電氣自動化單片機論文

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電氣自動化單片機論文

　　現在是個計算機和信息技術都在高速發展的時代，而且越來越受到重視的智能技術的開發的速度也在加快增長。計算機的智能化程度在不斷的發展，應用范圍也從原先的相對單一到后來的多元化發展。只要你到網上查一查，在海底的深處，是不是有一個個白色的東西。接下來小編搜集了電氣自動化單片機論文，僅供大家參考，希望幫助到大家。

電氣自動化單片機論文

　　篇一：單片機在電子技術中的應用分析

　　摘要：

　　單片機是當前被運用到各個領域的一個技術產品，隨著當前社會生產活動的增多，單片機被運用到眾多的生產領域中，在一定程度上提升了人們的生活水平和質量。就當前單片機的使用情況看，單片機更多地被運用到電子技術領域中，提升電子領域的發展程度，例如在儀表儀器中使用單片機可以提升其智能程度;單片機在工業控制中通過自身功能的發揮，可使工業控制更加先進化。該文從單片機的概述入手，研究在電子技術發展中單片機運用的程度。

　　關鍵詞：

　　單片機；電子技術；應用研究

　　20個世紀70年代，單片機得到快速的發展，形成一個品種較為全面，功能更加強大的技術產品，開始在各生產領域中運用。隨著近半個世紀的發展，單片機取得更優質的成果，科技水平更加先進，在眾多領域中實現高效運用，提升這些領域的發展程度。單片機現在在電子技術領域中得到廣泛的使用，如在通信功能、儀表儀器等方面實現高效的運用，促進這些企業實現優質的發展。同時，隨著單片機運用程度的增加，應用領域的擴展，其技術呈現創新發展趨勢。

　　1、單片機的科學分析

　　1.1概述

　　單片機是嵌入式系統的一個組成部分，它采用規模較大的電路技術將CPU、RAM、ROM以及定時器等眾多功能集成在一個硅片上，繼而形成一個具有完善功能的，微型的計算機系統。單片式是1970年左右開始在生產中運用，隨著多年技術的革新和使用程度的加深，當前它在汽車電子，醫療器械，工業控制以及儀表儀器中得到運用。單片式發展速度較快，由最開始的4位單片機發展成8位單片機，到目前300M具有高速運轉和處理能力的單片機。

　　1.2主要特點

　　單片機是當前計算機發展的一個重要組成部分，隨著計算機水平的增長，單片機也呈現高效革新的態勢，且呈現不同用途的，不同型號的單片機產品。以AT89S52型號單片機為例，單片機目前重要的`發展特點有6個方面。第一，單片機具有使用方便的特點，單片機整體體積較小，系統構成較為簡單，整體呈現模塊化;第二，對環境的要求較低，單片機具有較強的環境適應能力，可以在不同的環境得到運用;第三，控制能力較強大，單片機有著較強的科技力量，通過眾多功能的集成，其具有很強的控制功能;第四，功能消耗較低，單片機在運行的時候只需要較低的電壓，整體對功能的消耗低;第五，速度快，單片機具有極強的處理功能，對各項數據和信息有著極快的處理速度;第六，可靠性高，單片機可以實現長時間的工作，提升整體系統的運轉能力。

　　2、電子技術中單片機的應用情況分析

　　2.1手機通信中的運用

　　單片機在電子通訊中得到運用，主要體現在手機語音功能的建設中，單片機對手機語音信息進行識別，并開展相關操作。在手機的音頻入口安置單片機可以使其收集眾多的音頻信息，系統分辨工作開展之后，向各個部件下具體的指令和信息，實現語音信息中的手機操作。

　　2.2單片機提升醫療器械診斷正確性

　　人們在實現溫飽之后，更加關注自身的健康，對醫療水平有著越來越高的需求。但是，在醫療建設的過程中總會出現一些問題，檢測手段以及消毒水平存在一定的不足，影響整體醫療建設的質量。單片機在醫療器械中得到運用之后，大大減少了醫療問題的出現，使醫療工作得到一定程度的提升。單片機的使用增加了醫療設備的診療準確性，提升了診斷的精準性。同時，隨著單片機在醫療器械中的運用，整體醫療設備朝著更加智能化、自動化的發展方向前進，使醫療診斷的結果更加精準，更好地為人們的健康提供醫療保障。

　　2.3單片機使儀表儀器的使用更加智能化

　　單片機因其集成度高等特點被用于儀表儀器的生產，隨著單片機科研水平的不斷革新，儀表儀器的發展更加智能化，更加符合當前人們的使用需求。同時，隨著單片機使用程度的增加，儀表儀器設備朝著數字化方向發展，整體測試水平較高，儀表儀器控制和處理的功能建設更加優質。例如，在航天儀器制造的時候，使用單片機這種先進的技術可以使儀器的精準性和集成性更強，提升航天電子系統的數字化程度，大大降低航天事故發生的幾率。

　　2.4家電中普遍使用單片機

　　單片機不僅在高科技的領域中實現運用，如醫療器械、儀表儀器等領域，同時也在日常生活中得到運用，例如在家電行業中。隨著科研水平的發展，單片機越來越多地在生活中得到運用，提升人們生活的質量和幸福感。當前人們家庭生活中使用的洗衣機、微波爐以及電視機等家電都運用了單片機這項技術。在電視機的運用中，通過使用單片機使其系統控制技術更加先進，功能操作更加便捷。例如，人們可以通過遙控器自由切換不同的電視頻道，選擇自己想看的電視節目。單片機在微波爐建造中，通過系統信息的處理，可以根據食材的不同進行科學的、自動的選擇工作，主要是選擇加熱時所需要的溫度和具體時間。單片機在洗衣機的系統控制中，可以根據衣物的材質以及臟污程度進行自動洗滌，對洗衣液的使用量、洗滌的強度控制以及詳細的洗滌時間有著科學的控制和選擇。

　　3、單片機在未來電子技術領域中開發趨勢分析

　　隨著社會生產實力的增強，科研技術程度更加深入，單片機型號和技能革新的速度會越來越快，其在電子領域的應用開發主要從以下3個方面進行。

　　3.1對單片機程序開發

　　隨著單片機自身開發程度的加深，其在嵌入式系統的建設中得到越來越全面的運用，目前已經不在裸機的環境中實現開發和使用。單片機已經實現一定程度的自動執行，可以對數據進行較強的儲存，科學處理和傳輸數據。單片機具有較強的環境使用能力，可以保障計算機在不同的環境中實現正常的運轉和數據的處理，對外界的物理參數實現高質量的采集，并對其進行邏輯分析和正確的處理。

　　3.2優化C語言系統程序

　　C語言有著強大的數據處理能力，可以以簡易的方式對編程語言開展編譯、處理等工作，有著強大的編程能力。為了使單片機在復雜的計算數據和控制數據的環境中實現正常的使用，提升系統的集成和控制能力，一定要加強C語言在單片機中的運用程度。通過對C語言更深度的開發，可以加大單片機的開發程度和力度，進而拓展單片機使用和運用的范圍和領域。

　　3.3加強對計算機的研發

　　目前，單片機的制作中使用眾多的通信接口，通過接口的連接可以和計算機進行數據的交流和溝通。可以說，單片機通過通信接口可以讓通信設備和計算機形成一定的聯系，可以使雙方進行精準的數據支持，提升設備對數據的使用程度和運用程度。為此，要想對單片機進行深度的開發，應該對計算機進行系統的分析和運用，提升數據連接和傳輸的質量。

　　4、結語

　　單片機是當前計算機發展的一個重要組成部分，隨著計算機水平的增長，單片機也呈現高效革新的態勢，在電子領域實現高效的運用。突出表現在手機通信中和家庭電器的使用中，提升人們的生活建設質量。同時，單片機使儀表儀器的使用更加智能化，提升醫療器械的診斷正確性。在未來的發展中，可以通過對單片機程序進行開發、優化C語言系統程序以及加強對計算機的研發這3個方面提升單片機在電子領域的運用程度。

　　參考文獻

　　[1]鄭澤宏.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].科技信息，2013(25)：140，221.

　　[2]王紅紀，徐小亞.單片機在電子技術中的應用和開發[J].電子測試，2014(13)：44-46.

　　[3]王德權.研究單片機在電子技術中的應用[J].科技與企業，2013(3)：113.

　　[4]張力.單片機在電子技術中的應用和開發[J].電子技術與軟件工程，2016(5)：259.

　　[5]許文濤.單片機在電子技術中的應用[J].黑龍江科技信息，2016(19)：15.

　　篇二：項目驅動與模塊化單片機課程改革初探

　　【摘要】

　　過去的以教師為中心的單片機課程教學，由于課程的綜合性太強使得學生在學習過程中對很多知識點難以接受，我們通過對本門課程項目式和模塊化改革的結合，合理安排教學內容和教學資源，降低初學者入門門檻，引導學生以興趣為導向，極大的提高了學習者主動獲取知識的意愿，明顯提高了本課程的教學效果。

　　【關鍵詞】

　　模塊化教學；項目驅動；教學改革

　　“單片機技術”課程在本科院校里是電子信息類專業的必修課程，這門課程是以電子技術基礎，編程語言，計算機理論等知識為基礎的一門專業性和應用性很強的綜合性課程。基于以上特點，對于初學者來說對單片機的理論知識的正確把握往往感覺比較吃力，給初學者造成學習困難。但是經過我們多年的教學經驗，這類有很強的應用性和實用性的課程，以項目式教學更能推動學生的學習興趣，同時模塊化的教學設計更能降低初學者入門的門檻。兩者相結合教學方法的采用對本門課程的教學效果提升明顯.

　　1、單片機項目驅動教學法

　　以往的單片機教學模式是以教師為中心，老師在課堂上按照教材，或者教學大綱按部就班的講授理論原理和知識點；以課堂教學為中心，學生學習為被動接受，由于知識點綜合性比較強，理論太深奧使得學生往往學習興趣不高，同時缺乏動手實踐機會，教學效果一般不夠理想。以項目驅動的.教學法是學生為主體，教師為主導，以實踐應用為根本目標，圍繞具體的項目構建教學內容體系，通過師生共同參與完成一個具體的項目而展開的教學活動。注重的不是最終的結果，而是項目完成的過程，在項目的教學實施過程中，學生按需學習，親身實踐，學生在項目的實踐過程中，理解知識和掌握技能，學習成為一個參與的創造實踐活動，培養分析和解決問題的能力。引進單片機項目教學方式打破了原有的教學組織安排，以項目的開發步驟作為教學內容，將課程的內容分解為一個個小項目，從項目引入到項目解析再到任務分解然后到知識點講解最后知識點應用，將原教學方案里單片機的知識點穿插到具體項目開發的過程中。這里面包含了軟、硬平臺搭建到項目展開再到項目完成的一系列教學活動，使學生從被動學習變為主動學習，按照這種方法我們將以往教學體系中的知識內容變化為若干個工程項目，然后圍繞著這些工程項目任務的展開同時開展教學，讓學生以具體工作目標的展開來進行教學環節的工作。有利于激發學生的學習積極性和創新能力，調動了學生的學習積極性。在這整個過程中，學生能很好的把握課程的知識要求，在體驗創新與探索的過程中，又培養了學生們的分析解決問題的能力及團隊協作能力等。

　　2、模塊化的單片機教學方法

　　任何復雜的系統都是由具有完整基本功能的功能模塊電路組成，單片機應用系統也是如此，一般由cpu系統、中斷系統、I/O口等。同時任何復雜的電路系統都可以分解為多個具備單一功能的模塊電路，按照這個思路，學習單片機系統我們也可以從單片機的功能模塊電路入手，我們根據學生的認知規律，和學習單片的一般原理的方法，機將單片機教學模塊分成幾個部分，這里面每個部分有自己的專用模塊[3]。比如程序功能部分、硬件部分；在對硬件電路設計部分進行模塊化設計，將單片機的各個功能模塊以獨立的原理圖形式出現，我們把單片機個硬件按功能分為了鍵盤模塊、數碼管顯示模塊、傳感器控制模塊、模數轉換模塊、顯示模塊、通信模塊等幾大模塊，如圖1。各個模塊通過面包板上預留的連接器與系統主板進行連接，然后用排線組合成所需要的系統。在教學過程中，要不斷收集遇到的各種硬件功能模塊電路，弄清它們的工作原理、性能及特性、特定的功能及使用方法，把系統化整為零，建立起自己的硬件模塊庫。指導學生學會搜集、分析別人的設計案例、論文和相關書籍中的功能模塊電路，不斷地充實自己的功能模塊電路庫，日積月累，學生就會覺得自己的單片機系統設計能力越來越強。最后在進行模塊分解時，各模塊功能盡可能專一，聯系盡可能簡單，使模塊獨立性強，方便教學實用的模塊。

　　3、總結

　　新興本院校定位應用型教學型高校，以培應用型、創新型人才為目標。在此基礎上的以項目驅動法教學和模塊化教學為主線，以實際應用為培養為目標的“單片機技術”課程教學改革思路，按照這個方式能使學生在項目模塊化的環節中一步一個臺階。此教學法脫離了枯燥無味的說教模式，使學生在具體的設計項目的工作環境里輕松自在的狀態來投入到學習中，思維能力、動手能力、學習能力以及團隊協作能力都有了明顯提高，模塊化學習過程中所積累的各種電路系統模塊也促進構建成學生進行科技創新實踐、參加大學生創新創業訓練的重要模塊庫，激發了學生學習的主動性和成就感。法國文化教育學家斯普朗格曾言：教育的最終目的不是傳授已有的東西，而是要把人的創造力量誘導出來。本課程的教學改革正是朝著這個方向前進。

　　參考文獻

　　[1]胡敬朋，王聰.單片機項目教學研究及實踐[J].南京：電氣電子教學學報，2009(5).

　　[2]馮冬菊，王丹虹，等.基于項目驅動的機械制圖教學改革[J].實驗室科學，2012，15(3)：25-27.

　　[3]唐鴻儒，夏揚，黃亞忠.單片機課程的實踐教學探索[J].南京：電氣電子教學學報，2009(1).

　　[4]王京港，張翠平.基于項目驅動及proteus仿真的單片機教學改革探索[J].中國電力教育，2013(22).

　　[5]李志義.高水平研究型大學本科教學模式的選擇[J].中國高等教育，2007，(3)：20-22.

　　篇三：談單片機的過程控制綜合實驗設計

　　摘要：

　　以STCl2C5A60S2單片機為核心，設計開發了基于單片機的低成本過程控制綜合實驗，闡述了過程控制綜合實驗整體設計，及單片機控制板各個功能的硬件設計與軟件開發，對實驗平臺的特點進行了描述。實踐表明，通過綜合實驗訓練，讓學生從底層設計并實踐反饋控制系統，強化和提高了學生的動手能力與綜合實踐能力。

　　關鍵詞：

　　實驗系統;單片機;過程控制;系統設計

　　“過程控制”“計算機控制”“微機原理”和“檢測技術”是我院自動化專業的必修課程，是理論性、設計性、實踐性很強的專業方向課，與實際控制工程聯系緊密。學生在這些課程的學習過程中，實驗都是針對本門課程的內容進行，還有很多是演示實驗和仿真實驗。在實際工作中，控制系統一般都是這幾方面內容的綜合應用，而學生在學習的過程中缺乏對整個系統的設計訓練，因此在教學過程中應將控制器系統設計方法和實際計算機控制系統相結合，通過理論知識與實踐活動的有機結合，培養學生解決實際工業應用中控制問題的能力。為了達到這一教學目標，自動化實驗室開設了自動化綜合實驗課程設計，從控制器設計開始，每一步都由學生獨立完成，實現水箱液位控制。學生要完成設計單片機控制器電路，繪制原理圖與印制板圖，編寫調試控制程序，設計上位機監控畫面等內容。從學生實驗效果看，學生完成整個實驗后，提高了學習興趣與實踐技能，對控制系統有了更清楚的了解。

　　1、系統功能及組成

　　系統總體結構，系統為單回路控制系統，水箱內水位為被控對象，水泵抽水到水箱，水箱底部放水，當抽水與放水達到平衡，水箱水位保持平衡。投入式水位傳感器測量水箱水位值，將當前水位反饋到單片機控制器，在控制器內與設定值比較，控制器根據二者的差值，采用某種控制算法，輸出控制量改變變頻器輸出頻率，即改變水泵的抽水量，最終讓水箱水位保持在設定值。上位機運行組態軟件，與單片機控制器通信，可以動態顯示畫面與控制曲線，還可以修改水位設定值與控制參數。控制器系統結構，以單片機為核心，外接數碼顯示電路、按鍵電路、通信電路及輸入輸出電路等。單片機采用宏晶科技生產的單時鐘/機器周期(1T)的單片機STCl2C5A60S2/AD，該單片機優點是指令代碼完全兼容傳統8051，并內置10位A/D轉換電路，可直接在用戶系統上用ISP在線下載方式，將用戶程序下載進STC單片機運行，這樣可省去編程器和仿真器、降低實驗成本.2.2水位信號輸入電路與控制信號輸出電路水位測量采用的是二線制投入式液位變送器，輸出4～20mA電流信號，工作電壓為24V。采用5V轉24V的1W電源模塊為變送器提供24。

　　2控制器硬件電路設計

　　對于硬件部分，要求學生會用電路圖設計軟件AltiumDesigner繪制電路原理圖和印制板圖，因為時間限制，學生只要基本會使用軟件即可，最終電路板使用的是統一的電路版。因為實驗要求單片機控制器由學生動手焊接調試，每屆學生使用的都是自己焊接調試的電路板，因此單片機控制器硬件設計以簡單、低成本為目標。2.1程序下載與通信電路因為現在PC機主板一般沒有集成串口，因此采用了串口－USB接口轉換器PL2303。PL2303芯片可提供一個全雙工異步串行通信裝置與USB功能接口便利連接的解決方案。這樣設計使控制器與上位機之間只需要一條USB線就可以完成單片機程序下載與通信的功能，還能利用USB口的5V電源為控制板提供電源而不再需要外部提供電源，變送器輸出的電流信號流過一個200Ω的電阻變換為電壓信號接到單片機的A/D轉換引腳。水泵抽水量由變頻器輸出頻率控制，變頻器輸出頻率可以由控制板輸出電壓信號進行調節。為了精簡電路，沒有采用片外D/A轉換器，而是用單片機輸出脈沖寬度調制(PWM)信號，片外采用跟隨器將PWM信號變為直流信號。控制器根據控制算法計算的輸出量改變PWM波的占空比，跟隨器輸出值隨占空比的變化而改變。跟隨器采用單5V電源，輸出給變頻器電壓信號可在0～3.5V變化，雖然沒有達到5V，但變頻器輸出頻率改變范圍已滿足實驗需要，2.3LED顯示電路控制板用4位LED數碼管，顯示當前水位值、設定水位值和控制參數等。為了節省I/O口，LED顯示采用8位串入并出移位寄存器74LS164，4片級聯，只需2位I/O口，按時序要求輸出4位顯示碼，就可實現4位8段LED顯示的'靜態顯示2.4按鍵及指示燈控制板還設計有6位按鍵與4位LED指示燈，用以完成設定值修改、參數設置、顯示切換和狀態指示等功能。

　　3、系統軟件設計

　　3.1單片機控制器程序

　　單片機控制板軟件使用C語言編程，采用模塊化設計，包括通信模塊、A/D測量模塊、PWM輸出模塊、顯示模塊、按鍵處理模塊和控制算法模塊等。主程序流程圖如圖5所示。實驗并不要求學生編寫完整的程序，但控制算法和水位采樣值的標度變換程序要求學生完成，控制算法基本要求是采用PID算法。程序的模板和其他各部分模塊程序提供給學生，由學生最終完成整個程序的整合與調試，有能力的同學還可以編寫其他控制算法的程序和增加手自動切換等功能。

　　3.2上位機組態

　　為了清楚顯示控制過程以了解控制效果，要求學生在上位PC機上用組態軟件“組態王”實現系統的監控畫面。畫面要求較為簡單：

　　1)能用動畫及數字實時顯示水位值；

　　2)能顯示水位的給定值及數字顯示控制器的P、I、D參數值，這些參數均能在操作界面中進行修改；

　　3)給定值和測量值的實時記錄曲線，用來記錄和顯示控制過程中被控變量的水位設定值和實時水位值的變化過程。上位機與單片機控制板采用Modbus通信協議進行通信，在控制板通信程序中實現了Mod-bus通信協議中讀多寄存器(功能碼3)和寫多寄存器(功能碼16)的功能。在組態王軟件中，定義設備時選擇［PLC］－［莫迪康］－［ModbusＲTU］－［COM］即可實現上位機與控制板的通信。

　　4、結束語

　　該實驗讓學生從底層起設計反饋控制系統，從電路設計，電路板焊接，單片機程序編程調試到上位機組態軟件的使用，讓學生對反饋控制系統有較全面清楚的了解。實踐表明，該綜合實驗對加強實踐教學環節，增強學生的動手能力、知識和技術的應用能力、盡快適應現場能力大有幫助。

　　參考文獻

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