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單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)范文
單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī),它具有結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,價格低等優(yōu)點(diǎn)。以下是小編準(zhǔn)備的單片機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)范文，快一起來看看吧!
單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)探究
摘 要：單片機(jī)因?yàn)槠鋸?qiáng)大的控制系統(tǒng)目前被廣泛應(yīng)用到了野外作業(yè)、企業(yè)生產(chǎn)和軍事指揮監(jiān)控之中。文章介紹了單片機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)方案，并對單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測。
關(guān)鍵詞：單片機(jī);監(jiān)控;數(shù)據(jù);通信技術(shù)
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前將超大規(guī)模集成電路集成到一個很小硅片上的技術(shù)已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)，由此帶來了單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。目前的單片機(jī)，已經(jīng)由最初的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的32位300 M高速單片機(jī)。32位單片機(jī)由于內(nèi)部采用了RISC(精減指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī))機(jī)構(gòu)，因而優(yōu)化了指令系統(tǒng)，同時也帶來了快捷的運(yùn)算速度和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，同時由于其使用方便，具有強(qiáng)大的中斷控制系統(tǒng)、定時/事件控制系統(tǒng)，同步/異步通信控制系統(tǒng)，因而可以利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對分散測控對象的監(jiān)控。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用到野外作業(yè)、企業(yè)生產(chǎn)和軍事指揮控制之中了。
1 單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)方案介紹
監(jiān)控系統(tǒng)需要有一個主站、若干個機(jī)動從站構(gòu)成。主站的作用在于收集來自傳感器的數(shù)據(jù)信息，發(fā)布控制命令及實(shí)現(xiàn)自動化轉(zhuǎn)臺。從站位于固定機(jī)房、無人值守間及野外作業(yè)站等地方，其主要功能是對傳感器的指示數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測驗(yàn)收、對Karlman濾波后的生產(chǎn)工藝方程進(jìn)行解算和相關(guān)顯控處理等。主站與從站之間的通信方式采用點(diǎn)與點(diǎn)之間的碼分多址通信。
從站電路功能如圖1所示。
�、僦髡竞蛷恼咀远x了60芯的專用系統(tǒng)信號，結(jié)構(gòu)采用雙CPU(80C196、8031)擴(kuò)展STD總線結(jié)構(gòu)。為了和數(shù)據(jù)通信板的8031之間數(shù)據(jù)交換的便利，將0C000H-0C3FFH分配給雙口RAM(IDT7130)。為了方便調(diào)試非全地址譯碼I/O空間，芯片類型選擇了在線可編程芯片ISP2031。
�、诟墩撅@控電路。顯控主芯片采用MC6847，將80C196地址空間的0A000-0C000H分出供顯存占用，監(jiān)視器選擇工業(yè)級CRT，屏幕分辨率800×600.自建專用12×12非標(biāo)準(zhǔn)漢字庫。選擇8279型號主芯片進(jìn)行鍵盤控制。
�、凼褂肐/O板，進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。采用數(shù)字濾波技術(shù)消除模擬輸入信號的噪聲，為了使運(yùn)行混亂的程序重新步入正規(guī)，采用在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP，造成指令冗余的方式，避免后面的指令被當(dāng)作操作數(shù)執(zhí)行，從而使程序自動納入正軌。
�、苤悄芙涌诎逍酒捎�3片MC6821控制芯片，通過對信號實(shí)現(xiàn)定位，達(dá)到和模擬器數(shù)據(jù)通信的目的。
�、蒉D(zhuǎn)臺方位轉(zhuǎn)換電路。同步傳輸機(jī)的模擬方位信號經(jīng)由分立元器件電路獲取后，予以一定的信號分離處置，轉(zhuǎn)變成直流電平，經(jīng)CPU切換后由AD變換電路分析出方位數(shù)據(jù)。其他傳感器轉(zhuǎn)換電路，采用高性能計(jì)數(shù)器記錄下同步脈沖信號，最后由CPU進(jìn)行處理。
2 有線/無線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)控的.重要環(huán)節(jié)在于中遠(yuǎn)距離通信方案的選擇，對于單片機(jī)串行口來說，目前尚無法有效適應(yīng)中遠(yuǎn)距離通信的需要，如果從站間距離較遠(yuǎn)，則點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離就將超過1 km，這時候，需要采用調(diào)制解調(diào)技術(shù)。
2.1 有線數(shù)據(jù)通信
有線數(shù)據(jù)通信主要以電話線為主，經(jīng)過數(shù)字調(diào)制解調(diào)器處理(Modem)，形成FSK調(diào)制信號。我們可以選用TI公司生產(chǎn)的單片CMOS工藝的Modem，這種調(diào)制解調(diào)器符合CCITTV.23建議和BELL202標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)對通信信號的調(diào)制解調(diào)、載波檢測，以及群延時均衡等功能。單片機(jī)的串行口RXD、TXD可以實(shí)現(xiàn)和RD及TD腳的直接相接。RXB腳的作用在于對接受信號偏壓調(diào)整，門限電平則進(jìn)行片內(nèi)調(diào)整。為保證良好的收發(fā)性能，需要精確調(diào)整CDL腳作載波檢測電平的W1、W2參數(shù)。RC、TC經(jīng)過兩級調(diào)制解調(diào)運(yùn)放及1∶1變壓線圈隔離后外接電纜插件。
2.2 無線數(shù)、話一體通信
當(dāng)前，隨著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的日益成熟，在遇到復(fù)雜地形或者無法架設(shè)有線傳輸設(shè)備的時候，我們常常選擇無線設(shè)施進(jìn)行通信數(shù)據(jù)的傳輸。無線數(shù)據(jù)模塊的選擇在過去經(jīng)常以MSM6927為主，該模塊是日本OKI公司生產(chǎn)的一種單片集成、采用FSK調(diào)制的Modem。目前，隨著我國無線通信模塊技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)一些廠商的設(shè)備也達(dá)到了國際先進(jìn)工藝水平。如東莞博銀KY-903，采用采用溫補(bǔ)頻率基準(zhǔn)源，頻率合成技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)，靈活組網(wǎng)。另外，提供了模擬通道，在實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候，也可以實(shí)現(xiàn)話音的傳送，從而為系統(tǒng)監(jiān)控提供了更大的便利。
2.3 通信軟件設(shè)計(jì)
具體通信方法，采取先對主機(jī)寫入數(shù)據(jù)，然后向各從機(jī)發(fā)布通信信息，以檢驗(yàn)各從機(jī)是否及時相應(yīng)，如未及時響應(yīng)的從機(jī)，就將之從通信序列中清除出去，在實(shí)現(xiàn)這一過程之前，應(yīng)設(shè)定主機(jī)與從機(jī)之間的響應(yīng)規(guī)則，以避免多點(diǎn)同時響應(yīng)導(dǎo)致的通信擁堵現(xiàn)象發(fā)生。
3 單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)措施
單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)常作為外部嵌入式系統(tǒng)而發(fā)揮監(jiān)控作用，因而，為保證其正常工作，務(wù)必需要采取一定的保護(hù)措施，以時期可靠地進(jìn)行工作。
�、龠m時優(yōu)化系統(tǒng)，進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，不斷提高軟硬件的抗干擾能力。
�、谕饨与娫�、通信電纜等裝置都要加裝防雷擊、防風(fēng)雨、防腐蝕裝置，如加裝防雷保護(hù)器，選用防腐蝕套管等。此外，應(yīng)經(jīng)常對外露設(shè)施進(jìn)行定期檢驗(yàn)，做到發(fā)現(xiàn)問題及早解決。
�、鄄粩鄡�(yōu)化算法設(shè)計(jì)。算法優(yōu)化能夠有效提高系統(tǒng)的可使用性。如Karlman濾波、AD采樣后的“野值”剔除處理等。通過不斷優(yōu)化算法，達(dá)到提高運(yùn)算速率，增強(qiáng)處理能力的作用。
�、茏龊梅钦�(fù)位工作。由于野外環(huán)境復(fù)雜，系統(tǒng)在使用過程中，難免會出現(xiàn)電壓異�；蛘邤嚯娛鹿实陌l(fā)生，一旦出現(xiàn)意外，系統(tǒng)就將出現(xiàn)非正常復(fù)位現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)非正常復(fù)位的時候，先要恢復(fù)一些必要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，如顯示模塊的初始化、片外擴(kuò)展的初始化等。然后再對測控系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)等予以恢復(fù)。之后再把復(fù)位前的任務(wù)、參數(shù)、運(yùn)行時間等恢復(fù)，再進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
4 結(jié) 語
目前，單片機(jī)以其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和通信、控制能力，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了眾多的監(jiān)控系統(tǒng)之中了。隨著單片機(jī)系統(tǒng)模塊集成度越來越高，利用單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能，必將會更加的便捷、可靠。
參考文獻(xiàn)：
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