时间：2022-08-18 23:29:05
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和模拟电路比较，其数字电路特点比较突出，从以下几个方面来说：第一、结构简单，能够进行集成化、系列化生产，比较方便，而且成本低，使用方便。第二、具有抗干扰性强、可靠性高、精确度高、稳定性好等优点。第三、在处理功能方面较强，除了能实现数值的运算，还实现逻辑运算和判断。第四、能够进行编程数字电路，很好地实现在各种运算方面的灵活性。第五、通过数字信号的应用，更方便进行存储、加密、压缩、传输。
2.1单片机的定义对于单片机的定义，往往是指把计算机的一个个部件都汇集到一块芯片之中，这就组成的一个微型的系统。而单片机的设计，是为了控制其应用而设计的、以及制造其固有的构造，在国际上，也叫微控制器。
2.2基本结构及特点在单片机芯片内，往往包括以下几部分：CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定时器计数器部分、中断控制系统时钟部分、A/D即模数转换器部分和D/A即数模转换器部分、以及WDT监视定时器等部分。对于单片机，其特点为：1、功能多。2、品种多。3、占用空间少。4、系统所需器件少。对于单片机的应用，包括4大类：第一类：智能仪器仪表；第二类：在工业方面进行测控的；第三类：在民用方面的是一个具有智能型的电子品；第四类：在设备方面是属于计算机的一个外设及通信的设备。
3结合数字电子技术与单片机的应用实例
3.1数字电子钟20世纪末，随着电子技术的发展，现代电子产品已经出现在社会的各个地方，这样就带动了社会的发展，即社会变得信息化，以及提高了现代电子产品的性能化。目前，随着单片机的发展，使其变得高性能化、多品种化，这就逐渐转化为CMOS，最终实现了“功率比较低、体积比较小，容量特别大，性能特别高，价格特别低的设备，在电路方面，其具有了内装片的设备。这种技术属于微控的一个技术。而在单片机模块中，最普边的是数字钟的使用。对于数字钟，是利用数字电子技术而实现的，即能进行分秒来计时的装置，这与机械式时钟不同，其准确性和直观性较高。对于电子钟，往往按照数字电路来进行的，用时、分、秒的数字来显示，属于一个计时的装置，其应用比较广泛，大部分是出现在每个家庭、车站，码头等地方。对于人们的日常生活来看，也是一个必须的、具备的产品。对于数字钟及其扩大应用的研究，这是具有很重要的意义。
3.2由数字电子钟组成的单片机的选择在电子时钟里，对于单片机的选择，往往是以AT89c52为核心的，即作为一个电子时钟的硬件部分。在AT89C52片内，往往利用的是FLASHROM，在3V的超低压下而运行的。其存储空间具有8KB的ROM，而在线编程中，随时可以进行擦除，也不会对芯片产生伤害。一旦把AT89C51作为核心部件，就会对芯片产生伤害。
伴随计算机技术的迅速发展，计算机在众多行业领域都得到了广泛应用，然而其也受到了体积方面限制，计算机技术在工业控制方面经常无法运用，所以计算机微型化是计算机技术重要发展方向，自集成电路至超集成电路，自电子管至晶体管，计算机体积在渐渐变小，一直到限制的 ARM 及单片机微型计算机，促进了计算机技术的应用和发展。很多专家与学者为研究计算机在单片机里的应用，进行了大量实践，希望发现提升单片机效率的最佳使用方式，单片机是电子行业重要部件，它在电子行业中的位置无可取代，尤其是对工业控制领域来说，一旦单片机出现问题，所有控制系统都不能正常运行工作。
2 电子工程的内涵
伴随互联网与电子计算机的不断发展，网络技术渐渐进入黄金发展阶段，这对电子技术的深入发展起了巨大推动作用。伴随互联网对社会发展及经济发展的推动越来越明显，电子工程的重要性渐渐突显出来，要更好的发展电子工程技术，提高我国的综合国力，一定要不断创新和探索电子工程技术，以促进电子工程技术获得新的发展，电子工程技术以网络技术和计算机作为基本的载体，系统性地处理与控制电子信息。依据目前电子工程技术发展情况来看，它作为系统的技术渐渐发生产业链分化，很多领域行业相互交叉的信息技术渐渐出现，这促进了很多新兴产业发展。
3 单片机的使用概况
3.1 单片机使用发展历史
在计算机刚刚出现时期，因为受性能与体积的影响，计算机还没有得到实际运用，仅仅在实验室科研室里有一些应用，用来进行简单的数学方面计算，某种程度上讲，单片机某一时期的使用还没有电子计算器受到欢迎，因为它可以自行运算，所以，人们一直很期待和重视计算机的发展，伴随电子技术不断进步和发展，计算机性能有了很大提高，体积也有了很大程度的控制。信息技术的快速发展使笔记本电脑开始出现，笔记本电脑又把计算机带入了新的发展时期，当计算机被用于工业控制领域时，它的体积仍然较大，这时人们按照实际运用需要，开始研发了以计算机架构为基础的单片机，利用了储存器、控制器工作方式，除掉人机的相互交换界面，如果要让单片机完成特定工作任务，一定要把任务写进对应控制程序内，因为无人机相互交换的界面，所以，一定要利用特殊装置完成程序输入。当命令程序被输入单片机后，还要结合对应控制系统来应用，一般情况下，单片机都要直接面板里，因为单片机插脚寿命有限，应用次数不能太多，不可以频繁拆卸控制程序，要解决这一矛盾问题，所以出现的单片机均支持在线输入程序。网络技术是现代化信息的基础，它对社会的发展具有重要作用，网络技术在人们生活中日渐普及，并影响着人们的需求，电子工程技术随着获得了长足发展，尤其是在医学领域方面获得了突破性进展，它推动了医学信息化的发展。
3.2 目前单片机的应用现状
因为历史原因，我国科技发展与经济发展都比较晚，和西方一些发达国家相比，单片机拥有技术水平很低，特别是单片机生产与设计工作，单片机的核心制造技术都在发达国家手里，我国所运用的单片机有很多都来自发达国家工厂。近几年 51 系列的单片机受到人们认可和广泛应用，但 51 系列单片机多数是由 ATMEL 与英特尔公司所生产，同时，对于单片机的生产设计技术，发达国家对我们一直处于封锁状态，并且限制不发达国家进口其单片机。我国要想从根本上解决单片机这些问题，必须重视单片机技术的研究与发展工作，高度重视单片机技术，为应对发达国家的封锁，我国一直在加大力量研究单片机技术，提升相关技术研发工作人员待遇，政府公布许多有关单片机的法规政策，鼓励和支持单片机的发展，加大力度保护我国单片机科技公司，所以，最近几年我国的电子业获得重大发展，我国的电子科技公司已经制造了有其产权的中央处理器，尽管这些处理器与发达国家中央处理器的性能还相差较大，处理器加工工艺也不够完善，但可以设计制造中央处理器就表明我们已经取得进步，未来也一定会自主研究和开发出众多单片机微型计算机。
4 单子工程技术特征
电子工程技术是伴随电子行业发展而形成的一门新兴学科。当今时代是信息技术高速发展的时代，要实现信息化，发展电子行业是前提与基础，通过电子工程技术可以看出一个国家的信息化水平的高低。所以，每个国家都必须高度重视电子工程技术，也因此，很多高等院校都安装信息化发展情况增设电子工程技术课程和专业。高等院校的电子工程专业学生只有完成有关电子工程技术的学习，才可以在毕业后进入电子工程有关企业从事电子工程技术方面的设计或制造工作，才能给我国的电子工程技术发展贡献一份力量。大量的调查结果和实践证明充分显示，现阶段我国的电子工程技术水平依然很低，要迅速发展电子行业，必须借鉴其他发达国家的成功经验，因为西方国家在单片机技术方面的封锁，使我国可借鉴的经验较少，我国必须渐渐探索才能发展电子工程技术。
5 电子工程技术在单片机技术里的运用
单片机属于微型计算机，目前，单片机在工业控制系统得到了广泛应用，并且经过多年发展，有关单片机技术已经日益成熟，并且逐步形成了较为完善的运用体系。正常情况下，单片机运用有两个重要部分组成，即软件部分与硬件部分。软件主要指各个控制程序，硬件主要是指各类型的电子元器件，要有效控制系统，一定要运用电子元器件来共同组建控制系统，再根据具体控制要求，有目的性的编制和设定对应控制程序，当控制程序被输入单片机后就能够实现任务控制，所以电子工程技术对单片机运用来说，在软件方面及硬件方面都有着十分重要的意义。电子工程技术的进步与发展使得电子元器件开始出现，人们普遍认为第三次科技革命的开始就是计算机的出现，同时，计算机的出现与发展又是建立在电子工程技术前提下的。大量的实践表明现阶段我国的许多电子元器件工厂的工程都属于其他国家公司，我国很少有自己本土电子工程技术型企业。伴随单片机被人们广泛用于工业控制方面，电子工程技术变得越来越重要。
6 结束语
机车在运行过程中产生的记录数据必须全部下载下来并转存到地面运行数据库中，在这一过程中运行数据一般采用大容量数据存储设备或者其他数据传输方式来传输，这种数据传输方式不仅需要借助大容量的数据存储设备，同时也必须经历数据传输的人工送存阶段，不仅增加了数据信息的传输复杂性，而且让数据的传输存储活动面临着一定的操作风险，不利于数据信息的规范化管理，在数据信息传输的这种形势下，采用无线通信技术能够实现机车与地面信息管理中心之间的无线通信，可以简化数据管理的工作过程，并提高数据通信的稳定性和可靠性。
二、硬件配置
1、数转电台。
RF-418数转电台是无线通信领域的一种新型产品，其在提高了自身通信技术水平和通信质量的前提下，实现了与单片机之间的无线通信，在运行中可以提供RF测试、双向通信测试、一般数据传送、自动调频数据传送等四种工作模式。这四种模式之间的切换简单方便，在保证其自身高可操作性的同时也提供了多样化的数据传输形式，最大限度的满足了机车和地面数据中心之间的通信需求。
2、数转电台与车载微机的接口。
无线通信技术在单片机通信系统中的应用，存在的最大问题就是数转电台与车载微机的对接问题，在单片机通信系统运行过程中，要保证数转电台与车载微机之间对接的准确性和数据传输的稳定性。车载微机系统采用的处理器是DALLAS公司研发的DS80C320处理器，其在运行中能够提供两个全双工串行口，两个数据指针、13个中断源。通过处理器自身强大的数据处理能力，可以结合数转电台和车载微机所处的不同的实际运行状况，对其对接的方式进行选择，保证数转电台车载微机系统在对接活动中最大限度的接口连接安全和数据传输安全，减轻了单片机控制接口的负担，同时提高了单片机通信系统运行的可靠性。
三、通信软件设计
1、通信格式。
车载微机向地面通信系统发送请求信号主形式为ABBAIDSUMNFF、其中数据帧一共包含有6个字节，前两个字节（ABBA）表示起始位置，第三个字（ID）表示该趟列车的车载微机的编码号，第四字节(SUM)为通信活动中的标注字节，第五字节（N）表示在本次通信活动中从起始字节到结束字节的字节数，是为了防止在通信中信息丢失而设置的，第六字节（FF）表示通信内容结束。无线通信技术在单片机通信系统中的应用，对通信模式最大的创新就是实现了信息通信的数字化。单片机通信系统在我国的应用广泛的存在着运行中一对多的运行模式，一般大型机务段都拥有数百台机车。因为铁路运输自身的特性，大量的机车回段的时间都不确定，机车在完成运输任务返回机务段时，应该首先与地面信息系统取得联系，这种联系由机车首先发出通信请求，在得到地面信息系统的回应后，与地面信息系统建立通信连接并完成数据信息的转发。当车载微机连续三次申请通信都得不到回复或者回复信息不正确的时候，车辆管理人员应该保留该车次的数据信息，并与维护人员联系进行车载微机的修理。
2、程序流程。
关键词：AT89C51串行口无线数字电台串行通信
一般的数字采集系统，是通过传感器将捕捉的现场信号转换为电信号，经模/数转换器ADC采样、量化、编码后，为成数字信号，存入数据存储器，或送给微处理器，或通过无线方式将数据发送给接收端进行处理。无线数据传输系统就是样一套利用无线手段，将采集的数据由测量站发送到主控站的设备。
1系统组成
系统组成如图1、图2所示。
系统由测量站和主控站两部分组成。测量站主要完成对现场信号的采集、存储，接收遥控指令并发送数据。主控站的主要工作是发送遥控指令、接收数据信息、进行数据处理和数据管理、随机显示打印等。
2AT89C51与数字电台的串行通信
Atmel公司的AT89C51单片机，是一种低功耗、高性能的、片内含有4KBFlashROM的8位CMOS单片机，工作电压范围为2.7～6V（实际使用+5V供电），8位数据总线。它有一个可编程的全双工串行通信接口，能同时进行串行发送和执着收。通过RXD引脚（串行数据接收端）和TXD引脚（串行数据发送端）与外界进行通信。
2.1通信协议与波特率
数字电台与单片机、终端主控机的通信协议为：
通信接口——标准串行RS232接口，9线制半双工方式；
通信帧格式——1位起始位，8位数据位，1位可编程数据位，1位停止位；
波特率——1200baud。
数字电台选用Motorola公司的GM系列车载电台，工作于VHF/UHF频段，可进行无线数传（9线制标准串行RS232接口），也可进行话音通信；采用二进制移频键控（2FSK）调制解调方式，符合国际电报电话咨询委员会CCITT.23标准。在话带内进行数字传输时，推荐在不高于1200b/s数据率时使用。实际使用时，电台工作于220～240MHz频率范围，采用半双工方式（执行收、发操作，但不能同时进行）即可满足系统要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可设置四种工作方式，可有8位、10位和11位帧格式。本系统中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘帧11位的异步通信格式：1位起始位，8位数据位（低位在前），1位可编程数据位，1位停止位。
发送前，由软件设置第9位数据（TB8）作奇偶校验位，将要发送的数据写入SBUF，启动发送过程。串行口能自动把TB8取出，装入到第9位数据的位置，再逐一发送出去。发送完毕，使TI=1。
接收时，置SCON中的REN为1，允许接收。当检测到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳变（起始位）时，开始接收9位数据，送入移位寄存器（9位）。当满足RI=0且SM2=0或接收到的9位数据为1时，前8位数据送入SBUF，第9位数据送入SCON中的RB8，置RI为1；否则，这次接收无效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定时器T1的溢出率与SMOD值同时决定：
方式3波特率=T1溢出率/n
当SMOD=0时，n=32；SMOD=1时，n=16。T1溢出率取决于T1的计数速率（计数速率=fosc/12）和TI预置的初值。
定时器T1用作波特率发生器，工作于模式2（自动重装初值）。设TH1和TL1定时计数初值为X，则每过“28-X”个机器周期，T1就会发生一次溢出。初值X确定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系统中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51与数字电台的硬件连接
AT89C51与数字电台的硬件连接如图3所示。
系统采用异步串行通信方式传输测量数据。利用单片机串口与数字电台RS232数据口相连。电台常态为收状态（PPT=0，收状态；PPT=1，发状态），单片机P3.5脚输出高电平。单片机使用TTL电平，电台使用RS232电平，由MAX232完成TTL电平与RS232电平之间的转换。3片光电耦合器6N137实现单片机与电台之间的电源隔离，增强系统抗干扰性能。
单片机通过带控制端的三态缓冲门74HC125、非门74HC14控制电台的收发转换，以及指令的接收和数据发送。接收时，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为低电平，将其置为接收状态；同时c1=0，74HC125A导通，接收的指令由电台的RXD端输入，经MAX232电平变换、光电隔离、74HC125A缓冲门，送入单片机RXD脚。发射时，P3.5=0，经74HC14反相、光电隔离，使电台PPT脚为高电平，将其置为发射状态；同时c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B导通，数据由单片机TXD脚输出，经74HC125B缓冲门、光电隔离、MAX232电平变换，通过电台TXD端口将数据发送出去。
3通信软件设计
通信软件至关重要，一旦出现问题，整个系统就会瘫痪。采取差错控制与容错技术是非常重要的。
*主控站发送的指令中包含一定数量的同步符55H和3字节的密码。测量站在连续收到5个同步符后进行密码验证，验证通过后正式接收指令字节；如未通过，则测量站发一信号让主控站重发，三次验证不过则停发该命令。测量站发/主控站收时，验证方式与此相同。验证通过后，测量站开始发送数据。
*一个指令由3字节构成，第二字节等于第一字节加上35H，第3字节等于第二字节加上36H。如果收到的指令不符合此规则，则重发该命令，连续三次错误时停发。
*主控站每发一个指令，测量站都回送一个应答信号。该应答信号中包含原指令样本。
下面给出单片机串行口与电台的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在内部RAM的2FH单元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位计数器，T1方式2，串口用
SETBTR0；启动T0
MOVBTL，#0F3H；波特率设定为1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位数据，禁止接收
接收及验证程序：
NUMEQU2BH；同步符个数值存放在内部RAM的2BH单元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字节同步符
MIMDB''''WSC''''：3字节密码“WSC”
SETBP3.5；置电台收状态
SETBREN；允许串口接收
A1：MOVNUM，#0；记录连续到同步符55H的个数
A2：JBRI，A2；串口有数据转A3
A3：CLRRI；清接收中断标志
MOVA，SBUF；读串口数据
CJNEA，#55H，A1；不是同步符转A1
INCNUM；收到的同步符个数加1
MOVA，NUM；取收到的同步符个数
CJNEA，#5，A2；未收够连续5个55H转A2
A4:MOVNUM,#0;密码验证，记录收到密码字节数
A5：MOVDPTR，#MIM；密码字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密码
MOVTEMP，A；保存密码
JBRI，A6；串口收完一个字节转A6
…
A6：CLRRI；清接收中断标志
MOVA，SBUF；读串口数据
CJNEA，TEMP，A4；与密码不符转A4
INCNUM；收到的密码个数加1
MOVA，NUM；取已收到的密码字节数
CJNEA，#3，A5；密码未收完转A5
发送程序：
CLRP3.5；置电台发状态
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表发送同步符和密码共24字节
INCDPTR
LCALLSEND-CH；调发送单字节子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM数据首址，发送外部RAM中的数据到电台
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=发送字节数
B3：MOVXA，@DPTR；取数据
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延时4μs
CLRTI
RET
【关键词】电涡流；传感器；单片机
1.引言
现代社会是信息化的社会，人们的主要交流和沟通都是通过对信息的传递、处理而进行的。传感器就是人们从自然界获取各种相应外界信息的方式，能够将相应的需要采集的信息转换成为控制芯片能够识别的电流或者电压等信号，在现代的控制测量系统中具有不可缺少的作用。
本论文主要介绍的是电涡流式位移传感器。电涡流式位移传感器属于电感式位移传感器的一种，是基于电涡流效应而工作的传感器，具有很多优点：高分辨率、高可靠性、较宽的频率响应以及较高的灵敏度等等。
该传感器还具有很强的抗干扰能力，相比而言，传统的传感器具有非线性误差，要求工作环境恒定或者价格较高[1]。
2.电涡流式微位移传感器
2.1 传感器发展历程
国外在工业化的过程中，逐渐将传感器广泛应用在各个生产领域，在航天和军事领域也有十分领先的传感器应用。之后伴随各个国家的机械、自动化、计算机等信息产业如日中天，欧美国家以及亚洲的日本都对世界的传感器具有相当重要的影响。
我国主要是在1960年开始对传感器进行开发工作。国家组织大批科研人员对其进行研究和开发，并实施了“八五”、“九五”等国家计划，使得其取得了十分瞩目的应用成就。然而我们也应该清醒地意识到，我国在传感器的基础制造工艺等方面还不能和发达国家相提并论，许多核心技术以及芯片都要进口。与此同时，我们的传感器在国际上没有太大竞争力，产品研发和更新速度很低，缺少实用创新性[2]。
2.2 传统传感器缺点
以往的传感器和电涡流位移传感器比起来，具有以下几个方面的严重不足：
（1）输入一输出特性存在非线性且随时间而漂移；
（2）环境会干扰参数，使得测量结果发生漂移；
（3）因结构尺寸大，而时间响应特别差；
（4）易受噪声干扰、信噪比低；
（5）灵敏度或者分辨率不够理想。
2.3 电涡流式微位移传感器
本论文所要介绍的电涡流位移传感器，其工作原理是利用了涡流效应。该类型的传感器，通过涡流效应使相应的位移的变化，转换成线圈的阻抗值变化；之后利用特定的电路将线圈阻抗值变化转换成为电压的变化，再进行检测和输出，根据相应的公式或者经验，能够还原成位移信息。这种传感器具有很多优点，比如具有很高的灵敏度、简单的结构以及及时的动态响应。该传感器广泛应用在测量振动和位移等信息量上。大体上输出的电压信号与位移的变化量是线性的关系，公式是ΔS=K・ΔV。其中K是系统的比例常数，在不同的传感器中根据系统结构的不同是不一样的。
2.4 电涡流式位移传感器测量原理
公式能够精确描述该原理。我们根据公式可以得知，在其他条件不变的情况下，Z（线圈的阻抗）与S一一对应。电涡流传感器测量位移的原理就是基于此公式，在特定的信号激励过程中，传感器会依据位移变化而产生电压的变化。
3.测量系统的硬件设计
3.1 主控芯片
本论文设计的电涡流微位移传感器使用的主控芯片是AT89S52单片机。MSC-51单片机是八位的非常实用的单片机。本论文所使用的AT89S52单片机就是基于这款单片机的。MSC-51单片机的基本架构被ATMEL公司购买，继而在其基本内核的基础上加入了许多新的功能，同时扩展了芯片的容量以及加入flash闪存等等。51内核的单片机具有很多优点，因此无论是在工业上还是在一些电子产品上应用都很多。全球也有许多大公司对其进行扩展，加入新的功能。即使是在今天，51单片机仍然在控制系统中占据很大市场[4]。
下面对本论文所使用的单片机作简要介绍。AT89S52单片机具有最大能够支持的64K外部存储扩展，同时还具有8K字节的Flash空间。该单片机具有4组I/O口，分别是从P0到P3，同时每组端口具有8个引脚。每个引脚除了能够作为普通的输入和输出端口外，还具有其它功能，也就是我们通常所说的引脚复用。其还具有断电保护、看门口、计时器和定时器。51单片机一般的工作电压是5V。
3.2 显示模块
本论文设计的LCD1602电路，该液晶模块能够显示2行*16列的字符，相对于数码管而言，显示更加灵活多变。该液晶模块用来显示其测量处理后的数据。
4.测量系统的软件设计
本论文的主程序循环采集电量的变化，并实时显示在液晶模块上。系统软件是指完成系统设计功能的软件。为了提高系统的实时性、可靠性，在编写系统应用软件时，主要考虑以下两方面：
（1）提高系统抗干扰性能。在工业现场不可避免的有各种抗干扰因素。因此本系统除了在硬件上硬件复位和加电容滤波外。在软件上，采用了指令冗余技术、延时消抖技术以及对位移大小采样值进行中值滤波的数字滤波方法，进一步提高系统的抗干扰能力。
（2）采用模块化编程。将系统的应用程序分为若干个功能模块，这些模块可以任意更改而不影响程序的其余部分，将各个功能模块程序调通后，再把各个功能模块结合起进行联调，这大大减少了调试时间，提高了程序的通用性，方便程序的修改和检查。
5.总结
电涡流位移传感器是一种基于电涡流效应的传感器，能够将位移的变化转换成电量的变化。本论文主要介绍了传统传感器的发展历程，进而介绍了电涡流式微位移传感器的测量原理和优势，并基于单片机设计了测量系统。
参考文献
[1]谭祖根，汪乐宇.电涡流检测技术[M].北京：原子能出版社，1986.
[2]于鹏，许媛媛.利用插值法和曲线拟合法标定电涡流传感器[J].中国测试技术，2007，1（33）.
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。因此，单片机广泛用于现代工业控制中。
本论文侧重介绍“单片机温度控制系统”的软件设计及相关内容。论文的主要内容包括：采样、滤波、键盘、LED显示系统，加热控制系统，单片机MCS-51的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度控制系统综合运用了微机原理、自动控制原理、模拟电子技术、数字控制技术、键盘显示技术等诸多方面的知识，是对所学知识的一次综合测试。
关键词：MCS-51;8051;温度控制;PID
ABSTRACT
With scientific constant progress, in industrial production, electric current, voltage, temperature, pressure are mainly commonly used. especially in the heat treatment industry, the accurate test and controlling of temperature is very important. In a lot of fields, for example: In metallurgical industry, chemical production, power engineering, machine manufactures, food processing, family and industry heat etc. people need to heating furnace, heat-treatment furnace and all kinds of response stove and boiler temperature measure and control, through software design, to reach the intelligent control finally and realize the interactive function.
Adopt Single-Chip Microcomputer is it control convenient, simple, flexibility advantage such as being heavy to have not merely to control to go on to temperature to come, and can raise by technical indicator not to accuse of temperature by a large margin, thus can big improvement quality and the quantity of products. So the control problem to the temperature of Single-Chip Microcomputer is the control problem constantly be able to encounter in the industry manufacture.
This thesis introduces the design and debugging of “the temperature control system by microcomputer”. As a typical experimental design in control system, it uses much control knowledge and comprehensively tests student’s ability in control system.
防潮是粮食储存过程中一项重要内容，对粮食的储存质量有很重要的作用。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度与湿度的监测工作。但传统的方法是用扦样式玻璃温度计，人工判读等最原始的测温方法，工作量大，难以控制，滞后严重，做好日常的粮情检查工作，可以发现问题，及时处理，以保证储粮的安全。本论文侧重介绍“单片机温度检测系统”的软、硬件设计及相关内容。论文的主要内容包括：采样、LED显示，单片机89C51的开发以及系统应用软件开发等。作为控制系统中的一个典型实验设计，单片机温度检测系统综合运用了单片机技术、模拟电子技术、通信技术、数码显示技术等诸多方面的知识。
2粮仓湿度检测系统硬件设计
粮情测控系统是计算机硬件与软件的结合体，实现了计算机对储粮的检测与预警。系统硬件由控制部分和信号检测部分组成，其中，控制部分包含五个模块：控制器模块、手动按键、显示模块、通信模块和报警模块；信号检测部分包含一个模块：湿度检测模块。
2.1核心单元电路
综合考虑系统的方便性，可靠性，性价比等因素，系统主机芯片采用AT89C51。AT89C51是控制系统常用的单片机，应用在很多领域，利用它完成的报警系统很多。使用AT89C51单片机构成的计算机系统能够实现准确的采样煤气浓度，能够达到题目的设计要求，而且AT89C51单片机相对于其它型号的单片机，更加易于学习和掌握，性能也相对比较好。
2.2检测传感器和检测电路
湿度检测采用的是湿度传感器HS1101。在粮情测控系统中主要是检测室内与室外的湿度，一般一个粮仓有两个湿度检测点，且精度要求不高。
2.3显示电路设计
系统显示模块采用数码管动态显示原理，清晰的显示实时湿度值
3软件设计
整个系统软件设计分为两个部分，作为主控的上位机的软件设计及作为数据采样的单片机终端节点的软件设计。系统采用模块化编程，将各部分功能分别实现，主要的功能子程序有：数据采集、标度变换、线性校正、数制转换、数值显示、发送、接收和部分中断子程序。
4系统调试
本次设计采用的是模块化电路和模块化程序，因此在联调时只需要把各模块进行正确的连接就可以实现仿真，其模块与电路图在前面已经介绍这里只是给出总体调试的效果，把软件调试的.HEX文件烧入其中的AT89C51中就可以运行了。
5结语
【关键词】单片机；项目式；课程改革
单片机应用技术是高职院校电子信息类、自动控制类等专业的核心课程，这门课程学习的好坏直接影响了学生对专业研究的进一步深入的能力及电子信息类人才培养的基本要求。据调研高职院校单片机技术应用课程教学方式，部分院校按照知识体系讲授，讲授内容顺序为单片机技术概论、单片机体系结构、汇编语言程序设计等[1]。按照知识体系讲解，教师和学生普遍感觉内容枯燥无味，学生对知识点难以理解，更不用说具备利用单片机设计应用系统的能力。部分院校目前利用项目驱动式教学，经过实践教学测试，教学效果良好。
一、教学模式的改革
教学模式由知识体系讲授转变为项目驱动方式。这两种方式各有优缺点，知识体系讲授对于高职阶段的同学说来说，能够系统的了解单片机的内部体系结构，对指令执行的内部过程更加清晰，知识点介绍完后再通过一个大的课程实训项目完成课程的实践教学。项目驱动式教学方法是通过多个项目的学习完成单片机课程的教学，即介绍某个项目时，先介绍理论知识，紧跟着完成实践教学，即设计项目硬件电路、软件程序，然后调试系统等环节。每个项目能完成具体的某种功能，学生学习兴趣会增加，对课程的理解更加深入。两种讲授方式存在的弊端有：知识讲授体系缺乏兴趣性、理论较难理解、缺乏实践能力的锻炼；项目驱动式对单片机的内部原理分析不够深入，但提高了单片机应用项目的实际开发能力。
实际教学过程中可采用模拟仿真及实物焊接两个环节。硬件仿真电路使用Proteus硬件仿真软件，该软件内部集成了多种常用的单片机芯片、电阻、电容、晶体管、LED、LCD液晶屏等，电路搭建方便，仿真效果良好，目前广泛的应用在单片机课程的教学中。软件采用KEIL软件，该软件使用方便，通过建立工程文件到生产HEX文件整个流程清晰易懂，代码编译质量高。Proteus和KEIL两个集成开发环境具有联调功能，提高了学习效率，使得系统开发流程更加直观，容易被学生接受。
二、教学内容的选择
教学内容的选择需符合人才培养方案的定位。学生通过本门课程的学习，能够掌握单片机实际项目的开发流程；能够独立设计常用的单片机控制系统；具备检修单片机应用系统故障的能力；能够熟练使用仿真软件进行系统仿真测试；提高学生手工焊接技能等要求。
通过多个项目的设计，使得单片机技术中的知识点全部介绍，能够达到上述要求。教学项目需从简到难，然后综合设计多个项目，最终达到理论和实践教学效果。教学内容详细介绍如下：（1）单片机最小系统的介绍。可选用项目点亮一个发光二极管。分析单片机与PC机的区别，介绍单片机的基本知识等，理论分析后，在Proteus中搭建硬件电路，在KEIL中设计软件程序，然后调试程序，观察系统是否正常工作，需重点介绍集成开发环境Proteus、KEIL软件的使用。（2）单片机IO端口的学习。如可选用流水灯系统展开介绍，详细分析单片机内部IO端口的特点，分析其应用场合，通过软硬件设计提高学生实践能力。（3）单片机定时/计数器的学习。可选用秒表设计项目展开教学，通过对秒表延时时间的准确设计，采用定时器查询方式完成延时，能够较好的掌握定时/计数器的工作原理及实际应用程序设计。（4）单片机中断系统的学习。在秒表设计中延时程序可用中断方式完成，通过与查询方式的比较，能够让学生更容易理解单片机定时与中断之间的关系。（5）单片机键盘电路的学习。需掌握独立按键和矩阵键盘两种方式的应用，可采用万年历系统的设计，在此项目中介绍数码管动态驱动方式及常用的LCD1602、12864等液晶屏的使用，此项目进一步综合运用了定时、中断资源，提升了学生综合运用单片机内部资源的能力。（6）最后通过多个综合项目的设计，达到教学目的。如单片机温度控制系统设计、单片机测距系统设计、单片机密码锁系统设计、单片机语言报警系统设计等。[2-3]
在项目设计过程中，为了达到更好的教学效果，可以网购单片机学习套件，学生动手从单片机最小系统焊起，然后焊接接口电路及串口下载电路等。通过实物的焊接能够加深学生对单片机应用系统的理解，且每个项目HEX文件能够在此套件上验证，包含了仿真与实物测试。也可以让学生在万能板上焊接每个项目电路，进而提高焊接能力及实物查错能力等。
三、考核方式的改革
单片机课程的考核采用平时成绩和期末成绩按比例相加得到课程成绩。平时成绩应占主要部分。平时成绩的重要性提高，学生的积极性会增加，能让学生认真的完成项目的设计。
高职院校的学生主要是培养实践能力的提升，在理论够用的基础上，强化其动手能力的锻炼。如何对每个项目进行考核呢？可考核硬件电路设计的正确性、软件程序设计的合理性、功能的完整性等。为了进一步提高学生的实际动手能力，可让学生在万能板上焊接单片机应用系统，考核学生的手工焊接能力、实际电路板查错能力、团队配合能力等。考核内容可包含有其他内容，如学习态度、出勤情况等方面。
四、项目举例
以电子钟设计为例。项目目的是掌握单片机定时器、中断系统、键盘电路、液晶屏的综合应用。硬件电路设计方面，需搭建单片机最小系统、时钟控制按键、显示电路，通过硬件电路的模拟仿真及实际电路板的焊接，进一步强化了最小系统及扩展电路的设计要点，掌握了液晶LCD1602的内部电路结构原理及引脚的接线方法[4]。
软件设计方面，软件流程图如图1所示。主函数需先初始化液晶屏1602、定时器、中断系统。初始化结束后进入无限循环，无限循环包括有时、分、秒的显示程序、按键扫描程序。当定时1S到后进入中断服务程序，秒加1，当秒到60时，分加1，当分加到60时，时加1，当时为24自动返回到0。按键扫描程序需设计时钟启动、暂停、复位按键检测程序，使得时钟为可控时钟，该程序需在循环程序中不停的被执行，即为按键扫描达到控制效果，为了达到更好的控制效果，可采用按键中断方式去完成软硬件的设计。
五、总结
单片机技术是一门实践性很强的课程，教学内容、教学方式、考核方式等需在实践教学中不断改进。论文简要的介绍了项目驱动式教学法在单片机技术课程教学中的应用，通过实际教学效果的考核，达到了预期的教学目的，教学效果良好。
参考文献
[1]汪万维.单片机课程教学改革探讨[J].武汉大学学报(理学版),2012(10):95-97.
[2]张涛,韩春贤,等.单片机课程教学改革之我见[J].天津职业院校联合学报,2012(8):101-102.
[3]王静霞.单片机应用技术(C语言版)[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]杨利亚,潘海燕,等.《单片机原理与应用》教学改革与探索[J].电子世界,2012(11):167-168.
本文系2011年安徽商贸职业技术学院院级质量工程项目“特色专业--应用电子技术专业”阶段性研究成果。
作者简介：
【关键词】AGV 磁引导 PWM调速 8052单片机
随着现代科学技术的高速发展，自动导引小车（Automatic Guided Vehicle AGV）得到了广泛的应用。AGV以电池为动力，并装有非接触导航（导引）装置，以电磁引导、激光引导、惯性引导及GPS引导等方式。可实现无人驾驶的运输作业。它能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业。
AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。
一、AGV导航系统的系统总体设计
本论文设计了磁带引导AGV，完成寻迹、蔽障、PWM调速、人工控制等功能，为大量生产工业型AGV提供较好的研究基础。系统模块设计如图1所示：
图1
本论文主要对AGV的硬件系统进行设计，重点研究磁引导AGV的磁寻迹感器模块软硬件模块、速度反馈模块的设计。
二、磁寻迹传感模块设计
磁寻迹传感器是AGV能否完成磁带寻迹功能的关键，为了检测到弱磁磁场的存在，要选用灵敏度更高的传感器。本设计采用磁阻传感器，可以测量到弱磁磁场的存在。由于磁阻传感器输出为模拟量输出，需要通过响应的A/D转换电路将信号输入单片机。模块设计如图2所示。
图2 磁寻迹传感器硬件实现电路
三、速度反馈模块设计
本论文AGV采用双轮差速驱动方式，当电机负载增加时，电机的运行速度下降，一般额定转速降落达3%～10%，为了使两电机同速，必须要有反馈换环节对电机的速度进行反馈。只有组成了闭环系统，AGV的运动与速度才可控。码盘接口硬件电路如图3所示。两编码器的A和B两相信号经过74LS14施密特整形，分别接到单片机的P2.3和P2.2 以及INT0和INT1上。单片机对INT1和INT0的中断次数计数来测量通道B的脉冲数，读取P1.2的电平状态来判断电机的转动方向。以上升沿触发为例，当B路信号的上升沿引起中断时，单片机判断P2.2或P2.3信号的电平高低。若其为低，则电机正传；为高，则电机反转。电机的速度即为一个采样周期中N值的变化量。电机的转速为，式中，C为标度变化系数，可根据转速的量纲来选择，N为一个采样周期中的计数值，它的符号反应电机的转动方向。硬件实现电路如图3所示。
图3 光电编码器实现电路图
四、总结
本系统采用PWM调速及双轮差速控制，使车辆依照车载传感器确定的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置，自动行驶，完成规定的操作。论文对关键模块的设计进行了详细设计，经验证该系统设计可靠合理，能实现系统设计的基本功能。
参考文献：
[1] 温钢云，黄道平. 计算机控制技术[M]. 华南理工大学出版社，2002.
[2] hard C.Dorf Robert H.Bishop. 现代控制系统[M].高等教育出版社，2006.
