第一篇：基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
In this paper, a temperature detection system based on a single-chip microcomputer is designed to detect human body temperature, display it in digital form, and play the detected human body temperature specific value through the mode of voice playback.The system is composed of several parts: SCM, sensor, LCD, and voice module.The hardware structure is designed with the microcontroller STC89C52 as the core.It detects the human body temperature through the temperature sensor DS18B20, displays the human body temperature value on the LCD1602, and then plays the detected value through the voice module..Part of the system software through the software keil C language program development and design, debugging.The designed electronic body temperature detector has realized temperature detection, digitization, and electronization, which is of great help to the development of future thermometers.The electronic thermometer can gradually replace mercury(toxic element)thermometers, which greatly improves the use value of thermometers, makes readings clear, and reduces Human body damage, safety and environmental protection have further improved the smart life of people.Keywords: Body temperature detector;Electronic;STC89C52 microcontroller;LCD1602
I
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
目錄
摘要...........................................................................................錯誤！未定義書簽。Abstract.....................................................................................錯誤！未定義書簽。目錄...........................................................................................................................II 1 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 背景..................................................................................................................................1 1.1.1 項目背景.......................................................................................................................1 1.1.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r...............................................................................................................1 1.1.3 項目研究內(nèi)容和要求...................................................................................................2 2 系統(tǒng)分析與設(shè)計.........................................................................................................................3 2.1 系統(tǒng)分析..........................................................................................................................3 2.1.1 系統(tǒng)流程.......................................................................................................................3 2.2 概要設(shè)計..........................................................................................................................3 2.2.1 程序流程.......................................................................................................................3 2.2.2 功能模塊介紹...............................................................................................................3 3 系統(tǒng)實現(xiàn)...................................................................................................................................12 3.1 讀ROM地址...............................................................................................................12 3.2 讀取溫度........................................................................................................................13 3.3 顯示溫度........................................................................................................................14 4 測試結(jié)果...................................................................................................................................16 4.1 測試計劃........................................................................................................................16 4.2 仿真結(jié)果........................................................................................................................18 5 總結(jié)與展望...............................................................................................................................IV 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................V 致謝...........................................................................................錯誤！未定義書簽。
II
基于單片機的體溫探測儀設(shè)計 緒論
1.1 背景
體溫是人們身體狀況的重要指標(biāo)之一。體溫的高低影響著人們的健康狀況，會引起一系列的疾病，所以在生病的時候，體溫的數(shù)值至關(guān)重要，而溫度檢測儀是人們常用的手段。1.1.1 項目背景
在正常的健康狀態(tài)下，體溫是穩(wěn)定的，保持在約36.2至37.2℃，具體的溫度數(shù)值產(chǎn)生狀況可以區(qū)分為：低熱：37.4℃～38℃；中等度熱：38.1℃～39℃：高熱：39.1℃～41℃；超高熱：41℃以上。體溫的變化會影響人們的健康，所以檢測體溫就顯得非常重要。在現(xiàn)代發(fā)展過程中，體溫探測器是最重要的手段之一。我們經(jīng)常使用的水銀溫度計就是其中之一。然而，由于包含有毒元素和電子技術(shù)的水銀溫度計的發(fā)展，電子溫度計逐漸發(fā)展并漸漸取代水銀溫度計。
最早的溫度計產(chǎn)生在16世紀(jì)，由意大利發(fā)明家伽利略發(fā)明，后來伽利略的學(xué)生和其他科學(xué)家，在這個基礎(chǔ)上反復(fù)改進(jìn)，華氏溫度計誕生了；華氏溫度計制成后又經(jīng)過30多年，瑞典人攝爾修斯改進(jìn)了華倫海特溫度計的刻度，他把水的沸點定為100度，把水的冰點定為0度。后來施勒默爾把兩個溫度點的數(shù)值又倒過來，就成了現(xiàn)在的百分溫度，即攝氏溫度，用℃表示，成為了人們常用方式。
在現(xiàn)代技術(shù)的高速發(fā)展，電子體溫檢測儀逐步出現(xiàn)發(fā)展壯大，漸漸取代普通體溫計，電子體溫計由溫度傳感器，LCD顯示器，和集成電路等電子元件組成。電子體溫檢測儀可以快速準(zhǔn)確地測量一個人體溫，與傳統(tǒng)的水銀溫度計相比，電子溫度檢測儀具有讀數(shù)方便，測量時間短，精度高，記憶性好等優(yōu)點。特別是電子體溫計不含水銀，對人體和環(huán)境沒有影響，特別適合家庭，醫(yī)院等場合使用。
1.1.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
中國的電子溫度計產(chǎn)業(yè)起源于1998年，發(fā)展速度超過30％，并在一年內(nèi)超過10年。利潤率，政策壁壘和技術(shù)壁壘低一倍甚至10倍以上，吸引了大量公司進(jìn)入該行業(yè)。目前，擁有80多個電子溫度計的國產(chǎn)品牌是行業(yè)領(lǐng)先的國外品牌，如“歐姆龍”，“夏爾”，“網(wǎng)關(guān)”等。有“海爾”，“Delcon”，“Yucon”和“Hypercon”。華辰，華安，康復(fù)，沖等迅速發(fā)展。未來國內(nèi)品牌擴張，試圖進(jìn)入該行業(yè)的廠商將達(dá)到50家以上。由于電子溫度計行業(yè)逐步標(biāo)準(zhǔn)化和高新類的電子產(chǎn)品的興起，電子體溫計產(chǎn)品行業(yè)進(jìn)入空前高速發(fā)展階段。
常用的電子溫度計有三種類型：硬棒溫度計：廣泛應(yīng)用于家庭的溫度計，使用腋下測量和口腔測量。軟棒類型：軟頭電子體溫計可以任意彎曲，多方位，無死角，適合所有部位的測量，一般可以使用口，腋，肛三種測量方法。安撫奶嘴類型：嬰兒安撫奶嘴電子體溫計是根據(jù)寶寶的生理特點精心設(shè)計和制造的。所有部件都設(shè)計
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
成圓弧形，曲率基于嬰兒嘴巴的形狀。硅膠奶嘴中的溫度傳感器包含一個溫度傳感器。與以往傳統(tǒng)市場的體溫計相比，它的誤差一般不超過±0.1℃，易于讀取和攜帶，但是當(dāng)由體溫，時間和外界空氣，體內(nèi)不同部位測得的體溫和溫度差異導(dǎo)致穩(wěn)定性差。
1.1.3 項目研究內(nèi)容和要求
在本項目中，設(shè)計的體溫檢測儀要求便于攜帶，精度準(zhǔn)確，具有播報功能。所以在設(shè)計中選取了單片機STC89C52為核心，因為STC89C52它具有便攜性，易用性和高性能等優(yōu)點，它內(nèi)部具有存儲器4K，寬度8bit，128內(nèi)存，本設(shè)計使用它可以滿足我們所有的需求。此外還選用了溫度傳感器DS18B20為主的檢測體溫模塊，檢測體溫溫度，用LCD1602顯示體溫數(shù)值作為體溫檢測儀的顯示器，最后加以來實現(xiàn)體溫檢測到的數(shù)值播報功能。在本項目中研究的主要是體溫檢測，經(jīng)過溫度傳感器進(jìn)行溫度采集，再進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，通過單片機轉(zhuǎn)發(fā)給顯示模塊LCD1602，在進(jìn)行數(shù)值播報這一系列功能實現(xiàn)的過程。
具體功能：
1、顯示溫度范圍 0攝氏度到85攝氏度。
2、溫度精確到小數(shù)點后一位。
3、LCD1602顯示DS18B20檢測到的溫度數(shù)值。
4、當(dāng)溫度超過一定上限的數(shù)值，會進(jìn)行溫度交警，LCD顯示“temp is too high”
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)分析與設(shè)計
2.1 系統(tǒng)分析
在這個設(shè)計當(dāng)中選用了單片機STC89C52作為核心，主要起主控作用，控制著整個系統(tǒng)的運行。這個體溫檢測儀系統(tǒng)采用了溫度傳感器DS18B20進(jìn)行溫度的檢測，當(dāng)傳感器檢測溫度之后，會在LCD1602上顯示相應(yīng)的溫度數(shù)值。2.1.1 系統(tǒng)流程
系統(tǒng)設(shè)計流程圖如圖1-1所示。
圖2-1系統(tǒng)設(shè)計框圖
2.2 概要設(shè)計 2.2.1 程序流程
程序流程圖如圖2-2程序流程圖所示
圖2-2程序流程圖
2.2.2 功能模塊介紹
單片機系統(tǒng)模塊：主要由STC89C52單片機、復(fù)位電路和晶振電路三個部分組成。
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
STC89C52單片機是ATMEL公司制造的低電壓，高性能CMOS 8位微控制器。它采用ATMEL的高密度非易失性存取技術(shù)，內(nèi)置8個字節(jié)的只讀存儲器（EPROM）和128字節(jié)內(nèi)部RAM，k字節(jié)Flash閃速存儲器。STC89C52單片機擁有較高的性能，而且成本低，可用于各種控制領(lǐng)域，它集成了微型計算機的主要組件，包括CPU，存儲器,可編程I / O端口，定時器/計數(shù)器和串行端口。
芯片參數(shù)：
1、工作電壓：3.3V--5.5V
2、工作頻率范圍：0--40MHz 3、8位CPU
4、片集成256字節(jié)RAM。5、4個8位的并行I/O接口：P0,P1,P2,P3
6、單片機下載程序直接通過P30 P31 RXD和TXD串行端口。
7、具有EEPROM功能。8、2個16位定時/計數(shù)器 9、5個優(yōu)先級別的5個中斷源
10、定時器可以用來模擬許多異步串行端口。它的基本結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖2-3單片機基本結(jié)構(gòu)圖
電源電路：此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的USB口供給，也可使用外部穩(wěn)定的5V電源供電模塊供給。電源電路中接入了電源指示LED，圖中R2為LED的限流電阻。當(dāng)LED發(fā)亮?xí)r，這表示USB電源電路供電成功。
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
圖2-4電源電路圖
晶振電路：電路中的C1非極性電容器和C2非極性電容器是啟動電容器。當(dāng)12MHz晶體振蕩器工作在高頻時，它會產(chǎn)生一定的寄生電感。為了平衡電感并產(chǎn)生諧振，可以添加兩個10-33pf的非極性電容。
單片機內(nèi)部有一個振蕩電路，我們需要將晶振電路連接到外部工作。晶體和電容以及內(nèi)部電路組成一個振蕩電路。只要MCU接通電源，電容就開始振蕩，晶體振蕩器工作，從而使MCU具有連續(xù)的時鐘信號。51單片機有一個12路分頻器，所以時鐘周期為t = 1 /12000000≈1us。
圖2-5晶振電路圖
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
LCD顯示模塊：LCD1602是一種用于顯示字母，數(shù)字，符號等的點陣式液晶模塊。由多個5X7或5X11點陣字符位組成，每個點字符位都可以顯示一個字符，每一位在點線之間有一個間隔，每行也有一個間隔，它會播放一個字符間距和行。間距的作用。LCD1602指顯示內(nèi)容為16X2，表示可顯示兩行，每行16個字符的LCD模塊（可顯示字符或者數(shù)字）。我們可以通過單片機的端口來控制LCD1602的數(shù)據(jù)引腳，數(shù)據(jù)命令和使能引腳由SCM的P1.5，P1.6和P1.7端口控制。通過遵循LCD1602通信時序控制，我們可以顯示要顯示的數(shù)據(jù)，通過P2端口發(fā)送給LCD實時顯示。
圖2-6 LCD顯示電路圖
LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中： 1：GND是電源地
2：VCC連接到5V電源的正極。
3：V0是LCD對比度調(diào)節(jié)端子。當(dāng)正電源連接時，對比度最弱。當(dāng)電源接地時，對比度最高。（對比度過高，會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可用10K電位器調(diào)節(jié)對比度）。
4：RS為寄存器選擇，高電平為1時選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平為0時選擇指令寄存器。
5：RW是讀/寫信號線。讀操作在高電平（1）下執(zhí)行，寫操作在低電平（0）下執(zhí)行。
6：E（或EN）端為使能端，高電平時讀信息（1），負(fù)跳時執(zhí)行指令。7?14：D0?D7為8位雙向數(shù)據(jù)終端。第15至第16腳：空腳或背光電源。15：針背光正極 16：針背光負(fù)極。
功能特點：3.3V或5V工作電壓，對比度可調(diào)，包括復(fù)位電路，提供多種控制命令，如：清屏，字符閃爍，光標(biāo)閃爍，顯示移位等功能，具有80字節(jié)數(shù)據(jù)顯存DDRA內(nèi)存是192個字符發(fā)生器CGROM與5X7點陣和8個用戶可定義的5X7字符發(fā)生器CGRAM。
特點應(yīng)用：微功耗，體積小，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕便，常用于袖珍儀器和低功耗應(yīng)用。LCD1602指令、功能令、指令碼如下圖所示：
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
圖2-7
LCD1602指令集圖
測溫模塊：由DS18B20傳感器組成，單總線結(jié)構(gòu)，DS18B20的DQ與單片機P3口連接，通過上拉電阻接電源，只要發(fā)送DS18B20傳感器相應(yīng)的ROM地址，就能訪問該器件。本系統(tǒng)通過DS18B20傳感器檢測到人體溫度，再調(diào)用單片機中的讀取DS18B20溫度的程序:向總線放啟動溫度轉(zhuǎn)換命令，啟動連接總線上的DS18B20模塊溫度裝換——根據(jù)傳感器的64位ROM地址，發(fā)送到總線匹配對應(yīng)的傳感器模塊——向總線發(fā)讀取暫存器命令讀DS18B20模塊轉(zhuǎn)換的溫度值。
圖2-8
測溫模塊電路圖
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
DS18B20傳感器的工作原理：DS18B20的讀寫時序和溫度測量原理與DS1820相同，但由于溫差取得的位數(shù)不同，溫度轉(zhuǎn)換延時時間從2s到750ms不等。DS18B20溫度測量原理：低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶體振蕩器隨著溫度顯著地改變其振蕩速率，并且所產(chǎn)生的信號用作計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器預(yù)設(shè)為對應(yīng)于-55°C的基準(zhǔn)值。計數(shù)器1對由低溫度系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行倒計數(shù)。當(dāng)計數(shù)器1的預(yù)置值減小到0時，溫度寄存器值將增加1，計數(shù)器1的預(yù)置再次被加載，并且計數(shù)器1重新啟動。對由低溫度系數(shù)晶體振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，并且重復(fù)該周期直到計數(shù)器2達(dá)到0.溫度寄存器值的累積被停止。此時，溫度寄存器中的值是測量溫度。斜率累加器用于補償和校正溫度測量過程中的非線性，其輸出用于校正計數(shù)器的預(yù)設(shè)值。技術(shù)性能：
1、獨特的單線接口模式，DS18B20只需要一條端口線即可連接微處理器，實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通信。
2、溫度范圍-55°C?+ 125°C，固有溫度誤差（注意，不是分辨率，以前出錯了）1°C。
3、支持多點聯(lián)網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并行連接在三根線上，最多只能并聯(lián)8根，實現(xiàn)多點溫度測量，如果數(shù)量過多，會使電源電源電壓過低，導(dǎo)致信號傳輸不穩(wěn)定。
4、電源：3.0?5.5V / DC（數(shù)據(jù)線寄生供電）
5、不需要使用任何外部組件
6、測量結(jié)果以9?12位串行傳輸
7、不銹鋼保護(hù)管直徑Φ6
8、適用于DN15?25，DN40?DN250各種傳媒行業(yè)管道和狹小空間設(shè)備的測溫
9、標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋M10X1，M12X1.5，G1 / 2“可選
10、PVC電纜直接出線或德式球接線盒出線，方便與其他電器設(shè)備連接。接線方法：
面對傳感器平坦的一面，左正右負(fù)，一旦逆轉(zhuǎn)，它們會立即變熱，并可能燃燒！同時，反過來也是傳感器始終顯示85°C的原因。在實際操作過程中，正負(fù)旋轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，傳感器立即發(fā)熱，液晶屏不顯示讀數(shù)，正負(fù)極端顯示85°C。另外，如果使用51單片機，中間引腳必須連接4.7K-10K的上拉電阻，否則，由于高電平不能正常輸入/輸出，或者在電源顯示85°C后立即或 使用幾個月后溫度升至85°C并正常。特點：
獨特的第一線接口只需要一個端口通信，簡化了分布式溫度檢測應(yīng)用。不需要外部組件來提供數(shù)據(jù)總線電力。電壓范圍為3.0 V至5.5 V.不需要備用電源。測量溫度范圍為-55°C至+ 125°C。華氏度相當(dāng)于-67°C至257°F-10°C至+85°C±0.5°C
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
溫度傳感器可編程分辨率為9至12位，溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式，最大可達(dá)750毫秒，用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置，應(yīng)用包括溫度控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費類電子產(chǎn)品溫度計，敏感系統(tǒng)。
描述DS18B20的數(shù)字溫度計提供9到12位（可編程設(shè)備溫度讀數(shù)）。由于DS18B20是一種端口通信，中央微處理器只有一個與DS18B20的端口連接。對于讀寫和溫度轉(zhuǎn)換，可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，無需外部電源。由于每個DS18B20包含一個唯一的序列號，所以同一條總線上可以同時存在多個DS18B20。這使得溫度傳感器可以放置在許多不同的地方。它有許多用途，包括空調(diào)環(huán)境控制，建筑物中溫度設(shè)備或機器的傳感，以及過程監(jiān)控和控制。
DS18B20使用單線通信接口，由于第一線通信接口，必須先完成ROM設(shè)置，否則存儲器和控制功能將不可用。主要提供以下功能命令之一：1.讀取ROM 2.ROM匹配3.搜索ROM 4.跳過ROM 5.報警檢查。這些指令在沒有設(shè)備的64位平版ROM序列號上運行?？梢赃x擇一條線上的多個設(shè)備來選擇一個設(shè)備。同時，總線可以知道總線上有多少設(shè)備以及總線上有哪些設(shè)備。
如果指令成功完成DS18B20溫度測量，則數(shù)據(jù)將存儲在DS18B20的存儲器中?？刂乒δ苤甘綝S18B20執(zhí)行溫度測量。測量結(jié)果將被放入DS18B20的存儲器中，并可由存儲器功能的指令器讀取，讀取內(nèi)容的片上存儲器。溫度報警觸發(fā)TH和TL有一個字節(jié)的EEPROM數(shù)據(jù)。如果DS18B20不使用警報檢查指令，則這些寄存器可用于一般用戶存儲目的。片內(nèi)還包含配置字節(jié)以理想地解決溫度數(shù)字轉(zhuǎn)換問題。寫入TH，TL指令和配置字節(jié)是使用存儲器功能指令完成的。通過寄存器讀寄存器。所有數(shù)據(jù)的讀寫從最低位開始。
部件描述：DS18B20的存儲器由暫存RAM和電可擦除RAM組成，電可擦除RAM又包括溫度觸發(fā)器TH和TL以及配置寄存器。內(nèi)存可以完全確定第一線端口的通信，用寫入寄存器的命令將數(shù)字寫入寄存器，然后讀取寄存器的命令也可用于確認(rèn)這些數(shù)字。當(dāng)進(jìn)行確認(rèn)時，可以使用命令復(fù)制寄存器將這些數(shù)字傳送到電可擦除RAM中。當(dāng)寄存器中的數(shù)字被修改時，此過程確保數(shù)字完整性。
高速緩沖存儲器RAM由8個字節(jié)的存儲器組成;讀取寄存器的命令可以讀取第九個字節(jié)。該字節(jié)用于驗證前八個字節(jié)。
64位光刻ROM，其前8位是DS18B20自己的代碼，接下來的48位是連續(xù)的數(shù)字代碼，最后8位是CRC校驗的前56位。64位光刻ROM還包含五個ROM功能命令：讀取ROM，匹配ROM，跳轉(zhuǎn)ROM，查找ROM和報警查找。
外部電源連接：DS18B20可以使用外部電源VDD或內(nèi)部寄生電源。當(dāng)VDD端口連接到3.0V至5.5V的電壓時，使用外部電源;當(dāng)VDD端口接地時使用內(nèi)部寄生電源。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部電源，I / O端口線都必須連接一個約5KΩ的上拉電阻。
配置寄存器配置有不同的位數(shù)，以確定溫度和轉(zhuǎn)換次數(shù)。可以看出，R1和R0
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
是溫度決定位，可以通過R1和R0的不同組合來配置為9位，10位，11位和12位溫度顯示。這樣，可以知道對應(yīng)于不同溫度轉(zhuǎn)換位的轉(zhuǎn)換時間。四種配置的分辨率分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，出貨時配置為12位。
溫度讀數(shù)：DS18B20配置為12位。讀取溫度時，讀取16位數(shù)據(jù)。前5位是符號位。當(dāng)前5位為1時，讀取溫度為負(fù)值;目前的5位。在0時，讀取溫度為正值。當(dāng)溫度為正值時，讀取方法為：將十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。當(dāng)溫度為負(fù)值時，讀數(shù)方法為：將16加到16的倒數(shù)，然后轉(zhuǎn)換為10進(jìn)制。例：0550H = +85 度（0*16^0+5*16^1+5*16^2+0*16^3=1360;1360*0.0625=85），F(xiàn)C90H =-55 度。
ROM指令表如下所示：
圖2-9 ROM指令表圖
RAM指令表：
圖2-10 RAM指令表圖
時序：
使用時間間隙來讀寫 DSl8B20 的數(shù)據(jù)位和寫命令(1)初始化
時序見圖 2.11 總線 在to 時段發(fā)送一復(fù)位脈沖(最短為 480us 的低電平信號)接著在 tl 時段釋放總線并進(jìn)入接收狀態(tài) DSl8B20 在檢測到總線的上升沿之后 等待 15-60us 接著 DS18B20 在 t2 時段發(fā)出存在脈沖(60-240 us)如圖中虛線所示。
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
圖2-11 初始化時序
(2)寫時間隙
當(dāng)總線 t0 時段從高電平到低電平時，就產(chǎn)生寫時間隙，見圖 2-12和 圖 2-13，從 t0時段開始在15us 之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上 DSl8B20 在 t 后 15-60us 間對總線采樣，若低電平寫入的位是 0。見圖 2-12，若高電平寫入的是 1，見圖 2-13連續(xù)寫 2 位間的間隙應(yīng)大于 1us。
圖2-12 寫0時序
圖2-13 寫1時序
(3)讀時間隙
見圖 2-13主機總線 to 時段從高拉至低電平時 總線只須保持低電平l 7us 之后在 t1 時段將總線拉高 產(chǎn)生讀時間隙 讀時間隙在 t1 時段后 t 2 時段前有效 t z 距 to 為 15us 也就是說 t z 時段前主機必須完成讀位 并在 t o 后的 60 us 一 120 us 內(nèi)釋放總線。
圖2-14 讀時序
讀取溫度過程：調(diào)用初使化子程序---送入跳過 ROM 命令(0xcc)---送入溫度轉(zhuǎn)換命令(0x44)---溫度轉(zhuǎn)換,再次初使化 ds18B20---送入跳過 ROM 命令(0xcc)-----送入讀溫度暫存器命令(0xbe)---讀出溫度值低字節(jié)----讀出溫度值高字節(jié)。
報警模塊：當(dāng)檢測到的體溫數(shù)值超過37攝氏度時，系統(tǒng)會進(jìn)行報警顯示，LCD1602進(jìn)行報警提示，LCD第二行會顯示“temp is too high”。
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1 讀ROM地址
讀ROM地址程序要把DS18B20模塊連接到單總線上，并把當(dāng)前DS18B20模塊的ROM地址讀?。哼^程如下，首先計算存儲當(dāng)前DS18B20模塊ROM地址的存儲單元的偏移地址，然后初始化DS18B20，發(fā)送和讀取ROM命令，并將ROM地址讀入內(nèi)存位置。讀ROM地址部分程序： void read_ROM(){
uchar j;
j = NUM1*8;
DS18B20_init();
write_byte(0x33);
ROM[j] = read_byte();}
圖3-1 ROM讀取地址程序的流程圖
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
3.2 讀取溫度
讀取DS18B20溫度時，首先向總線放啟動溫度轉(zhuǎn)換命令，啟動連接總線上的DS18B20模塊溫度裝換；再根據(jù)傳感器的64位ROM地址，發(fā)送到總線匹配對應(yīng)的傳感器模塊；最后向總線發(fā)讀取暫存器命令讀DS18B20模塊轉(zhuǎn)換的溫度值。讀取溫度部分程序： void read_temp()
{ DS18B20_init();write_byte(0xcc);
write_byte(0x44);
delay(400);
DS18B20_init();write_byte(0xcc);write_byte(0xbe);
DATA_L = read_byte();
DATA_H = read_byte();
temp1=DATA_H*256 + DATA_L;
temp=temp1*0.0625;temp2=temp*10;}
圖3-2 DS18B20讀取溫度程序的流程圖
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
3.3 顯示溫度
顯示溫度傳感器讀出的溫度值，DS18B20傳感器的溫度值是12位，存放在2個字節(jié)中，其中高字節(jié)的高5位為符號位，如果溫度值是正數(shù)，則符號位0，如果溫度值是負(fù)數(shù)，則符號位為1。在顯示溫度程序時，首先根據(jù)高位字節(jié)的高5位確定是正數(shù)或者負(fù)數(shù)，并提取高位字節(jié)的百位，十位和十位數(shù)字，并將其轉(zhuǎn)換為字符代碼并將其放入相應(yīng)的緩沖區(qū);將其內(nèi)容顯示在液晶監(jiān)視器上。顯示溫度部分程序： void disp_temp(){
uchar k;
} 報警提示： if(temp2 > 370)
{
wc51r(0xc0);
{
wc51ddr(LCD2_line[k]);
delay(2);
} } else {
wc51r(0xc0);
wc51r(0x80);
LCD1_line[10] =(temp2%100)%10+0x30;LCD1_line[7] =(temp2/100)+0x30;
LCD1_line[8] =(temp2%100)/10+0x30;
LCD1_line[9] = '.';LCD1_line[12] = '^';LCD1_line[13] = 'C';for(k=0;k<16;k++){
wc51ddr(LCD1_line[k]);
delay(2);}
for(k=0;k<16;k++)
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
for(k=0;k<16;k++)
}
{
wc51ddr(LCD3_line[k]);
delay(2);
} }
圖3-3 DS18B20顯示溫度程序的流程圖
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 測試結(jié)果
4.1 測試計劃
在keil，我們編譯程序并通過keil編譯編譯器，以確保程序沒有錯誤。如果沒有錯誤，我們使用keil軟件模擬逐步模擬并檢查相關(guān)寄存器的值以確認(rèn)程序是否正確。或者，通過編譯生成的十六進(jìn)制文件編譯仿真軟件并檢查結(jié)果，直到結(jié)果沒有錯誤。
Proteus仿真軟件不僅可以在仿真軟件的接線圖中，Keil編譯的編譯程序可以直接下載到單片機仿真器上，可以模擬實驗結(jié)果，從而檢測出設(shè)計成功。
在keil中，我們編寫了一個由keil中的編譯器編譯的程序。這確保語法無錯誤。我們在keil中使用軟件仿真來模擬逐步模擬，并且檢查相關(guān)寄存器的值。該過程是正確的?；蛘呔幾g生成的HEX文件并將其寫入仿真軟件以查看特定效果，并且可以無誤地完成。
Keil C51由ARM公司開發(fā)。它是一款非常強大的單片機開發(fā)工具，用于51單片機的開發(fā)和設(shè)計，內(nèi)部具體的編譯和調(diào)試軟件仿真等等。您也可以開發(fā)ARM程序。Keil軟件只需要設(shè)置生成HEX，就可以將高級語言翻譯成機器可識別的機器語言。
設(shè)計開發(fā)過程使用Keil C51開發(fā)環(huán)境。首先打開keil C51程序開發(fā)軟件，雙擊這個軟件進(jìn)入軟件開發(fā)的主界面，這時候沒有項目文件，我們需要創(chuàng)建一個項目，點擊項目項目，選擇第一個選項，然后選擇保存位置和項目名稱，然后彈出選擇單片機類型的接口，因為我們使用的硬件單片機STC89C52和AT89S52屬于同一個。當(dāng)keil創(chuàng)建項目時，我們可以用AT89C52替換STC89C52微控制器。由于它們都屬于5微控制器，請選擇確定，然后單擊確定。
圖4-1 keil創(chuàng)建工程
完成上述步驟后，需要創(chuàng)建.c文件并將其保存，然后想要將保存的.c文件添加
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
到項目中，右鍵單擊該項目組，然后選擇添加文件...，然后 你可以看到項目目錄中的.c文件。此時，您可以將程序?qū)懭氤绦騾^(qū)域。程序編寫完成后，需要編譯。Keil C51軟件可以生成可直接使用的HEX格式文件。因此，還必須生成HEX文件。要生成HEX文件，您必須在IDE的“Projet”>“Output”HEX-80中選擇HEX Format列，然后勾選Create HEX File列。如下圖所示：
圖4-2 keil配置圖
接下來我們把編譯生成的hex文件，下載到仿真軟件中的模擬單片機，進(jìn)行仿真測試。
Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司發(fā)布的EDA工具軟件（該軟件是廣州飛馬電子科技有限公司的總代理）。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，而且還可以仿真MCU和外圍設(shè)備。它是模擬微控制器和外圍設(shè)備的更好工具。盡管目前國內(nèi)的推廣工作剛剛起步，但單片機愛好者，從事單片機教學(xué)的教師以及致力于單片機開發(fā)和應(yīng)用的科技工作者對此表示贊賞。
Proteus是英國著名的EDA工具（仿真軟件）。從原理圖布局和代碼調(diào)試到單片機和外圍電路的協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。它是世界上唯一將電路仿真軟件，PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件相結(jié)合的設(shè)計平臺。該處理器型號支持8051，HC11，PIC10 / 12/16/18/24/30 / DsPIC33，AVR，ARM，8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并繼續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持許多編譯器，如IAR，keil和MPLAB。
特征： 1.原則布局
2.PCB自動或手動布線 3.SPICE電路仿真
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
革命性的特點： 1.交互式電路仿真
用戶甚至可以使用RAM，ROM，鍵盤，電機，LED，LCD，AD / DA，一些SPI器件和一些IIC器件等實時應(yīng)用。
2.仿真處理器及其外圍電路
可以仿真51系列，AVR，PIC，ARM等。常用的主流單片機。您也可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，然后顯示和輸出。運行后您可以看到輸入和輸出的效果。通過配備系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀和示波器，Proteus建立了完整的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。4.2 仿真結(jié)果
經(jīng)過仿真測試，系統(tǒng)順利運行，LCD顯示準(zhǔn)確地得出檢測的結(jié)果。
圖4-3 電路模擬仿真圖
實物檢測成果如下圖所示：
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
圖4-2 系統(tǒng)實物檢測圖
基于單片機的體溫探測儀設(shè)計 總結(jié)與展望
本系統(tǒng)通過以單片機STC89C52為核心設(shè)計開發(fā)的體溫檢測儀，用DS18C20傳感器檢測體溫，在LCD1602顯示體溫數(shù)值，在最后的實驗下基本實現(xiàn)了這些功能，滿足了項目需求。但是該系統(tǒng)還是存在著不少的缺陷，還有許多改進(jìn)的地方需要完善。相較于其他的溫度檢測系統(tǒng)來說，本次設(shè)計的體溫檢測儀最大的亮點就在于它的集成度較高，攜帶也比較方便，我對此系統(tǒng)還有更近一步的空間，對于溫度傳感器的知識了解還不是很深入，對此掌握的還不是很熟練。通過了這次的溫度檢測儀的設(shè)計和開發(fā)，對溫度傳感器的知識有了進(jìn)一步的了解，在設(shè)計的過程中也學(xué)習(xí)到了很多知識，也了解了自己的不足之處，希望在今后能夠加深對這方面的知識，在以后的設(shè)計過程中能更一步。
IV
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
參考文獻(xiàn)
[1] 楊加國,謝維成.單片機原理與應(yīng)用及C52程序設(shè)計(第三版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2014.[2] 李泉溪.單片機原理與應(yīng)用實例仿真.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007: 266-275.[3] 高衛(wèi)東.51單片機原理與實踐[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2011.[4] 潘永雄.新編單片機原理及應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2008.[5] 何立民.單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京:北京航天航空出版社,1990:50-490.[6] 劉瑞新.單片機原理及應(yīng)用教程.機械工業(yè)出版社,2003:7 [7] 樓然苗.單片機課程設(shè)計指導(dǎo).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2007:55-63.[8] 賈巍.單片機仿真開發(fā)軟件的應(yīng)用[M,]中國水運出版社,2007.[9] 劉文濤.單片機應(yīng)用開發(fā)實例[M].清華大學(xué)出版社,2005.[10] 王勇等.凌陽單片機原理及其畢業(yè)設(shè)計精選[M].科學(xué)出版社, [11] 劉篤仁,韓保君.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社,2003:8.[12] 何希才.傳感器及其應(yīng)用電路.北京:電子工業(yè)出版社,2001:36-47.[13] 張開生,郭國法.MCS-51單片機溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計[M].2005:7.[14] 趙麗娟,邵欣.基于單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[M].機械制造,2006:3.[15] 朱旭光,劉建輝.農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度控制系統(tǒng)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2005.V
基于單片機體溫檢測儀系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
VI
第二篇：基于單片機的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目 作者 學(xué)院 專業(yè) 學(xué)號 指導(dǎo)教師
二〇一一年四月八日
單片機構(gòu)成的恒壓供水控制系統(tǒng)設(shè)計 李鐵雄 信息與電氣工程 自動化
0704020117 沈宏遠(yuǎn)老師
IV 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
目錄
前言.................................................................1 1 緒論...............................................................1 1.1 恒壓供水系統(tǒng)的概念..............................................1 1.2變頻器的基本概念
1.3變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點.........................................2 1.4 恒壓供水技術(shù)實現(xiàn)................................................2 2 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)的工作原理.....................................3
2.1 系統(tǒng)工作過程..................................................4 2.2 變頻調(diào)速的基本調(diào)速原理........................................6 2.3 水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析..........................................7 2.4 本章小結(jié)......................................................8 3 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)硬件設(shè)計.......................................8
3.1 硬件總體說明..................................................9 3.2 555定時器復(fù)位電路............................................9 3.3 LED數(shù)值顯示 D/A數(shù)值采集 D/A數(shù)值反饋........................11
3.3.1 LED數(shù)值顯示模塊........................................11 3.3.2 數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換電路...................................12 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計......................................13
4.1 編程軟件.....................................................13
4.1.1 C051編譯器介紹.........................................13 4.1.2 KEIL編譯器.............................................14 4.2 單片機資料...................................................14 4.3 軟件的程序設(shè)計圖.............................................15 5 結(jié)論..............................................................17 附錄................................................................19 參考文獻(xiàn)............................................................26
V 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
基于單片機恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計
前言
隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對供水的質(zhì)量和安全可靠性的要求不斷提高。把先進(jìn)的自動化技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用到供水領(lǐng)域，成為對供水企業(yè)新的要求。在大力提倡節(jié)約能源的今天，研究高性能、經(jīng)濟(jì)型的恒壓供水監(jiān)控系統(tǒng)。所以，對于某些用水區(qū)提高勞動生產(chǎn)率、降低能耗、信息共享，采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。恒壓供水是指在供水管網(wǎng)中用水量發(fā)生變化時，出口壓力保持不變的供水方式。供水壓力值是根據(jù)用戶需求確定的，傳統(tǒng)的恒壓供水方式是采用水塔、高位水箱、氣壓罐等設(shè)施來實現(xiàn)，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的日益成熟和廣泛應(yīng)用，利用變頻器、PID調(diào)節(jié)器、傳感器、PLC等器件的有機組合，構(gòu)成控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，實現(xiàn)恒壓供水。緒論
1.1 恒壓供水系統(tǒng)的提出
采用電動機調(diào)速裝置與可編程控制器（PLC）構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運行，并自動調(diào)整泵組的運行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進(jìn)行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動機的投運臺數(shù)和運行變量泵電動機的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實現(xiàn)的工業(yè)過程的閉環(huán)控制。即將壓力控制點測的壓力信號（4~20ｍＡ）直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較，并通過變頻器內(nèi)置PID運算將結(jié)果轉(zhuǎn)換為頻率調(diào)節(jié)信號調(diào)整水泵電機的電源頻率，從而實現(xiàn)控制水泵轉(zhuǎn)速。
供水系統(tǒng)選用原則水泵揚程應(yīng)大于實際供水高度。水泵流量總和應(yīng)大于實際最大供水量。
變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電動機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化（實際上為供水管網(wǎng)的壓力變化）自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求是當(dāng)今先進(jìn)、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。
變頻器的基本概念
1、基本概念
（1）VVVF
改變電壓、改變頻率（Variable Voltage and Variable Frequency）的縮寫。
（2）CVCF 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
恒電壓、恒頻率（Constant Voltage and Constant Frequency）的縮寫。各國使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz）。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把三相或單相交流電變換為直流電（DC）。然后再把直流電（DC）變換為三相或單相交流電（AC），我們把實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換的裝置稱為“變頻器”（inverter）。
變頻器也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中不僅有電機（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“inverter”的名稱進(jìn)行出售。變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。例如計算機電源的供電，在該項應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動及電源的瞬間斷電。
1.2 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要特點
a.節(jié)能，可以實現(xiàn)節(jié)電20%~40%，能實現(xiàn)綠色省電。b.占地面積小，投資少，效率高。
c.配置靈活，自動化程度高，功能齊全，靈活可靠。
d.運行合理，由于是軟啟和軟停，不但可以消除水錘效應(yīng)，而且電機軸上的平均扭矩和磨損減小，減小了維修量和維修費用，并且水泵的壽命大大提高。
e.由于變頻恒壓調(diào)速直接從水源供水，減少了原有供水方式的二次污染，防止了很多傳染疾病。
f.通過通信控制，可以實現(xiàn)五人職守，節(jié)約了人力物力。
1.3 恒壓供水技術(shù)實現(xiàn)
通過安裝在管網(wǎng)上的壓力傳感器，把水轉(zhuǎn)換成4~20mA的模擬信號，通過變頻器內(nèi)置的PID控制器，來改變電動水泵轉(zhuǎn)速。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，電動機水泵的轉(zhuǎn)速不再變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之亦然。
目前交流電機變頻調(diào)速技術(shù)是一項業(yè)已廣泛應(yīng)用的技能技術(shù)，由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展，變頻器的性能有了極大的提高，它可以實現(xiàn)控制設(shè)備軟啟停，不僅可以降低設(shè)備故障率，還可以大幅縮減電耗，確保系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長周期運行。
長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天而水池來滿足用戶對供水壓力的要求。在供水系統(tǒng)中加壓泵通常是用最不利水電的水壓要求來確定相應(yīng)的揚程設(shè)計，然后泵組根據(jù)流量變化情況來選配，并確定水泵的運行方式。由于用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。變頻調(diào)速技術(shù)在給水泵站上的應(yīng)用，成功解決了能耗和污染兩大難題[1]。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)的工作原理
在變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中，是通過變頻調(diào)速來改變水泵的轉(zhuǎn)速從而改變水泵工作點來達(dá)到調(diào)節(jié)供水流量的目的。反應(yīng)水泵運行工程的水泵工作點也稱為水泵工況點，是指水泵在確定的管路系統(tǒng)中，實際運行時所具有的揚程、流量以及相應(yīng)的效率、功率等參數(shù)。調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的過程中，水泵工況點的調(diào)節(jié)是一個十分關(guān)鍵的問題。如果水泵工況點偏離設(shè)計工作點較遠(yuǎn)，不僅會引起水泵運行效率降低、功率升高或者發(fā)生嚴(yán)重的氣穴現(xiàn)象，還可能導(dǎo)致管網(wǎng)壓力不穩(wěn)定而影響正常的供水。水泵在實際運行時的工作點取決于水泵性能、管路水力損失以及所需實際揚程，這三種因素任一項發(fā)生變化，水泵的運行工況都會發(fā)生變化因此水泵工況點的確定和工況調(diào)節(jié)與這三者密切相關(guān)。
圖2-1 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成框圖 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖2-1就是一個典型的由8051單片機控制的恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)。系統(tǒng)由微機控制器、交流變頻調(diào)速器、水泵機組、供水管網(wǎng)和壓力傳感器等組成，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖2-2所示。8051單片計算機在這里主要起壓力采集，PID調(diào)節(jié)器計算、功能判斷處理、消防處理、邏輯切換、壓力顯示和聲光報警等作用[2]。
圖2-2 單片機的變頻恒壓調(diào)速系統(tǒng)原理框圖
2.1 系統(tǒng)工作過程
根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)的實際狀況，白天一般只需開動一臺水泵，就能滿足生產(chǎn)生活需要，小機工頻運行作恒速泵使用，大機變頻運行作變量泵；晚上用水低峰時，只需開動一臺大機就滿足供水需要，因此可采用一大一小搭配進(jìn)行設(shè)計，即把1#水泵電機（160KW）和2#水泵電機（220KW）為一組，自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)運行時間的長短來調(diào)整選擇不同的機組運行。
分析自動控制系統(tǒng)機組Ⅰ（1#、2#水泵機組）工作過程，可分為以下三個工作狀態(tài)：a.1#電機變頻啟動；b.1#電機工頻運行，2#電機變頻運行；c.2#電機單獨變頻運行，一般情況下，水泵電機都處于這三種工作狀態(tài)中，當(dāng)管網(wǎng)壓力突變時，三種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應(yīng)變換，因此這三種工作狀態(tài)對應(yīng)著三個切換過程。
切換過程Ⅰ
1#電機變頻啟動，頻率達(dá)到50Hz，1#電機工頻運行，2#電機變頻運行。系統(tǒng)開始工作時，管網(wǎng)水壓低于設(shè)定壓力下限P。按下相應(yīng)的按鈕，選擇機組Ⅰ運行，在PLC可編程控制器控制下，KM2得電，1#電機先接至變頻器輸出端，接著接通變頻器FWD端。變頻器對拖動1#泵的電動機采用軟啟動，1#電機啟動，運行一段時間后，隨著運行頻率的增加，當(dāng)變頻器輸出頻率增至工頻f0可編程控制器發(fā)出指令，接通變頻器BX端，變頻器FWD端斷開，KM2失電，1#電機自變頻器輸出端斷開，KM1得電，1#電機切換至工頻運行，1#電機自變頻器輸出端斷開，KM1得電1#電機切換至工頻運行。1#電機工頻運行后，開啟1#泵閥門，1#泵工作在工頻狀態(tài)。接著KM3得電，2#電機接至變頻器輸出端，接通變頻器FWD端，變頻器BX端斷開，2#電機開始軟啟動，運行一段時間后，開啟2#泵閥門，2#水泵電機工作在變頻狀態(tài)。從而實現(xiàn)1#水泵由變頻切換至工頻電網(wǎng)運行，2#水泵接入變頻器并啟動運行，在系統(tǒng)調(diào)節(jié)下變頻器輸出頻率不斷增加，湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
直到管網(wǎng)水壓達(dá)到設(shè)定值（Pi＜P＜Pm）為止。
切換過程Ⅱ
由1#電機工頻運行，2#電機變頻運行轉(zhuǎn)變?yōu)?#電機單獨變頻運行狀態(tài)。當(dāng)晚上用水量大量減少時，水壓增加，2#水泵電機在變頻器作用下，變頻器輸出頻率下降，電機轉(zhuǎn)速下降，水泵輸出流量減少，當(dāng)變頻器輸出頻率下降到指定值fmin，電機轉(zhuǎn)速下降到指定值，水管水壓高于設(shè)定水壓上限Pk時（2#電機，f=fmin，P＜Pk），在PLC可編程控制器控制下，1#水泵電機在工頻斷開，2#水泵繼續(xù)在變頻器拖動下變頻運行。
切換過程Ⅲ
由2#電機變頻運行轉(zhuǎn)變?yōu)?#電機變頻停止，1#電機變頻運行狀態(tài)。當(dāng)早晨用水量再次增加時，2#電動機工作在調(diào)速運行狀態(tài)，當(dāng)變頻器輸出頻率增至工頻fi（即50Hz），水管水壓低于設(shè)定水壓上限Pi時（2#電機f=fi，P≦Pi），接通變頻器BX端，變頻器FWD斷開，KM3斷開，2#電機自變頻器輸出端斷開；KM2得電，1#電機接至變頻器輸出端；接通變頻器FWD端，于此同時變頻器BX端斷開。1#電機開始軟啟動?？刂葡到y(tǒng)又回到初始工作狀態(tài)Ⅰ，開始新一輪循環(huán)。
圖2.1-1 1#和2#機組工作過程流程圖 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
2.2 變頻調(diào)速的基本調(diào)速原理
水泵機組應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。即通過改變電動機定子電源效率來改變電動機轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)的改變水泵轉(zhuǎn)速及工況，使其流量與揚程適應(yīng)管網(wǎng)用水量的變化，保持管網(wǎng)最不利點壓力恒定，達(dá)到節(jié)能效果。
如圖2.2-1所示，n為水泵特性曲線，A管路特性曲線，H0為管網(wǎng)末端的服務(wù)壓力，H1為泵出口壓力。當(dāng)用水量達(dá)到最大Qmax時，水泵全速運轉(zhuǎn)，出口閥門全開，達(dá)到了滿負(fù)荷運行，水泵的特性n0和用水管特性曲線A0匯交于b點，此時，水泵輸出口壓力為H，末端服務(wù)壓力剛好為H0.當(dāng)用水量從Qmax減少到Q1的過程中，采用不同的控制方案，其水泵的能耗也不同[3]。
圖2.2-1 節(jié)能分析曲線圖
★ 水泵全速運轉(zhuǎn)，靠關(guān)小泵出口閥門來控制；此時，管路阻力特性曲線變陡（A2），水泵的工況點由b點上滑到c點，而管路所需的揚程將由b點滑到d點，這樣c點和d點揚程的差值即為全速水泵的能量浪費。
★ 水泵變速運轉(zhuǎn)，靠泵的出口壓力恒定來控制；此時，當(dāng)用水量由Qmax下降時，控制系統(tǒng)降低水泵轉(zhuǎn)速來改變其特性。但由于采用泵出口壓力恒量方式工作。所以其工況點是在H上平移。在水量到達(dá)Q1時，相應(yīng)的水泵特性趨向為nx。而管路的特性曲線將向上平移到A1，兩線交點e即為此時的工況點，這樣，在水量減少到Q1時，將導(dǎo)致湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
管網(wǎng)不利點水壓升高到H0﹥H1，則H1即為水泵的能量浪費。
★ 水泵變速運轉(zhuǎn)，靠管網(wǎng)取不利點壓力恒定來控制；此時，當(dāng)用水量由Qmax下降到Q1時，水泵降低轉(zhuǎn)速，水泵的特性曲線n1，其工況點為d點，正好落在管網(wǎng)特性曲線A0上，這樣可以使水泵的工作點式中沿著A0滑動，管網(wǎng)的服務(wù)壓力H0恒定不變，其揚程與系統(tǒng)阻力相適應(yīng)，沒有能量的浪費。此方案與泵出口恒壓松散水相比，其能耗下降了h1。
根據(jù)水泵相似原理：
Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)*2 P1/P2=(n1/n2)*3 式中，Q、H、P、n分別為泵流量、壓力、軸功率和轉(zhuǎn)速。即通過控制轉(zhuǎn)速可以減少軸功率。根據(jù)以上分析表明，選擇供水管網(wǎng)最不利點允許的最低壓力為控制參數(shù)，通過壓力傳感器以獲得壓力信號，組成閉環(huán)壓力自控調(diào)速系統(tǒng)，以使水泵的轉(zhuǎn)速保持與調(diào)速裝置所設(shè)定的控制壓力相匹配，使調(diào)速技術(shù)和自控技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到最佳節(jié)能效果。
采用變頻恒壓供水系統(tǒng)除可節(jié)能外，還可以使水泵組啟動，降低了起動電流，避免了對供電系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊負(fù)荷，提高了供水供電的安全可靠性。另外，變頻器本身具有過電流、過電壓、失壓等多種保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。
目前水泵電機絕大部分是三相交流異步電動機，根據(jù)交流電機的轉(zhuǎn)速特性，電機的 轉(zhuǎn)速n為
n=120(1-s)/p 式中s為電機的滑差（s=0.02），p為電機極對數(shù)，f為定子供電頻率。當(dāng)水泵電機選定后，p和s為定值，也就是說電機轉(zhuǎn)速與電源的頻率高低成正比，頻率越高，轉(zhuǎn)速越高，反之，轉(zhuǎn)速越低，變頻調(diào)速時是根據(jù)這一公式來實現(xiàn)無級調(diào)速的。
由流體力學(xué)知：管網(wǎng)壓力P、流量Q和功率N的關(guān)系為 N=PQ 由功率與水泵電機轉(zhuǎn)速成三次方正比關(guān)系，基于轉(zhuǎn)速控制比，基于流量控制可以大幅度降低軸頻率[4]。
2.3 水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析
水泵運行工況點A是水泵性能曲線n1和管道性能曲線R1的交點。在常規(guī)供水系統(tǒng)中，采用閥門控制流量，需要減少流量時關(guān)小閥門，管路性能曲線有R1變?yōu)镽2。運行工況點沿著水泵性能曲線從A點移到D點，揚程從H0上升到H1，流量從Q0減少到Q1。采用變頻調(diào)速控制時，管路性能曲線R1保持不變，水泵的特性取決于轉(zhuǎn)速，如果水泵轉(zhuǎn)速從n0降到n1，水泵性能曲線從n0平移到n1，運行工況點沿著水泵性能曲線從A點移到C點，揚程從H0下降到H1，流量從Q0減少到Q1。在圖2.3-1中水泵運行在B點時消耗的軸功率與H1BQ1O的面積成正比，運行在C點時消耗的軸功率與H2CQ1O的面積成正比，從圖2-6上可以看出，在流量相同的情況下，采用變頻調(diào)速控制比恒速泵控制節(jié)能效果明顯。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖2.3-1 變頻調(diào)速恒壓供水單臺水泵工況調(diào)節(jié)圖
求出運行在B點的泵的軸功率 NB?kQyHy 運行在C點泵的軸功率 NC?kQyHy 兩者之差 hj??j2j2??Q 2g2gA2也就是說，采用閥門控制流量時有ΔV的功率被白白浪費了，而且損耗閥門的關(guān)小而增加。相反，采用變頻調(diào)速控制水泵電機時，當(dāng)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)降低時，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)與恒速泵供水方式中用閥門增加阻力的流量控制方式相比，節(jié)能效果顯著。
2.4 本章小結(jié)
本章從水泵理論和管網(wǎng)特性曲線分析入手討論水泵工作點的確定方法。接著介紹了水泵工況調(diào)節(jié)的幾種常用方法。在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，水泵工況的調(diào)節(jié)是通過改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的。本章重點對變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中水泵能耗機理進(jìn)行深入研究，得到以下幾個結(jié)論：
a.水泵的工作點就是在同一坐標(biāo)系中水泵的性能曲線和管路性能曲線的交點，水泵工作點是水泵運行的理想工作點，實際運行時水泵的工作點并非總是固定不變的。
b.水泵工況的調(diào)節(jié)就是采用改變管路性能曲線或改變水泵性能曲線的方法來移動工作點，使其符合要求。變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
3.1 硬件總體說明
單片機系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框架圖如圖3.1-1所示。
本系統(tǒng)以8951單片機為核心，它有4KEPROM,所以不用外擴EPROM,這樣可以利用P0、P2口作為輸入、輸出I/O口，簡化了硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的顯示采用4片74LS164驅(qū)動LED，使用8951的串行通訊口TXD，DXD。93C46為串行EEPROM，用于保存開機設(shè)定的原始參數(shù)[5]。
圖3.1-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖
3.2 555定時器復(fù)位電路
用NE555組成的硬件定時復(fù)位系統(tǒng)，可以有效地防止程序死機現(xiàn)象。
NE555封裝 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖3.2-1 NE555封裝圖
如圖3.2-1和圖3.2-2可知，NE555定時電路V0口輸出連續(xù)的脈沖信號至RST，達(dá)到定時復(fù)位的效果。電路使用電阻電容產(chǎn)生RC定時電路，用于設(shè)定脈沖的周 期和脈沖的寬度。調(diào)節(jié)RW或者電容C，可以得到不同的時間常數(shù)。
脈沖寬度計算公式：TW =0.7(R1+RW+R2)C 振蕩周期計算公式：T=0.7(R1+ RW+2*R2)C 從而通過控制振蕩周期和脈沖寬度就可以控制定時時間。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
圖3.2-2 NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu) 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖 3.2-3 NE555定時電路及工作波形
3.3 LED數(shù)值顯示 D/A數(shù)值采集 D/A數(shù)值反饋
3.3.1 LED數(shù)值顯示模塊
數(shù)碼管由7 個發(fā)光二極管組成，行成一個日字形，它門可以共陰極，也可以共陽極。通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字，這就是它的工作原理?；镜陌雽?dǎo)體數(shù)碼管是由7 個條狀的發(fā)光二極管（LED）按圖1 所示排列而成的，可實現(xiàn)數(shù)字“0～9”及少量字符的顯示。另外為了顯示小數(shù)點，增加了1 個點狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由8 個LED 組成，我們分別把這些發(fā)光二極管命名為“a,b,c,d,e,f,g,dp”，排列順序如下圖3.3.1-1。
圖3.3.1-1 共陰數(shù)碼管引腳圖 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
3.3.2 數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換電路
a.AD0809的邏輯結(jié)構(gòu)
ADC0809 是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它由一個8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成，如圖3.3.2-1。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。
圖3.3.2-1 AD0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)
b.AD0809的工作原理
IN0－IN7：8 條模擬量輸入通道
ADC0809 對輸入模擬量要求：信號單極性，電壓范圍是0－5V，若信號太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路[6]。
c.AD0809轉(zhuǎn)換電路
電路見圖3.3.2-2，主要由AD 轉(zhuǎn)換器AD0809，頻率發(fā)生器SUN7474，單片機AT89S51及顯示用數(shù)碼管組成。AD0809的啟動方式為脈沖啟動方式，啟動信號START啟動后開始轉(zhuǎn)換，EOC 信號在START 的下降沿10us后才變?yōu)闊o效的低電平。這要求查詢程序待EOC無效后再開始查詢，轉(zhuǎn)換完成后，EOC 輸出高電平，再由OE 變?yōu)楦唠娖絹磔敵鲛D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。我們在設(shè)計程序時可以利用EOC 信號來通知單片機（查詢法或中斷法）讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，也可以在啟動AD0809 后經(jīng)適當(dāng)?shù)难訒r再讀入已轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。AT89S51的輸出頻為晶振頻的1/6（2MHZ），AT89S1 與SUN7474連接經(jīng)與7474的ST腳提供AD0809 的工作時鐘。AD0809 的工作頻范圍為10KHZ-1280KHZ,當(dāng)頻率范圍為500KHZ 時，其轉(zhuǎn)換速度為128us。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
AD0809 的數(shù)據(jù)輸出公式為：Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中Vin為輸入模擬電壓，Vout為輸出數(shù)據(jù)。
圖3.3.2-2 A/D轉(zhuǎn)換電路 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計
4.1 編程軟件
4.1.1 C051編譯器介紹 現(xiàn)在比較流行的51系列編程軟件
a.American Automation：編譯器通過#asm和endasm預(yù)處理選擇支持匯編語言。b.IAR: 瑞典的IAR是支持分體切換的編譯器。
c.Bso/Tasking：是Intel，LSI，Motorola，Philips，Simens和Texas Instruments嵌入式系統(tǒng)的配套軟件工具 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
d.Dunfield Shareware：非專業(yè)的軟件包，不支持floats，longs或結(jié)構(gòu)等
e.KEIL：KEIL在代碼生成方面處于領(lǐng)先地位，可以產(chǎn)生最少的代碼。它支持浮點或長整數(shù)、重入和遞推。使用單片機模式，KEIL是最好的選擇
f.Intermetrics：使用起來比較困難，要由可執(zhí)行的宏語句控制編譯、匯編和鏈接，且選項很多。
編譯器的算法技術(shù)支持（float和long）很重要。生成代碼的大小比編譯速度重要，這里KEIL具有性能領(lǐng)先、緊湊的代碼和使用方便等優(yōu)點，所以本系統(tǒng)用KEIL編譯器[7]。
4.1.2 KEIL編譯器
KEIL開發(fā)工具套件可用于編譯C源程序、匯編源程序、鏈接和定位目標(biāo)文件及庫，創(chuàng)建HEX文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。
a.uVision2 for Windows：是一個集成開發(fā)環(huán)境。它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個強大功能的環(huán)境中。
b.CX51國際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器：從C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。c.AX51宏匯編器：從8051匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。
d.BL51鏈接器/定位器：組合有CX51和AX51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對目標(biāo)模塊。
e.LIB51庫管理器：從目標(biāo)模塊生成鏈接器可以使用的庫文件。
f.OH51目標(biāo)文件至HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對目標(biāo)模塊生成Intel HEX文件。g.RTX-51實時操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計[8]。
4.2 單片機資料
單片微型計算機簡稱為單片機，有稱為微型控制器，是微型計算機的一個重要分支。單片機是70年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。80年代以來，單片機發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。
ALE/PROG 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。ALE與74LS373鎖存器的G相連接，當(dāng)CPU對外部進(jìn)行存取時，用以鎖住地址的低位地址，即P0口輸出。ALE有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng)ALE是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE信號負(fù)跳變（即由正變負(fù)）將P0口上低8位地址信號送入鎖存器。當(dāng)ALE是低電平時，P0口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。
在沒有訪問外部存儲器期間，ALE以1/6振蕩周期頻率輸出（即6分頻），當(dāng)訪問外部存儲器以1/12振蕩周期輸出（12分頻）。當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴展時ALE會以1/6振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。
PORG為編程脈沖的輸入端：在8051單片機內(nèi)部有一個4KB或8KB的程序存儲器（ROM），ROM的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，通過編程脈沖輸入才能湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
寫進(jìn)去的，這個脈沖的輸入端口就是PROG。
EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號
a.接高電平時： CPU讀取內(nèi)部程序存儲器（ROM）。
擴展外部ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時自動讀取外部ROM。
b.接低電平時：CPU讀取外部程序存儲器（ROM）。在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，8031單片機內(nèi)部是沒有ROM的，那么在應(yīng)用8031單片機時，這個腳是一直接低電平的。
c.8051寫內(nèi)部EPROM時，利用此腳輸入21V的燒寫電壓。
RST 復(fù)位信號：當(dāng)輸入的信號連續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲器的0000H單元讀取第一條指令碼。
XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。
VCC：電源+5V輸入
VSS：GND接地。
AVR和pic都是跟8051結(jié)構(gòu)不同的8位單片機，因為結(jié)構(gòu)不同，所以匯編指令也有所不同，而且區(qū)別于使用CISC指令集的8051，他們都是RISC指令集的，只有幾十條指令，大部分指令都是單指令周期的指令，所以在同樣晶振頻率下，較8051速度要快。
ARM實際上就是32位的單片機，它的內(nèi)部資源（寄存器和外設(shè)功能）較8051和PIC、AVR都要多得多，跟計算機的CPU芯片很接近了[9]。
4.3 軟件的程序設(shè)計圖
a.主程序框圖 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖 4.3-1 主程序流程圖
b.繼電器控制子程序
圖4.3-2 繼電器控制流程圖
c.A/D子程序 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
圖4.3-3 A/D子程序流程圖
d.PID控制子程序
圖4.3-4 PID計算子程序流程圖 結(jié)論 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
本文在分析和比較用于供水行業(yè)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國供水的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套一拖多的控制系統(tǒng)，在這個畢業(yè)設(shè)計中有如下認(rèn)識；
a.在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率f，來改變電機的轉(zhuǎn)速n，從而改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的，分析水泵工況點激流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較土，可以看出利用變頻調(diào)速實現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時。流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力節(jié)流相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。水泵轉(zhuǎn)速的工礦調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍以內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運行。
b.通過對供水控制模式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制模式是一種被動的控制方式，沒有對供水管網(wǎng)的水量平衡進(jìn)行綜合考慮。針對傳統(tǒng)控制模式的缺陷，提出了綜合考慮水壓和水量平衡的自適應(yīng)平衡調(diào)節(jié)方法，為該供水控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了依據(jù)。湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
附錄1： A/D數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)化及顯示子程序
#include
uchar codetd[]={0x00,0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70};//通道先擇數(shù)組 uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;uchar m,number;uchar x[8];//八通道數(shù)據(jù)待存數(shù)組 void delaynms(uint x);//nms延時程序 void display();//顯示程序 void ad0809();//芯片啟動程序 void key();//鍵掃描程序 main(){ number=1;P1=0x00;while(1){ ad0809();//調(diào)AD0809 啟動子程序 key();//調(diào)按鍵子程序
ad_0809=x[number];//把相關(guān)通道數(shù)據(jù)給ad_0809 display();//調(diào)顯示 }} //nms 延時程序 void delaynms(uint x){ uchar i;while(x-->0){ for(i=0;i<125;i++){;}}} 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
void display(){ uchar a;ad_data1=(ad_0809*49/25)/100;//讀得的數(shù)據(jù)乘以2 再乘以98%除以100 得百位 ad_data2=((ad_0809*49/25)%100)/10;//讀得的數(shù)據(jù)乘以2 再乘以98%再分出十位 ad_data3=(((ad_0809*49/25)%100)%10);//讀得的數(shù)據(jù)乘以2 再乘以98%再分出個位 for(a=0;a<10;a++){ P0=tab[ad_data3];//送小數(shù)點后第二位顯示 P2=0x07;//選通第一個數(shù)碼管 delaynms(3);P0=tab[ad_data2];//送小數(shù)點后第一位顯示 P2=0x0b;//選通第二個數(shù)碼管 delaynms(3);P0=tab[ad_data1];//送整數(shù)顯示 P0_7=0;//點亮第三個數(shù)碼管小數(shù)點 P2=0x0d;// 選通第三個數(shù)碼管 delaynms(3);P0=tab[number];//送通道號顯示 P2=0x0e;delaynms(3);}} void ad0809(){ uchar i,m=1;for(i=0;i<8;i++){ P0=td[i];//選通通道
oe=0;//以下三條指令為起動AD0809 st=0;st=1;st=0;delaynms(1);while(!eoc);//等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 oe=1;//取出讀得的數(shù)據(jù) x[m]=P2;//送相關(guān)通道數(shù)組 oe=0;湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
m++;}} void key(){ if(!P3_5)//P3.5 是否按下 { delaynms(20);//延時判誤
if(!P3_5)//再一次判斷P3。5 是否按下 { while(!P3_5);//等待P3。5 為高電平number++;//通道號顯示加一 if(number>8)number=1;//八通道 } } }
附錄2： PID控制子程序
#include
struct _pid {
int pv;/*integer that contains the process value*/
int sp;/*integer that contains the set point*/
float integral;
float pgain;
float igain;
float dgain;
int deadband;
int last_error;
};
struct _pid warm,*pid;
int process_point, set_point,dead_band;
float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ;;
/*----------湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
pid_init
DESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure
to the process variable and the setpoint.*pv and *sp are
integer pointers.----------*/
void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point)
{
struct _pid *pid;
pid = warm;
pid->pv = process_point;
pid->sp = set_point;
}
/*----------
pid_tune
DESCRIPTION Sets the proportional gain(p_gain), integral gain(i_gain)，derivitive gain(d_gain), and the dead band(dead_band)of
a pid control structure _pid.----------*/
void pid_tune(struct _pid *pid, float p_gain, float i_gain, float d_gain, int dead_band)
{
pid->pgain = p_gain;
pid->igain = i_gain;
pid->dgain = d_gain;
pid->deadband = dead_band;
pid->integral= integral_val;
pid->last_error=0;
}
/*----------
pid_setinteg
DESCRIPTION Set a new value for the integral term of the pid equation.This is useful for setting the initial output of the
pid controller at start up.----------*/
void pid_setinteg(struct _pid *pid,float new_integ)
{
pid->integral = new_integ;湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
pid->last_error = 0;
}
/*----------
pid_bumpless
DESCRIPTION Bumpless transfer algorithim.When suddenly changing
setpoints, or when restarting the PID equation after an
extended pause, the derivative of the equation can cause
a bump in the controller output.This function will help
smooth out that bump.The process value in *pv should
be the updated just before this function is used.----------*/
void pid_bumpless(struct _pid *pid)
{
pid->last_error =(pid->sp)-(pid->pv);
}
/*----------
pid_calc
DESCRIPTION Performs PID calculations for the _pid structure *a.This function uses the positional form of the pid equation, and incorporates an integral windup prevention algorithim.Rectangular integration is used, so this function must be repeated on a consistent time basis for accurate control.RETURN VALUE The new output value for the pid loop.USAGE #include “control.h”*/
float pid_calc(struct _pid *pid)
{
int err;
float pterm, dterm, result, ferror;
err =(pid->sp)pid->last_error))* pid->dgain;
result = pterm + pid->integral + dterm;
}
else result = pid->integral;
pid->last_error = err;
return(result);
}
void main(void)
{
float display_value;
int count=0;
pid = &warm;
// printf(“Enter the values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain n”);
// scanf(“%d%d%f%f%f”, &process_point, &set_point, &p_gain, &i_gain, &d_gain);
process_point = 30;
set_point = 40;
p_gain =(float)(5.2);
i_gain =(float)(0.77);d_gain =(float)(0.18);
dead_band = 2;
integral_val =(float)(0.01);
printf(“The values of Process point, Set point, P gain, I gain, D gain n”);
printf(“ %6d %6d %4f %4f %4fn”, process_point, set_point, p_gain, i_gain, d_gain);
printf(“Enter the values of Process pointn”);
while(count<=20)
{
Scanf(“%d”,&process_point);湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
pid_init(&warm, process_point, set_point);
pid_tune(&warm, p_gain,i_gain,d_gain,dead_band);
pid_setinteg(&warm,0.0);//pid_setinteg(&warm,30.0);
//Get input value for process point
pid_bumpless(&warm);
// how to display output
display_value = pid_calc(&warm);
printf(“%fn”, display_value);
//printf(“n%f%f%f%f”,warm.pv,warm.sp,warm.igain,warm.dgain);
count++;
}
} 湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）
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，北京航空航天大學(xué)出版社，1990，P122-P130 [2] 秦進(jìn)平、官英雙：基于單片機的恒壓供水系統(tǒng)，黑龍江工程學(xué)院學(xué)報，2005，P103-P112 [3] 解宏基、任 光：一種多功能變頻恒壓供水單片機供水控制系統(tǒng)，大連海事大學(xué)輪機工程研究所，P258-P262 [4] 周黎輝、馮正進(jìn)：變頻器在多泵并聯(lián)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，機電一體化，1999，P35-P40 [5] 王幸之、鐘愛琴：AT89系列單片機原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2004，P76-P94 [6] 蘇 夯：控制恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計，大連交通大學(xué)，2009，P76-P80 [7] 童 占：新概念51單片機C語言教程，電子工業(yè)出版社，2003，P275-P284 [8] 馬忠梅、籍順心、張 凱：單片機的C語言應(yīng)用程序設(shè)計，北京航空航天大學(xué)出版社，2003，P241-P249 [9] 南建輝、熊 鳴、王軍茹：MCS-51單片機原理及應(yīng)用實例，清華大學(xué)出版社，2003，P286-P294
第三篇：基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
基于單片機的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
目的：本文以AT89S51 單片機為核心器件,設(shè)計了多功能交通燈控制系統(tǒng)。軟件仿真和硬件實現(xiàn)的結(jié)果表明該系統(tǒng)具有紅綠燈顯示功能、時間倒計時顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時手動控制等功能。
由于計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展,城市交通的智能控制有了良好的技術(shù)基礎(chǔ),各種交通方案實現(xiàn)的可能性大大提高。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號燈控制與交通疏導(dǎo)的計算機綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文設(shè)計的交通燈管理系統(tǒng)在實現(xiàn)了現(xiàn)代交通燈系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上,增加了左轉(zhuǎn)提示和緊急情況(重要車隊通過、急救車通過等)發(fā)生時手動控制等功能。交通方案：東西、南北兩干道交于一個十字路口,各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈和一組紅、綠兩色的左轉(zhuǎn)指示燈,指揮
車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行,綠燈亮允許通行。黃燈閃亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換,且黃燈閃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間.。當(dāng)發(fā)生緊急情況發(fā)生時,所有信號燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色禁行信號。當(dāng)深夜時, 信號燈呈黃燈緩行信號。2 電路設(shè)計
2．1 電源電路設(shè)計
由于單片機工作時需要的+ 5V 電壓,所以在設(shè)計電源電路時,需要一個電子元件能提供+ 5V電壓,本文采用7805 提供5V 的電壓，即在7805 的1 腳和公共接地端(即2 腳)之間接入0.3μF 的電容,在公共接地端和三腳+ 5V電壓輸出端之間接入0.1μF 的電容。
2.2
復(fù)位電路設(shè)計
MCS51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行,即從程序存儲器中的0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在MCS51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST 由高電平變低電平以后,MCS51 的時鐘可以由兩種方式產(chǎn)生,一種是內(nèi)部方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩電路;另外一種為外部方式。本文根據(jù)實際需要和簡便,采用內(nèi)部振蕩方式.MCS51 雖然有內(nèi)部振蕩電路,但要形成時鐘,必須外接元件所以實際構(gòu)成的振蕩時鐘電路.外接晶體以及電容C1 和C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體頻率可在1.2MHz～12MHz 之間任選，電容C1 和C2 的典型值在20pF～100pF 之間選擇,考慮到本系統(tǒng)對于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高,所以采取比較廉價的陶瓷諧振器。由于本系統(tǒng)應(yīng)用的機器周期為1μs ,所以晶振選擇為12MHz ,根據(jù)調(diào)試電容選擇30pF。
在硬件電路焊接時,晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)該盡可能地與單片機芯片靠近,以減少寄生電容,可以更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。
2.4
數(shù)碼時間顯示電路
七段LED 數(shù)碼管是有八個發(fā)光二極管構(gòu)成,通過給其引腳不同的高低電平,從而顯出0～9 的數(shù)字和小數(shù)點。本文的交通燈數(shù)字顯示部分,通過將四個一位數(shù)碼管并聯(lián)通過P1口控制作為個位實時顯示,四個數(shù)碼管并聯(lián)通過P3 口控制作為十位實時顯示,但考慮到單片機的系統(tǒng)功耗問題以及焊接電路后的實際顯示效果等, 本部分的電路中又引入一7805 進(jìn)行單獨供電。交通燈的時間倒計時顯示部分是通過將數(shù)碼管分別與單片機的P1 口和P3 口連接,通過單片機
內(nèi)部已經(jīng)燒錄好的程序,對P1 口和P3 口進(jìn)行電平輸出控制,從而實現(xiàn)數(shù)碼管的倒計時時間顯示。
2.5
信號燈電路設(shè)計
本部分電路設(shè)計,應(yīng)用單片機的P0 口對直行方向提示燈控制,P2 口對左轉(zhuǎn)方向提示燈控制。其中P0.0 ,P0.1 ,P0.2 三個輸出控制口,分別控制東西方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P0.3 , P0.4 , P0.5 三個輸出控制口,分別控制南北方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P2.0 ,P2.1 ,兩個輸出控制口,分別控制東西道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈.。P2.2 ,P2.3 兩個輸出控制口分別控制南北道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈。3
軟件設(shè)計
本設(shè)計使用keil 軟件完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計.通過新建源文件、建立工程文件、編譯和連接,最后生成所需單片機燒錄的HEX文件。依據(jù)硬件電路圖和設(shè)計方案設(shè)計的本系統(tǒng)實現(xiàn)程序如下: ①東西紅燈,南北綠燈,倒計時30s 部分程序:
MOV P0 , # 0F3H;東西方向紅燈,南北方
向綠燈
MOV P2 , # 09H;東西左轉(zhuǎn)紅燈,南北左轉(zhuǎn)綠燈
MOV P1 , # 0C0H;倒計時時間個位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計時時間十位顯示3
??
②黃燈閃爍,倒計時5s 部分程序: MOV P0 , # 0EDH;黃燈點亮
MOV P1 , # 92H;倒計時時間的個位顯示5 MOV P3 , # 0C0H;倒計時時間的十位顯示0
??
③東西綠燈南北紅燈,倒計時30s 部分程序: MOV P0 , # 0DEH;東西方向綠燈,南北方向紅燈
MOV P2 , # 06H;東西左轉(zhuǎn)綠燈,南北左轉(zhuǎn)紅燈
MOV P1 , # 0C0H;倒計時時間個位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計時時間十位顯示3
??
④緊急狀況控制程序 JB P2.7 ,L1 JMP L2
L1 : JMP ZHONGDUAN L2 : MOV P1 , # 0C0H MOV P3 , # 0B0H
??
ZHONGDUAN: MOV P0 , # 0EDH 4
系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)
通過對AT89S51 專用底座的焊接、時鐘電路的焊接、復(fù)位電路的焊接、數(shù)碼管和信號燈的焊接、電源電路的焊接,最后完成了本文設(shè)計的交通燈系統(tǒng)。
通電進(jìn)行調(diào)試后證明該硬件系統(tǒng)實現(xiàn)了綠燈顯示功能、時間倒計時顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時手動控制等功能。5
結(jié)論
本設(shè)計利用AT89S51 單片機設(shè)計的城市交通燈控制系統(tǒng),通過軟件仿真和硬件實現(xiàn)證明了該系統(tǒng)在實現(xiàn)了交通燈控制系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上還實現(xiàn)了車輛左轉(zhuǎn)提示以及緊急事件手動控制等功能。
第四篇：人事管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
人事管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
目 錄
前 言....1 1 需求分析....2 1.1 系統(tǒng)需求...2 1.1 功能需求...2 1.3 可靠性要求...3 1.4 性能需求...3 2 開發(fā)環(huán)境簡介....4 2.1 Delphi簡介...4
2.1.1 Delphi7的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）...5 2.1.2 Pascal簡介...9
2.2 SQL Server 2000 簡介...10 2.2.1 SQL Server 數(shù)據(jù)平臺...10 2.3 TQuery部件在SQL編程中的運用...12 3 總體設(shè)計....14 3.1 基本設(shè)計...14 3.1.1 設(shè)計概念...14 3.1.2 功能分析...14 3.1.3 數(shù)據(jù)流圖...14 3.1.4 系統(tǒng)模塊...16 3.2 用例圖...18 4 數(shù)據(jù)庫設(shè)計....21 4.1 數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計...21 4.2 數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計...23 5 詳細(xì)設(shè)計....30 5.1 系統(tǒng)主窗體...30 5.2 數(shù)據(jù)庫連接...31 5.3 用戶登陸界面...32 5.4 用戶功能選擇...34 5.5 用戶信息錄入...34 5.6 查詢功能窗體...36 5.7 數(shù)據(jù)備份和還原窗體...37 5.8 工作日記及工作日記管理...39 5.9 用戶管理及用戶密碼修改...41 5.10 打印報表模塊...43 5.11 數(shù)據(jù)公用模塊...45 5.12 其它模塊...46 6 總 結(jié)....47 參考文獻(xiàn)....49 致謝....50
人事管理系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)工程 雷靈明 指導(dǎo)老師：曹步青
摘要：隨著企業(yè)自身人力資源的日益龐大、復(fù)雜程度逐漸增強，人機作坊再也無法適應(yīng)如今企業(yè)的人事管理了，取代的是運用各種領(lǐng)域的知識，結(jié)合計算機科學(xué)而開發(fā)的人事管理系統(tǒng)。人事管理系統(tǒng)是典型的信息管理系統(tǒng)(MIS)，其開發(fā)主要包括后臺數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)以及前端應(yīng)用程序的開發(fā)兩個方面。對于前者要求建立起數(shù)據(jù)一致性和完整性強、數(shù)據(jù)安全性好的數(shù)據(jù)庫。而對于后者則要求應(yīng)用程序功能完備，易使用等特點。人事管理系統(tǒng)是對工作人員進(jìn)行統(tǒng)一的管理，可以方便的進(jìn)行錄入，查詢，修改，刪除，退出。經(jīng)過以上分析，本系統(tǒng)使用Delphi 7.0作為界面和功能開發(fā)工具和SQL Sever 2000作為后臺數(shù)據(jù)庫，利用其提供的各種面向?qū)ο蟮拈_發(fā)工具進(jìn)行界面和數(shù)據(jù)庫開發(fā)。軟件過程結(jié)合了快速原型模型與增量模型的優(yōu)點：首先在短時間內(nèi)建立系統(tǒng)應(yīng)用原型，然后，對初始原型系統(tǒng)進(jìn)行需求迭代，不斷修正和改進(jìn)，直到形成可行系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：人事管理；DEPHI；ADO；SQL server 2000
Personnel Management System Network engineering Lei Lingming Teacher:Cao Buqing
Abstract: Along with their own human resources increasing, complexity growing, the man-machine workshop also is unable adapt the present enterprise’s personnel management again, but the personnel management system that make use of knowledge in different fields and computer science and technology.Personnel management system is a typical management information system(MIS), including the establishment and maintenance of the background-database and front-end application development.To the former, the request for the data which is powerful in consistency and integrity, database which is good in security.For the latter, the request for the applications program which is integrity and easy to easy, Personnel management system can manage the staff and admit input, enquiries, modify, delete, and exit.Through such analysis, the system use Delphi 7.0 as the interface and functions of development tools and take SQL Sever 2000 database as background-database, the development of the interface and database which made use of its object-oriented tools, the software process is formed which is combine the advantage of rapid prototype models and incremental model, as follows: At first application prototype of system is built in a short time, Secondly, the initial prototype system needs to be revised and improved, Finally, it is feasible that the system is built.Key words: human resource management;DEPHI;ADO;SQL server 2000
前 言 背景
在競爭越來越激烈的社會里，企業(yè)人事管理就越顯示出其不可缺性，成為企業(yè)一個非常重要的模塊。企業(yè)人事管理系統(tǒng)主要是用于員工個人相關(guān)信息的管理。使用人事管理系統(tǒng)，便于公司領(lǐng)導(dǎo)掌握人員的動向和人員的綜合素質(zhì)，及時調(diào)整人才的分配，使用計算機對人事勞資信息進(jìn)行管理，具有檢索迅速、查找方便、可靠性高、存儲量大、保密性好、成本低等優(yōu)點，能夠極大地提高人事資源管理的效率，也是企業(yè)科學(xué)化、正規(guī)化管理的重要條件。目標(biāo)
設(shè)計一個企業(yè)人事信息管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)要以人為中心，為企業(yè)提供全面的人事管理解決方案；
a)為企業(yè)建立規(guī)范化、實時化人事管理機制；
b)提高企業(yè)人事管理的效率、節(jié)約相關(guān)的管理成本，增強人事管理的安全性；
c)滿足企業(yè)管理層，人事業(yè)務(wù)操作層和全體員工的不同層次和不同方面的需要；
d)對企業(yè)將來的整體信息化建設(shè)提供必要的支持。需求分析
需求分析是系統(tǒng)開發(fā)必要環(huán)節(jié)，也是重中之重。作為該過程的結(jié)果，需求規(guī)格說明書是對系統(tǒng)的功能和行為完整的描述。系統(tǒng)設(shè)計將來自于需求分析的抽象規(guī)格說明轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛘鎸嵤澜绲脑O(shè)計。一旦構(gòu)建完成，該系統(tǒng)就會投入使用，同時會不可避免地產(chǎn)生更多的新需求。同時，需求過程與分析活動之間有相當(dāng)程度的重疊，分析建模對于設(shè)定工作的范圍和其他一些事來說是必要的，所以我們利用分析模型來描述需求過程，隨著開發(fā)工作的繼續(xù)，分析活動在工作中占的比例將變得越來越大，直到所有需求都已知。[1]
1.1 系統(tǒng)需求
企業(yè)的人事管理職能主要分為人事檔案信息管理、人事變動管理、員工培訓(xùn)管理、獎懲管理等內(nèi)容。
a)在人事系統(tǒng)開發(fā)時應(yīng)考慮以下需求： b)滿足人事管理職能的基本要求；
c)進(jìn)行多層次數(shù)據(jù)匯總，為各層次管理者的決策分析提供數(shù)據(jù)； d)具有完整的系統(tǒng)接口，滿足靈活的數(shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出； e)對操作人員的技能要求比較低，操作方便； f)能夠?qū)崿F(xiàn)方便的擴展，滿足企業(yè)發(fā)展的需要； g)能夠保障人事管理數(shù)據(jù)的安全、準(zhǔn)確。
1.1 功能需求
基于系統(tǒng)需求分析，該系統(tǒng)需要實現(xiàn)以下基本功能：
a)用戶管理：管理系統(tǒng)操作人員，設(shè)置操作人員口令和權(quán)限。在滿足不同系統(tǒng)用戶的操作需求的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的安全性。
b)人事檔案管理：完成企業(yè)對員工個人檔案（包括員工的基本檔案和在職信息）的管理及相關(guān)操作。操作員進(jìn)行員工檔案信息錄入及更改，其中包括員工的基本信息、工作經(jīng)歷、家庭關(guān)系、獎懲記錄和培訓(xùn)經(jīng)歷，要求對這些員工檔案信息進(jìn)行新增、修改、刪除操作，同時可以進(jìn)行查詢和瀏覽操作。該模塊是本系統(tǒng)的重點，用戶可以通過該模塊為單位建立一個比較完整的人事檔案系統(tǒng)，同時可以對檔案進(jìn)行查看。
c)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：維護(hù)人事管理相關(guān)的一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要包括以下功能：
（a）民族檔案設(shè)置：維護(hù)職工中民族檔案信息；
（b）職工類型設(shè)置：維護(hù)當(dāng)前企業(yè)職工與企業(yè)的關(guān)系的類別信息；（c）文化程度設(shè)置：維護(hù)企業(yè)職工的文化程度類別信息；（d）政治面貌設(shè)置：維護(hù)企業(yè)職工的政治面貌類別信息；（e）部門類別設(shè)置：維護(hù)企業(yè)中設(shè)立的部門類別信息；（f）職務(wù)類別設(shè)置：維護(hù)企業(yè)中設(shè)立的職務(wù)類別信息；（h）職稱類別設(shè)置：維護(hù)企業(yè)職工的職稱類別信息；
d)人事變動管理：對于人事上的變動調(diào)整進(jìn)行管理，對人員檔案的信息進(jìn)行更新（如：員工職務(wù)、員工職稱、員工性質(zhì)等的變動）。
e)工作日志管理：記錄部門或系統(tǒng)用戶的一些備忘信息，包括日常的一些事件記錄，以及工作日記的管理維護(hù)。
f)數(shù)據(jù)庫管理：對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)，以方便用戶對數(shù)據(jù)庫的管理和維護(hù)工作，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全性。1.3 可靠性要求
a)計算機穩(wěn)定可靠，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和數(shù)據(jù)庫服務(wù)穩(wěn)定可靠；
b)網(wǎng)絡(luò)通暢、穩(wěn)定；軟件運行穩(wěn)定；數(shù)據(jù)計算及數(shù)據(jù)傳輸無誤；提供數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)方案。1.4 性能需求 1）硬件環(huán)境
在最低配置的情況下，系統(tǒng)的性能往往不盡如人意，現(xiàn)在的硬件性能已經(jīng)相當(dāng)出色，且
價格也很便宜，因此通常給服務(wù)器端配置高性能硬件。推薦配置為： ·處理器：Intel 奔騰Ⅲ 或更高 ·內(nèi)存：128MB ·硬盤空間：40GB ·顯卡：Geforce系列顯示適配器或更高。2）軟件環(huán)境
·操作系統(tǒng)：windows 98/ME/2000/N ·數(shù)據(jù)庫：Microsoft SQL server 2000 開發(fā)環(huán)境簡介 2.1 Delphi簡介
Delphi這個名字源于古希臘的城市名。它集中了第三代語言的優(yōu)點。以O(shè)bject Pascal為基礎(chǔ)，擴充了面向?qū)ο蟮哪芰Γ⑶彝昝赖亟Y(jié)合了可視化的開發(fā)手段。Delphi自1995年3月一推出就受到了人們的關(guān)注，并在當(dāng)年一舉奪得了多項大獎。
Delphi的出現(xiàn)打破了Visual系列可視化編程領(lǐng)域一統(tǒng)天下的局面。并且Delphi使用了本地編譯器直接生成技術(shù)，使程序的執(zhí)行性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它產(chǎn)品生成的程序。它還是真正的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。PASCAL語言的嚴(yán)謹(jǐn)加上可視化的優(yōu)勢和強大的數(shù)據(jù)庫功能使得它有充分的資本和微軟的VB叫板。許多人當(dāng)時都認(rèn)為Pascal 是最有前途的程序設(shè)計語言，并預(yù)測Delphi將會成為可視化編程的主流環(huán)境。
Delphi在你編好程序后自動轉(zhuǎn)換成。EXE文件它運行時速度比VB快，而且編譯后不需要其他的支持庫就能運行。它的數(shù)據(jù)庫功能也挺強的，是開發(fā)中型數(shù)據(jù)庫軟件理想的編程工具。Delphi適用于應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等類型的開發(fā)。而且它擁有和VB差不多一樣的功能，而且一樣能應(yīng)用API函數(shù)，這在控制Windows很有用。
Delphi是全新的可視化編程環(huán)境，為我們提供了一種方便、快捷的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具。它使用了Microsoft Windows圖形用戶界面的許多先進(jìn)特性和設(shè)計思想，采用了彈性可重復(fù)利用的完整的面向?qū)ο蟪绦蛘Z言(Object-Oriented Language)、當(dāng)今世界上最快的編輯器、最為領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。對于廣大的程序開發(fā)人員來講，使用Delphi開發(fā)應(yīng)用軟件，無疑會大大地提高編程效率，而且隨著應(yīng)用的深入，您將會發(fā)現(xiàn)編程不再是枯燥無味的工作——Delphi的每一個設(shè)計細(xì)節(jié)，都將帶給您一份欣喜。
Delphi實際上是Pascal語言的一種版本，但它與傳統(tǒng)的Pascal語言有天壤之別。一個Delphi程序首先是應(yīng)用程序框架，而這一框架正是應(yīng)用程序的“骨架”。在骨架上即使沒有附著任何東西，仍可以嚴(yán)格地按照設(shè)計運行。您的工作只是在“骨架”中加入您的程序。缺省的應(yīng)用程序是一個空白的窗體(Form)，您可以運行它，結(jié)果得到一個空白的窗口。這個窗口具有Windows窗口的全部性質(zhì)：可以被放大縮小、移動、最大最小化等，但您卻沒有編寫一行程序。因此，可以說應(yīng)用程序框架通過提供所有應(yīng)用程序共有的東西，為用戶應(yīng)用程序的開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。
Delphi已經(jīng)為您做好了一切基礎(chǔ)工作——程序框架就是一個已經(jīng)完成的可運行應(yīng)用程序，只是不處理任何事情。您所需要做的，只是在程序中加入完成您所需功能的代碼而已。在空白窗口的背后，應(yīng)用程序的框架正在等待用戶的輸入。由于您并未告訴它接收到用戶輸入后作何反應(yīng)，窗口除了響應(yīng)所有Windows的基本操作(移動、縮放等)外，它只是接受用戶的輸入，然后再忽略。Delphi把Windows編程的回調(diào)、句柄處理等繁復(fù)過程都放在一個不可見的Romulam覆蓋物下面，這樣您可以不為它們所困擾，輕松從容地對可視部件進(jìn)行編程。
面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(Object-Oriented Programming，簡記為OOP)是Delphi誕生的基礎(chǔ)。OOP立意于創(chuàng)建軟件重用代碼，具備更好地模擬現(xiàn)實世界環(huán)境的能力，這使它被公認(rèn)為是自上而下編程的優(yōu)勝者。它通過給程序中加入擴展語句，把函數(shù)“封裝”進(jìn)Windows編程所必需的“對象”中。面向?qū)ο蟮木幊陶Z言使得復(fù)雜的工作條理清晰、編寫容易。
說它是一場革命，不是對對象本身而言，而是對它們處理工作的能力而言。對象并不與傳統(tǒng)程序設(shè)計和編程方法兼
其中多媒體音頻視頻播放器是通過TＭediaPlayer組件來實現(xiàn)的，支持的格式與系統(tǒng)已安裝的解碼器有關(guān)。
總 結(jié)
6.1 程序設(shè)計風(fēng)格
在設(shè)計的時候采用了增量模型的思想：把軟件作為一系列的構(gòu)件來設(shè)計，編碼，集成和測試。
用戶管理，密碼修改，用戶登陸，萬年歷，這些模塊都有高度的獨立性，因此他們的可重用性比較高，基本上是一個單元完成一個功能，模塊規(guī)模也比較小，模塊的作用域在控制域之內(nèi)，只使用了兩個全局變量來存儲用戶名和用戶權(quán)限。[1] 在人機界面設(shè)計方面，本系統(tǒng)做到了以下幾點： a)保持一致性(界面，背景的致性)；
b)提供有意義的反饋(用戶驗證和用戶管理，提供了比較精確的反饋信息)；
c)在執(zhí)行有較大破壞性的動作之前要求用戶確認(rèn)(數(shù)據(jù)備份與還原)； d)允許大多數(shù)取消操作(大多數(shù)單元有取消操作功能)；
e)允許犯錯誤(由于權(quán)限的限制，系統(tǒng)能保護(hù)自己不受嚴(yán)重錯誤的破壞)；
f)按功能對動作分類(在主窗口就是按動作類型組織菜單的)； 6.2 有待加強項
a)幫助的制作 一個完整的應(yīng)用程序必須具有完整的幫助系統(tǒng)；幫助系統(tǒng)可以在必要的時候給用戶信息提示和一些系統(tǒng)相關(guān)服務(wù)。
b)聲音制作在這里主要是對聲音的加載，我們可以加載一些一般的聲音；主要來源有：音頻CD盤；波形音頻文件；MP3文件等等。其中波形音頻文件以WAV作為文件的后綴，我們可以播放現(xiàn)成的，也可以播放自己錄制的文件。c)我們還可以使用各種組件和ActiveX控件等技術(shù)來完善系統(tǒng)。利用一些做好的activeX組件，會縮短開發(fā)周期。
由于在開發(fā)工程方面缺少經(jīng)驗，所以這個系統(tǒng)還存在著許多不足之處，在測試過程中總結(jié)如下：
a)數(shù)據(jù)表的設(shè)計還不是很合理；
b)數(shù)據(jù)異常處理要更加人性化，錯誤信息的反饋要更加精確； 6.3 心得
經(jīng)過一個月的設(shè)計和開發(fā)，人事管理系統(tǒng)基本開發(fā)完畢，其基本功能符合用戶需求，能夠完成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入，數(shù)據(jù)查詢等基本功能，以及相關(guān)報表的打印。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我獲益良多。首先我明白了需求分析對于一個系統(tǒng)的開發(fā)的重要性。其次我還學(xué)到了如何把一個軟件作為一個工程來做，在真正的軟件開發(fā)中，一個軟件系統(tǒng)的開發(fā)不是一個人來做，而是很多人合作來完成的，另外還有軟件的后期維護(hù)等等，這時就顯現(xiàn)出了把軟件作為一個工程來做的優(yōu)越性，而這些都離不開數(shù)據(jù)流圖和模塊的分解。
Delphi是一個非常強大的開發(fā)工具，它具有運行速度快、易于學(xué)習(xí)和使用以及開發(fā)效率高的特點，使用起來真的是很順手。學(xué)習(xí)好一門編程語言以后可以為今后的學(xué)習(xí)和工作帶來很大的便利。
雖然本系統(tǒng)實現(xiàn)了基本的用戶需求功能，但是還有待于完善和加強，總之通過這次設(shè)計和開發(fā)過程，我對軟件開發(fā)有了進(jìn)一步的了解。
參考文獻(xiàn)
[1] 張海藩編著．軟件工程導(dǎo)論[M]．清華大學(xué)出版社出版,2003,1-173． [2] 宋一兵,趙景波,李春艷著．Delphi 7.0基礎(chǔ)教程[M]．機械工業(yè)出版社,2003，2-30．
[3] 劉瑤儒著．新概念SQL Server2000教程[M]．北京科海集團(tuán)公司出,2001,12-23．
[4] 韓強編著．SQL SERVER 2000 程序員手冊[M]．機械工業(yè)出版社出版,2000,4-35．
[5] 薩師煊著．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)概論（第二版）[M]．高等教育出版社,1991,8-40． [6] 施伯樂,丁寶康,汪衛(wèi)著．?dāng)?shù)據(jù)庫系統(tǒng)教程[M]．高等教育出版社,2002,1-202．
[7] 肖健著．SQL Server2000實踐與提高[M]．中國電子出版社,2002,13-53． [8] 林金霖著．Delphi6 實務(wù)經(jīng)典[M]．中國鐵道出版社,2002年5月,6-110． [9] 黃超,王志偉著．Delphi企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航[M]．人民郵電出版社,2003,20-90．
[10] 程文剛主編．Delphi數(shù)據(jù)庫實用編程100例[M]．中國鐵道出版社,2004,8-63．
[11] 王晟,萬科著．Delphi數(shù)據(jù)庫開發(fā)經(jīng)典案例解析[M]．清華大學(xué)出版社,2005,85-89．
[12] 王惠剛,唐晨光彭為著．delphi7/8程序設(shè)計[M]．清華大學(xué)出版社, 2002,42-63．
[13] 瀟湘工作室,邢增平著．Delphi 6.0最佳專輯[M]．人民郵電出版社,2003,1-404．
[14] 心鈴．Delphi問答．軟件報[N],2004-07-5．
[15] 高永惠．淺談Delphi中的異常處理方法[J]．湖南輕工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2002-04,9-10．
[16] 徐萌飛．在Delphi中使用ADO技術(shù)對數(shù)據(jù)庫操作[J]．中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)電子雜志社,2001,12-13．
[17] 陳建兵．Delphi中基于安全靈活的動態(tài)連接遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫SQL的實現(xiàn)[J]．福建電腦,2005,12-13．
[18] 孫育紅．關(guān)于地方法院管理信息系統(tǒng)分析設(shè)計與實施[D]．中國學(xué)術(shù)期刊電子雜志社,2001,8-9． [19] 岳冰．南部引嫩工程信息管理系統(tǒng)開發(fā)[D]．中國學(xué)術(shù)期刊電子雜志社,2003,20-21．
[20] 龐芳,王麗玫．南寧市自動氣象站業(yè)務(wù)服務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)[D]．中國學(xué)術(shù)期刊電子雜志社,2004,21-23．
[21] 徐軍．研究生院綜合管理信息系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]．中國學(xué)術(shù)期刊)電子雜志社,2004,32-33．
[22] 魯媛媛．碩士生導(dǎo)師綜合素質(zhì)能力評價指標(biāo)體系的研究[D]．中國學(xué)術(shù)期刊電子雜志社,2005,18-19．
第五篇：《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用(公選)》教學(xué)大綱
《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用（校公選）》教學(xué)大綱
一、課程基本信息
1．課程英文名稱：Microcontroller system design and application
2．課程類別：技術(shù)基礎(chǔ)課程
3．課程學(xué)時：總學(xué)時32，實驗學(xué)時32
4．學(xué)分：2
5．先修課程：C語言
6．適用專業(yè)：所有理工類本?？粕?/p>
7．大綱執(zhí)筆：電氣信息實驗教學(xué)中心高鳳水
8．大綱審批：電氣信息學(xué)院學(xué)術(shù)委員會
9．制定時間：2011年12月
二、課程的目的與任務(wù)
本課程是獨立開設(shè)的實驗課，一切從實踐應(yīng)用出發(fā)，使學(xué)生初步掌握單片機電路設(shè)計和單片機程序開發(fā)的方法；掌握常用的單片機開發(fā)調(diào)試工具的使用方法；掌握單片機集成開發(fā)環(huán)境使用；熟悉常見單片機的性能指標(biāo)和選型方法；基本掌握單片機系統(tǒng)的設(shè)計、組裝和調(diào)試方法，為以后從事工程技術(shù)和科學(xué)研究等方面的工作，在實踐能力方面打下基礎(chǔ)。
三、課程的基本要求
本課程在不影響學(xué)生理解的前提下，盡量淡化繁復(fù)的單片機工作原理理論，從實際應(yīng)用出發(fā)，著重介紹單片機程序開發(fā)方法和硬件設(shè)計技巧。包括：常用的單片機設(shè)計開發(fā)平臺、單片機小系統(tǒng)設(shè)計方法、單片機程序調(diào)試方法和技巧、單片機設(shè)計原則和注意事項、常見單片機片上外設(shè)的使用、單片機外部器件擴展方法，等。
四、教學(xué)內(nèi)容、要求及學(xué)時分配
（一）理論教學(xué)
無
（二）實驗教學(xué)
1．單片機系統(tǒng)概述驗證性教學(xué)時數(shù)：2 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)和認(rèn)識什么是單片機；
（2）初步掌握單片機的基本工作原理；
（3）了解和認(rèn)識單片機系統(tǒng)的硬件組成。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
2．單片機開發(fā)平臺和調(diào)試工具使用驗證性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)常用的單片機集成開發(fā)環(huán)境和下載工具的使用；
（2）學(xué)習(xí)和認(rèn)識單片機最小系統(tǒng)板的機構(gòu)和使用；
（3）學(xué)習(xí)單片機的IO訪問方法。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
3．單片機片內(nèi)資源使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)和掌握單片機內(nèi)數(shù)據(jù)傳遞及運算的基本方法；
（2）學(xué)習(xí)和掌握利用SPI總線驅(qū)動七段數(shù)碼管的方法；
（3）學(xué)習(xí)和掌握單片機內(nèi)timer以及中斷系統(tǒng)的使用方法。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
4．單片機片上外設(shè)使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）認(rèn)識和了解什么是單片機片上外設(shè)；
（2）學(xué)習(xí)利用單片機片載EEPROM存取數(shù)據(jù)。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
5．單片機UART總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）認(rèn)識和學(xué)習(xí)什么是UART總線；
（2）學(xué)習(xí)利用RS232接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
6．單片機I2C總線使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
(1)認(rèn)識和學(xué)習(xí)什么是I2C總線；
（2）利用I2C總線實現(xiàn)外部存儲器的數(shù)據(jù)存儲。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
7．用單片機做個數(shù)字溫度計綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)和掌握溫度的數(shù)字化測量方法；
（2）了解基于one-wire總線的數(shù)字溫度傳感器DS18B20的使用方法；
（3）初步掌握綜合性程序的設(shè)計調(diào)試方法。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
8．單片機紅外接收實驗綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)和掌握什么是紅外遙控；
（2）初步掌握低速紅外數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ?/p>
（3）初步掌握利用單片機接收、解碼紅外遙控信號的方法。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
9.字符液晶使用綜合性教學(xué)時數(shù)：3 實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)和掌握字符液晶的工作原理；
（2）初步掌握字符型液晶的單片機驅(qū)動方法和程序編寫。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
10.單片機PWM波的產(chǎn)生綜合性
實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)什么是PWM波以及PWM波的簡單應(yīng)用；
（2）學(xué)習(xí)和掌握PWM的單片機產(chǎn)生方法。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
11.單片機A/D轉(zhuǎn)換器使用綜合性
實驗?zāi)康模?/p>
（1）初步掌握單片機A/D轉(zhuǎn)換器的使用方法；
（2）利用單片機的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器測量電壓。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
12.單片機最小系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計性
實驗?zāi)康模?/p>
（1）學(xué)習(xí)基本的單片機的硬件設(shè)計方法；
（2）初步掌握單片機電路設(shè)計的基本原則；
（3）能夠設(shè)計基于單片機最小系統(tǒng)的硬件電路。
實驗儀器設(shè)備：單片機通用開發(fā)平臺，下載器，計算機。
在所有設(shè)定的實驗項目中任選32學(xué)時實驗。
五、考試考核辦法
課程成績＝平時（作業(yè)、實驗、考勤）50%＋考試50%
六、教材及參考書
（一）教材
《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實驗指導(dǎo)書》自編
（二）參考書
教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 教學(xué)時數(shù)：3 3
《單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例》，韓志軍，機械工業(yè)出版社
點擊咨詢 