单片机技术及应用论文参考范文
单片机技术及应用论文参考范文
单片机技术在我们的生活中的应用非常广泛，比如各种智能IC卡、电子宠物等。 学习啦小编为大家整理的单片机技术论文参考范文，欢迎大家阅读参考。
单片机技术论文参考范文篇一：《单片机监控系统探究》
摘 要：单片机因为其强大的控制系统目前被广泛应用到了野外作业、企业生产和军事指挥监控之中。文章介绍了单片机的监控系统方案，并对单片机监控系统的发展趋势进行了预测。
关键词：单片机;监控;数据;通信技术
随着半导体技术的飞速发展，当前将超大规模集成电路集成到一个很小硅片上的技术已经得到了实现，由此带来了单片机技术的飞速发展。目前的单片机，已经由最初的4位、8位单片机，发展到现在的32位300 M高速单片机。32位单片机由于内部采用了RISC(精减指令系统计算机)机构，因而优化了指令系统，同时也带来了快捷的运算速度和超强的数据处理能力，同时由于其使用方便，具有强大的中断控制系统、定时/事件控制系统，同步/异步通信控制系统，因而可以利用单片机实现对分散测控对象的监控。目前，这项技术已经被越来越广泛地应用到野外作业、企业生产和军事指挥控制之中了。
1 单片机监控系统方案介绍
监控系统需要有一个主站、若干个机动从站构成。主站的作用在于收集来自传感器的数据信息，发布控制命令及实现自动化转台。从站位于固定机房、无人值守间及野外作业站等地方，其主要功能是对传感器的指示数据进行检测验收、对Karlman滤波后的生产工艺方程进行解算和相关显控处理等。主站与从站之间的通信方式采用点与点之间的码分多址通信。
从站电路功能如图1所示。
①主站和从站自定义了60芯的专用系统信号，结构采用双CPU(80C196、8031)扩展STD总线结构。为了和数据通信板的8031之间数据交换的便利，将0C000H-0C3FFH分配给双口RAM(IDT7130)。为了方便调试非全地址译码I/O空间，芯片类型选择了在线可编程芯片ISP2031。
②付站显控电路。显控主芯片采用MC6847，将80C196地址空间的0A000-0C000H分出供显存占用，监视器选择工业级CRT，屏幕分辨率800×600.自建专用12×12非标准汉字库。选择8279型号主芯片进行键盘控制。
③使用I/O板，进行数据接收。采用数字滤波技术消除模拟输入信号的噪声，为了使运行混乱的程序重新步入正规，采用在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP，造成指令冗余的方式，避免后面的指令被当作操作数执行，从而使程序自动纳入正轨。
④智能接口板芯片采用3片MC6821控制芯片，通过对信号实现定位，达到和模拟器数据通信的目的。
⑤转台方位转换电路。同步传输机的模拟方位信号经由分立元器件电路获取后，予以一定的信号分离处置，转变成直流电平，经CPU切换后由AD变换电路分析出方位数据。其他传感器转换电路，采用高性能计数器记录下同步脉冲信号，最后由CPU进行处理。
2 有线/无线数据通信设计
实现单片机监控的重要环节在于中远距离通信方案的选择，对于单片机串行口来说，目前尚无法有效适应中远距离通信的需要，如果从站间距离较远，则点与点之间的距离就将超过1 km，这时候，需要采用调制解调技术。
2.1 有线数据通信
有线数据通信主要以电话线为主，经过数字调制解调器处理(Modem)，形成FSK调制信号。我们可以选用TI公司生产的单片CMOS工艺的Modem，这种调制解调器符合CCITTV.23建议和BELL202标准，可以实现对通信信号的调制解调、载波检测，以及群延时均衡等功能。单片机的串行口RXD、TXD可以实现和RD及TD脚的直接相接。RXB脚的作用在于对接受信号偏压调整，门限电平则进行片内调整。为保证良好的收发性能，需要精确调整CDL脚作载波检测电平的W1、W2参数。RC、TC经过两级调制解调运放及1∶1变压线圈隔离后外接电缆插件。
2.2 无线数、话一体通信
当前，随着无线数据传输技术的日益成熟，在遇到复杂地形或者无法架设有线传输设备的时候，我们常常选择无线设施进行通信数据的传输。无线数据模块的选择在过去经常以MSM6927为主，该模块是日本OKI公司生产的一种单片集成、采用FSK调制的Modem。目前，随着我国无线通信模块技术的快速发展，国内一些厂商的设备也达到了国际先进工艺水平。如东莞博银KY-903，采用采用温补频率基准源，频率合成技术，可以实现点对点、点对多点，灵活组网。另外，提供了模拟通道，在实现无线数据传输的时候，也可以实现话音的传送，从而为系统监控提供了更大的便利。
2.3 通信软件设计
具体通信方法，采取先对主机写入数据，然后向各从机发布通信信息，以检验各从机是否及时相应，如未及时响应的从机，就将之从通信序列中清除出去，在实现这一过程之前，应设定主机与从机之间的响应规则，以避免多点同时响应导致的通信拥堵现象发生。
3 单片机监控系统保护措施
单片机监控系统常作为外部嵌入式系统而发挥监控作用，因而，为保证其正常工作，务必需要采取一定的保护措施，以时期可靠地进行工作。
①适时优化系统，进行冗余设计，不断提高软硬件的抗干扰能力。
②外接电源、通信电缆等装置都要加装防雷击、防风雨、防腐蚀装置，如加装防雷保护器，选用防腐蚀套管等。此外，应经常对外露设施进行定期检验，做到发现问题及早解决。
③不断优化算法设计。算法优化能够有效提高系统的可使用性。如Karlman滤波、AD采样后的“野值”剔除处理等。通过不断优化算法，达到提高运算速率，增强处理能力的作用。
④做好非正常复位工作。由于野外环境复杂，系统在使用过程中，难免会出现电压异常或者断电事故的发生，一旦出现意外，系统就将出现非正常复位现象。当系统非正常复位的时候，先要恢复一些必要的系统数据，如显示模块的初始化、片外扩展的初始化等。然后再对测控系统的系统状态、运行参数等予以恢复。之后再把复位前的任务、参数、运行时间等恢复，再进入系统运行状态。
4 结 语
目前，单片机以其强大的数据处理和通信、控制能力，已经被广泛应用到了众多的监控系统之中了。随着单片机系统模块集成度越来越高，利用单片机监控系统功能，必将会更加的便捷、可靠。
参考文献：
[1] 王丽娟，陈海涛.单片机监控系统及其应用研究[J].华北水利水电学报，2005，(4).
[2] 薛万钧.基于单片机监控系统的研究[J].科技风，2009，(6).
[3] 淡海英.一种单片机监控系统的分析与研究[J].成功，2009，(10).
[4]李少银.一种新颖的单片机监控电路[J].电子与自动化，2006，(6).
单片机技术论文参考范文篇二：《浅谈单片机技术的发展与应用》
[摘 要]随着工业市场的不断完善，从上世纪80年代至今，单片机因为小而完善的系统，在工业控制领域广泛的应用;本着自身的优点在时代不断进步的同时不被时代淘汰，体现在我们生活的方方面面;为人们作出卓越的贡献;本文就将结合单片机的广泛应用，以及技术的发展，作出如下的分析以及见解，可以对单机片日后的发展有一定的推动的意义。
[关键词]单片机 技术 发展 应用
单片机是一种体积小，系统完善，又被人们称为微型的计算机;顾名思义。它是采用超大规模的电路集成的技术，将各种处理器和存储器等集合在一起的控制器;本着节约成本、功能全、体积小的优势;单片机的发展非常迅速;随着人们生活水平的提高，对于有关生活的一切事物的质量有了一定的追求，单片机的技术随之也有了一定的提高。
一、单片机技术的发展
单片机是一种芯片，主要用于集成电路;由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成的;最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统、体积更小，对体积要求严格的控制设备当中。之前的技术使得单片机不能满足人们的要求，加上单片机存储量小，接口简单，功能不全等方面;随着市场的需求不断的发展，也做出了相应调整和改进。
1.单片机用电量的改变;随着超大规模集成电路技术的成熟度，全静态的设计使时钟的频率从直流到数十兆，都使得功耗不断地下降。几乎所有的单片机都拥有省电的模式，一般的单片机都能做到在3到6伏的范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压的措施。
2.噪声及可靠性的改变;为了提升单片机更好抗干扰的能力，适应各样的工作环境，相关的工作人员，对单片机的内部进行电路的整合，完善了相对于不稳定因素的干扰。
3.速度的改变;微程序控制器发展中表现出来的速度越来越快，是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率，而不牺牲运算速度，是单片机技术发展之追求。
4.寿命的改变;寿命长指得是单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展，微程序控制器更新换代的速度越来越快，传统的单片机已被取代，使人们有了更多的选择。
二、单片机的技术的应用
单片机凭借自身的技术的飞速的发展，以及自身的优势，已经进入到我们生活的各个领域;随处可见他们的踪影。
1.用于教育;单机片的不仅体积小巧、扩展灵活、功率消耗低等特点，被人们应用于多媒体教学、投影仪、饭卡等设备。
2.用于生活用品;单机片因为低电压、低消耗、寿命长等优点，应用于各种家电中;像洗衣机、电冰箱、空调、电视等。根据其可便于生产便携式产品、与计算机进行数据通信等优势，如手机、电话机各种IC卡等随处可见的移动电话，无限电领域等。
3.用于医疗设施;单片机利用其可靠性高、控制功能强等特点，被广泛用于分析仪、监护仪、医用呼吸机、超声诊断仪器等等。
4.用于科研探究;单片机相当于小型的计算机，所以可应用在机器人识别系统、智能仪表、警报体统、制动系统等;单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
5.用于智能仪器;根据其扩展灵活，微型化的优点，可用于不同类型的传感器方面，也可用于对于电压、电流、湿度、温度、等物理量的测量，结合单片机的控制使得设备更加先进，安全。还涉及到很多的方面。
三、怎样促进单机片技术的发展
1.想要完善单片机技术，就要不断的加强相关工作人员的自身知识量;阅读相关的文章，浏览有关的单片机报道，了解每一个单片机的不同型号、类别、性质;进行相关的知识论证;不断地丰富自身的知识储备量，丰富自己的阅历经验。借鉴其他国家单片机在高端设备上的成功使用，结合过去的失败，得出结论，取长补短。
2.相关的研发人员，对于单片机的研发，要求技术熟练;有责任心、耐心;也可以请其他国家技术发达的相关专业人员，介入知道培训。针对单片机技术提出不同的见解，进行反复的创新研究，测试、做好每次实践的对比记录;并对其性能进行实地勘察。
3.整合国内相关单片机技术发展的市场，达成共同提升国内单片机的意识;下大力度进行探究，可以以国外高端单片机合成的高端产品，进行剖析其优点，对国内的单片机的性能、寿命、存储量等方面进一步加强，不断地探索其发展的应用领域和纯在的价值;加强对单片机技术的保护性;提升自身的责任意识，积极投入到国家发展的事业上来。
四、单片机技术在飞速发展的同时应注意的
在使用单片机进行作业的同时要注意单片机技术协调性;掌握单片机的使用技巧，根据其特点进行合理实施，避免出现一些不必要的损失。
1.建立完善的操作系统，例如在工业上进行冶金采矿的时候要注意单机片的灵活性及其性能，工作的同时注意工作的稳定环境，是否出现严重的湿度、温度、酸度等不平衡的现象;在危险地情况下，保证单片机的工作状态。
2.建立完善的备份系统，单片机虽然是一个微型的计算器，工作效率时间长，也要考虑其工作之外的意外环境和单片机的寿命的问题。做好完善备份的准备，对于日后作出合理的打算。
3.建立完善的检查系统，考虑其工作效率的问题，以及对工作人员安全的考虑，在用单片机合成的高管设备时，一定要有超前的检查工作，设备工作一段时间后就要及时的进行单机片更换或者维修的工作，保证其在安全的环境下不耽误工作质量。
总结：
随着经济市场的不断推动，单片机的质量性能也在不断地提高;同时，在促进单机片发展的初期，要做好合理的预算;中期，要不断的进行知识的补充、不断地实践，反复的修改;最后，新的单机片要充分利用其优点，利用到生活的方方面面中，与现在的生活相结合，不会被人遗忘的同时，又不断地给人类方便。才是单片机技术发展以及应用做好的解释。
参考文献
[1] 古志坚，基于单片机的步进电机控制系统研究，华南理工大学2013.
[2] 陈黄飞，单片机技术的发展及应用探析，广东工业大学华立学院2011.
单片机技术论文参考范文篇三：《浅谈单片机抗干扰技术》
摘要：近年来，单片机在工业自动化、生产过程控制、智能化仪表等领域的应用越来越深入和广泛，有效地提高了生产效率，改善了工作条件，大大提高了控制质量与经济效益。但是，测控系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，因此微机测控系统必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。因此提高微机系统的可靠性、安全性，成为人们日益关心的问题。单片机抗干扰技术的研究，就是在这种需求下产生的。
关键词：单片机 抗干扰技术 硬件抗干扰 软件抗干扰 自恢复程序
引言：随着集成电路集成度的提高，微处理器的发展除了不断增强芯片的处理能力，提高产品的性能价格比，发展高性能的通用微型计算机之外，还在一块芯片上不断集成更多的功能部件，从而使微型计算机的硬件系统更加简化，使得微型计算机以单片机控制系统的形式不断深入仪器、家用电器、设备控制等控制领域。
在日常生活中，影响测控系统可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰。这些因素对测控系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面：
①数据采集误差加大;
②控制状态失灵：
③数据受干扰发生变化;
④程序运行失常。
一般来说，单片机微机测控系统的可靠性技术主要包括两方面：硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
1 干扰的分类。干扰的类型通常按噪声产生的原因、噪声传导模式和噪声波形性质的不同进行划分。
2 硬件抗干扰技术。它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道，只要合理地布置与选择有关参数，硬件抗干扰措施能很好地抑制系统的干扰。
硬件抗干扰技术措施是经常采用的一种有效方法。通过合理的硬件电路设计，可以消减或抑制大部分干扰。
2.1 选用频率低的微控制器：
2.2 减小信号传输中的畸变;
2.3 减小信号线间的交叉干扰;
2.4 减小来自电源的噪声;
2.5 注意印刷线板与元器件的高频特性;
2.6 元件布置要合理分区;
2.7 处理好接地线;
2.8 用好去耦电容。
硬件措施如果得当，可将绝大部分干扰拒之门外，但仍然会有少数干扰进入微机系统，故软件措施作为第二道防线必不可少。因此，一个成功的抗干扰系统是由硬件和软件相结合构成的。
3 软件抗干扰技术。软件抗干扰方法具有简单、灵活方便、耗费配件资源少的特点，在微机测控系统中获得了广泛应用。
在工程实践中，软件抗干扰研究的内容主要是：一、消除模拟输入信号的噪声(如数字滤波技术)：二、程序运行混乱时使程序重入正轨的方法。下面针对后者提出了几种有效的软件抗干扰方法。
3.1 指令冗余。CPU取指令过程是先取操作码，再取操作数。在关键地方人为插入一些单字节指令，或将有效单字节指令重写称为指令冗余。
3.2 拦截技术。所谓拦截，是指将乱飞的程序引向指定位置，再进行出错处理。通常用软件陷阱来拦截乱飞的程序。因此先要合理设计陷阱，其次要将陷阱安排在适当的位置。
3.2.1 软件陷阱的设计。当乱飞程序进入非程序区，冗余指令便无法起作用。通过软件陷阱，拦截乱飞的程序，将其引向指定位置，再进行出错处理。软件陷阱是指用来将捕获的乱飞程序引向复位入口地址0000H的指令。通常在EPROM中非程序区填入以下指令作为软件陷阱：
NOP
NOP
LIMP 0000H
其机器码为0000020000。
3.2.2 陷阱的安排。通常在程序中未使用的EPROM空间填0000020000。最后一条应填入020000，当乱飞的程序落到此区，即可自动入轨。在用户程序区各模块之间的空余单元也可填入陷阱指令。当使用的中断因干扰而开放时，在对应的中断服务程序中设置软件陷阱，能及时捕获错误的中断。如某应用系统虽未用到外部中断1，外部中断1的中断服务程序可为如下形式：
NOP
NOP
RETI
考虑到程序存贮器的容量，软件陷阱一般1K空间有2～3个就可以进行有效拦截。
3.3 软件“看门狗”技术。若失控的程序进入“死循环”，通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。通过不断检测程序循环运行时问，若发现程序循环时间超过最大循环运行时间，则认为系统陷入“死循环”，需进行出错处理。
“看门狗”技术可由硬件实现，也可由软件实现。在工业应用中，严重的干扰有时会破坏中断方式控制字，关闭中断。则系统无法定时“喂狗”，硬件看门狗电路失效。而软件看门狗可以有效地解决这类问题。
除上述外，有部分的干扰也来自系统设计时的失误，这些错误完全能在系统开始被发现与改正。
3.3.1 注意IO复用引起的噪音。尽管现在单片机的资源有所提升，但普遍单片机的资源十分有限，其中一个就是IO。利用10扩展，还有就是10复用。例如：对移位寄存的外设的设置，时钟与数据线复用，锁存线独立。这看似没有什么问题，但对于某些10最好能独立。
3.3.2 注意在程序和外设IO操作的频率过高引起的噪音。在很小的空间进行布线更要注意。现在的处理器的工作频率越来越高，IO的速度也越来越高。新型的ARM内核的处理器STM32的IO能有几十兆的工作频率。单片机中高档的如：AVR、增强型5l、飞思卡尔等都能工作在纳秒级别的指令和10操作。
举例说：一般人机交流用LCD或数码管。有些多个数字的数码管有的是数据线共用的，这就需要进行扫描。而一些程序员在LCD显示设计时会定时更新，在麦克风这样紧凑的空间里，很容易引起噪音。解决方法是数码管尽量能静态显示，LCD不必要就减少更新。
3.3.3 不必要的设备或功能关闭。部分设备不关闭可能会引起噪音。如：HTl621有音频输出，如果不关闭加上步线不好，很容易引起噪音。
4 系统故障处理、自动恢复程序的设计。单片机系统因干扰复位或掉电后复位均属非正常复位，应进行故障诊断并能自动恢复非正常复位前的状态。
程序的执行总是从0000H开始，导致程序从0000H开始执行有四种可能：系统开机上电复位;软件故障复位;看门狗超时未喂狗硬件复位;任务正在执行中掉电后来电复位。四种情况中除第一种情况外均属非正常复位，需加以识别。
4.1 硬件复位与软件复位的识别。此处硬件复位是指开机复位与看门狗复位，硬件复位对寄存器有影响，如复位后PC=0000H，SP=07H，PSW=00H等。而软件复位则对sP、SPW无影响。故对于微机测控系统，当程序正常运行时，将sP设置地址大于07H，或者将PSW的第5位用户标志位在系统正常运行时设为1。那么系统复位时只需检测PSW.5标志位或sP值便可判定是否硬件复位。
4.2 开机复位与看门狗故障复位的识别。开机复位与看门狗故障复位因同属硬件复位，所以要想予以正确识别，一般要借助非易失性RAM或者EEROM。当系统正常运行时，设置一个可掉电保护的观测单元。当系统正常运行时，在定时喂狗的中断服务程序中使该观测单元保持正常值(设为AAH)，而在主程中将该单元清零。因观测单元掉电可保护，则开机时通过检测该单元是否为正常值可判断看门狗是否复位。
4.3 正常开机复位与非正常开机复位的识别。识别测控系统中因意外情况如系统掉电等情况引起的开机复位与正常开机复位，对于过程控制系统尤为重要。因此可通过监测单元对当前系统的运行状态、系统时间予以监控，将控制过程分解为若干步或若干时间段，每执行完一步或每运行一个时间段则对监测单元置为关机允许值，不同的任务或任务的不同阶段有不同的值，若系统正在进行测控任务或正在执行某时间段，则将监测单元置为非正常关机值。系统复位后可据此单元判断系统原来的运行状态，并跳到出错处理程序中恢复系统原始状态。
结语：在工程实践中通常都是几种抗干扰方法并用，互相补充完善，才能取得较好的抗干扰效果。现在，单片机在各个领域中的应用越来越广泛，而且多在各种恶劣环境中应用，对其可靠性要求也越来越高，因此必须采取抗干扰措施，否则难以稳定、可靠运行。合理地使用软件和硬件抗干扰技术，可使系统最大限度的避免干扰的产生和受干扰后能使系统恢复正常运行，保证系统长期稳定可靠地工作，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。
参考文献
1 刘守义、杨宏丽、王静霞，《单片机应用技术》，西安：西安电子科技大学出版社，2002.8
2 耿德根，《单片机抗干扰措施》，2004.12
3 田裕康，《单片机抗干扰设计技术》，2005.2
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