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傳感器信息檢測數(shù)據(jù)處理與軟件設(shè)計畢業(yè)論(留存版)

2025-08-04 14:43上一頁面

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【正文】 干次,以便簡短的程序完成大量的處理任務(wù) 。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā),體會更加深刻。 80C51 單片機(jī)的主控電路包括時鐘電路、復(fù)位電路。 AD574A 與 80C51 單片機(jī)接口電路: AD574A 系列的所有型號和功能因腳和排列都相同,因而它們與單片機(jī)借口也相同。 10V 量程模擬信號輸入腳。 R/C:讀 /轉(zhuǎn)換選擇。此時,單片機(jī)從起始地址 0000H 開始重新執(zhí)行程序。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作 。 系統(tǒng)硬件 主控電路設(shè)計: 硬件設(shè)計中最核心的器件是單片機(jī) 80C51,它一方面控制 A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換,另一方面,將采集到的數(shù)字電壓值經(jīng)計算機(jī)處理得到相應(yīng)的二進(jìn)制代碼,與設(shè)定的值作比較 [8]。每一幀用同步字節(jié) SYNC_BYTE(0x7E)包裝。處理器 ADC的 PF0與系統(tǒng)電池電壓檢測電路連接,提供對系統(tǒng)電池剩余能量的檢測。重新啟動時鐘線 SCK 讀取測量結(jié)果時, 2 個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和 1 個字節(jié)的 CRC 校驗將被傳送。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點總體架構(gòu)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊 4個部分組成。 Visual Basic 4. 0還提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理能力,這使得它成為管理信息系統(tǒng) (MIS, Management Information System)的重要開發(fā)工具。相信不久的將來,傳感器技術(shù)將會出現(xiàn)一個飛躍,達(dá)到與其重要地位相稱的新水平 Visual Basic 開發(fā)圖形用戶界面 (GUI) 的方法。一般說來,它能適應(yīng)環(huán)境調(diào)節(jié)其靈 敏度。 5 新材料 傳感器材料是傳感器技術(shù)的重要基礎(chǔ) ,是傳感器技術(shù)升 級的重要支撐。制作此類傳感器是利用各種物理、化學(xué)效應(yīng)和定律。真正把溫度變成電信號的傳感器是 1821 年由德國物理學(xué) 家賽貝發(fā)明的,這就是后來的熱電偶傳感器。微型化是建立在微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)技術(shù)基礎(chǔ)上的,目前已成功應(yīng)用在硅器件上形成硅壓力傳感器 (如上述 EJX 變送器 )。本研究講述了對信息的檢測后對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程, v b進(jìn)行界面軟件設(shè)計的過程和結(jié)果, 因為傳 感器在未來的發(fā)展中可能會在更廣的領(lǐng)域中運用,所以研究傳感器對今后傳感器的 發(fā)展有重要意義。 除 MEMS 外 ,新型傳感器的發(fā)展還有賴于新型敏感材料、敏感元件和納米技術(shù),如新一代光纖傳感器、超導(dǎo)傳感器、焦平面陳列紅外探測器、生物傳感器、納米傳感器、新型量子傳感器、微型陀螺、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、智能傳感器、模糊傳感器、多功能傳感器等 [2]。人類社會 對傳感器提出的越來越高的要求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強(qiáng)大動力。集成化壓力傳感器有壓阻式、電容式、等類型,其中壓阻式集成化傳感器發(fā)展快、應(yīng)用廣。傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展 ,也促進(jìn)了更新型材料的開發(fā) ,如納米材料等。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ) 。專業(yè)人員可以用 Visual Basic 實現(xiàn)其它任何 Windows 編程語言的功能,而初學(xué)者只要掌握幾個關(guān)鍵詞就可以建立實用的應(yīng)用程序。 本章小結(jié) 本章主要介紹本次研究所需要的工具軟件,首先講述了傳感器的運用,傳感器在電子方面中不可或缺的地位,然后介紹了傳感器的發(fā)展,經(jīng)過,以及在不久的將來,傳感 器會往更廣的領(lǐng)域發(fā)展,在以后的日常生活中越發(fā)離不開傳感器,如工業(yè)生產(chǎn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn),以及宇宙探索等等,都要以傳感器的必要的基礎(chǔ),所以本次介紹傳感器是很有必要的。該傳感器的特點是體積微小、功耗極低,兩線數(shù)字輸出,濕度測量范圍:0~ 100% RH,濕度的測量精度為177。除正常工作模式外,ATmega1281 還具有 6種睡眠模式:空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、 Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式。上路 是電源電路框圖。該系統(tǒng)利用無線收發(fā)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù),無需專門架線,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)省了人力物力,通過監(jiān)控中心可實現(xiàn)對農(nóng)田溫濕度的監(jiān)控等功能,實現(xiàn)真正意義上的無人值守,與普通無線技術(shù)相比,還具有低功耗、低成本和網(wǎng)絡(luò)容量大等特點,為實現(xiàn)大規(guī)模農(nóng)田監(jiān)控的信息化、自動化、提高工作效率具有很高的實際應(yīng)用價值。 80C51 單片機(jī)的的封裝和引腳: 80C51 系列單片機(jī)采用雙列直插式( DIP) .QFP44( Quad Flat Pack)和 LCC( Leaded Chip Caiier)形式封裝。我們在設(shè)計單片機(jī)復(fù)位時,選用上電復(fù)位。采用 28腳雙立 直插式封裝,各引腳功能如圖 26所示, 圖 AD574A引腳圖 AD574A 引腳功能 : DB11~ DB0:12 位數(shù)據(jù)輸出線。 STS=1 表示正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換, STS=0 表示轉(zhuǎn)換已完成。 VLOG:邏輯電路供電輸入端,‘ +5V’ . VCC:正電源端, VCC=+12~ +15V。 21 圖 29 AD574A與 80C51 單片機(jī)的接口電路 當(dāng) AD574A 與 80C51 單片機(jī)配置時,由于 AD574A 輸出 12 位數(shù)據(jù),所以當(dāng)單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時,應(yīng)分兩次進(jìn)行:當(dāng) A0=0 時,讀取高 8 位;當(dāng) A0=1 時,讀取低 4位。沒有傳感器就沒有現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展。C51 編譯器的功能不斷增強(qiáng),更加貼近 CPU 本身,及其它的衍生產(chǎn)品。根據(jù)單極性輸入的轉(zhuǎn)換關(guān)系 D=4096VIN/VFS,計算出它的數(shù)字量最小值 :D1=4096 。雙擊文件名,即打開源程序。目標(biāo)是針對初學(xué)者的應(yīng)用程序,界面設(shè)計要求簡單明了,而針對有經(jīng)驗用戶卻可以復(fù)雜一些。在這個過程中,我 發(fā)現(xiàn)許多通用的東西,比如:工具欄、狀態(tài)條、工具提示、上下文菜單以及標(biāo)記對話框。保存該文件,加上擴(kuò)展名( .asm 或 a51),這里將文件保存為。 ABS文件由OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文件,以供調(diào)試器 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試,也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試,也可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。得出總電路圖如 圖 31所示: 圖 31 聲光報警系統(tǒng)總電路圖 軟件實現(xiàn) .編程 KEIL 環(huán)境介紹 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng),與匯編相比, C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢,因而易學(xué)易用。 總電路設(shè)計 根據(jù)要求,設(shè)計中我 選用 80C51 單片機(jī)。 根據(jù)聲光傳感器所輸出的電壓量,故選用單極性輸入。單極性信號為 20V 量程模擬信號輸入端,對雙極性信號為177。當(dāng) CS=0 時, AD574A 被選中;否則 AD574A 不進(jìn)行任何操作。復(fù)位后, P0~P3 口輸出高電平且使這些雙向口皆處于輸入狀態(tài),并將 07H 寫入堆棧指針 SP,同時將 PC 和其余專用寄存器清 0。 表 22為單片機(jī)外部時鐘接入方法 : 表 22 外部時鐘接入 芯片類型 接線方法 XTAL 1 XTAL 2 Hmos 接地 接片外時鐘脈輸入端(引腳需接上拉電阻) Ghmos 接片外時鐘脈沖輸入端 懸空 17 80C51 單片機(jī)的復(fù)位: 在整個聲光報警系統(tǒng)中,要進(jìn)行實驗,必須對整個系統(tǒng)先復(fù)位。此時,揚聲器將發(fā)出高、低交替的 2種叫聲,同時二極管發(fā)光,這就達(dá)到了聲光報警的效果。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點運行的是 TinyOS 操作系統(tǒng),系統(tǒng)傳遞信息數(shù)據(jù)包幀格式如 圖 23 所示。處理器還預(yù)留了 ADC 模擬輸入通道、 I/ O 接口、 I2C 接口到傳感器擴(kuò)展接口,對系統(tǒng)擴(kuò)展其它傳感器提供硬件支持。微 11 控制器 在發(fā)布一組濕度或者溫度測量命令后,需要等待測量的結(jié)束, SHT10 通過將 DATA 線拉低表示測量的完成。同時開發(fā)了客戶端界面,方便用戶對服務(wù)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和控制,并能以圖形的方式直觀地顯示出用戶所需要的信息。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)出現(xiàn)后,Microsoft 迅速地把這一技術(shù)加入到了 Visual Basic 產(chǎn)品中。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。反之,長期處于某一環(huán)境并習(xí)慣了此環(huán)境,則靈敏度下降。這類傳感器具有多能、高性能、體積小、適宜大批量生產(chǎn)和使用方便等優(yōu)點,可以肯定地說,是傳感器重要的方向之一。 新型傳感器的開發(fā)這是發(fā)展高性能、高功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。從 17 世紀(jì)初伽利略發(fā)明溫度計開始,人們開始利用溫度進(jìn)行測量。新型傳感器的特點是微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化,它不僅促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造,而且可導(dǎo)致建立新型工業(yè),是 21 世紀(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點。 關(guān)鍵詞: 傳感器; v b;界面軟件; 數(shù)據(jù)處理 。 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)正在形成熱點,它形成于 20 世紀(jì) 80 年代,它不同于一般信號處理,也不同于單個或多個傳感器的監(jiān)測和測量,而是對基于多個傳感器測量結(jié)果基礎(chǔ)上的更高層次的綜合決策過程。而現(xiàn)代 科 學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)則提供了堅強(qiáng)的后盾。 傳感器的多功能化也是其發(fā)展方向之一。美國 NRC 公司已開發(fā)出納米 ZrO2 氣體傳感器 ,控制機(jī)動車輛尾氣的排放 ,對凈化環(huán)境效果很好 ,應(yīng)用前景比較廣闊。 在基礎(chǔ)學(xué)科研究中,傳感器更具有突出的地位。 Visual Basic 不僅是 Visual Basic 編程語言。其次本章還簡單的介紹了 Visual Basic 這個語言程序,因為本次研究需要界面軟件設(shè)計,需要用到 Visual Basic, 所以,在本章就簡單的介紹了 Visual Basic,在后面的篇幅里將繼續(xù)介紹 vb的使用方法,以及本次研究所需要的程序。 % RH,溫度測量范圍: 40~ +123. 8℃,在 25℃時,溫度的測量精度為177。因此 ATmega1281 非常適合于低能耗的應(yīng)用場合。分壓器將 3. 3 V 的穩(wěn)壓器輸出電壓降至 2. 75 V。 15 報警電路設(shè)計 理論分析 此次設(shè)計是針對于單片機(jī)原理及其應(yīng)用展開的。這里僅介紹常用的總線型 DIP40 封裝。 上電復(fù)位利用電容器的充電實現(xiàn)。 DB11 為最高, DB0 為最低,它們可由控制邏輯決定是輸出數(shù)據(jù)還是對外成高阻狀態(tài)。 REFOUT: +10V 基準(zhǔn)電壓輸出。 VEE:負(fù)電源端, VEE=15~ 12V。圖中 AD574A 的 STS 與 80C51 的 線相連,故采用查詢方式讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。設(shè)計中,傳感器我 選擇的是 NIS09聲光傳感器。 C51 已被完全集成到 uVision2 的集成開發(fā)環(huán)境中,這個集成開發(fā) 環(huán)境包含:編譯器,匯編 器,實時操作系統(tǒng),項目管理器,調(diào)試器。最大值D2=4096 6/10=2458. 然后把它們的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)。 ( 3)工程的詳細(xì)設(shè)置:首先點擊左邊 Project 窗口的 Target 1,然后使用菜單“ ProgetOption for target ‘ target 1’”即出現(xiàn)對工程設(shè)置的對話框,對這個對話框可謂非常復(fù)雜,共有 8個頁面,要全部高清可不容易,好在絕大部分設(shè)置項取默認(rèn)值就行了。如果系統(tǒng)計劃發(fā)布到全球,那么語言和文化也是設(shè)計者必須考慮的內(nèi)容。要想設(shè)計出讓用戶滿意的界面,首先要知道什么是好的界面,針對自己要開發(fā)的應(yīng)用程序做出初步規(guī)劃設(shè)計 界面設(shè)計初步規(guī)劃 設(shè)計用戶界面之前,最好先參照 Microsoft 或其他公司的一些應(yīng)用程序。 程序 ORG 0000H START: MOV DPTR, 0FFF8H ;送端口地址入 DPTR MOVX DPTR, A ;啟動 AD574A SET ;置 為輸入方式 LOOP: JB , LOOP ;檢測 口 INC DPTR ;使 R/C 為 1 MOVX A, DPTR ;讀取高 8位數(shù)據(jù) MOV 41H, A ;高 8位內(nèi)容存入 41H 單元 INC DPTR ;使 R/C、 A0 均為 1 INC DPTR MOVX A, DPTR ;讀取低 4位 MOV 40H, A ;將低 4位內(nèi)容存入 40H 單元 MOV 17H, 10001111B ;將比較的數(shù)值存入單元中 MOV 18H, 0110B MOV 19H, 10011011B MOV 20H, 1010B MOV AL, 40H ;將 40H 的內(nèi)容存入 AL單元中 MOV AH, 41H ;將 41H 的內(nèi)容存入 AH 單元中 01: CMP AH, 17H ;比較最小數(shù)值的高八位 JA LP1 JBE LP2 LP1: JMP 03 LP2: JMP 01 02: CMP
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