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stc單片機范文第1篇

關鍵詞：stc89C54；投珠機；語音播報

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）32-7758-03

1 概述

隨著各種電子設備的發(fā)展，游戲機在娛樂行業(yè)得到了很大程度的發(fā)展，現(xiàn)已開發(fā)出針對各種年齡階段人群的游戲機。該文重點闡述了一款基于STC8954RD單片機平臺的投珠機的設計。該投珠機現(xiàn)已在各大超市或娛樂場所穩(wěn)定運行，該投珠機通過投幣器投入硬幣，對應出來相應數(shù)量的珠子，在固定的投珠孔投入珠子即可開始游戲。該設備具備斷電保護功能和相關數(shù)據的累計功能，可以在輸入密碼情況下隨時查詢當前累計的錢數(shù)，并帶有語音播報功能。

2 概述

投珠機電路板右下角有 3個黑色的小按鈕，分別是機器的“設置”鍵、“+”、“-”，可查看并播報投幣金額，及修改各項游戲參數(shù)。只有在無人游戲狀態(tài)下，打開機器才可以修改相關設置。 如單獨按“+”鍵、“-”鍵可設置音樂聲音大小。每按一次設置鍵，均有相應語音提示，此時按“-”鍵、“+”鍵可更改參數(shù)，并且2秒鐘后會自動保存并退出設置狀態(tài)?？稍O置游戲模式，模式分為2種：普通模式與智能模式。普通模式是只要向機器投珠，即有反應；而智能模式是只有先投幣后，投珠才有反應；并且中獎后機器出珠的數(shù)量，是機器接受珠子的數(shù)量，超出機器出珠數(shù)量，投珠將沒有反應。這樣可有效避免市場上其他珠子放入機器游戲。此時按“+”“-”鍵可更改參數(shù)。（0代表普通模式，1代表智能模式）。當機器出現(xiàn)故障不能正常運轉時，機器會發(fā)出報警，并會給出語音提示，只要按照語音提示操作即可排除故障。

3 系統(tǒng)結構

5.2 顯示燈程序設計

投珠機顯示小燈共16個，都是共陽極接法，通過單片機驅動LN2003驅動，按鍵檢測在檢測到玩家投珠后，進入游戲狀態(tài)，采用的是單個小燈循環(huán)跑的形式，每個小燈對應不同的中獎率，分別為5倍，4倍，3倍，2倍，1倍和0倍，按下中間的停止按鍵，小燈立即停止，如果落在3倍上，那么就是中獎三倍，投入珠子的數(shù)量乘以3即為玩家獲得的珠子。通過調節(jié)不同小燈的延時時間來確定中獎率，也就是把0倍的時間稍微調的長一點，而倍數(shù)時間比較短，這樣中獎的幾率就是可控的，因為間隔的時間較短，玩家一般看不出來。如果玩家長時間沒有按停止按鍵，那么在小燈轉了一定的時間自動停止，停止的時間是要求三圈以上加上一個隨機時間。顯示燈在空閑模式還有小燈整體循環(huán)跑的程序和整體閃爍的功能。同時要求在小燈控制的同時配套音樂播放。

5.3 數(shù)碼管顯示程序

數(shù)碼管顯示部分由單片機控制三片74HC595D來控制三個數(shù)碼管數(shù)碼管之間輸入輸出串聯(lián)起來，各個數(shù)碼管之間有進位，實際上只使用兩個還有一個數(shù)碼管預留，利用單片機控制74HC595D的第11、 12腳接口來傳遞數(shù)據。在數(shù)碼管顯示子程序里面要做好提取數(shù)據的千位、百位、十位、個位，如果要顯示一個4位數(shù)，或者三位數(shù)，那么由兩個數(shù)碼管分兩次顯示交替實現(xiàn)，先顯示千位和百位，再顯示十位和個位，中間閃爍間隔，來回顯示三次。

5.4 EEPROM存儲

在游戲過程中有可能會發(fā)生斷電的情況，那么要求玩家斷電前投幣的狀態(tài)和投珠的狀態(tài)藥能夠保持，本系統(tǒng)采用了將玩家投幣數(shù)和投珠數(shù)以及中獎數(shù)以及已出珠數(shù)四個變量在發(fā)生改變時存儲在EEPROM中，防止掉電丟失。在主程序開始之前初始化階段都要求讀取這四個變量。

游戲機機主可能要查詢機器的中獎率或者總的投幣數(shù)，在開機狀態(tài)下，連擊六下停止鍵，進入查詢程序，然后輸入相應的項目可以通過讀取EEPROM來獲得這兩個數(shù)值，同樣在這兩個變量發(fā)生改變的時候，也需要及時的寫入EEPROM中。

5.5 中斷服務程序

本系統(tǒng)要求游戲機不管處于什么模式，一旦有投幣或者投珠的情況，要立即切換到游戲模式中，所以在投幣與投珠的兩個檢測上采用的外中斷的形式，投幣采用的外中斷0，投珠采用的是外中斷2實現(xiàn)的，觸發(fā)中斷之后除了立即響應外，還需要修改EEPROM內部的數(shù)據。由于系統(tǒng)軟件涉及到時間要求，本系統(tǒng)采用了定時器0來及時計時。

6 結束語

本投珠機在單片機控制的基礎上，采用了微動開關檢測投珠與落珠，利用中斷進入游戲程序，并在開始游戲程序之前設置了設定模式。在調試的過程中，發(fā)現(xiàn)喇叭有雜音，經檢查發(fā)現(xiàn)功放部分PCB走線從芯片底下直接穿過的，有電磁干擾，改進PCB解決問題；在批量生產之前廠商提出部分貼片元件0603封裝的，操作工人在量產的過程中有難度，加長了工時，換用0805的封裝解決問題；第一批生產了一百臺機器，發(fā)現(xiàn)有部分機器吐珠不正確的情況，經過檢查發(fā)現(xiàn)時程序不夠優(yōu)化響應不夠及時導致的，經修改解決問題。

該游戲機的設計成本較低，具有較高的實用價值?，F(xiàn)已量產運行穩(wěn)定，但智能程度可能不夠。

參考文獻：

[1] 丁向榮.STC系列增強型8051單片機原理與應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

stc單片機范文第2篇

關鍵詞：STC89C52單片機；溫度控制；溫度檢測

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)04-0902-02

A Temperature Control System Based on STC89C52 MCU

WU Jian, HOU Wen, ZHENG Bin

(National Key Laboratory for Electronic Measurement Technology, North University of China, Taiyuan 030051, China)

Abstract: This paper discusses a STC89C52 MCU to increase the technical indexes of accused of temperature control system，Presented the design of the MCU circuitry of system, temperature control output circuit, temperature detecting amplifier circuit and so on. Realized of furnace temperature automatic control and improve the precision temperature control. Be provided with important engineering use value.

Key words: STC89C52 MCU; temperature control; temperature test

隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，利用溫度控制表，溫度接觸器的控制方式已不能滿足高精度、高速度的控制要求，其主要缺點是溫度波動范圍大，受儀表本身誤差和交流接觸器壽命的限制，通斷頻率很低。本文設計了一種基于STC89C52單片機控制的溫度控制系統(tǒng)。它使用了較少的器件和較為簡單的電路設計，因此具有成本低、控制方便，實用性強等特點。

1 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)是對電爐爐溫進行控制的微機控制系統(tǒng)?？刂品绞绞菃伍]環(huán)控制形式。溫度控制系統(tǒng)是以STC89C52單片機為控制核心，其系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

鍵盤將溫度設定值和溫度反饋值送入單片機，然后經過運算得到輸出控制量，輸出控制量控制控溫輸出電路得到控制電壓，施加到驅動器上，從而控制電加熱爐內溫度。

2 系統(tǒng)硬件設計

硬件系統(tǒng)由單片機電路，溫度檢測放大電路，A/D、D/A轉換電路，控溫輸出電路等組成。下面分別給予介紹。

2.1 單片機電路

STC89C52是一個低功耗，高性能的51內核的CMOS 8位單片機， 具有在線編程功能，不再需要啟動像STC89C51那樣的12V的VPP編程高壓[1]。 使用簡單且價格非常低廉。故本文使用STC89C52為系統(tǒng)的主控制器。單片機發(fā)送溫度設定值和采集溫度反饋值，并據此調節(jié)I/O的輸出來控制溫度的值。

2.2 溫度檢測放大電路

溫度檢測電路承擔著檢測電阻爐溫度并將溫度數(shù)據傳輸?shù)絾纹瑱C的任務。鉑電阻最常應用于中低溫區(qū)，精度高，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小，測量范圍一般為-200～850℃。目前應用最廣泛的是Pt100。Pt100鉑熱電阻與溫度的關系如下：

(1)

其中：Rt――溫度為t℃時鉑電阻的電阻值（Ω）；R0――溫度為0℃時鉑電阻的電阻值（Ω）；A，B，C――常數(shù)，3.96847×10-3 （℃-1）；-5.847×10-7 （℃-2）；-4.22×10-12（℃-3）。

信號放大電路采用OP07E放大器，溫度信號輸入采用差動放大模式，輸入電壓范圍為+/-14V，輸出電壓范圍為+/-12V。設計電路如圖2所示。

U1放大器放大倍數(shù)為：

(2)

2.3 A/D轉換電路

溫度檢測電路采集到的溫度值為模擬信號，需要轉化為數(shù)字信號才能被單片機處理。溫度控制系統(tǒng)的A/D轉換模塊采用ADC0804型8位全MOS A/D轉換器。轉換時間約為100μs，轉換時鐘信號可以由內部施密特電路和外接RC電路構成的震蕩器產生，當/CS與/WR同時有效時便啟動A/D轉換，經DATA口送入單片機，再采集第二個模擬量進行轉換。

2.4 D/A轉換電路

溫度控制系統(tǒng)的D/A轉換芯片采用DAC0832。D/A轉換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及轉換控制電路構成[2]。DAC0832的主要特性參數(shù)：分辨率為8位；電流穩(wěn)定時間1us；可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；只需在滿量程下調整其線性度；單一電源供電，電壓范圍為+5V～+15V；低功耗，功耗為200mW。

2.5 可控硅調功控溫電路

溫度控制電路采用可控硅調功率方式。雙向可控硅串在50Hz交流電源和加熱絲電路中，在給定周期里改變可控硅開關的接通時間改變加熱功率，從而實現(xiàn)溫度調節(jié)[3]。如圖3所示。

可控硅驅動器MOC3041集光電隔離、過零檢測功能于一身，具有體積小、功耗低、抗干擾能力強，無噪聲等優(yōu)點[4]，RS、CS為吸收電路，起保護作用。經驗公式如下：

Cs=（2～4）IT×10-3(uF)(3)

Rs=10～50Ω(4)

R17是觸發(fā)器輸出限流電阻，取51Ω。R16是驅動器的門極電阻，一般取值300-500Ω。

3 PID溫度控制算法

溫度控制技術大致可分為定值開關控溫法，PID線性控溫法。定值開關控溫法通過硬件電路或軟件計算判別，系統(tǒng)溫度上升至設定點時關斷電源，當系統(tǒng)溫度下降至設定點時開通電源，因而無法克服溫度變化過程的滯后性，致使被控溫度波動較大，精度低。當我們不完全了解被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)的參數(shù)時，最適合用PID控制技術。PID線性控溫法主要取決于比例值、積分值、微分值[5]。只要三參數(shù)選取的正確，其控制精度是比較令人滿意的。當執(zhí)行機構需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量時，需要用PID的“增量算法”。增量式PID控制算法可以通過（式5）推導出。

(5)

Uk――控制器的輸出值；ek――控制器輸入與設定值之間的誤差；Kp――比例系數(shù)；

Ti――積分時間常數(shù)；Td――微分時間常數(shù)；T――調節(jié)時間。由（式5）可以得到控制器的第k－1個采樣時刻的輸出值為：

(6)

將（式5）與（式6）相減并整理，就可以得到增量式PID控制算法公式：

(7)

其中：

由（式7）可以看出，如果計算機控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定A、B、C，只要使用前后三次測量的偏差值，就可以由（式7）求出控制量。物理模型如圖4所示。

4 系統(tǒng)軟件設計

為了便于程序的調試與維護，系統(tǒng)全部程序采用模塊化結構。由一個主程序和若干子程序組成。子程序主要包括A/D轉換子程序、D/A轉換子程序、LED顯示子程序、增量式PID控制子程序、鍵盤控制子程序等，各子程序均能很快返回主程序，不會發(fā)生子程序時間過長等問題，子程序對相關事件的處理依靠標志位和判斷標志位來完成。主程序通過調用各個子程序來完成所有的溫度控制器功能。主程序的流程圖如圖5所示。

5 設計結果

設計的溫度控制系統(tǒng)基于STC89C52單片機，采用了信號放大，可控硅控制等簡單的電路，經過焊接、 組裝、 調試后，可以很好實現(xiàn)控制功能，具有很強的實用性，尤其是具有體積小、 易移動等優(yōu)點。 該方案也可以在功能上加以擴展，如加上LED電路，當?shù)竭_我們想要的溫度時綠燈亮，當超過我們想要的溫度一定量程時紅燈亮。

參考文獻：

[1] 張俊謨.單片機中級教程[M].北京:北京航空航天大學出版社,1999:75-86.

[2] 小島郁太郎.實現(xiàn)數(shù)字電路與模擬電路及軟件的協(xié)調設計[J].電子設計應用,2009(6):15-20.

[3] 王海寧.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2008.

stc單片機范文第3篇

Abstract： In order to reduce the damage caused by the elevator protection measures which cannot respond positively to the elevator， a verification method of the anti-falling hydraulic system is designed. The method utilizes the infrared distance sensor module and the acceleration sensor module monitoring the status of the elevator and STC12C5A60S2-351 microcontroller as the control core， collecting distance and acceleration while controlling the L9110S motor module to achieve the negative and the positive rotation of the DC motor. The motor control hydraulic system achieves the elevator monitoring and braking.

關鍵詞：電梯；防墜系統(tǒng)；STC12C5A60S2-351單片機；紅外測距傳感器；加速度傳感器

Key words： elevator；system of anti-falling；STC12C5A60S2-351 single-chip；infrared ranging sensor；acceleration sensor

中圖分類號：TP202 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0097-03

0 引言

現(xiàn)代化進程加快，越來越多的改成建筑拔地而起，電梯成了人們主要的上樓代步工具，電梯安全就尤為重要，我們應該重視電梯安全來有效保障我們的生命財產安全。目前我們的電梯上配備的保護裝置有限速系統(tǒng)、行程極限系統(tǒng)、緩沖器系統(tǒng)、制動器系統(tǒng)[1]。中北大學利用安全氣囊作為電梯的保護裝置，防止肉體直接與轎廂碰撞[2]。利用紅外溫度傳感器監(jiān)測電梯運行狀態(tài)，實現(xiàn)了快速、準確、方便、無接觸的測量[3]。嘉興市特種設備檢測院提出一種利用光電編碼器測量電梯的速度，利用電磁伸縮桿制成限速器[4]，機械結構簡單，動作速度穩(wěn)定。上海交通大學提出了電梯被動安全系統(tǒng)的設計方法[5]，利用有限元方法得到了電梯和成員的動態(tài)響應。錦州市特種設備監(jiān)督檢測所提出了新型防墜落裝置，通過緩沖器的能量轉換變?yōu)殡娞葜苿拥哪芰縖6]，具有節(jié)能環(huán)保的特點。這些裝置在現(xiàn)有的電梯裝置中都進行了技術革新，能更好地在電梯發(fā)生故障時檢測并及時做出制動反應。但是，以上方法的檢測技術是單一的，冗余量不足，容易造成災難性后果。文章是通過加速度傳感器和紅外測距傳感器，計算和測量出電梯的加速度和速度，通過兩個指標監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，在發(fā)生故障時通過電機控制液壓系統(tǒng)使電梯制動，有效保障乘客的生命財產安全。

1 系統(tǒng)設計

系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，系統(tǒng)以STC12C5A60S2-351

單片機作為控制器，紅外測距傳感器和加速傳感器將測得數(shù)據發(fā)送到單片機中，紅外測距傳感器測量電梯的速度，通過單片機進行AD轉換后，根據時間差算出電梯此時的速度，加速度傳感器可以測量電梯此時的重力加速度，單片機判斷轎廂加速度和速度是否超過預設值，假設超過預設值，單片機會通過L9110電機模塊來控制電機的正反轉，從而控制液壓系統(tǒng)轉達到制動效果。

1.1 STC12C5A60S2-351單片機

STC12C5A60S2是STC生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-12倍。內部集成8路高速10位A/D轉換，針對電機控制，強干擾場合。其工作電壓為工作電壓5.5-3.5V，STC12C5A60S2系列帶A/D轉換的單片機的A/D轉換口在P1口，有8路10位高速A/D轉換器，速度可達到250kHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，上電復位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設置將8路中的任何一路設置為A/D轉換，不須作為A/D使用的口可繼續(xù)作為IO口使用。因為其內部具有AD轉換可以滿足系統(tǒng)的需求，直接代替AD轉換元件，紅外測距傳感器可直接連入單片機，在單片機上進行AD轉換。

1.2 加速度傳感器

MPU-6050集成了3軸MEMS陀螺儀，3軸MEMS加速度計以及一個可擴展的數(shù)字運動處理器DMP。MPU-60X0對陀螺儀和加速度計分別用了三個16位的ADC，將其測量的模擬量轉化為可輸出的數(shù)字量。為了精確跟蹤快速和慢速的運動，傳感器的測量范圍都是用戶可控的，陀螺儀可測范圍為±250，±500，±1000，±2000°/秒（dps），加速度計可測范圍為±2，±4，±8，±16g。MPU-6050可支持的電源為3.3V±5%。加速度傳感器測量轎廂的垂直加速度，如圖2所示，加速度鞲釁MPU-6050的SCL和SDA分別與單片機STC12C5A60S2的P2.0和P2.1口相連，分別為IIC串行時鐘和IIC串行數(shù)據。IIC總線可靠的雙向二線制串行數(shù)據傳輸結構總線，該總線使各電路分割成各種功能的模塊，并進行軟件化設計，各個功能模塊電路內都有集成一個IIC總線接口電路，因此都可以掛接在總線上，很好地解決了眾多功能IC與CPU之間的輸入輸出接口，使其連接方式變得十分簡單。

1.3 紅外測距傳感器

夏普GP2Y0A21型距離測量傳感器是基于PSD的微距傳感器，其有效的測量距離在10-80cm，輸出的信號為模擬電壓，反應時間約為5ms，并且對背景光及溫度的適應性強。工作電壓在4.5-5.5V。將紅外測距傳感器置于轎廂下部，通過測量轎廂底部到地面的距離。如圖3所示，輸出信號端與單片機P1.0相連，因為輸出的是模擬電壓，所以需要通過單片機的AD轉換，得到此時轎廂距離地面的距離，記錄兩次位置的距離，用他們的差值除以兩次的反應時間，可以將轎廂的實時速度測算出來。

1.4 電機模塊

如圖4所示，L9110直流步進電機驅動板，模塊供電電壓：2.5-12V，電機工作電壓2.5-12V之間，最大工作電流0.8A。電機模塊與單片機相連，當發(fā)生故障時，電機開始正轉制動轎廂，當故障排除后，按下按鈕，電機反轉，液壓系統(tǒng)動作，釋放轎廂。

1.5 軟件設計

控制面板由單片機、LCD顯示器、加速度傳感器模塊、紅外測距傳感器模塊等構成。如圖5所示，電梯正常運行時，加速度傳感器和t外測距傳感器通過兩個模塊給單片機傳輸數(shù)據，單片機首先對紅外測距儀傳感器傳來的數(shù)據進行處理，首先進行AD轉換，然后根據v=（x2-x1）/t就可以算出電梯的瞬時速度，單片機將加速度和速度的值傳送至LCD顯示屏，便于掌握電梯隨時的運行情況。同時，故障預設值的已經輸入單片機中，加速度a1和速度v1，當a>a1或v>v1時，判斷電梯故障，然后將信號傳入電機模塊中，電機反應，液壓系統(tǒng)制動電梯。電梯的制動是通過增加摩擦力的一個循序漸進的過程，a=（mg-f）/m，v=v0+at在摩擦力的作用下加速度減小的同時，轎廂的速度也會降低直至停止。

2 驗證

該防墜梯液壓系統(tǒng)設計方法通過STC12C5A60S2-351單片機為控制主體，有LCD顯示、加速度傳感器、紅外測距傳感器等模塊，能夠順利地完成電梯制動工作。如圖6所示，被測電梯的速度和加速度經過單片機處理后，在LCD1602液晶屏上顯示，當被測電梯的速度和加速度超過設定范圍后，電機開始轉動。

3 結論

本文提供的防墜梯液壓系統(tǒng)設計的驗證方法可以有效地在電梯出現(xiàn)故障時及時將電梯制動，同時本系統(tǒng)設計方法具有簡單的結構，沒有繁瑣的內部構造，更好地保證了系統(tǒng)的安全性，損壞率也會大大降低，易于維護保養(yǎng)。

本系統(tǒng)設計方法利用紅外測距傳感器測量距離為10-80cm精度較高，響應時間5ms反應較快，外形設計緊湊易于安裝，便于操作等特點準確測出轎廂距電梯底部的距離。本系統(tǒng)設計方法利用加速度傳感器具有動態(tài)范圍大±16g、堅固耐用、受外界干擾小等特點精確測出轎廂的實時加速度。通過監(jiān)測轎廂的速度和加速度，兩個指標同時監(jiān)測電梯的運行狀態(tài)，確保電梯處于正常工作狀態(tài)。

本系統(tǒng)設計方法獨立于整個電梯，由專門的蓄電池供電，不會因為電梯故障而導致系統(tǒng)無法工作，液壓系統(tǒng)是一個循序漸進的減速，避免了在發(fā)生事故時電梯急停給乘客帶來的二次傷害。

參考文獻：

[1]張躍靈.電梯安全保障系統(tǒng)設計思路[J].職大學報，2010（4）：96-97.

[2]郭進，吳其洲，任雁，等.一種基于安全氣囊的電梯安全系統(tǒng)設計[J].通訊技術，2013：53-59.

[3]姚長鴻，夏鐘興.遠紅外溫度傳感器在電梯安全系統(tǒng)中的應用探討[J].價值工程，2016（7）：131-133.

[4]龐濤，過鵬程，陳建偉.一種新型的電梯限速器[J].學術交流，2011（11）：28-30.

stc單片機范文第4篇

關鍵詞：計時計分器；STC89C51；籃球比賽；LED顯示

在傳統(tǒng)的籃球比賽中，經常需要人工翻牌記錄賽程分數(shù)，這種方式效率低，且無法給運動員及觀眾隨時提供賽程信息。本文提出一種基于STC89C52單片機為核心控制的計時計分器系統(tǒng)，可代替球場上的人工計時計分，實現(xiàn)帶電子顯示，且比賽結束報警等功能的精確計時計分功能。器件價格便宜，使用方便，使籃球比賽的過程記錄更加及時和有效。

籃球計時計分要求如下：（1）記錄并修改比賽時間；（2）能隨時刷兩隊的比分顯示；（3）中場交換場地時，能交換兩隊比分位置；（4）能隨時接受暫停請求；（5）比賽結束時發(fā)出報警提示。

1 總體方案設計

系統(tǒng)主要包括單片機、LED顯示電路、定時報警、按鍵控制電路、時鐘電路及復位電路等組成，系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

2 硬件設計

2.1 單片機最小系統(tǒng)

設計采用STC89C51單片機作為主控制器。STC89C51是STC公司生產的低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有4KB的在系統(tǒng)可編程Flash ROM。STC89C51單片機外接加上時鐘電路和復位電路，即可構成單片機的最小系統(tǒng)。

2.2 按鍵模塊設計

按鍵接至P1口和P3口，按鍵按下時輸入是低電平。P1口從P1.0開始，鍵的設置如下：add1、add2鍵是加1分、加2分鍵，reduce鍵為減1分，turn是切換雙方加減分鍵，exchange是位置交換鍵，stopbeep是關蜂鳴器鍵，start是啟動鍵，stop是暫停鍵。此外，還有兩個按鍵， P3.2 引腳的add_min是加1分鐘鍵， P3.3引腳的add_1s為加1秒鐘鍵，用于比賽時間設定。

2.3 LED顯示模塊設計

顯示分為計時和計分顯示兩個部分，均采用共陰極LED數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示，由一個四位一體和二個兩位一體的共陰極數(shù)碼管構成。數(shù)碼管的7個段控端輸出經過74HC573驅動器進行電流放大驅動接至P0口，8個位控端經過74HC04反相放大驅動后接至P2口。采用動態(tài)掃描方式，在足夠短的周期內，使各位數(shù)碼管逐個輪流受控顯示。

此外，還有定時報警模塊，報警信號輸出接P1.7，由蜂鳴器及其驅動電路組成。定時時間到，揚聲器報警，比賽結束，按stopbeep鍵可停止報警。

2.4 系統(tǒng)原理圖及仿真圖

根據系統(tǒng)的硬件設計，得到系統(tǒng)的原理圖及仿真圖如圖2所示。

3 軟件設計

軟件設計采用C語言模塊設計方法，程序由主程序、T0中斷程序、顯示程序、外部中斷0程序、按鍵程序及報警程序等組成，其中主程序及T0中斷子程序流程如圖3、圖4所示。

4 系統(tǒng)仿真與系統(tǒng)調試

設計采用C語言編程，在Keil C51軟件編譯環(huán)境中，經過編譯和連接，生成十六進制的目標代碼文件.hex。在硬件上，用Proteus軟件繪制出原理圖，經過純電路調試無誤后，將生成的目標代碼文件加載到Proteus界面的AT89C51中（Proteus中無STC89C51模型，可用AT89C51替代）。接著再進行軟硬件聯(lián)合調試，反復調試，直至所有顯示及按鍵功能實現(xiàn)，得到圖2所示的仿真結果圖。仿真成功后，根據仿真原理圖，繪制PCB布線圖，并進行實物調試，如圖5所示，調試結果證明了系統(tǒng)設計的正確性。

5 結論

本設計以STC89C51單片機為控制核心，開發(fā)出具有具有錄籃球比賽賽程信息的控制系統(tǒng)，經過Proteus硬件仿真及Keil C51的軟件仿真調試成功后，進行實物調試也證明系統(tǒng)設計的正確性和可行性。系統(tǒng)電路結構簡潔、可靠性高、成本低且操作簡便。采用單片機作為主控制器，功能易于擴展，且修改相關功能即可實現(xiàn)其他比賽控制器的設計，因此本系統(tǒng)具有良好的實際應用價值和借鑒意義。

參考文獻

[1]袁芳，江偉.籃球比賽場地計時計分系統(tǒng)的設計[J].實驗室研究與探索，2014（11）：91-94.

[2]鹿玉紅，倫志新.基于單片機的籃球計時計分器設計[J].電子世界，2010（5）：59-60.

[3]姜志海，趙艷雷，等.單片機的C語言程序設計與應用――基于Proteus仿真（第3版）[M].電子工業(yè)出版社，2015.

stc單片機范文第5篇

關鍵詞 單片機 溫度傳感器 智能控制 自動調速

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A

Temperature Intelligent Control Speed of Fan Based on STC12-MCU

WU Wangsheng

（School of physics and Optoelectronic Engineering， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434023）

Abstract Temperature intelligent control speed of fan， based on Micro Control Unit（MCU） detection and control technology， using MCU and sensor device design fan， according to the test temperature automatic adjustment appropriate speed of fan.

Key words Single-chip microcomputer； temperature sensor； intelligent control； automatic speed regulation

0 引言

風扇是散熱降溫的常用電器，如家用的電風扇和電子器件中的散熱風扇等。大多數(shù)家用風扇只能手動調速和機械定時，各檔風速跨度較大，高檔風冷噪音大，低檔又不解暑；定時設計機械，入夜熟睡后若氣溫驟變，風速不變則容易著涼。散熱風扇通過空氣對流控制器件的溫度，轉速越高散熱效果越好，但同時噪音和震動也越大。如何在風扇的散熱功效和靜音效果之間找到平衡點，隨器件工作溫度的變化合理調節(jié)風速，使之在較低噪音下正常工作顯得十分必要。為解決上述問題，我們設計了智能溫控調速風扇，基于單片機檢測和控制技術，將單片機、傳感器等智能器件用于風扇設計，可依據檢測溫度自動調節(jié)適宜的風速。

1 系統(tǒng)整體設計

系統(tǒng)主要由主控電路模塊、穩(wěn)壓電源模塊、溫度采集模塊、功能按鍵模塊、溫度顯示模塊、驅動電路模塊和風扇（直流電機）等七個功能模塊組成。

圖1 系統(tǒng)的整體設計結構框圖

系統(tǒng)總體框架如圖1所示，采用STC12C5A60S2單片機作為主要控制芯片，使用溫度傳感器DS18B20進行溫度采集，并直接輸出數(shù)字溫度信號給單片機進行判斷，根據判斷結果控制相應引腳輸出高電平或低電平，控制風扇啟動或關閉；在啟動狀態(tài)下，模擬PWM波輸出調節(jié)風扇轉速。

1.1 主控電路模塊

主控電路模塊是整體系統(tǒng)設計的核心，控制溫度的采集與顯示，通過按鍵輸入和軟件編程進行溫度限值設定與判斷，并在其I/O口輸出控制信號，對風扇進行開關或調速。

本設計選用STC12C5A60S2單片機作為控制器件，采用增強型8051CPU，單時鐘機器周期1T，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換（250K/S，25萬次/秒）。支持串口程序燒寫，配合PC端的控制程序即可將程序代碼下載進單片機，無需編程器和仿真器，對開發(fā)設備要求低，節(jié)省開發(fā)時間。

1.2 溫度采集模塊

溫度采集模塊選用數(shù)字傳感器DS18B20作為核心元件，測溫范圍[-55，+125]℃。該傳感器高度集成化，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，溫度值在器件內部轉化成數(shù)字量直接輸出，測量精度高，測溫分辨率高達0.0625℃；被測溫度用符號擴展的16位補碼形式以“一線總線”串行傳送給單片機，實際操作中只須將信號線與單片機I/O口相連，抗干擾性強。

1.3 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊選用LCD1602字符型顯示器，用于顯示溫度、風扇檔位和工作模式。LCD1602是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊，由若干個5X7點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，可顯示ASCII碼表中的所有可視字符。

1.4 功能按鍵模塊

功能按鍵模塊采用獨立按鍵式，每個按鍵單獨占用一根I/O線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O線的狀態(tài)。本設計包括4個獨立式按鍵：（1）模式切換：按下該鍵循環(huán)切換自動、睡眠、手動三種工作模式。（2）溫度設定：自動和睡眠模式下，設置自動開（關）機溫度。環(huán)境溫度高于設定溫度自動開機，否則不啟動或關機。（3）手動調速：手動模式下，按下該鍵循環(huán)切換三檔風速。（4）停止模式，關閉風扇。

1.5 驅動電路模塊

由于STC12系列單片機自帶PWM控制器，因此本設計選用橋式驅動電路L298N來驅動5V直流電機風扇，并通過單片機I/O口輸出PWM脈沖調節(jié)風速。L298N模塊屬于H橋式專用驅動集成電路，其輸入端可與單片機直接連接。采用軟件編程實現(xiàn)PWM（脈沖寬度調制）調速，通過控制矩形波PWM信號的占空比來調控電機轉速。電機轉速與占空比成正比，占空比越大，轉速越快，若輸出全為高電平則占空比為100%，轉速最大。相比于其他如硬件或軟硬件結合的調速方式，通過軟件編程實現(xiàn)PWM調速，在降低成本的同時，充分發(fā)揮了單片機的編譯功能。

2 系統(tǒng)軟件設計

本設計主程序流程圖如圖2所示，單片機向DS18B20傳感器發(fā)送溫度轉換命令，讀取已轉換的溫度值，通過按鍵輸入和軟件編程進行溫度限值設定與判斷，并在其I/O口輸出控制信號，對風扇進行開關或調速。

圖2 主程序流程圖

溫度采集程序將DS18B20采集的溫度存入寄存器指定數(shù)組，將二進制轉化為十進制，交給顯示程序顯示。液晶顯示程序用于溫度和檔位的實時顯示。按鍵掃描程序設定開機溫度、運行模式等。溫度判斷程序根據設定溫度和當前環(huán)境溫度差值設定多個風速檔位。電機驅動程序模擬PWM波輸出，一次輸出多個電平，風速檔位與高電平的占空比成正比，根據溫度的高低來調節(jié)不同檔位的風速。

3 結束語

本設計的特色：可設置自動、手動、睡眠等多種工作模式；啟動自動和睡眠模式后，可設置自動開（關）機溫度。若檢測溫度高于設定溫度，則風扇自動開啟，并能根據實時溫度自動調節(jié)風速；當?shù)陀谠O定溫度時，風扇不工作；啟動睡眠模式后，在溫度變化范圍不大時，將自動循環(huán)調節(jié)風速大小，以模擬自然風效果。

溫控調速風扇擁有智能溫控、自動調速、工作穩(wěn)定、成本低廉、節(jié)能降耗等特點，經過適當改造可應用于家用電器、廠礦風冷設備以及電子器件的散熱器等。本設計能夠在保證散熱效果的同時，降低風扇運轉時的噪音并節(jié)約能源，符合人性化設計和綠色節(jié)能要求，具有一定的市場前景。

參考文獻

[1] 胡漢才.單片機原理及其接口技術[M].北京：清華大學出版社，2004.