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03-17
2021
溫濕度記錄儀單片機(jī)
基于單片機(jī)的溫濕度記錄儀的設(shè)計(jì)溫度和濕度一直是環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的兩個(gè)最基本、重要的參數(shù)，對(duì)這兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、監(jiān)視、記錄的設(shè)備也是各種各樣。本文設(shè)計(jì)了一種基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀。該記錄儀使用紅外遙控器對(duì)記錄儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、控制，可以實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫度和濕度，并且進(jìn)行本地存儲(chǔ)、顯示，測(cè)量的歷史數(shù)據(jù)還可以利用單片機(jī)的串行口傳送至上位機(jī)，利用上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一、溫濕度記錄儀系統(tǒng)組成及基本原理該記錄儀實(shí)現(xiàn)以下功能：進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集、記錄和顯示；利用遙控器進(jìn)行系統(tǒng)初始時(shí)間的設(shè)置；自助選擇溫濕度數(shù)據(jù)采集的時(shí)間間隔；將本地記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)PC端；使用遙控器可以控制顯示當(dāng)前實(shí)時(shí)的溫濕度數(shù)據(jù)或多屏查看歷史記錄數(shù)據(jù)等。本文設(shè)計(jì)的溫濕度記錄儀用單片機(jī)作為控制核心，由溫濕度采集模塊、時(shí)鐘模塊、顯示模塊、紅外發(fā)送接收模塊、串行通信模塊、電源模塊等組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。溫濕度采集模塊采集環(huán)境的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，提供給單片機(jī)進(jìn)行處理。時(shí)鐘模塊為整個(gè)記錄儀提供精確、詳細(xì)的年、月、日、時(shí)、分秒等時(shí)間信息，并在系統(tǒng)掉電時(shí)能自動(dòng)啟用后備電源為此模塊供電。顯示模塊進(jìn)行本地實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)的顯示、歷史記錄數(shù)據(jù)的顯示等。紅外接收模塊與紅外遙控器配合，對(duì)記錄儀進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、參數(shù)修改，記錄儀運(yùn)行過(guò)程中對(duì)顯示器顯示內(nèi)容進(jìn)行更換等功能。串行通信模塊負(fù)責(zé)將記錄儀上記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至上位PC機(jī)。電源模塊為整個(gè)記錄儀供電。二、溫濕度記錄系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件主要采用高性能AVR單片機(jī)ATmega16，數(shù)字溫濕度傳感器SHT10，時(shí)鐘芯片PCF8563，點(diǎn)陣式LCD顯示模塊12864和紅外接收器VS1838等器件。2.1單片機(jī)ATmega16介紹高可靠性、功能強(qiáng)、高速、低功耗和低價(jià)位等性能，一直是衡量單片機(jī)的重要指標(biāo)，也是單片機(jī)占領(lǐng)市場(chǎng)，賴以生存的必要條件。本系統(tǒng)中，采用了高性能，低功耗的8位單片機(jī)ATmega16。ATmega16功能齊全，外圍接口豐富，具有2個(gè)8位、1個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，8路10位AD轉(zhuǎn)換器，4通道PWM，2個(gè)可編程的串行USART，共有32個(gè)可編程的I/O接口。片內(nèi)具有16KB的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，1KB的片內(nèi)SRAM，512字節(jié)的EEPROM。具有空閑、ADC噪聲抑制、省電、掉電、待機(jī)等多達(dá)6種休眠模式。因ATmega16使用哈弗結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作、以字作為指令長(zhǎng)度單位、精簡(jiǎn)指令集，其大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成，故其數(shù)據(jù)吞吐率很高，工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS，從而可以減緩系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。ATmega16共有131條指令和32個(gè)8位通用寄存器，所有寄存器都直接與算邏單元相連，使得一條指令在一個(gè)時(shí)鐘周期可以同時(shí)訪問(wèn)兩個(gè)寄存器，大大提高代碼效率，可以很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送以及溫度采集。2.2溫濕度采集模塊溫度、濕度的測(cè)量使用集成式數(shù)字溫濕度傳感器SHT10。SHT10將溫度濕度感測(cè)、信號(hào)變換、AD轉(zhuǎn)換器等功能集成到一個(gè)芯片上，提供兩線數(shù)字串行接口SCK和DATA，支持CRC傳輸校驗(yàn)，測(cè)量精度可編程調(diào)節(jié)，提供具有溫度補(bǔ)償?shù)臏囟葴y(cè)量值，測(cè)量和通信結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗模式，測(cè)量時(shí)可將感測(cè)頭完全浸入水中。本記錄儀設(shè)計(jì)時(shí)溫度使用14b分辨率，量程范圍：-400C~990C，測(cè)量精度：±0.50C，分辨率0.01 0C；濕度使用12b分辨率，量程范圍：0~99%RH，測(cè)量精度：±4.5%RH，分辨率0.03%RH。電路設(shè)計(jì)時(shí)將SHT10的SCK、DATA引腳分別接ATmega16的PC7、PC6引腳，由ATmega16給SHT10提供時(shí)鐘信號(hào)，DATA引腳用于兩者進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。2.3時(shí)鐘模塊記錄溫濕度數(shù)據(jù)時(shí)，需要精確的時(shí)間信息，該信息由時(shí)鐘模塊提供。時(shí)鐘模塊以飛利浦公司的可編程時(shí)鐘/日歷芯片PCF8563為核心，輔以相應(yīng)的外圍電路。PCF8563內(nèi)部具有16個(gè)8位寄存器、內(nèi)置32.768KHz的振蕩器、用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘的分頻器、定時(shí)器、報(bào)警器、掉電檢查和I2C總線接口等部件。16個(gè)寄存器中2個(gè)用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，7個(gè)用于時(shí)鐘（秒、分、時(shí)、日、星期、月、年）計(jì)數(shù)器，4個(gè)用于報(bào)警寄存器（定義分、時(shí)、日、星期的報(bào)警條件），剩下3個(gè)分別是CLKOUT頻率寄存器、定時(shí)器控制寄存器和倒計(jì)數(shù)定時(shí)寄存器。這些寄存器通過(guò)兩線式I2C總線（時(shí)鐘SCL、數(shù)據(jù)SDA）由單片機(jī)進(jìn)行讀寫(xiě)。PCF8563由于采用I2C總線，其外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。PCF8563共有8個(gè)引腳。本設(shè)計(jì)中OSCI和OSCO接32.768KHz的晶振。SCL引腳接單片機(jī)的PC0口，給I2C總線提供時(shí)鐘信號(hào)，SDA引腳接單片機(jī)的PC1口，實(shí)現(xiàn)時(shí)間、日期等的讀寫(xiě)。電源引腳Vdd除了接系統(tǒng)電源之外，還連接了3.3V的紐扣電池作為備用電源。當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，3.3V的后備電源啟用作為PCF8563的供電電源。2.4紅外接收模塊溫濕度記錄儀在使用時(shí)，會(huì)有一些特殊場(chǎng)合，例如記錄儀所放高度、記錄儀放置于密閉空間等地方，使得記錄儀不便于控制，需要進(jìn)行短距離的非接觸式控制。系統(tǒng)選用紅外通信技術(shù)進(jìn)行短距離通訊。紅外通信技術(shù)具有信息容量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方向性好、功耗低、價(jià)格低廉、保密性強(qiáng)等特點(diǎn)。系統(tǒng)使用一體化紅外接收頭VS1838和集成式紅外遙控器配合，對(duì)記錄儀的時(shí)間設(shè)置，顯示格式等控制信息進(jìn)行傳輸。當(dāng)遙控器不同按鍵被按下后，即有不同的串行二進(jìn)制遙控碼產(chǎn)生，該編碼經(jīng)38KHz的載波信號(hào)進(jìn)行二次調(diào)制后，再通過(guò)紅外發(fā)射二極管以紅外信號(hào)形式發(fā)射出去。VS1838接收頭集成了紅外接收二極管、信號(hào)放大器、限幅器、選頻帶通濾波器、積分電路以及比較器等。紅外接收二極管將接收到的信號(hào)傳輸至放大器進(jìn)行放大，通過(guò)限幅器將信號(hào)限制在合適的電壓范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)帶通濾波器，只保留30~60KHz的信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)解調(diào)、積分電路后傳輸至比較器輸出高低電平，轉(zhuǎn)換為發(fā)射端發(fā)來(lái)的二進(jìn)制編碼，通過(guò)引腳DQ送至單片機(jī)的PC2引腳，供單片機(jī)使用。2.5顯示模塊顯示模塊在本地顯示當(dāng)前的時(shí)間、溫度和濕度，顯示系統(tǒng)初始化時(shí)的初始設(shè)置時(shí)間、溫濕度記錄時(shí)間間隔，顯示記錄的歷史數(shù)據(jù)等信息。因顯示的數(shù)據(jù)量較多，本系統(tǒng)采用點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊LCD12864。LCD12864顯示分辨率為128*64，可以顯示8*4行16*16點(diǎn)陣的漢字。12864硬件電路結(jié)構(gòu)以及軟件編程與同類(lèi)型圖形點(diǎn)陣液晶模塊相比，要簡(jiǎn)潔的多而且價(jià)格也較低，得到了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)采用8位并行12864顯示模塊，該模塊與外部的接口共有20個(gè)引腳。該模塊與外部連接電路簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)時(shí)將12864的8根并行三態(tài)數(shù)據(jù)線DB0~DB7接單片機(jī)的PB0~PB7口，用于與單片機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。12864的對(duì)比度（亮度）調(diào)整引腳V0接可調(diào)電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻值改過(guò)亮度。12864的并行指令/數(shù)據(jù)顯示選擇引腳RS、讀寫(xiě)控制引腳R/W、并行的使能引腳E分別接單片機(jī)的PD7~PD4，由單片機(jī)給出控制信號(hào)。因使用并行接口，故并/串行接口選擇引腳PSB接高電平。復(fù)位端RESET、背光源正端和PSB端共同接電源端VCC。LCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端Vout經(jīng)過(guò)10K的限流電阻接電源端VCC。2.6通信模塊通信模塊完成單片機(jī)與PC機(jī)的通信。該記錄儀最多可以連續(xù)存儲(chǔ)最近50條的溫濕度數(shù)據(jù)。而有些使用場(chǎng)合需要將更長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)永久保留，使用通信模塊可以將記錄儀里的數(shù)據(jù)送入PC機(jī)進(jìn)行永久存儲(chǔ)。單片機(jī)與PC機(jī)之間采用串行通信，由于PC機(jī)串口電平和單片機(jī)串口電氣規(guī)范不一致，采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。使用ATmega16單片機(jī)的PD0口（RXD）接MAX232的9腳R2OUT，PD1口（TXD）接MAX232的10腳T2INT。MAX232的引腳7、8接PC機(jī)的全雙工串行口。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，該設(shè)備還可以作為物聯(lián)網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)使用，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，將PA口引出預(yù)留給Zigbee網(wǎng)絡(luò)使用。2.7電源模塊電源模塊給整個(gè)記錄儀供電。記錄儀使用交流220V市電作供電電源，記錄儀上的芯片供電電源要求直流5V。因此，電源模塊要完成AC220V到DC5V的轉(zhuǎn)換。原理為220V交流電經(jīng)過(guò)全橋整流電路后整流后，進(jìn)行濾波、穩(wěn)壓后，送入7805三端穩(wěn)壓器得到穩(wěn)定的直流電壓5V。三、溫濕度記錄儀軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件架構(gòu)完成后，系統(tǒng)軟件所實(shí)現(xiàn)的功能主要是進(jìn)行上電之后的初始化設(shè)置，溫濕度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、記錄、顯示和傳送。單片機(jī)上電或復(fù)位后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，完成對(duì)單片機(jī)的IO口、內(nèi)部寄存器、串行通訊的波特率等進(jìn)行初始設(shè)置，然后掃描紅外接收器，看遙控器是否有遙控信號(hào)傳送過(guò)來(lái)。若有，分析信號(hào)是進(jìn)行記錄儀的設(shè)置信號(hào)還是數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，設(shè)置信號(hào)轉(zhuǎn)入設(shè)置記錄儀時(shí)間、記錄間隔、顯示模式的設(shè)置，傳送信號(hào)控制記錄儀中記錄的歷史數(shù)據(jù)傳送至PC機(jī)。若沒(méi)有遙控信號(hào)送入單片機(jī)，查詢是否是記錄間隔時(shí)間到，若是進(jìn)行溫濕度數(shù)據(jù)的采集、記錄和顯示，否則重新查詢是否有遙控信號(hào)送來(lái)。軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程語(yǔ)言，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法。根據(jù)流程圖，將程序分為初始化模塊，紅外遙控信號(hào)采集模塊，紅外遙控信號(hào)處理模塊，溫濕度數(shù)據(jù)采集模塊，采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、顯示碼轉(zhuǎn)換模塊，PCF8563設(shè)置、時(shí)間信息的讀取、顯示碼轉(zhuǎn)換模塊，溫濕度數(shù)據(jù)記錄模塊和記錄歷史數(shù)據(jù)傳送等模塊?？偨Y(jié)本文研究設(shè)計(jì)了一種基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀，該記錄儀具有數(shù)據(jù)采集精度高、體積小、攜帶方便、成本低、功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)單方便等特點(diǎn)。該記錄儀也存在一定的不足之處，因歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)使用的是單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM區(qū)，而單片機(jī)的EEPROM區(qū)容量有限，該記錄儀最多只能存儲(chǔ)500條歷史數(shù)據(jù)。若設(shè)置為15分鐘記錄一條數(shù)據(jù)，記錄儀本體只能存儲(chǔ)3天的歷史數(shù)據(jù)。單片機(jī)擴(kuò)展大容量的存儲(chǔ)芯片可以增加記錄的歷史數(shù)據(jù)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于AVR單片機(jī)的溫濕度記錄儀的設(shè)計(jì)技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-16
2021
單片機(jī)智能窗簾系統(tǒng)
基于單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著各類(lèi)科技的不斷發(fā)展，理論知識(shí)與生活實(shí)際的結(jié)合越來(lái)越密切，人們的生活水平不斷提高，與此同時(shí)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛的科技智能化也使得人們的隱私安全受到了很大的侵犯，所以人們對(duì)自身隱私的安全與否也愈加重視，而作為家庭住所中必備的窗簾，它對(duì)保護(hù)居民隱私與遮擋外部光線十分有用?，F(xiàn)在市面上大部分的傳統(tǒng)窗簾都需要手動(dòng)開(kāi)關(guān)，這樣不僅吃力，而且還有可能錯(cuò)過(guò)最佳光照時(shí)間，所以窗簾的智能控制就顯得十分重要且有效了。一、智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)光控窗簾系統(tǒng)，其中包括光控、定時(shí)和手動(dòng)三種功能。因此需用借助各種接口和MCU連接這些控制元。應(yīng)用AT89C52系列單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，安裝ADC0832芯片、VS1838b、ULN2003芯片等，控制窗簾在不同光照下的打開(kāi)或是關(guān)閉。按鍵掃描模塊、紅外遙控模塊、光敏電阻、步進(jìn)電機(jī)、AT89C52共同構(gòu)成此次的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。應(yīng)用光敏電阻采集模擬信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，并以此來(lái)操控步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)來(lái)模擬窗簾的起閉。自動(dòng)光控起閉窗簾運(yùn)用的是光控的原理來(lái)完成的，當(dāng)外部的光線強(qiáng)度到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)值上限時(shí)，窗簾被打開(kāi)；當(dāng)外部的光線強(qiáng)度到達(dá)系統(tǒng)內(nèi)部預(yù)設(shè)值下限時(shí)，窗簾被關(guān)閉。基于以上工作原理，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅成本低，而且還方便快捷，實(shí)現(xiàn)的結(jié)原理圖如圖1：除此之外，窗簾的自動(dòng)起閉還可以通過(guò)時(shí)間來(lái)預(yù)先設(shè)置或是直接通過(guò)按鍵來(lái)啟動(dòng)關(guān)閉窗簾。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)較多，結(jié)構(gòu)較單一，系統(tǒng)穩(wěn)定，不易受外部環(huán)境的干擾。二、單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1主程序模塊該系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)晶振電路，所謂的石英晶體振蕩器即是單片機(jī)電路中的晶振。晶振通常是一個(gè)電容和電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)上一個(gè)電容，存在兩個(gè)諧振點(diǎn)，諧振串聯(lián)在一起是低頻率的；諧振并聯(lián)在一起是高頻率的。晶體振蕩器可以給單片機(jī)提供脈沖信號(hào)，也即單片機(jī)的工作速度。晶體振蕩器會(huì)和單片機(jī)引腳中的X1、X2引腳相連接，此時(shí)這個(gè)電路會(huì)引生諧波，而諧波的存在會(huì)使得振蕩器的穩(wěn)定性受到影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們?cè)诰д褚_處接入瓷片電容，這個(gè)電容一般選擇在10到50 pF，需要接地。此次設(shè)計(jì)使用的晶振是12MHz的石英晶體。2.2按鍵模塊該次設(shè)計(jì)中按鍵模塊的功能是在自動(dòng)光照窗簾之外，能夠通過(guò)按鍵來(lái)定時(shí)使窗簾關(guān)閉或是直接用按鍵來(lái)控制窗簾的打開(kāi)或是關(guān)閉。此次設(shè)計(jì)需要用到5個(gè)獨(dú)立按鍵。它們分別實(shí)現(xiàn)的功能有設(shè)定鍵（設(shè)定自動(dòng)光控窗簾的啟閉時(shí)間）；數(shù)字值加鍵；數(shù)字值減鍵；啟動(dòng)窗簾按鍵（按下此鍵后窗簾被打開(kāi)）；關(guān)閉窗簾鍵（按下此鍵后窗簾被關(guān)閉）。2.3光敏和AD轉(zhuǎn)換模塊自動(dòng)光控起閉窗簾系統(tǒng)是根據(jù)外部光照的情況變化來(lái)及時(shí)地打開(kāi)或是關(guān)閉窗簾，光敏電阻負(fù)責(zé)完成此部分所需要的功能。光敏電阻能夠?qū)ν獠抗庹諒?qiáng)度值感應(yīng)十分敏感，對(duì)電阻值的改變與否有著直接作用。電阻值與光照強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)，強(qiáng)度增加電阻值減少，反之則電阻增大。ADC0832是8位逐次逼近模數(shù)轉(zhuǎn)換器。與TLC0832可以代換，它有兩個(gè)可多路選擇的輸入通道。串行輸出可配置為和標(biāo)準(zhǔn)移位寄存器或微處理器接口，其多路器可用軟件配置為單端或差分輸入，差分的模擬電壓輸入可以抑制共模電壓，但輸入基準(zhǔn)電壓不可以調(diào)整大小，在內(nèi)部已經(jīng)連到VCC。ADC0832芯片有四條數(shù)據(jù)連接線，它們分別與單片機(jī)相連接，分別是CS片選端；CLK芯片時(shí)鐘輸入端；DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端；DO數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端。在單片機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，DI與DO端都是與單片機(jī)雙向連接的且它們不能同時(shí)生效工作，所以在電路中將此兩端并聯(lián)起來(lái)到一根數(shù)據(jù)線上。兩端數(shù)據(jù)分別顯示為1、0時(shí)，CH0引腳端實(shí)現(xiàn)單通道轉(zhuǎn)換。CH1引腳端進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換在2位數(shù)據(jù)為1、1的情況下。CH1引腳端和CH0引腳端在數(shù)據(jù)顯示為0、0時(shí)分別用作反輸入端IN-和正輸入端IN+。兩位數(shù)據(jù)顯示為0、1時(shí)，CH1和CH0的正負(fù)輸入端極性發(fā)生變化。若第三個(gè)脈沖下沉，DI端在第三個(gè)脈沖來(lái)之前就會(huì)失去輸入功用。采用DO/DI端輸出數(shù)據(jù)來(lái)輸出DO。用DO端來(lái)輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的DATA7當(dāng)?shù)谒膫€(gè)脈沖下沉?xí)r。DO端在D0端輸送出最低位數(shù)據(jù)DATA0之前會(huì)一直輸入數(shù)據(jù)，輸出數(shù)據(jù)是在每個(gè)脈沖下沉之前。接收到DATA0數(shù)據(jù)之后這一字節(jié)數(shù)據(jù)就輸出結(jié)束了。之后再輸出相反字節(jié)數(shù)據(jù)。將CS片選使能引腳端置為高電平，此時(shí)芯片不能使用。AD轉(zhuǎn)換芯片的輸入電壓均為0到5V，此電壓僅適用于它被作為單通道的模擬信號(hào)時(shí)。它的電壓的精度在八位分辨率時(shí)是19.53mV，當(dāng)用作正負(fù)輸入端時(shí)，應(yīng)該預(yù)定較大的范疇值的電壓值，并用次來(lái)提升轉(zhuǎn)換時(shí)的精度。2.4步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)模塊步進(jìn)電機(jī)是一種開(kāi)環(huán)的節(jié)制器件，角位移就是在其電脈沖的轉(zhuǎn)換下得來(lái)的，脈沖信號(hào)的頻率和數(shù)目會(huì)影響到電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。例如當(dāng)一個(gè)脈沖信號(hào)輸送到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器時(shí)，其可以使得此電機(jī)按照我們先前假設(shè)的正方向或是反方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)一定的角度，我們稱此角為步距角。步進(jìn)電機(jī)可以快速地開(kāi)啟和停止。步進(jìn)電機(jī)由于轉(zhuǎn)速和步進(jìn)角的關(guān)系多被用在精度較高的電路中，而這些只與脈沖的頻率相關(guān)聯(lián)。ULN2003的七個(gè)引腳與單片機(jī)P1.0~P1.7連接。在ULN2003芯片旁邊安裝插線排針，也就是電機(jī)的五線接口，用于連接步進(jìn)電機(jī)。5V電源直接連接J4的第一引腳端口。與電機(jī)相連接，直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)從而來(lái)模擬控制窗簾的起閉。步進(jìn)電機(jī)是包括單相電機(jī)和多相電機(jī)兩類(lèi)，這兩類(lèi)都是同步步進(jìn)電機(jī)。單路電脈沖可以驅(qū)使單相電機(jī)運(yùn)作，單相電機(jī)由于其本身的低輸出功率一般用作驅(qū)使微小電路。步進(jìn)電機(jī)很適合應(yīng)用于微處理器控制主要是因?yàn)槟苤苯咏邮諗?shù)字量。2.5顯示部分模塊該次設(shè)計(jì)中用來(lái)顯示實(shí)時(shí)時(shí)間、開(kāi)關(guān)窗簾定時(shí)時(shí)間、光照強(qiáng)度值的是LCD1602，在1602上顯示的時(shí)間可以通過(guò)按鍵調(diào)整，通過(guò)按鍵設(shè)定起閉窗簾的時(shí)間，在1602上實(shí)時(shí)顯示；也可以通過(guò)1602顯示我們采集到的光照數(shù)字值。P0在此用作數(shù)據(jù)口的連接，在1602處與7到14引腳相連接，在連接線路上來(lái)傳輸寫(xiě)數(shù)據(jù)或是寫(xiě)指令。而且在線路的連接中必須加入上拉電阻。LCD1602的4引腳是RS寄存器選擇端，可以用來(lái)選擇數(shù)據(jù)還是命令；LCD1602的5腳是R/W讀寫(xiě)控制端，它能決定讀數(shù)據(jù)還是寫(xiě)數(shù)據(jù)，與單片機(jī)芯片的P2.0端口貫串；LCD1602的六引腳是E使能信號(hào)端，可以控制器件是否工作，與單片機(jī)芯片P2.2端口相銜接。在此次設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)電位器來(lái)調(diào)節(jié)1602的背光亮度。三、智能窗簾控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的主程序需要完成的功能有：?jiǎn)纹瑱C(jī)各個(gè)模塊的初始化操作，定時(shí)器初值設(shè)置以及開(kāi)啟電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，顯示時(shí)間光照數(shù)字量等。通過(guò)主函數(shù)void main()來(lái)調(diào)用各個(gè)模塊子函數(shù)以此來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。軟件流程圖如圖7?？偨Y(jié)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)控制一個(gè)可逆、直流電動(dòng)機(jī)來(lái)控制窗簾的打開(kāi)和關(guān)閉，使用遙控、光控方式使得窗簾系統(tǒng)變得智能化，這正符合現(xiàn)在智能家居的發(fā)展方向，能夠讓智能生活理念得到更好的推廣。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)智能窗簾控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-15
2021
單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)
單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的總體原則及其設(shè)計(jì)策略隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在人們的生產(chǎn)生活領(lǐng)域，基于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用，同時(shí)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的能耗功率設(shè)計(jì)提出了更高的要求，單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們關(guān)注，單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)符合社會(huì)節(jié)能要求，可以大幅度提高電子產(chǎn)品的使用壽命，大大提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。由此看出，單片機(jī)的低功耗設(shè)計(jì)不但具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有較大的社會(huì)效益。一、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)原則（１）ＣＰＵ內(nèi)核簡(jiǎn)單為宜原則：在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，ＣＰＵ的選擇不能一味的追求性能。８位機(jī)就夠用，一定要遵循夠用就好的原則。隨著科技的發(fā)展，當(dāng)前的單片機(jī)運(yùn)行速度越來(lái)越快，但是性能的不斷提升一定會(huì)帶來(lái)能量的消耗。相對(duì)復(fù)雜的ＣＰＵ集成度也一定高，由于片內(nèi)晶體管多，總漏電流會(huì)加大，所以當(dāng)設(shè)備處于ｓｔｏｐ狀態(tài)的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，所以ＣＰＵ的選擇，簡(jiǎn)單實(shí)用就好，不但可以降低功耗而且可以降低成本。（２）電壓系統(tǒng)“夠用就好”原則：降低單片機(jī)供電電壓能夠很好的降低使用功率，目前，單片機(jī)的供電電壓已經(jīng)從原來(lái)的５Ｖ降至１．８Ｖ。低電壓供電可以有效的降低系統(tǒng)工作電流，但是由于晶體管的尺寸在不斷減小，這也是降低功耗非常不利的一方面。所以選擇低電壓系統(tǒng)時(shí)一定要慎重。系統(tǒng)中的其他電子元件在低電壓的情況下要確保正常工作。通過(guò)這種途徑可以很大程度上解決系統(tǒng)的低功耗問(wèn)題。（３）選擇低功耗電路原則：?jiǎn)纹瑱C(jī)低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要選擇在低功耗的情況下，保持高效率的電路，目前低功耗系統(tǒng)使用的大多是ＨＣＭＯＳ集成電路，可以將很多集成電路共同聯(lián)結(jié)在一個(gè)封裝內(nèi)。這樣可以減少總線電容，從而容納更多的信號(hào)。除此之外，降低晶振頻率也能有效的降低整機(jī)電流，但是晶振頻率降低有時(shí)會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行速度，會(huì)受到外部電路時(shí)序、計(jì)數(shù)器測(cè)量頻率、串行通訊頻率等的限制，所以在晶振頻率值選擇時(shí)，一定要考慮到系統(tǒng)信息處理的工作速度。二、單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)的主要依據(jù)２．１降低單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功耗在單片機(jī)低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要合理的運(yùn)用掉電、睡眠以及中斷，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品的低功耗運(yùn)行，睡眠模式與掉電模式可以通過(guò)ＣＰＵ與系統(tǒng)的關(guān)斷來(lái)達(dá)到降低功耗的目的。集中功率消耗較大的任務(wù)，降低功耗時(shí)間，采用快速進(jìn)入掉電或睡眠狀態(tài)，避免系統(tǒng)無(wú)謂的等待。在確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的前提下降低采集速度、總線速度。２．２單片機(jī)本質(zhì)低功率設(shè)計(jì)對(duì)于單片機(jī)本質(zhì)低功耗設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在對(duì)元器件的選擇和電路設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。元器件的選擇要遵循頻率宜慢不宜快、系統(tǒng)宜靜不宜動(dòng)、電壓宜低不宜高的原則，實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的節(jié)能化。關(guān)于元器件節(jié)能控制的主要方法為：控制電源電壓、時(shí)鐘控制以及靜態(tài)控制。在電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要采用低功耗的喚醒電路設(shè)計(jì)，選擇集成度高的電子芯片來(lái)替代單一功能集成度低的電子芯片，在降低供電電壓的同時(shí)要加強(qiáng)電路的屏蔽與抗干擾能力設(shè)計(jì)。三、單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)方案３．１單片機(jī)低功耗系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（1）選擇適當(dāng)?shù)恼袷幏绞剑耗壳氨容^常用的振蕩器有晶體震蕩器、諧振器與ＲＣ振蕩器，３種振蕩器的喚醒時(shí)間各不相同，該設(shè)計(jì)選用晶體振蕩器，晶體振蕩器的喚醒時(shí)間在８．５ｍｓ左右，單片機(jī)在工作的過(guò)程中，如果喚醒的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就會(huì)形成一個(gè)預(yù)工作階段，這時(shí)處理器就會(huì)消耗電能，但是程序還沒(méi)有運(yùn)行，所以導(dǎo)致電能消耗損失。為了進(jìn)一步節(jié)約能耗，在晶體振蕩器的回路中串上一個(gè)小電阻ＲＳ。（2）處理Ｉ／Ｏ管腳：在單片機(jī)低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，Ｉ／Ｏ管腳的處理尤為重要。設(shè)置為輸出的管腳可以驅(qū)動(dòng)２０－２５ｍＡ的電流，所以要對(duì)每一個(gè)輸出管腳進(jìn)行優(yōu)化，為了達(dá)到節(jié)能的效果，可以禁止內(nèi)部上拉，使外部較大的電阻做上位，這種做法可以做到在休眠狀態(tài)下節(jié)約能量，在受干擾的環(huán)境下，會(huì)由于內(nèi)部鎖存器的頻繁翻轉(zhuǎn)，而增加電流的消耗。所以，沒(méi)有用的管腳，都可以設(shè)置為輸出，不能只是簡(jiǎn)單的不接，一旦外界出現(xiàn)干擾信號(hào)就極易成為反復(fù)振蕩的輸入信號(hào)，造成不必要的功耗。（3）選擇合適的ＭＣＵ以及待機(jī)模式：低功耗的ＭＣＵ對(duì)于降低單片機(jī)的功耗具有十分重要的作用，一定要根據(jù)單片機(jī)系統(tǒng)被應(yīng)用的具體場(chǎng)合，從多種待機(jī)工作模式中選取最恰當(dāng)?shù)哪Ｊ剑畲罂赡艿氖梗停茫仗幱诘凸臓顟B(tài)。ＭＣＵ的工作頻率不同時(shí)，工作耗電的差異也會(huì)很大，另外，低電壓供電可以使系統(tǒng)的供電電流大大下降，降低單片機(jī)的供電電壓可以有效降低功耗。所以選擇合適的ＭＣＵ以及系統(tǒng)電壓，對(duì)于降低功耗具有積極意義。３．２單片機(jī)低功耗系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（1）采取“中斷”方式降低功耗：系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，程序的中斷方式不同，對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)功耗的大小有很大區(qū)別，在“中斷”的形式下，系統(tǒng)處理器可以處于空閑狀態(tài)，而如果在查詢的形式下，ＣＰＵ對(duì)于Ｉ／Ｏ寄存器就會(huì)不停的訪問(wèn)，產(chǎn)生額外的功耗。（2）間歇式運(yùn)行Ｉ／Ｏ模塊：Ｉ／Ｏ模塊在間歇式運(yùn)行時(shí)一定要注意關(guān)閉電源，目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)所采用的驅(qū)動(dòng)一般功率較大，所以要通過(guò)一個(gè)Ｉ／Ｏ引腳來(lái)進(jìn)行掌控，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)需通信時(shí)，及時(shí)的關(guān)閉驅(qū)動(dòng)。對(duì)于簡(jiǎn)單封裝或沒(méi)有引出的單片機(jī)，要注意Ｉ／Ｏ引腳的初始化。（3）降低ＣＰＵ的運(yùn)算量：在實(shí)際操作中，關(guān)于減少ＣＰＵ的運(yùn)算量的方法有很多，可以將運(yùn)行算好的結(jié)果提前植入到Ｆｌａｓｈ當(dāng)中，在使用時(shí)可以通過(guò)查詢的方式來(lái)替代運(yùn)算，從而減少ＣＰＵ運(yùn)算量。許多單片機(jī)已經(jīng)具備快速尋址方式與查表指令，對(duì)一些難以避免的計(jì)算非常有效。增加分?jǐn)?shù)運(yùn)算或減少浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算的使用，盡可能使用一些短的數(shù)據(jù)類(lèi)型。（4）選擇低功耗模式系統(tǒng)：低功耗模式主要指系統(tǒng)的等待或停止模式。這種模式下單片機(jī)的功率會(huì)遠(yuǎn)小于運(yùn)行時(shí)功率，在等待模式下，ＣＰＵ會(huì)停止工作，但是單片機(jī)的外圍Ｉ／Ｏ模塊不會(huì)停止工作，系統(tǒng)的功耗降低也有限，如圖２所示。以Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ的ＨＣＳ０８單片機(jī)為例，給出不同運(yùn)行模式下的系統(tǒng)功耗。ＨＣＳ０８是８位單片機(jī)，有多個(gè)系列，各系列Ｉ／Ｏ模塊數(shù)目有所不同，但低功耗模式下的電流消耗大致相同。因此在讓系統(tǒng)進(jìn)入深度停止?fàn)顟B(tài)前，要將重要系統(tǒng)參數(shù)保存在非易失性存儲(chǔ)器中，如ＥＥＰＲＯＭ中。深度停止模式關(guān)掉了所有的Ｉ／Ｏ，可能的喚醒方式也很有限，一般只能是復(fù)位或ＩＲＱ中斷等。保留的Ｉ／Ｏ模塊越多，系統(tǒng)允許的喚醒中斷源也就越多。單片機(jī)的功耗將根據(jù)保留喚醒方式的不同，降至１μＡ至幾十μＡ之間?？偨Y(jié)在當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展中，低功耗的單片機(jī)應(yīng)用已經(jīng)成為單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要發(fā)展方向，加強(qiáng)與推廣單片機(jī)低功耗設(shè)計(jì)的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在以后的研究與設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在不遠(yuǎn)的將來(lái)將會(huì)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)的總體原則及其設(shè)計(jì)策略。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵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2021
公交車(chē)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)的公交車(chē)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)隨著城市空氣污染現(xiàn)象加重，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，公交車(chē)作為環(huán)保出行的公共交通工具，被廣泛使用，而且為了提高乘車(chē)舒適性，城市空調(diào)公交車(chē)普及率不斷提高?？照{(diào)公交車(chē)車(chē)內(nèi)的冷熱舒適性不僅直接影響乘客的乘車(chē)感受，而且影響乘客的身體健康。有關(guān)規(guī)定指出，每年的６月１日至９月３０日和１２月１日至次年３月１日期間，以及在此期間外車(chē)廂內(nèi)溫度高于２８℃或者低于１２℃時(shí)，公交車(chē)空調(diào)設(shè)施開(kāi)啟，以保持一個(gè)溫度舒適的乘車(chē)環(huán)境。但在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)公交車(chē)車(chē)廂內(nèi)夏季溫度過(guò)低，而冬季溫度過(guò)高，車(chē)廂內(nèi)外溫差過(guò)大，造成乘客乘車(chē)的不舒適感，使本來(lái)是為了提高乘客的舒適性而增加的制冷制熱系統(tǒng)，則成了很多人拒絕乘坐公交車(chē)的緣由。目前新能源公交車(chē)———?dú)怆娀旌闲凸黄?chē)在城市交通上大量使用，它節(jié)氣率高，更加環(huán)保，同時(shí)克服了純電動(dòng)公交單次充電續(xù)航里程短的問(wèn)題。但是此車(chē)制冷制熱系統(tǒng)并沒(méi)有相應(yīng)地得到升級(jí)，還不能較好地滿足乘客對(duì)溫度舒適度的要求。有學(xué)者曾對(duì)純電動(dòng)公交車(chē)內(nèi)送風(fēng)系統(tǒng)的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行過(guò)分析，但針對(duì)目前廣泛使用的天然氣公交車(chē)或氣電混合型公交車(chē)溫度控制系統(tǒng)的研究還很不足。本文針對(duì)上述情況，進(jìn)行基于單片機(jī)的公交車(chē)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以便從功能上更大程度地滿足乘客對(duì)空調(diào)公交車(chē)溫度舒適性的要求。一、公交車(chē)溫控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)１．１系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)車(chē)內(nèi)溫度會(huì)隨著室外溫度、車(chē)內(nèi)乘客數(shù)量的變化而變化，單一給定的溫度控制系統(tǒng)不能很好地保障乘客乘車(chē)的舒適度。本設(shè)計(jì)是以ＳＴＣ８９Ｃ５２單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，應(yīng)用溫度傳感器ＤＳ１８Ｂ２０測(cè)量公交車(chē)內(nèi)的溫度，選擇ＬＣＤ１６０２型液晶顯示器進(jìn)行溫度顯示。在車(chē)廂內(nèi)部設(shè)置多個(gè)按鍵，乘客通過(guò)按鍵的方式提出升溫或降溫需求。當(dāng)乘客按下鍵盤(pán)后，單片機(jī)啟動(dòng)計(jì)數(shù)功能對(duì)３ｍｉｎ內(nèi)的升溫、降溫需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)判斷溫度調(diào)整的度數(shù)，從而滿足乘客的需求。系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)框圖如圖１所示。１．２系統(tǒng)的原理圖用５組按鍵開(kāi)關(guān)模擬車(chē)廂溫度控制器，每組中２個(gè)按鍵分別代表升溫和降溫。一旦有按鍵被按下，單片機(jī)每隔３ｍｉｎ對(duì)按鍵情況進(jìn)行一次數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，系統(tǒng)執(zhí)行升溫或降溫控制程序?？紤]到車(chē)廂內(nèi)乘客流動(dòng)性大，且溫度調(diào)節(jié)過(guò)程的滯后性，每次調(diào)節(jié)的度量選擇為２℃，且在１ｈ內(nèi)溫度改變量不超過(guò)６℃。當(dāng)升溫按鍵按下次數(shù)大于降溫按鍵按下次數(shù)時(shí)，單片機(jī)３．４引腳輸出高電平，Ｑ１三極管導(dǎo)通，ＲＬ１繼電器接通，連接車(chē)內(nèi)制熱功能的輸入端，系統(tǒng)開(kāi)始加熱升溫。本設(shè)計(jì)用加熱片模擬車(chē)內(nèi)加熱功能，加熱片接通５Ｖ電源開(kāi)始加熱。當(dāng)升溫按鍵次數(shù)小于降溫按鍵次數(shù)時(shí)，系統(tǒng)執(zhí)行降溫控制程序，單片機(jī)３．５引腳輸出高電平，Ｑ２三極管導(dǎo)通，ＲＬ２繼電器接通。本設(shè)計(jì)用小風(fēng)扇模擬車(chē)廂內(nèi)制冷功能，此時(shí)風(fēng)扇接通５Ｖ電源開(kāi)始制冷。二、公交車(chē)溫控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)２．１主程序流程其運(yùn)行流程是：打開(kāi)開(kāi)關(guān)通電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，延時(shí)處理后溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，并將采集的溫度值傳輸給液晶顯示屏顯示當(dāng)前溫度，系統(tǒng)判斷按鍵模塊是否有按鍵按下，無(wú)按鍵操作則傳感器繼續(xù)工作；如果有按鍵操作，則單片機(jī)以３ｍｉｎ為采樣周期采集按鍵按下的次數(shù)，然后計(jì)算是否需要改變溫度，并判斷溫度調(diào)節(jié)的度數(shù)，從而控制繼電器工作實(shí)現(xiàn)升降溫功能。２．２溫度采集本設(shè)計(jì)采用ＤＳ１８Ｂ２０型溫度傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)內(nèi)溫度，它具有耗電低、體積小、不易被干擾、容易與微處理器相匹配等優(yōu)點(diǎn)，而且還可以把不同溫度轉(zhuǎn)化成相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。放置傳感器的位置會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性，本設(shè)計(jì)僅用１個(gè)傳感器模擬采集車(chē)內(nèi)溫度，但在實(shí)際中可以在車(chē)廂多個(gè)位置放置，以便更全面地反映車(chē)內(nèi)溫度情況。ＤＳ１８Ｂ２０對(duì)外界溫度進(jìn)行采集并將采集到的信號(hào)通過(guò)數(shù)字信號(hào)的方式經(jīng)Ｐ３．７口傳給單片機(jī)。２．３液晶顯示模塊本設(shè)計(jì)選擇ＬＣＤ１６０２作為顯示模塊。它具有１６×２個(gè)字符的顯示容量，不僅可以顯示當(dāng)前溫度，還可以顯示開(kāi)關(guān)控制量的參數(shù)和繼電器的工作狀態(tài)。ＬＣＤ１６０２工作電壓為４．５Ｖ至５．５Ｖ，當(dāng)電壓達(dá)不到額定工作電壓時(shí)，顯示器則不能工作。ＬＣＤ１６０２在工作電壓５Ｖ時(shí)的電流為２ｍＡ，為了達(dá)到顯示器額定電壓，本設(shè)計(jì)增加了交流直接變壓器將２２０Ｖ電壓變?yōu)椋担?，以保證顯示模塊的正常工作。三、公交車(chē)溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能溫度采集并顯示。通過(guò)溫度傳感器ＤＳ１８Ｂ２０和液晶顯示器ＬＣＤ１６０２將公交車(chē)內(nèi)的溫度顯示出來(lái)。溫度控制按鍵信息采集。單片機(jī)每隔３ｍｉｎ判斷一次是否有按鍵按下，如果沒(méi)有按鍵按下，則繼續(xù)進(jìn)行采集測(cè)溫；如果有按鍵按下，則判斷是升溫處理還是降溫處理。溫度調(diào)節(jié)。設(shè)定一次溫度的改變值為２℃，當(dāng)單片機(jī)判斷出需要升／降溫時(shí)，開(kāi)啟繼電器使其工作，完成升溫或降溫的操作，直到溫度達(dá)到改變量的要求。溫度保持相對(duì)恒定。溫度調(diào)節(jié)完成后，再進(jìn)行下一次采集控制，且限定條件為１ｈ內(nèi)溫度的改變量不超過(guò)６℃。為了避免連續(xù)調(diào)溫或有人惡意改變溫度，系統(tǒng)的夏季空調(diào)設(shè)置溫度不低于１６℃，冬季空調(diào)設(shè)置溫度不高于３０℃。總結(jié)基于單片機(jī)的公交車(chē)溫控系統(tǒng)，旨在改善空調(diào)公交車(chē)內(nèi)乘客的溫感舒適度而又不增加公交車(chē)司機(jī)的工作量。通過(guò)在車(chē)內(nèi)前、中、后部位安裝溫度控制按鍵鍵盤(pán)，讓乘客自己決定車(chē)廂內(nèi)的溫度。經(jīng)過(guò)多次軟件和硬件的調(diào)試后，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)可知，所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的公交車(chē)溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度的檢測(cè)采集和顯示，經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理按鍵數(shù)據(jù)后，能夠自動(dòng)完成升溫和降溫功能。因此，此溫控系統(tǒng)可以在空調(diào)公交車(chē)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。另外，在實(shí)際中公交車(chē)進(jìn)站、出站時(shí)車(chē)門(mén)打開(kāi)乘客上下車(chē)，車(chē)內(nèi)溫度變化會(huì)比較明顯，此時(shí)的溫度測(cè)量和按鍵統(tǒng)計(jì)會(huì)造成溫度調(diào)節(jié)的不準(zhǔn)確性，因此，此弊端在今后的設(shè)計(jì)中仍需進(jìn)一步改進(jìn)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的公交車(chē)溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-12
2021
智能關(guān)窗器單片機(jī)
基于單片機(jī)的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計(jì)雨天智能關(guān)窗器由控制器系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、執(zhí)行器系統(tǒng)和顯示器系統(tǒng)組成。控制器系統(tǒng)是單片機(jī)，傳感器系統(tǒng)由雨滴傳感器和溫度傳感器組成，執(zhí)行器系統(tǒng)是步進(jìn)電機(jī)，顯示器系統(tǒng)是LCD1602液晶屏，各系統(tǒng)分工明確，各司其職，相互合作，從而構(gòu)成雨天智能關(guān)窗器這個(gè)統(tǒng)一整體。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。一、雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)工作流程首先，先由單片機(jī)通過(guò)雨滴傳感器檢測(cè)外部環(huán)境，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，并把信號(hào)傳給單片機(jī)，再由單片機(jī)判斷雨水值是否達(dá)到閾值，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗。其系統(tǒng)功能流程圖如圖2所示。二、雨天智能關(guān)窗器硬件介紹（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊：本設(shè)計(jì)采用的是STC15W4K32S4單片機(jī)。STC系列單片機(jī)是在傳統(tǒng)8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。STC單片機(jī)進(jìn)行了全面技術(shù)的升級(jí)與創(chuàng)新，相對(duì)于傳統(tǒng)8051內(nèi)核的單片機(jī)，其具有更好的性能及優(yōu)點(diǎn)。具有寬電壓范圍，能在2.4～5.5V電壓范圍內(nèi)正常工作；全部采用Flash技術(shù)，擦寫(xiě)次數(shù)10萬(wàn)次以上；采用ISP/IAP（在系統(tǒng)可編程/在應(yīng)用可編程）技術(shù)；增強(qiáng)型8051CPU，1T型，即每個(gè)機(jī)器周期只有1個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，速度比傳統(tǒng)8051單片機(jī)快8～12倍；內(nèi)部具有高可靠復(fù)位電路，ISP編程時(shí)16級(jí)復(fù)位門(mén)檻電壓可選，可徹底省掉外部復(fù)位電路；具有高精準(zhǔn)的R/C內(nèi)部時(shí)鐘，可徹底省掉外部昂貴的晶振；ISP編程時(shí)，內(nèi)部時(shí)鐘5～35MHz可選；大大地提高了集成度，比如集成了8通道高速10位ADC，速度最高可達(dá)30萬(wàn)次每秒。（2）雨滴傳感器模塊：雨滴傳感器用于檢測(cè)是否降雨以及雨量的大小。該傳感器具有抗氧化性、導(dǎo)電性好、壽命長(zhǎng)等性能，配有電位器調(diào)節(jié)靈敏度，工作電壓為3.3V～5V，使用寬電壓LM393比較器。當(dāng)下雨時(shí)，通過(guò)雨滴傳感器，利用水的導(dǎo)電性的原理，本不相通的感應(yīng)板就導(dǎo)通了，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后傳給單片機(jī)，并在LCD液晶屏上顯示降雨量。（3）溫度傳感器模塊：該設(shè)計(jì)采用的溫度傳感器是LM35D，用于檢測(cè)室外的溫度，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后，并在LCD1602液晶屏中顯示。該傳感器具有靈敏度高、線性度好、工作電壓較寬和非常省電等優(yōu)點(diǎn)。該傳感器輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性的關(guān)系，當(dāng)溫度為0℃時(shí)，輸出為0V，每當(dāng)溫度每升高1℃，輸出電壓就增加10mV。其轉(zhuǎn)化公式為U=T×10mV。（4）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊：步進(jìn)電機(jī)顧名思義就是步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，其功能是將脈沖的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移，即給一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度。電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖的個(gè)數(shù)，而不隨負(fù)載的變化而變化。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路需要ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)，ULN2003驅(qū)動(dòng)芯片是由高耐壓、大電流、內(nèi)部有7個(gè)硅NPN型達(dá)林頓管組成。ULN2003的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻，在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來(lái)處理的數(shù)據(jù)；ULN2003工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。在該設(shè)計(jì)中，步進(jìn)電機(jī)的作用是實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗。（5）顯示器模塊：顯示器采用的是LCD1602液晶屏，其能夠顯示32個(gè)字符，2行顯示，即16列×2行。有電位器，可以自行調(diào)節(jié)對(duì)比度，LCD內(nèi)部有復(fù)位電路，可以用來(lái)提供各種控制命令，比如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)顯示、字符移位等等。在該設(shè)計(jì)中用于顯示室外溫度、降雨量以及窗戶的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。三、雨天智能關(guān)窗器系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)O(shè)置閾值為30，在自動(dòng)模式下，當(dāng)降雨量大于30時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)窗。當(dāng)降雨量小于30時(shí)，窗戶自動(dòng)打開(kāi)。在手動(dòng)模式下，設(shè)備在按鍵的控制下實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)窗。自動(dòng)和手動(dòng)模式可以任意切換。經(jīng)過(guò)反復(fù)地實(shí)驗(yàn)、測(cè)試，驗(yàn)證了該設(shè)備性能運(yùn)行穩(wěn)定可靠?？偨Y(jié)智能家居給人們的生活帶來(lái)了新的體驗(yàn)，而且隨著科技的發(fā)展將會(huì)進(jìn)一步改善我們的生活，雨天智能關(guān)窗系統(tǒng)為人們解決了生活中的實(shí)際問(wèn)題。今后，在這個(gè)設(shè)備的基礎(chǔ)上將會(huì)增加更多的功能，諸如智能報(bào)警系統(tǒng)，智能防盜系統(tǒng)，打造一個(gè)舒適智能的家居空間。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的雨天智能關(guān)窗器設(shè)計(jì)技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-11
2021
單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)
單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)及其擴(kuò)展應(yīng)用在使用單片機(jī)搭建有人機(jī)交互的系統(tǒng)時(shí)需要用到鍵盤(pán)通常的按鍵所用開(kāi)關(guān)為機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，電壓信號(hào)切換。系統(tǒng)對(duì)鍵盤(pán)的輸邏輯0或l行準(zhǔn)確采樣避免錯(cuò)誤輸入是非常有必要的。理想的鍵盤(pán)輸入特性是：按鍵沒(méi)有按下時(shí)輸入為邏輯l廣旦按下則輸入立刻變?yōu)檫壿婳松開(kāi)時(shí)輸入則立刻變?yōu)檫壿?。然而實(shí)際的鍵盤(pán)受制造工藝等影響其輸入特性不可能完美。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，—般為5ms—lOms。單片機(jī)工作時(shí)間都是納秒與毫秒級(jí)別當(dāng)按鍵按下時(shí)在觸點(diǎn)即將接觸到完全接觸這段時(shí)間里，鍵盤(pán)的通斷狀態(tài)很可能已經(jīng)改變了多次。即在這段時(shí)間里鍵盤(pán)輸入了多次邏輯0和1。也就是輸入處于失控狀態(tài)。如果這些輸入被系統(tǒng)響應(yīng)，則系統(tǒng)暫時(shí)也將處于失控狀態(tài)這是我們要盡量避免的。在觸點(diǎn)即將分離到完全分離這段時(shí)間也是一樣的。鍵盤(pán)在輸入邏輯轉(zhuǎn)換時(shí)實(shí)際上是產(chǎn)生了瞬時(shí)的高頻干擾脈沖。為確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)。即在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理。目的在于消除干擾以達(dá)到理想輸入特性。有兩個(gè)階段可以設(shè)法消除此干擾：1、在鍵盤(pán)信號(hào)輸入系統(tǒng)之前（系統(tǒng)外）：2、鍵盤(pán)信號(hào)輸入系統(tǒng)以后(系統(tǒng)內(nèi))。一、硬件消抖在信號(hào)輸入系統(tǒng)之前將抖動(dòng)干擾消除，可以節(jié)省系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)對(duì)其他信號(hào)的響應(yīng)能力這就是硬件消抖。（1）基本RS硬件消抖：用兩個(gè)“與非門(mén)”構(gòu)成一個(gè)RS觸發(fā)器利用基本RS鎖存器的記憶作用消除開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)振動(dòng)所產(chǎn)生的影響。開(kāi)關(guān)S每切換一次輸出端只有一次翻轉(zhuǎn)不存在抖動(dòng)波形。（2）電容濾波消抖：使用RS鎖存器消抖只適用于單刀雙擲開(kāi)關(guān)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中常用的鍵盤(pán)多是兩個(gè)接線端的按鍵。對(duì)此類(lèi)按鍵的常用硬件消抖方法為在按鍵上并聯(lián)電容利用電容放電延時(shí)平波，再經(jīng)過(guò)施密特反相器調(diào)整就能夠得到?jīng)]有毛刺的脈沖波。（3）中斷法消抖：每個(gè)按鍵都外接到外部中斷口上當(dāng)有按鍵按下時(shí)引起單片機(jī)的中斷。此種方法的好處在于不用在主程序不斷循環(huán)查詢.只要有中斷再去做相應(yīng)處理不足之處在于—個(gè)單片機(jī)的中斷源是相當(dāng)寶貴的所以很少有人采用這種方法。二、軟件延時(shí)消抖如前所述若采用硬件消抖電路那么N個(gè)鍵就必須配有N個(gè)防抖電路。因此，當(dāng)按鍵的個(gè)數(shù)比較多時(shí)硬件防抖將無(wú)法勝任。在這種情況下I可以采用軟件的方法進(jìn)行防抖。軟件消抖的實(shí)質(zhì)在于降低鍵盤(pán)輸入端口的采樣頻率將高頻抖動(dòng)略去即檢測(cè)出鍵閉合后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序，產(chǎn)生5ms一10ms的延時(shí)，讓前沿抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。當(dāng)檢測(cè)到按鍵釋放后，也要給5ms一10ms的延時(shí)，待后沿抖動(dòng)消失后才能轉(zhuǎn)入該鍵的處理程序。三、軟件消抖的擴(kuò)展應(yīng)用在實(shí)際應(yīng)用中軟件消抖技術(shù)并不單純運(yùn)用在按鍵上，也可運(yùn)用于其他地方以使程序運(yùn)行更加合乎我們的要求，如下面二種情況：1)在某些情況下例如系統(tǒng)受到外部震動(dòng)，也會(huì)在按鍵電路中出現(xiàn)電平抖動(dòng)但這種抖動(dòng)不是控制者所希望的操作如果沒(méi)有防抖程序那么系統(tǒng)會(huì)因這種不希望出現(xiàn)的干擾而錯(cuò)誤動(dòng)作。2)為了避免系統(tǒng)誤判可以編寫(xiě)防抖動(dòng)程序。下面就第一種情況在行程控制系統(tǒng)中)采用這種技術(shù)盾看能否提高系統(tǒng)性能更好的實(shí)現(xiàn)功能I彌補(bǔ)常用方法的不足!.以一個(gè)簡(jiǎn)單的工控項(xiàng)目來(lái)舉例說(shuō)明顧目要求上電后，_-個(gè)普通電機(jī)控制—個(gè)滑塊從左邊往右邊推最右邊有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)滑塊碰到行程開(kāi)關(guān)后息機(jī)停止運(yùn)動(dòng)結(jié)束。轉(zhuǎn)化成單片機(jī)編程思路用1個(gè)IO口輸出扃電平時(shí)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，f氐電平時(shí)電機(jī)停止。另1個(gè)IO口作輸入術(shù)全測(cè)行程開(kāi)關(guān)的電平狀態(tài)如果發(fā)現(xiàn)是高電平說(shuō)明還沒(méi)碰上行程開(kāi)關(guān)感應(yīng)器加果發(fā)現(xiàn)是低電平就說(shuō)明碰上了感應(yīng)器此時(shí)就可以發(fā)出停止電機(jī)的命令。思路一：直接判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)廣且發(fā)現(xiàn)低電平，就認(rèn)為電機(jī)已經(jīng)碰到了行程開(kāi)關(guān)馬上停止電機(jī)。這種思路的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)及時(shí)膽缺點(diǎn)是太靈敏抗干擾能力非常差在工控環(huán)境里當(dāng)電機(jī)正在行進(jìn)的過(guò)程中如果受到電源的波動(dòng)或者外來(lái)的毛刺信號(hào)干擾行程開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)可能會(huì)讀取到瞬間的低電平局致單片機(jī)誤判斷提前把電機(jī)停止了息機(jī)還沒(méi)碰到行程開(kāi)關(guān)就草率停機(jī)。思路二：在判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)時(shí)加入了軟件的抗干擾處理（即軟件消抖技術(shù))，一旦發(fā)現(xiàn)低電平，一個(gè)計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)在計(jì)時(shí)的期間如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)高電平就馬上把計(jì)時(shí)器清零，如果一直是低電平，并且期間沒(méi)有出現(xiàn)高電平就認(rèn)為是穩(wěn)定的低電平此時(shí)判定是碰到了行程開(kāi)關(guān)。這種思路的優(yōu)點(diǎn)是增加了抗干擾處理幾乎能百分百保證電機(jī)碰到了行程開(kāi)關(guān)才停機(jī)不會(huì)有第一種思路的誤判了。缺點(diǎn)是因?yàn)樵谲浖垢蓴_環(huán)節(jié)增加了—小段延時(shí)而這一小段的延時(shí)會(huì)導(dǎo)致電機(jī)碰到行程開(kāi)關(guān)后沒(méi)有馬上停止滑塊繼續(xù)往右運(yùn)動(dòng)一小段時(shí)間才停止這樣因?yàn)橛袘?yīng)力存在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)了容易把右邊的限位機(jī)械結(jié)構(gòu)壓壞擠壞。思路三：本思路是結(jié)合了前面兩種的優(yōu)點(diǎn)在判斷行程感應(yīng)器的電平狀態(tài)時(shí)當(dāng)發(fā)現(xiàn)是低電平日寸(哪怕是干擾時(shí)出現(xiàn)的瞬間低電平)，電機(jī)馬上暫侵暫停和停止的概念不一樣雖然電機(jī)都是沒(méi)有轉(zhuǎn))，當(dāng)發(fā)現(xiàn)是高電平時(shí)甩機(jī)繼續(xù)運(yùn)行什么時(shí)候才認(rèn)為碰到行程開(kāi)關(guān)?當(dāng)?shù)碗娖较袼悸范菢舆B續(xù)持續(xù)低電平的時(shí)間超過(guò)某個(gè)值時(shí)才認(rèn)為碰到了行程開(kāi)關(guān)。在此判斷低電平的小延時(shí)期間，電機(jī)是處于暫停的狀沒(méi)有轉(zhuǎn))所以不會(huì)過(guò)沖擠壓右邊的行程限位機(jī)構(gòu)。這種思路優(yōu)點(diǎn)是既能及時(shí)響應(yīng)又增加了行程開(kāi)關(guān)檢測(cè)的抗干擾處理，又不會(huì)讓電機(jī)過(guò)沖擠壓右邊的行程開(kāi)關(guān)第三種思路能夠更好的實(shí)現(xiàn)功能并能有效防止干擾!總結(jié)傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)大多是串行處理只能并行處理—些中斷程序。對(duì)于這樣的系統(tǒng)只能采用單純軟件或硬件消抖但都不那么完美。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性往往是在硬件消抖技術(shù)的基礎(chǔ)上再適當(dāng)應(yīng)用軟件消抖技術(shù)這樣能更好的滿足系統(tǒng)的需要。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)按鍵消抖技術(shù)及其擴(kuò)展應(yīng)用。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-10
2021
智能輪式機(jī)器人設(shè)計(jì)
基于Arduino單片機(jī)的智能輪式機(jī)器人設(shè)計(jì)輪式機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用方面可以完成自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的任務(wù)，當(dāng)今社會(huì),隨著生產(chǎn)條件日益現(xiàn)代化,勞動(dòng)生產(chǎn)率要求越來(lái)越高,企業(yè)更注重效率,機(jī)器人在社會(huì)各領(lǐng)域的作用越來(lái)越大,對(duì)機(jī)器人的研究成為熱門(mén)話題,各項(xiàng)機(jī)器人比賽也備受人們的關(guān)注。如今在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景之下，催生了網(wǎng)上購(gòu)物等平臺(tái)，同時(shí)也為物流業(yè)的蓬勃發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。在物流中心，快遞的分揀基本上還是依靠人工來(lái)實(shí)現(xiàn)，人工揀貨既效率低下而且又容易出錯(cuò)，隨著業(yè)務(wù)量的增加還得增加更多的人手，所以自動(dòng)分揀的建設(shè)是快遞發(fā)展的必然方向。因此智能分揀機(jī)器人的研究與創(chuàng)新應(yīng)用將很大程度的解決物流行業(yè)所面臨的一些問(wèn)題，更重要的是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)的一些功能能被應(yīng)用于各行各業(yè)，充分體現(xiàn)出智能化為人們生活和生產(chǎn)帶來(lái)的便利。本次機(jī)器人實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用輪式機(jī)器人的設(shè)計(jì)方式，即移動(dòng)機(jī)器人的一種。要求機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)將搬運(yùn)物通過(guò)指定路線搬運(yùn)到相應(yīng)位置，同時(shí)搬運(yùn)機(jī)器人能夠自動(dòng)躲避路線中的障礙，自主應(yīng)對(duì)復(fù)雜的道路環(huán)境。搬運(yùn)機(jī)器人能夠通過(guò)無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，能夠更好的服務(wù)于人類(lèi)。一、智能輪式機(jī)器人方案開(kāi)發(fā)思路智能搬運(yùn)機(jī)器人通過(guò)四輪驅(qū)動(dòng)，每個(gè)車(chē)輪都由一個(gè)直流電機(jī)控制，通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)控制機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。通過(guò)超聲波模塊或者紅外感應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)障礙物的識(shí)別，并將模塊采集的信息傳送給單片機(jī)，由單片機(jī)判斷后對(duì)控制電機(jī)的IO口發(fā)送指令，使機(jī)器人完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作。人工無(wú)線控制是通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)?？梢詿o(wú)線控制機(jī)器人完成前進(jìn)，后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的指令，從而讓機(jī)器人到達(dá)指定位置。二、智能輪式機(jī)器人硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用Arduino控制板，此芯片負(fù)責(zé)控制電機(jī)狀態(tài)，并處理從各個(gè)模塊收集的信息，然后發(fā)出相應(yīng)指令。本次項(xiàng)目以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新為主，由于干電池體積小，使用方便，可任意組合成所需電壓的直流電源，所以采用干電池供電。本實(shí)驗(yàn)采用2節(jié)3.7V大容量18650鋰電池供電，為系統(tǒng)中的各個(gè)模塊提供穩(wěn)定可靠的工作電壓。機(jī)器人設(shè)計(jì)采用輪式機(jī)器人的設(shè)計(jì)概念，每個(gè)輪子配有一塊DC3-6V直流減速馬達(dá)電機(jī)，減速比為1：48，工作電壓為3-6V。合適的電機(jī)在實(shí)驗(yàn)中占有非常重要的位置，耐用、環(huán)保和屏蔽環(huán)境干擾等都是其要考慮的參數(shù)，并且好的電機(jī)在代碼的包容度上也有明顯的幫助。本次實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案是TB6612FNG電路。TB6612FNG是雙驅(qū)動(dòng)，電機(jī)電源接口帶有反接保護(hù)電路。相對(duì)于傳統(tǒng)的L298N效率上提高好多，體積上也大幅減少。超聲波模塊由發(fā)射電路和接收電路組成。本次實(shí)驗(yàn)采用的超聲波傳感器是最常見(jiàn)的HC-SR04，使用電壓為DC5V，輸出5v高電平和0v低電平。靜態(tài)電流小于2mA,感應(yīng)角度不大于15度,探測(cè)距離為500cm,精度可達(dá)0.3cm。SR04是利用超聲波特性檢測(cè)距離的傳感器，其帶有兩個(gè)超聲波探頭，分別用作發(fā)射和接收超聲波。先使用Arduino的數(shù)字引腳13向TRIG腳輸入至少10us的觸發(fā)信號(hào)，模塊將自動(dòng)發(fā)出8個(gè)40KHZ的超聲波脈沖，并自動(dòng)檢測(cè)是否有信號(hào)返回。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則ECHO引腳會(huì)輸出高電平，根據(jù)高電平持續(xù)時(shí)間就可以獲得機(jī)器人與被測(cè)障礙物的距離，從而完成避障任務(wù)。紅外傳感器尋線的基本原理是利用物體的反射性質(zhì)。本次實(shí)驗(yàn)是巡黑線行駛，采用的是四路紅外傳感器分別連接在Ar-duino主控板上的A1，A2，A3，A4口上，當(dāng)紅外線發(fā)射到黑線上時(shí)會(huì)被黑線吸收掉，發(fā)射到其它的顏色上將會(huì)反射到紅外的接收管上。以主控板上IO口高低電平的變化來(lái)判斷小車(chē)行駛軌跡。三、智能輪式機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)在進(jìn)行微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)外，大量的工作就是如何根據(jù)每個(gè)生產(chǎn)對(duì)象的實(shí)際需要設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計(jì)在微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中占重地位。對(duì)于本系統(tǒng)，軟件更為重要。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制兩個(gè)基本類(lèi)型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過(guò)程控制程序主要是使單片機(jī)按一定的方法進(jìn)行計(jì)算，然后再輸出，以便控制生產(chǎn)。為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，通常把整個(gè)過(guò)程分成若干個(gè)部分，每一部分叫做一個(gè)模塊。所謂“模塊”，實(shí)質(zhì)上就是所完成一定功能，相對(duì)獨(dú)立的程序段，這種程序設(shè)計(jì)方法叫模塊程序設(shè)計(jì)法。模塊程序設(shè)計(jì)法的主要優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)蝹€(gè)模塊比起一個(gè)完整的程序易編寫(xiě)及調(diào)試；模塊可以共存，一個(gè)模塊可以被多個(gè)任務(wù)在不同條件下調(diào)用；模塊程序允許設(shè)計(jì)者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計(jì)者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序、定時(shí)子程序、避障子程序、中斷子程序顯示子程序、調(diào)速子程序、算法子程序構(gòu)成。智能分檢機(jī)器人在承載物件后應(yīng)按照規(guī)劃路線行駛到指定的區(qū)域等待物件被卸載，不同顏色的物件將被運(yùn)送到不同的分類(lèi)區(qū)域。然后機(jī)器人將回到初始區(qū)域開(kāi)始下一輪的任務(wù)，如此循環(huán)往復(fù)。本項(xiàng)目系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要包括尋線運(yùn)動(dòng)子程序，避障子程序以及顏色識(shí)別子程序。智能分揀機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)整套的任務(wù)流程離不開(kāi)各個(gè)模塊功能的配合。本次實(shí)驗(yàn)采用的是Arduino單片機(jī)，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)分揀的機(jī)器人，具有尋線運(yùn)動(dòng)，顏色識(shí)別，避障等特點(diǎn)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于Arduino單片機(jī)的智能輪式機(jī)器人設(shè)計(jì)技術(shù)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-09
2021
語(yǔ)音警示系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于超聲波及單片機(jī)技術(shù)的交通風(fēng)險(xiǎn)語(yǔ)音警示系統(tǒng)目前人們駕駛汽車(chē)行駛在道路上，仍然是以肉眼判斷為主，觀察路況，車(chē)間以信號(hào)燈進(jìn)行信息傳遞。其次我國(guó)的車(chē)載道路交通預(yù)警系統(tǒng)比較落后，超聲波技術(shù)一般只用到了倒車(chē)?yán)走_(dá)當(dāng)中，應(yīng)用的范圍還比較窄。在車(chē)輛中，大部分語(yǔ)音警示還是基于GPS的限速和超速提醒。目前汽車(chē)倒車(chē)?yán)走_(dá)主要是具備數(shù)碼管或者液晶屏的距離顯示并且?guī)в蟹澍Q器的語(yǔ)音報(bào)警為主的汽車(chē)安全系統(tǒng)。車(chē)上安裝有實(shí)時(shí)測(cè)量車(chē)距和前后車(chē)輛車(chē)速的裝置還很少，大部分汽車(chē)都還沒(méi)有自己的“眼睛”，而激光測(cè)距等設(shè)備成本較高，而且目前的報(bào)警系統(tǒng)大多是通過(guò)液晶數(shù)碼管顯示車(chē)速或者距離，容易分散駕駛員的注意力，造成很多事故。一、交通風(fēng)險(xiǎn)語(yǔ)音警示系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本作品的汽車(chē)語(yǔ)音風(fēng)險(xiǎn)警示裝置包含有單片機(jī)控制電路、超聲波測(cè)距傳感器、語(yǔ)音芯片等，該裝置將各部件有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)超聲波的發(fā)射與接收，完成對(duì)速度的測(cè)量，同時(shí)單片機(jī)工作，完成語(yǔ)音播報(bào)的工程。本系統(tǒng)在工作的時(shí)候采用的是兩個(gè)超聲波探頭分別進(jìn)行超聲波發(fā)射和接收來(lái)進(jìn)行距離和相對(duì)速度的測(cè)量。本系統(tǒng)能測(cè)量前后車(chē)的速度和距離，當(dāng)車(chē)距小于5m的時(shí)候語(yǔ)音提示實(shí)時(shí)距離及其相對(duì)速度，從而起到提示和報(bào)警的作用。本系統(tǒng)利用單片機(jī)對(duì)超聲波信號(hào)循環(huán)不斷地進(jìn)行采集。系統(tǒng)包括超聲波傳感器、單片機(jī)控制、語(yǔ)音芯片。這個(gè)設(shè)計(jì)能夠連續(xù)測(cè)距測(cè)速，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理后，進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)警示。1.1超聲波模塊的選擇根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用T/R-40超聲波傳感器到本系統(tǒng)。超聲波發(fā)射過(guò)程：發(fā)射電路主要由超聲波發(fā)射換能器T40和反相器74LS04構(gòu)成。工作時(shí)單片機(jī)P1.0端口輸出的40kHz的方波信號(hào)一路經(jīng)一級(jí)反向器后送到超聲波換能器的一個(gè)電極，另一路方波信號(hào)經(jīng)兩級(jí)反向器后送到超聲波換能器的另一個(gè)電極，采用推換形式將方波信號(hào)加到超聲波換能器的兩端，這樣就可以提高超聲波的發(fā)射強(qiáng)度。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。上位電阻R1、R2一方面可以增加超聲波換能器的阻尼效果，縮短其自由振蕩時(shí)間，另一方面可以提高反向器74LS04輸出高電平的驅(qū)動(dòng)能力。超聲波接收過(guò)程：超聲波接收電路由兩級(jí)放大電路、超聲波傳感器和鎖相環(huán)電路組成。由于超聲波傳感器接收到的反射波信號(hào)非常微弱，所以兩級(jí)放大電路用于對(duì)傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行放大。當(dāng)鎖相環(huán)電路接收到頻率符合要求的信號(hào)后向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求。由于發(fā)送的超聲波頻率為40kHz，幫調(diào)整相關(guān)元件使鎖相環(huán)的中心頻率為40kHz，只響應(yīng)該頻率的信號(hào)，避免了其他頻率信號(hào)的干擾。當(dāng)超聲波傳感器接收到超聲波信號(hào)后，送入兩級(jí)放大器放大，放大后的信號(hào)進(jìn)入鎖相環(huán)檢波，如果頻率為40kHz，則從8腳發(fā)出低電平中斷請(qǐng)求信號(hào)送單片機(jī)P3.3端，單片機(jī)檢測(cè)到低電平后停止定時(shí)器的工作。1.2單片機(jī)的選擇根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，選擇AT89S51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的單片機(jī)使用。51系列單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和片內(nèi)資源等方面與標(biāo)準(zhǔn)的52系列的單片機(jī)可以完全兼容。51系列的單片機(jī)功耗低，執(zhí)行速率很快，最高時(shí)鐘頻率可以達(dá)到90MHz，在應(yīng)用、在系統(tǒng)都可以編程，不占用用戶的資源。1.3語(yǔ)音芯片的選擇ISD2560語(yǔ)音芯片錄放時(shí)間32s~120s，音質(zhì)較好。該芯片內(nèi)含振蕩器，采用CMOS技術(shù)，具有自動(dòng)增益控制、話筒前置放大、平滑濾波器、防混淆濾波器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)及EEPRIM陣列等特點(diǎn)。該語(yǔ)音芯片的采樣頻率為8kHz，相同系列的產(chǎn)品采樣頻率越低，錄放時(shí)間越長(zhǎng)，但是通頻帶和音質(zhì)會(huì)有所降低。ISD2560可以重復(fù)錄放10萬(wàn)次，它是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，ISD2560省去了A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，集成度較高。1.4距離、相對(duì)速度計(jì)算的工作原理系統(tǒng)對(duì)距離、速度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由安裝在同一水平線上的超聲波傳感器發(fā)射超聲波，遇到障礙物后超聲波被反射回來(lái)，被接收器接受，然后通過(guò)超聲波反射的時(shí)間，確定距離。具體操作首先是由超聲波發(fā)射探頭向倒車(chē)的方向發(fā)射超聲波，與此同時(shí)定時(shí)器開(kāi)始工作，記錄時(shí)間，超聲波在空氣中傳播的途中只要遇到障礙物后就會(huì)被反射回來(lái)，當(dāng)超聲波接收器接收到反射波后就會(huì)給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其立刻停止計(jì)時(shí)。這樣，定時(shí)器就能夠準(zhǔn)確的記錄下超聲波發(fā)射點(diǎn)至所測(cè)量的障礙物之間往返傳播所用的時(shí)間，通過(guò)得到的數(shù)據(jù)，運(yùn)用固定的公式算出安全距離，并提示。1.5系統(tǒng)C程序設(shè)計(jì)主程序首先會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，刪除必要的數(shù)據(jù)，然后將超聲波的回波接收標(biāo)志位置位，并且使單片機(jī)的某個(gè)端口輸出一個(gè)低電平用來(lái)啟動(dòng)超聲波發(fā)射電路，此時(shí)定時(shí)器開(kāi)始工作，同時(shí)計(jì)算距離的子程序也開(kāi)始工作，然后再根據(jù)定時(shí)器記錄的時(shí)間計(jì)算出所需要測(cè)量的相對(duì)速度以及距離，再調(diào)用聲音處理程序來(lái)報(bào)警。最后主程序通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的接收，完成后續(xù)的工作，就這樣，該系統(tǒng)會(huì)連續(xù)不斷地運(yùn)行，以兩個(gè)測(cè)量周期為一個(gè)計(jì)算單位，計(jì)算出相對(duì)的速度，然后循環(huán)不斷地進(jìn)行此操作，最終完成對(duì)距離、速度的測(cè)量。該系統(tǒng)采用的是模塊化設(shè)計(jì)方法，由超聲波發(fā)生子程序、主超聲波程序、距離計(jì)算子程序、超聲波接收中斷子程序等程序組成。二、語(yǔ)音警示系統(tǒng)單片機(jī)研究通過(guò)查閱資料學(xué)習(xí)，了解超聲波的物理性質(zhì)和單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)。其實(shí)很多方法都已經(jīng)被專(zhuān)家們論證過(guò)，已經(jīng)有了一定的成果，可以加以修改后使用。由于筆者能力有限，知識(shí)欠缺，只能對(duì)要用的知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單修改和整理，應(yīng)用到自己的想法當(dāng)中。通過(guò)查閱每一個(gè)選用的器件的參數(shù)，看其是否符合主流的應(yīng)用，能不能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求。本作品基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)距離和相對(duì)速度的提示，將超聲波測(cè)距和傳感器聯(lián)系在一起，利用單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理功能測(cè)量并提示汽車(chē)與障礙物之間的距離和相對(duì)于自己行車(chē)的速度。這樣駕駛員就能直接判斷汽車(chē)之間的距離。本裝置的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易，完善度不高，但規(guī)模小，器件少、調(diào)試方便，成本也低，器件更換容易，并且不占用駕駛員的視覺(jué)空間，可以完全解除駕駛員在倒車(chē)過(guò)程中的顧慮和困擾，減少事故的發(fā)生。總結(jié)汽車(chē)交通風(fēng)險(xiǎn)提示系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是基于AT89C51單片機(jī)控制核心，同時(shí)是以超聲波測(cè)距為主的語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)。通過(guò)理論上大致的分析，設(shè)計(jì)方案基本可行。本系統(tǒng)工作時(shí)，通過(guò)超聲波傳感器完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集，然后單片機(jī)開(kāi)始工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算以及處理，最后將結(jié)果通過(guò)語(yǔ)音芯片提示駕駛員。各個(gè)器件價(jià)格低廉，易于普及。科學(xué)技術(shù)在不斷的發(fā)展，越來(lái)越多的超聲波技術(shù)會(huì)出現(xiàn)在傳感器中，超聲波的應(yīng)用可以極大的提高精度，而且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于操作，但是目前我國(guó)在這方面的技術(shù)十分的有限，還不能夠完全的制造超聲波傳感器，在不久的將來(lái)，超聲波技術(shù)一定會(huì)以精確方便的優(yōu)勢(shì)滿足各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用。本系統(tǒng)欠缺完善度，缺乏修正，忽略了溫度的影響，精確度也比較低，但是作為安全輔助系統(tǒng)，配合以駕駛員的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，還是能夠規(guī)避一定程度的風(fēng)險(xiǎn)，有比較廣闊的應(yīng)用前景的。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于超聲波及單片機(jī)技術(shù)的交通風(fēng)險(xiǎn)語(yǔ)音警示系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-08
2021
智能服裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)微電子、網(wǎng)絡(luò)通信和嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，推進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新成果的普及和應(yīng)用。近年來(lái)，智能化可穿戴設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的一部分，受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，正逐漸走進(jìn)人們的生活，如智能手表、智能眼鏡、智能服裝等。為使智能化可穿戴設(shè)備更好地滿足社會(huì)需求和實(shí)際應(yīng)用，給人類(lèi)提供智能、便捷和高效的服務(wù)，各領(lǐng)域科研、技術(shù)人員加大了對(duì)可穿戴設(shè)備技術(shù)的研究和應(yīng)用力度。服裝作為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?，位居“衣食住行”之首，將可穿戴技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入服裝，研究集感知、驅(qū)動(dòng)、處理和傳輸于一體的智能服裝成為市場(chǎng)主流趨勢(shì)和時(shí)代發(fā)展熱點(diǎn)。智能服裝最早應(yīng)用于軍事、航天等特殊領(lǐng)域，后來(lái)逐漸拓展至醫(yī)療、保健、體育等行業(yè)。例如，針對(duì)人體健康方面的智能服裝，通常將嵌入式技術(shù)和多傳感器技術(shù)應(yīng)用到服裝上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)人員的血壓、脈搏、心率、體溫等信息的采集和處理。在醫(yī)療領(lǐng)域，智能服裝還用來(lái)研究高血壓、心臟病等患者的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問(wèn)題，特別是將醫(yī)療器械與智能服裝相結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計(jì)已成為當(dāng)前及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。為使智能服裝更加滿足用戶需求，研究者還將無(wú)線通信及數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用于智能服裝。與有線傳輸技術(shù)相比，無(wú)線通信在經(jīng)濟(jì)性、便攜性及舒適性等方面都有顯著優(yōu)勢(shì)。此外，智能服裝還可以從服裝的新功能、智能化程度及新型材料等方面進(jìn)行深入研究。由于病人、兒童、老人等屬于弱勢(shì)群體，對(duì)體溫和外界環(huán)境反應(yīng)不太敏感，需要全方位、全過(guò)程的實(shí)時(shí)護(hù)理。本文基于STC89 C52單片機(jī)設(shè)計(jì)了一種智能服裝系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)感知人體與環(huán)境溫度、大氣氣壓和空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)，并通過(guò)短距離無(wú)線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳遞到電腦或手機(jī)終端，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)病人、兒童、老人等24 h實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，還利用特殊的紫外線LE D發(fā)光二極管和超聲波傳感器，設(shè)計(jì)了具有驅(qū)蚊功能的驅(qū)蚊傳感器模塊，使智能服裝系統(tǒng)能夠有效驅(qū)除蚊蟲(chóng)。同時(shí)，多傳感器數(shù)據(jù)融合模式的設(shè)計(jì)也是本文研究的重點(diǎn)，其目的是剔除監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤、冗余等數(shù)據(jù)，避免造成不必要的干擾，以正確獲取監(jiān)測(cè)人員的綜合健康評(píng)價(jià)值，從而有助于做出健康評(píng)估并采取有效應(yīng)對(duì)措施。一、智能服裝系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)智能服裝系統(tǒng)采用插拔技術(shù)，將感知人體健康的傳感器(如溫度傳感器LM335 A)、微處理器STC89 C52等微電子器件嵌入智能服裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)人員的健康狀態(tài)和環(huán)境信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、處理、顯示、預(yù)警等功能。該系統(tǒng)主要包括微處理器模塊、傳感器模塊、通信模塊、上位機(jī)和監(jiān)測(cè)終端。智能服裝系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。1.2智能服裝系統(tǒng)工作原理本文設(shè)計(jì)的智能服裝系統(tǒng)基于S T C8 9 C5 2微處理器，集成了溫度傳感器、氣壓傳感器、驅(qū)蚊傳感器和環(huán)境氣體傳感器等模塊，并采用了藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)。首先，智能服裝系統(tǒng)將多傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)安裝的藍(lán)牙設(shè)備(藍(lán)牙收發(fā)器)進(jìn)行接收、轉(zhuǎn)發(fā)，即采用藍(lán)牙無(wú)線通信協(xié)議將接收的監(jiān)測(cè)人員健康狀態(tài)數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至附近的上位機(jī)。其次，在上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、優(yōu)化和存儲(chǔ)，再由I n te r n e t、4G、GPＲS等網(wǎng)絡(luò)傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端，實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)、處理、顯示等功能。最后，用戶可以在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端通過(guò)APP、IPAD、WEB等實(shí)時(shí)查看人員的綜合健康狀況。同時(shí)，該系統(tǒng)還利用光傳感器與物理驅(qū)蟲(chóng)模塊相結(jié)合，不僅可以全天候監(jiān)測(cè)人體健康狀況，還能達(dá)到驅(qū)除蚊蟲(chóng)的效果。智能服裝系統(tǒng)綜合運(yùn)用了傳感器、嵌入式開(kāi)發(fā)、通信及軟件開(kāi)發(fā)等技術(shù)，可以實(shí)時(shí)感知人體健康狀況數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，方便用戶通過(guò)連接的遠(yuǎn)程電腦或移動(dòng)設(shè)備終端查看各類(lèi)監(jiān)測(cè)信息和綜合健康評(píng)價(jià)值。二、智能服裝系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1傳感器模塊硬件設(shè)計(jì)主要是對(duì)安裝在服裝上的監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括使用的微處理器、溫度傳感器、氣壓傳感器、驅(qū)蚊傳感器和環(huán)境氣體傳感器等模塊的設(shè)計(jì)。智能服裝系統(tǒng)的微處理器和各傳感器模塊設(shè)計(jì)原理如圖2所示。溫度傳感器模塊采用LM335 A高精度溫度傳感器芯片，主要采集監(jiān)測(cè)人員的實(shí)時(shí)體溫和環(huán)境溫度。LM335 A溫度傳感器精度高、體積小，電源供電靈活、方便，比較適合嵌入到智能服裝系統(tǒng)。驅(qū)蚊傳感器模塊的關(guān)鍵技術(shù)是利用蚊蟲(chóng)對(duì)特殊光源特別厭惡，以及對(duì)一定頻率的超聲波比較敏感，以達(dá)到驅(qū)趕蚊蟲(chóng)的效果。設(shè)計(jì)的驅(qū)蚊傳感器模塊的發(fā)光源采用3 mm紫外線LED發(fā)光二極管;超聲波傳感器采用SSE1625T塑殼超聲波傳感器(16 mm/25 kHz)。氣壓傳感器模塊主要是輔助智能服裝系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的人體健康狀況數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、有效。環(huán)境氣壓不同，會(huì)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)造成一定的影響。因此，為了使監(jiān)測(cè)的各類(lèi)數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確反映人體的實(shí)時(shí)健康狀況，特別在智能服裝系統(tǒng)中嵌入了氣壓傳感器模塊。本文設(shè)計(jì)的氣壓傳感器模塊采用的氣壓傳感器為MS5611－01 B A03傳感器芯片。環(huán)境氣體檢測(cè)傳感器模塊主要是為了實(shí)時(shí)了解監(jiān)測(cè)人員所處的環(huán)境狀況。近年來(lái)，環(huán)境污染日趨嚴(yán)峻，造成生活環(huán)境嚴(yán)重影響人們的健康和生命。病人、兒童、老人等弱勢(shì)群體對(duì)生活環(huán)境更加敏感，在某種場(chǎng)合或情況下需要時(shí)刻關(guān)注空氣質(zhì)量。本文設(shè)計(jì)的智能服裝系統(tǒng)集成了環(huán)境氣體檢測(cè)傳感器模塊，通過(guò)環(huán)境氣體傳感器實(shí)時(shí)感知監(jiān)測(cè)人員所處環(huán)境的空氣質(zhì)量，并綜合監(jiān)測(cè)的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，有效評(píng)估監(jiān)測(cè)人員的健康狀況。智能服裝系統(tǒng)采用功耗低、體積小的C C S8 1 1數(shù)字型空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)傳感器，通過(guò)單片機(jī)控制氣體傳感器進(jìn)行氣體數(shù)據(jù)的采集。2.2控制電路模塊STC89 C52處理器是一種低功耗、高性能的微控制器，具有8 K的系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89 C52微處理器被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)中，為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供更靈活、有效的解決方案。智能服裝系統(tǒng)可在STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)電路原理圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合上述各類(lèi)傳感器模塊，利用藍(lán)牙通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的采集與傳輸。2.3通信電路原理Proteus是英國(guó)著名的E DA工具(仿真軟件)，包括原理圖布圖、代碼調(diào)試及單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真等，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。利用該工具可實(shí)現(xiàn)智能服裝系統(tǒng)通信電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試和仿真。三、智能服裝系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)智能服裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備必須依賴程序才能實(shí)現(xiàn)各傳感器數(shù)據(jù)采集和傳輸功能。3.1監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)智能服裝系統(tǒng)的監(jiān)控平臺(tái)可以方便用戶查看監(jiān)測(cè)信息。系統(tǒng)監(jiān)控平臺(tái)可以在上位機(jī)、遠(yuǎn)程WE B終端、移動(dòng)終端等進(jìn)行訪問(wèn)，其功能主要包括各傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、人體健康綜合評(píng)價(jià)等信息的顯示、查詢等功能。其中，人體健康綜合評(píng)價(jià)值是通過(guò)多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)處理之后的融合值;人體溫度值可以同時(shí)查看監(jiān)測(cè)者的左腋窩、右腋窩、前胸和后背4個(gè)部位的局部溫度。所有數(shù)據(jù)不但可以直觀顯示數(shù)字形式，而且可以顯示出實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)變化曲線。3.2數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)處理方面，智能服裝系統(tǒng)主要采用多傳感器數(shù)據(jù)融合方法，將多傳感器數(shù)據(jù)傳送至上位機(jī)后進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。通常，在人體健康狀態(tài)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中可能存在外界環(huán)境、系統(tǒng)異常等因素影響，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在丟包、冗余、不準(zhǔn)確或錯(cuò)誤等現(xiàn)象。因此，對(duì)智能服裝系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)融合處理為更準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)，以達(dá)到綜合評(píng)估人體健康的目的。結(jié)論本文通過(guò)分析智能服裝的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一種基于STC89C52單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)感知監(jiān)測(cè)人員(如病人、兒童、老人等特殊群體)的健康狀態(tài)信息，通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)將人體溫度、環(huán)境溫度、大氣氣壓和空氣質(zhì)量等多傳感器數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，并對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行一級(jí)融合和二級(jí)融合，再將融合后更加準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)以互聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)，用戶即可通過(guò)WEB系統(tǒng)或APP進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽、查看監(jiān)測(cè)人員的健康狀況，并根據(jù)系統(tǒng)提醒和預(yù)警功能及時(shí)關(guān)注監(jiān)測(cè)人員的健康變化，以盡早做出相應(yīng)補(bǔ)救措施。同時(shí)，該系統(tǒng)還利用蚊蟲(chóng)對(duì)特殊光源特別厭惡和對(duì)一定頻率的超聲波比較敏感的原理，在智能服裝系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了帶有發(fā)光二極管和超聲波傳感器的驅(qū)蚊傳感器模塊，具有較好的驅(qū)趕蚊蟲(chóng)效果。本文設(shè)計(jì)的智能服裝系統(tǒng)功能實(shí)用，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)和推廣，具有廣闊的應(yīng)用前景。未來(lái)智能服裝在材料、技術(shù)、舒適度、款式等方面會(huì)不斷提升，將兼具醫(yī)療診斷、健康監(jiān)測(cè)、安全防護(hù)等多功能于一體。在研究智能服裝系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)的同時(shí)，人們將會(huì)更加關(guān)注智能服裝的實(shí)用性和健康性，特別是從社會(huì)和市場(chǎng)的實(shí)際需求出發(fā)，融合新技術(shù)、新材料和多學(xué)科交叉進(jìn)行深入研究，推進(jìn)智能服裝及可穿戴設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化、大眾化和商業(yè)化發(fā)展。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的單片機(jī)的智能服裝系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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03-07
2021
火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)單片機(jī)
基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)全球每年發(fā)生的火災(zāi)數(shù)量逐年上升，其中住宅區(qū)火災(zāi)占的比重最大，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)前，有很多火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)正被廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)所，但它們普遍存在不能及時(shí)將報(bào)警信號(hào)發(fā)送至管理人員的問(wèn)題。因此，迫切需要設(shè)計(jì)一款反應(yīng)速度快且可自動(dòng)報(bào)警的多路火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，以便在火災(zāi)初期準(zhǔn)確探測(cè)災(zāi)情，及時(shí)發(fā)送報(bào)警短信至管理人員的手機(jī)。一、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)方案火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)可以分為兩部分。一是上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示報(bào)警部分，二是下位機(jī)溫度和煙霧濃度測(cè)試子系統(tǒng)。在該設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，測(cè)試子系統(tǒng)一共有三組。上位機(jī)子系統(tǒng)與下位機(jī)子系統(tǒng)采用NRF24 L01無(wú)線通信模塊進(jìn)行連接，通信模式是一對(duì)三。在下位機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)中，以單片機(jī)msp430為中央控制單元，憑借煙霧檢測(cè)模塊和溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)周?chē)h(huán)境的溫度和煙霧濃度，通過(guò)無(wú)線通信模塊NRF24L01將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)子系統(tǒng)即監(jiān)控顯示端。監(jiān)控顯示端中的控制芯片亦采用msp430。當(dāng)系統(tǒng)接收到下位機(jī)傳送的數(shù)據(jù)后，通過(guò)液晶顯示屏12864顯示數(shù)據(jù)。若接收到的數(shù)據(jù)值高于系統(tǒng)的設(shè)定值，系統(tǒng)便發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)通過(guò)GSM模塊發(fā)送報(bào)警短信至管理員手機(jī)進(jìn)行提醒。其中，上位機(jī)可以通過(guò)鍵盤(pán)模塊調(diào)節(jié)報(bào)警的限位值。二、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包含的硬件部分主要有上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示部分、NRF24L01無(wú)線通信模塊、下位機(jī)溫度和煙霧濃度采集單元。2.1上位機(jī)接收端監(jiān)控顯示部分上位機(jī)接收端硬件部分主要包括核心控制器、12864液晶顯示模塊、設(shè)置報(bào)警范圍的鍵盤(pán)模塊、單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、GSM通信模塊和NRF24L01接口電路。（1）核心控制器：MSP430單片機(jī)是一種16位超低功耗的微處理器，具有強(qiáng)大的處理能力、高集成度、穩(wěn)定的工作狀態(tài)和豐富的片上外圍模塊等特點(diǎn)?；馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)選用msp430系列的msp430f169作為核心控制器，原因在于系統(tǒng)中不僅包含一對(duì)三的NRF24L01無(wú)線通信模塊，還加入了GSM通信模塊。這些模塊需要的輸入輸出口較多，且對(duì)程序處理能力要求較高，51單片機(jī)很難實(shí)現(xiàn)，而上位機(jī)子系統(tǒng)和下位機(jī)子系統(tǒng)通過(guò)采用msp430作為中央控制器可以解決這些問(wèn)題。（2）GSM通信模塊：GSM通信模塊采用SIM300，主要原因在于SIM300可以在EGSM 900MHz、DCS1800MHz、PCS1900MHz三種頻率下工作。SIM的外形結(jié)構(gòu)也很輕巧，幾乎所有的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合其尺寸都適用。SIM也經(jīng)常被使用于移動(dòng)設(shè)備，如智能手機(jī)和掌上電腦。另外，SIM具有語(yǔ)音通話和短信發(fā)送功能，且待機(jī)功耗低。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)使用的正是其短信發(fā)送功能。GSM通信模塊的接收端和發(fā)送端需要分別接到單片機(jī)的P1.0和P1.1管腳。該模塊發(fā)送短信需要進(jìn)行三方面設(shè)置。第一，設(shè)置GSM工作方式；第二，發(fā)送中文短信需要設(shè)置PDU模式；第三，設(shè)置發(fā)送短信的長(zhǎng)度。（3）12864液晶顯示和按鍵電路設(shè)計(jì)：該系統(tǒng)采用三路數(shù)據(jù)采集模塊采集溫度和煙霧濃度。為方便在接收端顯示三路檢測(cè)值，特采用QC12864B液晶顯示屏，在畫(huà)面清楚的同時(shí)，可以顯示4行數(shù)據(jù)。因?yàn)橄到y(tǒng)包含3個(gè)下位機(jī)測(cè)試系統(tǒng)，在進(jìn)行上位機(jī)顯示時(shí)設(shè)置為三行分別顯示，每行顯示一組的溫度和煙霧濃度，如“1號(hào)：溫度29濃10%”，在液晶屏中另有一行顯示“設(shè)置：溫度**濃**”。盡管QC12864液晶顯示屏比LCD1602顯示屏價(jià)格高，顯示程序復(fù)雜，但其顯示效果優(yōu)勢(shì)明顯，可以完整顯示信息。而LCD1602只方便顯示數(shù)字和字母，且只能顯示兩行，顯示字體的大小也有限制。在上位機(jī)系統(tǒng)中加入按鍵電路，作用是調(diào)整溫度和濃度的報(bào)警限位值。實(shí)際使用過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)遇到季節(jié)的變更，環(huán)境溫度會(huì)相應(yīng)發(fā)生改變。因此，需要調(diào)節(jié)報(bào)警溫度值，如夏天環(huán)境溫度很高，報(bào)警溫度值需要適當(dāng)上調(diào)，而冬天正常環(huán)境溫度較低，需把報(bào)警溫度值向下調(diào)節(jié)。由于使用時(shí)只需要增加、減少和確定三個(gè)功能鍵即可順利工作，且矩陣式鍵盤(pán)編程較為復(fù)雜，按鍵電路在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有采用矩陣式按鍵，而是選用了3個(gè)獨(dú)立的按鍵。2.2NRF24L01無(wú)線通信模塊該火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)由上位機(jī)子系統(tǒng)和下位機(jī)子系統(tǒng)兩部分組成。上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信采用NRF24L01無(wú)線通信模塊。NRF24L01與中央控制器以SPI通信方式進(jìn)行連接。NRF24L01的工作頻率是2.4～2.5GHz，通用性強(qiáng)，可以連接到各種單片機(jī)芯片完成無(wú)線數(shù)據(jù)傳送工作。此外，它的電流功耗低，在發(fā)送模式時(shí)電流消耗約為11.3 mA，接收模式約為12.3 mA，而待機(jī)模式下功耗更低。在上位機(jī)子系統(tǒng)線路連接中，24L01芯片要與單片機(jī)的6個(gè)管腳相連接。其中，CSN是無(wú)線模塊的片選信號(hào)，需要連接到P1.2，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)來(lái)控制是否允許向24L01輸寫(xiě)數(shù)據(jù)。MOSI是輸入信號(hào)，與單片機(jī)的P1.3相接，由單片機(jī)向無(wú)線模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。MISO是模塊的輸出信號(hào)，是無(wú)線模塊向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的接口，與單片機(jī)的P1.4相接。IRQ是模塊輸出接口，是無(wú)線模塊產(chǎn)生中斷信號(hào)并發(fā)送給單片機(jī)的接口，與單片機(jī)的P1.5相連接。SCK是無(wú)線模塊的輸入接口，串行時(shí)鐘信號(hào)與單片機(jī)的P1.6相連接，由單片機(jī)發(fā)出信號(hào)來(lái)控制無(wú)線模塊的讀或?qū)懙倪\(yùn)作節(jié)拍。CE是無(wú)線模塊的輸入信號(hào)，與單片機(jī)的P1.7相接，由單片機(jī)給出信號(hào)控制24L01內(nèi)部射頻電路是否開(kāi)始工作。下位機(jī)子系統(tǒng)中，無(wú)線通信模塊的管腳連接單片機(jī)的P2.0～P2.5。在整個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中，采用一對(duì)三的通信模式，即一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收，三個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送。上位機(jī)工作在接收模式，而3個(gè)下位機(jī)中的無(wú)線模塊都工作在發(fā)送模式，然后將檢測(cè)到的溫度和煙霧濃度數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)系統(tǒng)并顯示出來(lái)。2.3下位機(jī)溫度和煙霧濃度采集單元（1）煙霧濃度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)：煙霧濃度檢測(cè)電路采用HIS-07傳感器。它是一種離子式煙霧傳感器，性能遠(yuǎn)優(yōu)于氣敏電阻類(lèi)傳感器，對(duì)微小煙霧粒子的感應(yīng)尤為靈敏。此外，該線路使用了Motorola公司的MC14468。MC14468是一款離子感煙探測(cè)報(bào)警專(zhuān)用芯片，報(bào)警響應(yīng)時(shí)間短。它的1管腳為輸信號(hào)端，當(dāng)檢測(cè)到煙霧濃度發(fā)生變化時(shí)，從1號(hào)腳輸出高電平到單片機(jī)的P1.1管腳，原理如圖2所示。（2）溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)：溫度檢測(cè)電路中使用DS18B20傳感器，可以準(zhǔn)確有效地采集周?chē)h(huán)境溫度。它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，數(shù)據(jù)精確。DS18B20有3個(gè)管腳，兩邊的管腳分別接地和電源正極，中間管腳是數(shù)據(jù)輸出口，與msp430單片機(jī)的P1.2端口連接。單片機(jī)將溫度傳感器檢測(cè)到的溫度通過(guò)P1.2端口輸入到內(nèi)部。DS18B20采集到的溫度數(shù)據(jù)為模擬量信號(hào)，而msp430單片機(jī)內(nèi)部具有模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，電路不需另外再接入模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。模擬量信號(hào)經(jīng)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，進(jìn)而在顯示屏上顯示出來(lái)。（3）下位機(jī)數(shù)據(jù)顯示：下位機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)顯示電路應(yīng)用LCD1602顯示屏。由于在下位機(jī)采集系統(tǒng)中只需要觀察系統(tǒng)的溫度和煙霧濃度，用LCD1602即可完整顯示。LCD1602的電路接線和驅(qū)動(dòng)程序較12864都相對(duì)簡(jiǎn)單，是下位機(jī)系統(tǒng)的不二之選。三、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件程序分為上位機(jī)程序和下位機(jī)程序。其中，上位機(jī)程序部分包括液晶顯示、按鍵程序、上位機(jī)通信程序與GSM報(bào)警程序。下位機(jī)程序包括溫度傳感器數(shù)據(jù)采集、煙霧傳感器煙霧檢測(cè)和無(wú)線通信程序。GSM報(bào)警程序的執(zhí)行過(guò)程：進(jìn)入警報(bào)程序，輸入1則顯示屏輸出測(cè)試組A警報(bào)，輸入2則顯示屏輸出B警報(bào)，輸入3則顯示屏輸出顯示測(cè)試組C警報(bào)信號(hào)。所有警報(bào)信號(hào)都需傳送到SMS發(fā)送程序，最后結(jié)束程序。結(jié)論該系統(tǒng)創(chuàng)新之處在于以下幾個(gè)方面。第一，煙霧傳感器的使用。系統(tǒng)選用離子式煙霧傳感器HIS-07和離子感煙探測(cè)報(bào)警專(zhuān)用芯片，可以更快、更靈敏地檢測(cè)到火災(zāi)的發(fā)生。第二，主控芯片選用msp430單片機(jī)。msp430單片機(jī)與51單片機(jī)相比，具有更低的功耗和更強(qiáng)的處理能力，且系統(tǒng)使用場(chǎng)所為火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，在火災(zāi)導(dǎo)致室內(nèi)斷電時(shí)，小系統(tǒng)功耗的msp430單片機(jī)是最佳的選擇。第三，設(shè)計(jì)使用GSM模塊進(jìn)行短信報(bào)警，第一時(shí)間將火災(zāi)情況發(fā)送至檢測(cè)者，從而及時(shí)救援受害者。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-06
2021
智能全開(kāi)窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于單片機(jī)的智能全開(kāi)窗設(shè)計(jì)現(xiàn)今，科技發(fā)展日新月異。以人工智能、微電子半導(dǎo)體技術(shù)、航天、生物、新能源等為代表的一大批現(xiàn)代高新技術(shù)蓬勃發(fā)展。科技的發(fā)展給人們帶來(lái)了巨大的便利，但窗戶在這個(gè)變革的時(shí)代中沒(méi)有發(fā)生根本性進(jìn)步。如果有一種多功能的智能窗，用技術(shù)的手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，便能夠使傳統(tǒng)的智能窗實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)窗、火災(zāi)主動(dòng)開(kāi)窗、雨天關(guān)窗等智能化功能。此外，該窗戶具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、功能完善等特點(diǎn)，十分符合現(xiàn)代智能家居的要求，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。一、多功能智能窗的功能特點(diǎn)1.1監(jiān)控危險(xiǎn)情況：窗戶系統(tǒng)會(huì)24h監(jiān)控室內(nèi)各種氣體含量，當(dāng)可燃?xì)怏w或某種特定的氣體濃度達(dá)到了預(yù)先設(shè)計(jì)的值時(shí)，窗戶將會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，與室外進(jìn)行通風(fēng)。如果氣體濃度回歸到正常水平，窗戶則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。1.2雨天關(guān)窗：當(dāng)窗戶打開(kāi)時(shí)，窗戶系統(tǒng)將會(huì)啟動(dòng)對(duì)于天氣下雨情況的監(jiān)控。一旦雨量達(dá)到一定的值而會(huì)影響室內(nèi)時(shí)，窗戶將自動(dòng)關(guān)閉。1.3遠(yuǎn)程遙控：窗戶系統(tǒng)內(nèi)置有藍(lán)牙通信模塊，只要通過(guò)遙控器，遠(yuǎn)程便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于窗戶的控制。此外，還可對(duì)窗戶進(jìn)行語(yǔ)音控制，只要說(shuō)出特定語(yǔ)音語(yǔ)句，窗戶識(shí)別后便可實(shí)現(xiàn)開(kāi)/關(guān)功能。1.4調(diào)節(jié)溫度：窗戶系統(tǒng)監(jiān)控室內(nèi)溫度情況，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，窗戶將自動(dòng)打開(kāi)，當(dāng)溫度回歸到正常水平則關(guān)閉。1.5自動(dòng)上鎖：窗戶內(nèi)置有電磁鎖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上鎖功能。1.6機(jī)械式與電子式操作切換：為了防止停電窗戶無(wú)法工作的情況，只需按一個(gè)按鈕，窗戶便可切換為手動(dòng)操作的模式。1.7窗戶具有防盜功能：開(kāi)啟后，若有人從窗戶進(jìn)入，窗戶便能監(jiān)控到并立刻發(fā)出報(bào)警聲音。二、智能全開(kāi)窗系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)2.1全開(kāi)窗結(jié)構(gòu)本智能窗改變了過(guò)去傳統(tǒng)窗戶的開(kāi)關(guān)方式，采用了“全開(kāi)窗”結(jié)構(gòu)，使得空間得到最大化利用。經(jīng)計(jì)算，本結(jié)構(gòu)打開(kāi)率高達(dá)94.5%（常規(guī)推拉窗打開(kāi)空間最高只有45%）。窗戶外框架采用了鋁合金結(jié)構(gòu)，其分格的靈活性比較大，可以將其做出多種立面效果，人們可以把此類(lèi)窗戶改裝運(yùn)用到多種場(chǎng)合。窗戶整體機(jī)械框架如圖1所示。2.2內(nèi)部機(jī)械驅(qū)動(dòng)多功能智能家居全開(kāi)窗裝有各類(lèi)高靈敏度傳感器，如煙霧傳感器、雨滴傳感器等，在此基礎(chǔ)上便可實(shí)現(xiàn)感知外部環(huán)境的變化，然后通過(guò)電路，使得電機(jī)開(kāi)始工作。電機(jī)工作后，帶動(dòng)窗戶內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)相互運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)了雨天自動(dòng)關(guān)窗、陽(yáng)光充足時(shí)自動(dòng)開(kāi)窗等一系列功能。利用大扭矩電動(dòng)機(jī)輪組帶動(dòng)同步帶，同步帶上安裝一個(gè)固定夾，固定夾子與底下的窗戶底座相連接，即可實(shí)現(xiàn)窗戶的左右平移滑動(dòng)。與此同時(shí)，利用窗運(yùn)動(dòng)的慣性和電磁鐵通斷電實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上鎖。而在窗戶的開(kāi)關(guān)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)遇到“死點(diǎn)”的問(wèn)題。當(dāng)窗戶關(guān)閉后，兩窗扇處在同一直線，這時(shí)就出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)問(wèn)題。如果在該情況下給電機(jī)通電，無(wú)論多大扭矩都無(wú)法使窗戶打開(kāi)，最后只會(huì)令電機(jī)燒壞。針對(duì)此類(lèi)情況，人們?cè)趦缮却爸虚g加上了兩根彈簧進(jìn)行“儲(chǔ)能”，以確保窗戶在關(guān)閉之后仍保持有一定的動(dòng)力。當(dāng)窗戶一打開(kāi)，就能夠使得其不在同一直線上，形成一個(gè)較小的角度，從而順利開(kāi)關(guān)窗戶。三、智能全開(kāi)窗系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)基于STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制，作為系統(tǒng)控制器，其具有功耗低、體積小、存儲(chǔ)容量大、硬件功能容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。系統(tǒng)整體電路如圖2所示。3.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)智能窗是通過(guò)步進(jìn)電機(jī)與STC89C52芯片、運(yùn)算放大器、邏輯門(mén)芯片和各種敏感電阻和遙控器組成各種外部環(huán)境變化感應(yīng)控制電路，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的智能開(kāi)和關(guān)，從而簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)窗的自動(dòng)化。3.3溫濕度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)本智能窗以單片機(jī)為核心，采用溫濕度傳感器DHT11設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)環(huán)境溫度、濕度的檢測(cè)系統(tǒng)。DHT11是一款已經(jīng)校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字信號(hào)模塊采集技術(shù)和先進(jìn)的溫度傳感技術(shù)，具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、衛(wèi)生防疫、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、溫室等領(lǐng)域。溫度測(cè)量范圍：0～50℃；濕度測(cè)量范圍：20%～90%RH。DHT11有一根數(shù)據(jù)線、一根電源線、一根地線，還有一根（NC）懸空。直接將電源線與單片機(jī)的電源VCC相連，地線與單片機(jī)的GND相連。數(shù)據(jù)線DATA與單片機(jī)的P1.0口相連，外加一個(gè)5kΩ的上拉電阻。所需要的溫濕度數(shù)據(jù)便是由DATA引腳通過(guò)P1.0送入單片機(jī)，在單片機(jī)內(nèi)做出相應(yīng)的處理之后得到相應(yīng)的溫濕度數(shù)據(jù)。采用該傳感器后，室內(nèi)溫度過(guò)高時(shí)，智能窗戶自動(dòng)開(kāi)啟，以調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。讓室內(nèi)環(huán)境舒服自在。3.4雨滴傳感模塊設(shè)計(jì)雨滴傳感器過(guò)去常被運(yùn)用到汽車(chē)中，以控制雨刮的速度。雨滴傳感器用于檢測(cè)是否下雨或者雨滴量的大小。雨滴傳感器可在程序設(shè)計(jì)的規(guī)定工作條件下進(jìn)行工作。筆者創(chuàng)新性地把CCD攝像頭雨滴傳感器運(yùn)用到此智能窗中，使得系統(tǒng)能夠檢測(cè)到下雨天氣，以達(dá)到下雨天關(guān)窗的功能。傳感器安裝于窗戶三角突出的位置，在剛下雨時(shí)就能接受到雨滴。當(dāng)傳感器接收到雨滴后，發(fā)出信號(hào)接通控制器，通過(guò)控制器使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作而關(guān)好門(mén)窗。3.5煙霧傳感模塊設(shè)計(jì)窗上裝有煤煙傳感器，當(dāng)檢測(cè)到室內(nèi)一定濃度煤氣對(duì)人體造成危險(xiǎn)時(shí)，警報(bào)聲響起，同時(shí)向電路傳輸信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)窗。煙霧傳感器屬于氣敏傳感器，是氣-電變換器，它將可燃性氣體在空氣中的含量（即濃度）轉(zhuǎn)化成電壓或者電流信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送到單片機(jī)，進(jìn)而由單片機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、濃度處理及報(bào)警控制等工作。此感應(yīng)器靈敏度高，當(dāng)測(cè)試到有氣體濃度異常時(shí)，窗戶將關(guān)閉，待煙霧回歸到正常范圍才會(huì)重新開(kāi)啟。四、智能全開(kāi)窗系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)該智能窗控制系統(tǒng)的控制單元選用了STC89C52單片機(jī)，這是ATMEL公司的一款低功耗、高性能CMOS的8位微控制器，具有8kΩ系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。系統(tǒng)以Keil作為編程軟件，以C語(yǔ)言為編程語(yǔ)言。通過(guò)各個(gè)傳感器對(duì)外界和室內(nèi)環(huán)境條件進(jìn)行檢測(cè)，由單片機(jī)判斷采取相應(yīng)的開(kāi)關(guān)窗動(dòng)作。接通電源后，各個(gè)傳感器各自初始化，開(kāi)始檢測(cè)環(huán)境的各種參數(shù)，當(dāng)數(shù)值達(dá)到所設(shè)定值后，便開(kāi)始動(dòng)作。程序中設(shè)置了手動(dòng)開(kāi)關(guān)窗是最高優(yōu)先級(jí)，所有窗戶的自動(dòng)操作都可被手動(dòng)主動(dòng)停止，這充分體現(xiàn)了人性化設(shè)計(jì)，人的意愿是最優(yōu)先考慮的。第二優(yōu)先級(jí)為防燃?xì)庑孤?，?dāng)檢測(cè)到燃?xì)庑孤稌r(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)窗并語(yǔ)音報(bào)警及時(shí)通風(fēng)換氣。其后根據(jù)更傳感器的重要性，依次進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。結(jié)語(yǔ)本智能窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，集合了溫度、濕度、煙霧等多種傳感器。機(jī)、電高度融合，可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)。其集成后的智能化程度十分高，人性化理念強(qiáng)。而其制造、安裝簡(jiǎn)易，可適用范圍廣，其適合引進(jìn)到高檔住宅、酒店、學(xué)校等場(chǎng)景，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的智能全開(kāi)窗設(shè)計(jì)詳情。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系刪除。
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03-05
2021
單片機(jī)聲光控?zé)粝到y(tǒng)
基于單片機(jī)的聲光控?zé)粝到y(tǒng)設(shè)計(jì)社會(huì)快速發(fā)展的同時(shí)技術(shù)也緊跟其后，很多公共場(chǎng)所在照明方面做出了很多措施，這也將是目前的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)實(shí)生活中有了聲音和光控制開(kāi)光外，利用微波感應(yīng)和人體紅外感應(yīng)開(kāi)關(guān)也有。但是，微波感應(yīng)不夠穩(wěn)定抗干擾方面不夠理想，紅外感應(yīng)雖然它在性能方面是比微波感應(yīng)上理想，但由于它的安裝是比較復(fù)雜的，賣(mài)的的價(jià)格也偏貴，紅外感應(yīng)適用的范圍有限，只能用在一些管理的比較完善的地方，比如：賓館、飯店、樓道和一些固定走廊。雖然這些地方可以使用紅外感應(yīng)來(lái)控制照明，從另外方面考慮到價(jià)格問(wèn)題，還有安裝管理方面不利因素。電路設(shè)計(jì)中避免了以上不穩(wěn)定、性能、價(jià)格還有安裝的局限性問(wèn)題。能夠滿足大多數(shù)的環(huán)境，可以有限的節(jié)約能源。系統(tǒng)工作是按設(shè)定好的先后順序執(zhí)行的如圖1所示。一、聲光控?zé)粝到y(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)電路由51單片機(jī)、LM393電壓比較器電路、駐極體話筒控制電路、光敏電阻控制電路、繼電器控制電路、數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)，按鍵切換顯示部分組成。1.1單片機(jī)及顯示部分電路組成由單片機(jī)、三極管、兩位共陽(yáng)數(shù)碼管組成。時(shí)間倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管顯示電路如圖2所示；當(dāng)程序進(jìn)入初始化時(shí)數(shù)碼管顯示十秒，夜晚且有聲音時(shí)，繼電器吸合的同時(shí)數(shù)碼管開(kāi)始倒計(jì)時(shí)。單片機(jī)的引腳輸出高低電平改變?nèi)龢O管的基極電壓，讓Q2、Q3截止或者導(dǎo)通，從而改變數(shù)碼管的位顯示。單片機(jī)的P0口輸出高低電平改變a、b、c、d、e、f的值，利用人的視覺(jué)效應(yīng)，顯示不同的數(shù)字兩位數(shù)碼管是共陽(yáng)極數(shù)碼管，段選接在P0口，通過(guò)改變P0口引腳的高低電平，來(lái)顯示數(shù)字，而P2.3引腳用來(lái)控制個(gè)位數(shù)碼管的亮滅，P2.7用來(lái)控制十位數(shù)碼管的亮滅，與一定的時(shí)間間隔掃描，拉高或者拉低P0口、P2.3、P2.7的引腳將顯示不同位數(shù)碼管亮滅的變化。單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流有限，不能同時(shí)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管亮，所以增加兩個(gè)PNP型三極管Q2、Q3來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。按鍵S2按下數(shù)碼管暫停顯示同時(shí)燈常亮，再次按下數(shù)碼管繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。1.2聲光部分圖3所示是聲音和光的控制電路。通過(guò)改變光敏電阻RRR的阻值，來(lái)改變同向輸入端INA+的電壓，同時(shí)與反向輸入端INA-的電壓作比較，光敏電阻RRR的阻值是受外界光線的強(qiáng)弱而變化，外界光線較強(qiáng)時(shí)RRR的阻值只有幾百歐，外界光線較弱時(shí)RRR的阻值有幾十兆歐。光敏電阻RRR與R5電阻串聯(lián)在電路中，RRR電阻的變化引起INA+腳電壓的變化。INA+引腳電壓低于INA-引腳電壓OUTA輸出低電平，此時(shí)是晚上光敏電阻工作。INA-引腳電壓可以通過(guò)滑動(dòng)變阻器R4調(diào)節(jié)。駐極體話筒MK1將聲音轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)。當(dāng)有聲音時(shí)話筒感應(yīng)到聲音，產(chǎn)生交流信號(hào)，然后交流信號(hào)將C4的兩端電壓產(chǎn)生壓降，迫使C4充電此時(shí)三極管基極有電壓，滿足三極管的導(dǎo)通條件，此時(shí)集電極引腳變?yōu)槌龈唠娖?。INB-的電壓與INB+的電壓比較后OUTB輸出低電平，三極管導(dǎo)通時(shí)間取決于電容C4的容量。1.3繼電器部分單片機(jī)的引腳P3.7接在三極管Q1的基極，三極管用來(lái)接通和斷開(kāi)繼電器，這樣就變成了繼電器驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示：三極管Q1的基極接到單片機(jī)的P3.7口，單片機(jī)的I/O口輸出電流大概20mA這樣，所以不能直接用來(lái)帶動(dòng)負(fù)載。Q1用來(lái)放大電流，放大的電流是九十倍，繼電器額定電流是40mA,Q1基極電流經(jīng)過(guò)放大足以驅(qū)動(dòng)繼電器工作。P3.7口輸出高電平時(shí)Q1三極管截止，P3.7口輸出低電平時(shí)Q1三極管導(dǎo)通，繼電器得電，繼電器吸合常開(kāi)觸電閉合接通負(fù)載燈亮。LED用來(lái)顯示繼電器的吸合斷開(kāi)狀態(tài)，當(dāng)繼電器吸合時(shí)LED燈亮，繼電器斷開(kāi)時(shí)LED燈滅。二、聲光控?zé)粝到y(tǒng)的安裝首先畫(huà)好原理圖檢查，編好程序畫(huà)好仿真電路并調(diào)試，軟件方面能實(shí)現(xiàn)，再次準(zhǔn)備好焊接所需要的材料，以及各種工具器，先測(cè)試各個(gè)器件好壞，并且能正確區(qū)分各個(gè)器件正負(fù)極，以及怎么使用，焊接要注意什么，焊的過(guò)程先后順序，焊完一部分調(diào)試一部分，焊完一部分檢查一部分，懂得修改程序有問(wèn)題能解決。三、聲光控?zé)粝到y(tǒng)全面檢查焊接電路前要對(duì)各元件單獨(dú)進(jìn)行測(cè)量，看有沒(méi)有壞的元件，弄清楚各元件的正負(fù)極以及它的作用，在焊接時(shí)的先后順序。有些元件有插座的先焊接插座，焊接完插座把元件插在插座里面。焊接電解電容、數(shù)碼管和LED燈時(shí)，烙鐵溫度不要太高，焊接時(shí)間不要太久，以免燒壞元件。電路焊接完成，要對(duì)各個(gè)引腳進(jìn)行檢查，看看各個(gè)引腳有沒(méi)有虛焊、漏焊，用萬(wàn)用表檢查各個(gè)元件的正負(fù)極是否連在一起。各個(gè)引腳有沒(méi)有短接的，有些引腳本來(lái)要連接在一起的有沒(méi)有漏焊或者焊錯(cuò)。特別是單片機(jī)的引腳靠的太近，要用萬(wàn)用表檢查相鄰引腳是否有短路。檢查各個(gè)引腳的接法是否正確，有沒(méi)有把引腳的各個(gè)功能給焊錯(cuò)。檢查完基本的測(cè)量先不要急著上電，把元件插到插座里面，再用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)引腳看看有沒(méi)有短路、斷路、虛焊。最后一定要測(cè)量一次電路的正負(fù)極，看看有沒(méi)有短路。結(jié)論本課程就是針對(duì)節(jié)能方面而設(shè)計(jì)的，利用單片機(jī)、聲音、光的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)照明。本論文的研究適合用在家庭、辦公司、走廊、樓房、一些公共場(chǎng)合可當(dāng)作路燈用。其工作原理利用人走路發(fā)出的聲音被電路檢測(cè)到，以此同時(shí)確定是晚上燈就會(huì)亮，當(dāng)人離開(kāi)后燈延時(shí)一下才熄滅。白天即使有人經(jīng)過(guò)燈也不亮，電路本身功耗也低采用五伏電源供電，再加上電路本身自身的特點(diǎn)，此電路有節(jié)能的作用。該設(shè)計(jì)使用范圍廣而且穩(wěn)定可靠，值得應(yīng)用到生活中。本課程設(shè)計(jì)聲音和光敏電路可以調(diào)節(jié)其靈敏度，增加了按鍵可以讓燈常亮，還增加了燈亮顯示時(shí)間，提高了其實(shí)用性。當(dāng)有人連續(xù)經(jīng)過(guò)時(shí)，會(huì)重新更新以最后一個(gè)人為倒計(jì)時(shí)，這樣設(shè)計(jì)比較符合實(shí)際情況。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于單片機(jī)的聲光控?zé)粝到y(tǒng)設(shè)計(jì)方法。我們有豐富的智能電子產(chǎn)品定制開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可以盡快評(píng)估開(kāi)發(fā)周期與IC價(jià)格，也可以核算PCBA報(bào)價(jià)。我們是松翰單片機(jī)代理商、應(yīng)廣單片機(jī)代理商，出售并開(kāi)發(fā)sonix與應(yīng)廣的MCU與語(yǔ)音IC方案。我們代理并開(kāi)發(fā)杰理、安凱、全志、realtek等系列的IC與方案，還開(kāi)發(fā)BLE藍(lán)牙IC、雙模藍(lán)牙模塊、wifi模塊、物聯(lián)網(wǎng)模塊。我們的擁有硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、單片機(jī)開(kāi)發(fā)、軟件定制開(kāi)發(fā)、APP定制開(kāi)發(fā)、微信公眾號(hào)開(kāi)發(fā)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙開(kāi)發(fā)、wifi技術(shù)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計(jì)、美容儀器開(kāi)發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)、智能家居方案設(shè)計(jì)、TWS耳機(jī)開(kāi)發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開(kāi)發(fā)、兒童玩具方案開(kāi)發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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