程序接管飞行控制系统，保证飞行安全。微软公司在2016年宣布，将与罗罗公司合作，运用物联网技术对航空发动机的飞行状态进行全方位的监测，以提高航空发动机的工作稳定性和安全性。结语单片机技术在物联网行业的应用只是一部分，其在人类生活娱乐、通信电子、基建行业以及国防建设等各个行业都已得到应用，在信息化社会以及人工智能科技逐步繁荣的今天，其在人机交流、语音控制等方面的发展更是值得期待，不管是在物联网行业还是在其他行业，必须全面推行单片机控制领域的研发和教育工作，跟随信息时代的全球化经济发展步伐。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技术在物联网电子产品中的应用分析。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，出售并开发松翰与应广的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。
03-22

2021

单片机C语言技术

虽然单片机有自己的编程语言，如果，我们用单片机的编程语言要做出实际的东西，那是非常不容易的。比如，你做一个除法，十六位的，你要编几十条语句，如果没有专门的研究单片机的经历，相信很难胜任。但你用C语言，一句就行了，而且编写的程序精简，容易查出错来，调试比较简单。只要你对单片机有一些硬件的了解，你就可以用C编些比较复杂的程序。现在单片机的执行速度很快了，时针频率有的可以达到40MHz，不存在C语言的效率不高而影响你的程序运行。另外，C语言作为一种高级编程语言，具有良好的结构性和移植性，在单片机中引入C语言，可以极大地方便单片机的编程和开发。一、单片机系统概述（1）单片机的定义：单片机的英文全称为single chip microcomputer，翻译为单片微型计算机，主要将CPU、半导体存储器、I/O接口、中断系统和定时器等各种元器件集成到一块半导体芯片上，由此软硬件构成的整个数字电子计算机就叫做单片机，也称为MCU(Micro controller Unit)。（2）单片机的系统组成：单片机系统通常包括硬件系统和软件系统两部分。硬件系统主要是指单片机芯片上集成的各种元器件以及被控对象。软件系统通常有很多主程序或者子程序组成，利用汇编语言或者C语言编写完成，具有对系统监控等功能。（3）单片机的功能特点：单片机作为一种微型电子计算机，具有许多功能特点。第一，单片机的元器件集成度高，适合制作大规模或超大规模集成电路，可靠性和抗干扰能力都较强。第二，由于集成度高，单片机的价格相对较低廉，性价比较高。第三，单片机的指令较为丰富，拥有强大的控制功能。第四，很多单片机只需要2.2V甚至更低的电压就可以运行，所以其工作电压低，功耗低。第五，单片机的体积小，携带方便。（4）单片机的应用范围：单片机强大的功能特点决定了具有广泛的应用范围。在国防、军农、工业、农业等方面，单片机都有所发挥它的用处。概括起来，主要是在家用电器、机电一体化中、智能仪器仪表、实时过程控制、分布式多机系统等方面较多。二、C语言在单片机开发中的特点C语言作为一种结构化的程序设计语言，具有很强大的功能性、结构性、可移植性。使用C语言开发单片机系统，可以让编程人员在不懂得单片机指令集的情况下，也能够写出完美的单程序。在基于C语言的单机片系统，可以对数据进行专业化处理，能够避免运行中非异步的破坏。在所有的计算机语言中，C语言的运用最为广泛。在单片机的开发中，使用C语言会表现出以下优势。（1）库函数丰富，移植性好：C语言是一种编译型程序设计语言，它的运算速度快、编译效率高，拥有齐全的函数库，比汇编语言更加具有可读性。由于它是面向对象的语言，所以其可移植性好。（2）应用广泛，方便开发相比于汇编语言，C语言更加符合人类的思维方式。很多编程人员都习惯C语言，使用C语言进行编程可以减少他们在硬件匹配上所花的精力，从而有更多的时间去调试程序和优化算法。（3）程序结构完善，兼容性好：C语言编译的程序往往具有较为完善的模块化结构，在后续的开发中可以随时修改和补充。正是由于C语言的程序结构较为完善，也使得它在模块化设计方面运用较为广泛。使用C语言编写的单片机程序，采用的是自顶向下的结构化程序。对应不同的模块，设计不同的功能，使整个程序功能模块化，实现不同的兼容性。这种结构化模块可以使整个程序结构清楚，方便后续的调试和修改。三、基于C语言的单片机开发技术3.1基于C语言的单片机开发环境在众多的单片机程序开发软件中，KEILC5l是运用最为广泛的一个软件，集合了编辑、编译、仿真等功能，可以支持不同公司生产的MCS51芯片。同时，KEILC51软件具有友好的操作界面，而且已经将C语言集成进去，另外还支持汇编语言，所以具有强大的编程和调试功能。KEILC51的开发环境包括了编译器、汇编器、实时操作系统、项目管理器、调试器等部分。而编写的目标程序的源文件可以构成不同的组，利用项目管理器，可以方便地对应目标、组或单个文件。利用KEILC51中集成的浏览器包含了全局索索的功能，可以帮助用户快速搜索文件和查找信息。KEILC51软件中集成了源代码编辑器，它的操作界面友好，许多特性都为用户所熟悉。利用源代码编辑器自然而又方便的编程环境，编译人员可以在编辑器内随时编辑和调试代码，更能对所写程序进行快速的检查错误和优化代码。3.2基于C语言的单片机开发步骤在使用C语言开发单片机程序时，通常分为：程序代码的编写和编译、目标代码的连接和转换等过程。在编写完程序代码和调试完程序后，还应当将程序编译为HEX文件，使其能够移植到单片机上，并能执行所编译的代码。基于C语言的单片机开发步骤，主要包括四个过程。第一步，安装软件。登录KEIL的官方网站，下载所需的商业软件安装包到电脑上。下载完成后解压安装包，然后双击SETUP.EXE文件，同意其协议条款，根据提示信息输入序列号，一步一步完成安装过程。可以进行完整安装，并进行对应的设置。第二步，创建源文件。首先，打开软件建立一个新的项目，或者添加原有的项目，然后建立一个新的空白程序。在新程序的文字编辑窗口，编写所需代码，即可生产C语言程序的源文件。第三步，编译并调试。这也是单片机开发过程中的中间阶段，开发人员将软件转换到调试模式，然后利用软件的仿真功能，对源程序代码进行逐个调试。检查并发现错误的代码，及时改正和完善。利用C51编译器调试和编译源程序，生成目标代码或模块1。最后，将各模块连接在一起，最终生成文件。第四步，生成HEX文件。采用Intel公司提出的十六进制字节宽度来保存HEX文件，然后将所编译的目标程序生成HEX文件，最后将该文件通过编译器烧写进单片机的芯片中，用于后续的仿真调试。结论综上所述，基于C语言的单片机技术具有强大的功能，可以实现硬件指定的作用。单片机的出现极大地推动了计算机技术的快速发展，目前已经运用到了家用电器、汽车电子等生产生活的各个方面。C语言逐渐代替汇编语言，成为了单片机开发中最合适的语言，在未来的运用中，基于C语言的单片机技术将会有更大的发展空间。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C语言的单片机技术详情。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。
03-21

2021

单片机看门狗技术

单片机系统中的看门狗技术实现方法一、单片机与看门狗技术概述单片机系统在军事、工业、民用产品中的应用越来越广。它将许多以往硬件实现的功能由软件来完成，体积小巧、功能丰富、智能化程度高、但由于单片机系统的工作现场比较复杂，存在来自系统内部与外部的各种电气干扰，除此以外还受到系统结构、制造工艺、元器件的选择与安装的影响，这些都是单片机系统的干扰因素，对系统的可靠性方面带来许多问题。这些干扰会导致单片机程序飞到一个临时构成的死循环或PC指针落到程序存储器芯片地址之外。这种情况下冗余指令和软件陷阱都无法解决，系统将完全瘫痪。在这种情况下，只有复位。因此看门狗技术就是一个能发出复位信号的定时器电路。设置看门狗是防止单片机死机、提高单片机系统抗干扰性能的一种重要途径，看门狗技术可以分为单时限看门狗、双时限看门狗，定时复位看门狗。本文主要介绍看门狗技术的实现方法及原理。目前最广泛的看门狗电路实际上是一个特殊的定时器电路。看门狗按固定速率计时，计满预定时间就发出溢出脉冲使单片机复位。如果每次在定时器溢出前强行让定时器清零，就不会发出溢出脉冲。清零脉冲由CPU发出，在单片机中看门狗不会溢出。一旦程序进入一个不含喂狗语句的死循环。本文称这种看门狗为典型看门狗，典型看门狗已被集成化，如MAX706，MAX791，X5045等，还有许多单片机本身集成了这种看门狗，如NXP公司的P89C669,P89V51RD2等单片机，具体电路可参阅这些芯片的技术资料。下面将以X5045为例来介绍单时限及双时限看门狗实现方式。二、单时限看门狗只使用单个看门狗定时器来控制单片机复位端的方式称为单时限看门狗，在电路实现上较为简单，一般情况下可以有效的控制单片机系统正常工作。图1给出了以X5045看门狗芯片实现的单时限看门狗硬件电路图。图中单片机的P1.0为X5045提供片选信号，P1.1接收X5045的串行数据，P1.2提供串行时钟，P1.3向X5045发送串行数据，X5045的RST引脚与单片机的RST引脚相连，用于复位单片机。单片机控制程序中，每隔一定的时间间隔放置一条“喂狗”指令，该时间间隔小于X5045预制的定时时间，以保证程序正常运行时X5045不会溢出；而程序一旦出现异常，X5045将超时溢出，并通过RST引脚送出一个复位信号是单片机复位，重新开始运行程序。三、双时限看门狗有一个错误观点：加了一个看门狗，单片机就不会死机。实际上，看门狗有时会完全失效。当程序进入某个死循环，而这个死循环中又包含喂狗语句，这时看门狗始终不会溢出，单片机始终得不到复位信号，程序也就始终跳不出这个死循环。针对这一弊端，就需设计一个双时限看门狗系统。图2给出了双时限看门狗硬件电路。在单时限看门狗的基础上增加了一路X5045看门狗芯片，两路看门狗以或门形式接入到单片机的RST引脚。只要有一路X5045超时溢出，则使单片机复位。双时限看门狗有两个定时器：一个为短定时器，一个为长定时器。短定时器定时为T1，长定时器定时为T2，0<T1≤T2；长、短定时器的喂狗是各自独立的。短定时器像典型看门狗那样工作，它保证一般情况下看门狗有快的反映速度；长定时器的定时T2大于CPU执行一个主循环程序的时间，并且每一个主循环才喂狗一次，用来防止看门狗失效。这样，当程序进入某个死循环，如果这个死循环包含短定时器喂狗语句而不包含长定时器喂狗语句。那么长定时器终将溢出，使单片机复位。巧妙安排长定时器喂狗语句的位置，可保证出现死机的概率极低。目前几乎所有的看门狗都是依赖于CPU（依赖于CPU喂狗）。这可以比作：一个保险设备能否起到保险作用还依赖于被它保护的对象的行为。显然，依赖于CPU的看门狗是不能保证单片机百分之百不死机的。四、定时复位看门狗定时复位看门狗的主体也是一个定时器，到预定时间就发出溢出脉冲，此溢出脉冲使单片机强行复位。定时复位看门狗不需要CPU喂狗。简言之，定时复位看门狗就是定时地让单片机强行复位。这样，即使装置死机，其最大死机时间也不会大于定时器的定时时间。显然，只有硬件完好，这种看门狗百分之百地保证了单片机不会长时间死机。比较常用的是以555定时器作为看门狗与单片机的RST相连接，如图3所示，上电时通过电阻R1和R2对C4充电后3脚输出低电平，单片机上电复位，开始正常工作。通过调节电阻R2的阻值可以调整555定时器输出电平的时间T，使之满足单片机复位的时间要求，555输出的时间应能够满足单片机一次主循环的工作时间，使单片机能够能够完整的工作。结语本文简单介绍了比较典型的几种看门狗工作方式及原理，在具体设计过程中，应考虑实际需求，采用最适合自己的看门狗设计方案，获得更好的抗干扰效果。相反设计不合理的看门狗系统，不但不能提供系统的可靠性，反而会导致系统不能正常工作，所以在进行单片机系统设计时，看门狗设计作为重要的考虑对象。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系统中的看门狗技术实现方法详情。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。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
03-20

2021

自动光控窗帘单片机

基于单片机的自动光控窗帘设计与实现随着高新技术及电子器件的发展，人们的生活环境得到极大改善，智能家居得以实现。智能窗帘是智能家居的一部分，目前关于智能窗帘的研究有基于视觉手势，有基于红外遥控等多种设计，好多研究仅停留在方案设计，或者设计繁琐成本高，或者缺乏人性化考虑等。本文提出一种基于单片机控制的自动窗帘系统，既能解决每天手拉窗帘的不便，又显示出了生活的便捷和档次，还可以根据光线的明暗来自动控制窗帘的开关以调节室内光线。本设计为一款基于AT89C52单片机控制的光控窗帘，该系统的硬件部分主要利用光敏传感器产生的信号作为单片机输入信号来控制电机；软件部分采用C语言进行编程。考虑到用户习惯和天气原因，本方案还设置了选择开关，用户在使用窗帘时可任意选择自动或手动控制方式。该系统具有设计人性化、经济实用、可靠性高的特点。一、自动光控窗帘总体设计方案本设计实现如框图1所示，AT89C52单片机是核心控制器件。采用光敏电阻作为光线采集器，光敏电阻采集到光电信号后经传感器PCF8591转换为数字信号，单片机读入数字信号送至电机驱动芯片ULN2003，驱动28BYJ48型步进电机进行正反转，从而实现光控功能。28BYJ48型步进电机是四相八拍电机，电压为DC5V～DC12V，当对步进电机按一定顺序施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不断地转动。每一个脉冲信号使得步进电机的某一相或两相绕组的通电状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度。当通电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。运用光控原理，当光照强度大于130lx时窗帘将自动打开；当光照强度小于50lx时，窗帘将自动关闭；当光照强度在50lx到130lx之间，窗帘状态保持不变。二、自动光控窗帘主要硬件设计2.1单片机系统AT89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8k在系统可编程Flash存储器。AT89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供了高灵活、超有效的解决方案。最小系统带有时钟电路、单片机、复位电路、输入/输出设备等。2.2光电传感器信号采集模块光电传感器用于采集光信号，芯片采用PCF8591，它是集成了光敏电阻的一种芯片，光敏电阻采集到光强信号后，PCF8591进行A/D转换输出数字信号。模块芯片采用PCF8591集成模块，它带电源指示灯，对模块供电后指示灯会亮，这样在调试时便于观看短路情况。模块带DA输出指示灯，当模块DA输出接口电压达到一定值，会点亮面板。2.3电机驱动电路ULN2003是高压、大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速大功率驱动的系统。ULN2003体积小，直接焊接在单片机40引脚附近，和单片机的电源连在一起，减少了电源线的连接。在硬件设计时，驱动芯片的in1与单片机的p0.0端口连接，in2与p0.1连接，in3与p0.2连接，in4与p0.3连接。同样根据电机的位置，直接插导连接出来，放置开关。电机部分直接用一个直插座和驱动来接就可以了。天亮时，光敏传感器接收到高电平，依程序所设步进电机正转，顺时针转动，窗帘以某一速度被慢慢拉开，走到极限位置时，窗帘碰到右端的行程开关SW3，开关闭合使能端关闭，电机停止转动。反之，光敏传感器采到的AD值，触发输出低电平，电机逆时针转动，窗帘打开。2.4时钟电路设计时钟电路由两个陶瓷电容C2、C3和石英晶振组成，C1和C2大小为30pF，石英晶振选用12M晶振。两个电容C1和C2并联，然后与石英晶振进行串联，时钟电路的两个端口X1，X2分别和单片机的XTAL1，XTAL2引脚相连，内部振荡器便能产生自激振荡。另外检测晶振是否起到振荡效果，可以使用示波器看到XTAL2输出的正弦波，也可以使用万用表测量，要把档位调到直流档，在测量的时候就会发现，不稳定的电压在2V左右。2.5手动复位按钮电路连接当人用手按下按钮时，电源的+5V电平就会直接接送到RST端。由于人动手能力比较缓慢会使按钮保持接通长达数十毫秒，人眼具有视觉暂留效应，所以，复位电路完全可以使用手动复位，满足复位所需要的时间要求。复位电路的S1口与单片机的RST端口相连，RST端口具有复位功能，当单片机上电后，在该引脚上就会出现两个机器周期（24个震荡周期）宽度以上的高电平，使单片机复位。因此复位电路与单片机的RST端口相连。2.6正反转按钮电路设计由于外界天气以及平时开闭窗帘的需要，本设计增加了两个手动按钮来控制窗帘的正反转，这样设计达到了人性化的要求。当白天需要关闭窗帘时，只需按下反转按钮，窗帘就会自动关闭；反之窗帘就会自动打开。按钮的p2.0与p2.1分别与单片机的特殊接口p3.2和p3.3相连接，这两个I/O口的第二功能分别为单片机的外部中断INT0端口和外部中断INT1端口，这样就可以实现手动功能。三、自动光控窗帘的软件设计单片机编程语言主要为汇编和C语言。C语言编程软件带有比较完善的库函数，具有速度快、效率高、可移植、直接对硬件控制等诸多优点，因此，本设计采用C语言来实现。软件由主程序、显示子程序、延时子程序、按键扫描程序组成。初始化部分包括1602显示屏的初始化和控制步进电机I/O口的初始化；采集与显示部分实现在1602显示屏上要显示采集到的光敏电阻的电压值并转换为亮度显示；中断部分主要体现在按键功能的实现，按键部分用到了中断机制以确保按键的实时性。用到了两个按键，一个手动控制窗帘拉开，另一个手动控制窗帘关上；电机控制部分，根据环境的亮度智能控制窗帘开关。总之，自动光控窗帘实现了根据外面光线的强弱自动开关的功能。考虑到个人生活习惯不一样，进行了人性化设计，加上了手动开关，在实现自动开关的同时，保留了原始窗帘的功能。该设计整体结构简单，元器件价格低廉，降低了产品的设计成本，经济可靠，控制灵活，具有一定的市场应用前景。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自动光控窗帘设计与实现详情。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。
03-19

2021

单片机气压检测系统

基于单片机的气压检测系统的设计以前我国都采用国外进口的全静压系统原位检测仪对飞行器进行气压检测。这些检测仪是７０年代研制的通用设备，用途单一，不能满足机上多种仪表及传感器的检测，不能定量进行性能检测。随着传感器智能化技术的发展，函数链神经网络（ＦＬＡＮＮ）和数据融合技术引入后实现了传感器的非线性校正和温度补偿。以单片机为核心，构建了检测系统．基于此方法研制的气压检测装置功能和精度大大提高。一、气压检测系统硬件系统硬件部分框图如图１。它是由电源部分、压力传感器部分、嵌入式微处理机系统、真空压力泵单元以及气路及控制组合开关等５部分组成，其中嵌入式微处理系统组成，如图２．当压力传感器感受外界压力，经过频／数（Ｆ／Ｄ）转换和模／数（Ａ／Ｄ）转换，其结果由主微处理器进行采集，经过解算、补偿修正滤波，其结果经显示接口交付显示，同时，通过通讯处理器的同步接口进行数据和下传命令的数据同步，对于触摸键盘接口的采集和数据的采集也由主处理器进行，使用户可通过键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等。通讯处理器用于实现ＲＳ２３２通讯接口功能，可选的ＩＥＦＥ４８８仪用（ＧＰ１Ｂ）总线接口功能，可选的配置打印机接口功能，它一方面可将数据通过接口向上进行传输，一方面可接受下传的信息。１．１处理器单元主处理器选用ＭＣＳ５１单片机系列８０３１构成了最小应用系统。片外扩展存储器选用一片２７５１２（６４Ｋ８）ＥＰＲＯＭ和一片６２６４（８Ｋ８）ＲＡＭ作为程序存储器及数据存储器。采用一片ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴＦ１６Ｖ８ＰＬＤ器件设计地址译码器，实现了传统设计方法需多片或多级译码才能完成的功能。通讯处理器采用了ＭＣＳ５１单片机系列８７５１，用于实现ＲＳ２３２通讯接口功能、ＩＥＥＥ４８８仪用（ＧＰＩＢ）总线接口功能、打印机打印接口功能。其中ＲＳ２３２接口选用了ＭＡＸＩＭ公司的ＭＡＸ２０２接收／发送器．打印机接口选用了８２５５，通过并行Ｉ／Ｏ扩展方式实现数据的打印工作。在与主处理器进行通讯时，采用ＤＳ１６０９芯片实现主处理器和通讯处理器的批量数据交换，实现了数据传输与数据处理功能的分离，使它们各司其职，保证了系统的实时性，也有效解决了上位机对下位机的寻址问题。１．２传感器该仪器所采用的压力传感器是高精度（０．０２％～０．００７％ＦＳ）高稳定性（年变化量０．０１％ＦＳ）的谐振筒式压力传感器。其工作原理如图３所示：（１）组成：谐振筒是用特殊恒弹性材料制成，壁厚０．０８ｍｍ。外保护筒材料与谐振筒材料类似。压电陶瓷片是用来激励和拾取筒的谐振率，在两筒之间为高真空。（２）原理：在谐振筒内部通以被测压力，使谐振筒受到一个张紧力，压力不同，张紧力不同，其自身具有的固有频率也不同。用放大器和激（拾）振元件以及筒体，构成一个机电闭合振荡器（正反馈），它们谐振在谐振最低能级的固有频率点上并输出。也就是说，不同的压力对应不同的频率，测其频率，便知压力。由于振筒外部为真空，故所测压力为绝对压力。（３）特点：该传感器的分辨率很高，对应１０～１０７０ｈＰａ的压力范围，输出变化３５万个字，即每个字对应０．１Ｐａ，对应１０～３４００ｈＰａ输出变化７０～７５万字，分辨率均在１～３／百万。采用恒弹性，并经过多道老化工处理，故长期稳定性好，短期稳定性则更为优异。１．３接口技术（１）Ｆ／Ｄ（频率／数字）转换接口：由于传感器输出量为频率量（周期值），故使用频率量转换成数字量的专用集成电路芯片（ＦＤＣ９２０１）。ＦＤＣ９２０１输入输出口与ＴＴＬ／ＣＭＯＳ兼容；采样周期根据输入高频时钟分４档控制；转换精度视情况在０．１％～０．００１％之间变化；具有Ｆ／Ｄ自检功能；单一＋５Ｖ电源。ＦＤＣ９２０１有四组独立的低频１２位二进制计数器，一组高频２０位高速同步计数器，它们均为循环计数器．低频计数器通过缓冲器与数据总线相连，高频计数器以锁存器与数据总线相连．同步控制器是芯片的核心部件，它用于同步计数控制，并保证锁存的高频计数值为对应于被测周期的整数倍，同时产生一个ＲＤＹ信号，用于通知ＣＰＵ，高低频数据已准备好，可以读取。另外，还有标准采样周期控制器，用于产生４个档次的标准定时周期，并以ＩＮＴＲ作为定时信号通知ＣＰＵ．周期的长短取决于外接时钟ＣＬＫ。（２）Ａ／Ｄ（模拟／数字）转换接口：虽然该传感器的温度系数非常小，每度百万分之一，但对于高精度而言，仍是不可忽视的，故在传感器内部加了温度传感器（ＡＤ５９０ＪＨ），该温度传感器具有０．１％的线性度，经放大器转换为０～５Ｖ的电压信号，再经１２位Ａ／Ｄ转换，由ＣＰＵ对振筒进行温度补偿，在工作温度范围内（军品：－５５℃～８５℃，民品０℃～５０℃），仪器不再进行任何修正就可保证前面所提到的精度。（３）键盘显示控制接口：系统选用８２７９芯片作为触摸键盘接口，通过对其编程完成对触摸键盘的扫描工作，用户可以通过触摸键盘来改变显示内容、数据解算方式、仪器运行状态等。此外，用户还可以通过数据小键盘对当前数据进行非线性校正。系统采用了ＶＦＤ荧光数码管显示，可视尺寸１５０×３５ｍｍ，显示内容分为上、下两排，每排２０个字符，一般均由“参数符号＋参数值＋单位”三部分组成，同时显示三个参数时，上排为Ｐｔ或Ｐｓ，下排显示相对的传感器周期值（μｓ）和温度电压值（Ｖ）。二、气压检测系统主要特点（１）能独立测量和显示下列参数：Ｐｓ，Ｐｔ，Ｑｃ，Ｈ，Ｖｉ，Ｖｔ，Ｍ，Ｍｉ，ΔＨ，Ｈ等１０种参数的组合显示，如：Ｐｓ＋Ｈ，Ｐｓ＋Ｐｔ，Ｈ＋Ｈ，Ｈ＋Ｍ，Ｑｃ＋Ｍｉ，Ｈ＋Ｖｔ，Ｑｃ＋Ｖｉ等。（２）在检测飞行器静压系统和全压系统的气密性时，本仪器给出精确的定时时间和标准测量参数，其定时时间和测试点，均可由用户设定（指定专人密码保护），并可长期（十年）保存，并可进行声响提示和参数显示，同时显示出设定值和定时值。当设置定时时间到时，时间、压力变化值或高度变化值停止变化，并发出声响提醒。（３）本仪器不仅在原位检测中用其飞行大气参数与飞行器上仪表比对做协调一致有效性检查，而且还可作为内场检测飞行参数的标准使用。（４）本仪器可用于外场，也可用于内场（修理厂），以外场为主．但其技术参数指标均达到ＺＨＹ型飞行大气参数综合测试仪和ＧＣＹ１Ａ高精度综合测试仪的技术指标。本仪器的气路控制组合开关，可对任何飞行气压仪表和传感器的检测进行控制。（５）传感器修正功能：任何传感器均有长期稳定问题，为用户使用方便，特设此修正功能。只需用户有压力标准就可进行。本仪器有两种修正功能，即线性修正和非线性修正，并有密码保护。（６）气压原位检测参数的修改功能：可修正压力气密性定时时间、压力气密性考查测试压力、压力漏气量最大允许值、真空压力变化速度最大允许值等参数。由于不同飞行器上述参数不同，故允许用户或有资格者修正，并有密码保护。（７）具有多种保护功能：电源２７Ｖ，极性接反有保护；升降速度有保护，防止过冲，过冲有告警；空速有保护，防止过压，过压有告警；气密性检测，漏气量超差有告警提示；连通开关Ｋｓｔ，升降速度设定值开关Ｐｖ和最大压力值设定开关Ｐｃ，有白色警圈提醒，操作要特别注意，不要随便操作，报警方式有声、灯显示、闪等。（８）自检功能：上电时自动检测ＥＰＲＯＭ，ＳＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，Ｆ／Ｄ，Ａ／Ｄ，传感器等，具有故障定位功能。（９）宽幅电源变化适应功能：外场２７Ｖ直流电源变化幅度较大，为此本仪器提供较宽的输入电压范围：在２０～３６Ｖ均能正常工作。三、气压检测系统软件的设计３．１软件功能及其框图在软件编程上，采用ＰＬＭ汇编语言编写，它可对硬件进行操作，便于改进和扩充，具有很强的可读性、可靠性、结构性，能给用户提供高质量的转换代码。程序从功能上分六个部分：主控程序、初始化程序、数据采图４软件系统框图样及计算程序、键盘中断服务程序、显示程序、自检程序。主控程序是整个程序的主干，系统平时都在主程序循环运行。当接受到键盘中断信号后转去执行相应的中断服务程序，进行数据采集和压力转换。此外，主控程序还完成８２７９、定时器等的初始化和自检任务．采样中断服务程序具有最高优先级，采样周期为５２．４２８８ｍｓ，在响应中断后，首先完成采样周期的计算工作，再对周期进行算，由此得出压力值供各飞行参数使用。自检程序对ＣＰＵ、外部ＲＡＭ、Ｆ／Ｄ、传感器进行检测，如有故障显示窗报告故障定位信息，供维修人员排除故障参考，“ＣＰＵＥＲＲ”表示ＣＰＵ故障，“ＲＡＭＥＲＲ”表示外部ＲＡＭ故障，“Ｆ／ＤＥＲＲ”表示Ｆ／Ｄ故障，“ＳＥＮＥＲＲ”表示传感器故障。当单片机响应８２７９键盘中断后，程序首先进行键分析，获取键值，转到相应的参数解算程序，同时不断接受Ｆ／Ｄ采样中断的压力值，进行飞行参数解算。所需解算的飞行参数有：高度（Ｈ）、升降速度（Ｈ′）、马赫数（Ｍ）、指示空速（Ｖｉ）、真空速（Ｖｔ）．在存储器地址分配上，程序存储器２７５１２为０～３ＦＦＦＨ，数据存储器６２６４为８０００～９ＦＦＦＨ．在中断分配上，Ｆ／Ｄ采样中断优先级高，定时器定时中断优先级低，８２７９键盘中断优先级低．主要程序流程如图４所示。３．２数据采集及计算程序的编制在数据采集及计算程序中，主要实现了数据的采集存储，并用基于函数链神经网络的数据融合技术对数据进行线性化处理和温度补偿，其软件流程如图５。程序主要包括以下几个部分：（１）字符串转换．这部分程序包括了数据比较、二进制转字符串和字符串转十六进制等功能．在后面的程序中通过调用此程序实现查表、数据比较和测量数据存储。（２）数据采集．将采集到的周期值进行存储，调用压力计算程序求解压力，并对计算结果进行字符串转化后存储到数据存储器。（３）根据拟合公式计算压力．将所得到的周期和温度值代入公式计算，同时实现对压力的非线性校正和温度补偿。（４）查表计算温度．根据查表法计算测量时的传感器温度值。（５）根据压力求解高度、马赫数、真空数等．得到压力值Ｐｔ，然后根据Ｐｔ值，解出其它大气参数：气压高度Ｈ、真空速Ｖｔ、指示空速Ｖｉ、马赫数Ｍ、指示马赫数Ｍｉ和升降速度Ｈ等。（６）传感器校正．用户只需有精度高于０．０２％的压力基准即可对设备进行定期校验，设备提供传感器线性及非线性修正功能，用户只要输入不同温度下１０，５０，１５０，２００，２５０，３００，３５０，４００，４５０，５００，５５０，６００，６５０，７００，７５０，８００，８５０，９００，９５０，１０２５，１０４５，１０７０共２２个点的压力值，就可对传感器进行非线性校正。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气压检测系统的设计技术详情。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。
03-18

2021

灌溉节水控制系统

基于单片机的远程灌溉节水控制系统设计我国是一个典型的农业大国，对于农作物的灌溉大部分采用地面灌溉的方式。此种方式效率较低，并且根据人工经验来判断时长和灌溉的程度。传统的底面灌溉浪费了大量人力和物力，并且灌溉的水资源不能被农作物及时的吸收。除此之外，我国的水资源比较紧缺，因此节水的灌溉技术更合适发展的需要。节水的灌溉技术在国外已经成熟，这主要是由于他们起步早，并且运用比较先进的电子和计算机技术。如果全部引进国外的灌溉系统，不仅技术受到国外的控制，而且成本的费用也较高。另外，我国的自然气候土地状况也不尽相同。基于此本文设计了以单片机STC89C52核心的控制系统，阐述了控制系统的硬件电路，主要包括电源电路、显示电路、数据采集电路和驱动电路等，并利用开发软件Keil设计程序，主要包括监控程序、时钟程序等。经过最终的调试，该控制系统能很好的实现预期要求，达到农作物合理灌溉的目的，且易于推广。一、远程灌溉节水控制系统工作原理和结构远程灌溉系统是以单片机为核心的，同时对其它设备进行控制、处理以及监控等，总体结构图如图1所示。整体的灌溉系统主要包括单片机的控制系统、管道运水系统、湿度传感器和电源电路等。根据图1中的介绍，其工作原理如下所示。(1)灌溉的装置主要是由水泵、压力表、流量计等组成，一定的压强下可以将水和肥料相互融合，此时先将杂质过滤出来，然后形成的有用的液体进入管道内部。(2)运水的管道系统主要是主干管道、支路管道、毛管等组成。一般情况下，主管和直管的直径大约为37.5～100mm，毛管的直径在10mm左右。为了更好的实现水在管道内部的顺利流通，各个不同的管道之间用二通或者三通的阀连接。(3)滴头的功能主要是将水流的形状转变为微小的水滴，进而充分的浸湿土壤。(4)湿度传感器主要是测量土壤内部的湿度，能够收集控制系统的大量数据，进而对灌溉的程度和需求进行及时的评价。(5)单片机是灌溉系统的关键部分，主要是由中央处理器、存储器、定时器等组成。灌溉系统中的上位机和单片机是以串行通信ＲS232连接，湿度传感器根据A/D接口实现数据的传送和转换，控制系统对接收到的信号进行处理，并运用驱动电路实现对电磁阀系统的控制，进一步完成农作物的灌溉。二、远程灌溉节水控制系统硬件电路设计整个系统的硬件电路由单片机控制电路、时钟及复位电路、人机对话电路、数据采集电路、电磁阀驱动电路和电源模块等组成。2.1单片机电路设计单片机STC89C52是由ATMEL公司生产的低电压、高性能8位控制机，含有8K的只读存储器和256K的数据存储器。它有40引脚、32个双向输入端口、2个中断接口、3个16位计数器和2个串行通信接口等，并且兼容MCS－51指令系统。时钟频率为0～24MHz，电源的接入端为－5～+5V。2.2时钟及复位电路设计该单片机采用内部振荡器组成，为高增益反向增大器。XTAL1和XTAL2分别为输入端和输出端。当系统工作的时候，如果遇到故障或者复杂状态的时候，需要对系统进行复位。此单片机的自动复位功能互主要是通过电容充放电实现的。手动按键复位主要是通过电阻与电源相接通。2.3人机接口电路设计人机接口电路主要实现人与计算机进行信息、数据的交换。目前最常用的输出和输入设备包括显示器和键盘，下显示接口面对LED的显示接口电路和键盘电路进行设计。为了实现系统的简化，该控制系统采用的是四位一体的数码管。它是由8位的共阳极管路组成，并且是动态显示的。为了更好地实现系统的控制，采用4位独立的键盘，按键的数量较少并且操作速度较快。整体的结构简单、成本低。2.4数据采集电路设计要想精确的实现农作物的灌溉，必须选用精确的传感器。目前土壤的湿度传感器是FDＲ型。此类型的传感器简单、安全、自动测量。根据实际的情况，选用SWＲ－2传感器。当传感器采集后，需要进行数模转换，据此选择TLC549转换器。它是8位逐渐逼近式串行A/D芯片。当转换成数据后，就需要对数据进行存储。由于测量的数据比较多，根据要求就选择AT24C16存储器。它具有2048个8位字节，有16K串行存储器，通过总线进行操作。2.5输出驱动电路设计继电器是输出电路的重要组成部分，其作用主要是对电磁阀的驱动和控制，进而完成喷头的动作。另外，为了提高整个系统的抗干扰性能，采用光耦隔离作用在继电器和单片机之间。此供电系统为双电源供电。三、远程灌溉节水控制系统软件程序设计模块化结构设计是灌溉系统的软件程序设计所主要采用的方式之一，其结构都有相应的模块程序完成，主要包括不同信号采集模块、信号的初始化模块、系统控制模块、限定时间显示模块等。上述各部分模块，相互配合，能够在限定时间内完成农作物的灌溉。控制系统具有通用性强、安全性高、调试方便等优点。当单片机STC89C52上电后，首先进行的是系统程序的初始化，初始化的主要内容包括所需芯片接口的初始化以及不同标志位以及变量的初始化。完成这些后，整个系统程序就会进入主程序，单片机根据采集的土壤湿度信息，通过数模转换器进行变换，后与程序中设定的数值进行比较，经过一定的对比，LED显器就会显示实况下土壤的湿度情况。如果得到的数值比标准值大，软件程序就会不停的采集程序和数值的显示，反之程序就会按照步骤进行，启动设计好的子程序，进一步对电磁阀控制和喷头时间的限定，直到土壤的湿度值和设定的值相差不大。整个系统也是有时间限定，若超过时间定值，则会重新初始化，并重新开始农作物的灌溉。软件系统的时钟程序主要完成的是对单片机STC89C52的定时和计时。单片机的接口T0可以通过编程调整整个系统时间显示情况以及对象的确定。软件的键盘扫描程序主要针对系统运行中软件的抖动和按键状态的测试。整个扫描程序是每隔50ms进行一次扫描。为了更好的防止键在操作的过程中发生冲突，系统只执行一次按键。LED显示程序的设计主要是根据所采用的共阳极数码管情况进行。当整个二极管的阳极为高电平时，此时数码管就会点亮。因此，并列的共阳极数码管就能清晰的显示时间的变化。在进行动态系现实的时候，数码管内的数字以一定的格式保存在ＲOM中，通过翻译过来的不同数码，调用存储的内容，进一步显示时间的变化。在进行数模转换的时候，TLC549转换器根据模式输入、A/D变换、数据输出。数据的存储主要是AT24C16，此时采用的数据总线为I2C。根据其芯片的不同情况的寻址和应答内容，及时的写入不同的字节。总线的传送并不影响时钟线电平的变化，在满足空闲的情况，数据传送的信号就会启动。四、远程灌溉节水控制系统调试控制系统的软件程序设计是基于KeilC51开发的。其仿真调试也可以由Keil软件完成。最终生成的目标代码通过编程器JDT－2008烧入所需的STC89C52单片机中。经过验证，传感器检测数的数值与实际的数值相差不大，基本上满足要求。总结随着时代的发展，我国的水资源日益紧缺，因此对农作物的灌溉方式选择就显得格外重要。根据实际需求，本文设计了基于单片机STC89C52的远程节水灌溉系统。首先介绍了国内外灌溉系统的研究现状，并在此基础上，阐述了灌溉系统的组成结构和工作原理。然后，对系统的硬件进行设计，主要包括单片机电路设计、时钟及复位电路设计、驱动电路设计、人机接口电路设计和数据采集电路设计等。完成硬件设计，就需要对软件进行程序编写，软件程序的设计主要包括主监控程序的设计、系统时钟程序设计、按键识别和处理程序设计和动态显示程序设计等。最后，对设计的灌溉系统进行调试和验证。经过测试发现，整个系统满足设计的要求，设计成本低、运行可靠、安全性高、操作比较简单。它不仅克服了设计传输的困难，而且为同类系统的设计提供参考。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远程灌溉节水控制系统设计与实现。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。
03-17

2021

温湿度记录仪单片机

基于单片机的温湿度记录仪的设计温度和湿度一直是环境监测领域的两个最基本、重要的参数，对这两个参数进行测量、监视、记录的设备也是各种各样。本文设计了一种基于AVR单片机的温湿度记录仪。该记录仪使用红外遥控器对记录仪进行参数设置、控制，可以实时测量环境温度和湿度，并且进行本地存储、显示，测量的历史数据还可以利用单片机的串行口传送至上位机，利用上位机进行监测。一、温湿度记录仪系统组成及基本原理该记录仪实现以下功能：进行温湿度数据的采集、记录和显示；利用遥控器进行系统初始时间的设置；自助选择温湿度数据采集的时间间隔；将本地记录的历史数据传送至上位机PC端；使用遥控器可以控制显示当前实时的温湿度数据或多屏查看历史记录数据等。本文设计的温湿度记录仪用单片机作为控制核心，由温湿度采集模块、时钟模块、显示模块、红外发送接收模块、串行通信模块、电源模块等组成，其结构图如图1所示。温湿度采集模块采集环境的温度和湿度数据，并将它们转换为数字量，提供给单片机进行处理。时钟模块为整个记录仪提供精确、详细的年、月、日、时、分秒等时间信息，并在系统掉电时能自动启用后备电源为此模块供电。显示模块进行本地实时温湿度数据的显示、历史记录数据的显示等。红外接收模块与红外遥控器配合，对记录仪进行参数设置、参数修改，记录仪运行过程中对显示器显示内容进行更换等功能。串行通信模块负责将记录仪上记录的历史数据传送至上位PC机。电源模块为整个记录仪供电。二、温湿度记录系统硬件设计系统硬件主要采用高性能AVR单片机ATmega16，数字温湿度传感器SHT10，时钟芯片PCF8563，点阵式LCD显示模块12864和红外接收器VS1838等器件。2.1单片机ATmega16介绍高可靠性、功能强、高速、低功耗和低价位等性能，一直是衡量单片机的重要指标，也是单片机占领市场，赖以生存的必要条件。本系统中，采用了高性能，低功耗的8位单片机ATmega16。ATmega16功能齐全，外围接口丰富，具有2个8位、1个16位定时/计数器，8路10位AD转换器，4通道PWM，2个可编程的串行USART，共有32个可编程的I/O接口。片内具有16KB的系统内可编程Flash，1KB的片内SRAM，512字节的EEPROM。具有空闲、ADC噪声抑制、省电、掉电、待机等多达6种休眠模式。因ATmega16使用哈弗结构、全静态工作、以字作为指令长度单位、精简指令集，其大多数指令在一个时钟周期内完成，故其数据吞吐率很高，工作于16MHz时性能高达16MIPS，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。ATmega16共有131条指令和32个8位通用寄存器，所有寄存器都直接与算逻单元相连，使得一条指令在一个时钟周期可以同时访问两个寄存器，大大提高代码效率，可以很好的进行数据传送以及温度采集。2.2温湿度采集模块温度、湿度的测量使用集成式数字温湿度传感器SHT10。SHT10将温度湿度感测、信号变换、AD转换器等功能集成到一个芯片上，提供两线数字串行接口SCK和DATA，支持CRC传输校验，测量精度可编程调节，提供具有温度补偿的温度测量值，测量和通信结束后，自动转入低功耗模式，测量时可将感测头完全浸入水中。本记录仪设计时温度使用14b分辨率，量程范围：-400C~990C，测量精度：±0.50C，分辨率0.01 0C；湿度使用12b分辨率，量程范围：0~99%RH，测量精度：±4.5%RH，分辨率0.03%RH。电路设计时将SHT10的SCK、DATA引脚分别接ATmega16的PC7、PC6引脚，由ATmega16给SHT10提供时钟信号，DATA引脚用于两者进行数据交换。2.3时钟模块记录温湿度数据时，需要精确的时间信息，该信息由时钟模块提供。时钟模块以飞利浦公司的可编程时钟/日历芯片PCF8563为核心，辅以相应的外围电路。PCF8563内部具有16个8位寄存器、内置32.768KHz的振荡器、用于给实时时钟RTC提供源时钟的分频器、定时器、报警器、掉电检查和I2C总线接口等部件。16个寄存器中2个用于控制寄存器和状态寄存器，7个用于时钟（秒、分、时、日、星期、月、年）计数器，4个用于报警寄存器（定义分、时、日、星期的报警条件），剩下3个分别是CLKOUT频率寄存器、定时器控制寄存器和倒计数定时寄存器。这些寄存器通过两线式I2C总线（时钟SCL、数据SDA）由单片机进行读写。PCF8563由于采用I2C总线，其外围电路设计简单。PCF8563共有8个引脚。本设计中OSCI和OSCO接32.768KHz的晶振。SCL引脚接单片机的PC0口，给I2C总线提供时钟信号，SDA引脚接单片机的PC1口，实现时间、日期等的读写。电源引脚Vdd除了接系统电源之外，还连接了3.3V的纽扣电池作为备用电源。当系统掉电时，3.3V的后备电源启用作为PCF8563的供电电源。2.4红外接收模块温湿度记录仪在使用时，会有一些特殊场合，例如记录仪所放高度、记录仪放置于密闭空间等地方，使得记录仪不便于控制，需要进行短距离的非接触式控制。系统选用红外通信技术进行短距离通讯。红外通信技术具有信息容量大、结构简单、方向性好、功耗低、价格低廉、保密性强等特点。系统使用一体化红外接收头VS1838和集成式红外遥控器配合，对记录仪的时间设置，显示格式等控制信息进行传输。当遥控器不同按键被按下后，即有不同的串行二进制遥控码产生，该编码经38KHz的载波信号进行二次调制后，再通过红外发射二极管以红外信号形式发射出去。VS1838接收头集成了红外接收二极管、信号放大器、限幅器、选频带通滤波器、积分电路以及比较器等。红外接收二极管将接收到的信号传输至放大器进行放大，通过限幅器将信号限制在合适的电压范围内，经过带通滤波器，只保留30~60KHz的信号。该信号经解调、积分电路后传输至比较器输出高低电平，转换为发射端发来的二进制编码，通过引脚DQ送至单片机的PC2引脚，供单片机使用。2.5显示模块显示模块在本地显示当前的时间、温度和湿度，显示系统初始化时的初始设置时间、温湿度记录时间间隔，显示记录的历史数据等信息。因显示的数据量较多，本系统采用点阵图形液晶显示模块LCD12864。LCD12864显示分辨率为128*64，可以显示8*4行16*16点阵的汉字。12864硬件电路结构以及软件编程与同类型图形点阵液晶模块相比，要简洁的多而且价格也较低，得到了广泛的应用。系统采用8位并行12864显示模块，该模块与外部的接口共有20个引脚。该模块与外部连接电路简单。设计时将12864的8根并行三态数据线DB0~DB7接单片机的PB0~PB7口，用于与单片机之间进行数据传输。12864的对比度（亮度）调整引脚V0接可调电阻，通过调节电阻值改过亮度。12864的并行指令/数据显示选择引脚RS、读写控制引脚R/W、并行的使能引脚E分别接单片机的PD7~PD4，由单片机给出控制信号。因使用并行接口，故并/串行接口选择引脚PSB接高电平。复位端RESET、背光源正端和PSB端共同接电源端VCC。LCD驱动电压输出端Vout经过10K的限流电阻接电源端VCC。2.6通信模块通信模块完成单片机与PC机的通信。该记录仪最多可以连续存储最近50条的温湿度数据。而有些使用场合需要将更长时间的数据永久保留，使用通信模块可以将记录仪里的数据送入PC机进行永久存储。单片机与PC机之间采用串行通信，由于PC机串口电平和单片机串口电气规范不一致，采用MAX232芯片进行电平转换。使用ATmega16单片机的PD0口（RXD）接MAX232的9脚R2OUT，PD1口（TXD）接MAX232的10脚T2INT。MAX232的引脚7、8接PC机的全双工串行口。随着物联网技术的发展，该设备还可以作为物联网的终端节点使用，在系统设计时，将PA口引出预留给Zigbee网络使用。2.7电源模块电源模块给整个记录仪供电。记录仪使用交流220V市电作供电电源，记录仪上的芯片供电电源要求直流5V。因此，电源模块要完成AC220V到DC5V的转换。原理为220V交流电经过全桥整流电路后整流后，进行滤波、稳压后，送入7805三端稳压器得到稳定的直流电压5V。三、温湿度记录仪软件设计系统硬件架构完成后，系统软件所实现的功能主要是进行上电之后的初始化设置，温湿度数据的实时采集、记录、显示和传送。单片机上电或复位后进行系统初始化，完成对单片机的IO口、内部寄存器、串行通讯的波特率等进行初始设置，然后扫描红外接收器，看遥控器是否有遥控信号传送过来。若有，分析信号是进行记录仪的设置信号还是数据传送信号，设置信号转入设置记录仪时间、记录间隔、显示模式的设置，传送信号控制记录仪中记录的历史数据传送至PC机。若没有遥控信号送入单片机，查询是否是记录间隔时间到，若是进行温湿度数据的采集、记录和显示，否则重新查询是否有遥控信号送来。软件设计采用C语言编程语言，采用模块化的设计方法。根据流程图，将程序分为初始化模块，红外遥控信号采集模块，红外遥控信号处理模块，温湿度数据采集模块，采集数据转换为存储数据、显示码转换模块，PCF8563设置、时间信息的读取、显示码转换模块，温湿度数据记录模块和记录历史数据传送等模块。总结本文研究设计了一种基于AVR单片机的温湿度记录仪，该记录仪具有数据采集精度高、体积小、携带方便、成本低、功耗低、结构简单、控制简单方便等特点。该记录仪也存在一定的不足之处，因历史数据的存储使用的是单片机内部的EEPROM区，而单片机的EEPROM区容量有限，该记录仪最多只能存储500条历史数据。若设置为15分钟记录一条数据，记录仪本体只能存储3天的历史数据。单片机扩展大容量的存储芯片可以增加记录的历史数据。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AVR单片机的温湿度记录仪的设计技术。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。
03-16

2021

单片机智能窗帘系统

基于单片机智能窗帘控制系统设计进入二十一世纪后，随着各类科技的不断发展，理论知识与生活实际的结合越来越密切，人们的生活水平不断提高，与此同时，应用越来越广泛的科技智能化也使得人们的隐私安全受到了很大的侵犯，所以人们对自身隐私的安全与否也愈加重视，而作为家庭住所中必备的窗帘，它对保护居民隐私与遮挡外部光线十分有用。现在市面上大部分的传统窗帘都需要手动开关，这样不仅吃力，而且还有可能错过最佳光照时间，所以窗帘的智能控制就显得十分重要且有效了。一、智能窗帘控制系统设计方案该设计主要是实现光控窗帘系统，其中包括光控、定时和手动三种功能。因此需用借助各种接口和MCU连接这些控制元。应用AT89C52系列单片机设计系统，安装ADC0832芯片、VS1838b、ULN2003芯片等，控制窗帘在不同光照下的打开或是关闭。按键扫描模块、红外遥控模块、光敏电阻、步进电机、AT89C52共同构成此次的设计系统。应用光敏电阻采集模拟信号通过模数转换A/D电路将其转换成数字信息，并以此来操控步进电机顺时针旋转或是逆时针旋转来模拟窗帘的起闭。自动光控起闭窗帘运用的是光控的原理来完成的，当外部的光线强度到达系统内部预设值上限时，窗帘被打开；当外部的光线强度到达系统内部预设值下限时，窗帘被关闭。基于以上工作原理，设计系统的实现不仅成本低，而且还方便快捷，实现的结原理图如图1：除此之外，窗帘的自动起闭还可以通过时间来预先设置或是直接通过按键来启动关闭窗帘。该系统优点较多，结构较单一，系统稳定，不易受外部环境的干扰。二、单片机智能窗帘控制系统硬件设计2.1主程序模块该系统采用AT89C52单片机晶振电路，所谓的石英晶体振荡器即是单片机电路中的晶振。晶振通常是一个电容和电阻并联之后再串联上一个电容，存在两个谐振点，谐振串联在一起是低频率的；谐振并联在一起是高频率的。晶体振荡器可以给单片机提供脉冲信号，也即单片机的工作速度。晶体振荡器会和单片机引脚中的X1、X2引脚相连接，此时这个电路会引生谐波，而谐波的存在会使得振荡器的稳定性受到影响。为了解决这个问题，我们在晶振引脚处接入瓷片电容，这个电容一般选择在10到50 pF，需要接地。此次设计使用的晶振是12MHz的石英晶体。2.2按键模块该次设计中按键模块的功能是在自动光照窗帘之外，能够通过按键来定时使窗帘关闭或是直接用按键来控制窗帘的打开或是关闭。此次设计需要用到5个独立按键。它们分别实现的功能有设定键（设定自动光控窗帘的启闭时间）；数字值加键；数字值减键；启动窗帘按键（按下此键后窗帘被打开）；关闭窗帘键（按下此键后窗帘被关闭）。2.3光敏和AD转换模块自动光控起闭窗帘系统是根据外部光照的情况变化来及时地打开或是关闭窗帘，光敏电阻负责完成此部分所需要的功能。光敏电阻能够对外部光照强度值感应十分敏感，对电阻值的改变与否有着直接作用。电阻值与光照强度呈负相关，强度增加电阻值减少，反之则电阻增大。ADC0832是8位逐次逼近模数转换器。与TLC0832可以代换，它有两个可多路选择的输入通道。串行输出可配置为和标准移位寄存器或微处理器接口，其多路器可用软件配置为单端或差分输入，差分的模拟电压输入可以抑制共模电压，但输入基准电压不可以调整大小，在内部已经连到VCC。ADC0832芯片有四条数据连接线，它们分别与单片机相连接，分别是CS片选端；CLK芯片时钟输入端；DI数据信号输入端；DO数据信号输出端。在单片机进行通信时，DI与DO端都是与单片机双向连接的且它们不能同时生效工作，所以在电路中将此两端并联起来到一根数据线上。两端数据分别显示为1、0时，CH0引脚端实现单通道转换。CH1引脚端进行单通道转换在2位数据为1、1的情况下。CH1引脚端和CH0引脚端在数据显示为0、0时分别用作反输入端IN-和正输入端IN+。两位数据显示为0、1时，CH1和CH0的正负输入端极性发生变化。若第三个脉冲下沉，DI端在第三个脉冲来之前就会失去输入功用。采用DO/DI端输出数据来输出DO。用DO端来输出转换数据的DATA7当第四个脉冲下沉时。DO端在D0端输送出最低位数据DATA0之前会一直输入数据，输出数据是在每个脉冲下沉之前。接收到DATA0数据之后这一字节数据就输出结束了。之后再输出相反字节数据。将CS片选使能引脚端置为高电平，此时芯片不能使用。AD转换芯片的输入电压均为0到5V，此电压仅适用于它被作为单通道的模拟信号时。它的电压的精度在八位分辨率时是19.53mV，当用作正负输入端时，应该预定较大的范畴值的电压值，并用次来提升转换时的精度。2.4步进电机设计模块步进电机是一种开环的节制器件，角位移就是在其电脉冲的转换下得来的，脉冲信号的频率和数目会影响到电机的转动。例如当一个脉冲信号输送到步进电机的驱动器时，其可以使得此电机按照我们先前假设的正方向或是反方向转动一个一定的角度，我们称此角为步距角。步进电机可以快速地开启和停止。步进电机由于转速和步进角的关系多被用在精度较高的电路中，而这些只与脉冲的频率相关联。ULN2003的七个引脚与单片机P1.0~P1.7连接。在ULN2003芯片旁边安装插线排针，也就是电机的五线接口，用于连接步进电机。5V电源直接连接J4的第一引脚端口。与电机相连接，直接驱动电机正反转从而来模拟控制窗帘的起闭。步进电机是包括单相电机和多相电机两类，这两类都是同步步进电机。单路电脉冲可以驱使单相电机运作，单相电机由于其本身的低输出功率一般用作驱使微小电路。步进电机很适合应用于微处理器控制主要是因为能直接接收数字量。2.5显示部分模块该次设计中用来显示实时时间、开关窗帘定时时间、光照强度值的是LCD1602，在1602上显示的时间可以通过按键调整，通过按键设定起闭窗帘的时间，在1602上实时显示；也可以通过1602显示我们采集到的光照数字值。P0在此用作数据口的连接，在1602处与7到14引脚相连接，在连接线路上来传输写数据或是写指令。而且在线路的连接中必须加入上拉电阻。LCD1602的4引脚是RS寄存器选择端，可以用来选择数据还是命令；LCD1602的5脚是R/W读写控制端，它能决定读数据还是写数据，与单片机芯片的P2.0端口贯串；LCD1602的六引脚是E使能信号端，可以控制器件是否工作，与单片机芯片P2.2端口相衔接。在此次设计中采用旋转电位器来调节1602的背光亮度。三、智能窗帘控制系统软件设计此系统的主程序需要完成的功能有：单片机各个模块的初始化操作，定时器初值设置以及开启电机运转，显示时间光照数字量等。通过主函数void main()来调用各个模块子函数以此来实现整个系统的功能。软件流程图如图7。总结该系统设计采用AT89S52单片机的最小系统设计，通过控制一个可逆、直流电动机来控制窗帘的打开和关闭，使用遥控、光控方式使得窗帘系统变得智能化，这正符合现在智能家居的发展方向，能够让智能生活理念得到更好的推广。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智能窗帘控制系统设计流程。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。
03-15

2021

单片机低功耗设计

单片机系统低功耗设计的总体原则及其设计策略随着电子科学技术的发展，在人们的生产生活领域，基于单片机系统设计的电子产品被广泛应用，同时对单片机系统的能耗功率设计提出了更高的要求，单片机低功耗设计越来越受到人们关注，单片机低功耗设计符合社会节能要求，可以大幅度提高电子产品的使用寿命，大大提高产品竞争力。由此看出，单片机的低功耗设计不但具有很好的经济效益，而且具有较大的社会效益。一、单片机系统低功耗设计原则（１）ＣＰＵ内核简单为宜原则：在单片机系统设计中，ＣＰＵ的选择不能一味的追求性能。８位机就够用，一定要遵循够用就好的原则。随着科技的发展，当前的单片机运行速度越来越快，但是性能的不断提升一定会带来能量的消耗。相对复杂的ＣＰＵ集成度也一定高，由于片内晶体管多，总漏电流会加大，所以当设备处于ｓｔｏｐ状态的时候，也会产生漏电现象，所以ＣＰＵ的选择，简单实用就好，不但可以降低功耗而且可以降低成本。（２）电压系统“够用就好”原则：降低单片机供电电压能够很好的降低使用功率，目前，单片机的供电电压已经从原来的５Ｖ降至１．８Ｖ。低电压供电可以有效的降低系统工作电流，但是由于晶体管的尺寸在不断减小，这也是降低功耗非常不利的一方面。所以选择低电压系统时一定要慎重。系统中的其他电子元件在低电压的情况下要确保正常工作。通过这种途径可以很大程度上解决系统的低功耗问题。（３）选择低功耗电路原则：单片机低功耗系统的设计，要选择在低功耗的情况下，保持高效率的电路，目前低功耗系统使用的大多是ＨＣＭＯＳ集成电路，可以将很多集成电路共同联结在一个封装内。这样可以减少总线电容，从而容纳更多的信号。除此之外，降低晶振频率也能有效的降低整机电流，但是晶振频率降低有时会影响系统的运行速度，会受到外部电路时序、计数器测量频率、串行通讯频率等的限制，所以在晶振频率值选择时，一定要考虑到系统信息处理的工作速度。二、单片机低功耗设计的主要依据２．１降低单片机应用系统功耗在单片机低功耗系统设计中，要合理的运用掉电、睡眠以及中断，进一步实现电子产品的低功耗运行，睡眠模式与掉电模式可以通过ＣＰＵ与系统的关断来达到降低功耗的目的。集中功率消耗较大的任务，降低功耗时间，采用快速进入掉电或睡眠状态，避免系统无谓的等待。在确保系统正常运行的前提下降低采集速度、总线速度。２．２单片机本质低功率设计对于单片机本质低功耗设计主要体现在对元器件的选择和电路设计两个方面。元器件的选择要遵循频率宜慢不宜快、系统宜静不宜动、电压宜低不宜高的原则，实现硬件系统的节能化。关于元器件节能控制的主要方法为：控制电源电压、时钟控制以及静态控制。在电路的设计过程中，要采用低功耗的唤醒电路设计，选择集成度高的电子芯片来替代单一功能集成度低的电子芯片，在降低供电电压的同时要加强电路的屏蔽与抗干扰能力设计。三、单片机系统低功耗设计方案３．１单片机低功耗系统硬件设计（1）选择适当的振荡方式：目前比较常用的振荡器有晶体震荡器、谐振器与ＲＣ振荡器，３种振荡器的唤醒时间各不相同，该设计选用晶体振荡器，晶体振荡器的唤醒时间在８．５ｍｓ左右，单片机在工作的过程中，如果唤醒的时间过长，就会形成一个预工作阶段，这时处理器就会消耗电能，但是程序还没有运行，所以导致电能消耗损失。为了进一步节约能耗，在晶体振荡器的回路中串上一个小电阻ＲＳ。（2）处理Ｉ／Ｏ管脚：在单片机低功耗系统的设计中，Ｉ／Ｏ管脚的处理尤为重要。设置为输出的管脚可以驱动２０－２５ｍＡ的电流，所以要对每一个输出管脚进行优化，为了达到节能的效果，可以禁止内部上拉，使外部较大的电阻做上位，这种做法可以做到在休眠状态下节约能量，在受干扰的环境下，会由于内部锁存器的频繁翻转，而增加电流的消耗。所以，没有用的管脚，都可以设置为输出，不能只是简单的不接，一旦外界出现干扰信号就极易成为反复振荡的输入信号，造成不必要的功耗。（3）选择合适的ＭＣＵ以及待机模式：低功耗的ＭＣＵ对于降低单片机的功耗具有十分重要的作用，一定要根据单片机系统被应用的具体场合，从多种待机工作模式中选取最恰当的模式，最大可能的使ＭＣＵ处于低功耗状态。ＭＣＵ的工作频率不同时，工作耗电的差异也会很大，另外，低电压供电可以使系统的供电电流大大下降，降低单片机的供电电压可以有效降低功耗。所以选择合适的ＭＣＵ以及系统电压，对于降低功耗具有积极意义。３．２单片机低功耗系统软件设计（1）采取“中断”方式降低功耗：系统在运行的过程中，程序的中断方式不同，对于应用系统功耗的大小有很大区别，在“中断”的形式下，系统处理器可以处于空闲状态，而如果在查询的形式下，ＣＰＵ对于Ｉ／Ｏ寄存器就会不停的访问，产生额外的功耗。（2）间歇式运行Ｉ／Ｏ模块：Ｉ／Ｏ模块在间歇式运行时一定要注意关闭电源，目前单片机应用系统所采用的驱动一般功率较大，所以要通过一个Ｉ／Ｏ引脚来进行掌控，当系统无需通信时，及时的关闭驱动。对于简单封装或没有引出的单片机，要注意Ｉ／Ｏ引脚的初始化。（3）降低ＣＰＵ的运算量：在实际操作中，关于减少ＣＰＵ的运算量的方法有很多，可以将运行算好的结果提前植入到Ｆｌａｓｈ当中，在使用时可以通过查询的方式来替代运算，从而减少ＣＰＵ运算量。许多单片机已经具备快速寻址方式与查表指令，对一些难以避免的计算非常有效。增加分数运算或减少浮点数运算的使用，尽可能使用一些短的数据类型。（4）选择低功耗模式系统：低功耗模式主要指系统的等待或停止模式。这种模式下单片机的功率会远小于运行时功率，在等待模式下，ＣＰＵ会停止工作，但是单片机的外围Ｉ／Ｏ模块不会停止工作，系统的功耗降低也有限，如图２所示。以Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ的ＨＣＳ０８单片机为例，给出不同运行模式下的系统功耗。ＨＣＳ０８是８位单片机，有多个系列，各系列Ｉ／Ｏ模块数目有所不同，但低功耗模式下的电流消耗大致相同。因此在让系统进入深度停止状态前，要将重要系统参数保存在非易失性存储器中，如ＥＥＰＲＯＭ中。深度停止模式关掉了所有的Ｉ／Ｏ，可能的唤醒方式也很有限，一般只能是复位或ＩＲＱ中断等。保留的Ｉ／Ｏ模块越多，系统允许的唤醒中断源也就越多。单片机的功耗将根据保留唤醒方式的不同，降至１μＡ至几十μＡ之间。总结在当今社会的发展中，低功耗的单片机应用已经成为单片机系统设计的主要发展方向，加强与推广单片机低功耗设计的研究具有重要的现实意义。在以后的研究与设计中，通过对硬件系统及软件系统的设计与创新，单片机应用系统在不远的将来将会创造出更大的经济效益与社会效益。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系统低功耗设计的总体原则及其设计策略。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。
03-13

2021

公交车温控系统设计

基于单片机的公交车温控系统设计随着城市空气污染现象加重，雾霾天气频繁出现，公交车作为环保出行的公共交通工具，被广泛使用，而且为了提高乘车舒适性，城市空调公交车普及率不断提高。空调公交车车内的冷热舒适性不仅直接影响乘客的乘车感受，而且影响乘客的身体健康。有关规定指出，每年的６月１日至９月３０日和１２月１日至次年３月１日期间，以及在此期间外车厢内温度高于２８℃或者低于１２℃时，公交车空调设施开启，以保持一个温度舒适的乘车环境。但在实际调查中发现，大多数公交车车厢内夏季温度过低，而冬季温度过高，车厢内外温差过大，造成乘客乘车的不舒适感，使本来是为了提高乘客的舒适性而增加的制冷制热系统，则成了很多人拒绝乘坐公交车的缘由。目前新能源公交车———气电混合型公交汽车在城市交通上大量使用，它节气率高，更加环保，同时克服了纯电动公交单次充电续航里程短的问题。但是此车制冷制热系统并没有相应地得到升级，还不能较好地满足乘客对温度舒适度的要求。有学者曾对纯电动公交车内送风系统的速度场和温度场进行过分析，但针对目前广泛使用的天然气公交车或气电混合型公交车温度控制系统的研究还很不足。本文针对上述情况，进行基于单片机的公交车温控系统设计，以便从功能上更大程度地满足乘客对空调公交车温度舒适性的要求。一、公交车温控系统硬件设计１．１系统硬件的总体设计车内温度会随着室外温度、车内乘客数量的变化而变化，单一给定的温度控制系统不能很好地保障乘客乘车的舒适度。本设计是以ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为系统核心，应用温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０测量公交车内的温度，选择ＬＣＤ１６０２型液晶显示器进行温度显示。在车厢内部设置多个按键，乘客通过按键的方式提出升温或降温需求。当乘客按下键盘后，单片机启动计数功能对３ｍｉｎ内的升温、降温需求进行统计，同时判断温度调整的度数，从而满足乘客的需求。系统硬件的总体设计框图如图１所示。１．２系统的原理图用５组按键开关模拟车厢温度控制器，每组中２个按键分别代表升温和降温。一旦有按键被按下，单片机每隔３ｍｉｎ对按键情况进行一次数据统计，根据统计结果，系统执行升温或降温控制程序。考虑到车厢内乘客流动性大，且温度调节过程的滞后性，每次调节的度量选择为２℃，且在１ｈ内温度改变量不超过６℃。当升温按键按下次数大于降温按键按下次数时，单片机３．４引脚输出高电平，Ｑ１三极管导通，ＲＬ１继电器接通，连接车内制热功能的输入端，系统开始加热升温。本设计用加热片模拟车内加热功能，加热片接通５Ｖ电源开始加热。当升温按键次数小于降温按键次数时，系统执行降温控制程序，单片机３．５引脚输出高电平，Ｑ２三极管导通，ＲＬ２继电器接通。本设计用小风扇模拟车厢内制冷功能，此时风扇接通５Ｖ电源开始制冷。二、公交车温控系统软件设计２．１主程序流程其运行流程是：打开开关通电后，系统进行初始化，延时处理后温度传感器进行温度采集，并将采集的温度值传输给液晶显示屏显示当前温度，系统判断按键模块是否有按键按下，无按键操作则传感器继续工作；如果有按键操作，则单片机以３ｍｉｎ为采样周期采集按键按下的次数，然后计算是否需要改变温度，并判断温度调节的度数，从而控制继电器工作实现升降温功能。２．２温度采集本设计采用ＤＳ１８Ｂ２０型温度传感器来检测车内温度，它具有耗电低、体积小、不易被干扰、容易与微处理器相匹配等优点，而且还可以把不同温度转化成相对应的数字信号。放置传感器的位置会影响测量的准确性，本设计仅用１个传感器模拟采集车内温度，但在实际中可以在车厢多个位置放置，以便更全面地反映车内温度情况。ＤＳ１８Ｂ２０对外界温度进行采集并将采集到的信号通过数字信号的方式经Ｐ３．７口传给单片机。２．３液晶显示模块本设计选择ＬＣＤ１６０２作为显示模块。它具有１６×２个字符的显示容量，不仅可以显示当前温度，还可以显示开关控制量的参数和继电器的工作状态。ＬＣＤ１６０２工作电压为４．５Ｖ至５．５Ｖ，当电压达不到额定工作电压时，显示器则不能工作。ＬＣＤ１６０２在工作电压５Ｖ时的电流为２ｍＡ，为了达到显示器额定电压，本设计增加了交流直接变压器将２２０Ｖ电压变为５Ｖ，以保证显示模块的正常工作。三、公交车温控系统实现的功能温度采集并显示。通过温度传感器ＤＳ１８Ｂ２０和液晶显示器ＬＣＤ１６０２将公交车内的温度显示出来。温度控制按键信息采集。单片机每隔３ｍｉｎ判断一次是否有按键按下，如果没有按键按下，则继续进行采集测温；如果有按键按下，则判断是升温处理还是降温处理。温度调节。设定一次温度的改变值为２℃，当单片机判断出需要升／降温时，开启继电器使其工作，完成升温或降温的操作，直到温度达到改变量的要求。温度保持相对恒定。温度调节完成后，再进行下一次采集控制，且限定条件为１ｈ内温度的改变量不超过６℃。为了避免连续调温或有人恶意改变温度，系统的夏季空调设置温度不低于１６℃，冬季空调设置温度不高于３０℃。总结基于单片机的公交车温控系统，旨在改善空调公交车内乘客的温感舒适度而又不增加公交车司机的工作量。通过在车内前、中、后部位安装温度控制按键键盘，让乘客自己决定车厢内的温度。经过多次软件和硬件的调试后，通过模拟实验可知，所设计的基于单片机的公交车温控系统实现了对温度的检测采集和显示，经过单片机处理按键数据后，能够自动完成升温和降温功能。因此，此温控系统可以在空调公交车中进行推广应用。另外，在实际中公交车进站、出站时车门打开乘客上下车，车内温度变化会比较明显，此时的温度测量和按键统计会造成温度调节的不准确性，因此，此弊端在今后的设计中仍需进一步改进。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公交车温控系统设计技术详情。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。
03-12

2021

智能关窗器单片机

基于单片机的雨天智能关窗器设计雨天智能关窗器由控制器系统、传感器系统、执行器系统和显示器系统组成。控制器系统是单片机，传感器系统由雨滴传感器和温度传感器组成，执行器系统是步进电机，显示器系统是LCD1602液晶屏，各系统分工明确，各司其职，相互合作，从而构成雨天智能关窗器这个统一整体。其系统结构图如图1所示。一、雨天智能关窗系统工作流程首先，先由单片机通过雨滴传感器检测外部环境，经过A/D转换后，并把信号传给单片机，再由单片机判断雨水值是否达到阈值，从而实现开关窗。其系统功能流程图如图2所示。二、雨天智能关窗器硬件介绍（1）单片机最小系统模块：本设计采用的是STC15W4K32S4单片机。STC系列单片机是在传统8051的基础上发展起来的。STC单片机进行了全面技术的升级与创新，相对于传统8051内核的单片机，其具有更好的性能及优点。具有宽电压范围，能在2.4～5.5V电压范围内正常工作；全部采用Flash技术，擦写次数10万次以上；采用ISP/IAP（在系统可编程/在应用可编程）技术；增强型8051CPU，1T型，即每个机器周期只有1个系统时钟，速度比传统8051单片机快8～12倍；内部具有高可靠复位电路，ISP编程时16级复位门槛电压可选，可彻底省掉外部复位电路；具有高精准的R/C内部时钟，可彻底省掉外部昂贵的晶振；ISP编程时，内部时钟5～35MHz可选；大大地提高了集成度，比如集成了8通道高速10位ADC，速度最高可达30万次每秒。（2）雨滴传感器模块：雨滴传感器用于检测是否降雨以及雨量的大小。该传感器具有抗氧化性、导电性好、寿命长等性能，配有电位器调节灵敏度，工作电压为3.3V～5V，使用宽电压LM393比较器。当下雨时，通过雨滴传感器，利用水的导电性的原理，本不相通的感应板就导通了，经过A/D转换后传给单片机，并在LCD液晶屏上显示降雨量。（3）温度传感器模块：该设计采用的温度传感器是LM35D，用于检测室外的温度，将模拟量转化为数字量后，并在LCD1602液晶屏中显示。该传感器具有灵敏度高、线性度好、工作电压较宽和非常省电等优点。该传感器输出电压与摄氏温标呈线性的关系，当温度为0℃时，输出为0V，每当温度每升高1℃，输出电压就增加10mV。其转化公式为U=T×10mV。（4）步进电机驱动模块：步进电机顾名思义就是步进转动，其功能是将脉冲的电信号转换成相应的角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就会转动一个角度。电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲的个数，而不随负载的变化而变化。步进电机驱动电路需要ULN2003驱动芯片实现，ULN2003驱动芯片是由高耐压、大电流、内部有7个硅NPN型达林顿管组成。ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据；ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。在该设计中，步进电机的作用是实现开关窗。（5）显示器模块：显示器采用的是LCD1602液晶屏，其能够显示32个字符，2行显示，即16列×2行。有电位器，可以自行调节对比度，LCD内部有复位电路，可以用来提供各种控制命令，比如：清屏、字符闪烁、光标显示、字符移位等等。在该设计中用于显示室外温度、降雨量以及窗户的开关状态。三、雨天智能关窗器系统测试结果实验中，我们设置阈值为30，在自动模式下，当降雨量大于30时，实现自动关窗。当降雨量小于30时，窗户自动打开。在手动模式下，设备在按键的控制下实现开关窗。自动和手动模式可以任意切换。经过反复地实验、测试，验证了该设备性能运行稳定可靠。总结智能家居给人们的生活带来了新的体验，而且随着科技的发展将会进一步改善我们的生活，雨天智能关窗系统为人们解决了生活中的实际问题。今后，在这个设备的基础上将会增加更多的功能，诸如智能报警系统，智能防盗系统，打造一个舒适智能的家居空间。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雨天智能关窗器设计技术。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。
03-11

2021

单片机按键消抖技术

单片机按键消抖技术及其扩展应用在使用单片机搭建有人机交互的系统时需要用到键盘通常的按键所用开关为机械弹性开关，当机械触点断开、闭合时，电压信号切换。系统对键盘的输逻辑0或l行准确采样避免错误输入是非常有必要的。理想的键盘输入特性是：按键没有按下时输入为逻辑l广旦按下则输入立刻变为逻辑O松开时输入则立刻变为逻辑1。然而实际的键盘受制造工艺等影响其输入特性不可能完美。由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动抖动时间的长短由按键的机械特性决定，—般为5ms—lOms。单片机工作时间都是纳秒与毫秒级别当按键按下时在触点即将接触到完全接触这段时间里，键盘的通断状态很可能已经改变了多次。即在这段时间里键盘输入了多次逻辑0和1。也就是输入处于失控状态。如果这些输入被系统响应，则系统暂时也将处于失控状态这是我们要尽量避免的。在触点即将分离到完全分离这段时间也是一样的。键盘在输入逻辑转换时实际上是产生了瞬时的高频干扰脉冲。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理，必须去除键抖动。即在键闭合稳定时读取键的状态，并且必须判别到键释放稳定后再作处理。目的在于消除干扰以达到理想输入特性。有两个阶段可以设法消除此干扰：1、在键盘信号输入系统之前（系统外）：2、键盘信号输入系统以后(系统内)。一、硬件消抖在信号输入系统之前将抖动干扰消除，可以节省系统资源，提高系统对其他信号的响应能力这就是硬件消抖。（1）基本RS硬件消抖：用两个“与非门”构成一个RS触发器利用基本RS锁存器的记忆作用消除开关触点振动所产生的影响。开关S每切换一次输出端只有一次翻转不存在抖动波形。（2）电容滤波消抖：使用RS锁存器消抖只适用于单刀双掷开关实际应用当中常用的键盘多是两个接线端的按键。对此类按键的常用硬件消抖方法为在按键上并联电容利用电容放电延时平波，再经过施密特反相器调整就能够得到没有毛刺的脉冲波。（3）中断法消抖：每个按键都外接到外部中断口上当有按键按下时引起单片机的中断。此种方法的好处在于不用在主程序不断循环查询.只要有中断再去做相应处理不足之处在于—个单片机的中断源是相当宝贵的所以很少有人采用这种方法。二、软件延时消抖如前所述若采用硬件消抖电路那么N个键就必须配有N个防抖电路。因此，当按键的个数比较多时硬件防抖将无法胜任。在这种情况下I可以采用软件的方法进行防抖。软件消抖的实质在于降低键盘输入端口的采样频率将高频抖动略去即检测出键闭合后执行一个延时程序，产生5ms一10ms的延时，让前沿抖动消失后再一次检测键的状态，如果仍保持闭合状态电平，则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后，也要给5ms一10ms的延时，待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。三、软件消抖的扩展应用在实际应用中软件消抖技术并不单纯运用在按键上，也可运用于其他地方以使程序运行更加合乎我们的要求，如下面二种情况：1)在某些情况下例如系统受到外部震动，也会在按键电路中出现电平抖动但这种抖动不是控制者所希望的操作如果没有防抖程序那么系统会因这种不希望出现的干扰而错误动作。2)为了避免系统误判可以编写防抖动程序。下面就第一种情况在行程控制系统中)采用这种技术盾看能否提高系统性能更好的实现功能I弥补常用方法的不足!.以一个简单的工控项目来举例说明顾目要求上电后，_-个普通电机控制—个滑块从左边往右边推最右边有一个行程开关滑块碰到行程开关后息机停止运动结束。转化成单片机编程思路用1个IO口输出扃电平时电机运动，f氐电平时电机停止。另1个IO口作输入术全测行程开关的电平状态如果发现是高电平说明还没碰上行程开关感应器加果发现是低电平就说明碰上了感应器此时就可以发出停止电机的命令。思路一：直接判断行程感应器的电平状态广且发现低电平，就认为电机已经碰到了行程开关马上停止电机。这种思路的优点是响应及时胆缺点是太灵敏抗干扰能力非常差在工控环境里当电机正在行进的过程中如果受到电源的波动或者外来的毛刺信号干扰行程开关的输入信号可能会读取到瞬间的低电平局致单片机误判断提前把电机停止了息机还没碰到行程开关就草率停机。思路二：在判断行程感应器的电平状态时加入了软件的抗干扰处理（即软件消抖技术)，一旦发现低电平，一个计时器开始计时在计时的期间如果发现出现高电平就马上把计时器清零，如果一直是低电平，并且期间没有出现高电平就认为是稳定的低电平此时判定是碰到了行程开关。这种思路的优点是增加了抗干扰处理几乎能百分百保证电机碰到了行程开关才停机不会有第一种思路的误判了。缺点是因为在软件抗干扰环节增加了—小段延时而这一小段的延时会导致电机碰到行程开关后没有马上停止滑块继续往右运动一小段时间才停止这样因为有应力存在系统运行时间长了容易把右边的限位机械结构压坏挤坏。思路三：本思路是结合了前面两种的优点在判断行程感应器的电平状态时当发现是低电平日寸(哪怕是干扰时出现的瞬间低电平)，电机马上暂侵暂停和停止的概念不一样虽然电机都是没有转)，当发现是高电平时甩机继续运行什么时候才认为碰到行程开关?当低电平像思路二那样连续持续低电平的时间超过某个值时才认为碰到了行程开关。在此判断低电平的小延时期间，电机是处于暂停的状没有转)所以不会过冲挤压右边的行程限位机构。这种思路优点是既能及时响应又增加了行程开关检测的抗干扰处理，又不会让电机过冲挤压右边的行程开关第三种思路能够更好的实现功能并能有效防止干扰!总结传统单片机系统大多是串行处理只能并行处理—些中断程序。对于这样的系统只能采用单纯软件或硬件消抖但都不那么完美。在实际的应用中，为了提高系统的稳定性和可靠性往往是在硬件消抖技术的基础上再适当应用软件消抖技术这样能更好的满足系统的需要。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按键消抖技术及其扩展应用。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。

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