基于AT89C51的交通灯控制系统设计

基于AT89C51的交通灯控制系统设计（精选10篇）

1.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇一

一、课题背景和意义

随着科学技术的快速发展和人民生活水平的不断提高，我们生活中的各式各样的电子产品也在被每时每刻地更新换代着。每当我们乘坐火车进行长途旅行时，每当我们在操场上锻炼身体时，每当我们在大街上闲逛时，每当我们在校园里练习听力时，随身听都是我们不可分离的好伙伴。便携式音乐播放器(随身听)最大的贡献就是改变了人们欣赏音乐的方式，使人类可以随时随地地欣赏音乐，进而使自由享受音乐变成了一种时尚的个人体验进而形成了一种随身听文化。便携式音乐播放器的个人保有量在各种数码产品中也是位列前茅，从最早的磁带机，到后来的CD机，再到现在大行其道的MD机、MP3播放器，再到已初露峥嵘的硬盘播放器，便携式音乐播放器陪伴着我们度过了无数美好的时光。然而在这满天飞的播放器中有一种播放器却被我们时常用着，虽然我们看不到却能听到它的存在，它也是陪伴我们一起成长的一个伙伴，它就是号音自动播放器。在机关、院校的日常作息中需要计时和号音来提示人们，采用人工操作不仅效果差，而且容易出错，采用单片机设计的号音自动播放器摆脱了传统闹钟的刺耳声音，取而代之的是美妙的音乐，能为人们的日常生活提供准确的计时，且成本低廉，值得推广。

二、课题任务的主要内容

利用AT89C51型单片机和LM386型音频功率放大器设计自动计时号音播放器。本系统主要完成作息定时和号音播放功能，因此用定时器T1中断方式产生100ms基准时间，再根据作息表上各段时间的长短对基准时间用软件计时。可以用查表方式取得计数参数，计时到后将播放子程序地址送DPTR，转入播放子程序，放2遍对应号音后再继续计时。

三、已具备条件

应用电子技术专业的毕业生已完成电子线路、数字电路基础、单片机原理、单片机应用系统设计等课程的学习，并通过实践课的教学达到相应的电路设计、软件编程等能力目标。

四、设计思路与方案

该号音自动播放系统中主要有AT89C51、LM3861N1、扬声器、数码管显示组成。

本设计利用单片机AT89C51的定时和计数功能，来完成时间的显示和定时功能。并且，通过对定时器初值的设定来产生不同频率的声音，利用定时器中断来完成对音乐节拍长度的控制。通过音频功率放大器，将单片机输出的信号放大，再通过喇叭播放乐曲。最后还可在数码管上显示时间，当定时时间到后，喇叭自动播放一段连续的音乐。

若要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），再将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器计时半周期时间，每当计时终止后就将P1.0反相，然后重复计时再反相。就可在P1.0引脚上得到此频率的脉冲。 利用AT89C51的内部定时器使其工作计数器模式（MODE1）下，改变计数值TH0及TL0以产生不同频率的方法产生不同音阶。

2.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇二

交通在人们的日常生活中占有重要的地位, 随着人们社会活动的日益频繁, 这点更是体现的淋漓尽致。交通信号灯的出现, 使交通得以有效管制, 对于疏导交通流量、提高道路通行能力, 减少交通事故有明显效果。本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计交通灯控制器, 系统实用性强、操作简单、扩展性强。本设计就是采用单片机模拟十字路口交通灯的各种状态显示以及倒计时时间。

AT89C51是美国ATMEL公司推出的系列单片机, 将多种功能的8位CPU与FPEROM (快闪可编程/擦除只读存储器) 结合在一个芯片上, 是一种低功耗、高性能的CMOS控制器, 为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案, 其性能价格比远高于同类芯片。

1 功能设计

交通灯根据其显示情况可以分为四个状态:第一, 可以通过定时来控制每个状态的时间;第二, 通过定时也可以向LED数码管中每隔1秒送一个数, 显示该状态剩余的时间;第三, 如果有中断出现则进入相应的处理程序, 先保留目前的显示状态, 然后根据情况显示处理中的状态, 紧急情况结束则恢复到保留的原来状态。

本设计系统由单片机I/O口扩展系统、交通灯状态显示系统、LED数码显示系统、紧急情况中断系统、复位电路等几大部分组成。系统除基本的交通灯功能外, 还具有倒计时、紧急情况处理等功能, 较好的模拟实现了十字路口可能出现的状况。软件上采用C51编程, 主要编写了主程序, LED数码管显示程序, 中断程序延时程序等。经过整机调试, 实现了对十字路口交通灯的模拟。

2 功能设计要求

2.1 输人输出要求

在应用电路中, 采用8255A对单片机的I/O口进行有效的扩展, 从而大大增加了可利用的I/O口资源, 使得I/O口很充裕。8255的PA口和PB口接发光二极管, 通过对PA口和PB口的位写“1”或“0”来控制发光二极管的亮、灭, 进而模拟显示出十字路口交通灯的各种状态。

M C S-5 1单片机串行口方式0为移位寄存器方式, 外接2片74LS164作为2位LED显示器的静态显示接口, 把89C51的RXD作为数据输出线, TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器, 可实现串行输入, 并行输出。

LED数码管则用来对各种状态进行倒计时的显示。设计中采用74LS164静态驱动LED数码管, 利用单片机的RXD作为数据的输出端给164送数。利用164的移位进行多位的显示。利用延时程序控制每秒时间, 从而控制RXD送数的时间间隔。

紧急情况的处理则采用查询加中断的方式。通过查询P1.2和P1.3的状态来控制外部中断1, 然后进去相应的处理程序。在哪一方向上有紧急情况, 则能通过开关进行中断, 使该方向上为绿灯放行, 同时紧急情况报警灯亮。

2.2 数据管理能力要求

在单片机应用系统中, 数码管显示常用两种方法:静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示, 就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路, 就不用管它了, 直到要显示新的数据时, 再发送新的字形码, 因此, 使用这种方法单片机中CPU的开销小, 可以提供单独锁存的I/O接口电路很多。所以本设计采用串并转换电路74LS164的静态显示电路。

2.3 故障处理要求

对于从紧急中断状态恢复可通过一个周期的自省恢复。亦可通过复位电路的开关实现。

3 电路设计

M C S-5 1单片机串行口方式0为移位寄存器方式, 外接2片74LS164作为2位LED显示器的静态显示接口, 把89C51的RXD作为数据输出线, TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器, 可实现串行输入, 并行输出。其中第1、2脚为串行数据输入端, 2个引脚按逻辑与运算规律输入信号, 共一个输入信号时可并接。第8脚为时钟输入端, 可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时, 移位寄存器移一位, 8个时钟脉冲过后, 8位二进制数全部移入74LS164中。第9脚为复位端, 当R=0时, 移位寄存器各位复0, 只有当R=1时, 时钟脉冲才起作用。Q1…Q8 (第3-6和10-13引脚) 并行输出端分别接LED显示器的hg…a各段对应的引脚上。在给出了8个脉冲后, 最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位, 然后如果再来一个脉冲, 第一个脉冲就会从最高位移出。设计中的2片7LS164首尾相串, 而时钟端则接在一起, 这样, 当输入8个脉冲时, 从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了, 而当第二个8个脉冲到来后, 这个数据就进入了第二片74LS164, 而新的数据则进入了第一片74LS164, 这样首先送出的数据被送到了右面的164中, 后送入的则在左面的164中。

4 结论

近年来随着科技的飞速发展, 单片机的应用正在不断地走向深入, 同时带动传统控制检测的更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中, 单片机往往是作为一个核心部件来使用, 仅单片机方面知识是不够的, 还应根据具体硬件结构, 以及针对具体应用对象特点的软件结合来加以完善。交通信号灯的出现, 使交通得以有效管制, 对于疏导交通流量、提高道路通行能力, 减少交通事故有明显效果。

本论文中利用AT89C51单片机模拟实现十字路口的交通灯亮灭、倒计时显示、紧急情况处理等功能。

摘要：本论文基于AT89C51完成了交通灯的设计与研究, 阐述了单片机在当今科学技术发展过程中的重要地位以及本交通灯的主要功能设计思想和各个功能设计要求, 最后又简述了本设计的电路连接。

关键词：单片机,AT89C51,交通灯

参考文献

[1]周和琴, 吴秀清.微型计算机原理与接口技术.中国科学技术大学.2007.

3.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇三

【摘 要】文章以单片机芯片AT89C51为依托，利用高级编程C语言设计出8位单片机的多任务处理的方法。介绍了其设计的原理，从单任务入手逐步分析多任务处理的具体过程，从而实现多任务并发执行的功能。

【关键词】AT89C51；C语言；多任务

传统的单片机程序一般采用单任务机制。所谓"单任务机制"是指该系统不能支持多任务并发操作，宏观串行地执行一个任务。由于程序只能按顺序依次执行，缺乏灵活性。多任务机制则可以宏观并行（微观上是串行）地"同時"执行多个任务。笔者设计的这种多任务机制，不需使用汇编，采用常用的C语言编写，按照所给出的参数，添加自己的任务代码，就可以实现多任务的并发执行。

1、单片机多任务机制的工作流程

本文采用美国 ATMEL 公司生产的 MCS51 系列兼容芯片，在通常的单片 AT89C51应用情况下，程序被设计成一段无限循环的代码while（1），即构成一个连续执行的单任务系统。

2、多任务并发设计

假设要控制一个LED灯的闪烁，其实现过程为：点亮LED，延时，关闭LED，延时，依次循环下去。但是，如果需要控制两个LED灯的闪烁，一个是每一秒闪烁一次，另一个没0.5秒闪烁一次，这就需要考虑将处理器的时间进行分割，不同的任务获得一定时间片段来执行程序，当这个时间片到期了，就中断转而由另外任务来获得处理器的资源。本文所设计的方法为：采用一个自定义的进程控制器（变量stp）将其分成四个部分。在LEDLight（）函数中实现的伪代码如下。

void LEDLight（vopid）{

switch（stp）

{case 0：亮灯；stp++；break；

case 1：延时；stp++；break；

case 2：灭灯；stp++；break；

case 3：延时；stp=0；break；}}

每次进入LEDLight这个函数只执行了其中的一个小部分。接下来，对其中的每个小部分进行改进为某个小的任务，而每个小任务又分成多个小部分。这样，就形成了如下图1所示的多任务机制。

图1 多任务结构程序流程图

由于每个任务的执行时间不尽相同，因此引入定时器来处理不同的延时。其工作原理是程序判定任务的记时器是否满足条件而决定任务是否继续执行。因此上面的程序就改为：

void LEDLight（void）{

static unsigned int stp=0；

switch（stp）

{case 0：亮灯；stp++；定时器初始化；break；

case 1：if（定时器未到）break；stp++；break；

case 2：灭灯；stp++；定时器初始化；break；

case 3： if（定时器未到）break；；stp=0；break；}}

定时器就是用变量做累加或者递减，当所设定的值自增或自减到了一定数量后（即消耗掉一定的时间）则作为一种程序的判定，如果定时器未到，则转为下一个任务执行，如果定时器到了，就开始执行本地的任务。为了使软件定时器更精准，就可以对硬件定时器的溢出次数计数。那软件定时器的定时时间就是硬件定时器溢出时间的整数倍。因此程序改为：

unsigned char Timer[2]； /*两个软件定时器*/

void Timere0Irq（void） interrupt 1

{Timer[0]++；Timer[1]++；}

void LEDLight（void）{

static unsigned int stp=0；

switch（stp）

{case 0：亮灯；stp++；Timer [i]=0；break；

case 1：if（Timer[i]

case 2：灭灯；stp++；Timer[i]=0；break；

case 3： if（Timer[i]

3、结束语

实现多任务操作除了本文中所介绍的方法之外还有其他的方法，如ARM开发常用的?C/OS-II、RTX-51TINY等。但是RTX-51TINY必须采用Keil公司的C51编译器，?C/OS-II则对芯片的RAM空间要求比较高，51系列的芯片内存空间有限无法装入此?C/OS-II系统。

文章所采用的方法其结构清晰，不需使用汇编语言，所用代码较少，易于理解有效的提高了单片机处理器的效率。

作者简介：

文辉（1979-），男，汉族，江西萍乡人，江西信息应用职业技术学院计算机技术系网络教研室教师，研究方向：嵌入式系统。

余丽萍（1985-），女，汉族，江西进贤人，南昌航空大学自动化学院06级信号与信息处理硕士研究生，研究方向：图像处理与模式识别。

参考文献：

[1] 阿占文等.单片机多任务操作的多功能采集卡设计[J].自动化仪表.2014（1）.

[2]郭天祥.新概念 51 单片机 C 语言教程： 入门、提高、开发、拓展全攻略[M]. 北京： 电子工业出版社.2009.

4.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇四

C51程序设计这门课程前段时间我们学习交通灯控制系统由单片机系统、键盘、LED 显示、交通灯演示系统组成。系统包括东西南北方向红绿黄灯以及基本的交通灯的功能。系统除基本交通灯功能外，还具有倒计时、时间设置、分时段调整信号灯的点亮时间等功能。

综合这几周的学习让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更进一步的理解和认识。在此，由于自身能力有限，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流。在课程设计中碰到了很多的问题，我遇到的问题是我们的设计是以使用单片机作为核心的控制元件，红灯和绿灯的切换还不够迅速，红绿灯不规则、效率还不是很高等等，这需要在实践中进一步完善。还有就是自己以前从来不注重流程图的设计与制作，现在发现要想把自己的思路理清，流程图很重要的，通过这次的学习我将要加强流程图的设计以及就是我们只是用一个仿真软件进行调试。并没有用实质的实验。

发现的问题：

1、使用中断比较麻烦，在试验中需要两次加载初始化程序和中断服务程序。

2、没有设计附加的电源。

3、这次的设计还是基于一些比较简单和基础，没有考虑到一些应急和一些现在比较先进的功能。

优化的方案：

在已有方案的基础上，我觉得延时应该把软件延时和中断延时的有点都要提取出来，既要把软件延时的简单，又要把中断延时的精确应用到项目里。添加一个额外的电源，以防因意外的情况断电，而造成交通混乱。还应该搞一个医院急救救护车让道优先通过的额外功能。增加一个交通指示灯，比如是十字灯。当有急救车通过事能有光电传感器感应，即是路口的信号灯全部变成十字灯！只容许救护车通过，还有就是能够增加一个能够报警功能，当有车辆闯红灯，那个交通灯会报警，当行人闯红灯也会自行报警。还有一个就是能够增加一个交通事故地点定位功能，通过交通灯能及时把交通事故现场信息反馈到电脑。同时能自动报警！

5.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇五

在冶金、化工、电力工程、造纸、机械制造和食品加工等诸多生产过程中,经常需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行检测和控制,因此,温度是工业控制对象中一个比较常见的被控参数。电阻炉是工业炉的一种,是利用电流通过电热体元件将电能转化为热能来加热或熔化工件或物料的热加工设备。其具有热效率高、热量损失小、加热方式简单、温度场分布均匀、环保等优点,应用十分广泛。电阻炉按热量产生的方式不同,可分为间接加热式和直接加热式两大类。间接加热式电阻炉是在炉子内部有专用的电阻材料制作的加热元件,电流通过加热元件时产生热量,再通过热的传导、对流、辐射而使放置在炉中的炉料被加热。直接加热式电阻炉是将电源直接接在所需加热的材料上,使强大的电流直接流过所需加热的材料而使材料本身发热从而达到加热的效果。工业电阻炉,大部分采用间接加热式。

2 系统总体方案设计

2.1 系统控制要求

(1)采用一台主机控制8个同样规格的电阻炉温度。电阻炉额定功率为20kW。

(2)恒温正常工作温度为1000度,控制精度为±1℃。电阻炉温度按预定的规律变化,超调量应尽可能小,且具有良好的稳定性。

(3)具有温度、曲线自动显示和打印功能,显示精度为±1℃。

(4)具有报警、参数设定、温度曲线修改设置等功能。

2.2 控制系统组成

根据系统的控制要求,设计电阻炉温度控制系统组成如图1。考虑到51系列单片机[1]已经过长期的应用,性能比较稳定,其功能完全可以满足本系统控制要求,因此主机采用AT89C51单片机。

2.3 系统控制算法选取及控制器的设计

(1)系统控制算法选取[2]

理论分析和实验结果表明,电阻炉是一个具有自平衡能力的对象,可以近似为带有纯滞后的一阶惯性环节。因此被控对象的数学模型为

式中,τ为被控对象的纯滞后时间;Tp为被控对象的惯性时间常数;K为广义对象的放大倍数。

一般来说,具有纯滞后的被控对象对稳定性、超调量的要求是主要的,而对快速性的要求是次要的。对于这类控制对象的控制算法可以选取Dahlin算法。在实验中获得被控对象的纯滞后时间τ=1.2min,对象时间常数Tp=2min。当τ/Tp<0.5时,可采用PID算法控制[3];当τ/Tp>0.5时,可采用Dahlin算法控制。

(2)数字控制器的设计

达林算法的设计目标[4]是使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个延时环节和一个惯性环节相串联,即

因此可得到带有纯滞后一阶惯性对象的达林算法的基本形式:

式中:T为采样周期;T0为闭环系统的时间常数。

将D(z)进一步简化为:

得差分方程:

3 硬件电路设计

3.1 温度检测电路及功率放大电路

温度检测电路及功率放大电路如图2。采用镍铬-镍硅热电偶[5]检测炉温。优点是结构简单,可将温度信号转换成电压信号,测温范围广、精度高,可实现远距离测量和传送,使用稳定可靠。

集成温度传感器AD590作为热电偶冷端温度补偿。流过AD590的电流:Iμ=273μA+T0×1μA/℃。

热电偶传感器输出的热电势为0～56mV,在进行A/D转换前必须进行信号变送。本系统采用两级放大,前级用运放ICL7650,输入信号为差动信号,放大倍数为15倍。后级运放选用μA741,放大倍数可调,最大值100倍,主要完成反向功能。

3.2 执行机构

本系统执行机构采用单片机控制的固态继电器控温电路,其波形为完整的正弦波,对惯性较大的被控对象,是一种稳定、可靠、较合理的控制方法。

固态继电器控温电路如图3。采用交流过零触发型固态继电器SSR,实现过零触发交流调功。

系统调功原理如图4。系统采用SSR,通过过零触发方式,在一个控制周期Tc内,由TA89C51的P1.0～P1.7口控制8路SSR的通断率,当P1口某一位输出高电平时,对应的SSR才能够过零触发导通。控制P1口各位输出高电平的时间Tx也就控制了Tc内导通周波数n,从而控制输入炉子平均功率的大小,达到控温的目的。

3.3 AD574模/数转换电路

A/D转换器的选择[6]应满足其分辨率要高于系统的精度要求,且有一定的裕量。AD574的分辨率为1/212=000024414,本系统允许的控制误差为1/1000=0.001,故选用AD574符合设计要求。模数转换电路如图5。AD574工作在12位状态,转换值分两次输出,高8位从D4～D11输出,低4位从D0～D3输出,并直接和单片机数据线相连。

标志状态端STS完成两个任务:一是用于转换结果的读取,采用方式读取数据;二是用该信号经反向后作为采样/保持器LF398的采样/保持控制信号,并将其作为CD4051的禁止输出信号INH。

本系统的硬件电路还包括键盘/显示电路、储存器扩展电路和报警电路,在此不加以详述。

4 软件设计

本系统的软件采用结构化模块程序设计,主要由主程序、中断服务程序和子程序组成。子程序主要有滤波子程序、温度采样子程序、显示子程序、变换子程序、达林算法子程序、报警子程序等。

本文主要给出主程序(图6)和温度采样子程序流程图(图7),其它程序流程图略。

5 结束语

本文用计算机直接数据控制系统(DDC)设计了电阻炉炉温的的控制,在此系统中,计算机AT89C51直接参加闭环控制过程,通过检测电路对电阻炉温度进行巡回检测和采样,将采样的模拟信号经过AD574转换电路变成数字量输入,计算机按我们设计的控制算法对输入量进行计算处理,发出控制信号去驱动执行机构,使电阻炉的炉温达到预定的要求。通过仿真实验,本系统的设计满足系统控制要求,且系统通过性强,对系统稍加修改即可用于各类热处理炉、反应炉和锅炉等的温度控制。

参考文献

[1]田亚娟.单片机原理及应用[M].大连理工大学出版社,2008.

[2]冯晓露.智能控制在电厂主蒸汽温度控制系统中的应用研究[D].浙江大学,2006.

[3]何忠蛟.锅炉水温的PID控制算法研究[J].锅炉制造,2005,(3):9-11.

[4]杨宁.微机控制技术[M].北京:高等教育出版社,2005.

[5]何凤琴.基于单片机的陶瓷窑多点温度检测系统[J].上海师范大学学报(自然科学版),2005,(2):55-57.

6.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇六

摘要：本设计采用了以AT89C51SND1C为主控芯片，同时利用其MP3解码模块和USB控制模块，加上外接的Flash存储器，在实现U盘的基础上完成MP3播放器的功能。本论文研究了基于Atmel公司的AT89C51SND1C的MP3播放器的实现方法，给出了相应的电路原理图，以及AT89C51SND1C中提供的MP3解码模块和音频输出接口的控制。同时对Flash存储的相关内容也做了相应的介绍。

关键词：AT89C51SND1C MP3解码 音频接口 FAT文件系统 SD卡存储

1 播放器系统总体设计

1.1 任务要求 利用AT89C51SND1C单片机提供的MP3解码模块对读取的MP3文件进行解码并实现音频播放。

1.2 硬件组成 整个硬件系统根据功能将其分为几个部分：电源部分、控制器部分、存储器部分、音频数模转换部分、音频放大部分、ISP及串口调试部分、人机接口部分。

其中电源模块实现给整个硬件系统提供电压值为3.3V的功能，它的供电情况有两种，一种是PC机供电方式，需要将PC机的5V电压转化成需要电压值，另一种是电池供电，以实现便携式要求。控制器模块是整个系统的核心部分，其主要功能是通过USB接口完成与PC机的数据通信，并存储的MP3格式文件。存储器选用了32M的FLASH芯片用来存储数据。这部分电路完成数据的保存。音频数模转换部分的核心器件是CS4330，它的功能是将解码器输出的数字信号转换成模拟信号。音频放大部分电路用到了双通道运算放大器LMV358芯片，它配合一些外围电路可以实现对模拟的音频信号放大功能。ISP及串口调试部分电路的核心器件是MAX3232，它为RS-232收发器，简单易用，单+5V电源供电，仅需外接几个电容即可完成从TTL电平到RS-232电平的转换。在系统编程是通过USB接口实现的。

1.3 总体设计流程图 MP3播放系统中的软件设计按照模块可以划分为以下三个部分。

U盘部分：当USB插入PC机上的USB接口时，USB-insert信号会输出高电平到P3.4口，此引脚检测到此信号后，便会执行U 盘部分程序，完成MP3与PC机之间的数据传输。该部分程序执行的过程分为单片机硬件寄存器的配置、Bulk-only传输模式的建立以及对FLASH存储器的读写。MP3部分：当无USB插入检测信号发生时，单片机将执行MP3部分程序。其过程可以分为：首先按照FAT16协议读取FLASH数据，并将MP3格式的文件记录。然后解析MP3桢头信息，根据相应参数设置相关硬件寄存器的配置，并将相应数据送单片机硬件解码模块。串口调试程序：将MCU中运行过程中的数据或状态通过串口发送到PC机的串口上，然后借助一些软件在PC显示器中显示出来。该部分程序只需设置串口通信的波特率参数，利用串口通信中断很容易实现数据的发送和接收。串口调试程序作为子程序供程序运行过程中调用，以判断程序运行的状态和获取一些重要数据。其他部分：包括提供人机接口的键盘扫描驱动、LED显示驱动以及其它部分。

右面是整个软件系统的流程图。

2 系统设计中的相关技术

2.1 MP3文件格式概述 MP3文件是由帧(frame)构成的，帧是MP3文件最小的组成单位。MP3的全称应为MPEG1 Layer-3 音频文件，MPEG(Moving Picture Experts Group)在汉语中译为活动图像专家组，特指活动影音压缩标准，MPEG音频文件是MPEG1标准中的声音部分，也叫MPEG音频层，它根据压缩质量和编码复杂程度划分为三层，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分别对应MP1、MP2、MP3这三种声音文件，并根据不同的用途，使用不同层次的编码。MPEG音频编码的层次越高，编码器越复杂，压缩率也越高，MP1和MP2的压缩率分别为4：1和6：1-8：1，而MP3的压缩率则高达10：1-12：1，也就是说，一分钟CD音质音乐，未经压缩需要10MB的存储空间，而经过MP3压缩编码后只有1MB左右。不过MP3对音频信号采用的是有损压缩方式，为了降低声音失真度，MP3采取了“感官编码技术”，即编码时先对音频文件进行频谱分析，然后用过滤器滤掉噪音电平，接着通过量化的方式将剩下的每一位打散排列，最后形成具有较高压缩比的MP3文件，并使压缩后的文件在回放时能够达到比较接近原音源的声音效果

3 系统硬件组成及电路设计

3.1 电源部分 AT89C51SND1C的标准电压是＋3V，±10％，工作电流是25mA，故在整个系统中采用3.3V供电。系统电源在完成U盘功能时通过USB接口取电，在便携式使用时可以来自干电池，所以系统电源由两个部分组成：一个部分提供从USB接口的5V到3.3V的DC-DC的降压转化；另外一个部分提供从1.5V干电池到3.3V的DC-DC的升压转化。

降压部分：本设计选择了普遍使用的AS1117的电源方案。其中图3.1是利用AS1117进行电压转换的电路图。如图所示，从USB接口的5V电源通过AS1117芯片转化为3.3V电压，给整个系统供电。周围的电容的作用时滤除干扰，保持系统电源稳定可靠。

升压部分：本设计采用 MAX1677电源电路方案，它具备双路输出：一路升压电路作为系统电源，另一路提供LCD电压。最低可在0.7V的输入电压下工作，适用于1—3节碱性电池Nicd/NiMH 电池或一节Li+电池供电的应用。MAX1677典型电路无需外部场效应管，自身耗电仅为20μA ，主升压电路采用同步整流技术，电源转换效率高达95%。MAX1677允许输入的电压范围为0.7～5.5V； 主输出2.5～5.5V（可调电压输出），或工厂预设值3.3V输出，最大输出电流可达350mA； 第二输出可为LCD对比度调节提供＋28～－28V范围内的电压；电源效率可达95％；16脚QSOP封装，体积很小，不需要外部场效应管。由于MAX1677输入电压范围（0.7～5.5V）较大，可以依据不同系统提供的安装电池空间和所需的不同电池电压与容量，灵活地选择电池的种类，比如1～3节普通干电池、碱性电池、镍镉充电电池或1节锂电池均可以使系统正常工作。MAX1677电源电路的典型连线如图3.2，在输入端加上1.5V电压，第一路输出电压为3.3v，提供系统电源。第二路输出作为LCD显示器的电源，当MAX1677第六根引脚（LCD选通端，接在CPU的28脚，受控于单片机）置位时，LCD电源有输出，并且输出电压可以通过10K电位器调节。图3-2 是MAX1677外围典型接线电路。

3.2 控制部分 本设计选用的控制器是美国ATMLE公司针对MP3解决方案新生产的一款芯片AT89C51SND1C，它具有C51内核，64K字节的闪存程序空间和4K字节引导闪存以及2304字节的ROM存储器，利用微处理器核对数据流和MP3解码器进行控制，并允许通过嵌入的4K字节闪存引导区进行在系统编程。AT89C51SND1C在原有的89C51的基础上增加了MP3解码模块，I2C/PCM音频输出模块，串并行接口模块（USB，2线，SPI，IDE），以及其他的外存储器接口模块。适用于MP3播放器，PDA，摄像机，带MP3手记，汽车音响，家庭影院等嵌入式系统。以下参照该芯片的技术文档，对其主要功能作简单介绍。

AT89C51SND1的主要特点是其内部嵌入一个MP3硬件解码器，它支持48，44.1，32，24，22.05，16KHz采样频率，并且具有左右声道独立的音量控制和重低音、中音、高音均衡控制功能。另外，AT89C51SND1内部有一个USB Rev1.1控制器，可以完成USB接口的数据通信。

3.3 存储器部分 在存储器选用上，根据AT89C51SND1C的技术手册所提供的可以选用Flash芯片、ATA接口的硬盘或CDROM和MMC卡（MultiMedia Card）作为海量存储器使用。本设计选择了三星公司的NAND型Flash芯片。

Samsung公司的K9F5608U芯片的外围电路图见3-4所示。

3.4 音频输出部分 音频部分是整个系统中最为重要的一部分，可将其划分成两个部分，包括数模转换部分和音频信号放大部分。在把数字信号转化为模拟信号的过程中，容易产生噪声，这个关系到MP3播放器的声音效果的好坏。通过对市面上的支持I2S 接口的DAC的查询，本系统选择的是CS4330芯片。CS4330能够兼容48KHz、44.1KHz和32KHz的音频流。声音数据通过串行输入引脚SDATA输入。左右输入时钟LRCK决定了左右声道，而在串行输入时钟SCLK的驱动下，数据被送入CS4330的数据缓存中，而主时钟决定了数据滤波器的使用。音频放大电路主要由低功耗双通道运算放大器LMV358芯片及其外围电路组成。图3-6是CS4330外围连接电路和双通道功率发大LMV358的外围电路。

3.5 USB及串口部分 USB接口电路中，除了根据USB协议的要求，要求在D+、D-上串连20欧的电阻，并在D+上接一个1.5K的上拉电阻。还增加了一个USB插入的检测电路以及USB工作指示灯。如图3-7所示。

串口是MCU中基本的接口之一，而目前PC机上串口也是基本的配置。可以将MCU中运行过程中的数据或状态通过串口发送到PC机的串口上，然后借助一些软件在PC显示器中显示出来。这样的软件有串口调试助手、串口精灵等。还可以使用Windows中自带的超级终端来显示。为了使用MCU上的串口，需要对MCU的串口编程。又因为MCU上的TTL电平，而计算上的串口对这一电平并不兼容，所以在硬件上还需要有专门的电平转换芯片，本设计使用MAX3232。

4 结论

本设计是基于AT89C51SND1C单片机实现媒体播放器（MP3）的硬件实现和软件编程。在硬件设计中，要用到软件Protel来绘制电路图和生成PCB电路图。主要通过C语言编写源程序。该系统较完整的体现了MP3便携的特点，从硬件方面较全面地实现了MP3的功能包括芯片的部分外围扩展功能。

参考文献:

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[7]余家春.Protel 99se电路设计实用教程.北京：中国铁道出版社.2004年

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7.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇七

【关键词】智能循迹；AT89C52；光电传感器；L298

1.引言

智能循迹小车在社会生产中具有广泛应用，如生产线物料自动运输车、物流配货自动运输车等。智能循迹技术主要包括路径检测技术、电机控制技术、智能控制技术等[1]。本文所设计的智能循迹小车采用红外传感器识别路径，通过单片机控制电机的转向、转速，从而实现小车快速稳定的循迹行驶。

2.智能循迹小车工作原理及硬件设计

2.1 智能循迹小车原理

本设计中，小车在白色地板上沿2CM（略大于两个光电管的间距）宽的黑线循迹。小车前端均匀安装五个光电传感器，从左到右依次为SEN1，SEN2，SEN3，SEN4，SEN5实时监测黑线位置，并将监测结果输送给单片机的P2口。SEN3主要用来监测黑线路径；SEN2、SES4分布于黑线两侧，监测是否发生偏离；SNE1、SEN5用于检测左右转向。AT89C52根据监测到的路况信息，通过P1口输出信号给电机驱动芯片L298，通过PWM波调整左右直流电机转速、转向，实现小车的智能循迹[1]。

2.2 硬件设计

本文基于模块化设计，主要包括电源模块、循迹模块、单片机控制模块、电机驱动模块。控制模块以AT89C52为核心，循迹模块选用5个红外反射式光电传感器，电机驱动模块选用L298驱动两个直流电机。原理框图如图1所示。

3.主要功能模块设计

3.1 电源

系统采用12V电源，经集成稳压器件LM2576-5.0得到5V电压给单片机供电。LM2576-5.0工作效率高，抗干扰能力强，具有3A的带负载能力。通过稳压电源7812给电机驱动器L298供电。电源电路如图2所示。

3.2 循迹模块

循迹模块由5个采用RPR220光电发射接收一体式传感器组成。RPR220是一种反射式光电探测器，发射器是一个砷化镓红外发光二极管，接收器是一个高灵敏度硅平面光电三极管。当二极管发出的光反射回来时，接收端三极管导通，反之三极管截止。为了增强输出端波形的稳定性，防止单片器误判，采用比较器LM393对输出信号进行调整。当检测到黑线时，由于大部分的光线被吸收，反射回来的很少，三极管截止，端口3为高电平，经比较器LM393比较后，端口1输出高电平；当检测到白线时，大部分的光线被反射回来，三极管饱和导通，端口3为低电平，经比较器LM393比较后，端口1输出低电平。因此可以根据输出端1的高低电平判断是否沿黑线行驶。电位器RV1用来调整不同室内光线下黑线的检测阈值[2]。单个检测电路如图3所示。

3.3 电机驱动模块

选用L298直接驱动两个直流电机，ENA、ENB、IN1、IN2、IN3、IN4六个控制端接单片机的P1口。ENA，ENB作为PWM波输入端，用来调整电机的转速，电机转速与占空比成正比。IN1、IN2控制电机的M1的正反转及停止；IN3、IN4控制电机M2的正反转及停止[3]。电机驱动模块如图4所示。

4.软件设计

本设计根据循迹需要，编写了延时、定时器中断、向左/右微调、左/右转向、直走等程序模块。调速在定时器中断中进行。循迹时检测到SEN1=1时向左转；SEN5=1时向右转；SEN2=1时向左微调；SEN4=1时向右微调；都为1时（即终点）停止；其他情况直行。程序流程图如图5所示。

5.小结

本设计在室内白色地板上粘上黑色车道，对小车进行了测试。测试结果表明，小车在直道上具有很好的稳定性，可以沿黑线高速行驶，在弯道上，只要控制好车速，小车可以平稳运行。

参考文献

[1]庄乾成.简易自动寻迹小车控制器设计[J].电子质量，2011（7）：41-43.

[2]吴建平，殷战国.红外反射式传感器在自主式寻迹小车导航中的应用[J].中国测试技术，2004，30（6）：21-23.

8.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇八

1 阀岛控制系统中的按键输入电路以及检测电路

按键电路是阀岛应急控制系统中的重要部分, 负责通信中断的应急处理, 按键可直接解决控制单片机系统中断或阀岛上位机故障的问题。左右三排的小按键构成按键结构, 为了有效的控制阀岛内部不同通道的通断情况, 设置了P1输入的方式, 整个阀岛的通断与否都受到P1输入的控制。按键输入电路内涵8个二极管、8个阀, 阀和二极管是平行对应的关系。当启动1号阀时相对应的1号二极管会马上发亮, 如果启动1、2、3号阀, 那1、2、3号二极管也会相继亮起, 关闭阀则代表着二极管关闭, 不会发出亮光, 出现单片机输出低电平的情况下二极管会立即亮起。系统设置了第九个按键, 它肩负着检测电路的责任, 开启九号按键其余八个二极管亮起则代表阀岛电路运行正常, 出现未亮的情况则代表阀岛电路出错。

2 阀岛控制系统中的输出电路

运行正常的阀岛输入一般都是P1.0, 一旦出现串行的情况则会马上转换到方式0空间内, 使得其使用窜出的输出端口, 74LS164同步移位寄存器会负责并行输出工作, 并且执行外接的8位串行输入活动。为了快速、有效的判断阀岛内部不同通道的运行情况, 设立相对应的发光二极管来作为判断标准十分有效, 发亮则达标通道正常, 发暗则代表出现故障, 电路信号不断放大到规定区域, 达到标准程度后阀岛通道会进行通断处理, 使得低电平能顺畅输出, 未达到标准则不能启动通道通断处理功能, 如图1所示为阀岛输出电路。

3 阀岛控制系统中的RS232接口电路

RS232接口电路构建起了单片机和PC之间的桥梁, 实现了串行通信的目标。一般情况下PC、终端之间都会采取传统的并行通讯方式, 或者使用方便快速的串行通讯模式。数据传送依靠串行通讯模式可以进一步降低传输成本, 不会产生许多复杂无序的线路, 在面对远程数据传输问题时也解决了线路特性迥异的问题, 完成线路和特性之间的有效对接。异步串行是RS232数据传递过程中常用的方式, 它允许数据传递装置信号发生一定的相位差, 对系统不会产生任何影响, 而MAX232是RS232的核心电平转换芯片, 它能快速的转换在RS232和TTL之间, 利用驱动器、接收器和电压发生器来完成以上一系列活动。

4 阀岛控制系统中的复位电路

可编程电路X5045嵌入阀岛控制系统中具有诸多优势, 它充分挖掘了系统本身的电压监控功能, 且能嵌入自身串行EEPROM功能, 随时监控系统运行情况, 降低了使用电路板的数量, 减少了系统负担。阀岛控制系统依靠X5045得以获得稳固的屏障, 监控时间段的设置和改变权利附着于X5045上, 可根据实际情况进行调整。当总线设置不存在任何操作时, X5045会发出相应信息, 控制RESET输出高电平信号, 此时C2、R3微分电路会自动输入正脉冲, 帮助CPU操作复位行动。CPU通过Watchdog、人工、上电三类复位信号来完成有效控制, RESET端会自动处理该信号, 同时能将低电压因素排除在外, 保证系统的正常运行。出现正常值大于电源电压的情况时系统会维持该值, 进一步完成复位工作。

5 阀岛控制系统中的硬件干扰措施

阀岛控制系统依靠光电隔离器件来实现隔离和屏蔽功能, 它有效的分隔开单片机的输入和输出部分, 单片机系统不会受到任何干扰信号的不良影响, 同时能消除掉装置本身产生的噪音, 这类硬件干扰部件能控制好尖峰脉冲和任何噪音, 维持单片机系统的正常运行状态。

单片机在移动通信系统、工业控制系统等方面运用广泛, 其高性价比和稳定性的优势无可比拟, 为工业生产和经济发展提供了巨大的帮助。阀岛控制系统依靠电路设计、硬件设备来得以正常运行, 而单片机作为一类能有效控制系统的芯片, 运用在阀岛控制系统电路上无疑是安全可行的, 减少了投入在现场总线上的数量, 将单片机功能附着在阀岛系统上, 不断降低使用成本, 加快硬件设备的功能提升速度。

摘要：阀岛是一类由不同电控阀组成的控制元器件, 其高性价比和安全性显著, 广泛应用于电气一体化控制过程中。AT89C95单片机集成了存储器、处理器等多方面功能, 相当于一个微型计算机系统, 将其嵌入到阀岛控制系统电路中来实现两者的有效结合很有必要, 为系统调试、检测和维修提供更方便快捷的途径。本文深入了解了阀岛控制系统中按键输入电路、检测电路和输出电路的构造情况, 研究RS232接口电路、复位电路的运行步骤, 提出了该系统硬件防干扰的措施, 通过整合现场总线技术、阀岛技术来实现系统的优化提升。

关键词：AT89C51单片机,阀岛控制系统,电路设计

参考文献

[1]熊亚丽.基于单片机的阀岛控制系统构建分析[J].中国新通信, 2012 (20) :91-91.[1]熊亚丽.基于单片机的阀岛控制系统构建分析[J].中国新通信, 2012 (20) :91-91.

9.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇九

关键词：89C51单片机,转换接口电路,键盘设计

1 系统开发背景

近年来随着自动化技术的发展, PLC控制的自动化设备的应用范围越来越广, 其技术性能不断提高和完善, 特别在集成化、智能化等方面, 越来越突出。一台大型的自动化设备, 需要控制的可编程控制器的数量也随着提升, 在设备调试过程中, 经常需要转换编程端口, 操作繁琐且对设备造成一定程度的损坏。以我校自动化生产设备为例, 由于实训过程中经常拔插, 可编程序控制器的接口、编程电缆的接口损坏严重, 该设计正好解决此问题, 可以快速更换通讯接口, 操作简单, 且不损坏设备, 同时还能实现不同型号、品牌的PLC通讯端口的转换。

2 系统总体设计方案

设计要求:设计PLC接口转换器的硬件电路图, 并使用相应的软件实现硬件和软件的仿真、调试。实现功能如下:

(1) 能够同时实现与5台可编程序控制器的通讯传输;

(2) 同步显示5个通信通道的工作指示;

(3) 设计继电器的电流放大电路, 驱动相电压位5V、相电流位为0.4A的继电器工作;

(4) 系统应具有启动停止功能。

根据系统的控制要求, 可以划分为控制模块、驱动模块、键盘模块、显示模块、通讯接口模块及电源电路五大部分, 如图1为PLC接口转换器系统图。

3 系统分析与设计

3.1 硬件设计

本项目以AT89C51单片机芯片为核心控制系统, 不断对键盘信号进行扫描, 产生中断信号, 控制系统对中断信号进行响应, 并禁止输出响应信号, 驱动继电器, 连通键盘对应的通讯通道同步发出指示信号, 显示该通道现在处于工作状态。与此同时, 单片机控制系统禁止响应中断, 在通讯传输完成之前, 其他通道的信号选择不予响应。

1) 主控部分:本系统的控制功能并不复杂, Atmel公司的AT89C51系列单片机芯片能够满足, 且价格便宜, 体积小, 功耗低, 编程灵活, 硬件电路相对简单, 易实现, 因此用它作为中央控制器。

2) 驱动模块:由于通过继电器来控制通讯信号线的接通与断开, 单片机的驱动电流比较小, 无法驱动继电器控制电路。如果通过功率放大电路来实现, 电路制作较复杂, 参数选择困难, 甚至需要多级放大, 运行状态存在不稳定现象。于是驱动模块采用ULN2003芯片驱动, 当输入端为低电平时ULN输出端为高电平, 继电器得电吸合, 且芯片自身功耗小, 驱动能力强, 可靠性稳定性高, 体积小, 电路简单, 使用更加方便。

3) 键盘模块:键盘按钮包括档位按钮和停止按钮, 由于在传输过程中不允许更换通道, 采用74LS08与门芯片, 对不同档位之前的信号起到互锁的作用。一旦选定通道, 必须按下停止按钮, 才能够重新选择通道。

4) 显示模块:LED指示灯与继电器线圈并联, 同步指示继电器的工作状态, 方便操作系统时, 能够清晰指示工作通道。

5) 通讯模块:由于本系统没有更改通讯传输的标准, 只是对于通信信号线进行控制, 通过继电器控制信号的接通与断开, 该通讯模块主要是RS232通讯接口, 预备扩展的通讯接口有RS485、USB等通讯接口。

3.2 软件设计

软件实现键位扫描、消除抖动、按键互锁、外部中断响应、信号指示灯显示等功能, 程序流程图如图2所示。

3.3 电路调试

基于理论知识层面设计出PLC接口转换器系统的硬件电路和软件程序, 从本质上是理论的分析, 需要进一步验证其可行性和稳定性。根据系统的设计方案, 在实际电路制作之前, 先进行电路的仿真验证, 测试系统的可行性, 检验系统是否需要改进或者存在什么不足之处, 以便更好的实现功能。

1) 系统仿真调试

对于单片机硬件电路和软件编程的仿真调试, Proteus提供了2种方法:一种是总体执行效果, 一种是对软件的分步调试以监控具体的执行情况。

系统仿真调试过程如下: (1) 打开proteus仿真软件, 调用元器, 绘制硬件电路图, 具体电路如图3所示; (2) 将编写好的程序加载到电路图中, 并编译仿真调试。打开调试软件, 采用单步调试和断点调试的方法, 监控电路运行效果, 功能是否与系统设计要求一致, 调试过程如图4所示。

2) 硬件电路调试

系统通过软件仿真成功, 进入实物制作与调试阶段。调试步骤如下:

(1) 上电前电路检查, 包括电源的连接、对芯片的焊接方向、引脚是否短路和断路进行检查, 在确认焊接没有任何问题的情况下才能通电。

(2) 上电检查:在确认电路没有焊接错误的情况下, 进行上电检查, 判断电路是否存在异常, 如芯片发热。

(3) 电路通电无异常情况下, 检查各部分电路的工作电压是否正常, 同时检查单片机的晶振电路, 确定晶振是否起振, 以保证电路能够正常工作。

(4) 按住复位键, 确保单片机保持在复位状态, 测量各引脚的电平状况, 可判断单片机是否正常工作。

(5) 单片机正常工作情况下, 烧录程序, 进行实际电路调试。

4 结束语

本系统设计采用单片机AT89C51为核心控制器, 通过键盘电路实现对不同通讯传输信号线的选择, 能够实现在拔插传输线的情况下计算机可与多台可编程控制器进行传输。本系统还预留端口, 用于其他通讯接口的扩展, 如USB、RS485等通讯接口。将该转换器在自动化生产设备上试运行, 状况良好。市面上的通讯电缆线是简单的将数据线和电源线并接在一起, 只能适用于软件能够识别不同序列号的CPU, 才能实现对不同可编程序控制器的数据链接。但由于某些品牌的可编程序控制器的编程软件没有这个识别功能, 故目前市面上的转接器只能针对某一品牌使用, 不具有通用性。由于采用标准的通讯接口, 本系统是通过对信号线进行控制, 不涉及编程软件问题, 因此本转接器能够适用不同品牌的可编程序控制器的数据链接。

参考文献

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10.基于AT89C51的交通灯控制系统设计 篇十

甲醛是一种常见的装修型化学性室内空气重污染物, 挥发时间长, 不易去除, 己经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质。甲醛问题己成为全球公共卫生关注的焦点。如今检测甲醛的方法有很多, 除采用常规方法将其去除外, 对存在甲醛的环境及时通风是关键。但哪一种方法能更有效的广泛应用于家庭用户甲醛浓度的监测和控制, 因此我提出了以AT89C51单片机为核心的解决方案!我们将采用CH20/s-10型甲醛传感器, 通过A/D转换器, 可直接将数据提交给单片机处理, 过程简单。简化了系统配置且降低设计成本。本系统不仅适用于家庭, 也适用于生产装潢材料、家具厂等场合。

2 系统总体设计

本课题采用AT89C51为核心的软硬件平台, 在此基础上扩展硬件, 编写程序, 完成相关功能。主要从以下几方面入手:

第一、智能控制系统设计总体规划。智能控制系统设计应主要用于家庭用户, 根据系统的具体要求和家庭环境出发, 从性能、成本等方面考虑, 选择合适的微处理器及各类外围器件, 电路结构也应尽量简单。

第二、智能控制系统硬件设计。介绍硬件电路的设计、元件连结、工作原理等。

第三、智能控制系统软件设计。采用汇编指令编写各驱动程序, 最后连成一体, 构成一个完整的甲醛检测和危害处理系统。

3 系统硬件设计

智能控制系统主要由甲醛检测环节、数据处理环节、电机执行环节组成。智能控制系统信号处理电路主控制器采用美国ATMEL公司的AT89C51单片机。采用6MHz的晶振, 获得稳定的时钟频率。AT89C51是8位单片机, 性价比高, 外围电路丰富。测量电路由CH2O/S-10甲醛传感器、电流/电压变换器RCV420芯片、A/D转换芯片组成。本设计采用串行通信方式, 利用少量的I/0接口, 与A/D转换器和电机驱动电路相连。P3口控制A/D转换器工作状态, 接受传递数字信号, P1口为电机驱动电路提供高低电平, 从而控制开关窗户。为了保证电路能够正常工作, 防止出现系统失控, 电路设计了复位电路。复位电路为了保障系统在不同的异常条件下可靠地复位。

89C51单片机通过引脚RXD串行数据接收端和引脚TXD串行数据发送端与外界进行通信。

89C51串行口主要由两个物理上独立的串行数据缓冲寄存器SBUF、发送控制器、接收控制器、输入移位寄存器和输出控制门组成。发送缓冲寄存器SBUF只能写, 不能读;接收缓冲寄存器SBUF只能读, 不能写;两个缓冲寄存器共用一个地址99H, 可以用读/写指令区分。

串行发送时, 通过“MOV SBUF, A”写指令, CPU把累加器A的内容写入发送SBUF (99H) , 再由发送端TXD一位一位地向外发送;串行接收时, 接收端RXD一位一位地接收数据, 直到接收到一个完整的字符数据后通知CPU, 再通过“MOV A, SBUF"读指令, CPU从接受的SBUF (99H) 读出数据, 送到累加器A中。发送和接收的过程可以采用中断方式, 从而可以大大提高CPU的效率。其中串行口的内部结构如图1所示。

甲醛传感器的工作原理是空气中的甲醛透过涂有贵金属触媒烧制的聚四氟乙烯膜时, 在适当的敏感电极电位下发生氧化反应, 对应电极发生氧化还原反应的方程式如下。

产生与空气中甲醛浓度成正比的扩散电流, 电流转化为电压值并送给放大电路。此电流可表示为:

式中:di为极限扩散电流;n为每摩尔反应物的电子数;F—为法拉第常数, 96500库仑;A—为平面电极的面积;D一为气体扩散常数, 代表扩散介质中气体渗透率因素和溶解度因素的乘积;C—为甲醛气体浓度mol/cm2, δ—为扩散长度。

4 结束语

本文着重设计开发了以单片机为核心的甲醛智能监控软、硬件系统。并采用了瑞士MEMBRAPOR公司原装进口的电化学气体传感器CH2O/S-10甲醛传感器为敏感元件, 将甲醛气体浓度变化转化成电信号强度的变化, 保证了甲醛监测的灵敏度。电路结构简单, 元件购买容易, 成本价位低, 适用于家庭环境中。能切合实际为大家解决甲醛问题。

参考文献

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