【正文】 大學(xué)生活結(jié)束，似水流年的日子里，我開(kāi)始期待明天。大學(xué)生活使我懂得了許多，在這期間我在學(xué)校過(guò)的很充實(shí)，這篇畢業(yè)論文的完成，與我的周?chē)娜耸欠植婚_(kāi)的，在此表示感謝。以單片機(jī)技術(shù)運(yùn)用于為核心的智能溫控風(fēng)扇，結(jié)合簡(jiǎn)單電路電機(jī)控制，在結(jié)構(gòu)小巧美觀，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活，使用方便安全，具有易于安裝、易于操作、易于維護(hù)等特點(diǎn)。本系統(tǒng)在當(dāng)今提倡人性化設(shè)計(jì)和健康產(chǎn)品的環(huán)境下具有非常好的市場(chǎng)前景。系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)環(huán)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能。作為數(shù)組元素的構(gòu)體變量包括任務(wù)名、任務(wù)優(yōu)先級(jí)、任務(wù)標(biāo)志位等，其中任務(wù)名、任務(wù)標(biāo)志位定義為字符串?dāng)?shù)組，　　采用雙重循環(huán)語(yǔ)句來(lái)讀寫(xiě)任務(wù)模塊調(diào)度表，調(diào)用相應(yīng)任務(wù)模塊，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作模式的管理，完成姿態(tài)軌道控制任務(wù)。通過(guò)姿軌控系統(tǒng)工作模式管理模塊對(duì)各應(yīng)用軟件任務(wù)模塊的調(diào)用來(lái)完成姿軌控應(yīng)用軟件系統(tǒng)的功能。在任務(wù)調(diào)度上，所有任務(wù)都工作在可剝奪的調(diào)度方式下，即在任何時(shí)刻，只要有一個(gè)任務(wù)進(jìn)入就緒狀態(tài)而且優(yōu)先級(jí)高于正在運(yùn)行的任務(wù)，則立即掛起當(dāng)前的任務(wù)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行新的任務(wù)，直到這個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成后，再喚醒原來(lái)被掛起的低優(yōu)先級(jí)任務(wù)。 在整個(gè)姿軌控系統(tǒng)中多任務(wù)管理任務(wù)工作于系統(tǒng)級(jí)，其他的任務(wù)均工作于應(yīng)用級(jí)?！　∽塑壙貞?yīng)用程序在實(shí)現(xiàn)上由多個(gè)任務(wù)協(xié)同工作完成，在結(jié)構(gòu)上分為多任務(wù)調(diào)度管理任務(wù)(或稱為Schedule任務(wù))、遙測(cè)遙控任務(wù)、故障診斷及系統(tǒng)重構(gòu)任務(wù)、程序和數(shù)據(jù)注入任務(wù)、系統(tǒng)工作模式管理任務(wù)、姿態(tài)確定與控制、軌道控制等應(yīng)用任務(wù)模塊。可將星載控制計(jì)算機(jī)軟件分為三部分：系統(tǒng)引導(dǎo)程序、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。針對(duì)衛(wèi)星姿軌控系統(tǒng)的需求，軟件系統(tǒng)采用縱橫結(jié)合型體系結(jié)構(gòu)。　　縱向體系結(jié)構(gòu)中包含層次和線索兩個(gè)概念。這種結(jié)構(gòu)支持基于抽象層次的設(shè)計(jì)、演化和重用。垂直型包含一系列類(lèi)，并將它們組織成層次和線索。面向?qū)ο蟮慕M織方式　　數(shù)據(jù)和它的原始操作是封裝在對(duì)象內(nèi)部，對(duì)象通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)來(lái)協(xié)同工作?！　鹘y(tǒng)星載軟件的設(shè)計(jì)方法、開(kāi)發(fā)手段已不能適應(yīng)日益復(fù)雜的需求，采用微內(nèi)核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種縮短開(kāi)發(fā)周期、調(diào)試方便有效的快速解決方案。使用時(shí)要與去耦電容成對(duì)使用。作為儲(chǔ)能元件，它吸收或提供該集成電路內(nèi)部三極管導(dǎo)通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統(tǒng)噪聲。 在應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)者都有各自的經(jīng)驗(yàn)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序是事先寫(xiě)好的，不可能有非法指令或?qū)ぶ?。交替使用施密特電路和rc濾波可以使這類(lèi)毛刺不起作用，這就是eft技術(shù)。在是否使用低電壓復(fù)位功能時(shí)應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用情況權(quán)衡一下。 看門(mén)狗技術(shù)是監(jiān)測(cè)應(yīng)用程序中的一段定時(shí)中斷服務(wù)程序的運(yùn)行狀況，當(dāng)這段程序不工作時(shí)判斷為系統(tǒng)故障，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。以降低di/dt。另一個(gè)在集成電路設(shè)計(jì)上降低噪聲的例子是驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)中，在電源、地的引出上通常將其安排在對(duì)稱的兩邊。以8051單片機(jī)為例，最短指令周期1μs時(shí)，外時(shí)鐘是12mhz。 （5）布線時(shí)避免90度折線,減少高頻噪聲發(fā)射。 （2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯(lián)電路,電阻一般選幾K到幾十K,）,減小電火花影響。 減小干擾源的du/dt主要是通過(guò)在干擾源兩端并聯(lián)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （5）漏電耦合： 這種耦合是純電阻性的,在絕緣不好時(shí)就會(huì)發(fā)生。 （3）電容耦合： 又稱電場(chǎng)耦合或靜電耦合。對(duì)于這種形式,最有效的方法就是加入去耦電路。 干擾的耦合方式 干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)是通過(guò)一定的耦合通道才對(duì)測(cè)控系統(tǒng)產(chǎn)生作用的。 干擾的分類(lèi)干擾的分類(lèi)有好多種,通?？梢园凑赵肼暜a(chǎn)生的原因、傳導(dǎo)方式、波形特性等等進(jìn)行不同的分類(lèi)。典型的干擾傳播路徑是通過(guò)導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào), 用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述如下：du/dt, di/dt大的地方就是干擾源。在C51指令中，延時(shí)子程序是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，并且延時(shí)時(shí)間也很容易更改，可參見(jiàn)程序清單中的DELAY延時(shí)子程序。此電路中，74LS273用于驅(qū)動(dòng)LED的8位段碼，8位LED相應(yīng)的a—g段連在一起，它們的公共端分別連至由74LS138（點(diǎn)擊芯片型號(hào)可瀏覽其詳細(xì)的技術(shù)手冊(cè)）譯碼選通后經(jīng)74LS04反相驅(qū)動(dòng)的輸出端。 ④ 集成塊與插座接觸可靠,用雙簧插座,最好集成塊直接焊在印制板上,防止器件接觸不良故障。防止復(fù)位不充分, CPU就工作,尤其有EEPROM的器件,復(fù)位不充份會(huì)改變EEPROM的內(nèi)容。 （6）防雷電用光纖隔離最為有效。次級(jí)加低通濾波器:吸收變壓器產(chǎn)生的浪涌電壓。 （5）在速度能滿足要求的前提下,盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字電路。除減小壓降外,更重要的是降低耦合噪聲。DCDC方式是工作在較高的頻率上,需要注意的是PCB布板時(shí)避免交叉設(shè)計(jì),各自濾波、旁路電容要緊靠IC附近,負(fù)載電流最后會(huì)和即可。使能PWM控制信號(hào)需要適當(dāng)?shù)母綦x,避免相互干擾和驅(qū)動(dòng)能力問(wèn)題。線性大功率LED恒流輸出可以并聯(lián)使用,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中我們往往找不到較大電流的驅(qū)動(dòng)IC,一般2A以上就很少見(jiàn),標(biāo)稱2A的IC也不一定可以極限使用。如圖81：圖81 LED動(dòng)態(tài)掃描顯示電路采用集成三極管可以保持每路LED電流一致,這些三極管在相同溫度環(huán)境下、相同工藝條件生產(chǎn)出來(lái)的β值一樣,可以保證每路電流基本一樣。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P1口管腳寫(xiě)入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。128*8位內(nèi)部RAM4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器如圖71：圖711． 主要特性：?jiǎn)纹瑱C(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。 接收信號(hào)放大電路輸出的信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生了頻移，此頻移在0～3 kHz范圍，反映流體的流速大小，由于此頻移相對(duì)于發(fā)射信號(hào)頻率較小，直接進(jìn)行頻率測(cè)量精度難以保證，所以采取混頻措施得到差頻信號(hào)。 該模塊主要是將探頭接收到的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，得到含有流體流速信息的多普勒頻偏信號(hào)，供后續(xù)數(shù)字系統(tǒng)部分做進(jìn)一步分析處理。由于超聲波的頻率較高(640 M)，進(jìn)行功率放大時(shí)一般的功率放大集成電路帶寬不夠，因此只好用功率晶體管搭放大電路。RESET有效時(shí)，清除調(diào)節(jié)字寄存器。+ V或+5 V供電，極低功耗，28腳SSOP封裝。一般的正弦振蕩電路會(huì)有很多諧波分量，而且頻率漂移較大，一旦調(diào)節(jié)好了頻率又不易修改，使系統(tǒng)適應(yīng)不同頻率傳感器的靈活性減低，但是DDS芯片可以解決這些問(wèn)題。 圖68 圖67 發(fā)射電路發(fā)射電路如圖68（a）所示。在工作環(huán)境中，對(duì)聲速影響的因素很多。接收模塊主要接收回波信號(hào)和關(guān)閉計(jì)數(shù)器，當(dāng)接收模塊接收到信號(hào)以后，便啟動(dòng)計(jì)數(shù)，達(dá)到計(jì)數(shù)值，就輸出高電平，用來(lái)關(guān)閉計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。FPGA主要由發(fā)射模塊、順序執(zhí)行計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器與接收模塊五部分組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖64所示。第一路到第五路超聲波換能器用于測(cè)量距離，測(cè)量距離的五路超聲波換能器按等間距分別安裝在測(cè)距儀的固定板上，系統(tǒng)采用收發(fā)同體的探頭，其波束角很小，有效的保證了各探頭到被測(cè)物體的垂直測(cè)量距離。單片機(jī)系統(tǒng)與FPGA系統(tǒng)是測(cè)距儀的核心部件，用來(lái)協(xié)調(diào)各部分元件工作。圖63系統(tǒng)組成框圖為了避免溫度對(duì)聲波傳播速度的影響，都采用溫度補(bǔ)償以適應(yīng)在不同環(huán)境下正常工作的需求。圖62超聲波測(cè)距系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)超聲波測(cè)距系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)接收到的超聲波分別被前置放大電路、帶通濾波器放大器、混頻器及低通濾波器處理獲得含有流體流速信息的低頻模擬多普勒信號(hào)，再送到數(shù)字系統(tǒng)部分的DSP(TMS320F2812)的模／數(shù)(A／D)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。如圖61： 圖61根據(jù)超聲波聲道結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為單聲道和多聲道超聲波流量計(jì)；根據(jù)超聲波流量計(jì)適用的流道不同可分為管道流量計(jì)、管渠流量計(jì)和河流流量計(jì)；根據(jù)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)原理，超聲波流量計(jì)非接觸測(cè)量方法分為：傳播時(shí)差法、多普勒法、波束偏移法及流動(dòng)超聲法等不同類(lèi)型，其中傳播時(shí)差法又分為直接時(shí)差法、相位差法和頻差法。上世紀(jì)70年代以后，由于集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，高性能、高穩(wěn)定性的鎖相技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，才使實(shí)用的超聲波流量計(jì)得以迅速發(fā)展。 ＊輸出電壓擺幅大（) 。 ＊低輸入偏流。 ＊電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?3—30V)；雙電源(177。 LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。由于PSW存放程序執(zhí)行中的狀態(tài)，故又叫程序狀態(tài)字。MCS－51反映帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果是否有溢出，有溢出時(shí)，此位為1，否則為0。如果操作結(jié)果在最高位有進(jìn)位（加法）或者借位（減法），則該位為1，否則為0。其每位的具體含意如下所示。累加器ACC是一個(gè)八位寄存器，它是CPU中工作最頻繁的寄存器。從而，一切指令、數(shù)據(jù)都可經(jīng)內(nèi)部總線傳送，有如大城市內(nèi)各種物品的傳送都經(jīng)過(guò)干道進(jìn)行。實(shí)際上單片機(jī)里面還有一個(gè)時(shí)鐘電路，使單片機(jī)在進(jìn)行運(yùn)算和控制時(shí)，都能有節(jié)奏地進(jìn)行。單片機(jī)除了進(jìn)行運(yùn)算外，還要完成控制功能。考慮到紅外遙控常用的載波頻率38kHZ與測(cè)距的超聲波頻率40kHZ較為接近，可以利用它制作超聲波檢測(cè)接收電路。 超聲波檢測(cè)接收電路超聲波檢測(cè)接收電路是利用壓電晶體的諧振來(lái)工作的。輸出端采用兩個(gè)反向器并聯(lián)，用以提高驅(qū)動(dòng)能力。所以，只要對(duì)這種材料加以交變電場(chǎng)，它就會(huì)產(chǎn)生交變的應(yīng)變，從而產(chǎn)生超聲振動(dòng)。探頭由壓電晶片、楔塊、接頭等組成，是超聲檢測(cè)中最常用的實(shí)現(xiàn)電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的一種傳感器件，是超聲波檢測(cè)裝置的重要組成部分。電聲型主要有：1 壓電傳感器；2 磁致伸縮傳感器；3 靜電傳感器。圖31液晶顯示電路 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件包括主程序、溫度采集子程序、定時(shí)器計(jì)時(shí)子程序、計(jì)算子程序、液晶顯示子程序等。它提供了豐富的指令設(shè)置：清顯示，光標(biāo)回原點(diǎn)，顯示開(kāi)/關(guān)，光標(biāo)開(kāi)/關(guān)，顯示字符閃爍，光標(biāo)移位，顯示移位等。 液晶顯示電路字符點(diǎn)陣系列模塊是一類(lèi)專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型顯示模塊。數(shù)字式溫度傳感器和模擬溫度傳感器最大的區(qū)別是：將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)串行通信的方式輸出。整形后的信號(hào)由C1耦合給帶有鎖定環(huán)的音頻譯碼集成塊LM567的輸入端3腳，當(dāng)輸入信號(hào)的幅度落在其中心頻率上時(shí)，LM567的邏輯輸出端8腳由高電平躍變?yōu)榈碗娖?。為增大超聲波的發(fā)射頻率，本設(shè)計(jì)利用了單運(yùn)放LM386，發(fā)射距離可達(dá)4m。其集成度高，片內(nèi)資源豐富，接口模塊包括SPI、SCI、I2C、A/D、PWM等，在FLASH存儲(chǔ)控制及加密方面有較強(qiáng)的功能。圖12本超聲波測(cè)距儀的具體工作過(guò)程如下，在單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)后，MC9S12DG128B產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)，控制外圍電路產(chǎn)生40kHz的超聲波，經(jīng)整形放大后加到超聲波換能器發(fā)射出頻率為40kHz的超聲波。壓電式超聲波發(fā)生器的內(nèi)部有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動(dòng)型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。超聲波發(fā)生器在某一時(shí)刻發(fā)出超聲波信號(hào)，遇到被測(cè)物體后反射回來(lái)，被超聲波接收器接收到。圖11超聲波測(cè)距電路表1 溫度與波速的關(guān)系表溫度/℃20100102030100波速/m/s319325323338344349386由于超聲波屬于