TA89C52

TA89C52（精选7篇）

TA89C52 篇1

0引言

AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压, 高性能, 片内含8 k可反复檫写的单片机, 具有外围硬件电路简单, 体积小, 可靠性高, 选用其完成键盘的监控任务, 在实际应用中, 有时侯可能不小心按下键盘的按键, 改变了设备或仪器的参数和状态, 使系统运行不正常。为计算机安全和防止误触发, 需要将键盘锁定, 还要对某些键采取屏蔽措施, 但是PC标准键盘不能满足这些要求。本文介绍一种用89C52设计实现的可锁定加密PC/AT键盘。另外, 本键盘固定于主机操控台, 因此, 又具有一定的抗振性和密封性。

1键盘功能及工作原理

PC键盘功能主要有按键识别、去抖、重键处理、发送扫描码、自动重发、接收键盘命令、处理命令等。键盘有编码键盘和非编码键盘。编码键盘程序设计简单, 但硬件电路复杂, 价格较高;非编码键盘用软件来实现识别键、编码转换、去抖等功能, 硬件电路简单, 价格便宜。本键盘采用非编码键盘, 14行×8列的二维矩阵行列结构, 采用行扫描法识别按下的按键。

2 PS/2协议

PS/2协议是外设与主机之间通信的一种同步双向串行协议。在该协议中主机拥有较高的优先级, 在一定条件下可以终止外设正在进行的发送过程。PS/2协议采用的传送数据帧的格式为:1位起始位 (0) 、8位数据位、1位奇偶校验位、1位停止位 (1) 。数据发送时低位在前, 高位在后。外设每收到主机发来的1帧数据, 都要紧随该帧的停止位发送一个握手位ACK (0) 应答主机。然后, 外设还要发1帧应答数据 (0xF0) , 表示外设已经完整地接收到了主机的命令;而主机则不需发送握手位, 也不需要发送应答帧。

2.1键盘到PC键盘接口的通信

当时钟线和数据线均为高电平时, 允许键盘发送数据, 系统将接收数据;当时钟线被拉为低电平时, 表明系统禁止数据传输。图1给出了发送时序, 包含1个低电平触发的起始位、8位数据位、1个奇校验位和1个高电平的结束位。

2.1.1 PC系统到键盘的通信协议

若时钟线出现高电平, 数据线出现低电平, 表明系统请求发送, 键盘准备产生同步时钟脉冲串, 并接收数据。包含了1个低电平触发的起始位、8位数据位、1个奇校验位、1个应答位、1个高电平的结束位。

2.1.2 键盘命令及执行过程

(1) FFH:复位键盘。系统通过此软件复位命令使键盘进入程序复位和内部自测试, 称为基本保证测试 (BAT) 。复位键盘的过程如下:

① 键盘收到FFH后立即回送ACK (FAH) 作答;

② 键盘接口收到ACK后, 将键盘时钟和数据线置为高电平;

③ 键盘检测到此状态后开始BAT操作;

④ 如果BAT正确完成, 键盘发送AAH以表示结束, 否则以FDH (或其它任何值) 表示诊断有误。

(2) FEH:重新发送。当系统检测到从键盘送来的任何传输错误时, 它便向键盘发送FEH命令。键盘接收到此命令后, 将重新送出原来的内容。

(3) FDH～F7H:空操作 (保留未用) 。

(4) F6H:设置缺省值。此命令使键盘所有条件复位到电源接通时的缺省状态, 键盘继续扫描。

(5) F5H:设置缺省值和停止键盘。此命令使键盘所有条件复位到电源接通时的缺省状态, 并停止键盘扫描, 等待下一个键盘命令。

(6) F4H:启动键盘。键盘接收到此命令后, 用ACK (FAH) 作答, 清除输出缓冲器, 并启动键盘开始扫描。

(7) F3H:设置拍发速率和延时参数。每当按下任一键时, 键盘以拍发速率连续送出键的接通码, 直到键被释放为止。延时参数是指按下一键后, 键盘输出的响应时间。

系统缺省设置:拍发速率=10个/s±20%, 延时=500 ms±20%。

当要改变设置时可以使用F3H命令, 并后跟一个字节的参数。

计算拍发速率和响应延时的公式如下:

拍发速率=1/[8+A]×2B×0.004 17] (1/s)

响应延时= (1+C) ×250 (ms)

注:缺省的延时参数值为2CH。

此命令的执行过程如下:

(1) 键盘收到F3H命令后, 用FAH予以响应, 并停止扫描和等待随后的参数;

(2) 键盘若收到随后的设置参数, 用另一个ACK响应, 并按其参数设置新的拍发速率和响应延时, 之后重新开始扫描 (若键盘原来是开放的) ;

(3) 键盘若收到FAH命令, 但无随后的设置参数, 则键盘结束命令设置, 并保持原来的拍发速率和响应延时, 停止扫描。

(8) F2H, F1H, EFH:保留未用。

(9) F0H:设置键盘扫描码命令。此命令用于设置键盘的扫描码, 后跟参数指定三种扫描码的哪一种。键盘复位时默认扫描码是第二种

(10) EEH:回送命令。此命令用于辅助诊断, 要求键盘接收到EEH时也要回送

EEH予以响应。若键盘原来是开放的, 则继续扫描。

EDH:置位/复位LED指示器。键盘右上角有三个LED指示器, 分别反映Caps、Num和Scroll三个键的锁定情况。

此命令执行过程与F3H相似。若命令后跟参数, 则按参数设定LED状态并继续扫描。若仅有命令无参数, 则不改变LED原状态, 并停止扫描。

2.1.3键盘响应

键盘在下列四种情况下都会向键盘接口发送数据。

(1) 按下任一键, 键盘以拍发速率向接口发送键盘接通扫描码。

(2) 释放所按下的键, 键盘发送断开扫描码。

(3) 系统向键盘发送键盘命令后, 键盘回送应答。

(4) 当用户按键速度超出键盘所能容纳的最大键个数时, 键盘做出响应。

后三种情况称为键盘响应。响应字节有7个, 定义如下。

(1) FEH:重新发送响应。当键盘收到一个无效的键盘命令, 或者检测到奇偶错的键盘命令时, 键盘回送响应字节为FEH, 要求系统重发键盘命令。

(2) FAH:正常应答。对任何一个有效的键盘命令, 键盘回送FAH予以响应。

(3) 00H:超限应答。当用户按键速度超出键盘所能容纳的最大键符个数时 (16个字节的缓冲器) , 键盘发送00H。

(4) FDH:诊断故障应答。键盘接受软件复位命令, 执行自测试过程中。若检测到故障, 则以FDH应答。此时, 键盘停止扫描并等待下一个键盘命令。

(5) AAH:诊断正常应答。键盘在软件复位过程中, 正常完成BAT测试, 以AAH应答。

(6) EEH:回响命令的应答, 对键盘EEH命令的应答。

(7) F0H:断开扫描码前缀, 键盘对键符按下后释放的应答, 第一个字节为F0H, 第二个字节为接通扫描码 (有几个键例外) 。

3 硬件设计

图1为电路结构框图, 电路核心为单片机AT89C52, 工作频率为8～11 MHZ。图中可以看出, 89C52单片机有4个8位I/O端口, 因此可以采用P0再加上P2口的4个 (P2.0到P2.5) 作为行扫描线。P1口作为列输入线 (如果用P0口作列输入线, 必须加上拉电阻) 。采用P3.0、P3.1作为数据线和时钟线与PC系统进行通信, 用P3.4、P3.5、P3.6控制键盘上的个指示灯硬件原理如图所示

键盘与计算机通过一个五芯 (PS/2接口为六芯) 插座相接, 4个有效引脚的定义分别是电源 (VCC) 、地 (GND) 、串行时钟线 (SCK) 、串行数据线 (SIO) 。

4 软件设计

(1) 消抖及重键处理:通过软件上延时程序来消除抖动;采用后按键优先处理, 即多键同时按下时, 只重复发送最后按下键的扫描码。

(2) 程序包括键盘扫描子程序、发送键码子程序、发送数据子程序、接收命令子程序、定时器1中断服务程序、主程序等。键盘扫描子程序用于扫描键状态, 将被按键的位置号存入缓冲器中;发送键码子程序用于将缓冲区键的接通码或断开码发送给计算机键盘接口或者存在键盘密码缓冲区中;发送数据子程序用于将数据发给计算机键盘接口;接收命令子程序用于接收计算机键盘接口发来的键盘命令;定时器1中断服务子程序用于给程序中的延时提供标准时钟, 并具有软件看门狗功能, 防止软件出现死机现象;主程序用于系统初始化, 子程序调度, 锁定状态的显示等。图2～4是主要软件模块的流程图。

5 结束语

该键盘的设计从软、硬件都作了周密考虑, 可靠性好, 稳定性强, 特别适合部队野外训练使用。本键盘可以在标准的键盘基础上进行改造, 只需换掉原来的控制芯片即可, 可节省设计成本。具有很好的发展前景。

摘要：针对一些在恶劣环境中所要求的系统高精度, 高可靠性能的特点, 专门设计了适合使用的专用键盘, 该键盘独特的硬件电路设计具有安全可靠、容错能力强、可以直接采用标准键盘进行改装、便于实现等优点, 并保留标准键盘的全部功能。就其设计思想及软硬件分别作了介绍。

关键词：键盘,单片机,PS/2

参考文献

[1]Adam Chapweske.PS/2技术参考.Roy Show译, 2002.

[2]李大友.微型计算机接口技术[M].成都:电子科技大学出版社, 1999.

[3]熊宁, 王景波.微机键盘通信方式及其编程[J].宁夏大学学报 (自然科学版) , 1997 (4) :71-74.

[4]求是科技.单片机典型模块设计实例导航[M].北京:人民邮电出版社, 2008.

TA89C52 篇2

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高, 人们对住宅的安全性提出了高要求, 迫切需要一种防盗报警系统来保障自己的财产安全和人身安全[1]。国外欧美等发达国家安防技术比我国起步早, 目前普及率达到70%以上, 而在我国还不到20%, 如何设计出高效率、操作简单、高性价比的防盗报警系统成为当前研究的热点。

本文设计了一种基于STC89C52单片机的防盗报警系统, 首先分析了系统结构和工作原理, 然后从硬件设计和软件设计出发阐述了详细的设计过程, 最后通过试验结果验证了系统的有效性。

2 系统结构和工作原理

该防盗报警系统的结构如图1所示。

前端入侵探测器主要完成探测工作, 对所规定的监控区域内的各种参数如红外辐射强度进行探测;通过系统处理器执行相应的程序输出信号, 控制其他模块的状态;接收到报警信号后, 报警电路的LED灯发光, 并且蜂鸣器发出声音, 用以通知用户监控区域发生的情况。可以说, 入侵探测器是系统的“眼睛”, 系统处理器则是“心脏”, 报警电路是系统的“四肢”。

3 系统硬件电路设计

防盗报警系统主要由传感器、单片机、按键控制电路、复位电路、指示报警电路和电源组成, 其硬件电路如图2所示。

本设计采用51系列单片机STC89C52;在监测点上通过热释电红外传感器将人体辐射的红外光谱转换成电信号, 送出TTL电平至STC89C52单片机;单片机经软件查询、识别、判决等环节实时发出入侵报警状态控制信号, 驱动蜂鸣器及报警指示灯报警。下面分别介绍各个模块的功能实现。

3.1 单片机

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器, 具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造, 与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程, 亦适于常规编程器。在单芯片上, 拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash, 使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案[2]。

要使单片机工作起来最基本的电路构成为单片机最小系统, 如图3所示。

单片机最小系统包括单片机、复位电路、时钟电路构成。STC89C52单片机的工作电压范围是4V-5.5V, 所以通常给单片机外界5V直流电源。连接方式为单片机中的40引脚VCC接正极5V, 而20引脚VSS接电源地端。复位电路就是确定单片机的工作起始状态, 完成单片机的启动过程。单片机接通电源时产生复位信号, 完成单片机启动确定单片机起始工作状态。当单片机系统在运行中, 受到外界环境干扰出现程序错误的时候, 按下复位按钮则内部的程序自动从头开始执行。一般有上电自动复位和外部按键手动复位, 单片机在时钟电路工作以后, 在RE-SET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。本设计采用的是外部手动按键复位电路, 需要接上上拉电阻来提高输出高电平的值。时钟电路好比单片机的心脏, 就是振荡电路, 向单片机提供一个正弦波信号作为基准, 以此决定单片机的执行速度, 它控制着单片机的工作节奏。

3.2 热释电红外传感器

热释电红外传感器 (简称PIR) 是80年代发展起来的一种新型高灵敏度探测元件。它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化, 并将其转换成电压信号输出。将这个电压信号加以放大, 便可驱动各种控制电路, 如作电源开关控制、防盗防火报警等, 人体辐射的红外线中心波长为9～10um, 而探测元件的波长灵敏度在02～20um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口, 这个滤光片可通过光的波长范围为7～10um, 正好适合于人体红外辐射的探测, 而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收, 这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器, 本传感器是整个系统的关键, 能感应到人体红外线。

菲涅耳透镜片相当于热释感应传感器的“眼镜”, 它和人的眼睛一样的作用, 配用得当与否直接影响到使用的功效, 配用不当产生错误的动作, 致使用户或者开发者对其失去信心。它的作用是有效的将探测到空间的红外线集中到传感器上, 菲涅耳透镜根据性能要求不同, 具有不同的焦距 (感应距离) , 从而产生不同的监控视场, 视场越多, 控制越严密。

BISS0001是一款传感信号处理集成电路, 只要热释感应器把红外线接收到信号传输到BISS0001里进行信号处理, 它本身静态电流极小, 工作电压在3V～5V之间, 当工作电压为5V时输出的驱动电流为10mA。配以热释电红外传感器和少量外围元器件即可构成被动式热释电红外传感器, 广泛用于安防, 自控等一些领域, 它是有16个管脚组成的一种集成块。由于热释电红外传感器制作简单、成本低、安装比较方便, 而且防盗性能比较稳定, 抗干扰能力强、灵敏度高、安全可靠, 这种防盗器安装隐蔽, 不易被盗贼发现, 便于多用户统一管理

3.3 按键控制电路

本电路的设计就是为了控制电路中布防和紧急状态下不同的工作方式, 当按下布防键后, 30秒后进入监控状态, 当有人靠近时, 热释红外感应到信号, 将信号传送给单片机, 单片机马上进行报警。当遇到特殊紧急情况时, 可按下紧急报警键, 蜂鸣器进行报警。

3.4 指示报警电路和电源模块

在单片机的I/O里会输出高低电平, 在P20、P21和P22分别接上LED指示灯而P23接上蜂鸣器而蜂鸣器外接个8550的三极管起到开关作用, 当三极管达到饱和状态下就驱动了蜂鸣器工作了。

本系统电压为4.5V左右, 直接接3个1.5V的直流干电池提供电源, 然后用导线连接电源接口模块。

4 系统软件设计

根据单片机的系统功能得知, 它是数据采集模块的中央控制器, 主要完成对规定区域红外辐射信号的采集, 选择需要采集的区域, 通过数据线将信号传递给单片机处理。根据系统功能要求, 单片机的软件设计主要包括主程序设计和中断程序设计等部分组成。

u Vision4开发软件是一款在Windows的软件开发平台, 它是一个项目管理器的集成系统, 具有丰富功能及错误提示的一种编辑器, 能够进行设置选项, 生产工具, 在线帮助等。u V i s i o n 4能够汇编、自动编译和链接, 支持KEIL8051工具, 具有C语言编译器, 宏编译器、链接器/定位器和目标文件至HEX格式或BIN格式的转换器。使用KEIL软件做项目开发时的步骤和其他软件开发步骤基本上一样, 这里选择C语言程序

主程序设计主要完成系统的数据采集和系统的初始化, 以及按需要调用其他子程序模块的任务, 将各个部分组成一个有机统一的整体。系统复位后, 首先系统在单片机的控制下初始化, 然后等待开始命令信号的发送。如果没有开始命令的信号, 系统则返回初始化程序继续重新执行;如果单片机接收到了开始命令, 探测器将开始采集红外辐射, 弱采集到足够强度的红外辐射强度, 探测器将信号发送给单片机, 单片机处理信号后将激发报警装置的工作, 此时蜂鸣器鸣响, 红色的LED指示灯亮起。

按上述工作原理和硬件结构分析可知系统主程序工作流程图如图4所示。

来的脉冲信号后, 表示有人闯入监控区, 从而经过单片机内部程序处理后, 驱动声光报警电路开始报警, 持续报警, 然后程序开始循环工作, 手工按键停止报警中断服务程序工作流程图, 如图5所示。

5 实验测试

系统以单片机C51语言编程, 在u Vision4集成环境中完成软件的编译和调试工作, 使用STC_ISP_V483下载软件通过计算机串口将已写完并且准确的程序写入到单片机当中。通过实验测试, 该系统能够达到防盗报警的需求。使用灵活方便。。该系统的核心是探测、智能报警, 实验证明各种指标都基本达到要求。我们充分考虑了系统可靠性、安全性和适用性, 有较高的性价比, 适合于广泛推广使用。

摘要：随着人们对环境安全要求的不断提高, 防盗报警系统的研究成为热点。本文以STC89C52单片机作为系统处理器, 采用热释电红外传感器进行信号监测, 通过C语言编写程序, 最终实现了防盗报警的系统功能。通过试验证明了此系统的有效性, 并具有高性价比、高可靠性、使用方便等优点。

关键词：STC89C52单片机,热释电红外探测器,防盗报警

参考文献

[1]李戈, 徐政五.报警防盗系统的设计[J].数字技术与应用, 2011 (11) :96.

[2]赵荣阳, 杨祥, 张远翼.基于AT89C51单片机的家庭智能控制系统[J].桂林工学院学报 (自然科学版) , 2008, 28 (1) :142-143.

TA89C52 篇3

随着社会的进步、生活步调的加快, 人们开始追求高品质生活, 追求个性化、自动化、娱乐化、智能化的生活方式。随着人们居住环境与生活方式的不断提升与完善, 对家居环境的要求也不断提高, 进而个性化、自动化、娱乐化、智能化的智能家居应运而生[1]。

本文从智能家居应用的实际出发, 以单片机为主控芯片, 结合传感器与网络服务器, 构成具有防盗;煤气火焰探测报警;无线遥控、网络在线远程控制的智能家居系统。

一、系统总体设计

本控制系统的设计采用符合实际和成熟的设计思想, 以实用、安全、性价比高、使用方便、易于扩展和推广为原则进行设计, 本系统包含功能如图1 所示:

(1) 温湿度检测:对家居环境的温度、湿度进行监控, 并在LCD上进行设置[2]。

(2) 防盗报警:对陌生人的入侵进行进行检测, 并发出声光报警。

(3) 智能灯控、智能窗帘:通过对光线的检测, 实现窗帘与灯的自动开、关。

(4) 气体火焰检测:对烟雾、煤气及火灾参数进行检测, 并发出声光报警。

(5) 远程控制:远程控制包括无线遥控和网络在线远程控制两个部分。通过315 无线接收模块和遥控器组成一个无线遥控系统;通过安装了Teamviewer客户端的手机或PC机实现网络远程控制, 实现诸如控制空调、电饭煲、暖气、窗户开光和窗帘开关的无线遥控和远程网络控制。

二、硬件设计

本系统采用STC89C52 为主控芯片, 显示器模块为LCD12864, 无线通信模块为315 无线接收模块并运用Teamviewer客户端实现远程控制。运用各种传感器实现采集数据, 从而通过系统程序完成系统控制功能和通信等任务。其硬件系统结构如图2 所示。

该系统包括显示部分、控制部分、报警部分三个部分组成。

2.1 显示部分。为了使用户清楚直观了解当前时间、温度和湿度, 本系统采用带字库的12864 液晶屏作为显示模块。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令, 构成全中文人机交互图形界面。液晶显示电路如图3 所示。

采用由外部电池供电的DS1302 作万年历和计时, 有效的防止了因单片机系统断电而带来电时间停止误差。

为确保系统具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性, 本设计选用DHT11 数字温湿度传感器。它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器, 应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术[3]。

2.2 控制部分。控制部分包括远程控制以及智能控制两部分。

(1) 远程控制。 本系统的控制方式除了小区域的315MHz无线遥控控制外还采用了Teamviewer客户端通过网络远程控制系统服务器向系统发送指令, 从而达到远程控制的目的。

Team Viewer是一个可以在任何防火墙和NAT代理的后台进行远程控制的软件, 可以实现桌面共享和文件传输, 它的优点在于无需限定在某一局域网内控制, 而是适用于整个互联网环境, 扩大了控制使用范围[4]。

在进入智能家居系统进行数据审查时, 为了防止家庭系统、联网的家电和设备被恶意破坏, 本系统的远程控制通过teamviewer客户端、固定的账号和密码对服务器进行控制, 可以保证控制的安全性。

(2) 智能控制。智能控制包括窗帘智能控制与灯智能控制。运用光敏传感器进行光线检测, 当光通量过低时, 通过主控芯片控制步进电机实现电动窗帘的开与关。

运用热释电传感器实现夜间智能灯的感应开、关, 亮灯时间可以通过模块的电位器进行调节。

2.3 报警部分。本系统的报警部分包括烟雾检测报警、火焰检测报警以及防盗报警三部分组成。

(1) 烟雾、火焰检测报警。由于人们的粗心, 容易造成家中出现起火、煤气中毒等事故, 所以智能家居系统应能实时监测家中烟雾、火焰状态, 当煤气烟雾浓度或火焰强度超过设定标准时发出声光报警。本系统选用MQ2 普敏气体烟雾传感器作为煤气和烟雾检测传感器;选用火焰检测传感器实现火焰, 火源探测, 实现低成本检测。火焰传感器电路如图4 所示。

(2) 防盗报警。在家人出门后, 防盗设备开启。有人非法入侵时, 触发人体热释传感器发出声光报警, 同时在液晶显示屏上显示报警。

三、软件设计

智能家居系统功能众多, 对应的软件设计繁杂, 在程序设计时应考虑模块化程序设计方法, 从而提高系统工作效率[5]。

本控制系统的控制流程如图5所示。

整个软件包括主程序与子程序设计:

子程序包括电动窗帘限位控制;遥控器按键处理;煤气、防盗、防火报警;显示温度湿度函数;显示函数等多段子程序。

1. 电动窗帘限位控制。为了避免真实环境中由于人为操作的误差带来的窗帘机构的破坏, 因此程序内部要考虑电动窗帘的限位控制, 即加一个标记位对步进电机形成自锁, 同时软件判断窗帘的开、关由两个条件组成, 避免单一条件判断导致电机一直不停的转动。防止窗帘在开的状态下依然可以往开的方向转动而引起系统的破损。

步进电机限位程序如图6所示。

2. 遥控器按键处理。遥控器拥有长按和短按的区别处理, 两种情况分别加有松手检测功能, 防止按键误差带来的控制失效。检测的时间不同给出的标记位不同, 进入的功能不同。

3.LCD12864 显示简化处理。12864 的显示较为复杂, 需要对地址和显示定义, 而且程序过于冗杂, 因此对程序进行优化处理。

四、结论

智能家居系统是一项复杂的系统工程, 涉及到通信、计算机、自动化、建筑等多个领域的技术。智能家居系统的主要目的是通过结合传感器的使用, 为人们构建一个智能化的居住环境。本系统实现了当前时间、温度、和湿度的实时显示, 且具有防盗防火、煤气泄露检测报警功能, 能实现智能窗帘和夜间智能灯控功能。控制上, 能无线遥控方式和上位机对智能家居进行控制。设计主要是通过模拟现实功能, 在实际运用中还需要根据需求对一些做出改进, 智能窗帘功能还需要重新设计传动机构以及传感器检测。用于远程通讯的网络服务器可以由STM32微型处理器来实现。这样能实现低成本, 而且升级空间大。能够给人们带来更便捷的家居环境体验。

摘要：智能家居系统将安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起, 通过网络化综合智能控制和管理, 实现“以人为本”的全新家居生活体验。本设计从智能家居应用的实际出发, 以单片机为主控, 以传感器为单位和一台网络服务器组成, 构成具有检测、远程控制继电器功能的智能家居系统。

关键词：智能家居,单片机,传感器,网络控制

参考文献

[1]柯国琴.基于单片机的智能家居系统设计[J].赤峰学院学报, 2011, 27 (5) .

[2]李文韬.基于单片机的智能家居系统设计[J].电子制作-智能应用.

[3]秦伟.温湿度检测系统设计[D].长安大学, 2013.

[4]王平岗.利用Team Viewer软件进行校园网服务器远程控制与管理[J].黑龙江科技信息, 2014.

TA89C52 篇4

超声探伤检测中,检测不同直径的回转体轴类零件(或同一零件不同精度的检测)就需要不同型号的探测头与之相配合。探测头在检测过程中需要进行人工更换,存在以下缺点:①占用了大量的工作时间,工作效率低;②在进行同一零件不同精度的定位探测时,进行探头更换会使得前后空间坐标定位有误差,影响检测精度;③手动更换探测头在一定程度上会减少探头的使用寿命。本文借助于AT89C52单片机技术、现代电子技术和超声检测技术,研制了一种适合现场使用、性价比高的无损探测头自动更换系统,将无损探测头自动更换系统和三轴联动的数控扫描运动系统集成于一体,使得探测头定位准确,使用方便,进一步提高了无损检测精度。

1探测头自动更换系统结构设计

图1为探测头自动更换系统结构框图,它主要包括机械系统、信号判别系统和通信系统。

1.1 机械系统

机械系统包括工作探测头装置、探测头夹具、探测头更换机械手、步进电机以及在更换过程中起到动力作用的推拉电磁铁。机械系统在接收到AT89C52单片机发来的更换指令后,控制机械手进行探测头更换工作,等到更换完毕迅速复位,返回一个完成信号。

1.2 信号判别系统

信号判别系统主要是在单片机接到探测头更换指令之后,对探测头夹具的编码N进行判别。该系统通过步进电机驱动探头库转动(采用的是4拍50齿,每次转45°,停留5 s),联合信号传感器反馈的信号(有信号为1,没有时置0)通过8-3编码器判别编号是否与指令中的N相等,否,则步进电机继续转动;是,则停止,等待系统进行探测头更换。

1.3 通信系统

通信系统主要完成各模块之间的数据传输与交换,实现实时通信。

2探测头自动更换系统机械设计

2.1 探测头夹具设计

根据探测头的型号系列,制作一套内径可调的夹具与之配合,装配后形成一套标准夹具探头。探测头夹具简图如图2所示。

2.2 探测头库设计

探测头库的结构简图如图3所示。探头库转盘的主轴旋转是靠AT89C52单片机控制电机驱动实现的(电机每次转动45°,停5 s进行判断),转盘中装有8个夹具探测头,将其分别转化为二进制编码为:1-001、2-010、3-011、4-100、5-101、6-110、7-111、8-000。探测头库转盘上的信号传感器正对面有一个固定的传感器信号接收装置,当探头库选择探头转动时,该装置就可以接收到相应的信号。通过缓冲寄存器将信号传送给单片机,进行探测头编码的判断识别。

2.3 机械手设计

探测头更换系统的另一重要组成部分是负责探测头更换动作的机械手,其结构简图如图4所示,由推拉电磁铁、机械臂、压紧球头及探头夹具组成。其进给、旋转运动分别由单片机控制电动机实现,推拉电磁铁和压紧球头同时工作实现机械手抓紧探测头夹具动作。

2.4 更换系统的工作过程

探测头更换系统工作简图如图5所示。当控制界面发出更换探测头指令时,AT89C52单片机发出指令控制X轴和Y轴电机联动让探测头迅速退至初始设定更换位置,等待换探头;同时单片机对探测头库中的夹具探测头进行编码设定、判断选择(其原理是通过74LS148编码器和信号传感器联合工作,控制探头盘旋转,直到选出编码为指令中编码的夹具探测头停止),探头库将该夹具探测头送到指定的更换坐标点,等待换探头。

准备工作做好后,分如下几步进行更换:

(1)拔出动作:单片机驱动电机使得机械手靠近探头更换指定位置,停留5 s,这时开启机械手中的推拉磁铁,电动机再一次驱动丝杠推进机械手(行程预先设定好的),使其正好卡住探测头夹具(插入动作),停留5 s;电磁铁吸住工作台上和探测头库中的探测头夹具,迅速反向驱动电机(行程预先设定好的),使得机械手拔出两个探测头夹具,停留5 s。

(2)旋转动作:驱动控制机械手的电机,使其转动180°,实现两个探测头位置交换,停留5 s。

(3)插入动作:重复拔出动作前部分的插入动作,然后断开电磁铁,利用其推力将探测头准确定位在工作台上和探测头库中,停留10 s(保证其可靠性);然后机械手迅速后退复位。

3探测头自动更换系统软件设计

系统设定了8个信号传感器和1个配套信号接收器作为探测头选择的信号脉冲源,同一系列不同尺寸、参数的探测头分别放在编有1～8编码的探测头夹具上。当系统对探测头的编号N进行判别时,探测头盘转动,夹具旁边的传感器也随着转动,对面的信号接收装置就会产生信号(为0或1),根据8个传感器的置1或清0,将产生一序列信号。通过74LS148编码器,将序列信号转换成二进制的数,再通过编程语言将其转换成对应的编码号,并将编码号通过8255扩展端口输送到单片机AT89C52,与上位机发送的探测头号N相比较,做出进一步的判断,如是,则信号传感器向上位机(52单片机)反馈Y;如不是,单片机给传感器信号接仪器发送指令,探测头库转动(每次转45°),停留5 s后进行判断比较是否为该探测头,重复上一步动作,直到选中为止。

更换系统采用74LS148二进制编码器对探测头的存取进行编码,有信号为高电平1,无信号为低电平0。

探测头更换流程如图6所示,首先将系统初始复位,设置探测头以及相关参数,然后就可以根据程序指令开始更换探测头。将相应的探测头选中并且将其编号输入到程序中,然后启动探测头库的转盘,通过步进电机使得每次转动45°停5 s进行一次探测头型号读取和判别,判断所取探测头与所输入探测头编号N是否一致,假如不是,信号传回步进电机,再转45°,重新判断,直至读到编号为止。完成自动换探测头后,将探测头更换系统复位,以便下次自动更换探测头。

AT89C52单片机控制探测头自动更换系统的部分程序如下:

4结语

本设计是以AT89C52单片机为控制核心实现的,利用其控制简单、能力强的特点与现代化数控机械相结合实现了检测中心探测头的自动更换。通过实验测得探测头夹具定位精度达到0.05 mm,解决了传统检测控制系统中探测头更换与高精度定位的矛盾。实验表明,该系统稳定、可靠,适合检测中心控制系统的工作。

参考文献

[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].第3版.北京:北京航空航天大学出版社,2005.

[2]景枫,张吉堂.基于AT89C52单片机的超声检测控制系统[J].机械工程与自动化,2008(3):153-158.

[3]许为民.基于PLC的气动换刀装置设计[J].液压与气动,2009(1):50-54.

TA89C52 篇5

1电路结构

该电路由水位探测、水深选择、单片机、数字显示、继电器控制等5部分组成。四个常开型干簧管H1-H4分别置于水箱里的四个不同的位置,作为水位探测电路;三个开关S1,S2,S3为功能选择开关,作为可控水深选择电路;S1的功能是设置水位在H1-H4之间进行高水位自动检测控制;S2的功能是设置水位在H1-H3之间进行中水位自动检测控制;S3的功能是设置水位在H1-H2之间进行低水位自动检测控制。将AT89C52的p1口通过限流电阻与一个共阳极数码管相连,用来显示水位的高低,p3.6.做为继电器控制端,继电器的常开触点作水泵的电源控制开关,常开触点闭合时,水泵通电给水箱灌水。

2电路的工作原理

上电后,芯片自动复位并从0000H单元开始执行程序。初始化以后,芯片循环检测P3.4,P3.5,P3.7口,即检测功能开关S1-S3的状态,若哪个端口被检测为低电平,则执行相应的水位检测程序。功能开关S1-S3的闭合和断开会出现如下几种情况:

1)当用水人数很多时,闭合S1,程序循环检测水箱里不同高度的四只常开型干簧管H1-H4的状态。当水位降低到最低位置时,H1闭合,数码管显示“1”,P3.6口输出低电平,三极管导通,继电器线圈得电,常开触点闭合,水泵得电开始抽水;当水位上升到H2的位置时,H2闭合,数码管显示“2”,P3.6口保持低电平,继电器触点保持闭合,水泵继续抽水;当水位上升到H3的位置时,H3闭合,数码管显示“3”,P3.6口保持低电平,继电器触点保持闭合,水泵继续抽水;当水位上升到H4的位置时,H4闭合,数码管显示“4”,P3.6口输出高电平,继电器触点断开,水泵停止抽水。水箱里的水位下降时与上述情况相反。即水位下降在H4与H1之间时,P3.6口输出高电平,水泵不抽水,直到水位下降到H1时,P3.6口才输出低电平,三极管导通,继电器线圈得电,常开触点闭合,水泵得电开始抽水。

2)当用水人数比较多时,闭合S2,程序循环检测水箱里不同高度的三只常开型干簧管H1-H3的状态。与S1闭合时相似,当水位降低到最低位置时,H1闭合,数码管显示“1”,P3.6口输出低电平,水泵得电开始抽水;此后水泵继续抽水,直到水位上升到H3的位置时,H3闭合,数码管显示“3”,P3.6口输出高电平,继电器触点断开,水泵停止抽水。水箱里的水位下降时与上述情况相反。

3)当用水人数比较少时,闭合S3,程序循环检测水箱里不同高度的两只常开型干簧管H1-H2的状态。当水位降低到最低位置时,H1闭合,数码管显示“1”,P3.6口输出低电平,水泵得电开始抽水;当水位上升到H2的位置时,H2闭合,数码管显示“2”,P3.6口输出高电平,水泵停止抽水。水箱里的水位下降时与上述情况相反。

4)当S1,S2,S3中有两个或三个闭合,则属于误操作,数码管显示“E”,P3.6口输出高电平,继电器触点断开,水泵不抽水。

参考文献

[1]蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京:高教出版社,2004.

TA89C52 篇6

1 转速测量系统的构成

常用的转速测量系统一般由转速信号的采集、信号的整形、单片机数据与信号的处理部分以及LED显示部分组成,结构图如图1。

对转速的测量方法而言,可以分为两大类,一是利用单位时间内信号盘的旋转角度来计算,例如在单位时间内,测得转速传感器发出n个脉冲,则为该单位时间的速度。这种通过测量频率计算转速的方法,称为测频法,即“M”法;二是在一定的角位移内,通过测量这一角位移的时间来进行测速,称为测周法,即“T”法,比如给定角位移θ,利用传感器发出一个脉冲周期信号,以晶体震荡产生的标准脉冲来度量这一周期时间,经过计算可得转速。由于“T”法在测量较高转速时,误差比较大[2],因此本系统采用“M测频法”。

(1)“M测频法”

如图2所示,在一个测量周期T秒内,测得脉冲信号发生器产生的脉冲个数为m1,P为信号盘转一周脉冲发生器产生的脉冲数。

则转速n(r/min)的公式表示为:

在该方法中,影响测量精度的原因主要是定时时间T和脉冲的整数倍能否保证同步,即在测量周期T内能否正好测量外部脉冲的完整的周期,否则可能产生1个脉冲的误差。因此,为了提高测量精度,T要足够长。但是,转速较快的场合下,需要计录的脉冲数增大,会限制转速测量的量程。但是测量的时间过短,测量精度肯定会受到一定的影响。因此,这种方法适合于高速测量,转速越低,产生的误差会越大。

(2)转速测量指标

根据“M”法测量转速的相对误差计算公式,当T为1秒,P为12时,假如设定ε为0.1%,则可得转速n=60/0.012=5000r/min,所以,若n<5000,则误差会超出允许范围。

2 转速测量硬件电路设计

系统硬件部分设计框图如图3所示。

由NE555构成的脉冲信号发生器结构如图4所示。

在电路中,由三极管BG1、BG2和电阻R1、R3构成恒流源,对电容C充电;三极管BG3、BG4和电阻R2、R3构成恒流源,电容C放电。当电路刚接通时,C上电压为零。NE555上的2脚和6脚电压小于,引脚3输出高电平,同时二极管D3反偏,D4正偏,D2反偏,D1正偏。三极管BG2的集电极电流通过二极管D1向C充电,当C上电压线性增长到时,NE555的6脚触发,使3脚输出低电平。此时D4,D1反偏,而D2和D3正偏,C通过BG3的集电极放电,当C上的电压为时,NE555的2管脚触发,使3脚置位,输出高电平。如此往复循环,就可在3脚上输出占空比为百分之五十的方波。

方波信号的频率计算公式为

可以通过调节电位器R1,R2的阻值来调节方波信号的频率。

使用NE555构成脉冲信号发生器,通过改变它产生脉冲信号的频率可以模拟转速的快慢变化,这样可以减少硬件部分的投入。把脉冲信号连接单片机定时/计数器T0的输入端,即P3.4口,设置为下降沿触发。通过89C52单片机的定时/计数器,可以对外部脉冲和内部高频脉冲进行计数,还可以用于调整和预定其定时时间。外部中断分别用于定时/计数同步中断和响应,定时器利用其溢出中断功能来预置测量的时间,该时间要求准确,可根据测量转速的高低进行调整。

3 转速测量软件设计与调试

在进行软件程序设计之前,首先要确定定时/计数器的定时、计数的工作方式和串行口的工作模式。

(1)定时/计数器T0的模式设置

此模块把T0设置为计数工作方式1,即16位计数。这样可以获得最大的计数值,从而可以获得较大的测量范围。计数的启动和停止是采用TR0的置位和清零来进行控制。此时,T0为自由计数方式,不需要设置初值。

(2)定时/计数器T1的模式设置

定时/计数器T1设置为定时方式,主要用于LED数码管的显示和闸门信号的产生。在此设定T1的定时时间为4ms。选用的T1的工作模式为1。

(3)主程序设计

主程序设计思路为:首先完成系统的初始化,包括对定时/计数器和中断的初始化。然后每隔1秒钟进入中断程序读取T0的计数值,并保存,响应中断完成。使“开始计算”的标志位置1,程序开始进行计算。将16位的T0计数值转化为BCD码,然后送入显示缓冲区。主程序流程图如图5。

(4)定时器T1中断程序

定时/计数器T1的功能为每一秒进行一次读取T0的计数数值并进行数码显示,每4ms中断一次,当中断达到250次,则将T0计数关闭,然后对T0的计数值进行转换计算并通过数码管显示。T1中断服务程序流程图见图6。

4 转速测量功能模块分析报告

(1)转速计量装置技术指标

依据华南国家计量测试中心颁布的JJG326-1983标准转速装置试行检定规程,当转速为30~40 000r/min时,误差标准为0.06~0.81 r/min。

(2)测量范围与仿真

本模块采用T0计数,设置闸门时间为1秒,由于T0单次最大计数值为65 536,因此在一秒钟内计数值必须小于此值。

本模块设计时,采用12点码盘,即码盘旋转一周,可以产生12个周期脉冲,由此可以计算出码盘的最大转动频率f=65 535/12=5 460Hz,转换为最大转速值为:n=60×f=327 600r/min。

由此可知,使用此方法能够测量的转速上限取决于定时计数器的最大转动频率,最大能够达到327 600 r/min。

当测量对象时要求不是很高时,可以认为其上限转速是足够的。而当输入频率较小时,理论上可以达到较低的下限值。

本模块通过软件Proteus对硬件电路进行仿真。在仿真时,预置脉冲的频率为48.531k Hz,将最终测得的频率值显示在数码管上。如图7和图8所示。

5 总结

用M测频法测量转速,在一般测量范围内能够满足测量精度的要求,但若要制作全量程专用测速计,这样的电路还不能完全满足需要,此时,就需要用到其他的一些方法。由于M法测转速系统中,单片机的闸门开关与脉冲信号的不同步容易造成误差。另外,NE555脉冲信号发生器产生脉冲的频率的不稳定,也容易导致频率存在漂移,对测量精度有一定的影响。

摘要：阐述了转速测量方法“M测频法”,介绍了利用STC89C52对NE555构成的脉冲发生器的频率模拟转速的一种转速测量系统的构成,给出了它的硬件电路和软件实现流程图。

关键词：M测频法,转速测量,信号发生器

参考文献

[1]王知平.基于89C51的转速测量系统设计[D].南京:东南大学,2004.

TA89C52 篇7

传统的路边装饰和节日彩灯等是利用电路的串并联来完成的,缺少更加生动的图形和效果。本设计是由单片机STC89C52控制,通过C语言编程完成动作编排和LED光带的显示,结合演员的舞蹈表演,在和谐或动感的音乐背景下展现跨越时空的神奇表演。

2系统的总体设计

本次设计是由两种思维出发完成舞蹈与程序控制LED光带显示,一种是设定模式,一种是即兴模式。其中设定模式的程序编写是由整个舞蹈的编排和音乐的选取决定,本次设计编排有10个舞蹈程序供选取。本次设计主要即兴模式的选择完全有4×4按键完成。这样不仅有利于系统本身功能的扩展, 而且方便使用在更多的载体上。系统设计框图如图1所示。

图1系统的设计框图 (参见右栏)

2系统的主要硬件设计

2.1数据处理模块

本次系统设计采用STC89C52,其是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52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STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。其具有的以下功能满足本系统的设计需要:8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM, MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构,全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作, 允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结, 单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6T/12T可选。

2.2 LED驱动模块

本次设计呈现给大家的是光影的结合,而所用的LED光带全部缝合在舞者的帽子、衣服和鞋上, 具体划分成24模块,分别有24个三极管作为不同部位的驱动,配合着音乐的节拍和舞蹈动作的展现, 编写驱动程序。

2.3电源模块

作为制作难点之一的电源模块,本次设计采用开关电源,利用其升压电路完成所需的5V电压,并且具有体积小、重量轻、效率高、方便表演者随身携带来更灵活的控制自身的LED光电显示等特点。

3 系统软件设计

3.1 程序流程

舞蹈者衣服上的LED光带的明暗由程序控制, 并且程序的调试和载入时通过com口完成,在脱离电脑的情况下就由按键完成即兴模式编排。其程序运行流程图如图2所示。

其中,模式2为即兴编排模式,各关节的灯是亮还是暗,其程序编排也是有按键来控制。4×4按键分别由模式键、灯亮暗键、确定键、取消键、数字键等等扩展功能键。

3.2主程序main函数

(原稿双栏排列,估计应该是单栏顺序排列, 右半栏应该排在左半栏下面)

本次设计由六人表演,其中一人的主程序如下:

4调试结果分析

调试是以软件(程序)调试为主,硬件调试主要检测焊接是否正常、规范,软件调试主要是看程序的编排是否与舞蹈和音乐相互协调,光影效果是否突出。另外看单片机与按键的结合是否有延时。图3分别为服装效果图和运作过程效果图。

图3服装效果和运作效果图 (参见右栏)

5设计的价值及展望

本设计完成了程序控制和舞蹈表演的完美结合, 向观众呈现光与影的神奇表演,再次给大家以视觉冲击的特效,作为科研有进一步的扩展价值,作为城市建设有一定的商业价值。可以通过改变一下形状,重新编写程序做出礼花弹的效果,美观无污染, 绿色环保。在大城市里禁止烟花爆竹的地方放在阳台上,别有一番情调,甚至可以配上声音,如同身临其境。如此的设计在单片机或者ARM芯片的控制下能更好地完成更多的设计。

参考文献

[1]曹文祥.AT89C51单片机数字体温计的设计[J].武汉工程职业技术学院学报,2012,24(3):32-34.

[2]张议和.例子51单片机[M].北京:人民邮电出版社,2008.

[3]周鹏.基于STC89C52单片机的多功能测温仪设计[J].硬件纵横,2012(6):26-29.

[4]张毅刚,彭喜元.单片机原理与应用设计[M].北京:电子工业出版社,2010.