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相关范文：基于单片机的超声波测距仪设计及其应用分析 [摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关系，采用AT89C51单片机进行控制及数据处理，设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。利用所设计出的超声波测距仪，对不同距离进行了测试，并进行了详尽的误差分析。 [关键词] 超声波测距 单片机 温度传感器 随着社会的发展，人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度，越来越被人们所重视。本设计的超声波测距仪，可以对不同距离进行测试，并可以进行详尽的误差分析。 一、设计原理 超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T，然后求出距离L。基本的测距公式为：L=(△t/2)*C 式中 L——要测的距离 T——发射波和反射波之间的时间间隔 C——超声波在空气中的声速，常温下取为340m/s 声速确定后，只要测出超声波往返的时间，即可求得L。 二、超声波测距仪设计目标 测量距离: 5米的范围之内;通过LED能够正确显示出两点间的距离;误差小于5%。 三、数据测量和分析 数据测量与分析 由于实际测量工作的局限性，最后在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六个距离进行测量，每个距离连续测量七次，得出测量数据(温度:29℃),如表所示。从表中的数据可以看出，测量值一般都比实际值要大几厘米，但对于连续测量的准确性还是比较高的。 对所测的每组数据去掉一个最大值和最小值，再求其平均值，用来作为最终的测量数据，最后进行比较分析。这样处理数据也具有一定的科学性和合理性。从表中的数据来看，虽然对超声波进行了温度补偿，但在比较近的距离的测量中其相对误差也比较大。特别是对30cm和50cm的距离测量上，相对误差分别达到了5%和8%。但从全部测量结果看，本设计的绝对误差都比较小，也比较稳定。本设计盲区在6cm左右，基本满足设计要求。 误差分析 测距误差主要来源于以下几个方面： (1)超声波发射与接收探头与被测点存在一定的角度，这个角度直接影响到测量距离的精确值;(2)超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系，所以实际测量时，不一定是第一个回波的过零点触发;(3)由于工具简陋，实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多，还包括现场环境干扰、时基脉冲频率等等。 四、应用分析 采用超声波测量大气中的地面距离，是近代电子技术发展才获得正式应用的技术，由于超声测距是一种非接触检测技术，不受光线、被测对象颜色等的影响，在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力。因此，用途极度广泛。例如:测绘地形图，建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等，利用超声波测量地面距离的方法，是利用光电技术实现的，超声测距仪的优点是:仪器造价比光波测距仪低，省力、操作方便。 超声测距仪在先进的机器人技术上也有应用，把超声波源安装在机器人身上，由它不断向周围发射超声波并且同时接收由障碍物反射回波来确定机器人的自身位置，用它作为传感器控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射，方向性好，强度好控制，它的应用价值己被普遍重视。 总之，由以上分析可看出:利用超声波测距，在许多方面有很多优势。因此，本课题的研究是非常有实用和商业价值。 五、结论 本设计的测量距离符合市场要求，测量的盲区也控制在23cm以内。针对市场需求，本设计还可以加大发射功率，让测量的距离更加的远。在显示方面，也可以对程序做适当改动，使开始发射超声波时LED显示出温度值，到超声波回波接收到以后通过计算得出距离值时，LED自动切换显示距离值，这样在视觉效果上得到更加直观的了解。 参考文献: [1]孙涵芳徐爱卿:MCS一51／96系列单片机原理及应用(修订版)[M]北京：北京航空航天大学出版社46-170 [2]金篆芷王明时:现代传感器技术[M]电子工业出版社331—335 [3]孙涵芳徐爱卿:MCS一51／96系列单片机原理及应用(修订版)[M]北京:北京航空航天大学出版社46-170 [4]路锦正王建勤杨绍国赵珂赵太飞:超声波测距仪的设计[J]传感器技术2002 仅供参考，请自借鉴希望对您有帮助
多功能智能化温度测量仪设计 论文编号:JD599 包括外文翻译,论文字数:26446,页数:59 多功能智能化温度测量仪设计 摘要：温度是一个基本的物理量，它是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数随着工业的不断发展，对温度测量的要求来越高，而且测量范围也越来越广，因此对温度检测技术的要求也越来越高。本文介绍的多功能智能化温度测量仪是以8051单片机系统和温度检测元件一AD590相结合的温度测量系统。本仪器的数学模型合理，测量方法容易实现。实际仪器采用抗干扰、低零漂、低温漂的电子元件，性能稳定。该测量仪总体特点是使用简便、实用、测量稳定可靠、使用对象广，并且实现了智能化。本文主要介绍了温度的自动测量，包括温度传感器、单片机接口及其应用软件的设计，大体分为以下几大部分:介绍了国内外温度检测技术和温度检测的发展现状，并且分析了温度检测技术的未来发展方向；根据实际使用要求设计了相应的单片机硬件系统，该系统能够实现数据采集、数据处理、温度值的在线显示以及时钟电路的时间显示；简略介绍了该仪表的软件部分；对该温度仪表的未来发展进行了展望。 关键词: 温度测量；智能化；单片机 Designe on Multifunctional Intellectual Temperature Measure Instrument Abstract: Temperature，as a basic physical quantity，is one of the most universal and important technical Along with the development of industry，the requirement of measurement of temperature is Further more，the scope of measurement of temperature is wider, so, the technology of measurement must be The multifunctional intellectual temperature measure instrument introduced by the paper is the system of 8051 single-chip microcomputer and conventional measureing component一AD The mathematic model is appropriate，and measurement method is easy to be The electronic components used are anti一jamming，less zero-drift and less temperature- The instrument is convenient and applicabale，it is steady，reliable and so fit to At the same time, it has larger scope of measurement and it can be used in many kinds of object It has intellectualized the process[4]The thesis introduces automatical measurement of temperature，including temperature sensor，I/ O of single-chip microcomputer and application software，it can be divided into some parts：It introduces the development of temperature measurement and the development direction of temperature measurement in the future；According to the practical demands, I design corresponding hardware system；The system can realize data acquisition，showing of temperature on-I discuss the future of the Keywords: Temperature Measurement;Intelligentiztion;Single-chip Microcomputer 目录 摘要I Abstract II 第1章 绪 论 1 1 单片机的历史及应用 1 2 国内外温度检测技术的动向与趋势 4 第2章 多功能温度测量仪表的原理 5 1 系统总体设计方案 5 2 设计主要内容和要求 5 3 各模块的方案设计说明 7 第3章 系统的硬件设计 13 1 系统总体电路框图 13 2 信号输入部分总体设计 13 3 信号输入部分设计 13 4 单片机及其扩展I/O的设计 18 5 键盘和显示的设计 19 6 模拟信号输出部分设计 20 7 时钟电路的硬件设计 20 第4章 多功能温度测量仪的软件设计 27 1 系统软件总体设计 27 2 主程序设计 27 3 数据采集及处理子程序设计 27 4 键盘/显示程序设计 28 5 电子时钟应用程序设计 29 结束语 37 参考文献 38 致谢39 附录40 以上回答来自: -2/htm
目录第一章 前言…………………………………………………………………………3第二章 单片机概述………………………………………………………………1单片机的定义……………………………………………………………………2单片机的发展方向…………………………………………………………3 单片机的应用……………………………………………………………………4 MCS-51简介………………………………………………………………………6第三章 单片机交通灯控制……………………………………………………………1 硬件电路……………………………………………………………………………1芯片选用……………………………………………………………………………1．2硬件电路图……………………………………………………73．1．3系统工作原理………………………………………………………………………2软件设计………………………………………………………………2．1 每秒钟的设定………………………………………………………2．2 计数器初值计算………………………………………………………2．3 综合计算………………………………………………………2．4 设定一秒的方法………………………………………………………2．5 程序设计………………………………………………………3 软件延时………………………………………………………4 时间及信号灯显示………………………………………………………5 程序………………………………………………………13第四章 总结……………………………………………………………………………12参考文献………………………………………………………………………………13致谢………………………………………………………………………………14第一章 前言城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是城市生活的动脉，制约着城市经济的发展。展望21世纪的城市交通事业，给我们提出了更高要求。发展多层次、立体化、智能化的交通体系，将是城市建设发展中普遍追求的目标。而发展大、中、低客运量相互匹配的多种形式相结合的客运交通工具，将是实现上述远景目标的一项重大技术决策措施。自改革开放以来，我国的城市规模和经济建设都有了飞速的发展7城市化进程在逐步加快，城市人口在急剧增加，大量流动人口涌进城市，人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着严峻的局势。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。当今，红绿灯安装在各个交通要道上已经成为了缓解交通问题最常见、最根本、最有效的方法。交通灯的出现使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显的效果。单片机是一种集成的微型计算机，与微处理器相比，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统。红绿灯的控制有PLC控制，单片机控制等方法，随着近年来单片机控制交通灯技术的成熟，单片机给交通带来了很大的便利。第二章 单片机概述二十世纪七十年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段。1974年，美国研制出了世界第一台单片微型计算机F8，深受家用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视，从此拉开了研制单片机的序幕。1单片机的定义所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出接口电路（I/O口）、定时/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。与微处理器相比，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统这是单片机最大的特征。现代单片机加上了中端单元、定时单元及A/D转换电路等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。因此可以把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器。单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称为嵌入式微控制器。2单片机的发展方向单片机的发展趋势将是向着高性能化，大容量，小容量、低价格化及外围电路内装化等几个方面发展。（1）单片机的高性能化：主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能；采用流水线结构，指令以队列形式出现在CPU中，从而有很高的运算速度。（2）片内存储器大容量化：以往单片机的片内ROM为1到4KB，RAM为64到128B。因此在一些较复杂的应用系统中，存储器容量就显得不够，不得不外扩存储器。为了适应这种领域的要求，利用新工艺，将片内存储器的容量大幅度增加，不得不外扩存储器。为了适应这种领域的要求，利用新工艺，将片内存储器的容量大幅度增加，片内ROM可以达到12KB。（3）小容量、低价格化：与上述相反，小容量、低价格化的4位、8位单片机也是发展方向之一。这类单片机主要用于儿童玩具等较小规模的控制系统。（4）外围电路内装化：随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种外围功能器件集成在片内。除了一般必须具备的CPU、RAM、ROM、定时/计数器等之外，片内集成的部件还有A/D、D/A转换器，DMA控制器，声音发生器，监视定时器，液晶显示驱动器，彩色电视机和录像机用的锁相电路等。（5）增强I/O接口功能：为了减少外部驱动芯片，进一步增加单片机并行口的驱动能力，现在有些单片机可直接输入大电流和高电压，以便直接驱动显示器。（6）加快I/O接口的传输速度：有些单片机设置了高速I/O接口，以便能以更快的速度触发外围设备，以更快的速度读取数据。3单片机的应用单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个：在计算机网络和通信领域中的应用；在工业控制中的营运；在家用电器中的应用；在智能仪器仪表上的应用；在医用设备领域的应用；4 MCS-51简介MCS-51系列单片机在结构上基本相同，只是在个别模块和功能上有些区别。MCS-51单片机是在一块芯片中集成了一个8位CPU、128B RAM、4KB ROM、两个16位定时/计数器、32个可编程I/O口和一个可编程的全双工串行接口、五个中断源、一个片内振荡器等。中央处理器（CPU）：中央处理器是单片机的核心部分，是一个8位的中央处理单元，它对数据的处理是以字节为单位进行的，CPU主要由运算器、控制器和寄存器阵列组成。数据存储器（片内RAM）：数据存储器用于存放变化的数据。在8051单片机中，通常把控制与管理寄存器（简称为“专用寄存器”）在逻辑上划分在片内RAM中，因为其地址与RAM是连续的。8051单片机数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。程序存储器（片内ROM）：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数、表格等。通常采用只读存储器，且其有多种类型。定时/计数器：定时/计数器用于实现定时和计数功能。8051单片机共有两个16位定时/计数器，8052单片机共有三个16位定时/计数器。并行I/O口：8051单片机共有四个8位的并行I/O(P0、P1、P2、P3)，每个口都由一个锁存器和一个驱动器组成。并行I/O口主要是用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些I/O口还具有其他功能。串行口：8051单片机有一个全双工异步串行口，用以实现单片机和其他具有相应接口的设备之间的异步串行数据传送。时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。中断系统：中断系统的主要作用是对外部或内部的中断请求进行管理与处理。8051单片机的中断系统可以满足一般控制应用的需要：共有五个中断源，其中有两个外部中断源INT0和INT1、三个内部中断源（两个定时/计数器中断和一个串行口中断）；此外，8052单片机还增加了一个定时器2的中断源。第三章 交通灯单片机控制1 硬件电路3,1．1芯片选用：选用设备8031单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07，MAX692“看门狗”一片，共阴极的七段数码管两个，双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。1．2 硬件电路图：1．3 系统工作原理：开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统。由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口传送信息，由8255的PA口显示红、绿、黄等的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。8051通过设置各个信号等的燃亮时间，通过8031设置，绿、红时间分别为60秒，80秒循环由8051的P0口向8255的数据口输出。通过8051单片机的P0位来控制系统的工作或设置初值，当牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后恢复正常。增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。绿灯时间倒计时完毕，重新循环。2 软件设计2．1每秒钟的设定：利用MCS-51内部定时器材溢出中断来确定1秒的时间。2．2 计数器初值计算：定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的，他是以加法计数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC，即：TC=M-C；式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关，在方式0时M为213；在方式1时M的值为216；在方式2和3时为28。2．3 综合计算：T=（M-TC）T1 或者 TC=M-T/T1 式中T1是单片机时钟周期的12倍；TC为定时初值。这种方法在使用后悔超过计数器的最大定时间，所以再采用定时器和软件相结合的办法。2．4 设定一秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒，这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求,进入他的中断服务子程序，在中断子程序中，CPU先使软件计数器减1，然后判断它是否为零，为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。2．5 程序设计：主程序：定时器定时50毫秒，故T0工作于方式1，初值：TC=M-T/T1=216-50ms/1us=3CBOHORG 1000HSTART:MOV TMOD, #01H; 令T0为定时器方式1MOV TH0， #3CH; 装入定时器初值MOV TL0， #BOH;MOV IE, #82H; 开T0中断SEBT TR0; 启动T0计数器MOV R0， #14H; 软件计数器赋初值LOOP: SJMP S; 等待中断中断服务子程序：ORG 000BHAJMP BRT0ORG 00BHBRT0：DJNZ R0，NEXT AJMP TIME; 跳转到时间及信号灯显示子程序DJNZ:MOV R0，#14H; 恢复R0值MOV TH0，#3CH; 重装入定时器初值MOV TL0，#BOH;MOV IE, #82HRET1END3 软件延时MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8051单片机的工作频率为6MHX，机器周期与主频由关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us，我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。4时间及信号灯显示当定时器定时为1秒时，程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示信号灯时间，同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把所有的灯色的时间显示完后再重新给时间计数器赋初值，重新进入循环。由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所以可以用复位方法点亮红，绿，黄发光二极管。5 程序实现交通灯的交替控制及特殊情况（如急救车等）通过时 ，通过外中断实现：North_South_Red BIT P0North_South_Yellow BIT P1North_South_Green BIT P2East_West_Red BIT P3East_West_Yellow BIT P4East_West_Green BIT P5Scd EQU 30H ;秒ORG 0000HJMP STARTORG 0003HJMP INIT0ORG 000BHJMP TIME0交通灯交替工作时，红绿黄交替点亮： 红灯亮33秒钟后绿灯亮27秒，然后闪烁3秒，最后黄灯点亮三秒 ，循环。TIME0:MOV TH0,#30HMOV TL0,#0B0HINC 31HMOV A,31HN: CJNE A,#20,EXIT ;判断是否到一秒MOV 31H,#0INC ScdMOV A,ScdCJNE A,#27,NEXT1 ;判断绿灯是否到27sSETB F0JMP EXITNEXT1: MOV A,ScdCJNE A,#30,NEXT2 ;判断绿灯是否亮30sCLR F0MOV P1,#0EEHJMP EXITNEXT2:MOV A,ScdCJNE A,#33,NEXT3MOV P1,#0F3H ;初始化NEXT3:MOV A,ScdCJNE A,#60,NEXT4SETB 00HJMP EXITNEXT4: MOV A,ScdCJNE A,#63,NEXT5CLR 00HMOV P1,#0F5HJMP EXITNEXT5: MOV A,ScdCJNE A,#66,EXITMOV P1,#0DEHMOV Scd,#0EXIT: RETI外中断：东西方向出现特殊情况 时南北红灯亮，东西绿灯亮，延时10s。INIT0:PUSH PSWPUSH ACCCLR EAMOV R2,P1 ;保存数据MOV P1,#0F6HCALL DELLAY10SMOV P1,R2 ;恢复SETB EAPOP ACCPOP PSWRETI主程序：START:MOV Scd, #00HMOV 31H, #00HMOV P1, #0FFHCLR 00HCLR F0MOV TMOD, #01H ;设定定时器1MOV IE, #83H ;设定中断使能 定时器中断0、外部中断0和1MOV SP, #60HMOV TH0, #30HMOV TL0, #0B0HSETB TR0LOOP:JNB F0,N0CPL East_West_Green ;绿灯闪三秒CALL DELAY500MSJMP N1N0:JNB 00H,N1CPL North_South_Green ;绿灯闪三秒CALL DELAY500MSN1:JMP LOOP第四章 总结本系统实现了红、绿灯燃亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示。车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。通过此次课题的研究，让我更加深入的了解了单片机的一些功能，对于单片机在日常生活中的运用有了更深层次的了解。在研究时也发现了自身对于单片机的不理解之处，并查看相关书籍等资料解决了不懂的问题。结合实际工作中的实践，和这次的毕业论文撰写，了解了很多也学到了很多。同时，对以前所学的专业知识，有了进一步的加深和巩固。参考文献[1] 张国锋单片机原理及应用[J]高等教育研究，8[2] 张毅坤单片微型计算机原理及运用，西安电子科技大学出版社，1998[3] 胡汉才单片机原理及其接口技术[M]北京:清华大学出版社,5[4] 胡乾斌单片机原理与应用[M]华中科技大学出版社2006[5] 张毅刚单片机原理及接口技术[M]哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1990[6] 雷丽文微机原理与接口技术，北京:电子工业出版社，2[7] 余锡存 曹国华单片机原理及接口技术，陕西:西安电子科技大学出版社，7致谢通过这段时间的研究设计学习，我学到了很多以前不知道的知识，并且在学习中培养了一种做事情一丝不苟的态度和耐心，为以后的工作打下了坚实的基础。在此我要向我们论文的指导老师表示衷心的感谢，可以让我通过这次机会系统学习了单片机的有关知识，并能具体结合实践生活完成交通灯的设计，他幽默，风趣，严谨的教学作风将是我学习的榜样。
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看课本去去
[1]夏永明;孔凡花;王洋;索志民;杨鹏举;船用智能同步检测、指示、控制仪表[J]上海海事大学学报,2010,(04):40- 摘要：为适应船舶自动化电站向总线—智能控制方向发展的需要,针对非数字船用同步仪表的缺陷,采用嵌入式微控制器对仪表进行智能控制,并根据船舶机舱工作环境对微控制器进行电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)设计,实现总线—嵌入控制的现场总线接口设计,使同步仪表成为总线—智能同步检测、指示、控制仪表,上位机和其他智能仪表通过CAN接口连成总线网试验表明,基于现场总线的智能仪表系统抗干扰性强、性能可靠,与传统仪表相比,在测量速度、精确度、自动化程度以及性价比等方面都有很大提高 [2]陈立军;黄学武;郑华耀;SMSC船用智能仪表的研究[J]自动化与仪表,2007,(04):21- 摘要：计算机和微电子技术的发展为仪器仪表提供了良好的发展前景,船用仪器仪表正朝着数字化、智能化和网络化的方向更新。该文研究了一种适合于船舶管理和维护的智能数字式显示仪表,阐述了该智能数显仪表硬件设计、软件开发以及主要特点。仪表样品成功地在江苏海事职业技术学院新研制的综合轮机模拟器中得到推广运用。 [3]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J]集美大学学报(自然科学版)网络版(预印本),2010,(02):48- 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示、电池电量不足时的语音报警功能 [4]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J]集美大学学报(自然科学版),2010,(02):128- 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示,电池电量不足时的语音报警功能 [5]李永波;关海龙;胡旭东;基于Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计[J]浙江理工大学学报,2008,(02):174- 摘要：讨论了基于嵌入式实时操作系统Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计过程。对系统软、硬件设计和嵌入式实时操作系统Small RTOS51的移植作了较详细论述。船用智能巡检仪可巡回检测16路4~20 mA信号,具有液晶显示、报警和485通讯等功能,可集中远程监测被测舱的温度、液位、压力等参数,符合船舶自动化的发展趋势,具有实用性强,可靠性高等特点。 [6]船用智能仪表的非编码键盘:,CN201327580[P]2009-10-14摘要:本实用新型公开了船用智能仪表的非编码键盘,该键盘主要有霍尔器件组 成,所述霍尔器件按磁性原理组成键盘,将接收到的键信号经处理后传输至智 能仪表的MCU进行进一步处理。本实用新型克服由通常按键或薄膜开关组成 的现场控制仪表键盘的缺点,其具有以下优点：使用方便、密封性好、实用性 广、工作可靠,这对于要求密封的智能仪表非常有用。
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目录第一章 前言…………………………………………………………………………3第二章 单片机概述………………………………………………………………1单片机的定义……………………………………………………………………2单片机的发展方向…………………………………………………………3 单片机的应用……………………………………………………………………4 MCS-51简介………………………………………………………………………6第三章 单片机交通灯控制……………………………………………………………1 硬件电路……………………………………………………………………………1芯片选用……………………………………………………………………………1．2硬件电路图……………………………………………………73．1．3系统工作原理………………………………………………………………………2软件设计………………………………………………………………2．1 每秒钟的设定………………………………………………………2．2 计数器初值计算………………………………………………………2．3 综合计算………………………………………………………2．4 设定一秒的方法………………………………………………………2．5 程序设计………………………………………………………3 软件延时………………………………………………………4 时间及信号灯显示………………………………………………………5 程序………………………………………………………13第四章 总结……………………………………………………………………………12参考文献………………………………………………………………………………13致谢………………………………………………………………………………14第一章 前言城市交通是保持城市活力最主要的基础设施，是城市生活的动脉，制约着城市经济的发展。展望21世纪的城市交通事业，给我们提出了更高要求。发展多层次、立体化、智能化的交通体系，将是城市建设发展中普遍追求的目标。而发展大、中、低客运量相互匹配的多种形式相结合的客运交通工具，将是实现上述远景目标的一项重大技术决策措施。自改革开放以来，我国的城市规模和经济建设都有了飞速的发展7城市化进程在逐步加快，城市人口在急剧增加，大量流动人口涌进城市，人员出行和物资交流频繁，使城市交通面临着严峻的局势。当前，全国大中城市普遍存在着道路拥挤、车辆堵塞、交通秩序混乱的现象。如何解决城市交通问题已成为全社会关注的焦点和大众的迫切呼声。当今，红绿灯安装在各个交通要道上已经成为了缓解交通问题最常见、最根本、最有效的方法。交通灯的出现使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显的效果。单片机是一种集成的微型计算机，与微处理器相比，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统。红绿灯的控制有PLC控制，单片机控制等方法，随着近年来单片机控制交通灯技术的成熟，单片机给交通带来了很大的便利。第二章 单片机概述二十世纪七十年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段。1974年，美国研制出了世界第一台单片微型计算机F8，深受家用电器和仪器仪表领域的欢迎和重视，从此拉开了研制单片机的序幕。1单片机的定义所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出接口电路（I/O口）、定时/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。与微处理器相比，它可单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统这是单片机最大的特征。现代单片机加上了中端单元、定时单元及A/D转换电路等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。因此可以把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器。单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有唯一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称为嵌入式微控制器。2单片机的发展方向单片机的发展趋势将是向着高性能化，大容量，小容量、低价格化及外围电路内装化等几个方面发展。（1）单片机的高性能化：主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性，并加强了位处理功能、中断和定时控制功能；采用流水线结构，指令以队列形式出现在CPU中，从而有很高的运算速度。（2）片内存储器大容量化：以往单片机的片内ROM为1到4KB，RAM为64到128B。因此在一些较复杂的应用系统中，存储器容量就显得不够，不得不外扩存储器。为了适应这种领域的要求，利用新工艺，将片内存储器的容量大幅度增加，不得不外扩存储器。为了适应这种领域的要求，利用新工艺，将片内存储器的容量大幅度增加，片内ROM可以达到12KB。（3）小容量、低价格化：与上述相反，小容量、低价格化的4位、8位单片机也是发展方向之一。这类单片机主要用于儿童玩具等较小规模的控制系统。（4）外围电路内装化：随着集成度的不断提高，有可能把众多的各种外围功能器件集成在片内。除了一般必须具备的CPU、RAM、ROM、定时/计数器等之外，片内集成的部件还有A/D、D/A转换器，DMA控制器，声音发生器，监视定时器，液晶显示驱动器，彩色电视机和录像机用的锁相电路等。（5）增强I/O接口功能：为了减少外部驱动芯片，进一步增加单片机并行口的驱动能力，现在有些单片机可直接输入大电流和高电压，以便直接驱动显示器。（6）加快I/O接口的传输速度：有些单片机设置了高速I/O接口，以便能以更快的速度触发外围设备，以更快的速度读取数据。3单片机的应用单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个：在计算机网络和通信领域中的应用；在工业控制中的营运；在家用电器中的应用；在智能仪器仪表上的应用；在医用设备领域的应用；4 MCS-51简介MCS-51系列单片机在结构上基本相同，只是在个别模块和功能上有些区别。MCS-51单片机是在一块芯片中集成了一个8位CPU、128B RAM、4KB ROM、两个16位定时/计数器、32个可编程I/O口和一个可编程的全双工串行接口、五个中断源、一个片内振荡器等。中央处理器（CPU）：中央处理器是单片机的核心部分，是一个8位的中央处理单元，它对数据的处理是以字节为单位进行的，CPU主要由运算器、控制器和寄存器阵列组成。数据存储器（片内RAM）：数据存储器用于存放变化的数据。在8051单片机中，通常把控制与管理寄存器（简称为“专用寄存器”）在逻辑上划分在片内RAM中，因为其地址与RAM是连续的。8051单片机数据存储器的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户使用的仅有前面128个，后128个被专用寄存器占用。程序存储器（片内ROM）：程序存储器用于存放程序和固定不变的常数、表格等。通常采用只读存储器，且其有多种类型。定时/计数器：定时/计数器用于实现定时和计数功能。8051单片机共有两个16位定时/计数器，8052单片机共有三个16位定时/计数器。并行I/O口：8051单片机共有四个8位的并行I/O(P0、P1、P2、P3)，每个口都由一个锁存器和一个驱动器组成。并行I/O口主要是用于实现与外部设备中数据的并行输入/输出，有些I/O口还具有其他功能。串行口：8051单片机有一个全双工异步串行口，用以实现单片机和其他具有相应接口的设备之间的异步串行数据传送。时钟电路：时钟电路的作用是产生单片机工作所需要的时钟脉冲序列。中断系统：中断系统的主要作用是对外部或内部的中断请求进行管理与处理。8051单片机的中断系统可以满足一般控制应用的需要：共有五个中断源，其中有两个外部中断源INT0和INT1、三个内部中断源（两个定时/计数器中断和一个串行口中断）；此外，8052单片机还增加了一个定时器2的中断源。第三章 交通灯单片机控制1 硬件电路3,1．1芯片选用：选用设备8031单片机一片，8255并行通用接口芯片一片，74LS07，MAX692“看门狗”一片，共阴极的七段数码管两个，双向晶闸管若干，7805三端稳压电源一个，红、黄、绿交通灯各两个，开关键盘、连线若干。1．2 硬件电路图：1．3 系统工作原理：开关键盘输入交通灯初始时间，通过8051单片机P1输入到系统。由8051单片机的定时器每秒钟通过P0口向8255的数据口传送信息，由8255的PA口显示红、绿、黄等的燃亮情况；由8255的PC口显示每个灯的燃亮时间。8051通过设置各个信号等的燃亮时间，通过8031设置，绿、红时间分别为60秒，80秒循环由8051的P0口向8255的数据口输出。通过8051单片机的P0位来控制系统的工作或设置初值，当牌位0就对系统进行初始化，为1系统就开始工作。红灯倒计时时间，当有车辆闯红灯时，启动蜂鸣器进行报警，3S后恢复正常。增加每次绿灯时间车流量检测的功能，并且通过查询P0端口的电平是否为低，开关按下为低电平，双位数码管显示车流量，直到下一次绿灯时间重新记入。绿灯时间倒计时完毕，重新循环。2 软件设计2．1每秒钟的设定：利用MCS-51内部定时器材溢出中断来确定1秒的时间。2．2 计数器初值计算：定时器工作时必须给计数器送计数器初值，这个值是送到TH和TL中的，他是以加法计数的，并能从全1到全0时自动产生溢出中断请求。因此，我们可以把计数器记满为零所需的计数值设定为C和计数初值设定为TC，即：TC=M-C；式中，M为计数器模值，该值和计数器工作方式有关，在方式0时M为213；在方式1时M的值为216；在方式2和3时为28。2．3 综合计算：T=（M-TC）T1 或者 TC=M-T/T1 式中T1是单片机时钟周期的12倍；TC为定时初值。这种方法在使用后悔超过计数器的最大定时间，所以再采用定时器和软件相结合的办法。2．4 设定一秒的方法：我们采用在主程序中设定一个初值为20的软件计数器和使T0定时50毫秒，这样每当T0到50毫秒时CPU就响应它的溢出中断请求,进入他的中断服务子程序，在中断子程序中，CPU先使软件计数器减1，然后判断它是否为零，为零表示1秒已到可以返回到输出时间显示程序。2．5 程序设计：主程序：定时器定时50毫秒，故T0工作于方式1，初值：TC=M-T/T1=216-50ms/1us=3CBOHORG 1000HSTART:MOV TMOD, #01H; 令T0为定时器方式1MOV TH0， #3CH; 装入定时器初值MOV TL0， #BOH;MOV IE, #82H; 开T0中断SEBT TR0; 启动T0计数器MOV R0， #14H; 软件计数器赋初值LOOP: SJMP S; 等待中断中断服务子程序：ORG 000BHAJMP BRT0ORG 00BHBRT0：DJNZ R0，NEXT AJMP TIME; 跳转到时间及信号灯显示子程序DJNZ:MOV R0，#14H; 恢复R0值MOV TH0，#3CH; 重装入定时器初值MOV TL0，#BOH;MOV IE, #82HRET1END3 软件延时MCS-51的工作频率为2-12MHZ，我们选用的8051单片机的工作频率为6MHX，机器周期与主频由关，机器周期是主频的12倍，所以一个机器周期的时间为12*（1/6M）=2us，我们可以知道具体每条指令的周期数，这样我们就可以通过指令的执行条数来确定1秒的时间。4时间及信号灯显示当定时器定时为1秒时，程序跳转到时间显示及信号灯显示子程序，它将依次显示信号灯时间，同时一直显示信号灯的颜色，这时在返回定时子程序定时一秒，在显示黄灯的下一个时间，这样依次把所有的灯色的时间显示完后再重新给时间计数器赋初值，重新进入循环。由于发光二极管为共阳极接法，输出端口为低电平，对应的二极管发光，所以可以用复位方法点亮红，绿，黄发光二极管。5 程序实现交通灯的交替控制及特殊情况（如急救车等）通过时 ，通过外中断实现：North_South_Red BIT P0North_South_Yellow BIT P1North_South_Green BIT P2East_West_Red BIT P3East_West_Yellow BIT P4East_West_Green BIT P5Scd EQU 30H ;秒ORG 0000HJMP STARTORG 0003HJMP INIT0ORG 000BHJMP TIME0交通灯交替工作时，红绿黄交替点亮： 红灯亮33秒钟后绿灯亮27秒，然后闪烁3秒，最后黄灯点亮三秒 ，循环。TIME0:MOV TH0,#30HMOV TL0,#0B0HINC 31HMOV A,31HN: CJNE A,#20,EXIT ;判断是否到一秒MOV 31H,#0INC ScdMOV A,ScdCJNE A,#27,NEXT1 ;判断绿灯是否到27sSETB F0JMP EXITNEXT1: MOV A,ScdCJNE A,#30,NEXT2 ;判断绿灯是否亮30sCLR F0MOV P1,#0EEHJMP EXITNEXT2:MOV A,ScdCJNE A,#33,NEXT3MOV P1,#0F3H ;初始化NEXT3:MOV A,ScdCJNE A,#60,NEXT4SETB 00HJMP EXITNEXT4: MOV A,ScdCJNE A,#63,NEXT5CLR 00HMOV P1,#0F5HJMP EXITNEXT5: MOV A,ScdCJNE A,#66,EXITMOV P1,#0DEHMOV Scd,#0EXIT: RETI外中断：东西方向出现特殊情况 时南北红灯亮，东西绿灯亮，延时10s。INIT0:PUSH PSWPUSH ACCCLR EAMOV R2,P1 ;保存数据MOV P1,#0F6HCALL DELLAY10SMOV P1,R2 ;恢复SETB EAPOP ACCPOP PSWRETI主程序：START:MOV Scd, #00HMOV 31H, #00HMOV P1, #0FFHCLR 00HCLR F0MOV TMOD, #01H ;设定定时器1MOV IE, #83H ;设定中断使能 定时器中断0、外部中断0和1MOV SP, #60HMOV TH0, #30HMOV TL0, #0B0HSETB TR0LOOP:JNB F0,N0CPL East_West_Green ;绿灯闪三秒CALL DELAY500MSJMP N1N0:JNB 00H,N1CPL North_South_Green ;绿灯闪三秒CALL DELAY500MSN1:JMP LOOP第四章 总结本系统实现了红、绿灯燃亮时间的功能，红绿灯循环点亮，倒计时剩5秒时黄灯闪烁警示。车辆闯红灯报警；绿灯时间可检测车流量并可通过双位数码管显示。系统不足之处不能控制车的左、右转、以及自动根据车流改变红绿灯时间等。这是由于本身地理位子以及车流量情况所定，如果有需要可以设计扩充原系统来实现。通过此次课题的研究，让我更加深入的了解了单片机的一些功能，对于单片机在日常生活中的运用有了更深层次的了解。在研究时也发现了自身对于单片机的不理解之处，并查看相关书籍等资料解决了不懂的问题。结合实际工作中的实践，和这次的毕业论文撰写，了解了很多也学到了很多。同时，对以前所学的专业知识，有了进一步的加深和巩固。参考文献[1] 张国锋单片机原理及应用[J]高等教育研究，8[2] 张毅坤单片微型计算机原理及运用，西安电子科技大学出版社，1998[3] 胡汉才单片机原理及其接口技术[M]北京:清华大学出版社,5[4] 胡乾斌单片机原理与应用[M]华中科技大学出版社2006[5] 张毅刚单片机原理及接口技术[M]哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1990[6] 雷丽文微机原理与接口技术，北京:电子工业出版社，2[7] 余锡存 曹国华单片机原理及接口技术，陕西:西安电子科技大学出版社，7致谢通过这段时间的研究设计学习，我学到了很多以前不知道的知识，并且在学习中培养了一种做事情一丝不苟的态度和耐心，为以后的工作打下了坚实的基础。在此我要向我们论文的指导老师表示衷心的感谢，可以让我通过这次机会系统学习了单片机的有关知识，并能具体结合实践生活完成交通灯的设计，他幽默，风趣，严谨的教学作风将是我学习的榜样。
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不太清楚你的具体要求，感觉是要把这两个方面综合的学科论文。 对智能仪表看的比较多，现在总体感觉要是想整合这两个学科的话，有几个方向。具体的说，就是我们平时的测试一般都是借助单台仪表测试单个指标，这样的测试一般来讲效率比较低下，而且需要借助人力分析最后的测试结果，而且自动化程度不高，在进行一些重复性测量的时候非常消耗人力。智能仪表的技术主要是可以借助计算机预先编程控制仪表，另外可以将多台仪表进行连接进行复杂的测试，并又计算机处理数据。 红外接受的问题平时涉及不多，但是一直有一个想法。因为有很多测试项目很难使仪表之间进行横向连接，这样就必须将单台仪表的测试数据进行采集之后汇总，但是在一些日常的测试中因为测试比较频繁，很难借助计算机进行串口或其他接口的采集，我在想是不是可以在机器后面的串口上加一个红外模块，借助一些PDA之类的掌上设备，进行数据采集，这样将具有较高的工程实用性，而且其中涉及的技术难度也不是很大。
不是的！ 1、三D设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础。它是建立在平面和二维设计的基础上，让设计目标更立体化，更形象化的一种新兴设计方法。学习设计的美术的确很重要。主要是要对立体方面有感觉，但如果经过自己的锻炼和对软件的熟练程度。克服这点小问题应该是可以的。最主要的就是你有足够的时间锻炼自己。熟练对软件的掌握。要相信自己可以。不要硬着头皮去做。每个东西都技巧。 2、人工智能技术的基本原理、控制方法及应用。在简述人工智能的理论与方法基础上，较详细地介绍了人工智能在工业领域中的应用，包括人工智能基础知识专家系统、智能控制、计算智能及其应用、数据挖掘与智能决策、智能制造、智能机器人、综合集成智能系统和智能系统及装备实例等。
[1]夏永明;孔凡花;王洋;索志民;杨鹏举;船用智能同步检测、指示、控制仪表[J]上海海事大学学报,2010,(04):40- 摘要：为适应船舶自动化电站向总线—智能控制方向发展的需要,针对非数字船用同步仪表的缺陷,采用嵌入式微控制器对仪表进行智能控制,并根据船舶机舱工作环境对微控制器进行电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)设计,实现总线—嵌入控制的现场总线接口设计,使同步仪表成为总线—智能同步检测、指示、控制仪表,上位机和其他智能仪表通过CAN接口连成总线网试验表明,基于现场总线的智能仪表系统抗干扰性强、性能可靠,与传统仪表相比,在测量速度、精确度、自动化程度以及性价比等方面都有很大提高 [2]陈立军;黄学武;郑华耀;SMSC船用智能仪表的研究[J]自动化与仪表,2007,(04):21- 摘要：计算机和微电子技术的发展为仪器仪表提供了良好的发展前景,船用仪器仪表正朝着数字化、智能化和网络化的方向更新。该文研究了一种适合于船舶管理和维护的智能数字式显示仪表,阐述了该智能数显仪表硬件设计、软件开发以及主要特点。仪表样品成功地在江苏海事职业技术学院新研制的综合轮机模拟器中得到推广运用。 [3]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J]集美大学学报(自然科学版)网络版(预印本),2010,(02):48- 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示、电池电量不足时的语音报警功能 [4]李振宇;郑为民;吴涛;船用蓄电池智能检测仪的设计[J]集美大学学报(自然科学版),2010,(02):128- 摘要：为了提高船用蓄电池参数的测量速度和精度,保障测量人员的身体健康,设计了基于单片机的蓄电池智能检测仪系统采用凌阳SPCE061A单片机作为数据处理核心,包括蓄电池温度、电压和电流采集及处理模块,键盘、显示以及语音报警模块介绍了船用蓄电池的测量原理,系统的设计原理以及软、硬件设计实现了船用蓄电池参数的快速测量和显示,电池电量不足时的语音报警功能 [5]李永波;关海龙;胡旭东;基于Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计[J]浙江理工大学学报,2008,(02):174- 摘要：讨论了基于嵌入式实时操作系统Small RTOS51的船用智能巡检仪的设计过程。对系统软、硬件设计和嵌入式实时操作系统Small RTOS51的移植作了较详细论述。船用智能巡检仪可巡回检测16路4~20 mA信号,具有液晶显示、报警和485通讯等功能,可集中远程监测被测舱的温度、液位、压力等参数,符合船舶自动化的发展趋势,具有实用性强,可靠性高等特点。 [6]船用智能仪表的非编码键盘:,CN201327580[P]2009-10-14摘要:本实用新型公开了船用智能仪表的非编码键盘,该键盘主要有霍尔器件组 成,所述霍尔器件按磁性原理组成键盘,将接收到的键信号经处理后传输至智 能仪表的MCU进行进一步处理。本实用新型克服由通常按键或薄膜开关组成 的现场控制仪表键盘的缺点,其具有以下优点：使用方便、密封性好、实用性 广、工作可靠,这对于要求密封的智能仪表非常有用。
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