基于GSM和单片机的远程家电控制系统
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基于GSM和单片机的远程家电控制系统
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精敏数字机器有限公司
详细产品信息
名 称：供应手机短信控制继电器电磁阀开关JMDM-GSM2DOMR
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手机实时在线监控系统GSM两路短信智能控制系统
JMDM-GSM2DOMR是深圳市精敏数字机器有限公司自主研发的一款支持GSM短信控制、独立控制的智能型工业级两路I/O 控制器，又可简称为2路GSM控制器、手机短信控制器、GSM远程控制模块等。短信控制，可实现如下功能：
1、可通过给短信控制器里面的手机卡发送短信来控制2路继电器的开关。
2、可通过给短信控制器里面的手机卡发送飞信消息来控制2路继电器的开关。
3、可代根据客户的不同需求更改适合的程序。
4、掉电可保存之前的参数设置和输出继电器的状态。
二、 性能参数
1、工作电源：交流100-220V；
2、主控芯片：8位高性能单片机+逻辑门芯片+GSM无线模块；
3、程序存储器：32K程序存储器,用于存放数据。
4、输出：2路继电器输出，每路最大电流可达到20A，输出状态可回读。
5、系统稳定性：采用光电隔离和启用内部看门狗及严格的高频滤除特性，使系统工作稳定可靠。
6、工作状态指示灯：1个电源指示灯，1个运行指示灯，1个网络指示灯，一个模块开机指示灯。
7、外壳安装尺寸：195mm&87mm&45mm；可用导轨安装或用螺钉固定安装。
三、 产品特点
1、遥控2路继电器开关：通过外部手机发短信或飞信，可随时随地遥控2路继电器开关；
2、输出功能：控制器在收到外部某手机发送的短信查询指令后，能将控制器输出状态通过短信再发给该手机。
3、网络指示灯，可实时指示GSM网络的状态。
4、每路继电器可通过中文短信进行开启、关闭，中文短信可通过软件由用户自定义，否则就按出厂设置的指令控制。
5、2路输出具有延时功能，即吸合一定时间后，自动断开，而这个时间可以设置，出厂没有设置延时时间，全部是开关状态输出。
6、2路输出具有掉电记忆功能，断电后再上电，继电器保持上一次的状态。
7、通过GSM2DO上位机软件设置授权手机号码，只有被授权的手机才可以对继电器进行控制。
8、以上相关功能必须通过上位机设置，否者指令是按出厂设置的指令，输出的状态是开关状态的输出。GSM2DO上位机的使用说明详情请参照GSM2DO上位机使用说明。
9、可根据客户要求选择输出模式，直接接交流负载或者当开关使用。
四、 使用入门
1、安装SIM 卡
首先把SIM 卡的信息清空，然后把控制器外壳打开，再将sim 卡装入卡座中，最后把外壳装上，至此硬件安装完成。
2、上电测试
主板安装完成以后，即可进行上电测试，供电是100-220V交流。主板上电以后，主板上电源灯常亮，说明主板供电正常，可以正常工作。
3、网络测试
主板上电以后，过了20s左右，看到运行指示在闪烁，网络指示灯闪烁状态是1s亮3秒灭，说明无线模块已注册网络成功，可以通过短信进行控制了。
五、上位机软件操作窍门：
一、简介：
JMDM-GSM2DOMR与JMDM-SMS32的上位机软件通用，是深圳市精敏数字机器有限公司自主研发的一款配套SMS32控制器的上位机软件。可实现如下功能：
1、可以设置1-16路的输出指令，内容在8个字节以内（只限中文）。
2、可以设置每路输出的模式，分开关状态输出和打开自动延时两种模式，用户可根据自己具体情况自行设定；
3、可以设置1-16路输入报警的指令，内容也在8个字节以内（只限中文）。
二、软件具体使用说明
1、系统信息说明
首先查看电脑的串口号，打开软件设置好串口，把控制器的串口线连接好，按通信测试的按钮，如果右边显示通信成功则控制器和电脑已经连接好，如果右边显示通信失败则控制器和电脑连接失败，看看串口号是否设置正确了，串口线是否连接好了，控制器是否上电了，然后再按通信测试按钮，如果通信还是失败的话看看串口线是否过长，一般三米以内，如果这些已经确定好了，还是通信失败的话请跟本公司技术支持联系。
短信遥控设置：
这个界面是短信遥控设置，通过设置短信内容可以方便的控制输出。短信内容设置要控制在八字以内，如果超过八字就无效。最右边有设置控制器能接收短信控制的手机号码，如果选所有电话都可以控制就在那个圆圈上选择，如果选择指定的号码发过来才有效则勾选下面的那个复选框，输入你想要发送的六个号码，这些号码都是11位，不要加+86。都设置完然后按立即写入本页，会出现一个进度条，当进度条走完这说写入结束，可以进行下个内容的写入。
输出模式的设置：
模式设置界面是是选择输出的模式，如果你只要开关状态则选择前面那个复选框，如果你想要打开后那个输出端口延时一段时间再关闭则选择后面那个复选框，输入你想要的时间，时间设定不能大于65535s。都设置完成后然后按下立即写入本页，同时也会出现一个进度条，当进度条走完说明写入结束，则可以进行下一内容的写入。
输入的设置：
输入的设置，在每路的文本框内输入你想要接受短信的内容，并且在后面那个使能选项上打&否则无效，接受的短信内容最多可以设置8个汉字，，然后就是设置接受短信报警内容的手机号码，有1-6个，你可以填一个也可以填6个，填了几个代表报警内容发送给那几个号码，这里的号码填写与前面的有些不同，需在你十一位手机号码上加上86。填写完后也是按立即写入本页，同样的会出现进度条，当进度条走完则说明内容写入完毕。到这里就基本操作完成，然后关闭系统。
六、 出厂设置
1、第一、二路继电器闭合：全开 第一、二路继电器断开：全关
2、第一路继电器闭合：一开 第一路继电器断开：一关
3、第二路继电器闭合：二开 第一路继电器断开：二关
4、查询第一路输出：查询一
5、查询第二路输出：查询二
6、查询两路输出： 查询零
注意：飞信控制的内容和短信时一致的，使用飞信控制前必须先开通控制器上电话卡的飞信功能，并添加为好友，另外由于飞信发送的内容包含飞信名所以飞信控制端的名字必须是三个字的并且是用移动卡绑定的飞信账号。
1、控制水泵：在山区丘陵地带，现场操作不便的水泵，只要用手机发短信控制与GSM远程控制器相连接的水泵，便可打开水泵。之后随时都可以查询水泵是否通电了，随时都可以发短信关闭水泵。最大电流20A，可以满足水泵的功率要求。控制多个水泵，可外接接触器提高驱动电流。
2、智能控制家电：如控制电饭煲或热水器等，下班前给家中控制装置发短信，就可以远程遥控插座通电，之后可随时查询工作状态或关闭。回家后即可立刻享受热水浴和美食。
3、智能控制门窗：与电磁铁式门栓相给合，可以GSM远程控制，也可以用钥匙打开，是智能门的一个发展方向。与窗的电控锁相连，可以远程控制门窗的开闭，特别是在下雨或有急事外出时更为方便。
4、控制工控机、服务器远程开机复位：可作为连续运行网络设备（如：工控机、机房服务器等）的远程开机、复位控制。
七、 售后服务
1、保修：自产品售出之日起，硬件正常使用下出现故障，保修一年，保修期后只收取维修成本费用；
2、技术支持：提供远程电话、网络在线技术支持。
八、 联系方式
更多产品详细资料，欢迎垂询：
联系人：李小姐；
电话：7；；
深圳市精敏数字机器有限公司 网址：
公司地址：深圳市宝安区宝安大道上西乡三围路段奋达科技创意园C栋5楼
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友情提醒：为规避购买风险，建议您在购买相关产品前务必确认供应商资质及产品质量。&&|&&责编：崔宁
本文由俺屯俺最帅哦贡献
一、单片机的汽车尾灯控制器设计
李党娟 吴慎将 (1．西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室 西安 710032； 2．西安工业大学北方信息工程学院 西安 710032) 摘 要：为了减少交通事故隐患和提高汽车、摩托车等机动车辆尾灯电路的使用寿命，本文设计 了一种利用 AT89S52单片机 对汽车尾灯工作状态进行控制的控制器系统。 首先介绍了系统的总体设计方案； 其次结合实应 用给出了界面模式与主控 芯片单片机的外围电路；为了实现系统的控制功能，采用 C 语言编程，文中详细介绍了软件设 计流程图及实现方法；最后，将 软件系统与硬件电路结合调试，实现了左转、右转、刹车及夜间行车四种常用的汽车尾灯状态。 引 言 :随着现代社会的不断进步，人们愈来愈离不开汽车。 然而，随着汽车数量的急剧增加， 道路安全就愈发引起人 们的关注。 现在认识到， 仅仅依靠汽车本身的结构因素保 证行车安全， 已经是不现实的事情，因而必须强化对车辆 上涉及安全的主要部位，进行定期的检查，并按一 定的技 术标准对它们的技术状况加以考核， 通过具有一定精度的 各种检验台测试取得的数据， 科学而又定量地判断车辆安 全装置的技术状况，给出恰当的评价。而汽车车灯障率 在汽车行 驶过程中是比较高的， 车灯故障时， 不能正确反 应汽车驾驶员的行车意识而给安全行车埋下事 故隐患。 硬件设计及工作原理 该系统硬件主要包括以下三大模块： 逻辑开关控制 器、 AT89S52单片机系统、 LED 灯阵等组成， 从而形成了信号识别电路、控制器以及发光电路三个模块。其中单片 机系统(微控制器)作为中 央处理单元，根据逻辑开关控制 器检测到驾驶员所执行开关控制信号，获得的相应信号进 行 传输使单片机系统收到指令，进而使 LED 灯阵发出相 应的指示 。系统总体设计方案如图1所 示。
(1)逻辑开关控制器由五个开关组成，分别是左转、右 转、检查、夜间行驶、复位等。 (2)单片机系统是4O 个引脚的 AT89S52芯片，其中 所用到的引脚有19个。 (3)灯阵自左向右分别为 LL。L2L R R。 R4，其中灯 阵 R R R。代表右侧3个指示灯，L L 代 表左侧的3个 指示灯， L 代表夜间行驶时长亮灯。 本次设计的汽车尾灯控系统中的控制功能 R 包括左转、 右转、刹车检查、夜间行驶等，主要为了模拟实际汽车尾灯 控制电路，进而达到 可靠性高、实用性好和普遍性强等特 点，所研究方案的硬件电路简单，可以广泛应用在各种机 动车辆上。系统电路图如图2所示。 该系统的工作原理是：左转开关触发后，单片机收到 信号并进行处理，此时 L L。L。按左循
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环依次点亮；同样当 右转开关触发时，R R。按右循环依次点亮；当检查开关 触发时，L。L2L R R。R。同时闪烁；当复位开关触发后，左 转、右转和检查等状态都清零，即 L。工吒 L 尺 R R。均不工 作；当夜间行驶开关闭合后，R L 长亮，同时其余四种状 态也可以进行。(注： D D D。D 分别为 L L。L L ， D D D D。分另 U 为 R R R。R 。) 主程序 主程序主要完成硬件初始化、子程序调用以及 LED 显示功能，主程序流程图如图3所示。 延时子程序 该部分主要实现 LED 闪烁的时长。延时子程序有 10 ms 和1 S 两个，用作键扫描 消抖及发光管闪烁延时。 闪烁控制程序 闪烁控制程序用来控制 P1口中 P1．0～P1．2口和 P1．5～P1．7口，以及 P2口中 P2．0口和 P2．1口的发光管 发光变化方式。其中： ①执行功能程序0(FUN0)时的 P1口中 P1．O～P1．2 口输出值变化为1OO 一延时一 i1O 一延时 一 l11一延时一 OOO 一延时一结束转主程序。 ②执行功能程序1(FUN1)时的 P1口中 P1．5～PI．7 口输出值变化为001一延时一 Ol1一延时一 111一延时一 OoO 一延时一结束转主程序。 ③执行功能程序2(FUN2)时的 P1口中 P1．O～P1．2 口和 P1．5～P1．7口 输 出 值 变 化 为 111111 一 延 时 一 000000-~结束转主程序。 结束语 本文设计的汽车尾灯控制系统，可以 减少交通事故隐患和提高尾灯电路的 使用寿命。系统设计方法通过实验仿 真和调试证明了可行性。将软件系统 与硬件电路结合调试，实现了左转、 右转、刹车及夜间行驶四种常用的汽 车尾灯状态。该尾灯控制系统结构简 单，可靠性高，操作方便，成本低， 可广泛应用于常用机动车尾灯控制部 分，因 此，本研究具有一定的推广应用价值。 参考文献 1、袁大宏．未来十年汽车电子发展趋势[J]．电子产品世 界，)：64—66． 2、马勇智，刘可湘．汽车电器维修技师培训教材[M]．北 京：人民交通出版社，． 3、 王清泉． 一种动态式图文显示的汽车尾灯[P]． 中国 专利： 2O052O12428O． ． 3， 4、王旭阳，王文哲．基于 AT89S52单片机温度控制系统 [J]．国外电子测量技术. 5、陈光建，贾金玲．基于单片机的 I C 总线系统设计 口]．仪器仪表学报，2006，(S3)． 6、航慈，周立功．Philips5lc 系列单片机的原理与应用 [M]．北京：北京航空航天大学出版社. 7、赵文博，刘文涛．单片机语言 C51程序设计[M]．北 京：人民邮电出版社，—155．
二、单片机在汽车控制中的应用
黄 鹏 (湖南交通职业技术学院 汽车工程系, 湖南 长沙 410014) 要: 主要介绍了 8 位 MC68 HC11 F1、16 位 MC9S12DP256 和 32 位 M PC500 等 3 种摩托
摘 罗 拉单片机的特征及在汽车电子控制技
术中的应用。
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引言： 摩托罗拉拥有丰富的微处理单元(MCU) ,可广泛用于汽车电控发动机、 车身、 乘员安全、 引言 车门和座椅、车窗、通风和空调、天窗和灯光 控制,汽车局域网的网关、通信设备、全球定 位系统及其他汽车控制单元中。 其产品主要包 括 8/ 16 位微控制器(包括 HC08/ HCS08、 HC12/ HCS12 等) 、32 位微控制器。 (包括 Power PC、ColdFire、ARM 等) 单片机 MC68 HC11 F1 及其应用 MC68 HC11 F1 的特征 MC68 HC11 F1 8 位微控制器是基于 8 位 HC08CPU 高性能闪存 技术的低成本芯片。 其数十种不同规格的产品 可使用户更方便地进行选择,优越的性能价格 比可使汽车电子产品的成本更低廉。MC68 HC11 F1 的主要特征:两种省电模式,停止和等待; 3 . 0～5 . 5 V 电压均可正常工作; 0、256b、512 b 或 768 b 在片 RAM ,RAM 数据在待机时保留;0、 12 kb 或 20 kb 在片 ROM 或 EPROM , ;异步串行通信接口 SCI ,8 通道,8 位 A/ D 转换器; 16 位 定时器系统;8 位脉冲累加器,实时中断电路等。 MC68 HC11 F1 在汽车电子控制中的应用 自推出采用 MC68 HC11 F1 的玛瑞利单点电喷发动机管理系统以来,我国沈阳金杯海狮客车、 金杯中华轿车、安徽奇瑞轿车、天津夏利轿车等都采用了这种发动机管理系统。下面以金杯单 点玛瑞利逻辑电路为例,介绍 MC68 HC11 F1 在汽车电子控制中的应用。 系统组成 如图 1 所示,金杯单点玛瑞利逻辑电路主要由以下部件组成: ①电路的控制核心 MC68 HC11 F1(CPU) ,为摩托罗拉 8 位汽车专用 MCU ;②带使能端的三态总线驱动器 74 HC244 ,为空调、油 泵、E2VA P 电磁阀、怠速电机等设备的状态信息输入开关; ③带复位端的 8 路上升沿 D 触发器 74 HC273 ,为怠速电机、主继电器、故障指示灯、空调继电器等驱动信号的输出开关; ④512 kb 8 位只读存储器 M27C512 ,用来存储电脑的主程序。 工作原理 接通电源,电源芯片 L 9170 开始提供工作电源及传感器的参考电压,8 号脚输出低电位复位信号 并送至 CPU 的复位端,同时送到 74 HC273 的清零端使其输出清零,CPU 进入启动状态。 首先对内部硬件进行复位,设置相应的寄存器,然后开始 Boot loader 程序, 进 行 程 序 装 载。 将 M27C512 中的主程序读入内部的 RAM 中,并通过跳转指令进入程序运行状态。主程序从数 据总线 D2 上输出逻辑“1”(高电位) ,该信号经 74 HC273 锁存后从 6 号脚输出高电位控制信号, 使主继电器接通,将 12 V 电源加到喷油器及点火线圈等外部设备上。然后通过 PA、P E 口读入 转速信号和外部传感器信号,以判断车辆当前的运行工况,并根据当前工况从 PD、P G 口及数据 总线(经 74 HC273 锁存)输出相应的使设备进入运行状态的驱动信号。再通过 PA、PD、P G 及
数据总线(经 74 HC244 驱动)读入相应设备的状态信息,与 M27C512 中的控制规 则图进行比较,优化并调整点火与喷油系的控制。逻辑电路、传感器及执行机构构成闭环控制系 统,使发动机处于最佳状态。 2MC9S12D P256 在汽车电子控制中的应用 图为典型的汽车门控系统示意图。其中央微控制器选用 MC9S12D P256 单片机, MC33389A、 MC33884、MC33887、MC33486 等均为摩托罗拉智能模拟器件。其中:MC33389A 为开关电源 芯片,提供 CPU 工作电压(5 V) ;可将点火开关信号、 车门开关信号及面板开关信号由 SP I 接入微 控制器,进行唤醒、复位和中断等工作;还具有容错功能的 CAN 物理层驱动器;此外,它可将系统 接入整车网络中。MC33884 的主要作用是实时监测面板开关的状态并驱动面板的照明灯。
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MC33887 是一个驱动电路芯片,可用于后视镜位置电机、后视镜折叠电机及门锁电机的驱动,该 功能也可选用 MC33884 配合独立的 MOS 驱动管来完成。MC33290 主要用于整个系统的诊断。 MPC500 的特征 作为该领域的领头羊, M PC500 系列经 专门设计,满足了高速行驶汽车所需的严格的 工作环境要求。 整个产品系列包括无闪存的 M PC561 和内置 M 闪存的 M PC566 等,以针对多 种不同的应用环境。可应用于汽油机管理、直 接燃油喷射、 电子传动控制等动力传输系统及 稳定控制系统和悬挂应用系统。 PC500 系列 M MCU 还具有浮点单元和智能时钟等创新功能, 能满足控制速度和精度要求。 PC500 内包含 M 一个系统集成模组(SIM) 、一 1 个时间处理单 元(TPU) 、一个队列串行接口模组(Q SM) 、2 k 静态随机存储器,带有 TPU 仿真能力(TPU RAM) 。采用 HCMOS 技术,可进一步降低产品功耗,同时指令系统包含专用低功耗指令 L P2 S TO P。系统时钟停止状态下,功率消耗最低。 3MPC500 在汽车电子控制中的应用 M PC500 主要应用于新型汽车发动机管理系统中,如 GM 的 P5、P6 系列发动机管理系统。图 3 是基于 32 位 M PC500 微控制器的发动机管理系统组成方案。 总 结 自 20 世纪 90 年代中期以来,智能电子产品在汽车中的应用越来越广泛,已迅速发展为汽车综合电 子控制技术。它以大规模集成电路和控制器局域网为特征,包括单片机、灵巧的电源及智能的传 感器,它运用计算机网络和通信技术,既能将原来有限的综合性电子控制系统扩大成汽车整体综 合控制系统,又可与汽车外部道路、 交通、 通信条件联结起来,使汽车成为智能交通系统或智能道 路系统的一部分。 参考文献: 参考文献: [ 1 ] 潘旭锋. 现代汽车电子技术[ M ] . 北京:北京理工大学出版社,1998. [ 2 ] 张培仁,孙占辉,张村峰,等. MCS - 51 单片机原理及应用[ M ] . 北京:清华大学出版 社,2002.
[3 ] 吴诰王圭. 汽车电子控制技术和车内局域网[ M ] . 北京:电子工业出版社,2003. [ 4 ] 杨宝玉. 汽车电脑[ M ] . 北京:人民交通出版社,2004.
三、单片机在汽车空调制冷自动控制系统的应用 单片机在汽车空调制冷自动控制系统的应用 汽车空调制冷自动控制系统
摘要 随着现代汽车空调技术的发展，传统的采用低精度模拟器件对空调进行控制已无法满足人 们对乘车舒适性的要求，空调控制系统急需改造，本课题提供了一种以 8 位单片机为控制核心 的汽车空调制冷自动控制系统。 本文针对了人们对汽车空调舒适性的要求， 采用高精度的数字温湿度传感器作为测量元件， 以 8 位单片机为控制核心，并实时监测、显示当前车内温度和湿度，通过对压缩机工作状态的 控制达到对汽车空调的自动控制功能，另外还可以人为设置车内温度值。本文还阐述了汽车空 调制冷自动控制系统的组成和原理，并完成了系统的总体硬件设计和软件系统的编写，最后结 合单片机开发板对系统程序模块作了相应的仿真和调试。
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引言: 汽车的消费量也在与日俱增， 人们在购买汽车的同时对汽 引言:随着人们生活水平的提高， 车的舒适性提出了更高的要求，空调作为汽车的重要部件，它的好坏直接影响到整车的性能和 舒适度。目前汽车空调控制系统主要还是采用低精度的模拟器件和机械构件来完成，这种控制 方式控制精度低，执行效果差，可靠性不强，针 对这一状况本文提出了一种基于单片机的汽车 空调控制方案。 基于单片机的控制方案具有控制速度快，可 靠性强，功耗低，体积小等优势已被应用到生活 中的各个领域，得到用户的广泛认可。现今，基 于单片机的控制系统已发展的相当成熟，因此， 本文采用单片机控制系统对汽车空调系统进行 控制。 汽车空调制冷系统结构 汽车空调制冷系统主要由压缩机、冷凝器、 膨胀阀及蒸发器组成（简称汽车空调四大件） ， 另外还有一个比较重要的组成部件就是贮液干 燥过滤器。汽车空调制冷系统结构图及其系统布 图 2-2 汽车空调系统布置图 1-送风机 2-加热器软管 3-高压液体管路 4-贮液器 5-冷凝器 6-高压气体管路 7-电磁离 合器 8-压缩机 9-消声器 10-低压气体 11-膨胀阀 12-蒸发器 2.主要设备简介 压缩机：压缩机是整个汽车空调制冷系统的动力源，它促使制冷剂在系统内循环流动。另
外压缩机还可以提高制冷剂的压力，促使制冷剂在冷凝器中液化放热。 蒸发器：低温低压液态制冷剂通过蒸发器的管壁和翅片吸收周围空气的热量，然后沸腾汽 化，从而使蒸发器表面温度降低。 冷凝器：高温高压气体制冷剂
通过管壁和翅片放出热量给周围空气，从而使制冷剂变成低 温低压液态制冷剂。 膨胀阀：为了使制冷剂在蒸发器内更容易地蒸发，膨胀阀将从冷凝器出来的高压制冷剂进 行减压处理，变成低压容易蒸发的雾状制冷剂。 贮液干燥过滤器：贮液干燥过滤器主要作用是吸收系统中的水分防止系统中的水分在膨胀 阀处结冰，造成“冰阻”现象影响制冷系统的正常工作。 汽车空调制冷系统工作原理 汽车空调制冷系统工作原理如下：
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发动机带动压缩机运转， 将蒸发器送来的低温低压的制冷剂蒸汽吸入压缩机内进行压缩后， 变成高温高压的气体（R12 系统约 70℃，kPa） ，送给冷凝器使气态制冷剂液化并放 出热量（R12 系统温度降到 50℃左右） ，成为中温中压的液体，冷凝器处装有风扇以提高制冷 剂液化及散热效果。从冷凝器出来的液态制冷剂经膨胀阀时从其小孔喷出成为低压雾状制冷剂 并进入蒸发器，在蒸发器内由于容积变大压力降低，制冷剂汽化，由液态变成气态，同时需要 大量的吸热，这时用鼓风机使车厢内的热空气流过蒸发器，经热交换后变成冷空气进入车厢， 降低车内温度。从蒸发器出来的气态制冷剂又进入压缩机，重新进行新一轮的制冷循环，从此 周而复始，不断地将车厢内的热量转移到周围的环境中去，达到降低汽车内温度的目的。系统 工作原理图如图 1-3（注：图中数值是制冷剂为 R12 时的数值） 。 系统的硬件设计(系统硬件组成) 系统的硬件设计(系统硬件组成) 系统硬件结构图如图 4-1。系统主要由单片机最小系统，蒸发器温度采集模块，车内温湿 度采集模块，显示模块，键盘处理及存储模块，蒸发器电机与压缩机电机控制模块构成。
图 4-1 系统硬件结构图 蒸发器表面温度采集使用集成温度传感器 DS18B20，采用集成数字温湿度传感器 DHT90 作为车内温度与湿度采集模块，显示器采用液晶显示器 LCM1602，使用 E2PROM 对用户设置 值进行保存。 系统工作原理 本系统采用 8 位单片机 AT89S52 为控制核心，通过集成数字温湿度传感器 DHT90 对车内 温度与湿度采集，送往单片机进行数据处理，单片机将处理的数据送往显示器 LCM1602 显示。 当车内温度高于用户设定值时，单片机控制压缩机运行，汽车空调制冷开始，其间温度传 感器 DS18B20 实时检测蒸发器表面温度，若温度低于 0℃，则控制压缩机停止运行，当温度恢 复为 0℃以上时，再继续工作，在此期间 LCM1602 仍显示车内温度与湿度值。 用户可以通过键盘设定车内温度值， 并可以通过 E2PROM 保存用户设置， 数据掉电不丢失， 避免用户反复设置，为了提高系统
实时性，键盘设定是采用中断处理方式，不占用系统扫描时 间。 数据采集模块 数据采集模块分两部分：蒸发器温度采集模块和车内温湿度采集模块。 蒸发器温度采集模块 本课题采用的是集成温度传感器 DS18B20 实现对蒸发器温度的采集工作， 它采用一线制接 口（1-Wire 总线） ，与单片机互联非常简单，蒸发器温度采集模块如图 4-2。
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车内温湿度采集模块 车内温湿度采集模块采用的是集成温湿度传感器 DHT90，它采用的是两线制接口，与单片 机连接非常简单，车内温度采集模块如图 4-3。 显示模块 本课题采用 LCM1602 作为显示器，控制芯片为 HD44780，LCM1602 自带常用的西文字母 字库，这些西文字母与标准 ASICII 相同，使用非常方便。其采用 8 位数据线与单片机相连，本 系统还为 LCM1602 设计了对比度调节电路，显示模块如图 4-4。 键盘处理模块 键盘采用独立键盘， 并设置了 “SET” ， “＋” ， “－” ， “RET” +5V 键，键盘采用中断处理方式，提高了系统的实时性，键盘处 理模块如图 4-5（其中 S1 为“SET”键，S2 为“＋”键，S3 R11 为“－”键，S4 为“RET”键） 。 4.7K
JP4 +5V DQ GND 1 2 3 DS18B20
JP2 SCK +5V GND DATA 1 2 3 4 DHT90
图 4-5 键盘处理模块
蒸发器与压缩机控制模块 +5V 蒸发器与压缩机控制模块采用的是继电器控制方案，通过晶 VL RS 体管驱动继电器工作实现对蒸发器和压缩机的开关控制，蒸发器 10K R2 R/W 与压缩机控制模块如图 4-6，图 4-7（FAN1，FAN2 为单片机输出 E DB0 控制口） 。 DB1
DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BLA BLK
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 LCM1602
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蒸蒸蒸蒸蒸
JP3 1 2 Q2 S8550
图 4-6 蒸发器控制模块 图 4-7 压缩机控制模块 数据存储模块 数据存储模块 数据存储模块采用了一块非易失性 E2PROM AT24C04 保存用户设置， 避免了用户反复设置 2 温度的麻烦，它采用标准的 I C 总线时序，与单片机连接只需要两根线，使用非常方便. 电源模块 由于系统采用+5V 电源， 需要采用电源转换模块将汽车+12/+24V 电源转换成+5V 电源， 本 系统采用了集成稳压芯片 LM7805 对电压进行转换，并通过滤波网络，保证输出电压的稳定， 电源模块如图 4-9。
D3 VR1 Vin DC1 1N C6 1000uF C3 0.1uF Vout GND LMuF C4 0.1uF DS1 +5V R12 470
图 4-9 电源模块系统软件设计流程图 系统软件设计流程图如附图附图 系统软件设计流程图
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总结: 本课题采用基于单片机的自 总结:汽车空调控制系统在汽车的设计制造中占有举足轻重的地位， 动控制完成了汽车
制冷自动控制系统的设计，在整个系统开发过程中主要完成了如下内容： 1.对系统电路的设计。根据系统功能要求和性能指标完成了系统电路图的绘制，并对电路 的可行性作了严密的论证。 2.对系统软件的设计。在完成系统硬件电路的设计基础上，分析了软件实现的功能，并完 成了软件各个功能模块的设计，最终完成了系统软件的设计。 3.对系统的调试。结合相应的软硬件开发平台，对系统的软件和硬件分别作了调试，后期 对系统软硬件和软件做了相应的优化，保证系统的正常，可靠运行。 通过系统的设计，使我了解了基于单片机的系统设计流程和方法，掌握了简单的单片机接 口设计，提高了系统开发能力，为以后的单片机控制系统设计打下了坚实的基础。 参考文献 [1] 崔选盟.汽车空调结构、原理与维修[M].北京：北京大学出版社，2005. [2] 袁秀玲.制冷与空调原理[M].西安：西安交通大学出版社，2001. [3] 彦启森.制冷技术及其应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2006. [4] 郭丽红， 吴海涛.基于 Atmega16 的汽车空调系统设计与实现[J].长春理工大学学报， （3） 2007 . [5] 郭丽红， 芮雄丽， 涂平华.基于 Atmega16 的商用车辆空调系统设计[J].南京工程学院学报 （自 然科学版） ，2007（3）. [6] 扈宏毅，游龙翔.DS1821 在汽车空调制冷控制中的应用[J].计算机应用，2002（4）. [7] 王克才，柴立刚.北京切诺基汽车空调控制系统介绍[J].汽车应用，1995（1）. [8] 张鑫. 单片机原理及应用[M]. 北京：电子工业出版社，2005. [9] 谭浩强. C 程序设计[M]. 北京：清华大学出版社，2005. [10] 周兴华. 手把手教你学单片机 C 程序设计[M]. 北京：北京航空航天大学，2007. [11] AT89S52 Datasheet，ATMEL 公司，2008. [12] SHT1X（SHT10，SHT11，SHT15）Datasheet，盛世瑞恩公司，2009.
四、单片机的公交车智能语音报站和液晶显示系统设计
李吉志 (四川民族学院计算机科学系，四川康定 626001) 摘要： 摘要：采用单片机 AT89C51 作控制核心，语音芯片 ISD2560 实现语音的存储和回放，LCD 进 行汉字显示，设计了公交车智能报站系 统。实现了公交车站台语音播报和液晶显示双重功能。 关键词：公交车报站系统；AT89C51；ISD2560；LCD 中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：10)13-：M72—02 随着城市交通系统的快速发展，公交车为外出的人们提供了方便快捷的服务。而公交车的报站 方式直接影响其服务的质量。 传统报站方式是由乘务人员进行人工报站， 因方言或拥挤等情况， 该方式工作强度太大其效果往往也太差。为了改变这种状况，本文设计了公交车的智能报站系 统 I--21，在到站时进行语音报站的同
时并在液晶模块上进行汉字显示站名。 系统硬件电路设计 该系统框图设计如图 1 所示。采用单片机 AT89C51 作为自动报站的检测和驱动控制核心；单片 机与专用的语音处理芯片 ISD2560 设计实现语音存储与回放， 实现语音的分段录取、 组合回放， 语音信号抗干扰能力强，存储方便，调试简单；以 LED 液晶显示屏进行站台名显示。
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语音模块 数码语音芯片选用的是 ISD2500 系列单片语音录放集成电路 ISD2560，它是美国 Winbond 公司 产品，具有抗断电、音质好，使用方便，无须专用的开发系统等优点 13-51。这是一种永久记 忆型语音录放电路，录音时间为 60s．可重复录放 10 万次。芯片采用多电平直接模拟量存储专 利技术，省去了 MD、D／A 转换器。每个采样值直接存储在片内单个 EEPROM 单元中，因此 能够非常真实、自然地再现语音、音乐、音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压 缩造成的量化噪声和“金属声”。ISD2560 集成度较高，内部包括前置放大器、内部时钟、定时 器、 采样时钟、 滤波器、 自动增益控制、 逻辑控制、 模拟收发器、 解码器和 480K 字节的 E2PROM 等。ISD2560 控制电平与 7rrL 电平兼容，接口简单．使用方便。ISD2560 与单片机 AT89C5l 的 接口电路以及外围电路如图 2 所示 161。单片机的 pl 口、P3．4 和 P3．5 分别与 ISD2560 的地址线相连，用以设置语音段 的起始地址。P3．0～P3．3 用以控制录放音状态。在该系统电路中，Sp+。SP_本可以直接接 上扬声器，由于驱动功率比较小。所 以可在 ISD2560 芯片口和扬声器之 间接上低 频功率放大芯片 LM386。这样就可 以满足公交车上音量较大的需求。 符 合实际情景。 液晶模块 显示部分采用图形液晶模块 M1． 能显示汉字、 图形和 字符，并可换页显示。具有现实信息 量大、直观等特点。该模块使用两个 KS0108B 作为列驱动器．使用一个 KS0107B 作为行驱动器。KSOl07B 不与单片机联系。只要提供电源就能产生行驱动信号和各种同步信号。 液晶与单片机的接口电路如图 3 所示 f7I，数据输入端 DBO～DB7 与单片机的 Po 口相接，CSI 和 CS2 端为左右半屏的选择，FI，-E 为液晶屏开关控制口，数据口加电阻 是为了防止热插拔时烧毁单片机。 按键模块 报站系统的人机接口采用独立式按键，其接口电路如图 4 所示 18l。系统设有 7 个 功能键．分别为：KI、K2 分别为起始站、终点站报站键．分别进行起点站欢迎词和终 点站欢送词介绍；K3、K．4 为上一站、下一站报站键，进行相应站台的提示信息；K5 为 服务用语键，比如“车辆起步，请乘客拉好扶手，请为老弱病残让座”等务用语；K6 为
重复键，按下此键，将重复前一按键的播报内容；K7 为录音键供为 ISD25660 录音时 使用。系统还设有一个红色的发光二极管，发光时表示公交车运行在上行方向。否则
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为下行方向。 系统软件设计 系统的主流程见图 5 所示。上电后分别对语音芯片和液晶显示器进行初始化； 接下来进行按键扫描，当录音键按下时，调用录音子程序开始录音．录入公交站名结 束后返回。若是其他键按下，则需既要站台播报 191 又要在 LCD 上站名显示【lol，基本实 现公交报站功能。 结束语 本设计的公交车自动报站系统通过模拟仿 真。实现了智能语音报站和液晶显示 的功能， 实验运行效果良好。 ISD2560 语音芯 片采样多电平直接模拟量存储专利技 术。能够非常自然地再现声音；液晶模块进 行站台名称汉字的显示。具有直观性。在 车辆内部乘客拥挤嚼杂的环境下可避免因错 过单一的语音播报而错过站台的情况。 通过细微的改动，本设计还可应用到工业测 量控制、水利监测、智能电话系统、公安 报警系统、计价器、空调机、银行报号系统、 公路收费系统、铁路指挥系统等各种产品 系统中。
参考文献： 【1】周国雄，许明情．城市公交车自动报站系统设 计及其应用叨．装备制造技术. 【2】周波，冯顽童，胡建龙，等．公交车自动报站 系统的设计 I．rl，四川理工学院学报：自然 科学版。2008(6)：79—8 【3】李吉志，邓发明，张本文．基于‘DSl8820 与 DSl302 的公交车站报站系统阴．电子测 试，2009(9)：42—44，61． f4】韦丽华，李文举，刘丽娟．ISD2500 系列语音芯片及其在微机系统中的应用册．辽宁师范 大学学报：自然科学版，2001(3)：33—35。 【5】唐颖，姚锋，赵茂娟．基于 ISD2560 的公交车报站系统的模拟设计阴．电脑知识与技术，
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五、单片机的一体化汽车 GPS 应用 单片机的一体化汽车
摘 要: 针对 GPS 接收机国产化低的现状,以 AVRATmeg128 微处理器为核心处
理器,基于 GPS 接收机、OEM 板的基本原理,应用一体化的设计思路,开发研制了一体化 GPS 接收机。经过样机 的测试,证明一体化 GPS 接收机具有操作简单、性能稳定、数据通信抗干扰能力强等特点,其精 度完全可以满足各种工程测量以及勘察测量的需求。 引 言: 随着 GPS 定位理论研究的不断深入以及软硬件的不断改进, GPS 卫星导航定位技术已在国民经 济生产中起着越来越重要的作用。 各种形式的接收机在不同的行业都取得了广泛的应用,尤其是 测地型接收机近年来占据了民用市场的主要地位。 GPS 接收机结构和原理 GPS 接收机的种类虽然很多,但它的结构基本一致。主要分为天线单元和接收单元两部分 4]。图 1 为 GPS 接收机原理图,其中虚线部分是 GPS 接收机主机。主机由射频 RF 部分、通信信道部分 和数据存储及计算部分组成。主机外接 GPS 天线、前置放大器、电源、显示器。
GPS 接收机功能的设计与实现 GPS 接收机定位过程如图 2 所示, GPS 接收机接收到卫星星历数据,用户通过红外遥控器输入一 些初始化信息并控制接收机工作。 我们可以选用 Flash 存储器接收 GPS 星历数据,然后将接收机 带回,导入数据到分析系统主机,通过后台解算软件进行解算,最终得到解算报告。 如果用户需要 在野外实时知道测量结果,我们也可以选用通过无线 Modem 经 GSM 网络来实时地传递数据,传递 完毕后,经 GPS 数据分析系统解算后,由 Modem 返回解算结果。
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接收机硬件和软件结构: 一体化 GPS 接收机硬件和软件结构 硬件结构根据前文所述,一台 GPS 接收机应当由信号接收、 信号处理通道、存储及输出等几大模块组成[5]。进一步细化,我们可以得到如图 3 所示的结构原 理图。 主板上包括 了 ATmega128 微控 制器、电平转换 模块、红外遥控接收以 及三星的 K9F5608Flash 模块。和主板相连的 模块有 ALLSTAR 的 GPSOEM 板、 GPS 天线以及电源模块。此外还有 控制接收机工作的士兰红外遥控 器。L1 导航信号由 GPS 天线接收, 经过低噪声前置放大 [6],接到 ALLSTAR 接收板,接收板 就可以输出相应的卫星数据,由微 控制器 ATmega128 接收进来,并将 相应的数据解码分包,分成用于显 示的包以及用于存储的包,显示的 包处理后发送到液晶显示器,存储 的数据包写进 32MBFlash。 为了方 便用户实时了解测量结果,我们通 过无线 Modem 经 GSM 网络来实 时传递 GPS 数据,并返回解算结 果。为了方便用户操作,我们采取 了红外遥控控制以及大屏幕液晶 显示。 实际设计时,我们选择市场上比较 流行的士兰半导体的红外遥控发射装置、选用三星公司的 32MB 大容量 FlashK9F5608 以及 MotorolaD15 无线数据 Modem。我们的液
晶显示屏选用广州海谊公司的 HZ LCD 显示模块。 软件结构 GPS 一体化静态接收机的软件包括接收机端软件和 PC 机端软件。 机端软件包括下载软件和 PC 数据解算软件,采用 VC 语言编写。接收机端软件比较复杂,用 C 语言编写,其结构如图 4 所示。 底层软件是接收机软件的基础,其功能为: Flash 的读、写、删除控制;LCD 读、写、清屏;按键的 中断操作;串行接收、发送数 据; RAM 的读、写、删除;数值转换等 结束语 通过对样机的测试表明,此 GPS 一体化接收机无论在静态测量精度还是单点定位精度都达到了 我们预先设计的技术指标,其精度完全可以满足各种工程测量以及勘察测量的需求。 此套定位系 统可以广泛应用于矿业权管理、农业耕地管理[3]、石油天然气管线测量、勘察测量、矿山测量 等场合,因为其完全一体化,同时它具有操作简单、性能稳定、数据通信抗干扰能力强等特点,可 以极大地提高作业效率,减轻工作强度,并为各应用单位和部门带来较好的经济效益,是现代测量 工作的得力助手。 参考文献 [1] 郭一名. GPS2OEM 板卡与 PC 机通信[J]. 湖北汽车工业学学报, - 9. [2] 宋建国. AVR 单片机原理及应用[M]. 北京:北京航空航天学出版社, 1998. [3] 宋占杰,蒋健,魏德骄. 基于 AVR 单片机的卫星地面测控系统设计[J]. 电子设计应用, 3- 115.
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六、单片机在汽车转子发动机电控系统中的应用
范本正张云龙 (清华大学汽车工程系北京 100084) 摘要：本文介绍了 MC9S12DP256 单片机的基本特性及其在转子发动机电控系统中的应用，以 摘要 及如何实现电控系统对发动机的控制。 中图分类号：TK427 文献标识码：A 文章编号：06)01—0046—03 概述 转子发动机基本结构部件和组成系统与活塞式发动机在名称上是基本相同的，发动机主要由进 气系统、排气系统、冷却系统、润滑系统、燃料系统、机械机构、电子电器系统构成。转子发 动机的活塞(转子)呈三角形，活塞重心以均匀或不均匀的速度沿圆形或其它形状的封闭轨道作 单向运动(旋转)。转子发动机取消了活塞无用的直线运动，转子的旋转运动直接转化为曲轴的 旋转运动。 引言: 引言: 本文中介绍的电控系统的控制对象为高压共轨双缸柴油转
子发动机，此发动机每缸有 3 个喷油 器(引燃喷油、主喷油和预混合喷油)和 2 个火花塞，两缸转子活塞的燃烧室分别采用中置(1 缸) 和后置(2 缸)的结构。为满足发动机运行的需要，ECU 必须能够采集多路传感器的信号和输出 多路控制信号。电控系统的构成如图 1 所示。 1 MC9S12DP256 单片机在电控系统中的应用 发动机运行控制的复杂性要求电控系统中使 用的单片机有多路定时器和 I／O 口，并且由 于转子发动机其结构的特殊性， 使得其做功频 率是往复发动机的两倍， 因此它对电控系统的 实时性要求更高， 这就对单片机的性能提出了 更高的要求。 MC9S12 系列单片机是 FreeScale 公司生产的以高速 CPUl2 内核(StarCore)为核 心的单片机系列，其总线速度一般可达 25MHz，而典型的 HCl2 系列的总线速度为 8MHz。 MC9S12DP256 单片机的片内存储器有 12KB 的 RAM，4KB 的 EEPROM 和 256KB 的 FLASH， 支持 PLL 锁相环。此单片机有 16 路 10 位精 度的 A／D 转换模块， ATD0 和 ATDl 组成。 由 捕捉功能增强的定时器模块(EnhancedCapture Timer)有 8 个 I／O 引脚。与 HCl2 系列单片机不 同，MC9S12DP256 单片机有 2 个 SCI 串行通讯接口(AsynchronousSerial Communica— tions Interfaces)和 3 个 SPI 通信接口(Serial PeripheralInterfaces)、 个 CAN 总线模块通过 M 端口 5 (PTM)的 8 位输入和输出。MC9S12DP256 单片机可使用 BDM 调试方式，用于擦写 Flash，还 可以动态的调试程序。L2o 基于以上基本性能，MC9S12DP256 单片机能够很 好的满足系统的实时性要求。为提高抗干扰能力，系统选择了频率较低的 4MHz 晶振做为主芯
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片的外部晶振。单片机的模式选择电路可以组合出单片、扩展等多种工作模式，而外部扩展电 路将单片机的绝大部分引脚引出以方便调试和扩充。表 1 是转子发动机 I／O 端口的定义表。8 路 I／O 端口中有两路采集转速传感器检测 58 齿齿盘输出转速的信号 58XREF 这样可以保证转 速信号采集的有效性。另外 4 路喷油信号和 2 路点火信号分别控制两缸的喷油和点火。
电控系统工作原理 为保证发动机的动力性、经济性及排放特性，需要精确的控制喷油时刻、脉宽以及点火时刻。 由于转子发动机燃烧室狭长，面容比大，压缩比较低，因此燃油和空气的混合较差，一般点火 系统难以点燃混合气。本文介绍的电控系统，点火部分采用高能量多火花电容储能系统，通过 调整每一循环中火花的个数和火花的能量来保证燃烧质量。点火提前角起始角度的调节 范围是上止点前一 30。CA～60。CA，精度为 90。／256=0．350。点火持续时间也是可调的， ECU 控制范围为 0—524ms，精度为 161xs，可满足多火花点火的使用要求。
火花塞放电产生的 单个火花能量为 45mJ 一 90mJ 且可调，周期为 250 陋，整个点火持续时间可实现 1～30 个火花 点火。 当系统运行时， 油轨压力传感器检测共轨腔内的高压柴油的压力， 转速传感器通过一个 58 齿的 齿盘(60 齿铣去 2 齿)测量转速并输入给 ECU。 ECU 通过这两个数字量查表得到当前发动机的运 行状态，计算出当前喷油时刻、喷油脉宽、点火时刻、点火脉宽以及 PWM 控制参数并将这些 信号分别输送给喷油驱动电路和点火驱动电路。喷油驱动电路控制喷油器以调节 喷油量的大小和喷射时间，同时控制油轨压力控制阀(PCV 阀)来调节共轨压力。在系统中使用 了油轨压力的闭环控制，通过事先设定油轨压力值以保证油压的稳定，这样可以加强燃油的雾 化及保证混合气的质量。而点火驱动电路控制点火线圈以控制火花塞的工作。 软件控制逻辑 转子发动机电子控制系统软件采用”前景一背景”的模式，以满足系统较高的实时性要求。软 件的总体流程框图如图 2 所示。 ”前景一背景”的设计思想是将实时性要求高的处理过程作为” 前景” ，它们会立即得到主芯片 CPU 的响应，这些事件主要通过中断服务来实现。例如喷油脉 宽输出中断，点火脉宽输出中断、转速信号处理等。而前景程序执行所需要的各种参数的计算 以及其他实时性要求不高的部分，则放在”背景”中进行。例如喷油脉宽的计算，点火提前角 的计算等。这些采集和计算的周期都由实时中断的时间间隔来确定，并且根据其特性及重要性 采用不同的周期，这样可以有效的利用资源，为前景程序传递最新最有用的数 据信息。在进行点火提前角计算时，先在背景逻辑中进行点火工况判断逻辑，并计算出在当前 工况下的点火提前角，然后在前景程序中运行点火时序的控制逻辑，输出点火信号给点火驱动
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电路。喷油脉其平均线性度误差为： 式中，K。为 4 和曰灯全亮时的电压；K 为只有 A 灯亮时的电压；K 为只有 B 灯亮时的电压； 加’为平均线性度误差。 本设计中，当加耋 2％便能很好地满足测试精度要求，否则会有较大的误差，仪器将需要检查。 结论： Lug—down 作为一个法规性检测，为保证检测结果的可信和准确，在测试中要进行以下工作： 1)每次测试都要进行零点检查，采用“差”的方法获得的零点消除了杂光误差和零漂。 2)试验过程中要过滤异常数据，因此需要做滤波处理，做两次滤波效果较好。 3)每次测试都要进行线性检查，平均线性度 LE 三 2％效果较佳。 4)试验过程中，采集数据应根据实际的光源强度进行实时修正。 ： 该测试方法投入使用后，
获得了良好的测试效果。 参考文献 1、北京市环境保护局，DBl1／121—2003，柴油车加载减速烟度排放标准[s]．北京，2003 2、彭美春，张效刚．等，柴油车烟度排放测试方法与检测结果的研究[J]．车用发动机. 3、 王建昕， 傅立新， 黎维彬． 汽车排气污染治理及催化转化器[M]． 北京： 化学工业出版社 2004 4、腾勤，刘一鸣，等．取样式不透光烟度计的设计[J]．车用发动机，2002(6)：25～29 (收稿 13 期：) 七、单片机的汽车温控系统的设计与实现 方庆黎 1,2 刘东飞 1 张明川 z 李跃欣 2 (1．武汉理工大学，湖北武汉 430070： 2-可南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳 47l003) 摘要: 摘要:单点温度控制系统不能满足自动化生产过程中对多点温度控制的需求。本文基于 PIC 单 片机提出一种多点温 度控制系统．设计了硬件电路、单片机程序以及上位机程序实现的核心部分。该系统具有三个 优点：灵活配置、在线增加结点 和删除结点。实践证明，该系统能够很好地实现自动化生产过程中的温度控制．达到预期的目 的。 引言: 引言 温度是影响工业生产的重要因素之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业 中，具有举足重轻的作用。根据不同生产所需温度范围和精度要求，采用的测温元件、方法以 及对温度的控制方法也有所不同。随着电子技术和计算机技术的迅速发展，基于单片机和微型 计算机的温控技术也得到了迅速的发展。利用单片机测量温度，微型计算 机控制温度的技术得到日益发展和完善，且越来越显示出其越性。 硬件系统设计 多点系统的硬件电路设计主要有三个部分：通信适配器硬件电路设计、测控器硬件电路设计和 控制驱动器硬件电路设计。下面分别对它们进行介绍。 (1)通信适配器电路设计工业系统的通信可以采用多种方式，本系统采用 RS232 串口通信方式。 但是由于串口通信的自身特点， 上位机和测控单元之间直接采用 RS232 串口通信存在 2 个问题： ①串口通信的电器特性为：逻辑 l(MARK)=一 3V。 ．15V，逻辑 0(SPACE)=+3—+15V。而测控 器是以单片机为核心的，逻辑 l 为高电平(&=3．6V)，逻辑 0 为低电平(&3．6V)。为了通信正常 进行，需要进行电平转换。
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②串口通信是以电压信号进行的， 在工业应用中由于干扰和衰减， 电压信号的抗干扰能力较差， 其通信距离一般不超过 15m。而多点系统的应用往往会超过这个距离，因此需要将电压信号转 换成电流信号传输，以延长传送距离和增强抗干扰能力。通信适配器就是实现将电压信号转换 成电流信号以及电平转换功能的硬件电路。通信适配器分为上
位机通信适配器和测控器通信适 配器，它们要配对使用。上位机通信适配器的电路原理图如图 3 所示，测控器通信适配器的电 路原理图如图 4 所示。
测控器电路设计 测控器主要完成两个工作，一是接收传感器测量的 温度数据，并将该数据发送给上位机；二是接收上 位机发来的控制命令，通过驱动器控制测控对象进 行相应操作，它的核心是 PIC 单片机。 控制驱动器电路设计 控制驱动器一般包含有信号放大或功率放大电路。 它的功能是根据测控器发送的指令控制测控对象做出相应的操作，一般需要根据具体的控制对 象进行设计，这里不进行详述。 软件系统设计 多点温度控制系统的软件主要分为上位机程序和单片机程序。其中上位机程序又分为温度显控 模块和通信模块；单片机程序分为温度采样模块、通信模块和控制模块。 上位机程序 上位机程序中的通信模块是比较常见的 RS232 通信程序，采用 VisualC++．NET 可以比较容易 实现 RS232 通信功能，这里不再赘述。温控模块的功能是从串口接收数据、显示温度数据或温 度曲线、判断测控对象状态以及根据状态对测控对象进行控制等。温度显控模块的程序流程图 如图 5 所示。 单片机程序 单片机程序中的通信模块就是按照一定的时序去读单片机特定引脚的状态，然后组合成所需要 的数据或命令即可。控制模块就是根据接收到的命令做出相应输出。这两部分的程序设计需要 根据具体地电路设计，且比较简单。温度采样模块是根据特定温度传感器的时序要求，进行单 片机特定引脚的读写操作。本系统中传感器采用 DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器 DSl8820，采用三线接法。读 DSI8820 的程序代码如下所示：
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voidReadDS1 8820(unsignedchar+pBuffer，char nBytes) chari2 for(；nBytes；nBytes．，pBuffer+4-){ ． for(i=O：i&8；i++){ ‘pBuffer&&=l： di()； TluSC4=1；NOP；NOP：NOP；NOP： TRISC4 卸：NOP：NOP： TlUSC4=1：NOP；iffRC4){ ‘pBufferl=0x80：} Delayl5UsDl0：Delayl5UsDI()：Delayl5UsDl0；Delayl5UsDI()：ei()；}}}其中，NOP 为空操作， Delayl5UsDl0 为执行 15 个空操作。 结论 本文给出一种基于 PIC 单片机的多点温度控制系统设计方法，并给出了相应的硬件电路、单片 机程序以及上位机程序实现的核心部分。该系统中，多个测控单元之间以松散耦合方式工作， 在应用时可以灵活配置，并且能够在线增加和删除测控点。另外，测控单元和上位机之间的通 讯是以电流信号进行的，能够实现较长距离通信且抗干扰能力强。实践证明，该统能够实现自 动化生产过程中的温度控制的要求，达到温度控制的目的。 参考文献： 参考文献： 【l】
王博．黄永红。孙玉坤．基于 ARM 和神经网络的塑焊机温度控制系统【J】 ．仪表技术与 传感器，2007，(9)：61-63． 【21 王丽娟． 单片机在锅炉温度控僦系统中的应用 【J1． 微计算机信息， 2007， (23)： 122—123． 【3】张菁．单片机温度控制系统方案的研究【J】 ．上海交通大学学报，2007，(41)：142·145． 【4】刘绿山，刘建群，李仕勇．基于 AT89S52 单片机的温度控制系统【J】 ．徽计算机信息， 八、单片机在汽车四轮转向系统中的应用 张慧萍，杨志刚 (重庆交通大学，重庆 400074) 摘要：提出了在汽车助力转向(EPs)的条件下，如何以 Mcs 一 5l 单片机作屯挫单元(Ecu) 摘要 的核心部件来实现汽车四轮特向(4ws)f 介绍了 4ws 系统的基本组成度工作原理，说明了控制系 纯的硬件设计、控制方法和接口技术。 引言：随着汽车工业的快速发展，四轮转向(4ws)技术因其低速转弯时转向半径小、灵活性高， 引言 高速行驶时能平稳变换车道、调整车身姿态、提高汽车的操纵平稳性等优点，引起高档轿车生 产商的高度重视。与两轮转向技术相比，4ws 技术更多地应用了自动控制技术，增加了电控单 元(Ecu)。单片机以其体积小巧、质量轻、功耗小和方便的外围接口技术等优点而被广泛应用于 4ws 中。本文研究 MCS 一 5l 单片机在汽车 4ws 中的应用。 1 4ws 控制系统的基本组成及工作原理 基本组成 4ws 汽车是在前轮转向系统的基础上，在汽车后悬架上安装一套后轮转向系统，两者之闻通过 一定的方式联系，使汽车在前轮转向的同时后轮也参与转向，从而提高汽车低速行驶时的机动 性和高速行驶时的稳定性。典型的 4ws 系统主要由前轮转向系统、传感器、Ecu 和后轮转向系 统等组成，Ecu 是其核心部件，而单片机是 Ecu 的核心(见图）
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工作原理 本文研究的 4ws 是在助力转向条件下的电子和液压相结合静转向系统。在控制系统中，速度传 感器、前轮转角传感器和后轮转角传感器向 EcU 提供信号，Ecu 对接收的信号进行处理后，向 液压系统发出后轮偏转的指令。低速时，转向过程中后轮的动态影响不予考虑。中速时，汽车 后轮先朝与前轮相反的方向偏转，通过中间位置后，再与前轮同方向偏转。Ecu 对输入信号进 行分析处理后，使后轮始终保持期望的偏转角。转向时，前轮转角传感器将转向信号送至 Ecu， Ecu 参照车速信号，根据预定的控制策略进行分析计算，然后驱动后轮液压偏转系统，控制后 轮转向机构根据 Ecu 的指令以与前轮偏转成一定比例的偏转角度偏转。ECu 实时监测汽车运行 状况，计算目标转向角与前、后轮实际转向角之间的差值，形成闭环控制，
实时调整前、后轮 的转角，从而根据汽车的实际运动状态实现汽车的四轮转向。 4ws 汽车行驶过程中，电子控制系统或液压系统出现故障时，则后轮转向机构自动恢复到两轮 转向状态，后轮自动回到中间位置，保证汽车像普通两轮转向汽车一样安全地行驶。同时，仪 表盘上的 4ws 指示灯亮，警告驾驶员，故障情况被存储在 EcU 中，以便于维修时检码。 控制系统设计 根据设计控制原理，在 4ws 模式下，Ecu 主要根据传感器采集的方向盘转矩信号和轮速信号， 并参照前轮转角信号，通过 CPu 运算，输出液压驱动信号，驱动后轮自动转向。本文用 c 语言 编程来实现设计的控制算法。 芯片介绍 MCS 一 5l 系列单片机主要有 l 和 8751 等通用产品，以其典型的结构和完善的总线专 用寄存器的集中管理、 众多的逻辑位操作功能及面向控制的丰富指令系统， 堪称为一代 “名机” ， 为后续其他单片机的发展奠定了基础：8 位 cPu、4kB 程序存储器(ROM)、128B 数据存储器 (RAM)、32 条 I／O 口线、111 条指令(大部分为单字节指令)、21 个专用寄存器、2 个可编程定 时／计数器、5 个中断源、2 个优先级、1 个全双工串行通信口、64kB 外部数据存储器寻址空 间、64kB 外部程序存储器寻址空间、逻辑操作位寻址功能、双列直插 40PinDIP 封装、单一+5V 电源供电。因为其优越的性能和完善的结构，许多厂商都沿用或参考了其体系结构，并在此基 础上丰富和发展了 Mcs 一 51 单片机，如高速 I／O 口、A／D 转换器、PwM(脉宽调制)和 wI)T 等增强功能，并对低电压、微功耗、扩展串行总线(12c)和控制网络总线(CAN)等功能加以完善。 所以 MCS 一 5l 系列单片机在控制技术领域具有独特优势。 控制流程 根据设计的控制策略，Ecu 根据方向盘转矩信号和车速信号，并及时采集前轮转角信号，经 cPu 运算后输出后轮转角驱动信号，实现后轮自动转向。其控制流程见图 2。 硬件、 硬件、管脚及接线介绍 控制过程中，车轮转速传感器输出脉冲数经 74Lsl51 数据选择器直接输入 Ecu 接口端，方向
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盘转矩信号由转矩传感器输入带多路转换开关的 ADc0809 模／数转换器，选用的 8155 可编程 并行 I／O 扩展接口为 4wS 控制过程中其他控制功能提供了方便的接口。Ecu 输出后轮转角控 制信号，该控制信号经 I／O 接口传到 8155 可编程并行接口，再传到 DAc0809，最后由液压驱 动系统驱动后轮偏转。设计要求后轮转角不大于 5。
结语 本文讨论的 4ws 技术的前提是汽车助力转向技术能成熟运用，所设计的 4ws 技术理论基本通过 计算机仿真试验。为使该理论更具实用价值，应进一步做模型车试验，
通过试验来修正设计。 参考文献 [1]孙毅，陈南，祁永宁．TMs320F2812 型 DsP 在车辆四轮转向控制系统中的应用[J]．工业控 制技术，2005(s)． [2]袁凯陈，陈思忠·旋转编码器在四轮转向汽车上的应用[J]汽车电子，2002(12)·控制中的应 用研究口]．电子科技，2006(4)． [4]张云安，马瑞卿，杨平．单片机控制的汽车电动助力转向系统[』]．微电机，2005(5)． [5]黄鹏．摩托罗拉单片机在汽车控制中的应用[J]．公路与汽运，2005(5)， [6]何立民．Mcs 一 51 系列单片机应用系统设计[Mj．北京：北京航空航天大学出版社，1996， 九、单片机在汽车电子限速系统中的应用设计 摘要： 摘要：汽车限速电子系统是解决汽车行驶超速问题的电子设备。采用无线技术和单片机技术； 由设在路旁的发射机发射预先设的限速值， 车载接收机通过接收车速限定值， 测算&-3 前车速并 与限定值作比较；如车速超过限定值，系统自动切断油路，达到限速目的。 引言：随着道路交通建设的加快，高速公路网络遍布。为了治理超速，国家制定了严格的法律 引言 法规，但是超速现象还是屡禁不止。据分析，全国近几年发生的重特大交通事故，有 70％与超 速有关，并且超速行驶违章随着道路交通条件的改善而不断增多。2006 年德国西门子宣布开发 出了道路限速标志识别装置。该装置利用摄像头识别前方的限速标志；当行驶速度比限制速度 快时，就会发出警告，或与巡航控制系统连动，自动限制行驶速度。使用这种装置原则上可以 达到限速的目的，但这种装置在识别限速标志时常因外界环境变化而受到影响。在阴雨天，限
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速标志位置不同的情况下装置就无法准确识别。笔者按其工作原理，针对其不足，设计出一种 新型的基于无线数据采集的汽车电子限速系统。该系统基于无线单片机，1 系统设计 整个系统根据功能可分为数据发射机部分和车载接收机部分。数据发射机可接收设定数据、存 储数据并不断将数据发射出去。车载接收机实现接收数据、存储数据、计算车速、判断超速、 语音报警、控制油路限速，如图。可实现语音提示超速和切断汽车油路的功能。 系统工作流程如下：数据发射机不断广播限速数据。当汽车经过发射机信号覆盖范围时，车载 接收机接收并存储限速值。车载接收机的中央处理器计算与比较当前车速。如果超速则语音报 警，则超速 30s 后车载接收机发出控制信号切断供油。汽车切断供油后车速会降低，当低于限 速值时车载接收机发出控制信号恢复供油。这样，汽车最多超速 30s 就会减速到正常速度。 车载接收机 车载接收机硬件主要由无线单
片机单元、语音电路单元、存储单元、速度采集单元和油路控制 单元组 成， 如图 4。 为了简化设计， 车载无线单片机采用 Chipcon 公司的 CClll0 无线单片机系统。 CClll0 具有低功耗、低成本、高可靠性的优势，具备无线收发功能并且内置 8051MCU。其工作频率为 315／433／868／915MHz，最高速传输速率为 500kb／s，工作电压 1．8V～3．6V，接收灵敏 度一 1lOdB。存储单元和发射机的存储单元工作原理相同。它的数据线和 控制线连接到单片机 CClllO 的 P0．0 和 P0．1 脚。当程序开始时，需要初始化工作环境，包括 读取部分参数值和启动一些中断程序；程序初始化完成后进人一个循环流程。在这个循环中， 无线单片机不断执行检测新数据操作和执行超速处理操作。软件流程如图 5 所示。CClll0 的 P2．4～P2．7 脚外接拨码开关，根据拨码数值定义车型。在检测新数据操作过程中，程序根据 车型定义分析数据，将符合要求的新数据保存到存储芯片中，数据占用存储芯片地址 00FF 一 个字节空间。CClll0 单片机的 P2．0 脚和 P2．1 脚分别控制触发报警电路和油路控制电路。在 执行超速处理操作过程中，当车速大于限速值时，P2．0 脚输出高电平触发语音电路发出报警 提示。程序设计了 30s 超速延时，主要用于汽车短时超车，超车后恢复正常行使速度，语音提 示消失。当语音提示 30s 后仍然超速，P2．1 脚输出低电平到油路控制继电器。油路控制继电 器控制汽车喷油嘴供电电路开关：单片机的 P2．1 脚输出高电平控制油路控制继电器接通，汽 车喷油嘴供电电路可以保持正常供电；P2．1 脚输出低电平控制油路控制继电器断开，切断汽 车喷油嘴供电电路工作，从而达到限速的目的。
结论： 结论： 汽车电子 限速系统 是利用无 线技术和 单片机控 制技术结 合汽车的 电路结构 设计出的 电子限速 设备。对 于现有的 汽 车 厂 商，车载机的改进只需增加无线接收部分和语音报警部分电路，对现有行车电脑软件稍加修改
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就可以完成限速功能的改进。如果交管部门推广应用该装置，则可以从根本上解决汽车超速问 题，极大地减少恶性交通事故。汽车电子限速系统还可以扩展出许多竣能，如在汽车追逃、汽 车防盗、违章信息传达、交通限锒广播等方面。 参考文献 [1】陈超，邬春学，苏玉容．汽车远程报警系统的设计与实现．长江大学学报(自然版)，2006， 3(1)． [2】刘佳，周广荣，夏志忠．基于 MSP430F133 和 RFW 模块的短距离无线数据通信．中国论 文在线．http：／／www．paper．edu．cn／paper．php?serial_number=． [3】L．Scott MacKenzie 著，方承志，姜田译．8051
微控制教程．北京：清华大学出版社，2005． [4】陈倩诒，陈再清．汽车自动限速系统设计．计算机测量与控制，) 十、单片机在汽车电动车窗控制器中的应用 王 义 邱 云 峰 贵州师范大学 物理与电子科学学院贵 州 贵 阳 贵州大学理学院贵州贵阳 摘 要：针 对 汽 车 控 制 系 统 减 少 线 束 和 较 低 成 本 的 要 求 提 出 了 以 集 成 控 制 器 的 单片机为核心设计而成的汽车电动车窗控制系统给出了系统主要硬件结构和软件设 计流程相对 于传统的点对点控制方式不仅减少了车内的线束降低了成本而且控制灵活实时性强 试验表 明该 系 统 工 作 正 常 性 能 可 靠 具 有 低 成 本 低 功 耗 和 易 于 维 修 等 优 点。 引言： 引言：随 着 汽 车 电 子 技 术 的 发 展 越 来 越 多 的 电 子 产 品 装载 到 汽 车 上 极 大 地 提 高 了 汽 车 的 动 力 性 和 舒 适 性 同时 也 增 加 了 车 内 布 线 的 难 度 和 成 本作 为 一 种 串 行 数 据 通 信 总 线由 于 具 有 良好 的 可 靠 性实时性及灵活性已经成为国际标准 在 汽 车 电 子 系 统 中 得 到 了 广 泛 的 应 用。 电动车窗控制系统通信网络的构成： 电动车窗控制系统通信网络共有个节 点 电子 控 制 器 分 别 是 左 前 门 主 控 制 器右 前 门 子 控 制 器左 后 门 子 控 制 器 右 后 门 子 控 制 器 采 用 总 线 通 信技 术 可 以 实 现 个 车 门 控 制 器 之 间 的 通 信 如 图 所示操 作 主 控 制 器 除 了 可 以 控 制 驾 驶 员 的 车 窗 玻 璃 升 降外还 可 以 通 过 总 线 控 制 其 余 乘 客 车 窗 玻 璃 的 升 降同 时 子 控 制 器 也 可 控 制 各 自 位 置 车 窗 玻 璃 的 升 降 主 控单 片 机 高 速 光 电 耦 合 器 总线 收 发 器 等 三 个 主 要 部 分 组 成考 虑 到 设 计 成 本 和 软 件。
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编 程 的 方 便 性 子 控 制 器 选 用 了 与 主 控 制 器 相 同 的 芯片且 具 有 相 同 的 硬 件 电 路 结 构功率驱 动芯片及其应用电路公 司 的 功 率 驱 动 芯 片 以 其 强 大 的功 能 和 优 异 的 性 能 在 汽 车 电 子 中 得 到 了 广 泛 的 应 用 此芯 片 的 应 用 模 式 为 桥 式 结 构 芯 片 内 部 有 个 高 端驱 动 管 外 接 个 低 端 驱动 管 组 成 一 个 完 整 的 桥实 现 车 窗 电 机方 便 地 实 现 过 流 保 护 和 车 窗 的 防 夹 功 能 如 图 所 示。
控制器硬件电路设计 对 电 动 车 窗 控 制 器 硬 件 电 路 设 计 的 总 体 要 求 是 系统 简 单 容 易 实 现 性 能 稳 定 可 靠 在 满 足 要 求 的 情 况 下尽 量 降 低 成 本。通 信 系 统 硬 件 电 路 主 要 由 三 部 分 组 成单 片 机 高 速 光 电 耦 合 器总 线 收 发 器 电 路 原 理 如 图 所 示
是 美 国 公 司 生 产 的 内 部 嵌 有总 线 控 制 器 的 高 性 能 系 列 单 片 机 由 于 其 超 小型低 功 耗 低 成 本 多 品 种 的 特 点 其 应 用 范 围 十 分 广泛 是 集 成 了 模 块 的 微 控 制 器有 着 先 进的 精 简 指 令 集 构 架 增 强 型 内 核 级 堆 栈 片 内 具 有程 序 存 储 器 数 据 存 储 器 自编 程 功 能 在 线 调 试 器 和 多 种 内 部外 部 中 断 源 并 采 用 了 程 序 和 数 据 空 间 完全 分 开 的 哈 佛结 构 这 种 结 构 大 大 降 低了 微 控 制 器 的 总 体 成 本 同 时 提 高 了运 行 效 率 在 电 路 中 单 片 机 是总 线 接 口 电 路 的 核 心 主 要 完 成总 线 上 数 据 的 发 送 和 接 收 实 现 串 行 数 据的 分 解 及 组 合 保 证 通 信 的 正 常 畅 通是 公 司 的 总 线接 口 芯 片 是 控 制 器 与 物 理 总 线 之 间的 接 口 提 供 对
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总 线 的 差 分 发 送 和 接 收 的功 能它 与 标 准 完 全 兼 容 有 三 种不 同 的 工 作 方 式 即 高 速 斜 率 控 制和待 机可 以 根 据 实 际 情 况 加 以 选 择 在 本 方 案 中 选 择 高 速 工 作 方 式 该 芯 片 引 脚 少 使 用简 单。 通信系统软件设计流程： 通信系统软件设计流程： 软件设计是系统设计的关键使用开 发 软 件仿 真 器 以 及 灵 活 简 便 的 语 言 为 了提高可靠性和可理解性内部软件 设 计 采 用 了 模 块结 构主 要 包 括 主 程 序 系 统 初 始 化 子 程 序数 据 发 送 子程 序数 据接收子程序和电机控制子程序此 外还 应 有中 断 服 务 子 程 序 采 样 子 程 序 故 障 诊 断 子 程 序 和终 端 子 程 序 等 这 里主要对系统初始化子程序和电机 控制 子 程 序 进 行 探 讨系 统 初 始 化 子 程 序 是 系 统 设 计 工 作 中 极 为 重 要 的部 分它 是 总 线 系 统 正 常 工 作 的 前 提 关 系 到 整 个系 统 能 否 正 常 工 作 因 此 初 始 化 设 计 是 一 个 重点主 要 包 括 模 块 工 作 方 式 的 配 置 接 收 滤 波 器 的设 置接 收 屏蔽寄存器设置波特率参数设置发 送 优 先级 设 置 和 中 断 允 许 寄 存 器 设 置 等 初 始 化 子 程 序 流 程 如图 所 示对 电 动车窗的控制可分为软启动满输出 续流 和 停 止 个 阶 段 其 中 包 括 对 电 动 车 窗 手 动自 动 控 制 的 判 断 和 处 理车 窗 上 升 到 顶 或 下 降 到 底 的 判 断 和处 理 车 窗 防 夹 的 判 断 和 处 理 等 其 工 作 流 程 如 图所 示 程 序 初 始 化 完 成 后在 按 键 端 口 扫 描 到 有 上 升 或下 降 按 键 输 入 的 控 制 命 令 后 主 程 序 调 用 电 机 控 制 子 程序车 窗 电 机 进 入 软 启 动 阶 段 软 启 动 分 为步每 步 占 空 比 从 逐 渐 增 加 到 随后 电 机 进 入 上 升 或 下
降 的 工 作 状 态 电 动 车 窗 采 用控 制 方 式 后 启 动 较 为 平 稳 启 动 快 速 性 好。 参考文献 1 饶 运 涛 邹 继 军 王 进 宏 等 场 总 线 原理 与 应 用 技 术 第 二 版 北 京 北 京 航 空航天 现 大学出版社 2 杜 琳 姜 久 春 潘 磊 双高端开关器件在车身电控系统中的应用 电 气 应 用 3 王 轶 张 凡 总线技术在智能汽 车系统中的 应 用 微 计 算 机 信 息 4 肖 朝 晖谭 进李 山混合动力汽 车中 总 线技 术 的 应 用 重 庆 大 学 学 报 自 然 科 学 版 5 赵 鹏 王 旭 东基 于 总线的车门控制系统设计哈尔滨理工大学学报 6 吴 志 红 陆 科 朱 元一种高性价比的电动车窗控制器设 计 单片机与嵌入式系统设计.
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