单片机控制板

单片机控制板（共12篇）

单片机控制板 篇1

国内外现状:单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、So C三大阶段。单片机是嵌入式系统的独立发展之路,向MCU阶段发展的重要因素,专用单片机的发展自然形成了So C化趋势,较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前,用户对单片机的需要越来越多,要求也越来越高。在单片机应用中,可靠性是首要因素为了扩大单片机的应用范围和领域,提高单片机自身的可靠性是一种有效方法。

引言

当今社会,应用单片机的产品已经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足迹。现在,单片机的使用领域已十分广泛。社会需要一批功能多样,拓展性、改造性强的单片机。科技越发达,智能化程度越深,因此,单片机设计的改进和创新是社会发展的必然需求。

然而,市场上现有最小系统板、学习开发板大多数存在过于原始,对入门学习者要求过高或者模块集成度高而掩盖单片机基础原理的缺陷,一款单片机开发板难以做到学习、自主装卸、应用兼得。尤其在高校的学习和竞赛中,缺少一款适应多种使用方式的单片机开发板。

1.设计目的与对象

为了解决上述问题,我们设计了这款STC12单片机控制板,该单片机主要为51单片机入门者设计,同时可作为比赛、课设用板。针对初学者,单片机外设层所含LED灯、独立按键、液晶显示等可完成入门学习。本着开放及方便用户的原则,该单片机开放了所有IO口,用户可以根据需求扩充模块,打造专属开发平台用于各种比赛。同时,我们配套开发了底层程序,方便使用。

2.设计方案

为了实现上述目的并方便不同人群使用,我们引入了小体积,大功能,多拓展的设计理念,完成了以下的设计方案。

2.1分层设计

本STC12单片机控制板,包括外设层、主控层和驱动层,外设层、主控层和驱动层从上至下依次设置,外设层与主控层之间通过设置在其左右两侧的10P排针排母联接,主控层与驱动层通过设置在其前后两侧的2P排针排母和8P排针排母联接,驱动层和主控层单独供电,且其电压输入为7~14.4V。

外设层包括蜂鸣器、LED灯、电源处理模块、5110显示屏、OLED显示屏、按键模块和无线模块,电源处理模块为3.3V的NRF24L01降压稳压电路,且均通过10P排针排母与主控层连接。

主控层包括STC12C5A60S2芯片、电源电路和通信电路,STC12C5A60S2芯片的电源端通过电源电路与7~14.4V的电压输入源连接,通信电路与STC12C5A60S2芯片的通信端连接,STC12C5A60S2芯片设置有1路串口、8路模拟口、8路数字口,通信电路为CH340电路。

驱动层包括L298P驱动芯片、驱动电路、光耦隔离电路和指示灯,L298P驱动芯片的驱动端通过驱动电路与待驱动电机连接,L298P驱动芯片的电源端与7~14.4V的电压输入源连接,光耦隔离电路和指示灯均与L298P驱动芯片连接,指示灯为电机正反转指示灯。

2.2可拓展设计

主控层主要实现5V电源处理及引脚分配,其中包括1路串口、8路模拟口、8路数字口,此外设置15路数字口,所有引脚全部开放,可随意扩充模块;外设层放置1个NRF24L01电源处理(3.3V)、2个LED指示灯;外设层除板载蜂鸣器、独立按键之外设置24L01接口、OLED接口、5110液晶屏接口,可直接连接外设。驱动层为298P芯片,可实现12V及以下电压电机驱动。除此以外,外接的Wi Fi模块可实现与其他单片机之间的通信和数据传递。再者,基于本单片机控制板的小体积,还可以实现对其他设备的手持遥控,便捷、实用。

2.3资源说明

STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机,是高速/低功能/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S,即25万次/秒),针对电机控制,强干扰场合。稳压电路通过MP1584芯片实现稳压功能。MP1584是一个高频率的降压开关稳压器,其具有一个集成的内部高端高压功率MOSFET。它提供了3A的输出电流模式控制快速环路响应,易于补偿。

3.结语

综合各方面的需求,我们设计了这款STC12单片机控制板,弥补了世面上的多功能单片机的空缺。并在教学、比赛课设、开发等多方面亲自使用,效果显著。希望有更多的学生,开发者等也能使用本STC12单片机控制板,并向我们提出宝贵的建议和意见。

参考文献

[1]李建兰,邵建龙,张志宏等.基于STC12C系列单片机的DS18B20编程[J].理论与方法,2009,128(1):23~26

[2]刘晋,王政林,薛凯方.基于STC12C5A60S2单片机的LED显示屏硬件设计[J].硬件纵横,2011,30(22):24~27

[3]黄超,刘婷,谢印庆.基于STC12C5A60S2多功能通信开发板设计[J].现代电子技术,2014,37(5):152~155

[4]宏晶科技.STC12C5A60S2系列单片机器件手册[EB/OL]:南通:宏晶科技.2011-2-11.http://www.stcmcu.com/.

单片机控制板 篇2

实验名称：

I/O 口控制

姓

名：

张昊 学

号：

110404247 班

级：

通信 2 班 时

间：

2013.11.19

南京理工大学紫金学院电光系

一、实验目的1、学习I/O 口的使用。

2、学习延时子程序的编写和使用。

3、掌握单片机编程器的使用和芯片烧写方法。

二、

实验原理

1、广告流水灯实验 （1）

做单一灯的左移右移，八个发光二极管 L1～L8 分别接在单片机的P1.0～P1.7 接口上，输出“0”的时候，发光二极管亮，开始时P1.0->P1.1->P1.2->P1.3->...->P1.7->P1.6->...P1.0 亮，重复循环。

（2）

系统板上硬件连线:把“单片机系统”A2 区的 J61 接口的 P1.0～P1.6端口与 D1 区的 J52 接口相连。要求：P1.0 对应着 L1,P1.1 对应L2，……,P1.7 对应着 L8。

P1 口广告流水灯实验原理图如下

程序设计流程：流程图如下

2、模拟开关实验 （1）

监视开关 K1（接在 P3.0 端口上），用发光二极管 L1（接在单片机P1.0 端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1 亮，开关打开，L1 熄火。

（2）

系统板上硬件连线：把“单片机系统”A2 区的 P1.0 端口用导线连接到 D1 区的 LED1 端口上；把“单片机系统”A2 区的 P3.0 端口用导线连接到 D1 区的 KEY1 端口上； 实验原理图如下图

程序设计流程

否

是

二、实验内容

1、流水灯

#include sbit p10=P1^0;sbit p11=P1^1;sbit p12=P1^2;sbit p13=P1^3;sbit p14=P1^4;sbit p15=P1^5;sbit p16=P1^6;sbit p17=P1^7;

unsigned char count=0;bit flag;void main(){ 开始 开关闭合否 L1 灭 L1 亮

P1=0xff;TMOD=0x01;TH0=55536/256;TL0=55536%256;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){ p10=0;while(flag==0);flag=0;p10=1;p11=0;while(flag==0);flag=0;p11=1;p12=0;while(flag==0);flag=0;p12=1;p13=0;while(flag==0);flag=0;p13=1;p14=0;while(flag==0);flag=0;p14=1;p15=0;while(flag==0);flag=0;p15=1;p16=0;while(flag==0);flag=0;p16=1;p17=0;while(flag==0);flag=0;p17=1;} } void t0_srv()interrupt 1 { TH0=55536/256;TL0=55536%256;count++;if(count==10){ flag=1;

count=0;} } 2、模拟开关

#include sbit p30=P3^0;sbit p10=P1^0;void main(){

while(1){ if(p30==0)

p10=0;else

p10=1;} }

三、小结与体会

单片机控制板 篇3

SL-DIY02-3单片机开发实验板有两种类型：一是配空芯片(芯片内无程序)，由用户自己编写单片机、机器人控制程序；二是有内容的监控芯片(组态软件监控、图形软件监控和流程图软件监控等)，可以用来进行二次开发，从而提高创新开发效率。

组成

SL-DIY02-3单片机开发实验板配AVR的ATmega16单片机，兼容ATmega8535/ATmega32。该板有ISP在线下载编程接口，随机配一条ISP并口下载线，可以开发各种封装的AVR系列单片机(不需再购仿真器、编程器、芯片适配器)，为用户节省了大量开发费用。AVR单片机的32个I/O端口用短路块连接，当I/O端口用作输出时，电平用LED发光二极管指示。硬件规定：当I/O口为低电平时，LED灯亮；当 I/O口为高电平时，LED灯灭。拔出短路块，单片机的I/O口也可以作为输入口使用，AVR单片机的I/O口完成可以让用户自由定义它的应用。ATmega16单片机可以使用单片机内部晶振，也可使用该板提供的外部8 MHz晶振。该板有咪头(MIC)用作声音信号输入，电路简单、输入信号灵敏度高，符合国际比赛规定，机器人必须声控启动程序。该板还有音响器，放音电路简单，声音洪亮，使单片机工作有声有色。该板有32.768kHz的晶振作实时时钟信号源。ATmega16单片机有8路10位A/D转换功能，可以解决一切模拟量的数据采集工作。板上的精密电位器提供A/D转换调试时用的电压信号。

硬件结构

SL-DIY02-3单片机开发实验板硬件结构图如下。

实验程序

SL-DIY02-3开发实验板配11个基础实验样例程序，重点说明单片机I/O口的各种应用。有汇编语言，高级语言有:ICC-AVR、GCC-AVR、BASCOM-AVR，还可配工控组态软件、图形编辑软件和流程图编辑软件等。

双龙的SL-DIY系列单片机开发实验板，是单片机创新开发的理想工具，一条ISP下载线，开发所有具有ISP功能的单片机。双龙SL-DIY02-8A/52开发实验器主机板及机器人，可配合中学通用技术课教材实验，用SL808文曲星数码词典来开发。

SL-DIY02-9伺服电机机器人专用板 350元/套, 可配双龙虚拟机器人及语音识别控制软件；伺服电机110元/台。SL808文曲星数码词典498元/套。

SL-DIY02-8A开发实验器主机板 整机: 128元/套；50套以上的提供散件: 98元/套。

SL-DIY02-8A豪华型智能机器人268元/套；SL-DIY02-8A简易型智能机器人228元/套。

SL-DIY02-8A智能机器人配双龙解释型SLBASIC语言开发套件200元/套。

双龙机器人详细资料，可参看北航出版社出版的《单片机创新开发与机器人制作》一书,该书附工作软件及多媒体教学培训光盘；或到双龙AVR网站http://www.avr.com.cn下载。

广州双龙：广州市天河北路609号华标广场荟华阁B3006室(510635)，电话:020-38473501。

北京双龙：北京市海淀知春路132号中发大厦616室(100086)，电话:010-82623551。

单片机控制板 篇4

1、电路构成剖析

主机控制板由电源、温度检测、电压检测、工况选择、通信、输出电路等构成。

该主机控制板的电源是由DM0365SR电源管理芯片构成的开关电源。220VAC经四只1N4007构成桥式整流电路, 22u/400v电解电容C 2和R 1 (1 0 4) 电阻并联构成的阻容滤波电路滤波后供给DM0365SR, 经变压器输出开关脉冲低压, 脉冲低压经整流后输出12V直流。12V直流一路直接供给输出电路的继电器, 另一路供给线控板, 同时经7805稳压输出5V供给PIC16F77及其外围电路。

温度检测由CD4051 (IC6) 、热敏电阻构成。CD4051为8选1开关。其选通控制位为A、B、C。单片机PIC16F77的RB3~RB5连接CD4051的A、B、C。通过控制RB3~RB5的输出来选择与单片机的AD转换输入端RA2与三个温度探头 (室内机盘管、室外机盘管、室内机回风温度探头) 的分时连接, 从而实现温度的轮询检测。

电压检测由光耦及相应的检测点构成。主要实现工作电源、空调附属设备工作状态的检测。由于检测点较多 (共四个) , 特别是主机板工作在水冷机组控制状态时, 其检测也是通过CD4051实现轮询检测的

工况选择电路由两个6位拨码开关SW1、SW2;CD4051及电阻网络构成。这部分电路主要功能是选择主机板的工作状态 (风冷、水冷) 、确定主机板的地址码、控制模式 (单机控制、集中控制) 。考虑到单片机IO端口的限制, 本例采用了以不同的电压表示不同的状态位的检测方式, 同时用CD4051轮询检测各开关的状态。

通信电路一共有两组。一个是由单片机的U S A R T模块、MAX485构成, 主要实现在集中控制时主机板与上位机的通信。另一路是由单片机的普通端口通过软件模拟USART模块, 主要功能是实现主机板与线控板的通信, 通信的波特率经示波器检测大约为2400比特。

输出电路由ULN2003及相关继电器构成, 由于ULN2003只有七路输出, 电路本身需要8路输出, 不足的那一路由三极管代替。8路输出分别是:室内风机低风、室内风机中风、室内风机高风、四通阀、室外风机、压缩机、室内摆风、室内冷凝水水泵 (由于冷凝水排水口高于冷凝水集水板, 必须用水泵强制排水) 。

主机板用于单机独立控制时, 需要与线控板配合使用。限于篇幅本例不对线控版作详尽的剖析。

2、存在的问题

30多台空调器在电子实验室安装后投用后, 陆续存在主机自动不规则复位, 随机性死机无法正常使用、主机板电源滤波电容C2 (22u/400V) 鼓包失效、主机设备故障报警 (故障代码F6) 等故障。投入使用至今大约4年时间, 几乎每到冬夏季使用空调时都需要更换几个空调主机控制板。由于厂家设计的失误, 开关电源滤波电阻R1采用贴片封装的电阻, 且在PCB布线时直接将滤波电阻贴片于滤波电容的背面, 导致电阻工作中的热量直接作用于滤波电容, 使滤波电容长时间工作于高热状态, 长时间作用后导致电容干沽、鼓包, 电容量丧失。电容C2的容量下降后就会导致开关电源的输出电压的波纹加大, 从而恶化了电路芯片的工作环境。这是主机板运行时出现故障的第一个主要原因。由于空调器工作于电子实验室, 承受电磁干扰在所难免。而主机板与线控板之间用PIC16F77普通的IO端口模拟USART来实现。每个主机与线控板的距离均大于5米。有的甚至达到10米以上。因而主机控制板与线控板通信经常出现数据收发异常。综上所述主机板滤波电容失效、通信异常是其故障的主要根源。

3、改进办法

针对产生故障的第一个原因, 首先对主机板的滤波电路进行改进, 改进办法是直接去掉滤波电阻R1。

单片机控制步进电机论文致谢 篇5

转眼间，我的研巧生生涯就要结束了。回首这大半年来，对这篇论文的定题、理论研究、方案设计、数据收集以及各种细节的探讨，直至论文最终的完成，我的导师陈静教授师始终给予我最重要的的指导与帮助，我要向我的导师表达最诚掌的谢意。论文中的每个字、词、句的使用，图表中的数据是否正确，都包含了导师的心血。陈老师严谨的治学态度、渊博的知识、孜孜不倦的工作精神以及平易近人的工作作风，深深地影响着我，也必将使我终身受益。祝愿导师在今后工作顺利，身体健康，家庭幸福，在后的科研中取得更大的成就。陈老师在进行系统设计的时候，提供了非常大的帮助，包括电路的设计，器件的选型，大方向和细节上都提供了非常大的帮助。同时感谢和我一起在实验室完成论文的同学们在课题研究过程中给予的指导和帮助，感谢你们的鼓励与支持!

感谢我的父母，是你们在我遇到困难的时候给我鼓励和安慰，在我取得成功时给我鞭策，你们深深的爱和无私的奉献始终是我学习与工作的巨大动力。

基于单片机的车身控制系统 篇6

关键词：单片机；控制单元；操作系统；通信

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 16-0063-01

一、前言

在车身控制领域上，国内的汽车制造商和国外的企业还存在很大的一段差距。但是，国内的汽车制造商在本土适应性、开发成本等方面还是有一定的优势。因此，国内的汽车制造商在车身电子控制方面还是有很好的发展前景的。近年来，国内的汽车工业蓬勃发展，逐渐涌现出一批以研发及生产车身控制系统的优秀企业。预计在今后的汽车技术发展中，车身控制系统在汽车中的作用将会更加重要。目前，车身控制系统的主要控制方式有分布式控制和集中式控制2种。分布式控制技术设计车身控制系统可以为车内人员提供差异化及高品质的用户体验，广泛应用于当前国内外中高档车型中。而集中式控制技术可以有效地控制车身控制系统的制造成本，估计将会成为今后汽车车身控制发展的主要方向。

二、车身控制系统硬件设计

根据系统电路按照工作原理和功能实现对车身控制系统的硬件进行了设计。由于考虑到系统的合理划分和整合，采用电路模块化设计，从而简化系统硬件电路的开发过程。

汽车电控系统大致可以分为6个部分：中控台（驾驶员使用）、行驶控制系统、传动控制系统、安全控制系统、信息娱乐系统和车身控制系统。在本文的设计中，中控台是作为上位机激励控制使用，通过CAN总线向其他5个模块系统发送控制命令信息，并采集各个模块系统的返回信息，而其他5个模块系统之间也是通过CAN总线进行信息交互，以达到更加智能化控制的目标。

车身控制系统由许多电子电控单元组成，主要包括车体中的车灯、车门、车窗、雨刷、电动座椅、车身防盗以及车身上其他部分，为驾驶带来更多的智能与舒适性和安全性。在本文的设计中，将车身控制系统分为集中式和分布式控制两种，其中，将车灯控制子系统和车窗控制子系统列为集中式控制，集成到中央控制模块中，而对其他子系统例如雨刷控制子系统等归为基于LIN总线的分布式控制。

本文设计的基于实时操作系统的车身控制系统将中央控制模块作为中控台对车身控制系统的CAN总线通信的节点，并且作为LIN总线的主机节点来设计。为了验证方案的可行性，在中央控制模块上集成了车灯和车窗控制的集中式控制，而将雨刷、电动座椅、后视镜控制等子系统作为LIN总线的从机节点，属于分布式控制的部分。由于ECU模块作为通信的主机节点，并且作为整个车身控制系统的核心，而实时操作系统也是移植在这个模块上，同时集成了车灯和车窗控制子系统，所以本文通过对这个模块的设计实现，对于验证整个车身控制系统的设计方案具有实践性的意义。为了证明整个方案的正确性和测试环境的便利，将这个部分分为3个模块：ECU（Electronic Control Unit）模块、车灯驱动模块、车窗驱动模块。

三、车身控制系统软件设计

汽车操作系统应是嵌入式系统向实时多任务管理、网络耦合与通信的高端应用过渡的产物，可以提高汽车电子系统的实时性、可靠性和智能化程度。除了具备普通嵌入式系统的共有特性之外，它还具有以下几个优点：对实时多任务处理有很强的支持能力，中断响应时间短；合理进行任务调度，充分利用系统资源；系统集成度高，成本低；系统本身为超低功耗级；支持软件多线程结构，软件抗干扰性强。本文采用实时操作系统μC/OS-II作为解决方案的嵌入式操作系统，其主要的原因是μC/OS-II是一种免费公开源代码、结构小巧、具有可剥夺实时内核的实时操作系统。其内核提供任务调度与管理、时间管理、任务间同步与通信、内存管理和中断服务等功能，完全符合本文设计方案的要求。

汽车上电子装置的急剧增加和信息相互传送的网络化提出了嵌入式操作系统的需求，由法德两国汽车行业所倡导的OSEK（Open Systems and the Corresponding Interfaces For Automotive Electronics）技术是针对符合汽车电子开放式系统及其接口的软件规范所研发的嵌入式实时操作系统。OSEK规范从实时操作系统和软件的开发平台两方面作了全面的定义和规定并日趋完善，在国际汽车电子领域影响力日益增强，将成为未来汽车电子行业嵌入式操作系统的技术标准，广泛被采用。

本文将整个系统软件分为三部分：底层驱动模块、操作系统模块、应用程序模块。其中，底层驱动模块包含系统硬件所需要的寄存器的操作，操作系统模块的实时操作系统为μC/OS-II作为任务与底层驱动硬件沟通的桥梁，而应用程序模块将系统的功能划分为具体的任务实现。

四、总结

本文主要阐述了基于实时操作系统的汽车车身控制系统的开发和设计方法，并对车灯控制子系统进行了设计与实现。在对目前比较常用的实时操作系统μC/OS-II、车身控制系统的控制原理和两种车载通信总线CAN/LIN协议进行简要介绍后，对车灯控制子系统的设计过程及考虑因素作了较深入的阐述。设计的车灯控制子系统目前系统一直运行良好，各项基本功能都已经实现；总的来说，基本上达到了预定的目标。虽然其本身是一个基于功能验证性的设计，成本还较高，但对国内汽车厂商在车身控制方面具有很好的参考意义。

参考文献：

[1]贺乐厅，翟习健.汽车电动车窗防夹装置的研制[J].轻型汽车技术，2003：11-16.

[2]夏群生，李建秋.汽车电子学[M].北京：清华大学大学出版社，2005：117-162.

[3]孙仁云，付百学.汽车电器与电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006：213-216.

[4]黄鹏.基于CAN/LIN的智能车身网络系统的研究与设计[D].长沙：中南大学，2009：1-2.

[5]徐春艳，刘桂霞，周春光，姜丰，吕晓枫.基于LIN总线车灯控制系统的研制[J].吉林大学学报，2009：1-3.

单片机控制板 篇7

一、单片机介绍

1、单片机及单片机系统

单片机是微型计算机发展的一个分支, 是一种专门面向控制的微处理器件, 故又称之为微控制器 (Micro Controller Unit, MCU) 。单片机通常以单一芯片的形式出现, 但是它已具有了微型计算机所包含的基本组成结构和特有的控制应用功能, 是一种芯片级的微型计算机。另外, 由于单片机的体积、结构和功能特点, 在实际应用中可以完全融入应用系统之中, 故而也称为嵌入式微控制器 (Embedded Micro-Controller) 。

最基本的单片机系统由单片机芯片和软件程序共同组建而成, 是用户为了实现某种控制用途的需要而设计的实际装置。在单片机系统中, 单片机芯片内部的中央处理单元 (CPU) 处于核心地位, CPU通过执行软件程序调动硬件电路完成控制功能。根据这种工作方式, 单片机系统可以划分为硬件和软件两个组成部分。

单片机系统的硬件部分是包括CPU在内的所有硬件电路, 按照硬件电路的功能和配置大致可以分为以下3类:

(1) 基本功能类

基本功能类硬件包括:CPU (用于运算、控制) 、RAM (用于数据存储) 、ROM (用于程序存储) 、I/O设备 (实现串行、并行输入/输出接口) 及时钟电路 (建立工作时序) 。在微型计算机中, 上述部件被分成若干块芯片, 安装在一块称之为主板的印刷线路板上, 在程序的指挥下完成计算机的基本运算操作功能。

(2) 控制功能类

控制功能类硬件包括:定时器/计数器 (用于时间设定/事件记录) 和中断装置 (实现实时处理) 。使用这类硬件是为了实现单片机的控制功能, 即定时控制、顺序控制和实时控制等基本控制功能。作为面向嵌入式控制的特色, 这类部件通常也集成在单片机芯片内部。

(3) 辅助功能类

辅助功能类硬件包括:A/D (模/数转换) 和D/A (数/模转换, 通常采用PWM形式) 等部件。这类部件根据芯片的配置不同不一定集成在单片机芯片上, 需要用户根据使用要求选择。

与微型计算机的运行原理相似, 单片机系统的运行也需要软件系统的支持, 但是由于处理任务的不同, 其复杂程度相对较低。根据单片机软件所要实现的功能, 可以将软件划分为管理程序和应用程序两类。

(1) 管理程序

管理程序是单片机系统的监控程序, 主要用于控制过程复杂, 控制量较大的装置, 例如测控仪器、仪表等。对于仅完成简单控制任务的单片机系统一般可以相应简化。

(2) 应用程序

应用程序是针对具体的控制动作而编写的程序, 是实现控制具体功能的程序基础, 通常以子程序模块的形式出现, 便于执行控制动作时调用。

2、单片机程序设计语言及开发环境简介

单片机程序设计语言主要是指在开发系统中使用的语言。在单片机开发系统中可以使用机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言采用机器码, 是单片机能够直接识别的程序语言, 汇编语言是以助记符表示机器码的程序设计语言。机器语言和汇编语言都是高效的计算机语言, 实时性较强, 但它们都是面向机器的语言, 通用性差, 编程效率低。

单片机的开发过程涉及3项内容, 即编程、纠错和仿真。一般采用PC机内安装的集成开发环境 (IDE) 软件进行开发调试。在集成开发环境内可以实现文本编程、编译纠错和仿真运行。其中仿真的形式又可以分为两种, 即软件仿真和硬件仿真。软件仿真不必连接硬件应用系统, 仿真结果在开发环境中模拟的单片机构造中得到体现;硬件仿真需要与用户控制系统配合, 以集成开发环境的输出替代用户系统中原有的单片机, 仿真过程真实、实时性强。另一种较新的开发形式采用具有ISP (In-System Programming, 在系统可编程) 功能的单片机, 利用下载程序开发单片机系统。

二、电气控制系统在单片机中的应用

1、控制系统的构成

主要由控制电路、接口电路和主电路三部分组成的, 其中控制电路包括单片机系统电路、键盘和显示器, 而接口电路主要是负责电路的信号传递, 主电路是由滤波器、整流器和IPM模块组成的。键盘采用80C51的显示电路构成上位机, 单独控制显示部分, 二者之间通过串行总线通讯交换数据。IPM模块是采用富士通公司的MS6M0386构成, 具有多种保护的功能, 只需要加入一定的周边电路, 就可以进行驱动。由于伺服系统电流控制调节器周期短、计算量大, 所以80C196MC单片机采用16位总线来提高系统吞吐量。两片EPROM27V256地址分配为:A000H-FFFFH, 因采用16位地址数据总线, 两片存储器共用同一地址, 当CPU读取存储器高位时, 并选中高低位的存储器时, 高8位, 低8位数据同时读入CPU, CPU正确选择高8位的数据作为操作数, 舍去低8位的数据, 读低位, 则舍高8位, RAM的片选信号由INST和A15通过非门构成, 需要注意在INST读程序存储器时为低电平, 但是要避开2000-2008的地址。

2、软件系统

采用C语言和ASM混合编程模式, 下面将着重就其算法和协同开发进行说明:

(1) C语言与汇编语言的协同开发。汇编语言的难点在于数据的处理, 许多地方必须应用高精度的算法, C96系列直接支持单精度的浮点预算, 并可以方便通过算法扩展到双精度, 然后完成同样的功能, C96程序编译生成的代码要比汇编生成的代码长, 在实时响应的场合, 开发者往往会从执行的角度处罚, 用汇编语言将其功能实现。

(2) 算法的改进。在转速和电流环的计算中并不是都需要浮点式计算, 以简单的方式为例, 只需要考虑到转速调节器的情况, 将电流还当成比例环。将80C196MC系统的相移计算方式变动为时间T内的转速值, 当取T时间取较小的时间间隔, 完全可以用时间T获得脉冲数PL作为转速值, 实际上的转速为PL/T, 由于PWM数值一定, 在PI控制器的输入为整数, 输出则为证书, 所以只需要调节PI就可以达到对转速的控制。

(3) 系统头文件的应用。开发者必须会定制所用单片机的头文件, 充分发挥各单片机的功能, 对于51单片机, 当其型号改变时, 只需转换相应的头文件, 就可以实现对其程序的移植, 同样对96系列的单片机也分成多种型号, 不同的型号对应不同的功能, 对于96单片机主要包含以下两个头文件:mc-sfrs.h和mcfunc.h.

三、结语

本文以80C196单片机构成直流伺服控制系统, 介绍了其硬件结构和软件的编程方法, 重点论述了C96与ASM程序的系统开发, 物理系统的实验表明, 此系统具有良好的调速特性。

参考文献

[1]王静霞.单片机应用技术 (C语言版) [M].电子工业出版社, 2009.

单片机控制太阳能充电控制器 篇8

1 太阳能充电控制器整体设计

通过对应用实例的分析，更加明确太阳能充电控制器在系统中的重要性和作用，同时依据其功能要求和改进的控制策略，最后确定了整体设计方案[4]。

太阳能充电控制器以太阳能极板为供电电源，以Atmega16单片机[5]为控制和数据处理核心，负责完成数据的采集、处理、转换、控制和输出显示等。

太阳能充电控制器由单片机、A/D转换电路、太阳能极板、蓄电池、按键、显示等部分构成，如图1所示。

其中单片机选择AVR公司的Atmega16，显示采用12864，电流测量采用MAX471，电压变换采用单片机控制的PWM电压变换方式实现。

2 太阳能充电控制器电路实现

所设计的太阳能充电控制器主要由以下几部分组成：以单片机为核心的主控制器、DC-DC电压变换电路、电源电路、蓄电池电压检测电路、DAC变换电路、充电电路、按键和显示电路等，下面分别做一一介绍。

2.1 主控芯片电路设计

主控芯片的电路设计主要包括两部分：振荡电路设计和复位电路设计[5]。

文中采用内部时钟方式，利用单片机内部的振荡器，然后在引脚XTAL1(7脚）和XTAL2(8脚）的两端接上晶振，这样就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟电路。外接晶振是，晶振两端的电容选用22 pF，晶振的频率选用3.686 MHz。为了更好的保证振荡电路稳定可靠的工作，振荡器和电容应尽可能安装在单片机芯片靠近。

复位时单片机的初始化操作。单片机启动运行时，都需要先复位，其作用是使CPU和系统中其他部件处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。因而，复位是一个很重要的操作方式。但单片机本身是不能自动进行复位的，必须配合相应的外部电路才能实现。图2是单片机时钟振荡和复位电路图。

单片机Atmega16在上电时，复位引脚需要的是一个短暂的低电平，然后一直保持在高电平状态，单片机开始正常工作。

2.2 DC-DC电压变换电路

太阳能极板产生的不稳定电压可经过DC-DC变换，变为蓄电池所需要的可充电电压。DC-DC变换电路如图3所示。

2.3 电源电路设计

单片机要正常工作，必须有电源的供电，Atmega16单片机需要5 V的供电。唯一的供电来源是太阳能极板，但是由于太阳能极板输出电压的不稳定性以及电压过大会烧坏单片机，所以不能将太阳能极板和单片机直接连接，必须经过一个电源电路将太阳能极板的输出电压[6]转换成稳定的5 V电压后，输出给单片机供电。电源电路如图4所示。

在图4中，太阳能极板的正端经过电容的滤波后传送给LM2575芯片，芯片经过快速的内部电压调整后输出5 V电压，为了保证送给单片机电压的稳定性，输出电压须再经过电容的滤波。由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，而一些小容量电容则刚刚相反，由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，为了让低频、高频信号都可以很好的被滤掉，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1μF的瓷片电容。

2.4 蓄电池电压检测电路设计

在独立的太阳能应用产品中，蓄电池是整个系统的重要组成部分，对蓄电池的保护至关重要。所以电路中必须设计有蓄电池两端电压的检测电路，来检测蓄电池电压的大小，从而控制器有效地工作。蓄电池电压检测电路如图5所示。

蓄电池采样电路将电路采集到的信息送到A/D转换器，通过单片机的分析，判断当前电池的工作状态。

设蓄电池的正端电压为UBAT+，由图6知采样得到的电压UB-OUT为

式（1）中，A为常数R12/(R29+R27+R12)。

DAC变换电路系统通过对UB-OUT电压大小的判断，可以实行控制器的充电控制，并可以判断出蓄电池是何种规格，即是6 V、12 V还是24 V蓄电池。

2.5 DAC变换电路

太阳能充电控制器DAC变换电路如图6所示。

2.6 电源检测电路设计

通过电流检测集成芯片MAX471与电压比较器LM311实现了输出电流的检测，如图7所示。

MAX471所需的供电电压为24 V，所能跟踪的电流的变化频率可达到130 kHz。MAX471电流传感放大器的独特布局简化了电流监控的设计。其内置35 mΩ精密传感电阻，可测量电流的上下限为±3 A。MAX471通过2 kΩ的输出电阻（ROUT）可产生1 V/A的转换，因此±3 A时的满度值为3 V。输出电阻将电流转化为对地电压输出，通过由LM311构成的电压比较器实现电流检测，此电压比较器具有过流保护[7]的作用。

2.7 充电电路实现

在充电模块[8]设计中，文中采用了功率场效应管，也叫电力场效应晶体管作为充电电路中的开关器件。充电控制电路如图8所示。

功率场效应管是所有全控型电力电子器件中工作频率最宽的一种，MOSFET是一种单极型的电压信号控制型电力电子器件，也就是MOSFET的栅极和源极之间的电压满足一定的要求，就可以控制它的通断，并且在控制信号撤除之后即会自行关断，是一种高性能的自关断器件。

2.8 按键显示电路设计

在单片机应用系统中，按键主要有两种形式：直接按键和矩阵编码键盘。设计中采用直接按键形式，即将每个按键都单独接到单片机的一个I/O口上，直接按键则通过判断按键端口的电位即可识别按键操作。按键显示电路如图9所示。

3 太阳能充电控制器控制软件

软件设计采用C语言实现。受C语言模块化编程设计思想的启发，系统软件设计采用模块化设计思路，即整个控制软件由许多独立的子程序（子函数）模块组成，它们之间通过函数调用实现连接。既便于调试、连接，又便于移植、修改。系统软件主要完成蓄电池电压采集转换，PWM[9]脉冲充电控制，实时LCD显示等。包括以下几部分：系统主程序设计、按键处理程序和显示程序。

4 结论

基于太阳能充电控制器要实现的具体功能，论述了基于单片机的太阳能充电控制系统的硬件电路组成及其工作原理，并详细分析了各组成单元电路的性能及其工作原理，完成了充电控制器的硬件电路设计[10]。控制器以Atmega16单片机为主控芯片，在软件程序控制下输出PWM控制信号，控制开关MOS管的通断，实现太阳能极板对蓄电池的充电控制等。针对太阳能充电控制系统的研究，是对单片机技术、通信技术、电子技术和自动化等专业知识的综合运用。在设计和开发的过程中，紧密结合充电控制器的实际情况，综合了目前一些先进的充电控制策略，为后续研究奠定基础。

参考文献

[1]沈维祥.蓄电池和太阳能极板方阵直接耦合的小型光伏系统中电压最佳匹配的方针研究[J].太阳能学报,1992,34(4):381-383.

[2]陈维,沈辉,邓幼俊.太阳能光伏应用中的储能系统研究[J].蓄电池,2006,32(5):11-26.

[3]马潮,占卫前,耿德根.Atmega8原理及应用手册[M].北京:清华大学出版社,2003.

[4]沈文.AVR单片机C语言开发入门指导[M].北京:清华大学出版社,2003.

[5]丁化成.AVR单片机应用设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.

[6]于海生.微型计算机控制技术[M].北京:清华大学出版社,1999.

[7]Allan R Hambley.Electronics[J].2nd ed.Prentice Hall Inc.2000.

[8]Robert T Payntnter.Introductory Electronic Devices and Circuits[J].6th ed.Prentice Hall Inc.2003.

[9]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].4版.北京:高等教育出版社,1999.

单片机控制板 篇9

面对多变的天气,家庭主妇们每天晾晒衣物的时候都感到很困惑,到底是放室内还是放室外呢?因为要上班,可能更多的家庭会选择把衣物放在室内阳台晾晒,随之带来的问题就是衣物晾晒程度不一,空间受到限制。如果碰到阴天或雨天,衣服要好多天才会晾干。现在市面上出现了很多智能晾衣架,大多数都是放在室内,主要解决了操作方便和空间的问题,但是仍然不能达到晾晒衣物均匀的目的。本设计中的智能晾衣架安装在阳台外面,根据光照传感器和湿度传感器的参数来决定衣架的收与放,无论天气什么情况,它能很好的使衣物均匀晾干且具有下雨提示功能。

1 组成

本课题研究的智能晾衣架系统是以单片机为核心,通过湿度传感器和光照传感器检测天气情况。湿度传感器与光照传感器分别安装在衣架的两侧,用来检测天气的变化情况;衣架顶端与前端安装太阳能电池板,可以充分吸收太阳能。本文所研究的控制系统主要有单片机、光照传感器、湿度传感器、位置传感器组成。

1.1 单片机

本控制系统的核心控制元件采用AT89C52,具有简单的编程和外围电路,价格便宜且可靠性高。它是一个低电压、高性能的8位单片机,片内含8kb字节的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256字节的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元。

1.2 光照传感器

本设计中的光照传感器采用光敏电阻。当时间不同,光照强度也不同时,光敏电阻的阻值会跟随变化。光照强度越强,光敏电阻反而越小;光照强度越弱,光敏电阻反而越大。当天气晴朗时,衣架受到太阳光不同程度的照射,将引起光敏电阻的变化,此变化产生的模拟信号将通过模数转换器转变为直观的数字信号,最后通过单片机AT89C52进行处理后通过液晶屏直接显示出来。本设计电路结构简单、成本相对较低且实用性较强。

1.3 湿度传感器

本设计中的湿度传感器采用湿敏电阻。该湿度传感器主要具有湿度检测、信号转换、伸缩等功能。首先,当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时,元件的电阻值将发生变化,利用这一特性即可测量出湿度;其次,测量出的湿度信号将通过单片机AT89C52进行信号转换与输送;最后将转换的信号传送给单相异步电动机伸缩系统。该系统根据大气的湿度来控制电动机带动车轮向室内。当室外下雨时,湿度传感器检测到环境湿度增大,不适合衣物晾晒,向单片机传送“下雨”信号,单片机收到信号后,发出相应的指令控制电机反转,将衣架收回。

1.4 位置传感器

本设计中位置传感器能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。其主要功能是:位置手动伸开、收回按钮可以人为地控制晾衣架的伸缩。当晾衣架伸开到位后,太阳能发电装置打开,衣架收回完毕后关闭。

2 工作原理

当天气晴朗时,光照传感器吸收到太阳光的能量,将晴天信号传送给单片机,单片机将采集到的光照信号传送给单相异步电动机,促使电动机正转,衣架跟随电动机正转而伸展开来,此时衣架上的衣服将直接接受到太阳光的照射而慢慢晾干。当室外下雨时,湿度传感器接收到一定的湿度,将湿度信号传送给单片机,单片机将采集到的湿度信号传送给单相异步电动机,促使电动机反转,衣架跟随电动机反转而收缩,此时衣架上的衣服将被藏在衣架里面而不被雨淋。

3 关键问题

本项目采用理论分析、仿真实验、实验环境下单元模块研发、综合模块研发等方法。通过理论分析和研究设计出一套可行方案。将任务分配为几个单元模块,每组完成单元模块在实验环境下的设计工作,在此过程中为节省成本可先进行仿真实验。各单元模块达到相应性能后再进行综合模块的研发,使得在实验环境下能完成预设定功能。通过强化终端所处的各种实际环境,模拟终端在实际工作中工作情况,以确保终端长期稳定性、测量准确性和执行可靠性。在现场采用各种恶劣环境和突发状况试验模拟各种工况,与室内的理论研究成果进行对比,最后在实际工程中验证其可行性并指导实际工程设计、施工。

4 结束语

本课题研究的智能晾衣架,利用阳光以及风力晾干,既可以快速地把衣服晾干,又可避免在阳台内风干时对居室的影响,还可以对衣物消毒杀菌,有益于用户的身体健康,并有一些人性化的设计,可以在衣服干后将衣物收回,也可在下雨或傍晚阳光微弱时将衣服收回。该衣架属于新兴产品,实现规模化生产、产品投入市场后,每套衣架的价格约在1500元左右,随着产能逐年提高和电子元器件价格的下降,经济指标将逐年提升。

摘要：文章主要介绍了一种智能晾衣架系统。它是一种能自动识别晴天、阴雨和夜晚,自动计算太阳光线角度,并根据太阳光线旋转,使衣物接收到最大太阳光线的新型智能晾衣架。它具有下雨提示功能。当室外有雨点时,衣架能自动收回,同时还具有防止衣物暴晒功能。当炎热夏季阳光过强时,衣架自动收回,保护衣物。

单片机控制板 篇10

1 LED显示屏硬件控制部分设计

以单片机为控制核心, 由按键控制电路、点阵数据存储器、列驱动电路、行驱动电路、移位寄存器、8×8 LED点阵模块、MAX232电平转换电路及PC机实现16×128的LED点阵显示屏, 控制系统框图如图1所示。选择有足够ROM/EPROM存储空间的STC系列单片机, 用以存放程序、一些原始数据和表格。上位机 (PC机) 把所需显示的点阵数据通过COM端传给单片机并存入缓冲区, 实现了PC机即时控制LED显示屏的显示内容。系统硬件设计主要是单片机显示控制部分、上位机与单片机显示通讯控制部分, 选择接口为标准RS232方式。

1.1 LED驱动电路的设计

LED显示屏驱动电路主要由移位寄存器CD4094、行驱动电路TIP122、列驱动电路ULN2803构成。CD4094是8位移位/存储总线寄存器, 带输出锁存和三态控制的串入/并出高速转换器, 具有驱动能力强、功耗低、方便控制等优点。STR是锁存端口、DATA是串行数据输入、QS、QS’是串行数据输出端。单片机的P1.6、P1.5引脚各接一片CD4094, 第一片CD4094的QS端数据送第二片的D端。共阴极ULN2803是八NPN达林顿晶体管阵列, 其驱动负载电流为500m A、驱动电压为50V, 其设计与标准TTL系列兼容。一片ULN2803芯片驱动8列点阵, 所以系统需要16片ULN2803;TIP122是中等功率线性开关器件, 设计选择“NPN+NPN”组合主要是增大系统放大倍数, 驱动16行则需要16片TIP122。CD4094输出口接TIP122三极管作为开关口使用, 驱动LED显示屏的行线;选用带锁存输出的8位移位寄存器CD4094和ULN2803作为LED显示屏的列线驱动输入。[2]

1.2 单片机与PC机之间的串行通信

根据串行通信协议, 合理设定单片机和PC机串口的通信速率、传输数据的位数、起始位、停止位等信息即可实现双方通信。单片机的P3.1 (TXD) 、P3.2 (RXD) 端口完成与PC机的串行通信, 并接收PC机发送来的信息保存在存储器6264中。选用串行通信工作模式1, 定时器1作为波特率发生器, 且工作在模式2。通过RS232电平转换电路可实现单片机的TTL电平转换为PC机的232电平。

1.3 字模软件的提取

采用PCto LCD2002软件能非常方便地实现对文字信息的输入和编辑并捉取字模点阵。PCto LCD2002是一款无需安装的绿色软件, 该软件提供的模式有字符格式、图像格式两种, 能完成汉字、字母、图片以及自定义图片的取模。通过设置界面相关菜单, 可分别完成字符格式、图像格式下待显示对象字模的提取。另外, 使用PCto LCD2002完美版能生成自己需要的各种小字库, 也能生成自定义的国标一二级汉字库。生成汉字库结构是按照输入汉字的顺序依次排列各汉字的点阵数据。

1.4 Altium Designer Release 10.0软件

设计使用Altium Designer Release 10.0软件绘制LED显示屏控制系统原理图。主要分四步完成: (1) 选择器件库。包括微处理器、移位寄存器以及逻辑门原理图元器件库, 加载到当前库窗口中。[3] (2) 选择器件。将要放置的器件鼠标左键单击, 然后点击Place, 鼠标移动到图纸的合适位置, 单击鼠标左键, 放置需要的器件。 (3) 电气连接。电路的连接不仅可以用导线连接, 还可以使用网络标号, 网络标号相同的引脚, 电气上是连接在一起的。 (4) 检查电气规则。检查是否有错误, 出现错误改正后, 继续检查, 直到无误即可完成LED显示屏硬件电路图的绘制。LED显示屏系统电路图见图2。

2 LED显示屏程序设计

设计以单片机为核心, 设计时采用Keil u Vision 4进行C语言程序的设计, 硬件部分在Proteus 8 Professional环境下进行仿真, 使仿真软件与编程软件连接, 并反复验证和调试完全符合设计要求后, 再用Altium Designer Release 10.0软件绘制LED显示屏电路图并制作印制电路板。

2.1 LED显示屏软件部分工作原理

系统设计有四个按键S0、S1、S2、S3, 分别控制LED显示屏实现16*16的8个中文汉字、字符的右移, 左移, 三种状态循环, 静态显示。显示驱动程序由定时器T0中断程序实现, 负责向屏体送显示数据, 并负责产生行扫描信号, 配合完成LED显示屏的扫描显示工作。[4]系统软件主要包括主程序 (流程图见图3) 、读键子程序、串行接收子程序、右移子程序、左移子程序、静态子程序 (流程图见图4) 、显示子程序以及存储器读写子程序。主程序实现初始化及对各子程序的调用, 各子程序分别实现对应的功能。LED显示屏上位机软件部分的设计, 主要实现字模提取部分设计、串行口发送部分程序设计。

2.2 LED显示屏下位机

LED显示屏控制系统下位机软件部分主要功能是从控制软件获取点阵信息, 接收的点阵信息存储在6264芯片中, 然后再读取6264中相应点阵信息并在LED显示屏上按规定要求进行显示。主要包括下位机主程序设计、单片机与PC机串行通信模块的设计与实现。

3 结论

基于单片机控制的LED显示屏, 可以实现8个16×16点阵汉字、标点字符的右移, 左移, 三种状态循环, 静态显示, 并且通过上位机可即时修改显示内容, 利用Altium Designer Release 10软件绘制LED显示屏电路原理图、制作印制电路板。借助标准的RS232/485转换模块还可以实现对显示系统的远程控制。[5]另外, 考虑到LED显示屏系统稳定性和安全性, 电源模块采用有源功率因数校正电路即APFC, 减小对电网的干扰, 适应电网的波动。[6]

摘要：LED显示屏应用日益广泛, 文章分析了基于单片机控制的LED显示屏控制系统, 采用硬件电路分析、软件仿真调试的方法, 通过上位机改变显示内容, 实现了16×128 LED显示屏右移, 左移, 三种状态循环, 静态显示, 介绍了使用Altium Designer Release 10.0软件制作LED显示屏的基本方法。

关键词：LED显示屏,控制系统,仿真,研究

参考文献

[1]简明全.从LED显示屏发展趋势窥探行业发展[J].中国公共安全, 2014 (13) .

[2][4]何健.学校班级LED显示屏控制系统设计[D].南昌大学专业学位研究生学位论文, 2012.

[3]郭金影.基于单片机的LED显示屏系统设计与PROTEUS仿真[D].大连交通大学硕士学位论文, 2010.

[5]樊梅香, 崔琳.单片机控制的LED显示屏动态显示的设计[J].河北工业科技, 2011, 28 (05) .

谈单片机控制强电的简单实用电路 篇11

关键词：单片机 控制强电 实用电路 可控硅 光电藕合器

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0070-01

在单片机测控系统中，弱电控制强电的运用较为广泛。

使用一块单片机、一个光电藕合器和一个可控硅就能够使5V弱电控制220V的强电，这种原理使得对各种电器的控制成为可能，通过弱电控制强电，能够为我们的生活提供方便。比如利用弱电控制强电的原理制成水温恒温控制系统，包括酸奶机、暖奶器、理疗器、足浴器、巧克力机等等，这些机器的制成为我们的生活提供了很大的方便。

文章以酸奶机为例，主要介绍了单片机控制强电的简单实用电路的硬件制作和软件编写。希望能够对引起人们对这一问题的进一步关注，能够对实践发挥指导作用。

1　单片机控制强电的简单实用电路工作原理

（1）系统框架简介。

单片机控制强电的简单实用电路的系统框架图包括单片机部分、复位电路、时钟电路、温度测量电路、正温度系数控制电路。第一、单片机部分。在单片机的采用上，该控制方案使用的是HT46R47单片机，其主要任務是：接收传感器所测得的温度，并进行判断和处理。第二、复位电路。在该控制方案中，复位电路的主要目的是保证单片机能够正常运行和正常工作。第三、时钟电路。时钟电路在该方案的目的与复位电路的目的是一样的。第四、温度测量电路。它的主要组成部分是热敏电阻，温度测量电路的主要目的是测量液体的温度，并将测量结果传给单片机。第五、正温度系数控制电路。正温度系数控制电路构成部件包括可控硅、光电藕合器以及加热片，它的目的是将温度控制在限定范围之内。

（2）工作原理。

该方案的控制原理如下：由温度传感器对温度进行采样、测量，然后将测量结果传输给单片机；然后，单片机会将测得的值与内部设定的值进行比较，通过比较，会得出相应的结果，然后通过执行机构对正温度系数加热器是否工作进行控制。在这里需要注意的是，液体的惯性比较大，断电后仍然有余热留在加热器，因此，采取恰当的控制方法是十分必要的，其中水温需要保持在28℃，并保证误差在正负一摄氏度。

2　单片机控制强电的简单实用电路电源

（1）电源。

该设计方案的电源是一个正五伏的稳压电源，它的主要组成部分包括：稳压管7805、电容、整流桥和变压器。变压器会将交流的220V电压转化为12V的交流电压，在整流桥的作用下，九伏的交流电压转变为直流九伏电压，再经过电容滤波作用，在稳压管7805的作用之下，9V的直流电压转变为五伏的直流电压，这样一来，单片机便会得到稳定的低压电。

（2）单片机控制部分。

单片机对温度进行控制是通过HT46R47来实现的，首先是采集温度，然后传给单片机，单片机对此进行工作，并进一步实现对加热器件的控制。第一、控制电路简介。单片机HT46R47的12脚VCC脚1连接上面电路的正五伏电压，它的11脚RES脚与电阻R2，电容C3组合，形成一个复位电路。它的13、14脚与十二兆晶振组成时钟电路。第二、HT46R47简介。HT46R47是8位RISC结构单片机，它的性能高，效益高，被运用于对模拟信号进行直接处理。该系列单片机不仅包含一个集成的多通道模数转换器和一个或多个脉冲宽度调制输出。还增加了单片机的暂停、唤醒功能、振荡器选择、可编程分频器等内部特征，不仅使得单片机的使用灵活度得到了增加，还精简了外部器件，降低了产品成本。该系列单片机功能强大、功耗较低、性能较高、控制灵活、成本低廉，在实践中得到较为广泛的应用。

（3）测温。

在单片机中，有一个分压电路，它的组成比较简单，包括8脚与R2、R3，其中，R2是定值电阻11K，R3是温度传感器的电阻，当水温发生变化，分压电路会随之发生变化。8脚得到五伏电压的分压，单片机得到电压的信号，在对此进行分析和判断的基础上，再决定是否继续进行加热。

（4）加热部分。

单片机的1脚接控制加热部分的三极管的基极，编写程序，并控制正温度系数加热。光电耦合器MOC3023和可控硅BTAl6相互结合，组成加热系统。在这里，光电耦合器MOC3023与开关相类似，控制可控硅导。除这些之外，加热部分还包括加热电路、可控硅、光电藕合器、正温度系数加热器。其中，加热电路是由三极管、光电耦合器MOC3023、可控硅等相互作用，发生一系列较为复杂的反应而工作的，在对温度进行加热一段时间后，信号便会传送给单片机，单片机1脚输出低电压，这时候，加热部分就停止了工作。可控硅又称为晶闸管，它有三个引脚，包括一个阴极K、一个阳极A和一个是栅极G。光电藕合器能够将不同的器件和电路等封装在同一管座内。这些器件主要包括红外光发射器件、红外光接收器件、信号处理电路等。正温度系数加热器是一种新型电子材料，它的性能优越，既使用简单，又安全，还可以省电，在实际的运用越来越广泛。

3　结语

综上所述，文章主要介绍了单片机控制强电的简单实用电路的硬件电路制作和软件编写，其中涉及到它的工作原理、电源、原理图、实物图、控制程序等方面。该方案制作简单、操作方便，可以实现对多种电器的控制，能够为我们的生活带来方便，在实践中值得进一步推广和应用。

参考文献

[1]　郭学提.51单片机控制三相电机星形启动程序设计[J].电子制作，2008（2）.

[2]　魏宁宇.基于AT89S52单片机控制的电器定时插座的设计[J].信息通信，2012（3）.

[3]　叶香美.单片机控制强电的简单实用电路[J].数字技术与应用，2011（6）.

单片机电机系统控制分析 篇12

1.单片机的概述

单片机实际上就是一种集成电路芯片。在生存过程中运用超大规模集成电路技术把各种不同类的集成电器集合在一块硅片上而形成的一个小而精悍的强大的微型计算机系统。这些不同类型的集成电器一般包括拥有数据处理功能的中央处理器CPU、随机存储器RAM以及只读存储器ROM。在三大电器的基础上融入多种的I/O接口以及物理领域常用到的转换器、定时器等电器。最后配以显示驱动电路、脉宽调制电路以及模拟多路转换器和A/D转化器等电路, 这就构成了一个单片机。它在工业企业当中得到广泛的应用。特别是对电机而言, 基本成了其运转的必要因素。目前的市面上的单片机有4位、8位和16位、32位四种。当代现实生活中几乎所有的电子产品都有出现单片机的影子。此外, 复杂的工业控制系统中更是会出现成群结队的单片机在同时工作。

2.电机的概述

电机俗名是马达, 它实际上是一种电磁感应装置。其主要的功能是产生驱动转矩, 从而产生物力学上的力。基于此原理, 它的就成为了各种电器或者机械的动力源。发电机在电路系统中通常用英文字母G来表示。其主要的作用在于利用机械能转化为电能。其按照工作原理大概可以划分为直流电机和交流电机。电机的控制原理是在单片机的参与下进行的。首先是电机的控制部根据Hall-sensor感应到的电机转子所在位置、之后按照定子中的绕线来决定换流器 (Inverter) 中晶体管的顺序。这就使得电流有序的经过电机线圈产生相应的旋转磁场, 同时并与转子的磁铁相互作用, 如此就能使电机顺时/逆时转动。

单片机对电机控制的特点分析

上文提到电机的控制原理, 即由控制部分的模拟控制部分逐渐的转向以单片机为核心的中央处理系统控制。其中会表现出四个方面的特点。一是, 这会使得电路运行更加迅速而简洁。模拟控制部分的电路为了实现控制的顺序, 就需要调整很多电子元件。如此大的工作量就会造成电路繁冗而复杂。采用单片机的中央处理系统控制后, 就会实现点对点的有效秩序的控制, 从而减少电子元件的参与, 优化了控制逻辑。二是, 对于更为复杂的电路, 也可起到较为完美的控制。相对的, 因为单片机的中央处理系统在很大程度上减少了电子元件的参与, 就会空出了多本来应该用到实际上却没有用的逻辑控制单元。这就满足了更为复杂的电路控制需求。运算速度的大大提升的同时, 精度也在不断的提到。因此, 单片机有能力实现更为复杂的机电系统控制。三是, 拥有更高的灵敏度和适用性。单片机的中央处理系统的控制方式是由软件嵌入完成的。即便需要对控制程序和目的进行修改修正, 也不对费大力气去对硬件电路进行修改。只需要重新编写修改软件程序就可以达到预定的目标。甚至能够根据实际的生产环境或者操作环境的需要来编写软件程序, 优化参数选择, 实现高效运转。最后的特点是, 还可以实现智能控制。智能控制是有效的解决零点漂移的问题, 实现高精度的控制。甚至还可以搭载互联网和计算机技术, 实现人机操作界面的结合。总结起来单片机对电机控制的特点就是功能强大、速度得到快速提升以及小型化的设计和耗能趋于低样化。单片机的重大突破给电机系统控制的设计与实现带来了新的天地。

伺服电机属于控制电机, 它分为直流伺服电机和交流伺服电机两种。由于交流伺服电机具有体积小, 重量轻, 大转矩输出, 低惯量和良好的控制性能等优点, 已广泛应用于自动控制系统和自动检测系统中作为执行元件, 将控制电信号转换为转轴的机械转动。由于伺服电机的定位精度相当高, 现代位置控制系统已越来越多地采用以交流伺服电机为主要部件的位置控制系统。这里的设计也正是通过控制继电器的闭合、断开, 而达到控制脉宽大小的目的, 通过闭环控制非标准交流伺服电机的滑动磁块的位移, 利用磁场变化达到控制电机转速的目的。

单片机电机系统控制实现的分析

因为单片机具有功能强大运算速度加强等特征, 这就给电机系统控制的设计实现提供了很好的机会。系统控制的整体实现设计大致上可以分为三个层次来实现。其一, 首先是对开环控制系统的理论设计。使得电机的Hall-sensor位置上的传感器信后能够在单片机上及时的处理, 从而形成简单的控制。实现正反相转。上文已经提到了人机的操作界面, 此时就应该应用人机操作界面来观测实时的速度变化。进一步对软件进行编写参数, 完成电机速度的设定了正反转速的有效控制。其二是, 实现对速度已经电机产生的电流的控制任务。电流的产生原理在于双闭环的控制。因此, 此层次的要点分析应该是应用单片机来对电流双闭环控制参数的研究和设定。不断的运用人机界面, 集合系统控制的灵敏性来调节电流的产生速度, 进而完成相关参数的设定和调整。对于单片机电机系统控制实现的最后分析是关于系统软件的设定。根据上文提到, 软件性是其重要特点和应用点之一。所以最后的的参数和相关的步骤走完之后, 最重要的任务就完成相应的软件部分的设定。从而现实对整个单机电机系统控制的通用化、标准化以及智能化。以应对在日后使用过程中碰到问题。那时只需要对软件进行重新修订编写即可。

系统使用的交流伺服电机为三相交流电机;驱动器控制U/V/W三相电形成电磁场;转子在此磁场的作用下转动, 同时电机由接近传感器将转速信号反馈给驱动器;驱动器根据反馈值与目标值进行比较, 调整转子转动的角度。伺服电动机又称执行电动机, 在自动控制系统中, 用作执行元件, 把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。

通过按键输入电机所需的转速值并与转速传感器反馈回来的电机转速相比较, 采用PID算法, 经单片机处理后, 转化成相应的脉冲信号, 再经光电耦合器调节继电器的开度, 通过调节继电器的脉冲宽度, 达到脉宽的调制, 从而控制伺服电机上的磁块正负位移, 使电机达到给定的转速值, 同时单片机接受固定在伺服电机转轴上的转速传感器随着电机转动而产生的反馈脉冲信号, 并在LED实时显示电机的实际转速。

小结