時間：2022-09-10 09:19:51
序論：在您撰寫單片機應(yīng)用論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機在機電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機的應(yīng)用更是不言而喻。
二、單片機開發(fā)中的幾個基本技巧
在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。
4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。
參考文獻(xiàn)：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992
[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996
摘要：本文設(shè)計一種智能電子解說系統(tǒng),具有智能化、個性化、高音質(zhì)、實用性強等特點。讓游客按照設(shè)定的經(jīng)典路線，選擇景點或展位的講解使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果，電子旅游解說系統(tǒng)的出現(xiàn),使看起來簡單的解說系統(tǒng)融入了科技的因素。
本文正是基于凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進(jìn)行了壓縮存儲以及播放。由游客控制選擇按鍵來播放語音，這樣大大降低了外面的干擾，使每個觀眾不但得到每個展位、景點的完整信息,而且感受到高清晰、低噪聲的音響效果。
關(guān)鍵詞：旅游；電子解說；電子導(dǎo)游；凌陽單片機
1緒論
隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，旅游業(yè)也獲得了長足的發(fā)展，節(jié)假日外出旅游已成為人們的首選。對大多數(shù)零散游客來說，希望有一種不受制于人的輔助導(dǎo)游手段，迫切需要一種攜帶方便、操作簡便的電子語音導(dǎo)游器。
本文設(shè)計一種智能電子解說系統(tǒng),選用了凌陽公司的SPCE061A單片機并采用A2000語音壓縮算法對語音信號進(jìn)行了壓縮存儲，經(jīng)過這樣處理合成后的語音音質(zhì)良好，放音時間持久，而且機體積很小。
2凌陽單片機簡介
SPCE061A是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價比很高的一款十六位單片機。該芯片擁有8路10位精度的ADC，其中一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。
凌陽音頻壓縮算法處理的語音信號范圍是200Hz-3.4KHz的電話語音。根據(jù)不同的壓縮比分為以下幾種：SACM_A2000、SACM_S480、SACM_S240。SACM-A2000音頻壓縮算法的壓縮比較小，編碼速率可選擇16kbit/s、20kbit/s、24kbit/s三種之一，具有高質(zhì)量、高碼率的特點，適于高保真語音或音樂。
3硬件系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)的硬件部分主要實現(xiàn)路線的顯示和景點語音的播放。根據(jù)景區(qū)景點設(shè)計一條經(jīng)典路線，將沿途主要景點用高亮三色LED顯示。紅色表示還沒有聽過解說的最近的景點，黃色表示正在聽取解說詞的景點，綠色表示最后播放過解說詞的景點。語音播放按鍵分為景點相應(yīng)放音、暫停、繼續(xù)放音、結(jié)束等。音頻信號存儲在凌陽語音儲存芯片中。語音信號放大由凌陽公司開發(fā)的專門用于語音信號放大的芯片SPY0030A完成。整個系統(tǒng)的控制由凌陽單片機SPCE061A實現(xiàn)。具體硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。
4軟件系統(tǒng)設(shè)計
本設(shè)計選用了SACM-A2000語音壓縮算法對語音信號進(jìn)行了壓縮存儲。再利用中斷進(jìn)行鍵盤掃描程序循環(huán)掃描按鍵，獲取按鍵信息后和內(nèi)置的操作碼比較，用來確定播放相應(yīng)的語音和顯示相應(yīng)的LED燈。景點的解說詞事先利用凌陽內(nèi)置提供的工具進(jìn)行壓縮和存儲。
系統(tǒng)的主程序流程圖如圖2所示，假設(shè)主要講解景點共4處，分別由KEY1～KEY4控制播放，KEY5是暫停播放、KEY6是繼續(xù)播放、KEY7停止播放。開機時對系統(tǒng)初始化，包含對顯示景點的初始化、對語音播放模塊初始化、對鍵盤初始化等。在鍵盤初始化中設(shè)置時基頻率為128Hz的中斷，并打開中斷。這是為在中斷中掃描鍵盤，利用延時法去抖動，延時時間是響應(yīng)多少次128Hz中斷過程。在KEY1～KEY4鍵控制下播放景點解說詞實際是提取相應(yīng)景點的語音信息的起始存儲地址，然后執(zhí)行相應(yīng)的語音播放程序。由于語音播放中斷服務(wù)子程序必須放在TMA-FIQ中斷源上，進(jìn)入中斷服務(wù)程序必須先保護(hù)寄存器，接著判斷是不是TMA-FIQ中斷。若是，還要判斷是哪一段語音要播放，也就是要獲取播放語音的起始地址。在TMA-FIQ中斷調(diào)用F_FIQ_Service_SACM_A2000函數(shù)譯碼播放。
5制作
錄制的語音文件在播放前需轉(zhuǎn)換為SACM_A2000格式的壓縮文件。語音壓縮可以使用凌陽語音壓縮工具（CompressTool）完成。該壓縮工具支持.wav格式的語音壓縮，但要求壓縮語音資源屬性為8kHz,16位，單聲道。
6結(jié)論
經(jīng)過測試，電子語音導(dǎo)游器的性能達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)，具體如下：各景點語音解說資料、開機歡迎語音信息播放正常，聲音清晰；各按鍵功能正常，各LED管顯示正常。凌陽公司的SPCE061A的結(jié)構(gòu)特點及其相關(guān)的開發(fā)平臺，為我們開發(fā)帶語音特色的產(chǎn)品方案帶來了很大的方便，本系統(tǒng)僅是SPCE061A的一個基本應(yīng)用，體現(xiàn)了SPCE061A多種資源對產(chǎn)品開發(fā)的極大支持，同時體現(xiàn)了其的語音特色。
參考文獻(xiàn)
單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機在機電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機的應(yīng)用更是不言而喻。
二、單片機開發(fā)中的幾個基本技巧
在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著?，F(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。
4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。
參考文獻(xiàn)：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992
[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996
本設(shè)計采用MicrochipPIC16C54單片機，選用南通光電器件廠GR40101紅外發(fā)射二極管和GD1611硅PIN型光敏二極管作為紅外發(fā)射和接收器件，舟山海山電器有限公司生產(chǎn)的微型電機QDB-30-3.0作為泵液晶驅(qū)動。系統(tǒng)采用單鍵模式完成暫停、設(shè)定泵液量等功能。電路采用節(jié)電方式設(shè)計，待機電流小于100μA，并可提供微型電機所需的500mA負(fù)載電流，可監(jiān)測電池電壓，欠壓報警。系統(tǒng)原理如圖1所示。
圖中TX（紅外發(fā)射管）、R1、R5、Q4組成紅外發(fā)射電路，單片機RA1口輸出一定頻率的脈沖控制三極管Q4的通斷，從而控制紅外發(fā)射管TX的發(fā)射頻率。由單片機RA3口為發(fā)射電路提供電源，是為了節(jié)能。當(dāng)RA1口將要發(fā)射脈沖時，RA3口置高，發(fā)射電路加電。RX（紅外接收管）、R2、R11、R12、R13、R16、Q6、C3組成紅外接收電路，RX接收紅外脈沖，整形后由Q6放大。接收電路必須嚴(yán)格控制放大倍數(shù)，確保紅外反射接收距離在10cm左右。接收電路電源由單片機RB1口提供，在發(fā)射脈沖后，將RB1口置高。R6、R7、R8、Q3組成電池電壓監(jiān)測電路，當(dāng)電源電壓降到一定值時，Q3截止，單片機RB3口為高電平，欠壓報警。D2、D3、R9、R10、Q1、Q5組成電機供電電路，提供微型電機所需的3V電壓、500mA負(fù)載電流，當(dāng)需驅(qū)動電機泵液時，由單片機RB2口輸出低電平，Q發(fā)射極為電機供電。D1、C4、Q2、R3組成電機控制電路，泵液時先為電機供電，然后單片機RA2口輸出高電平驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。LED為工作狀態(tài)指示燈，單一按鍵SW為多功能鍵，可完成設(shè)定泵液量、暫停、手動泵液等功能。
2軟件設(shè)計
本電路硬件設(shè)計通過控制各單元電路供電達(dá)到節(jié)能的目的，軟件上利用PIC單片機的休眼、看門狗溢出喚醒特性以及對發(fā)射脈沖個數(shù)的控制進(jìn)一步降低能耗，使其待機電流小于100μA，4節(jié)4號堿性電池可提供15000次以上的使用次數(shù)或200天以上的使用時間。程序流程如圖2所示。
程序開始先對單片機各端口初始化，并設(shè)置好看門狗溢出時間，程序工作一個周期后，自動進(jìn)入休眠模式，由看門狗溢出喚醒單片機進(jìn)入下一周期。進(jìn)入一個工作周期前，首先判斷是電池上電第1次工作，還是看門狗溢出喚醒單片機。如果是電池上電第1次工作，指示燈應(yīng)給出指示，并對泵液量進(jìn)行設(shè)定。進(jìn)入工作周期后要判斷按鍵是否按下，若按下按鍵，則判斷是手動泵液還是暫停泵液器工作，這兩者靠按鍵時間長短決定。
紅外收發(fā)程序?qū)μ岣弑靡浩骺垢蓴_能力、降低泵液器能耗起著關(guān)鍵作用。經(jīng)過實驗選定一個發(fā)射脈沖頻率使其對外界光干擾不敏感。為了最大限度地降低能耗，程序?qū)Πl(fā)射脈沖的個數(shù)和方法進(jìn)行設(shè)計，先發(fā)2個試探脈沖，若接收到，則按選定頻率連續(xù)發(fā)60個脈沖，然后判斷接收方收到的脈沖數(shù)是否在允許的范圍內(nèi)，是則泵液，否則進(jìn)入休眠模式；若接收方未收到試探脈沖，則直接進(jìn)入休眠模式。每次泵液器工作后，都檢查電池電壓，若發(fā)現(xiàn)電壓低，立即由指示燈給出報警，提示更換電池。
論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，本文介紹了單片機的應(yīng)用并且根據(jù)自己的一些經(jīng)驗談了單片機應(yīng)用過程中應(yīng)該掌握的幾個技巧。
目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。
一、單片機的特點應(yīng)用
單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機在機電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機的應(yīng)用更是不言而喻。
二、單片機開發(fā)中的幾個基本技巧
在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。
參考文獻(xiàn)：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
論文摘要：目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，本文介紹了單片機的應(yīng)用并且根據(jù)自己的一些經(jīng)驗談了單片機應(yīng)用過程中應(yīng)該掌握的幾個技巧。
目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，廣泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。
一、單片機的特點應(yīng)用
單片機的特點主要有：高集成度，體積小，高可靠性；控制功能強；低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；易擴展；優(yōu)異的性能價格比。目前，單片機的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；單片機在機電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(yīng)用；單片機在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；商業(yè)營銷設(shè)備；單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機的應(yīng)用更是不言而喻。
二、單片機開發(fā)中的幾個基本技巧
在單片機應(yīng)用開發(fā)中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現(xiàn)歸納出單片機開發(fā)中應(yīng)掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug，應(yīng)該先考慮系統(tǒng)運行中應(yīng)考慮的超范圍管理參數(shù)如下。物理參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，它包括激勵參數(shù)、采集處理中的運行參數(shù)和處理結(jié)束的結(jié)果參數(shù)。資源參數(shù)：這些參數(shù)主要是系統(tǒng)中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應(yīng)用參數(shù)：這些應(yīng)用參數(shù)常表現(xiàn)為一些單片機、功能單元的應(yīng)用條件。過程參數(shù)：指系統(tǒng)運行中的有序變化的參數(shù)。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進(jìn)行單片機程序設(shè)計是單片機開發(fā)與應(yīng)用的必然趨勢。如果使用C編程時，要達(dá)到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應(yīng)的匯編語言的語句行數(shù)，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候，使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優(yōu)秀的嵌入式系統(tǒng)C編譯器代碼長度和執(zhí)行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。對于復(fù)雜而開發(fā)時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統(tǒng)的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統(tǒng)是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調(diào)試起來問題就會很多，反而導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑，但往往很難做到，所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統(tǒng)抗干擾能力的同時，軟件抗干擾以其設(shè)計靈活、節(jié)省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現(xiàn)象就是復(fù)位；至于程序跑飛，其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復(fù)位狀態(tài)；所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復(fù)位狀態(tài)。一般單片機都會有一些標(biāo)志寄存器，可以用來判斷復(fù)位原因；另外你也可以自己在RAM中埋一些標(biāo)志。在每次程序復(fù)位時，通過判斷這些標(biāo)志，可以判斷出不同的復(fù)位原因；還可以根據(jù)不同的標(biāo)志直接跳到相應(yīng)的程序。這樣可以使程序運行有連續(xù)性，用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復(fù)位過。4、如何測試單片機系統(tǒng)的可靠性。當(dāng)一個單片機系統(tǒng)設(shè)計完成，對于不同的單片機系統(tǒng)產(chǎn)品會有不同的測試項目和方法，但是有一些是必須測試的：測試單片機軟件功能的完善性；上電、掉電測試；老化測試；ESD和EFT等測試。有時候，我們還可以模擬人為使用中，可能發(fā)生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統(tǒng)的接觸端口，由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統(tǒng)工作，由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。此外在開發(fā)和應(yīng)用過程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。
參考文獻(xiàn)：
[1]何立民.MCS-51系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
[論文摘要]以單片機為基礎(chǔ)，分別以轎車溫控系統(tǒng)和貯液容器溫控系統(tǒng)為例，闡述單片機在溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用原理。
一、單片機在貯液容器溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用
該系統(tǒng)中以貯液容器溫度為被控參數(shù)，蒸汽流量為控制參數(shù)，輸入貯液容器冷物料的初溫為前饋控制，構(gòu)成前饋一反饋控制系統(tǒng)。發(fā)揮前饋控制和反饋控制的各自優(yōu)勢，將可測而不可控的干擾由前饋控制克服，其他干擾由反饋控制克服，從而達(dá)到控制貯液容器溫度。滿足工藝要求的目的。
（一）硬件設(shè)計。選單片機AT89C51為主機，配以兩路傳感變送器、多路開關(guān)、A／D轉(zhuǎn)換器、D／A轉(zhuǎn)換器、V／I轉(zhuǎn)換器、調(diào)節(jié)閥等實現(xiàn)對貯液容器溫度的自動控制，同時還設(shè)有報警電路、鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，貯液容器的溫度恒定在工藝要求的數(shù)值不變。當(dāng)冷物料的初始溫度與其設(shè)定值相比發(fā)生變化時，如果變化很小，將完全由前饋控制來克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響；如果變化大，前饋控制不能完全克服這一變化給系統(tǒng)帶來的影響，反饋控制則開始動作。當(dāng)冷物料的初始溫度不變，而由其他干擾引起貯液容器的溫度發(fā)生變化時，只有反饋控制動作，最終使系統(tǒng)重新達(dá)到穩(wěn)態(tài)。
1．前向通道的設(shè)計
采用JUMU90系列的溫度傳感變送器，其輸入范圍為：0℃～500℃，輸出為4mA～20mA(DC)，測量精度為0.5％．選用10位逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換芯片AD571[2]，接收到有效的CONVERT命令后，內(nèi)部的逐次逼近寄存器從最高位開始順次經(jīng)電流輸出的DAC在比較器上與模擬量經(jīng)5k8電阻所產(chǎn)生的電流相比較。檢測完所有位后，SAP中包含轉(zhuǎn)換后的10位二進(jìn)制碼。轉(zhuǎn)換完成后，SAP發(fā)出DR信號(低電平有效)，單片機查詢到DR=0時，便使其打開三態(tài)緩沖器輸出數(shù)據(jù)。
2．后向通道的設(shè)計
(1)D／A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計。為了滿足系統(tǒng)的精度要求，選用10位的D／A轉(zhuǎn)換器DAC1020。由于其內(nèi)部不帶有鎖存器，所以必須通過I／O口才能與AT89C51單片機連接，又由于AT89C51的字長是8位的，一次操作只能傳輸8位數(shù)據(jù)．因此AT89C51必須進(jìn)行兩次操作才能把一個完整的10位數(shù)據(jù)送到AC1020。為了使10位數(shù)據(jù)能夠同時送人DAC1020，避免輸出電壓波形出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，故必須采用雙緩沖器方式。AT89C51先把高2位數(shù)據(jù)輸出到74LS74(1)，接著把低8位數(shù)據(jù)輸出到74LS377，與此同時74LS377的片選信號也作為74LS74(2)的時鐘脈沖，把74IS74(1)的內(nèi)容打人74LS74(2)中，從而使一個完整的數(shù)據(jù)同時到達(dá)DAC1020的數(shù)據(jù)輸入端．這樣就消除了DAC輸出端的毛刺現(xiàn)象。
(2)執(zhí)行器及調(diào)理電路的設(shè)計。系統(tǒng)中選用的是ZMAN16BG，ZGICr18Ni9Ti型號的對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥。閥的輸入信號為氣信號，而D／A轉(zhuǎn)換器的輸出為Ov～5V的電壓信號．所以在D／A轉(zhuǎn)換器和調(diào)節(jié)閥之間要加一個V／I轉(zhuǎn)換器和一個電氣閥門定位器，將0v～5v的電壓信號先轉(zhuǎn)換成4mA～20mA的電流信號后，再將4mA～20mA的電流信號轉(zhuǎn)換成0．02MPa～0．1MPa的氣信號。使調(diào)節(jié)閥接收氣信號而工作。
（二）軟件設(shè)計。經(jīng)分析，系統(tǒng)軟件可采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計，主要有系統(tǒng)主程序、看門狗中斷服務(wù)程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序、報警子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、D／A轉(zhuǎn)換子程序、PID數(shù)據(jù)處理子程序、BCD碼轉(zhuǎn)換子程序。
主程序開始后，先對單片機AT89C51和8155芯片進(jìn)行初始化，接下來是開中斷，調(diào)用鍵盤掃描子程序，選通多路模擬開關(guān)的1號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后傳入單片機。若溫度越限就報警處理，否則直接處理后送顯示，再選通多路模擬開關(guān)的2號通道，將采集的數(shù)據(jù)送人A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后送人單片機進(jìn)行總的運算處理，輸出給D／A轉(zhuǎn)換器變成模擬信號去改變調(diào)節(jié)閥的開度。
二、單片機在汽車空調(diào)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用（一）硬件系統(tǒng)。本系統(tǒng)選用ATMEL公司的AT89系列單片機中的AT89C52，AT89C52單片機是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS一51指令系列和引腳完全兼容。有超強的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲器的編程與擦除完全用電實現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程／擦除速度快。AT89C52芯片內(nèi)部有6個中斷源：兩個外部中斷INTO和INT1．三個定時器中斷(定時器0，1，2)和一個串行口中斷。在本系統(tǒng)中涉及到AT89C52芯片的中斷源有五個：分別是外部中斷INT1，定時／計數(shù)器T0，T1和T2以及串行口中斷。本測控系統(tǒng)采用電平激活方式，也即是INT1=0；一旦INT1引腳的采樣值為低電平，則TCON寄對于定時器TO和Tl，通過寄存器TMOD，TCON來控制和選擇定時／計數(shù)器的功能和操作模式。這些寄存器的內(nèi)容靠軟件設(shè)置，系統(tǒng)復(fù)位時，寄存器的所有位都被清零。而T2的工作是靠對T2CON寄存器進(jìn)行軟件設(shè)置而定義的。本系統(tǒng)采用定時TO來計算車廂溫度采集的時間間隔，設(shè)置為工作方式1，即l6位計數(shù)定時方式：定時Tl作波特率發(fā)生器使用，選擇在工作方式2，即8位自動加載方式；定時器T2用于確定混合風(fēng)門步進(jìn)電機輸入脈沖的頻率，設(shè)置位l6位常數(shù)自動重裝人的工作方式。
當(dāng)采用12MHz的晶振時，計數(shù)速率為lMHz．微機串口通常采用RS232電平，而單片機串口是1TrL電平，二者不兼容。所以，接口必須做電平轉(zhuǎn)換處理。采用MAXIM公司的MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機串行口的TXD，RXD和GND經(jīng)電平轉(zhuǎn)換分別與微機的RXD，TXD和SG相連，MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的第9，10引腳分別接單片機的l0和11引腳。DB9串口的第2，3引腳分別接MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片的7，8引腳。通過MAX232的TTL電平和RS232的輸入／輸出端口，自動地調(diào)節(jié)了單片機串口的TTL電平信號和RS232的串行通信信號的電平匹配。數(shù)據(jù)發(fā)送是由一條寫發(fā)送寄存器(SBUF)的指令開始，隨后在串行口由硬件自動加人起位和停止位，構(gòu)成一個完整的幀格式，然后在移位脈沖的作用下，由TXD端串行輸出。一個字符幀發(fā)送完后。使TXD輸出線維持在“1”狀態(tài)下，并將串行控制寄存器SCON的TI位置“1”，通知CPU可以接著發(fā)送下一個字符。
（二）軟件系統(tǒng)。轎車空調(diào)智能溫控系統(tǒng)的工作模式分為“正常運行模式”、“軟關(guān)機模式”、“手動控制模式”和“自動控制模式”。系統(tǒng)上電時，軟件進(jìn)人上電自檢狀態(tài)，這時系統(tǒng)會首先從監(jiān)控芯片x25045讀入上次斷電前存人EEPROM的系統(tǒng)狀態(tài)信息，初始化各個中斷并恢復(fù)空調(diào)控制器到上次關(guān)機前狀態(tài)。經(jīng)過上電初始化，智能溫控系統(tǒng)會恢復(fù)到上次關(guān)機前的“正常運行模式”。此時，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵可以設(shè)定需要的溫度值，溫度傳感器定時檢測車廂溫度，顯示器顯示溫度設(shè)定值和溫度測量值，混合風(fēng)門的開度會根據(jù)溫差和溫差變化自動調(diào)節(jié)，溫控系統(tǒng)能夠與PC機通過串口通訊交換數(shù)據(jù)。按一下“ON／OFF”鍵，可使溫控系統(tǒng)進(jìn)入“軟關(guān)機模式”。此時，系統(tǒng)不能再進(jìn)行溫度檢測、溫度設(shè)定和串行通訊，顯示器熄滅，混合風(fēng)門步進(jìn)電機停止運轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]李華，MCS一51系列單片機實用接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．1993．306405．
