单片机技术论文汇总十篇
时间：2023-03-22 17:31:35
序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇单片机技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。
篇（1）
随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。
单片机自身的抗干扰措施
为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。
1.降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。
2.低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位
监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。
看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。
低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。
4.EFT技术
新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。
5.软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。
在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。
用于单片机系统的干扰抑制元件
1.去耦电容
每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。
2.抑制高频的电感
用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。
3.自恢复保险丝
这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。4.防雷击器件
室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。
提高单片机系统抗干扰能力的主要手段
1.接地
这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。
2.隔离与屏蔽
典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。
3.滤波
滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。
印制电路板的布线与工艺
印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。
·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。
·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。
·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。
·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。
·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。
·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。
·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。
·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。
·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。
·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。
·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。
·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。
·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。
·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。
·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。
·单片机不用的I/O端口要定义成输出。
·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。
·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。
·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。
篇（2）
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。
篇（3）
随着半导体技术的飞速发展，单片机本身的设计中不断采用了一些新的抗干扰技术，使单片机的可靠性不断提高。除选择抗干扰能力强的单片机外，单片机系统中其它辅助元器件的可靠性也至关重要，一些抑制干扰的元器件的使用有助于提高系统的可靠性。此外，单片机系统在电路设计、印制电路板的设计、布线与制造工艺、系统安装时有无良好的接地等，都直接影响应用系统的可靠性。
单片机自身的抗干扰措施
为提高单片机本身的可靠性。近年来单片机的制造商在单片机设计上采取了一系列措施以期提高可靠性。这些技术主要体现在以下几方面。
1.降低外时钟频率
外时钟是高频的噪声源，除能引起对本应用系统的干扰之外，还可能产生对外界的干扰，使电磁兼容检测不能达标。在对系统可靠性要求很高的应用系统中，选用频率低的单片机是降低系统噪声的原则之一。以8051单片机为例，最短指令周期1μs时，外时钟是12MHz。而同样速度的Motorola单片机系统时钟只需4MHz，更适合用于工控系统。近年来，一些生产8051兼容单片机的厂商也采用了一些新技术，在不牺牲运算速度的前提下将对外时钟的需求降至原来的1/3。而Motorola单片机在新推出的68HC08系列以及其16/32位单片机中普遍采用了内部琐相环技术，将外部时钟频率降至32KHz，而内部总线速度却提高到8MHz乃至更高。
2.低噪声系列单片机
传统的集成电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源噪声穿过整个硅片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个硅片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统噪声。另一个在集成电路设计上降低噪声的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安到数百毫安。这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪声源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再为每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻。以降低di/dt。
3.时钟监测电路、看门狗技术与低电压复位
监测系统时钟，当发现系统时钟停振时产生系统复位信号以恢复系统时钟，是单片机提高系统可靠性的措施之一。而时钟监控有效与省电指令STOP是一对矛盾。只能使用其中之一。
看门狗技术是监测应用程序中的一段定时中断服务程序的运行状况，当这段程序不工作时判断为系统故障，从而产生系统复位。
低电压复位技术是监测单片机电源电压，当电压低于某一值时产生复位信号。由于单片机技术的发展，单片机本身对电源电压范围的要求越来越宽。电源电压从当初的5V降至3.3V并继续下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低电压复位功能时应根据具体应用情况权衡一下。
4.EFT技术
新近推出的MotorolaM68HC08系列单片机采用EFT(ElectricalFastTransient)技术进一步提高了单片机的抗干扰能力。当振荡电路的正弦波信号受到外界干扰时，其波形上会叠加一些毛刺。以施密特电路对其整形时，这种毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟信号。交替使用施密特电路和RC滤波可以使这类毛刺不起作用，这就是EFT技术。随着VLSI技术的不断发展，电路内部的抗干扰技术也在不断发展之中。
5.软件方面的措施
单片机本身在指令设计上也有一些抗干扰的考虑。非法指令复位或非法指令中断是当运行程序时遇到非法指令或非法寻址空间能产生复位或中断。单片机应用系统程序是事先写好的，不可能有非法指令或寻址。一定是系统受到干扰，CPU读指令时出错了。
以上提到的是当前广泛使用的单片机应该具有的内部抗干扰措施。在选用单片机时，要检查一下这些性能是否都有，以求设计出可靠性高的系统。
在应用软件设计方面，设计者都有各自的经验。这里要提醒的是最后对不用的ROM要做处理。原则是万一程序落到这里可以自恢复。
用于单片机系统的干扰抑制元件
1.去耦电容
每个集成电路的电源、地之间应配置一个去耦电容，它可以滤掉来自电源的高频噪声。作为储能元件，它吸收或提供该集成电路内部三极管导通、截止引起的电流变化(di/dt)，从而降低系统噪声。要选高频特性好的独石电容或瓷片电容作去耦电容。每块印制电路板电源引入的地方要安放一只大容量的储能电容。由于电解电容的缠绕式结构，其分布电感较大，对滤除高频干扰信号几乎不起作用。使用时要与去耦电容成对使用。钽电容则比电解电容效果更好。
2.抑制高频的电感
用粗漆包线穿入轴向有几个孔的铁氧体芯，就构成了高频扼制器件。将其串入电源线或地线中可阻止高频信号从电源/地线引入。这种元件特别适用于隔开一块印制电路板上的模拟电路区、数字电路区、以及大功率驱动区的供电。应该注意的是它必须放在该区储能电容与电源之间而不能放在储能电容与用电器件之间。
3.自恢复保险丝
这是用一种新型高分子聚合材料制成的器件，当电流低于其额定值时，它的直流电阻只有零点几欧。而电流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起发热，而越热电阻越大，从而阻断电源电流。当温度降下来以后能自动恢复正常。这种器件可防止CMOS器件在遇到强冲击型干扰时引起所谓“可控硅触发”现象。这种现象指集成电路硅片的基体变得导通，从而引起电流增大，导致CMOS集成电路发热乃至烧毁。室外使用的单片机系统或电源线、信号线从室外架空引入室内的，要考虑系统的防雷击问题。常用的防雷击器件有：气体放电管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，气体放电管是当电源电压大于某一值时，通常为数十伏或数百伏，气体击穿放电，将电源线上强冲击脉冲导入大地，TVS可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管，当电两端电压高于某一额定值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃至上千安培的电流。这类元器件要和抗共模和抗差模干扰的电感配合使用以提高抗干扰效果。
提高单片机系统抗干扰能力的主要手段
1.接地
这里的接地指接大地，也称作保护地。为单片机系统提供良好的地线，对提高系统的抗干扰能力极为有益。特别是对有防雷击要求的系统，良好的接地至关重要。上面提到的一系列抗干扰元件，意在将雷击、浪涌式干扰以及快脉冲群干扰去除，而去除的方法都是将干扰引入大地，如果系统不接地，或虽有地线但接地电阻过大，则这些元件都不能发挥作用。为单片机供电的电源的地俗称逻辑地，它们和大地的地的关系可以相通、浮空、或接一电阻，要视应用场合而定。不能把地线随便接在暖气管子上。绝对不能把接地线与动力线的火线、零线中的零线混淆。
2.隔离与屏蔽
典型的信号隔离是光电隔离。使用光电隔离器件将单片机的输入输出隔离开，一方面使干扰信号不得进入单片机系统，另一方面单片机系统本身的噪声也不会以传导的方式传播出去。屏蔽则是用来隔离空间辐射的，对噪声特别大的部件，如开关电源，用金属盒罩起来，可减少噪声源对单片机系统的干扰。对特别怕干扰的模拟电路，如高灵敏度的弱信号放大电路可屏蔽起来。而重要的是金属屏蔽本身必须接真正的地。
3.滤波
滤波指各类信号按频率特性分类并控制它们的方向。常用的有各种低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器。低通滤波器用在接入的交流电源线上，旨在让50周的交流电顺利通过，将其它高频噪声导入大地。低通滤波器的配置指标是插入损耗，选择的低通滤波器插入损耗过低起不到抑制噪声的作用，而过高的插入损耗会导致“漏电”，影响系统的人身安全性。高通、带通滤波器则应根据系统中对信号的处理要求选择使用。
印制电路板的布线与工艺
印制电路板的设计对单片机系统能否抗干扰非常重要。要本着尽量控制噪声源、尽量减小噪声的传播与耦合，尽量减小噪声的吸收这三大原则设计印制电路板和布线。当你设计单片机用印制电路板时，不仿对照下面的条条检查一下。
·印制电路板要合理区分，单片机系统通常可分三区，即模拟电路区(怕干扰)，数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)，功率驱动区（干扰源）。
·印刷板按单点接电源、单点接地原则送电。三个区域的电源线、地线由该点分三路引出。噪声元件与非噪声元件要离得远一些。
·时钟振荡电路、特殊高速逻辑电路部分用地线圈起来。让周围电场趋近于零。
·I/O驱动器件、功率放大器件尽量靠近印刷板的边，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在关键的地方。
·使用满足系统要求的最低频率的时钟，时钟产生器要尽量靠近用到该时钟的器件。
·石英晶体振荡器外壳要接地，时钟线要尽量短，且不要引得到处都是。
·使用450的折线布线，不要使用900折线,以减小高频信号的发射。
·单面板、双面板，电源线、地线要尽量的粗。信号线的过孔要尽量少。
·4层板比双面板噪声低20dB。6层板比4层板噪声低10dB。经济条件允许时尽量用多层板。
·关键的线尽量短并要尽量粗，并在两边加上保护地。将敏感信号和噪声场带信号通过一条扁带电缆引出的话，要用地线-信号-地线......的方式引出。
·石英振荡器下面、噪声敏感器件下面要加大地的面积而不应该走其它信号线。
·任何信号线都不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小。
·时钟线垂直于I/O线比平行于I/O线干扰小，时钟线要远离I/O线。
·对A/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下也不要交叉。噪声敏感线不要与高速线、大电流线平行。
·单片机及其它IC电路，如有多个电源、地端的话，每端都要加一个去耦电容。
·单片机不用的I/O端口要定义成输出。
·每个集成电路要加一个去耦电容，要选高频信号好的独石电容式瓷片电容作去耦电容。去耦电容焊在印制电路板上时，引脚要尽量短。
·从高噪声区来的信号要加滤波。继电器线圈处要加放电二极管。可以用串一个电阻的办法来软化I/O线的跳变沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的钽电容或聚脂电容而不用电解电容作电路充电的储能电容。因为电解电容分布电感较大，对高频无效。使用电解电容时要与高特性好的去耦电容成对使用。
·需要时，电源线、地线上可加用铜线绕制铁氧体而成的高频扼流器件阻断高频噪声的传导。
篇（4）
前言
切削力的测量不仅可以研究切削机理、计算功率消耗、优化切削用量和刀具几何参数、校核切削力和切削温度理论计算的准确性，更重要的是，可以通过切削力的变化来监控切削过程，反映刀具磨损或破损、切削用量合理性、机床故障、颤振等切削状态。
1 计算机向单片机传输命令和数据
通过对单片机的编程来控制USB接口芯片，接收和响应主机对设备发出的命令。在测力系统中，单片机的编程设计程序通常由三部分组成：
第一、初始化单片机和所有的外围电路。
第二、主循环部分，其任务是可以中断的。
第三、中断服务程序，其任务是对时间敏感的，必须马上执行。
当应用程序中的“数据采集”按钮按下后，USB进入主循环函数，将从端点缓冲区中提取命令，并按照命令的要求，调用相应的函数，如采集数据，桥路调零，设置频率等。关键的几个函数如下：
(1) AfxBeginThread( WriteCommand, &mMainWrite)；//启动一个线程，调用传输命令函数
(2) open_ file(threadParam->pipe-name)；//创建文件句柄
(3) open_dev()；//创建设备句柄
(4) DeviceIoControl(hDevice，IOCTL_ WRITE_REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock,sizeof(IOBLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL);
//DeviceIoControl函数发送控制代码到指定的设备驱动上，使得相应的设备完成数据输出的功能。论文格式。
(5) WriteFile(hFile,threadParam->pcIoBuffer，threadParam->uiLength,&nBytes，NULL)；
//写文件函数将数据传送到单片机的缓冲区中。论文格式。
2 单片机向计算机传输数据其流程
单片机向计算机传输流程
经过模数转换后的数据首先保存在单片机的数据缓冲区中，当单片机接收到主机发来的IN命令时，调用如下函数将数据传送到计算机的内存中。论文格式。
1) AfxBeginThread( ReadData, &m一ainRead)；//启动一个线程，调用读取数据函数
2) open_ file(threadParm一>pipe name);； //创建文件句柄，准备读取数据
3) open dev ()；//创建设备句柄
4) DeviceIoControl (hDevice，IOCTLesWRITE REGISTERS,
(PVOID)&ioBlock，sizeof(IO_BLOCK)，NULL,O,&nBytes,NULL)；
//DeviceIoControl函数发送控制代码到指定的设备驱动上，使得相应的设备完成数据输入的功能。
5) ReadFile(hFile，threadParam->pcIoBuffer， threadParam->uiLength,&nBytes, NULL)；
//读文件函数将数据从单片机的缓冲区读入到threadParam->pcIoBuffer内存中。
3结论
利用单片机实现切削力测量中USB数据传输功能，以达到对切削力的测量的监控。实现了生产过程中连续自动采样、实时显示、过载报警。
参考文献：
[1]师汉民.金属切削过程中的分叉与突变现象兼论切削过程的可控性问题[J].应用力学学报,1999,16(1):15～20.
[2]丛力,丛贵梁等.功率监控在机床中的应用[J].组合机床与自动化加工技术,10:29～31,1999.
[3]李熙亚，王卫平.车削切削力不确定性的模糊-灰色预测[J].工具技术，2002,36(8):26-29.
[4]陶永兰，等.切削力数据采集和处理系统[J].试验技术与试验机，1997,37(2):49-50.
篇（5）
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.
篇（6）
信号发生器论文参考文献：
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[5]谭浩强.C程序设计（第4版）[M].北京：清华大学出版社2010.
[6]陈明义.电子技术教程设计实用教程（第3版）[M].长沙：中南大学，2009.
[7]马晓.函数信号发生器的设计[D].河南2012.
[8]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].
[9]何立民.单片机应用技术选编[M].
信号发生器论文参考文献：
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[3]童诗白华成英主编《电子技术基础－模拟电子技术》P402-461页高等教育出版社出版2004年7月出版（非正弦信号产生电路）
[4]陈晓文主编《电子线路课程设计》P129-P133页（函数发生器的设计）电子工业出版社出版2004年8月出版
[5]张宪、何宇斌主编《电子电路制作指导》P151-161化学工业出版社出版2006年1月第一版（振荡电路）
信号发生器论文参考文献：
[1]《电子技术基础－模拟电子技术》P234-P240页主编：郝波、李川西安电子科技大学出版社出版2004年7月出版（非正弦信号产生电路）
[2]《电子线路课程设计》P129-P133页（函数发生器的设计）主编：陈晓文电子工业出版社出版2004年8月出版
篇（7）
1 Proteus 简介
Proteus是英国Labcenter公司研发的多功能EDA（电子设计自动化），它实现了从电路设计到测试、仿真、调试的整个过程。仿真运行通过后再制作实际电路的话，就大大缩短了开发周期，并且降低了开发成本。所以说它为电子电路、单片机应用系统的开发设计以及教师的教学、学生的学习提供了非常有效的方法。
2 单片机应用系统设计与仿真实例
下面通过制作一个简单的单灯闪烁，说明如何使用Proteus实现单片机应用系统的设计与仿真。要求发光二极管一亮一灭的不停闪烁。
2.1 设计电路
利用Proteus绘制电路原理图的步骤如下：
⑴运行Proteus ISIS程序；
⑵单击P命令进入元件选择对话框，选择电路设计中所需的元件；
⑶放置元件到绘图区简单制作，布好局；
⑷设置好元件的参数；
⑸连接导线。
绘制完成的单灯闪烁硬件电路图如图1所示。
图1 单灯闪烁硬件电路图
2.2 编写程序
ORG0030H
LOOP: SETB P1.0
LCALL DELAY
CLR P1.0
LCALL DELAY
LJMP LOOP
DELAY: MOVR3, #250
L:MOV R4, #250
LL:DJNZ R4, LL
DJNZ R3, L
RET
END
编辑好程序保存时，文件的扩展名必须是ASM格式。
编译程序，若编译通过，便得到HEX格式的文件论文开题报告范例。
2.3 加载程序文件
双击原理图中的单片机元件AT89C51，便出现单片机的属性编辑窗口，在“Program File”栏指出HEX格式的程序文件所在的位置，就可将该程序文件加载到单片机中。
2.4 启动仿真，看电路运行效果
单击仿真控制按钮，观察电路的运行状况。
Proteus可以总体仿真运行，也可单步或设置断点仿真。
启动仿真后，能清楚地观察到单片机系统在运行时，各硬件所处的实时状态。
若电路设计合理、程序编写正确，就会看到发光二极管不停地闪烁。
2.5 调试简单制作，修正电路、程序代码
若未出现想要实现的功能，就需进行软硬件调试。
对于硬件电路，可用Proteus中提供的测量仪器仪表对电路进行测试、观察；至于程序，可采取单步或设置断点进行仿真调试。
不断修正电路及程序代码，直到能实现相应功能，并改变元件参数使电路的性能达最优。
注：每次修改完程序后，都必须再编译一次，然后装载到单片机中。
2.6 仿真运行通过，制作实际电路
仿真运行通过后，根据设计的原理图，购买元器件、制板、焊接、测试调试，直至产品制作成功。
Proteus仿真模型是根据生产厂家提供的技术参数文件来建立的，仿真极接近实际简单制作，所以仿真运行通过后制作的实际电路的成功率相当高。
3 引入Proteus的好处
3.1 教学中
1. 教学内容生动形象化
利用Proteus仿真软件和多媒体教学设备，在课堂中通过实例仿真，演示从单片机硬件设计到软件调试的全过程，并演示运行结果，使教学内容生动形象化。
2. 激发学生的学习兴趣，提高教学质量
教学中对实例用Proteus进行仿真，这种结合实际讲解知识点的方法，大大激发了学生的学习兴趣，使知识点变得容易理解、接受，从而提高了教学质量。
3. 拓展学生思维
讲解完知识点后，针对实例，向学生提出相关拓展性问题。比如上例中：
⑴P1.0口线上能否多并联几个发光二极管？改变R2阻值大小的话会出现什么现象？
⑵能不能将P1.0换为32根I/O口线中的其他线呢？若能的话，改为P0的某一口线时需注意什么？
⑶P1.1~P1.7能否像P1.0一样都接发光二极管以及电阻呢？
⑷硬件电路改了简单制作，程序相应地要如何修改呢？。。。论文开题报告范例。。。
通过提问，并适当演示，这样不仅拓展了学生的思维，同时加强、深化了学生对知识点的理解。
3.2 实践中
1. 提高开发速度，降低开发成本
从上例可看出，利用Proteus软件，在绘图区绘制好电路原理图，并将编译后的程序文件加载到单片机中，进行仿真就能观察整个电路的运行情况，验证设计是否达到要求，未达到，即可修整设计方案、修改程序、测试电路，直至成功。这样就无须多次购买元器件板、制板、焊接测试调试等简单制作，省时、省力、省钱，同时也提高了设计效果和质量。
2. 敢于尝试，勇于创新
根据仿真通过后的电路原理图来制作产品，学生就不用担心元器件损坏等问题，就敢于动手去尝试设计电路。通过自己动手，加深了对理论知识的理解，同时培养了学生勤思考、勇于创新的精神。
4 结语
教学与实践中引入Proteus，提高了学生的学习热情。产品制作成功，学生就会很有成就感、满足感，这是一个良性循环。通过不断的实践，学生的动手开发、创新能力就得到了较大的提高。
参考文献:
[1]彭勇.单片机技术.电子工业出版社,2009.8
篇（8）
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
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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。
篇（9）
传统的抢答器一般利用数字逻辑电路做成，功能单一，已不适应社会发展需要。随着科学技术的进步，单片机与串口通信的结合已广泛应用到各个电子系统。本文是基于单片机为核心的抢答系统设计，通过串口通信动态传输数据，使抢答系统具有电路简单、操作方便、功能强大等特点。特别是抢答系统与PC通信相联系，使整个抢答系统功能更完善。
1、系统总体方案设计
传统抢答器功能过于单一，因此，可将其功能进行扩展，设计出以单片机为核心的抢答器系统，总体框图如图1所示。
抢答系统由控制开关、抢答开关、加/减分电路、计时电路、显示电路、报警电路、PC通信等几部分构成，如图1所示。
图1、总体方案电路图
完成功能如下：
a、抢答开始时，在规定的时间内，最先按动抢答按钮的选手应具优先权，抢答系统应能准确迅速地判断出第一抢答者并将其信号锁存，同时将输入端关闭而使其它抢答信号无效。选手编号/得分情况能够在显示屏上显示。此功能由中央控制单元,译码、显示电路完成。
b、问题回答完毕，主持人应根据回答的准确性给予不同分值的加/减。此功能由加/减分电路完成。
c、在规定的时间内若有人抢答，抢答有效，终止定时，若无人抢答，此次无效。此功能由计时，中央控制单元完成。
d、每次问题回答结束，主持人应通过复位按钮进行复位，各种程序又回到初始状态。为进行下一轮的抢答工作做准备。
抢答开始之前，赋予选手一定的初始分，若选手违例抢答，报警电路工作，提醒有人违例抢答，同时编号牌显示违例选手号码，该违例选手会被自动扣分。抢答开始时，记分牌显示选手初始值，此时，主持人根据需要，选定不同分值的题目让选手回答。当主持人宣布抢答开始，同时按下开始键的时候，选手抢答，编号牌显示选手编号。这时只能有第一位选手优先抢答成功，其他抢答无效。与此同时，倒计时就开始计时，在剩下最后几秒的时候，报警电路工作，提醒选手。抢答时间结束，本题抢答无效。选手回答问题完毕，主持人应根据回答问题的情况，对选手成绩做出相应的处理。每一题抢答结束后，主持人进行电路复位功能，为下一题做准备。而每一题的抢答过程中，编号显示牌和各选手的得分情况会自动的送到PC机上进行动态显示。科技论文。
1.1 硬件电路设计
1.1.1、中央控制单元
中央控制单元是控制系统的中枢，是系统的信息处理部分，键盘开关，控制开关等发出信号，中央控制单元收到信号后做出分析、响应，完成电路功能的执行。科技论文。
系统选用ISP-Flash系列单片机AT89S8252，它是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器，兼容标准MCS-51指令系统，功能强大，它可向输出单元输出控制信号。
1.1.2、键盘输入及加/减分电路
选手通过按键进行抢答，单片机识别到有按键按下时，转到相应的程序，控制译码显示器显示选手的编号或分数。而开始键，加/减分键也是通过键盘转到相应的程序实现功能。
键盘作为输入设备，结构简单，通过程序可实现很多功能。抢答器按如图2所示的矩阵结构连接，可有效减少单片机的I/O口。用单片机位处理指令来判断是否有键按下，若有键按下，则有电平输入。转到相应程序，显示有效选手的号码，而其他选手再按“抢答键”也无效。若无人抢答，报警电路工作，表示本次抢答无效。若选手违例提前抢答，报警电路提醒选手注意，显示牌显示违例选手号码，单片机通过程序指令让该违例选手减去一定分值。
加/减分电路与抢答键工作原理一样，当按下加/减分按键，单片机控制程序指令，给选手加/减相应的分值，每一题只能给与抢答选手一次的加减分机会，若有特殊情况，主持人可在控制台进行操作。
若抢答键太少，可通过增加I/O口数量或者在中央处理单元外再外扩一片可编程I/O接口芯片。
图2、键盘结构图
1.1.3、选手编号/分数显示电路
译码显示：利用单片机串行口加外围芯片74LS164，构成多个并行输出口，用于串－并转换，驱动CD4511锁存-译码器进行LED数码管显示。科技论文。数据从单片机输出经74LS04反相器进入74LS164的输入端，而时钟脉冲经74LS04反相器连接到74LS164的CLK脉冲信号端，在LED显示相应的十进制数字，从而完成选手编号的显示。
选手得分显示电路与编号显示电路原理一样，可将多片74LS164芯片相连，增加其显示位数。
1.1.4计时、报警等电路
倒计时器电路中，选用四位十进制减法定时/计数专用集成电路EC9410和7448TTLBCD--7段译码器组成可预置数的十进制减法器。在时钟脉冲的作用下，倒计时开始。若某组抢答有效，计时停止并显示倒计时时刻。若一直无人抢答.则倒计时到“00”自然停止。
报警输出单元如图3所示，数据输入端与单片机相连，电路由三极管外加扬声器等外围电路构成，当中央控制单元通过分析确定存在违例抢答或是倒计时停止，便通过指令给报警电路数据输入端一个高电平，三极管就导通，产生信号驱动扬声器发出警报，从而形成一个报警电路，可通过调节报警声长短来判断是倒计时停止报警还是违例抢答报警。
图3、报警电路
1.2单片机与PC机的通信
抢答过程中，显示数据需要传入PC机内。单片机与PC机间的通信选用USB串口通
信，将单片机采集的信息传送到PC机中，由PC机进行处理。该系统使用Phillps公司的PDIUSBD12芯片作为USB接口芯片。PDIUSBD12通常用于微控制器系统并与微控制器通过高速通用接口进行通信，也支持本地DMA传输。该器件采用模块化的方法实现一个USB接口，允许在众多可用的微控制器中选择最合适的作为系统微控制器，性能较好。
USB接口芯片PDIUSD12的八位I/O口线DATA0至DATA7具有可控的三态门电路，故而PDIUSBD12芯片可以直接与AT89S8252的数据总线相连，挂在系统总线上。当系统将采样得到的信息通过USB总线上传给PC时，AT89S8252选通PDIUSBD12芯片，将单片机内的采样信息通过系统总线传给USB接口芯片，继而传给上位机，完成数据的传输。
USB串口通信可采用控制传输模式，块传输模式，同步传输模式，中断传输模式等4种传输模式，根据本设计电路特点，采用中断传输模式。其传输模式图如图4、图5所示。
图4、中断输入事务
图5、中断输出事务
中断服务子程序处理由PDIUSBD12产生，在中断服务子程序中把数据从PDIUSBD12芯片的缓冲区中转移到单片机环形缓冲区中，并清除该芯片内部缓冲区的使能，以便PDIUSBD12芯片接受新的数据包。而后建立正确的时间标志，通知主程序进行正确的处理。
2、结束语
文章创新点在于（1）以ISP-Flash系列单片机AT89S8252为核心的抢答器功能强大，（2）采用USB串口通信，使功能进一步得以完善。整个方案较好地完成了抢答器系统的设计，此外，还需考虑需报警，增加语音报警等情况，功能强大的AT89S8252中央控制单元配合USB串口通信，使整个抢答器反映快，功能齐全，使用性强，可靠运行。
参 考 文 献
[1] 杨文显，现代微型计算机原理与接口技术教程.清华大学出版社[M]，2006。
篇（10）
0 引言
自动调平系统作为一种安放在运动物体上的设备，具有将其上的设备与运动物体扰动隔离的功能。自动调平系统无论在军用还是在民用方面都有比较广泛的用途，例如航拍、舰载导弹发射台、船舶制造、船载卫星接收天线等。为此，本文介绍了一种船载实时自动调平载物台控制系统，此载物台将其上的设备与船舶的摇摆运动隔离，使固定于该载物台上的设备始终处于水平状态平台。
自动调平载物台整个系统主要由机械设计、硬件电路设计和软件设计三个部分组成。
1 机械设计
机械部分是承载物品使之稳定的载体，由底座、万向轴、舵机、连杆、台面、支柱等组成。示意图如图1所示。
2 控制系统硬件电路设计
控制系统硬件电路设计部分主要由陀螺仪、电源、单片机最小系统组成。
2.1 陀螺仪
陀螺仪可以测量震动或运动的三轴全方向的加速度值和角速度值。本系统中采用MPU6050模块（三轴陀螺仪+三轴加速度）。此款芯片内置16bit AD转换器，16位数据输出，角速度的范围小于等于±2000°/sec，加速度范围为±2±4±8±16g，供电电压为单电压 3.3 V供电。另外，其低廉的价格可大大降低开发成本。
2.2 电源部分
电源部分选用了常用的7805稳压芯片，可输出稳定的+5V电压，毕业论文电路原理图如图3所示。
2.3 单片机最小系统
单片机最小系统作为自动调平载物台的大脑，是整个系统的核心部分。本系统中单片机采用了STC15系列增强型8051单片机STC15F2K60S2，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（25万次/秒），非常适合电机控制，强干扰场合。陀螺仪和舵机与单片机的接口电路如图4所示。
3 软件设计
载物台稳定是通过陀螺仪测量载物台台面倾斜角度，经过 A/ D 转换后将数据送到单片机，再通过单片机来控制舵机来实现实时控制的，以控制载物台保持水平，程序流程图如图5所示。
主程序主要包括初始化和主循环。主循环部分主要负责接收中断传过来的陀螺仪检测的数据，并用1602字符型液晶显示角度，然后完成对舵机的驱动，实现载物台的自动调平。对陀螺仪数据的处理是软件设计中的一个重要部分，单片片首先对传过来的三轴加速度和角速度进行处理，主要计算函数程序如下：
Display10BitData（GetData（ACCEL_XOUT_H），2，0）； //显示X轴加速度
4 结语
本文设计了一种能够自动调平的船载载物台，可以对载物台台面角度的改变随时跟踪，并进行修正。该载物台控制精度高，反应速度快，误差小，能够为普通用户服务。
【参考文献】
[1]张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程）[M].北京：人民邮电出版社，2011：168-172.
[2]郭天祥.单片机C语言教程 [M].北京：电子工业出版社，2011：38-50.
