时间：2023-05-30 10:06:45
【关键词】自动；电阻测量；单片机
Automatic Resistance Instrument Based on STC89C52
LIU Junjun，ZHAO Mingdong
（Department of Electrical Engineering，Zhengzhou College of Science and Technology，Zhengzhou 450064，China）
Abstract：There are a lot of instruments for measuring the resistance，most of them require manual shift when measuring.It will reduce the efficiency of measurement greatly if the measurement task is heavy.A resistance and potentiometer measuring instrument based on STC89C52 and with the collection circuit，shift switching circuit，keyboard circuit，alarm circuit etc is designed.The instrument has the functions of switching range automatically，resistance screening and overflow alarming.It can measure the resistances between 0~10M，display the measurement，measurement precision reaches 0.1%.It also can measure potentiometer automatically and plot the curve.
Key words：automatic；resistance measurement；MCU
1.引言
在电子电路中常常涉及到测量电阻阻值的问题，通常使用万用表或其他仪器进行测量，如果测量时所选档位不符合要求，则需要手动调节档位，对于一些测量任务重的场合，显然使用起来不是特别方便，会使工作效率大大降低。为了提高测量效率，本文设计了一种通过单片机进行控制的电阻测量仪，该测量仪可以根据被测量电阻值自动调节量程、显示测量结果，同时还具有电阻筛选，对电位器进行自动测量并绘制测量曲线的功能，测量精度可以达到1%[1]。
2.整体设计方案
自动电阻测量仪主要由以下几部分构成，包括微控制器、档位切换电路、A/D采集电路、键盘电路、显示电路、步进电机测量电路和报警电路。系统的整体结构框图如图1所示[2-3]。
2.1 测量原理
目前很多测量产品中都是采用555测频法来测量阻值的，其工作原理是利用555定时器构成多谐振荡器，使被测电阻参与RC振荡电路，通过改变被测电阻的阻值得到不同的频率，最终由测得的频率计算出被测量的电阻值[4]。虽然这种方法电路简单、成本也较低，但是由于电路中的电容会随温度变化而变化，测量误差较大，精确度无法保证。本方案中的测量利用了电阻分压的原理，通过测得的电压计算出被测电阻的阻值，若要得到高准确度的测量结果可以通过使用高精度的参考电阻和高位的A/D转换器获得。
2.2 系统主要功能
2.2.1 量程自动切换功能
测量普通电阻时，直接将被测电阻和A/D采集电路连接。微控制器首先对采集到的电阻信号进行计算分析，然后根据结果发出相应的控制信号进行档位切换，只至切换到符合被测电阻量程要求的档位，最终将测得的电阻值通过LCD显示屏显示。
2.2.2 自动测量电位器功能
该测量仪可以利用步进电机自动对电位器进行测量，将电位器插入步进电机预留的插槽内，并通过导线和测量电路相连，同时通过键盘选择测量电位器的档位。微控制器根据键盘输入信号设置电机的转速，同时对电位器进行信号采集，测量曲线以10s内不少于个15测量点由LCD显示。
2.2.3 电阻筛选功能
测量仪还具有筛选出符合阻值要求电阻的功能。使用该功能时要先通过键盘输入筛选值及筛选误差，测量时LCD不仅显示被测电阻的阻值，同时显示筛选值和筛选误差。启动报警模式后，若被测电阻不符合筛选要求则会发出蜂鸣报警。
3.系统的硬件电路设计
系统的主控制器采用STC89C52单片机，工作电压为3.3V～5.5V，采用Intel80C31内核，引脚排列、硬件资源，指令系统都与MCS-51系列兼容。
3.1 A/D采集及档位切换电路
A/D采集及档位切换电路是本设计的核心电路，由A/D采集电路和档位切换电路两部分构成，其电路原理图如图2所示。
图2中的U3为16位的A/D转换芯片AD7705。AD7705是应用于低频测量的2通道的模拟前端，可直接接收输入的低电平信号，产生串行的数字输出。其工作电压为2.7～3.3V单电源供电，支持单极性或双极性输入，以AIN(-)输入端为参考点。本设计采用了单极性输入，可处理范围从0～+20mV到0～+2.5V的输入信号。
图2中K1-K4是4个控制档位切换的继电器，驱动电压为5V。Q1-Q4是驱动继电器的3个PNP型三极管，基极分别与STC89C52的P1.4，P1.5，P1.6，P1.7连接，低电平有效。单片机对采集到的数据进行分析，如果被测阻值不在当前测量范围内，则通过对3个三极管基极电压的控制进行档位切换。不同档位的电路中要连接不同的参考电阻，并且同一时间只允许有一个继电器吸合，这样才能保证每一档都有较高的精确度。U5是可编程精密参考TL431，用于给AD7705提供稳定的2.5V参考电压。
3.2 键盘电路
键盘电路中使用了5个独立式按键，每个按键的其中一个引脚接地，另一个引脚分别和STC89C52的P2.0，P2.1，P2.2，P2.3，P2.4引脚直接相连。当有键按下时，相应的I/O引脚为低电平，单片机则执行相应的功能模块。为了减少按键的使用数量，本设计中通过软件来实现长按及短按的不同功能，使得按键功能复用，节省了资源[5]。
3.3 LCD显示电路
显示电路用于电阻测量结果、电位器测量曲线、电阻筛选指标等信息的显示，采用了LCD12232液晶显示器，它具有低功耗、供应电压范围宽等特点。
显示电路采用并口驱动方式，将LCD的数据线引脚D0～D8与STC89C52的P0.0～P0.7引脚对应相连，控制引脚CS，SID，CLK分别接STC89C52的P2.5，P2.6，P2.7引脚。单片机通过程序模拟LCD的通信时序，在该时序下LCD完成显示功能。
3.4 步进电机驱动电路
步进电机的驱动电路如图3所示，图中U2为集电极开路反相器，内部带阻尼二极管，可以驱动200mA以内的负载，常用于驱动12V步进电机。A，B，C，D分别接STC89C52的P1.3，P1.2，P1.1，P1.0引脚，J2接四相步进电机，单片机按步进电机驱动时序控制电平变化即可使步进电机转动。
3.5 报警电路
报警电路由压电式交流蜂鸣器、低频小功率PNP型三极管8550构成的驱动电路两部分组成，三极管的基极通过电阻与STC89C52的P3.7引脚相连。单片机在P3.7引脚产生频率稳定的方波脉冲，以此控制三极管的基极电压，驱动电平为低电平有效。
4.系统的软件设计
本设计采用了模块化设计的方法，使用C语言编程，具有可读性好、可移植性好、易实现模块化编程的特点。程序主要包括主程序、普通电阻测量管理程序、A/D采集程序、蜂鸣器管理程序、键盘处理程序。在此只介绍主程序和自动换挡程序。
4.1 主程序设计
系统的主程序主要完成单片机系统的初始化、数据处理和调用相应的处理模块的功能。主程序将各模块初始化后，根据键盘输入信号判断是否为测量电阻的普通模式，若是则调用相应的处理模块进行档位切换后进行A/D采集，若不是则直接采集信号，待采集结束后调用蜂鸣器管理模块，控制蜂鸣器的响、停，再次查询键盘输入状态进行下一次信号采集。键盘处理的同时会根据不同的键值将相应的信息通过LCD显示。主程序流程图如图4所示。
4.2 自动换挡程序
测量电阻时，如果被测阻值不在该时刻所设定的测量范围内，则要进行档位切换。当被测电阻的阻值小于该量程时，切换到低一级的量程；当被测电阻的阻值大于该量程时，切换到高一级的量程，将量程调整到被测电阻所在的档位之后再次进行测量，由LCD显示测量结果。自动换挡程序流程图如图5所示。
5.测试结果
5.1 电阻测量测试
分别使用万用表和自动电阻测量仪对标称电阻进行测量，测试表格见表1。
通过实验测试结果可以看出，自动电阻测量仪的测量精度在1%左右，性能可靠。
5.2 电位器测试
使用该仪器对2.2K电位器进行测量，测量曲线如图6所示，纵坐标为电阻值，横坐标为时间轴，右上角显示测试过程中电阻的最大值。测量曲线表明使用自动电阻测量仪对电位器的测量符合测量精度和测量速度的技术指标。
6.结束语
电阻自动测量仪是以单片机作为整个系统的核心控制器件，通过单片机控制不同的功能模块，实现了对电阻和电位器的自动测量。该电路具有电路简单、测量精度高、使用方便等特点，可应用在电阻测量及阻值筛选的相关场合。
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作者简介：
刘筠筠（1984—），女，河北邯郸人，硕士研究生，郑州科技学院电气工程系助教，主要研究方向：电子与通信工程。
关键词： 智能印章机； MCU； 电机驱动； 数据存储
中图分类号： TN720?34； TH212 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）20?0142?03
0 引 言
在银行、政府、学校等机构存在大量文件需要盖章，当需要盖章文件数量过大时则需要消耗大量的人力和时间，本文中设计的智能印章机能明显缩短印章时间并且节约大量人力，满足日常办公所需。并且具有手动设置功能，可通过手动设置盖章的延时时间，和盖章的数量本文设计的智能印章机控制电路的主要组成部分由：供电电路、电机驱动电路、传感器电路、数据存储电路、数据显示电路、手动控制电路组成。
1 工作原理
智能印章机盖章的工作原理是通过安装在机器底部的光电传感器检测是否有纸张的信号来开启单片机对电机的控制，通过一系列的传动结构带动印章运动完成盖章动作[1]。盖章动作前可以通过手动控制面板对盖章数量、盖章延时进行调节。同时在印章机工作时，印章机所盖的纸张数会被数据存储电路记录，通过手动设置的数量和盖章延时数据都会被存储下来。总的系统框图如图1所示。
2 硬件设计
2.1 稳压电路设计
在控制电路部分需给由单片机组成的控制电路和传感器电路同时供电。所选用的是LM7805三端集成稳压器和滤波电容组成电源电路，为整个控制系统提供稳定的电压，如图2所示。
2.2 电机驱动电路
电机采用24 V的直流电机，驱动芯片L298N是ST公司生产的一种高电压大电流电机驱动芯片[2]，主要特点是工作电压高，输出电流大，瞬间峰值可达3 A，采用标准逻辑电平信号控制，INPUT1和INPUT2是单片机控制电机的两个输入端，OUTPUT1和OUTPUT2是两个输出端，分别与电极正负相连，由于使用的电机是线圈式的，在从运行状态突然转换到停止状态和从顺时针状态突然转换到逆时针状态会形成很大的反向电流，所以在电路中要加入二极管在产生反向电流时进行泄流保护。驱动电路如图3所示。
2.3 数据存储电路
数据存储电路主要功能是存储印章次数和用户设置，硬件电路采用的芯片是24C08，是一个8 Kb串行电可擦除
PROM，内部写周期最大为5 ms，具有页写能力，每页分别为[3]16 B。
2.4 传感器电路
在整个印章机控制系统中，传感器对运动的控制起到了关键作用[4]，例如RAD20CM对射式红外光电开关对纸张的感应使电机开始运动，其电路组成如图4所示，由光敏NPN三极管和单片机P1_11引脚组成，当纸张遮住发射端光源时，接收端的光敏三极管将光信号转化成点信号传到单片机P1_11引脚，如图5所示。
电机位置的控制是采用的红外对射槽型限位开关GK102，其电路如图6所示，在整个控制系统中有2个限位开关，以控制电机的上极限位置和下极限位置，保证正常的工作行程。
3 软件设计
该系统程序设计采用C语言编程，在Keil4软件中进行开发，主程序的流程图如图7所示。
当启动智能印章机后，单片机首先读取存储芯片24C08里的用户设置数据，包括盖章数目，盖章延时等，接着等待放入纸张，当有纸张放入后，光电传感器将接收到的信号传送给单片机，单片机通过对驱动芯片L298N的控制来实现电机下行盖章动作，同时扫描下限位光电开信号，当印章到达下限位时电机停止转动，并且按照用户设定的延时时间与纸张充分接触，完成盖章后返回上限位位置。至此完成一个盖章周期。
4 结 语
该智能印章机控制系统以STC89C52为控制核心，通过传感器电路和电机驱动电路对印章的运动实现智能控制。具有操作简单，使用方便等优点。该系统已经生产成产品，应用到各办公环境中，并取得良好的经济效益。
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【关键词】步进电机；STC89C52；调速
1.引言
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都具有广泛的应用。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。应用单片机实现步进电机控制系统的设计，具有成本低、使用灵活的特点，广泛应用于数控机床、机器人、工业自动控制以及各种可控有定位要求的机械工具等应用领域。
本文介绍的步进电机控制系统，采用以STC89C52单片机为核心的低成本、高精度、微型化的硬件电路和软件设计方法。该步进电机硬件控制电路分为电源模块、按键控制模块、步进电机及驱动模块、测速模块及显示模块等部分组成。整个系统软件设计采用模块化设计方法，由主程序、预置子程序、正转子程序、反转子程序、加减速和显示子程序等模块组成。通过向步进电机驱动电路发送控制信号，实现对步进电机的起停、正反转、调速等控制，并实时显示电机转速。经反复实验证明，本套系统软硬件设计合理、抗干扰能力强、实时显示性能良好。
2.系统总体设计方案
根据步进电机控制系统设计要求，整个控制系统电路可以分为电源模块、按键控制模块、步进电机驱动模块、步进电机模块、测速模块、显示模块等部分。步进电机控制系统方框图如图1所示。
本设计中选用的单片机是STC89C52RC，包括单片机的下载电路及单片机的一些电路。在步进电机的选择上，考虑到三相混合式步进电机比二相步进电机有更好的低速平稳性及输出力矩，所以选择了57H3P7652A3三相混合式步进电机。驱动电路由六个反相器，六个光电耦合器，六个场效应管及一些处理部分电路构成。测速部分采用对射式光电传感器H92B4和扇形挡板配合实现。显示部分采用1602液晶显示器。
3.系统硬件电路设计
根据系统功能需求分析，绘制出系统原理图如图2所示。
3.1 单片机控制电路
单片机工作的控制电路主要包括晶振电路和STC单片机下载电路等，其对应电路如图2中所示。
3.2 按钮控制电路
本步进电机控制系统中控制按钮包括启停按钮，正转按钮，反转按钮，加速按钮及减速按钮等。
3.3 驱动电路
因为步进电机工作时的驱动电流比单片机端口所能提供的要大得多，单片机要控制电机的运动就不能直接将端口与电机各相相连，必须使用一定的接口电路和驱动电路。驱动电路主要由一个六非门芯片74LS04，六个光电耦合芯片4N25，六个场效应管IRFP450组成的三相桥驱动电路，可调电源模块，散热装置等组成。结构图如图3所示。
1）反相器部分
在本设计中使用的单片机芯片STC89C52，在上电时所有的管脚都是高电平，这样容易产生误动作，因此在本设计中加上了非门电路，以避免首次上电时产生的不良反应。因为需要六个脉冲输出，因此在本设计中选用74LS04芯片。
2）驱动桥电路
本设计中使用的步进单机是三相混合式步进电机，内不是三角形连接，额定的电流为5.2A。额定转速是50r/min。所以普通的三极管承受不了这么大的功率只能选用场效应管器件。用场效应管搭成三相桥式驱动电路实现对步进电机的驱动，搭建的三相桥式驱动电路的结构图如图4所示。
根据步进电机及电源考虑，本设计中选用的场效应管是MOSFET IRFP450。MOSFET IRFP450内部已经封装了一个快恢复二极管，所以在设计电路时可以不用在选择快恢复二极管。
3）光电耦合部分
前面提到本系统选用的是大功率的场效应管，因此，要考虑到实际使用中的干扰和电压安全，所以要在单片机与驱动器之间使用必要的光电隔离器。在本设计中选用的是芯片4N25，该器件具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰性强等特点，因而是开关电路、逻辑电路、长线传输、模/数变换、微控制器的隔离电路、高压控制、过流保护、电平匹配、线性放大等领域中的首选芯片。
4）驱动电路可调电源模块
本设计中的三相桥驱动电路，是由六个场效应管组成，输出电流主要是靠G极的电压控制，所以一个可变的稳压电流源在本设计中是非常必要的，用以改变场效应管G极的电压，进而改变驱动电流的大小。在本设计中选用了LM2596开关电压调节器。
LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了LM2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。该驱动电路中可调电源模块的电路原理图如图5所示。
输出电压的计算可由下式给出：
为了确保输出稳定，选用标称阻值为1kΩ，精度为1%的电阻，―470μF/50V，―220μF/35V，―5A/40V，―68μH，―参照有关的应用信息。
3.4 测速模块
设计中采用对射式光电传感器H92B4为电机的测速元件。红外线光电传感器是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。
本系统中通过光电传感器实现测速的具体方法为：在电机的轴上连接一个60度的扇形挡片，电机转动的时候，当有挡片挡住时，P0.6口为高电平，通过定时中断方式进行累加，直到P0.6口变为低电平即挡板转过，当挡板离开时，P0.6为低电平，将累加变量清零。这样得到的时间间隔即是电机转动1/6周的时间，通过换算得到一分钟转的圈数，从而计算出当前的转速。如此循环进行，则可实时的显示电机的当前转速。
3.5 显示模块
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。本设计中使用的是2行16字的1602液晶模块。
3.6 系统实物图
根据系统原理图，所搭建的系统硬件实物图如图6所示。
4.系统软件设计
本设计中步进电机控制系统的控制要求是利用单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号来实现对步进电机的起停、正反转、调速等控制，并实时显示电机转速。当系统电源接通时，显示器显示初始字符；启动按钮按下后，显示相应信息，此时转速为0；当按下正转按钮时，电机开始正转，同时检测反转按钮是否未按下，如果按下，则电机停止转动，检测是否有加速或者减速的需求，如果有就执行加速或者减速，并有相应的显示；当反转按钮按下时，工作过程与正转按钮按下时类似。根据系统控制要求绘制出系统主程序流程图如图7所示。正转加减速流程图，反转加减速流程图及定时器的中断流程图如图8，图9和图10所示。
5.结束语
本设计中利用STC89C52单片机设计的步进电机控制系统，具有设计简单、成本低、精度高、微型化等特点。经过多次反复软硬件联调测试可见：本设计完成了步进电机的起停、正反转、调速等控制功能，并实现了电机转速的实时稳定显示等，且系统运行稳定可靠，达到了系统的控制要求，具有一定的实际应用价值。
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作者简介：
关键词：STC89C52 传感器 PM2.5
中图分类号：TP212.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0143-02
工业发展所导致的空气质量恶化越来越牵动人们的神经，其中来自工业粉尘、汽车尾气的PM2.5颗粒对人体健康的潜在危害尤为突出，关于PM2.5检测方法[1]和设备[2]的研究逐渐被提上日程。本文结合STC89C52单片机和GP2Y1010AUOF粉尘传感器设计了一种简易的PM2.5检测系统，该系统兼具实时性和便携性，实现了人们对所处环境空气质量的掌控。
1 设计方案
本系统主要由STC89C52单片机最小系统、GP2Y1010AUOF粉尘传感器、A/D转换、液晶显示、报警电路五个模块组成[3]。粉尘传感器实时检测所处环境中PM2.5颗粒物浓度并输出模拟电压信号，由A/D转换电路将其转换为数字信号送入单片机中进行数据分析和处理。一方面将测量值和报警值通过液晶显示器显示，另一方面若检测到PM2.5浓度超出设定阈值，则启动声光报警，此外通过复位电路可完成系统复位。
2 工作原理
系统原理图如图1所示，对其分模块元件选择和分析如下：
2.1 单片机最小系统
单片机最小系统由单片机、时钟电路、复位电路组成。在这里选用STC89C52单片机作为系统的主控芯片。STC89C52是一种低功耗、高性能的CMOS 8位微处理器，芯片设有8位CPU和系统可编程Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB的EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，1个7向量4级中断结构（兼容传统51的是5向量2级中断结构），全双工串行口。另外强大的位操作指令功能，扩展了其编程的自由度[4]。时钟电路的作用是向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定其执行速度，选用12MHz的晶振提供时钟，根据官网的数据手册，为了达到晶振起振的条件还要配备2个20pF的电容。复位电路是为了确定单片机的工作起始状态，完成启动过程。系统运行时，若受到外界环境干扰出现程序跑飞，按下复位按钮后内部的程序会自动从头开始执行。这里RC电路保证了充电过程，通常要求充放电时间远大于2us。需要注意本系统采用外部手动按键复位，需接上拉电阻来提高输出高电平的值。
2.2 PM2.5检测电路
GP2Y1010AUOF是一款光学粉尘浓度检测传感器，内部设有呈对角分布的红外发光二极管和光电晶体管，利用光敏原理检测空气中的微小颗粒物，通过输出脉冲的幅值判断颗粒物浓度，可检测0.8um以上的微小粒子。应用时要外接150Ω电阻和220uF电容，且需三极管对其LED端脉冲驱动。
2.3 A/D转换电路
ADC0832是一款逐次逼近型、8位分辨率、双通道A/D转换芯片。其性价比高、兼容性好，用于将GP2Y1010AUOF采集来的模拟信号转化为数字信号，便于单片机的分析处理。
2.4 液晶显示电路
LCD1602是液晶显示器芯片的一种，采用液晶控制透光度技术实现色彩变换，用于显示PM2.5的检测参数和结果。STC89C52的P0口作为数据端，P1.2、P1.1、P1.0分别作为LCD的EN、R/W、RS控制端。其中EN是下降沿触发的使能信号，R/W是读写信号，RS是寄存器选择信号。设置要点如下：进行初始化，清屏后设置接口数据位为8位，显示行数为1行，字型为5×7点阵，接着设置为整体显示，取消光标和字体闪烁，最后设置为正向增量方式且不移位。程序中采用2个字符数组，一个显示字符，另一个显示电压数据，要显示的字符或数据被送到相应的数组中，完成后再统一显示。
2.5 报警电路
报警电路由蜂鸣器和发光二极管组成，当检测到环境中PM2.5浓度超出设定的阈值时，单片机便驱动蜂鸣器鸣叫，同时发光二极管闪烁。往往蜂鸣器的工作电流比较大，单片机的I/O口无法直接驱动，故选用9012三极管开关电路进行驱动。9012是一个PNP型三极管，当基极处于低电平时，三极管导通，蜂鸣器发声；当基极处于高电平时，三极管关闭，蜂鸣器不发声。
3 实物电路
通过Protel软件将以上各组成电路的相关元件通过合理方式进行连接，选取并设置参数后绘制完成PM2.5检测系统的整体电路结构，然后生成PCB印刷电路并调整好走线如图2所示，最后购买各个元件进行安装和焊接等工作，此时应考虑到选择合适的壳体、板子大小、元件指标和经济性。图3为最终焊接好的检测系统实物图。
4 结语
为了方便人们实时了解环境中PM2.5颗粒状况，从而及时采取对应措施，本文设计了一种以STC89C52单片机为主控芯片，GP2Y1010AUOF粉尘传感器为感应单元的PM2.5检测系统，能够保证对PM2.5浓度测量的精确性和简便性，具有广阔的市场前景。
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关键词：STC89C58RD+单片机；MP3；CH375芯片；VS1011E芯片
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.6.015
随着人们对便携式音乐播放器要求的提高，MP3播放器以其较小的体积和较好的音质受到广大音乐爱好者的青睐。起初，MP3文件由电脑来播放，后来互联网的发展促进了MP3播放器的产生，同时MP3播放器也发生了一系列的变化，其更加小巧精致，更人机化和情趣化。现在市场上MP3的款式越来越多，功能越来越丰富，但现有MP3播放器大多是将解码器
与存储器一体化的。这种设计使MP3播放器方便携带，但也带来了问题：一是存储容量不易扩展；二是不利于MP3播放器在其他领域的应用。将播放器与存储器分离是MP3播放器目前发展的一个方向[1-3]。本系统采用STC89C58RD+单片机，结合USB接口芯片CH375、解码芯片VS1011E、Nokia5110液晶等设备设计并实现MP3播放器，该系统以USB-HOST方式读取U盘的MP3文件并将其解码播放，同时具备读取音乐标签，U盘电子书和贪吃蛇游戏等功能。
系统总体设计
数据读取模块
单片机读取MP3数据模块包括STC89C58RD+单片机、USB接口芯片CH375和MP3格式数据存储U盘三部分。
STC89C58RD+单片机
系统采用STC89C58RD+单片机，该单片机是美国STC公司设计，国内宏晶公司生产的新一代51增强型单片机，引脚和指令系统均与51单片机兼容。它具有加密性强、超强抗干扰、超低功耗、在系统可编程、内含MAX810专用复位电路等特点[4]。
该单片机采用MCS51内核，其内含32KB的FLASH和1 6 K B的EEPROM，同时内含1KB的内部SRAM存储空间。因而可用于音频数据处理和显示数据处理需要进行较大数据缓冲的情况下。该单片机最高可工作于33MHz时钟，本系统中，它工作在30MHz时钟下，能满足系统对数据带宽的要求。
CH375接口芯片
CH375是一种通用USB总线接口芯片，其内部集成PLL倍频器、数据缓冲区、主从USB接口SIE、被动并行接口、异步串行接口、命令解释器、控制传输的协议处理器和通用的固件程序等[5]。它有USB-HOST和USB- SLAVE两种方式，其中USB-HOST方式支持各种常用的USB全速设备，外部单片机、MCU、DSP可以通过CH375按照相应的USB协议与USB设备通信，这是由于在本地端，CH375具有读、写、片选控制线以及中断输出四条控制总线和八位数据总线，可以方便地挂接到单片机等控制器的系统总线上。CH375芯片内部各部分的功用如下：①PLL倍频器用于将外部输入的12MHz时钟倍频到48MHz，作为USB接口SIE时钟。②数据缓冲区用于缓冲USB接口SIE收发的数据。③主从USB接口SIE用于完成物理的USB数据接收和发送。④被动并行接口与异步串行接口用于与外部单片机交换数据。⑤URT串行接口用于代替并行接口与外部单片机交换数据。⑥命令解释器用于分析并执行外部单片机提交的各种命令。⑦控制传输的协议处理器用于自动处理常用的控制传输的多个阶段，简化外部固件的编程，降低了开发难度。⑧通用的固件程序实现USB传输的相关协议。
系统采用VS1011E芯片对MP3音频进行解码。VS1011E音频解码芯片为VS10XX系列的第三代产品，是芬兰VLSI Solution Oy公司生产的单片MP3/WMA/MIDI音频解码芯片，其内部结构如图3所示。它包含一个高性能、低功耗的DSP处理核（VSDSP），5KB的指令RAM，0.5KB的数据RAM，串行的控制和数据输入接口，四个通用I/O口，一个UART口，一个可变采样率的ADC，一个立体声DAC以及音频耳机放大器。芯片可工作于12.288～14MHz或24.576～28MHz时钟下。可用于解码MPEG1&2Layer1，2，3以及MPEG2.5Layer3格式、和WAV等格式文件[6]。
VS1011E芯片工作流程
VS1011E芯片工作时，首先将M P 3或WAV格式音频文件通过SDI总线送入芯片内部并解码。解码后，如果SCL_ AIADDR！=0，则执行应用区代码（代码地址由相应的地址寄存器提供），然后再按照SCL_BASS寄存器（SB_AMPLITUDE位和ST_AMPLITUDE位）的设置，将数据送到低音和高音优化器进行音效处理，之后再将数据通过音量控制单元备份到音频FIFO中。音频FIFO用于保持数据，并将数据作为采样率转换器和DAC的输入。采样率转换器可将所有不同采样率转换成CLKI/512信号送给DAC，再由DAC按位依次产生立体声模拟信号，然后由系统将这些信号送到耳机功放。VS1011E的工作流程如图4所示。
实现VS1011E芯片控制协议
VS1011E芯片与主机进行数据和控制信息的通信需要利用工作于从模式的SPI串行总线，通过串行数据接口（SDI）传送音频数据，通过串行控制接口（SCI）传送控制数据。VS1011E的SPI接口具有VS1002新模式（SM_ SDINEW=1）和VS1001兼容模式（SM_ SDINEW=0）两种工作模式。当SM_ SDISHARED=1时，数据信号和控制信号的传送共用xCS作同步信号；SM_SDISHARED=0时，则分别采用 xDCS和xCS为同步信号。作为从机工作模式，VS1011E可通过一个信号线DREQ指示是否允许主机传送数据。当DREQ为高时，VS1011E至少可以接收32KB的SDI数据或SCI控制命令。下面以VS1002模式简单分析SPI协议：
（1）SDI数据协议线
xDCS为同步控制线，低电平时激活，可输入数据，高电平时结束当前操作，以使串行接口处于等待状态，当SM_SDISHARED=1时，由xCS替换该引脚。SCK为时钟线，由主控芯片提供时钟。SI为数据输入线，可在SCK上升沿采样输入SI数据。
（2）SCI控制命令线
xCS为同步控制线，低电平时激活，高电平结束当前操作，以使串口处于等待状态，同时使SO输出线为高阻态。SCK（复用）为时钟线。SI（复用）为控制命令输入，可在SCK上升沿采样输入SI数据，若xCS被拉低，则在SCK的第一个上升沿写入数据线的第一个数据位。SO为数据输出线，当主控制器读VS1011E内部控制寄存器状态时，可在SCK下降沿输出数据，如果当前为写操作，MJH SO为高阻态。
VS1011E芯片与单片机的接口电路
系统软件设计
图7为MP3播放器的软件流程。采用C51语言对本系统单片机的软件设计进行编写，源程序共分单片机驱动CH375程序、单片机控制VS1011E实现音频解码程序及按键与显示驱动程序三个部分。为了简化程序设计，采用从官方网站下载CH375的API函数库“CH375HF4.LIB”文件对CH375模块部分程序进行编写。由于单片机的硬件资源比较有限，在硬件调试过程中，当出现传送频率较高的MP3文件时可能会造成声音失真，因此为了保证MP3文件播放流畅，在系统开发过程中应优化程序。
系统启动后，先进行初始化，然后等待U盘插入，再通过CH375芯片将U盘中的MP3文件传送至单片机内部RAM缓冲。单片机是通过SPI总线方式读出音频信息的，并将MP3的码流信息送入到VS1011E芯片中，通过 VS1011E芯片及其内含的高质量立体声DAC和耳机驱动电路，实现MP3文件的播放功能。在按键的控制下，通过Nokia5110中菜单选项的选择，实现对MP3文件选择及音量控制等功能；播放时，显示在Nokia5110上的信息包括MP3文件名称、播放进度和音量等。经过运行测试，该系统可正常流畅地播放出320kb/s的高音质MP3文件，而且其功耗比较低，使用500mA锂电池可连续正常播放十小时。
参考文献：
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[2] 徐英欣.基于ARM的多通道专业MP3播放器设计[J].微计算机信息，2008，（14）
[3] 宋艳红，孙涌.基于FS7821的磁带式mp3播放器设计[J].电脑知识与技术，2008，（S2）
[4] 王海涛，蒋德云，等.一种基于单片机STC89C58RD+的称重显示控制器[J].机电工程，2008，（06）
关键词：单片机直流稳压电源A/D LCD1602
中图分类号：F42文献标识码：A 文章编号：
前言
随着电力电子技术的迅速发展， 直流电源应用非常广泛， 其性能好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此作为电子设备的基础元件，电源受到越来越多的重视。不同的电子设备，要求的电压值、电流也有所不同。所以将常用的符合规格的直流供电模块集成到一个供电电源上是具有广泛的应用价值的。
1、设计方案
选用全波桥式整流电路进行整流。然后要对输入的电压进行调节。在调节方面。可选用可调节三端正电压稳压器进行调节（LM317）。通过整流后得电流幅值变化很大，所以需要用电容对电流进行滤波。用ADC0832对滤波后的电压进行采集转换,传入单片机进行处理,然后让单片机控制的LCD1602将处理后的电压显示即可。图1为方案流程图
图1 方案流程图
2、设计要求
一种基于STC89C52单片机的数控直流稳压电源应满足输入电压为220V AC50HZ输出为直流电压 ；.电压变化范围：0~27V；连续可调 。采用直流电压源为核心，通过滑动变阻器来调节直流电源的输出电压，经过A/D转换器ADC0832采集并转换数据，再经STC89C52单片机进行处理，并由LCD1602显示实际输出电压值。输出电压范围0-27 V ，输出电流为1A。图2为可控直流稳压电源整体电路
图2可控直流稳压电源整体电路
3、结论
随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，向智能化方向发展。
参考文献
[1]《电子电路》（第五版）高等教育出版社
[2]康华光.《电子技术基础》模拟部分（第五版）高等教育出版社
[3]康华光.《电子技术基础》数字部分（第五版）高等教育出版社
关键词：单片机；DHT11传感器；1602液晶显示屏；STC89C52
1 引言
随着科技的飞速发展和普及，高性能设备越来越多，各行各业对温湿度的要求也越来越高。传统的温湿度检测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡回查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低不利于人才资源的充分利用，而且缺乏科学性，许多重大事故都是由人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而问世监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由于它的智能化设计所决定的。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
2 工作原理
电路总体上分为温湿度采集部分、中央处理器、显示模块以及报警模块部分。以STC89C52纹机最小系统作为核心控制电路，控制DHT11传感器采集的温湿度的转换，控制1602液晶屏的显示，。具体显示内容及方式由软件来完成。采集温湿度方面由DHT11传感器来完成，它是一个数字温湿度传感器、内置模数转换，可以直接与单片机相连接。而1602液晶屏是插针式，也可以直接与单片机相连接。因此不需要手动焊接等复杂的过程。具体步骤是：按照原理图将传感器、1602液晶显示屏分别接入单片机。通过DHT11传感器采集当前的温湿度值、再经单片机，将处理后的数据传送到液晶屏上显示出来。设置温度的上下限值。
3 总体设计框图
按照系统功能的具体要求，在保证实现其功能的然础上，尽可能降低系统成本。总体设计方案围绕上述思想，初步确定系统的方案如图1所示。
4 系统硬件设计
此次的设计主要由3个大的模块构成，分别是主控模块、传感器模块、LCD液晶显示模块，其中主控模块是此次毕业设计的核心模块，主要是指STC89C52芯片，它控制整个系统的运行，利用其各个口分别控制其他模块，使其他模块能够成为一个整体，实现功能的需要；传感器模块用于实验室实时温湿度的检测、由于DHT11的数字一体性，集成了模数转换等模块。直接接单片机即可。LCD液晶显示模块同样接入单片机，完成对单片机处理后的数据进行显示。
主控模块采用STC89C52芯片，该芯片与MCS51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作：0Hz～33Hz 、三级加密程序存储器 、32个可编程I/O口线 、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。
DHT11传感器原件的电路原理图如图2所示。
5 结论
本系统以单片机为核心部件的控制系统，利用软件编程，最终基本上实现了各项要求。虽然系统还存在一些不足，不过大体能反映出设计的目的和要求，与预期的结果相差不多。
经过这次设计，我的理论知识和动手能力有了很大的提高。了解了单片机的硬件结构和软件编程方法，对单片机的工作方式有了很大的认知。同时，对一些设备比如传感器、液晶屏、键盘、等有了一定的了解。
温湿度控制已经成为了21世纪热门研究话题之一。智能化的控制温湿度已经发展成为一种必然。随着世界经济的发展，人们生活水平的提高以及社会的进步。我们不可能一直墨守陈规，不能在恪守以前利用人力资源来控制温湿度的方法。不仅浪费大量的人力资源、财力资源，并且控制系统也更加单一化。而采用自动控制的办法、既节省了人力资源，更体现了与时俱进的思想、世界在进步、而这种进步就该体现在各个方面。
参考文献
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作者简介
唐欢，邵阳学院信息工程系电子科学与技术专业学生。
关键词： 单片机；门控系统；SH-215B型高性能细分驱动器
门控，又称为出入管理控制系统。随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动门控系统开始进入了人们的生活。以单片机为核心的自动门系统就是其中之一。采用单片机作为门控系统的核心，以SH-215B步进电机驱动器作为单片机控制对像，最后由步进电机驱动控制器驱动电机完成相应角度转动。
采用SH-215B步进电机驱动器作为步进电机驱动控制器的优点：通过改变SH-215B步进电机驱动器细分选择开关，配合编写单片机程序可以完成不同的精度控制.通过改变SH-215B步进电机驱动器电流选择开关，可以选择不同容量的步进电机作为负载，拓宽了整个控制电路的带负载能力.另外采用单片机作为门控系统核心还可实现门控系统功能升级，为以后门控系统的发展提供更好的兼容。SH-215B步进电机驱动器典型应用可如下框图所示。
该门控系统主要由五大模块构成（如图1），这五大模块分别是红外感应模块（采用SD02型热释电传感器）、键盘模块、STC89C52模块、驱动模块和电机模块。驱动模块电路采用四宏公司的SH-215B高性能细分驱动器。电机采用四宏的四线步进电机。
SH-215B高性能细分驱动器采用美国高性能专用微步距电脑控制芯片，细分数可根据用户需求专门设计，开放式微电脑可根据用户要求把控制功能设计到驱动器中，组成最小控制系统。该控制器适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。由于其采用了新型的双极性恒流斩波技术，使电机运行精度高，振动小，噪声低，运行平稳（如图2）。
SH-215B高性能细分驱动器特点：
1）输入电压+20V-+36V，典型值为+24V，斩波频率大于35KHZ。
2）输入信号与TTL兼容，可驱动两相或四相混合式步进电机。
3）双极性恒流斩波方式，光电隔离信号输入，当脉冲信号停止延迟1S后，电机电流自动减半，可减少发热。
4）细分数可选：2、4、8、16、32、64，驱动电流可由开关设定，最大驱动电流1.68A/相。
单片机输出四个信号供给驱动器，分别是+5V，CP脉冲，方向控制信号DIR，使能信号ENA， CP脉冲、DIR、ENA这三路信号在驱动器内部经光电耦合到后级电路。同时SH-215B驱动器要24V供电（如图3）。输出四根信号线接入二相步进电机的二相绕组四根引出线上。步进电机驱动器具体使用方法见下表。
步进电机（图4）是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。步进电机是一种作为控制用的特种电机， 它的旋转是以固定的角度（称为“步距角”）一步一步运行的，其特点是没有积累误差（精度为100%），所以广泛应用于各种开环控制。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累。
积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。而方向由导电顺序决定。图5为4线步进电机接线方法。
【关键词】单片机；X9313；AD0804；恒流
一、引言
现在市场上的LED灯具都是由若干LED灯串并联组成的，若有LED短路，则使得该LED灯所在支路电流增大，耗能增加，并对该支路上其他LED灯有所损伤。该系统基于单片机STC89C52为主控芯片，通过AD0804对支路电流进行检测，单片机通过对电流的判断，若电流在一定范围内，通过改变数控电阻X9313的电阻，使得LED电路保持恒流状态，若电流大于一定范围，启动蜂鸣器报警，提示用户更换LED灯具，从而达到LED电路中若有LED短路导致电路电流增大使得电路耗能的情况下，进行节能控制。
二、设计实现
1.单片机控制模块
STC89C52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。另外STC89C52凭借可靠性高、价格低廉、低功耗等特性使得该芯片成为该设计的首选。
2.电流检测模块
3.电流调节模块
该设计采用恒压源，通过对电路中电阻的控制从而达到控制电流的目的。我们采用数控电阻X9313，数控电阻X9313由输入部分、非挥发存贮器和电阻阵列3大部分组成。输入部分由升/降计数器的输出译码控制接通电子开关，把电阻阵列上的一个点连接到滑动输出端，电阻阵列由32个等值阻值和与之配合工作的电子开关组成。根据控制端的电平，计数器的内容也可以贮存到非挥发存贮器中以便以后使用
4.报警模块
蜂鸣器具有简单实用、成本低廉等特点成为报警模块的首选。单片机通过对电路电流的检测，当电流大于一定值时，通过三极管8550驱动蜂鸣器报警，提醒用户更换LED灯具。
5.电源模块
本系统电源模块采用太阳能电池板供电，更加环保节能。太阳能电池板通过稳压模块输出12V的稳定电压给蓄电池充电，再由蓄电池对电路进行供电。由于芯片的工作电压为5V，LED灯的工作电压为12V，所以电路中加入了稳压模块，输出所需电压为各模块供电。
6.软件设计
软件设计总流程图如图3所示。
三、创新点
1.通过改变电路电阻达到控制电路的恒流，从而保证电路电流不会增大，节省能耗。
2.通过采集电路中的电压与电流信息，智能判断电路中正常工作的led的数量，并在led较少时发出警告。
3.系统可适用于绝大多数led灯具的技能，极具推广性，且成本较低。
四、适用性
本作品特别适用于国内低成本，低精度器件制造整流稳压电源的led节能灯的寿命延长，有利于led节能灯的推广，而且成本比较低，加在led节能灯上不会过多的增加led的成本，使市面上的led不再是高价短寿命“鸡肋产品”，并且能够有效地降低日常照明的能耗。
参考文献
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作者简介：
Abstract： With the rapidly development of electronic technology， the intelligent technology is getting matured. The technology takes the computer and electronic as foundation with communication technology to achieve the transportation intelligent. This paper elaborates the design philosophy and operation principle of vehicles influx notice system in mountainous road blind crook in hardware and software. The system mainly treats STC89C52 MCU as host controller to coordinate each part of the operation. On-Chip Radio Transceiver nRF905 is wireless transceiver used for data transmission between two MCU. The paper established clear main program flow chart and receiving and sending data flow diagram of On-Chip Radio Transceiver nRF905. The system tests vehicle accurately and transmits data stably， increasing the safety of vehicles influx.
关键词： 电子技术；弯道汇车；STC89C52；nRF905
Key words： electronic technology；vehicles influx；STC89C52；nRF905
中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）05-0202-02
0 引言
汽车在通过山区公路盲区弯道时，当看清对面来车时，大多为时已晚，经常会引发交通事故，由于大山的阻挡，司机很难看到对面驶来的车辆，加之雨雾天气对山路路况的影响，夜晚行车，驾驶员易产生疲劳，就容易发生事故。它增加了在山区公路上弯道汇车的危险性，在U型弯较急的盲区弯道若不能及时辨认对面来车的灯光，是很危险的一件事。本文设计的山路盲区弯道汇车提示系统，是确保山路弯道汇车安全是问题的关键。它增加了山区公路盲区弯道汇车的安全性，避免了事故的发生。能及时地将来车信息传输给对面汇车的司机。
1 系统的组成和工作原理
盲区弯道汇车提示系统由传感器、单片机控制模块、nRF905无线传输模块、显示模块组成。系统连接框图如图1所示。
如图2所示，超前山路弯道入口一定距离前后分别设置两个红外光电传感器，显示屏设置在弯道的两个入口处。传感器检测距离覆盖整个路面宽度，显示板设置在弯道的两个入口处。这样设置传感器和显示板能够使系统提前检测到车辆，使数据及时，司机能够在进入弯道汇车之前就得到信息提示。在弯道入口处，由于驶入弯道和驶出弯道的汽车经过两个光电传感器先后次序的不同，引起两个传感器信号端口高低电平的变化，由STC89C52单片机来识别出驶入弯道的车辆和驶出弯道的车辆。当一辆汽车从弯道入口驶入时，弯道入口的单片机识别出是驶入弯道的车辆后，由PTR8000无线传输模块传输数据包，在弯道出口的单片机在接到数据包后，通过编程，计数器在之前驶入弯道入口的车辆数量上加1，得到此刻驶入弯道入口车辆的总数量，由显示电路在弯道出口的显示屏上显示“对面来车X辆”。当该车辆驶出弯道出口时，通过光电传感器检测，弯道出口的单片机判断出是驶出弯道车辆，计数器在驶入弯道入口的车辆数量上减1，由显示屏的显示“对面来车X-1辆”。当山路可以来往两辆车并行时，弯道出口处的司机在得到信息提示后，可以减速慢行，当山路仅允许一辆车通过时，弯道出口处的司机在得到信息提示后可以停车等待，待驶入弯道的车辆驶出弯道出口后，再启动车辆进入弯道。[1]
2 系统硬件电路设计
接口电路由晶振、复位电路以及MAX232电平转换电路组成。控制收发模块发送信息、接收信息和负责检测传感器信号，是由系统控制芯片选用STC89C52单片机决定的。
传感器选用PS-CN33型光电传感器，传感器引出三个端口，分别是VCC、GND、信号端，当有物体进入有效范围内，信号端由高电平变为低电平。
无线传输芯片选用nRF905。nRF905芯片是挪威Nordic公司推出的单片射频收发器。工作于433MHz/868 MHz/915MHz三个ISM频段，频段转换时间小于650us，最大数据传输速率为100Kb/s。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和GFSK调制器组成，无需外加表面滤波器。nRF905模块具有两种工作模式和两种节电模式。工作模式包括：ShockBurst接收模式和 ShockBurst发射模式；节电模式包括：掉电与SPI编程模式和待机与SPI编程模式。ShockBurst工作模式可以自动处理前导码和CRC（循环冗余检验），可以使用SPI接口和微控制器通信，配置十分方便。该芯片功耗低，收发可靠，使用方便。[2]
电源转换电路采用LD1117L3.3芯片，在芯片输入端和输出端，分别接100nF和10μF滤波电容与负极相连，可以将5V电源电压转换成3V电压输出，给nRF905模块供电。
硬件系统由一对配置nRF905模块的通信底板构成，光电传感器信号输出端与单片机I/O端口相连，SPI接口、nRF905模块的模式接口和状态接口均由I/O端口控制，单片机与nRF905无线收发模块相连接，为实现两台单片机系统之间的双向数据收发，无线收发系统采用半双工的通信模式。
液晶显示屏采用JM12864F汉字图形点阵液晶屏，它的数据/命令选择段、读/写选择端、使能信号端分别与单片机I/O口相连[3]。系统硬件连接图如图3所示。
3 系统软件设计
计算车辆的数量后显示数据。采用扫描I/O口的方式检测车辆，若没有数据传入转为判定驶入车辆和驶出车辆。通过判定与I/O口两个引脚连接的光电传感器信号端高电平1和低电平0的不同排列识别驶入车辆和驶出车辆，系统软件程序采用C语言编写，首先进行系统的初始设置，包括SPI接口和状态输出口、nRF905模块的配置口的设置，液晶显示屏初始化，传感器信号端口定义。初始化之后，若有数据包传入，接收数据，首先要判断对面的单片机是否有数据包传入，若为驶入车辆则发送数据包到对面单片机，若为驶出车辆则重新计算车辆数进行显示。参照JM12864F液晶显示屏手册编写显示程序，参照nRF905芯片手册中的发送流程和接收流程[4]。系统程序流程图如图5所示。
4 结语
4.1 本系统通过实验验证，能够准确识别驶入弯道车辆和驶出弯道车辆。
4.2 显示电路能够准确显示提示信息。
4.3 nRF905模块接收数据和发送数据稳定，通信可靠。
参考文献：
[1]黄智伟.无线发射与接收电路设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004：46-58.
[2]唐继贤.51单片机工程应用实例[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009：235-240.
关键字：DS18B20；STC89C52；温控器
中图分类号：TP273 文献标识码：A
前言
温度是一种基本的环境参数，无论是日常生活还是在工业生产中都要对环境温度进行监测并依据温度做出相应的控制，特别是加热器、热水器、电暖器等家电产品，更是要实时监测与控制温度，这就需要时刻采集温度信号。传统的办法是用热电阻或热电偶等元件来采集温度信息，但需要AD转换模块将采集的模拟量转换为数字量，然后才能进行相应处理，这就造成了硬件的复杂以及成本的提高[1]，同时也降低系统的可靠性和精度。DS18B20的出现大大解决了上述问题，它是美国DALLAS公司生产的新型单总线数字式温度传感器，集温度测量与AD转换为一体，直接输出数字量，单总线、硬件简单，可以实现多点测量，具有体积小，硬件成本低，抗干扰能力强，精度高，附加功能强等特点，广泛的应用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。
1 硬件结构
本文所设计的智能温度传感器以STC89C52单片机为主控芯片，采用DS18B20采集温度信号，DS12C887提供实时时钟，设计了数码管显示与继电器输出控制，并设计了良好的人机交互界面，方便用户操作，其系统框图如图1所示。
系统工作原理：按键或是红外遥控输入控制命令，包括开机、设定温度、定时选择，系统置位继电器对采暖设备进行加热。实时采集DS18B20温度传感器的信息，并将室温的采集值和设定温度值显示到数码管上，当室温达到指定值时系统控制继电器停止加热，进入保温状态（低功耗加热），在加热的工程中如检测到设备温度超过上限，同样断开继电器停止加热以保护设备，并让蜂鸣器蜂鸣3次提醒用户温度超限了。DS12C887为系统提供准确的时钟，用户可以设定定时开机与定时关机，设定时数码管将切换到显示时间值，设定完成后则继续显示温度值，并可以实时查询设定的时间值和设备表面的温度值。该系统采用了双温双控的控制原理，并设计了低功耗保温，在降低功耗的同时有效的保护了采暖设备。
1.1 STC89C52单片机
STC89C52单片机是宏晶科技推出的新一代单片机之一，指令完全兼容传统的8051系列单片机，可以选择12时钟/机器周期和6时钟/机器周期，具有很高的速率和极低的功耗，抗干扰能力强，具有8K的Flash和512K的RAM，存储空间大，并支持在系统编程（ISP）和在应用中编程（IAP），编写和下载程序极为的方便，并且下载过程可以对应用程序加密，大大提高了产品的安全性。极小的封装有效减少了目标板的体积，定时器、中断、看门狗的等功能模块满足了温控器功能的要求。
1.2 DS18B20温度传感器
DS18B20是美国DALLAS（达拉斯）公司生产的，它是一款新型单总线数字式温度传感器，及温度测量与AD转换为一体，直接输出数字量，硬件电路极为简单。检测温度范围为-55℃～+125℃，测量误差可达±0.5℃，可设置为9位～12位数字量输出，并且每一个DS18B20都具有唯一的序列号，这就可以实现单总线上挂多个DS18B20以实现不同地方的温度多点检测[2]。本文采用了两个DS18B20传感器，一个用于监测室温一个用于采集设备的温度，其连接原理图如图2所示。
DS18B20只有3个管脚，VDD接电源, 3V～5V，GND为地;DQ为数据的输入输出。DQ作为输出时为漏极开路,必须加4.7kΩ的上拉电阻，本文采用了10K的上拉电阻。DS18B20内集成了一个温度传感器、64位ROM、9字节RAM、3字节EERAM(掉电可保存),可将温度信号转换为数字信号直接输出。DS18B20与外部的接口为单总线方式,即数据的输入、输出及同步均由同一根线完成[3]。单片机经过单线接口DQ访问DS18B20的工作流程为：对DS18B20进行初始化，然后发送ROM指令，再发送RAM操作指令，等到转换完成即可处理转换结果。
1.3 时钟日历芯片DS12C887
DS12C887芯片也是美国DALLAS公司生产的，能产生世纪、年、月、日、分、秒等信息具有很丰富的功能。DS12C887中自带有锂电池，外部掉电时，其内部时间信息还能够保持 10年之久；对于一天内的时间记录有12小时制和 24小时制两种模式，12小时制分为AM和PM,并具有闰年自动补偿功能，时间的表示可以选二进制或是BCD码表示，具有可编程方波输出方式和三种可编程中断方式[4]，能为系统提供精确的时钟。DS12C887时钟芯片能为系统提供精确的时钟，为温控器定时功能的提供了可靠的保障。DS12C887与STC89C52的连接示意图如图3所示。
1.4 数码管显示电路
选用了4位数码管显示当前温度和设定温度值以及定时时间，数码管采用了静态显示的方法。选用了74HC573锁存器锁存P0口的状态，一个用于输出数码管的段码，一个用于数码管的位选，原理图如图4所示。
1.5 继电器和蜂鸣器控制
继电器与蜂鸣器选用了三极管的开关原理控制继电器或是蜂鸣器的通与断，当I/O口输出低电平时，三极管导通，继电器或是蜂鸣器置位；当I/O口输出高电平时三极管截止，继电器或是蜂鸣器停止工作。I/O口需串接1K的电阻以起到限流的作用。
2 系统软件设计
系统的软件采用了模块化思想，根据温控器的功能要求，设计了主函数、温度检测函数、显示函数、定时开关机函数、按键处理函数以及红外解码函数。
主函数主要任务是初始化、比较温度值、调用子函数；温度检测主要是采集两个DS18B20的温度值，并返回转换完成的值；显示函数主要是显示当前温度值和设定温度值，还负责显示定时设定的时间和设备的表面温度等信息；定时开关机函数提供设定定时时间，并负责系统的定时开机与关机；按键处理及红外解码函数负责检测按键信息以及接收红外遥控的控制信息，并依据信息作出处理，包括开关机、设定温度值的调节和定时时间的设置。流程图如图5所示。
3 结语
本文所设计的智能温度控制器采用双温双控的原理，可以红外遥控和手动按键控制，可随时调节设定环境温度值和设备安全上限温度值，具有定时开关机的功能。结构简单、功能强大，系统可靠性高、实时性强，用户操作方便，具有很强的实用性，能应用于各种加热设备，具有广泛的应用。
参考文献
关键词：STC89C52；PWM；角度检测；PID算法
中国分类号：TP202
The design of panels control system based on Single-chip microcomputer
ZHONG Ling-ling
(Anhui Xinhua University , Hefei 230088,China )
Abstract: The panels control system consists of the main controller chip STC89C52, through ULN2003 to drive the fan , and using PID and PWM to adjust the fan speed . The system using the traditional mechanical mouse to detect the Panels angle , and the angle of the panels rotation is converted to digital pulses through the gear drive and the optical detection, and processed by Single-chip microcomputer then real-time display the angle θ with the LCD1602 . The system can also achieve sound and light tips。
Key words: STC89C52;PWM; Angle detection；PID algorithm
1 引言
该系统是设计并制作一个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变帆板转角θ。能够在间距10cm控制风扇转速，调节风力大小，从而使帆板角度在0~60°范围内变化，分辨力为2°，绝对误差≤5°。
1.1 设计思想
经分析本题是一个控制类的题目，所以采用单片机作为主控制器。对于风扇风力的大小就是要控制它的转速，这样帆板才可以在一定的角度范围内任意转动。因题目中要求能够实时显示帆板转角θ，所以系统中应有角度检测装置和显示器。
1.2 特点
（1）采用PWM用纯软件的方法来实现调速过程，具有更大的灵活性和更低的成本，能够充分发挥单片机的效能。
（2）角度检测装置采用传统机械鼠标原理检测角度，可以废物利用，大大节约成本，且精度高，能够本设计的要求。
（3）在风扇调节模块中应用了PID控制技术，使整个系统的实现达到稳、准、快。
2 方案设计
2.1系统方案
本系统主要由单片机控制模块、风扇转速控制模块、帆板角度检测模块、电源模块，键盘显示模块、声光提示模块组成。本设计重心是风扇转速控制模块和帆板角度检测模块，所以分别对这两个模块进行论证。
2.1.1风扇转速控制模块的论证与选择
方案一：用旋转变流机组获得可调直流电压，从而完成风扇的调压调速。该系统具有很好的调速性能，但系统复杂、体积大、效率低、运行有噪声、维护不方便。
方案二：利用脉宽调制PWM变换器的功率开关器件通断实现控制，调节通断时间比例，将固定的直流电流电源电压变成平均值可调的直流电压，从而完成风扇的调速。PWM调速的优点是调速系统频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行稳定，调速范围广可达1:10000左右。同样由于开关频率性能好，弱于运行的电机相配合系统可以获得很宽的通频带，因此快速响应好，动态抗干扰能力强。同时将PWM调速与PID算法结合，能快速的实现调速。
综合以上论述，拟定方案二。
2.1.2帆板角度检测模块的论证与选择
方案一：利用导电塑料角位移传感器WDD35D-4，该传感器阻值范围宽、线性精度高、分辨力强，耐磨寿命特别长。但其温度系数和接触电阻较大，价格高昂。
方案二：利用传统机械鼠标原理，帆板连轴带动齿轮通过两级传动，由马盘转动经光电传感器将角移转换为数字脉冲，从而实现角度的检测。价格便宜。
考虑到价格因素，另外现在机械鼠标基本被淘汰，考虑到废物利用节约成本，拟定方案二。
2.2系统总体设计
本设计总体框图。
单片机STC89C52是系统的主控器，完成对系统的整个控制。
风扇驱动电路是为了驱动风扇工作，满足它的功率要求，实现单片机弱电对强电的控制。
角度检测电路可以实现对帆板转动角度θ的检测。
显示器LCD1602用来显示设定角度及帆板转动的实时角度。
键盘用来控制风扇风力大小，且设定帆板角度。
声光提示用来完成当帆板转到所设定的值后发出声光报警。
2.2.1硬件设计
在整个硬件电路中共有6个部分，整体硬件电路图见附录一，这里重点介绍风扇驱动电路和角度检测电路。
（1）风扇驱动电路
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。输入为5VTTL电平，输出可达500mA/50V。
单片机P1.7口输出PWM信号送给2003，经2003放大反相后输出给风扇，从而完成对风扇的驱动。风扇的另一脚由电池组供电。
（2）角度检测电路
下面是利用传统机械鼠标原理，帆板连轴带动齿轮通过两级传动，带动具有格栅状的栅轮转动，经光电传感器将角移转换为数字脉冲，发送至单片机，以实现角度的计算。
2.2.2软件设计
3 测试
为了确定系统与题目要求的符合程度，对系统中的PWM调制部分进行了实际的测试。
根据d=10cm时多次测量所得角度与pwm占空比的平均值
利用matlab将以上所得数据拟合为线性函数。
利用该式指导控制参数调节中数据的计算和分析。拟合前后数据二维坐标。
4结论
本系统以单片机STC89C52为核心部件，利用PWM、ps/2协议、光电检测并配合增量式PID算法实现了对直流电机转速的控制、声光提示、LCD1602实时显示、键盘控制、帆板角度检测等功能，完成了帆板控制系统的设计，在系统设计过程中，力求硬件线路简单，充分利用软件编程方便灵活的特点，来满足系统设计要求。
参考文献：
[1]张正伟.传感器原理与应用[M].北京：中央广播电视大学出版社，1991.
[2]胡寿松.自动控制原理[M](第4版).北京：科学出版社，2001.
[3]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].北京：高等教育出版社，1998.
