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② 單片機技術論文題目
近幾年單片機得到了飛速的發展，單片機最明顯的優勢就是可以嵌入到各種儀器、設備中。下面是我精心推薦的一些單片機技術論文題目，希望你能有所感觸!
單片機技術論文題目
1. 智能壓力感測器系統設計
2. 智能定時器
3. 液位控制系統設計
4. 液晶控制模塊的製作
5. 嵌入式激光打標機運動控制卡軟體系統設計
6. 嵌入式激光打標機運動控制卡硬體系統設計
7. 基於單片機控制的數字氣壓計的設計與實現
8. 基於MSC1211的溫度智能溫度感測器
9. 機器視覺系統
10. 防盜與恆溫系統的設計與製作
11. 防盜報警器
12. AT89S52單片機實驗系統的開發與應用
13. 在單片機系統中實現SCR(可控硅)過零控制
14. 微電阻測量系統
15. 基於單片機的電子式轉速里程錶的設計
16. 基於GSM簡訊模塊的家庭防盜報警系統
17. 公交車漢字顯示系統
18. 基於單片機的智能火災報警系統
19. WIN32環境下對PC機通用串列口通信的研究及實現
20. FIR數字濾波器的MATLAB設計與實現方法研究
21. 無刷直流電機數字控制系統的研究與設計
22. 直線電機方式的地鐵模擬地鐵系統製作
23. 穩壓電源的設計與製作
24. 線性直流穩壓電源的設計
25. 基於CPLD的步進電機控制器
26. 全自動汽車模型的設計製作
27. 單片機數字電壓表的設計
28. 數字電壓表的設計
29. 計算機比值控制系統研究與設計
30. 模擬量轉換成為數字量的紅外傳輸系統
31. 液位控制系統研究與設計
32. 基於89C2051 IC卡讀/寫器的設計
33. 基於單片機的居室安全報警系統設計
34. 模擬量轉換成為數字量紅外數據發射與接收系統
35. 有源功率因數校正及有源濾波技術的研究
36. 全自動立體停車場模擬系統的製作
37. 基於I2C匯流排氣體檢測系統的設計
38. 模擬量處理為數字量紅外語音傳輸接收系統的設計
39. 精密VF轉換器與MCS-51單片機的介面技術
40. 電話遠程監控系統的研究與製作
41. 基於UCC3802的開關電源設計
42. 串級控制系統設計
43. 分立式生活環境表的研究與製作(多功能電子萬年歷)
44. 高效智能汽車調節器
45. 變速恆頻風力發電控制系統的設計
46. 全自動汽車模型的製作
47. 信號源的設計與製作
48. 智能紅外遙控暖風機設計
49. 基於單片控制的交流調速設計
50. 基於單片機的多點無線溫度監控系統
51. 蔬菜公司恆溫庫微機監控系統
52. 數字觸發提升機控制系統
53. 農業大棚溫濕度自動檢測
54. 無人監守點滴自動監控系統的設計
55. 積分式數字電壓表設計
56. 智能豆漿機的設計
57. 採用單片機技術的脈沖頻率測量設計
58. 基於DSP的FIR濾波器設計
59. 基於單片機實現汽車報警電路的設計
單片機技術論文
單片機應用技術探究
摘要：近幾年單片機得到了飛速的發展，單片機最明顯的優勢就是可以嵌入到各種儀器、設備中。目前大量的嵌入式系統均採用單片機，本文分析了單片機的形成及發展過程以及當前的技術進展，同時分析了影響單片機系統可靠性的原因，並論述提高單片機可靠性的措施。
關鍵詞：單片機;可靠性技術;發展趨勢
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
引言
單片機,亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出埠(I/0)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路晶元上的微型計算機。現在可以說單片機是百花齊放的時期,世界上各大晶元製造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位,數不勝數,應有盡有,它們各具特色,互成互補,為單片機的應用提供廣闊的天地。縱觀單片機的發展過程,可以預示單片機的發展趨勢 。
一 、單片機的應用場合
1.1智能儀器儀表。單片機用於各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬體結構，從而可以方便地完成儀器儀表產品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能感測器等。
1.2機電一體化產品。機電一體化產品是集機械技術、微電子技術、自動化技術和計算機技術於一體，具有智能化特徵的各種機電產品。單片機在機電一體化產品的開發中可以發揮巨大的作用。典型產品如機器人、數控機床、自動包裝機、點鈔機、醫療設備、列印機、傳真機、復印機等。
1.3實時工業控制。單片機還可以用於各種物理量的採集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數的採集和控制均可以利用單片機方便地實現。在這類系統中，利用單片機作為系統控制器，可以根據被控對象的不同特徵採用不同的智能演算法，實現期望的控制指標，從而提高生產效率和產品質量。典型應用如電機轉速控制、溫度控制、自動生產線等。
1.4家用電器。家用電器是單片機的又一重要應用領域，前景十分廣闊。如空調器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設備、高檔玩具等。另外，在交通領域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應用。如汽車自動駕駛系統、航天測控系統、黑匣子還有分布式系統的前端模塊等等。
二、分析單片機可靠性限制原因及應對措施
目前，大量的嵌入式系統均採用了單片機，並且這樣的應用正在更進一步擴展;但是多年以來人們一直為單片機系統的可靠性問題所困惑。在一些要求高可靠性的控制系統中，這往往成為限制其應用的主要原因。
1.單片機系統的失效分析
一個單片機系統的可靠性是其自身軟硬體與其所處工作環境綜合作用的結果，因此系統的可靠性也應從這兩個方面去分析與設計。對於系統自身而言，能不能在保證系統各項功能實現的同時，對系統自身運行過程中出現的各種干擾信號及直接來自於系統外部的干擾信號進行有效的抑制，是決定系統可靠性的關鍵。有缺陷的系統往往只從邏輯上去保證系統功能的實現，而對於系統運行過程中可能出現的潛在的問題考慮欠缺，採取的措施不足，在干擾信號真正襲來的時候，系統就可能會陷入困境。
2. 提高可靠性的措施
2.1減少引起系統不可靠或影響系統可靠的外界因素：
1) EFT (Electrical Fast Transient)技術。EFT技術是一種抗干擾技術，它是指在振盪電路的正弦信號受到外界干擾時，其波形上會迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鍾，在交替使用施密特電路和RC濾波電路時， 就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統的時鍾信號正常工作。
2) 低雜訊布線技術及驅動技術。在傳統的單片機中，電源及地線是在集成電路外殼的對稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱點上。這樣，就使電源雜訊穿過整塊晶元，對單片機的內部電路造成干擾。現在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。這樣，不僅降低了穿過整個晶元的電流，而且在印製電路板上容易布置去耦電容，從而降低系統的雜訊。現在為了適應各種應用的需要，很多單片機採用"跳變沿軟化技術"，從而消除大電流瞬變時產生的雜訊。
3) 採用低頻時鍾。高頻外時鍾是雜訊源之一，不僅能對單片機應用系統產生干擾，而且還會對外界電路產生干擾，令電磁兼容性不能滿足要求。對於要求可靠性較高的系統，低頻外時鍾有利於降低系統的雜訊。在一些單片機中採用內部鎖相環技術，則在外部時鍾較低時，也能產生較高的內部匯流排速度，從而保證了速度又降低了雜訊。
三、單片機的發展趨勢
1單片機技術的發展前景及趨勢
由於通用型IC的仿冒現象比較嚴重，因此定製化IC將是未來單片機發展的主要方向。此外，盡管16位、32位單片機市場有所增加，但8位在未來三五年內仍將佔主流，只是成長幅度會趨緩。從應用角度講，盛揚看好消費類電子和家電產品，尤其是中小型家電產品，它屬於比較成熟的單片機應用領域;其次是高端領域的車用產品。目前，盛揚已針對汽車周邊領域推出系列產品，主要用於汽車防盜、車載電子、信息娛樂、胎壓監測、里程錶的面板等。
單片機擁有良好的應用前景，但廠商之間的競爭愈演愈烈。因此，對本土企業而言，要想脫穎而出，質量一定要好，同時還要注重產品的環保和可靠性，因為家電和汽車等產品對安全性的要求越來越高;其次，充分發揮本土廠商在特定應用領域的性價比優勢。不過，這種性價比必須建立在性能過關、可靠度過關的基礎上。
製作工藝CMO化。更小的光刻工藝提高了集成度，從而使晶元更小、成本更低、工作電壓更低、功耗更低。CPU的改進。同時，採用雙CPU結構，增加數據匯流排的寬度，提高數據處理的速度和能力;採用流水線結構，提高處理和運算速度，以適應實時控制和處理的需要。增大存儲容量，片內EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高並行口驅動能力，以減少外圍驅動晶元，增加外圍?I/O?口的邏輯功能和控制的靈活性。最後，以串列方式為主的外圍擴展;外圍電路的內裝化;和互聯網連接已是一種明顯的走向，可靠性及應用水平越來越高。
2微型單片化
現在常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、並行和串列通信介面,中斷系統、定時電路、時鍾電路集成在一塊單一的晶元上,增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動電路都集成在單一的晶元上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據用戶的要求量身定做,製造出具有自己特色的單片機晶元。 此外,現在的產品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小。現在的許多單片機都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎,使得由單片機構成的系統正朝微型化方向發展。
3串列擴展技術
在很長一段時間里,通用型單片機通過三匯流排結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著低價位OTP(One-Time Password)及各種特殊類型片內程序存儲器的發展,加之處圍介面不斷進入片內,推動了單片機“單片”應用結構的發展。特別是I2C、SPI 等串列匯流排的引入,可以使單片機的引腳設計得更少,單片機系統結構更加簡化及規范化。
4、結語
單片機改變了我們生活,縱觀我們現在生活的各個領域,從導彈的導航裝置,到飛機上各種儀表的控制,從計算機的網路通訊與數據傳輸,到工業自動化過程的實時控制和數據處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都離不開單片機, 單片機有著廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 張志良; 單片機原理與控制技術; 北京,機械工業出版社,2008
[2] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎.北京：北京航空航天大學出版社，2002.
[3] 胡漢才.單片機原理及系統設計.北京：清華大學出版社，2002.
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③ 基於單片機控制的變頻器調速控制系統
變頻調速作為交流電機調速的主要手段已經在工業領域中應用的十分廣泛，其具有的調速范圍寬、穩速精度高、動態響應快、適用范圍廣、運行可靠等技術性能，已逐步取代直流電機調速系統。變頻器的控制方式主要有三種：1.通過變頻器面板操作，即通過操作面板改變頻率的輸出和其他運行參數;2.在變頻器模擬量輸入端輸入0～10V或4～20mA信號,通過改變輸入模擬量的大小控制變頻器的輸出頻率;3.通過變頻器的通訊口(多為RS485)進行控制。第一種方式一般用於現場手動調節和參數設定，後二種方式多用於自動調節和遠程式控制制。工控領域中常用的PLC、DCS等控制系統都具有適用於變頻器介面條件的控制模塊，可以方便的實現變頻器的閉環自動控制，在大中型的控制系統中使用較為普遍。而對於一些小型實驗裝置和嵌入式控制裝置，處理器在控制變頻器之外，一般還需要處理鍵盤輸入、顯示屏、數據採集和其它過程式控制制等工作，這種控制要求更適合採用單片機系統作為控制核心，而以PLC加操作面板的形式，雖能實現功能但成本過高，不宜採用。
使用單片機控制變頻器可以選擇後二種方式，採用通訊口方式控制，其優點是控制功能全面，通過相應的電平轉換電路適合變頻器的通訊口形式(RS484/RS232/CAN等)，就可與變頻器進行通訊，硬體簡單，二者間的連線數量少連接方便。缺點是需要了解掌握變頻器的通訊協議才能進行控制編程，軟體設計復雜。由於不同品牌的變頻器通訊介面和通訊協議各不相同，目前尚沒有統一的標准，只能針對一種變頻器進行開發，縮小了變頻器品種的選擇范圍，適用性受到限制。而對於模擬量輸入控制方式，則幾乎在所有的變頻器中都能支持，雖然在功能上比較單一，但可實現調速的主要功能，能滿足多數場合的使用要求，具有普遍性。
最常用的模擬量輸入調速方法是通過電位器來調節頻率，即改變模擬量輸入的電壓值，達到調節轉速的目的。採用機械式電位器雖簡單易行，但易磨損，長期使用不夠穩定，同時還有一個最大的缺陷是只適合手動調節，不能實現自動調節。筆者採用數字電位器替代機械式電位器，在單片機的控制下，不但能進行簡單的手動變頻調速，還能根據控制要求實現PID閉環自動控制，不失為一種功能全面的單片機控制變頻器的好方法。原文位置
數字電位器
筆者採用美國Xicor公司的X9221雙E2POT非易失性數控電位器，電阻陣列端電壓±5V，分為64個抽頭。X9211包含二個電阻陣列，每個陣列包含有63個電阻單元。在每個單元之間和二個端點都有可以被訪問的抽頭點。滑動單元在陣列中的位置由用戶通過二線制串列匯流排介面控制。每個電阻陣列與一個滑動端計數寄存器和四個8位數據寄存器聯系在一起，這四個數據寄存器可以由用戶直接寫入和讀出，滑動端計數寄存器的內容控制滑動端在電阻陣列中的位置。功能框圖如圖1 所示。原文位置
圖1 功能框圖
原文位置
X9211的寫入單元為8位元組的E2PROM存儲器，寫入次數105次，數據保存時間100年，亦即電位器抽頭位置具有掉電保持功能，不會因為失電而改變。X9211共有3種電阻陣列值：2KΩ、10KΩ、50KΩ，可根據實際需要選擇;解析度為每個電位器64個抽頭;採用20引腳DIP和SOIC封裝。本文所以選擇使用雙組電位器X9221，是因為控制對象除變頻器外，還有一組由可控硅調壓控溫的電加熱器，同樣可以採用數字電位器的方法進行調控，這樣使用一片X9221就可實現對二個對象的控制，對二者可以分別進行調節和控制，互不影響，因此非常適合雙路輸出的控制要求，方便簡捷，一舉兩得。
單片機與數字電位器介面
X9221支持I2C二線制串列匯流排規約，與單片機的介面只需要2根I/O線。單片機作為主機可按照規約規定的時序啟動數據的傳輸，並為發送和接收操作提供時鍾，X9221作為從機響應主機的操作，從匯流排上接收數據或將數據送至匯流排上，從而實現單片機對X9221的讀寫操作，硬體介面電路如圖2所示。
圖2中X9221的二組電阻陣列分別連接變頻器調節端子和電熱器調節端子，在變頻器介面端子中還有一個控制變頻器啟停的干接點，由單片機P3.2口經驅動控制繼電器實現。與變頻器模擬控制介面連接需要注意的是，一般變頻器的輸入介面的提供的電壓是0-10V，X9221電阻陣列的端電壓相對於Vss是±5V，如果按一般習慣將變頻器控制介面的負極 0V與Vss連接作為公共端時，那麼電位器的VH端電壓相對Vss將會是10V，超出了允許范圍，會造成器件損壞。因此二者連接時應將變頻器控制介面的正極10V與X9211的正電源Vcc電源連接作為公共端，即共正極連接，這樣就可以保證電位器的VH和VL的 端電壓會在±5V的正常工作范圍內。由於變頻器採用的是整流—PWM逆變輸出的工作原理，在工作過程中必然會產生許多高次諧波，對單片機系統的干擾較大，因此二者間的連接應使用屏蔽電纜，並將屏蔽層一端可靠接地;同時在X9221的輸出端增加濾波電容，減少高頻信號的引入。
軟體設計
X9221包括二個滑動端計數寄存器(WCR)，每個E2POT電位器各對應一個。WCR可以被認為是一個6位並行和串列裝載的帶有輸出解碼的計數器，用來選擇沿著電阻陣列的六十四選一的開關。WCR的內容可以有4種方法來改變：1.可以由主機通過Write WCR指令來直接寫入(串列載入);2.可以通過XFR Data Register指令把四個輔助數據寄存器之一的內容直接寫入(並行裝載);3.可以通過Increment/Decrement指令一步一步地修改;4.可以在上電時裝入它的數據寄存器0(R0)的內容。
送給X9221所有的命令都由開始條件為引導，這個條件就是當SCL為高時，SDA由高至低的跳變。X9221連續監視SCL和SDA線上的開始條件，在遇到這個條件前將不響應任何命令。接著單片機必須輸出要訪問的X9221的8位地址。其中高4位為器件類型辨識符，固定為0101，低4位是該器件地址，由X9221的A0-A3輸入端的狀態來定義。在本設計中A0-A3全部接地，故地址為50H。 X9221在比較地址成功後會作出一個應答響應，以表示數據接收成功。接著單片機可以送出一個位元組包括指令和寄存器指針的信息，格式如下：
其中高4位決定操作指令，P0位選擇二個電位器中的一個，最低2位(R1 R0)選擇4個寄存器中的一個。最後以SCL為高時SDA由低到高的跳變為一個終止條件來結束。終止條件一旦發出，則X9221開始內部的寫周期，典型的寫周期時間為10ms，如果單片機在X9221寫操作周期內訪問，則沒有應答返回，此時可以採用輪詢的方式等待應答信息。詳細的時序及指令說明請參閱器件手冊。
原文位置
結語
採用數字電位器控制變頻器調速，可適用於各種規格型號的變頻器，硬體組成簡單，不需要價格較高外圍電路復雜的D/A晶元，在單片機的控制下可進行閉環迴路的自動跟蹤調節，性價比高，易於實現。筆者所設計的電路實際應用於微型噴霧乾燥實驗機的電腦控制器中，已小批量生產。噴霧乾燥實驗機是將液體溶液乾燥加工成為固體粉末，多用於醫葯、食品、化工和實驗室等進行樣品的制備和實驗。在實驗中要求能夠根據物料的特性選擇不同的乾燥風量和加熱溫度，該功能的實現就是通過51 單片機控制一片數字電位器X9221，分別調節風機變頻器和加熱器可控硅調壓模塊控制風機轉速和加熱功率，採用模糊控制結合PID調節的控制方法，根據用戶設定的溫度和風量值，實現了風量和加熱溫度的自動調節，取得了滿意的結果。因此，使用單片機系統控制變頻器調速時，採用數字電位器作為輸出調節介面，是一個簡單實用、適用范圍廣、具有較高性價比的好方法。
參考資料：http://www.chuandong.com/cdbbs/2008-4/26/084266F0DD4331.html