1 引言

　　基于GPRS和MCS-51單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集器是一種實(shí)時(shí)在線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，它采用分組無線業(yè)務(wù)GPRS將實(shí)時(shí)在線檢測到的環(huán)境狀況通過Internet傳到環(huán)保部門監(jiān)測信息處理中心，監(jiān)測信息實(shí)時(shí)處理軟件通過對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，使環(huán)保機(jī)關(guān)足不出戶即能掌握轄區(qū)監(jiān)測點(diǎn)和污染源的監(jiān)測指標(biāo)信息，從而使環(huán)保機(jī)關(guān)的管理在機(jī)制上實(shí)現(xiàn)從人工化向信息化的轉(zhuǎn)變，克服了過去對各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)的檢測主要靠環(huán)保人員到現(xiàn)場手工取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室分析后再作出結(jié)論的周期長、效率低的問題;還可以提高對環(huán)境的監(jiān)測頻次，克服過去由于監(jiān)測頻次低，總結(jié)出來的環(huán)境質(zhì)量和污染源監(jiān)測信息可信度較低的問題。

　　2 監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程

　　整個(gè)系統(tǒng)的具體工作過程見圖1。數(shù)據(jù)采集器單元將流量計(jì)、PH計(jì)、COD計(jì)等各個(gè)現(xiàn)場測量儀器輸出的標(biāo)準(zhǔn)4~20mA的電流信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部保存，然后通過GPRS模塊采用無線傳輸方式發(fā)送給監(jiān)控中心，由運(yùn)行在監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)中的“監(jiān)測信息實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)”軟件進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)的集中處理和分析，監(jiān)控中心人員就可以根據(jù)處理和分析后的數(shù)據(jù)了解采集點(diǎn)出的環(huán)境質(zhì)量狀況。

　　3 數(shù)據(jù)采集器硬件結(jié)構(gòu)

　　采集器采用雙CPU結(jié)構(gòu)，主CPU專門負(fù)責(zé)與監(jiān)測軟件之間的數(shù)據(jù)通訊傳輸和量程設(shè)置及參數(shù)顯示;從CPU專門負(fù)責(zé)各自通道的數(shù)據(jù)采集、轉(zhuǎn)換及存儲，這樣可以避免各通道切換帶來數(shù)據(jù)信號的干擾，保證數(shù)據(jù)測量的精確可靠。從CPU用兩種方式(RS-485串行通訊方式及4～20mA電流環(huán)方式)來接收或轉(zhuǎn)換各個(gè)在線監(jiān)測儀器的數(shù)據(jù)(見圖2)。從功能上，采集器電路劃分為以下幾個(gè)組成部分：

　　(1)單片機(jī)控制單元電路

　　單片機(jī)控制單元電路包括兩片單片機(jī)AT89S52(分別用主CPU和從CPU表示)、高速1K雙口靜態(tài)RAMIDT7130、E2PROMAT24C512等器件。MASTERCPU主要用來控制、通訊(與上位機(jī)遠(yuǎn)程通訊，與SLAVECPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送命令等通訊操作);SLAVECPU主要用來對采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與MASTERCPU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。AT89S52內(nèi)含8K的FLASH作為程序存儲器。高速1K雙口靜態(tài)RAMIDT7130作為MASTERCPU和SLAVECPU通訊的共享RAM。

　　參數(shù)數(shù)據(jù)存儲采用外部擴(kuò)展一片64K的E2PROM(AT24C512)，用于數(shù)據(jù)存儲，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)送去顯示或上傳。

　　(2)A/D轉(zhuǎn)換電路

　　A/D轉(zhuǎn)換電路采用MAX197,用于將監(jiān)測儀器送來的4～20mA的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送至單片機(jī)進(jìn)行處理。MAX197芯片是美國MAXIM公司近年的新產(chǎn)品，是多量程(±10V,±5V,0～10V,0～5V)、8通道、12位高精度的A/D轉(zhuǎn)換器。它采用逐次逼近工作方式，有標(biāo)準(zhǔn)的微機(jī)接口。三態(tài)數(shù)據(jù)I/O口用做8位數(shù)據(jù)總線，數(shù)據(jù)總線的時(shí)序與絕大多數(shù)通用的微處理器兼容。全部邏輯輸入和輸出與TTL/CMOS電平兼容。新型A/D轉(zhuǎn)換器芯片MAX197與一般A/D轉(zhuǎn)換器芯片相比，具有極好的性能價(jià)格比，僅需單一+5V供電，且外圍電路簡單，可簡化電路設(shè)計(jì)。

　　在此采集器系統(tǒng)選用從CPU與其聯(lián)接。使AT89C52的P0.0～P0.7與MAX197的D0～D7相連。P2.7作片選信號，MAX197的地址分配為7000H。選擇MAX197為軟件設(shè)置低功耗工作方式，所以置SHDN腳為高電平，本例采用內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，所以REF、REFDJ均通過電容接地。用P1.7腳用做判讀高、低位數(shù)據(jù)的選擇線，直接與HBEN腳相連。MAX197的INT腳與從CPU的P1.6相連，作為轉(zhuǎn)換識別信號。

　　(3)通訊傳輸單元

　　由于環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)地理位置比較分散、偏僻、自然條件較差，采用有線傳輸需要架設(shè)專線，成本太高。無線傳輸因組網(wǎng)迅速靈活、建設(shè)周期短、成本低，特別適合條件差的野外使用環(huán)境和跨區(qū)域的應(yīng)用。

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基于51單片機(jī)的空氣凈化機(jī)的設(shè)計(jì)

　　引言

　　隨著工業(yè)和社會的發(fā)展，全球空氣污染很嚴(yán)重，人類健康正面臨著“室內(nèi)空氣污染”的威脅。因此，人們需要專門的空氣凈化裝置一空氣凈化機(jī)?？諝鈨艋瘷C(jī)發(fā)展至今，先后經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品采用物理方法，即通過過濾、吸附、磁化、負(fù)離子等消除煙塵，其缺點(diǎn)在于無法消除由異味、病原菌、微生物等造成的污染。第二代產(chǎn)品利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生臭氧負(fù)離子來凈化空氣，但是臭氧有令人難以容忍的刺鼻味道，并且臭氧作為強(qiáng)氧化劑對人體有一定的傷害。國內(nèi)目前大量使用的空氣凈化機(jī)是以砍伐木材為代價(jià)，生產(chǎn)特殊紙張做成過濾器，給生態(tài)環(huán)境造成很大破壞，也增加了消費(fèi)成本。若過濾器未能及時(shí)更換，空氣凈化機(jī)不僅無法實(shí)現(xiàn)空氣凈化功能，而且本身成為污染源，造成二次污染。本文介紹基于51單片機(jī)的智能高效空氣凈化機(jī)屬環(huán)保節(jié)能、高科技、經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　1.1 高壓靜電除塵原理

　　高壓靜電除塵是根據(jù)靜電荷的異性相吸、同性相斥的原理，利用靜電力將空氣中帶電粉塵吸附沉降下來，以達(dá)到除塵的目的。

　　含有粉塵顆粒的氣體，在接有高壓直流電源的陰極線(又稱電暈極)和接地的陽極板之問所形成的高壓電場通過時(shí)，由于陰極發(fā)生電暈放電、氣體被電離，此時(shí)，帶負(fù)電的氣體離子，在電場力的作用下，向陽極板運(yùn)動，在運(yùn)動中與粉塵顆粒相碰，則使塵粒荷以負(fù)電，荷電后的塵粒在電場力的作用下，亦向陽極運(yùn)動，到達(dá)陽極后，放出所帶的電子，塵粒則沉積于陽極板上，從而得到凈化的氣體。

　　1.2 空氣凈化機(jī)的總體設(shè)計(jì)框圖

　　空氣凈化機(jī)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。51單片機(jī)控制各部件工作，當(dāng)本空氣凈化機(jī)工作時(shí)，風(fēng)速發(fā)生器開始轉(zhuǎn)動，被污染的空氣從進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入凈化機(jī)，經(jīng)過層層凈化后，最終變成清新的空氣從出風(fēng)口流出。

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　　前過濾器可以濾除空氣中的大顆粒，包括大顆?；覊m、絨毛及毛發(fā)等；高壓靜電除塵單元的作用是吸附空氣中的細(xì)小顆粒，如煙霧、花粉、細(xì)菌、*等；異味吸收器用來吸收常見的室內(nèi)異味及化學(xué)氣體，帶來令人愉悅的潔凈空氣；風(fēng)速發(fā)生器有高、中、低風(fēng)三種工作模式，可以根據(jù)具體的需求對風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整；負(fù)離子發(fā)生器能夠釋放負(fù)離子，使空氣更清新怡人。

　　操作按鍵可以實(shí)現(xiàn)空氣凈化機(jī)的開、關(guān)，及對空氣凈化機(jī)的工作模式進(jìn)行調(diào)整，指示燈則會指明空氣凈化機(jī)當(dāng)前的工作狀態(tài)；還可以根據(jù)需要點(diǎn)亮夜光燈，照亮居室。

　　為了防止空氣的二次污染，應(yīng)分別對高壓靜電除塵單元和異味吸收器進(jìn)行定期的清洗或更換。高壓靜電除塵單元每兩周用自來水清洗一次，異味吸收器一年更換一次。清洗和更換的時(shí)問由單片機(jī)預(yù)先設(shè)定，機(jī)器運(yùn)行時(shí)間滿兩周或一年時(shí)，相應(yīng)的指示燈被點(diǎn)亮并發(fā)出警報(bào)聲，提醒人們清洗高壓靜電除塵單元或者更換異味吸收器。清洗或者更換完成后，可以操作按鍵，使單片機(jī)重新計(jì)時(shí)。

　　2 電路設(shè)計(jì)

　　2.1 單片機(jī)的選擇

　　單片機(jī)采用silicon Laboratories 公司的C8051F310，它是一種完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片，內(nèi)部主要集成了SMBus／IIC、增強(qiáng)型UART和SPI串行接口、單端／差分ADC、高精度可編程的內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器、VDD監(jiān)視器、內(nèi)部上電復(fù)位模塊、捕捉／比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列(PCA) 等功能部件。C8051F310使用Silicon Laboratories專利的高速CIP-51微控制器內(nèi)核，70％的指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)或者兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期；工作電壓為2．7～3．6V，典型工作電流為5mA，功耗比較低。另外，此單片機(jī)還具有16kB可在系統(tǒng)編程的FLASH存儲器，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲。

【詳情請參閱：基于51單片機(jī)的空氣凈化機(jī)的設(shè)計(jì)】

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基于89C51單片機(jī)的語音播報(bào)伏特表

　　傳統(tǒng)的伏特表在我們的日常生活及科學(xué)研究中起到了其獨(dú)特的作用，但是在科學(xué)技術(shù)日新月異、集成芯片在日常生活中的應(yīng)用越來越廣泛的今天顯得比較落伍：①它們的量程往往在出廠以前就限定好的，不能根據(jù)具體使用場合進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整;②測量精度有限;③不能夠?qū)y量結(jié)果用語音播放出來。本文將介紹一種由單片機(jī)最小系統(tǒng)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路 、語音電路、LED顯示電路組成的單片機(jī)式語音播報(bào)伏特表。

　　1、硬件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)系統(tǒng)的組成可以分成四大部分：單片機(jī)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路、語音電路、LED顯示電路。下面就主要的部分進(jìn)行具體介紹。

　　1.1 單片機(jī)

　　目前流行的單片機(jī)很多,其中89C51自帶有片內(nèi)ROM和一定數(shù)量的RAM，一般不需要擴(kuò)展片外的存儲器，并且能和MCS—51產(chǎn)品兼容。本設(shè)計(jì)選擇89C51單片機(jī)，如下圖所示：

　圖1 89C51單片機(jī)

　　本設(shè)計(jì)選用簡單基本的經(jīng)典復(fù)位電路，它利用電容和電阻的充放電來產(chǎn)生一個(gè)達(dá)到時(shí)間要求的連續(xù)低電壓，并輸入到單片機(jī)的復(fù)位管腳。

　　1.2 ?模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路

　　模-數(shù)轉(zhuǎn)換選擇8位的ADC即AD0809，模塊分布如圖 1-2，測量范圍由REF(-)和REF(+)接的電壓決定，使用的時(shí)候可以根據(jù)具體的需求更改測量量程。

　　工作原理如下：首先，地址控制模塊中，由單片機(jī)送來“通道控制信號”選擇我們所需要的通道，隨后ALE信號鎖定該通道。此時(shí)，外界的模擬輸入就可以通過“模擬輸入開關(guān)”進(jìn)入AD轉(zhuǎn)換器。這時(shí)，只要START信號一有效馬上就開始進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換的過程其實(shí)就是一個(gè)“和參考電壓比較，逐次逼近”的過程。由“256電阻階梯”模塊提供參考電壓，并在“開關(guān)陣列”的控制下，和輸入進(jìn)行比較，直到在“S.A.R.”模塊中得到一個(gè)比較精確的數(shù)字化輸出值，這時(shí)由“控制/定時(shí)模塊”發(fā)送EOC信號通知外部AD轉(zhuǎn)換完畢。所的到的數(shù)字信號存于“輸出鎖存模塊”中，只要單片機(jī)來一個(gè)OUTPUT ENABLE信號即可輸出數(shù)據(jù)。

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基于C51單片機(jī)的校園自助導(dǎo)覽儀設(shè)計(jì)

　　本文采取硬件解碼方案，在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)了MP3的解碼，并加入無線功能，使其向產(chǎn)品靠攏，設(shè)計(jì)成為一種電子產(chǎn)品“校園自助導(dǎo)覽儀”。它的功能和導(dǎo)游一樣，具備自助和電子的要素。

　　本文還對MP3編碼進(jìn)行優(yōu)化，除了算法優(yōu)化和高級語言的優(yōu)化之外，還進(jìn)行了匯編級優(yōu)化，大大降低了算法的復(fù)雜性。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)是基于校園的一種電子產(chǎn)品，將旅游景點(diǎn)的解說以MP3格式存儲，通過無線形式實(shí)現(xiàn)智能控制。該系統(tǒng)能根據(jù)觀眾的位置和需要自動確定解說的語言和內(nèi)容，使得每個(gè)觀眾不但可以得到每個(gè)展位、景點(diǎn)的完整信息，而且能夠感受到高清晰、低噪聲的音響效果。同時(shí)，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品還配有鍵盤，可以對播放的音頻文件進(jìn)行控制，滿足人性化的要求。系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

　　1.1 MP3編碼與實(shí)現(xiàn)

　　MP3采用的是頻域編碼，即音樂信號自適應(yīng)譜感熵編碼ASPEC(Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding of High Quality Music Signal)。

　　MP3的數(shù)據(jù)是以幀流的形式存儲或傳輸?shù)?，每個(gè)幀有幀頭和幀尾。為獲取較高的數(shù)據(jù)壓縮比，根據(jù)音頻位流語法，采用了較為復(fù)雜的位流結(jié)構(gòu)。MP3碼流是由很多幀組成，每一幀由幀頭、壓縮的音頻數(shù)據(jù)及輔助數(shù)據(jù)等組成。幀頭是一個(gè)32位長的數(shù)據(jù)，它包含輸入輸出采樣率、輸出比特率以及單雙聲道等信息。對每一幀的576(單聲道，立體聲為1152)個(gè)輸入音頻采樣壓縮而得到音頻數(shù)據(jù)。具體的壓縮后的比特?cái)?shù)可以根據(jù)下式得到：幀內(nèi)比特?cái)?shù)=幀內(nèi)采樣數(shù)×位率/采樣率

　　圖2是MP3音頻信號的編碼過程。就單聲道而言，MP3的一個(gè)編碼框包含1152個(gè)聲音取樣，每個(gè)取樣為16位。MP3編碼時(shí)，首先將原始輸入的16位PCM信號經(jīng)過濾波器分析(filer bank analysis)，轉(zhuǎn)換成32個(gè)等頻寬的子頻帶信號(subband signal)。然后透過改良式離散余弦轉(zhuǎn)換(Modified I)iscrete CosineTransforln，MDCT)，將每個(gè)子頻帶信號再細(xì)分為18個(gè)次頻帶，根據(jù)第二心理聲學(xué)模型(Psychoacoustic Mode ID所提供的信噪比(Signal-to-MaskRatio，SMR)，對每個(gè)子頻帶信號進(jìn)行位元分配及量化編碼。最后，只要將編碼后的資料依照MPEG-I定義的位元串的形式輸出即可。

　　數(shù)字音頻采樣通過由兩個(gè)濾波器組成的濾波器組輸入到心理聲學(xué)模型中，由心理聲學(xué)模型的輸出來控制音頻屏蔽等參數(shù)，最終通過量化和霍夫曼(Huffman)編碼得到輸出的比特流。

【詳情請參閱：基于C51單片機(jī)的校園自助導(dǎo)覽儀設(shè)計(jì)】

基于51單片機(jī)的無線門鈴報(bào)警器的設(shè)計(jì)

　　門鈴在中國古代較少聽說，有錢的大戶人家是在大門上裝有裝飾性的門環(huán)，叫門的人可用門環(huán)拍擊環(huán)下的門釘發(fā)出較大的響聲，有現(xiàn)代"門鈴"的作用。

　　當(dāng)今，無線門鈴與無線門鈴報(bào)警器比比皆是，但同時(shí)按照門鈴與報(bào)警器還是給家庭帶來了些許麻煩。而無線門鈴報(bào)警器就是將門鈴與報(bào)警器集于一身。它的體積小，性價(jià)比高等特點(diǎn)得到了人們的好評。而現(xiàn)在市場上許多產(chǎn)品的遙控器與接收器件的數(shù)據(jù)傳輸都是采用非編碼式，因而互相的影響較大，一旦一個(gè)院子兩戶人家同時(shí)安裝時(shí)，就很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤響應(yīng)。而基于單片機(jī)的無線門鈴報(bào)警器，將發(fā)射器發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，只有收到與接收機(jī)相配套的遙控器發(fā)射出的信號時(shí)，接收機(jī)才會做出反應(yīng)。從而在降低成本的同時(shí)達(dá)到了方便實(shí)用的目的。

　　一、硬件設(shè)計(jì)

　　電路原理圖如下圖所示，主要由無線接收、數(shù)據(jù)解碼、數(shù)據(jù)處理、報(bào)警電路、音樂電路、功放電路和電源電路組成。整機(jī)接收頻率315M,數(shù)據(jù)解碼采用市面上用得較多的PT2272專用解碼芯片，可靠性及穩(wěn)定性較好;數(shù)據(jù)處理的任務(wù)由單片機(jī)完成，用于區(qū)分報(bào)警信號、門鈴信號，同時(shí)接受各種操作指令，完成相應(yīng)的操作，當(dāng)接收到報(bào)警信號后驅(qū)動報(bào)警電路，發(fā)出響亮的警車報(bào)警聲，當(dāng)收到的是門鈴信號時(shí)，就發(fā)出音樂聲。

?　　AT89C2051是一帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器(EEPROM)的低電壓，高性能8位CMOS微處理器。它采用ATMEL的高密非易失存儲技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。通過在單塊芯片上組合通用的CPLI和閃速存儲器，ATMEL的AT89C2051是一強(qiáng)勁的微型處理器，它對許多嵌入式控制應(yīng)用提供一定高度靈活和成本低的解決辦法。AT89C2051提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM,15根I/O口，兩個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行口，一個(gè)精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式?？臻e方停止CPU工作但允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個(gè)硬件復(fù)位。

　　二、軟件設(shè)計(jì)

　　該報(bào)警器的的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要集中在軟件的設(shè)計(jì)上，在對電路的設(shè)計(jì)上，我們對于音頻發(fā)生電路采用了專用音樂集成電路，一定程度上簡化的程序開發(fā)的難度，這種電路設(shè)計(jì)方式，當(dāng)要發(fā)出一種聲音時(shí)，只需控制這部分電路供電即可，音樂電路得電后，產(chǎn)生音頻信號，送入功放電路放大后便可發(fā)出聲音，為了給有興趣的網(wǎng)友提供改進(jìn)的機(jī)會，我們留了P3.4口作為音頻信號的發(fā)生器端口，可根據(jù)網(wǎng)友自己的實(shí)際需要進(jìn)行相應(yīng)功能的開發(fā)，在本程序中，我們對布防和撤防的響應(yīng)聲設(shè)計(jì)成軟件控制，網(wǎng)友可以熟悉了本機(jī)程序后，將門鈴的音樂聲也用軟件來完成，以提高讀者的單片機(jī)軟件編制水平。

　　三、硬件電路的調(diào)試

　　1、電源電路的調(diào)試

　　在本設(shè)計(jì)中，主要用兩種值的電壓，即輸入的12V和供單片機(jī)及相關(guān)電路工作的5V電壓。將輸入電壓接入后，測量7805輸出端電壓，正常時(shí)應(yīng)為5V左右，由于7805三端穩(wěn)壓集成電路內(nèi)部具有過流保護(hù)功能，因此若電路制作中有短路等故障時(shí)，輸出電壓變?yōu)?,而且三端穩(wěn)壓器件的散熱片發(fā)熱嚴(yán)重，此時(shí)應(yīng)馬上斷電，否則容易損壞穩(wěn)壓器件。當(dāng)測得輸入電壓為12V和三端穩(wěn)壓輸出端為5V左右時(shí)，說明供電電路工作正常。

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基于51單片機(jī)的光功率計(jì)的設(shè)計(jì)

　　摘要：通過光電傳感器將待測光信號變化轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，對模擬信號進(jìn)行AD處理分析得到光信號的參數(shù)特性并在51單片機(jī)上通過串口通訊輸出。

　　1 背景概述

　　1.1 光功率定義

　　光功率是光在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。光功率常用單位是毫瓦(mW)和分貝(dB)，其中兩者關(guān)系為1mW=0dB，而小于1mW的分貝為負(fù)值。例如，在光纖收發(fā)器或交換機(jī)說明書中，有其產(chǎn)品的發(fā)光和接收光功率，通常發(fā)光小于0dB。

　　接收端所能夠接收的最小光功率稱為靈敏度，能接收的最大光功率減去靈敏度的值稱為動態(tài)范圍，發(fā)光功率減去接收靈敏度是允許光纖損耗值。

　　1.2 使用分貝做單位主要有兩個(gè)好處

　　(1)數(shù)值較小，便于記錄。電路放大倍數(shù)通常數(shù)量級較大，有些大型電路甚至達(dá)到萬級以上。用分貝表示時(shí)，先轉(zhuǎn)化為對數(shù)，數(shù)值較小，便于記錄。(2)運(yùn)算方便。放大器級聯(lián)時(shí)，總的放大倍數(shù)是各級相乘。用分貝做單位時(shí)，總增益就是相加。如果某個(gè)功率放大器第一級的放大倍數(shù)是100倍(20dB)，第二級是20倍(13dB)，則總功率放大倍數(shù)為2 000倍，總增益33dB。

　　1.3 光功率計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　針對實(shí)際應(yīng)用，要選擇適合的光功率計(jì)，應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn)：

　　(1)選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型。

　　(2)評價(jià)校準(zhǔn)精度和編寫校準(zhǔn)程序，與光纖和接頭要求范圍相匹配。

　　(3)確定這些型號與測量范圍和顯示分辨率相一致。

　　(4)具備直接插入損耗測量功能。

　　2 實(shí)驗(yàn)器件

　　光功率計(jì)探頭(光電傳感器)，P89V51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，RC低通濾波電路，TL074，CS5550，導(dǎo)線若干。

　　3 各功能模塊詳解

　　3.1 光功率計(jì)探頭

　　光功率計(jì)探頭，是光信號轉(zhuǎn)換為電信號的核心部件。探頭帶有光電傳感器，用來接收被測光源的輻射并將其轉(zhuǎn)換為電流信號。探頭采用雙線正負(fù)兩個(gè)端口輸出。當(dāng)被檢測光源強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，傳感器輸出的電流會隨之改變。我們通過對電流量變化進(jìn)行轉(zhuǎn)換分析最終獲得外部光源的光功率變化參數(shù)。

?? 【詳情請參閱：基于51單片機(jī)的光功率計(jì)的設(shè)計(jì)】

基于51單片機(jī)的多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　??? 隨著生活水平的提高，人們對家居需求由面積需求變?yōu)槭孢m需求。地板采暖采用輻射方式供暖，符合人體生理需求曲線，如果控制系統(tǒng)選取得當(dāng)，不僅可以提高房間舒適度，更可以使系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用降低許多。如今一般是在典型位置安裝一個(gè)溫控裝置，溫控裝置連接到壁掛爐，溫控器根據(jù)室溫和溫度設(shè)定直接控制鍋爐運(yùn)行，各房間不同回路由工作人員憑經(jīng)驗(yàn)手動調(diào)節(jié)分水器球閥，改變不同回路的流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)各房間的室溫的效果。使用這種控制方法，即使是有經(jīng)驗(yàn)的工作人員，也難以調(diào)節(jié)得十分準(zhǔn)確，何況各家庭成員由于年齡不同，所需舒適溫度不同，需要經(jīng)常對室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。

　　針對以上問題，我們利用SST89E564RC單片機(jī)及新型測溫器件設(shè)計(jì)了多點(diǎn)溫控采暖控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)各點(diǎn)溫度設(shè)定實(shí)時(shí)控制控制采暖系統(tǒng)，從而提高居室的舒適性以及采暖的經(jīng)濟(jì)性。

　　1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想是以SST89E564RC單片機(jī)為控制核心，整個(gè)系統(tǒng)硬件部分包括溫度檢測部分、控制執(zhí)行部分、顯示及鍵盤系統(tǒng)及最小系統(tǒng)基本電路。系統(tǒng)利用單片機(jī)獲得溫度傳感器數(shù)據(jù)并與系統(tǒng)設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果分別控制執(zhí)行系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。

圖1溫度控制系統(tǒng)控制框圖

　　2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)系統(tǒng)所需完成的功能，設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　2.1 控制核心

　　系統(tǒng)采用SST89E564RC單片機(jī)作為控制核心，進(jìn)行溫度采集、信息顯示及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。SST89E564RC是美國SST公司推出的高可靠、小扇區(qū)結(jié)構(gòu)的FLASH單片機(jī)，內(nèi)部嵌入72KB的Super-FLASH，1KB的RAM，通過對其RAM做進(jìn)一步擴(kuò)展，可滿足嵌入系統(tǒng)操作系統(tǒng)的運(yùn)行條件。

　　2.2 溫度傳感器

　　溫度傳感器采用DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DSl8820。該傳感器支持“一線總線”接口，可方便地進(jìn)行多點(diǎn)溫度測量，還可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，最高精度為±0．0625℃，分辨率設(shè)定及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲在E2PROM中，掉電后依然保存。該產(chǎn)品支持3～5．5V的電壓范圍，因其體積小使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更靈活、方便。DSl8820的管腳排列如圖3所示，其中DQ為數(shù)字信號輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸人端。

??? 【詳情請參閱：基于51單片機(jī)的多點(diǎn)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)】

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