課設(shè)論文震動(dòng)傳感器模塊的開發(fā)及應(yīng)用

1、 課程設(shè)計(jì)(論文)說明書題 目： 震動(dòng)傳感器模塊的開發(fā)及應(yīng)用 院 （系）： 信息與通信學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 2013年 5 月 12 日摘 要在高度發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)中，現(xiàn)代測試技術(shù)向數(shù)字化、信息化方向發(fā)展已成必然發(fā)展趨勢，而測試系統(tǒng)的最前端是傳感器，它是整個(gè)測試系統(tǒng)的靈魂，被世界各國列為尖端技術(shù)，特別是近幾年快速發(fā)展的ic技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，為傳感器的發(fā)展提供了良好與可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)。使傳感器的發(fā)展日新月益，且數(shù)字化、多功能與智能化是現(xiàn)代傳感器發(fā)展的重要特征。 關(guān)鍵字：測試技術(shù)；傳感器；數(shù)字化；智能化abstract in the highly

2、 developed modern industry, modern test technology to develop in the direction of digitalization, informatization has become the development trend, and the front of the testing system is the sensor, it is the soul of the whole test system, cutting-edge technology, listed by the countries all over th

3、e world, especially in recent years the rapid development of ic technology and computer technology, for the development of the sensor provides a good and reliable basis of science and technology. make the development of sensor, nissin month and digital, multi-function and intelligent is an important

4、 characteristic of modern sensor development.key words: test technology; the sensor; digital; intelligent目 錄引言6第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).61.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能.61.2系統(tǒng)工作原理.61.3總體構(gòu)成.71.3.1總體設(shè)計(jì)框圖.7第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì).82.1關(guān)于單片機(jī)開發(fā)板.82.2關(guān)于蜂鳴器.92.3關(guān)于震動(dòng)傳感器.10第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).123.1總體程序框架流程圖.123.2程序設(shè)計(jì)及簡析.123.21關(guān)于串口初始化.123.22關(guān)于主函數(shù).133.23關(guān)于發(fā)送一個(gè)字節(jié).

5、143.24關(guān)于發(fā)送一個(gè)字符串153.25串口中斷程序.153.3程序的測試.163.4程序的編譯仿真.16第四章 調(diào)試過程和注意問題.174.1keil編程軟件的使用方法.174.2關(guān)于stc_isp_v483軟件.174.3關(guān)于程序測試17結(jié) 論.18謝 辭.19參考文獻(xiàn).20附錄 21 引 言隨著社會(huì)電子工業(yè)發(fā)展的步伐越來越快的節(jié)奏，我認(rèn)為作為一名電子類專業(yè)的大學(xué)生，在校學(xué)的專業(yè)理論知識固然重要，但是，課程設(shè)計(jì)也是必不可少的，因?yàn)閷砦覀兂龅缴鐣?huì)工作以后多少都有可能會(huì)面向關(guān)于電子類的程序設(shè)計(jì)，因此課程設(shè)計(jì)重要性也就體現(xiàn)出來了。我相信通過這次課程設(shè)計(jì)，我們可以會(huì)學(xué)到很多實(shí)用性的東西，因?yàn)樗?/p>

6、的性質(zhì)是由專業(yè)理論知識到實(shí)踐操作轉(zhuǎn)變的一個(gè)過程，也就是讓我們把在大學(xué)從書本上收獲的理論知識通過實(shí)際操作轉(zhuǎn)化為我們生活中實(shí)用的電子類產(chǎn)品。課程設(shè)計(jì)不僅是對我們的專業(yè)理論知識是否掌握的一個(gè)考察，更是對我們實(shí)踐動(dòng)手能力的一個(gè)考驗(yàn)。第一章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能 本系統(tǒng)是利用震動(dòng)傳感器來檢測震動(dòng)的產(chǎn)生。當(dāng)震動(dòng)傳感器收到外界作用發(fā)生震動(dòng)時(shí)，傳感器輸出一個(gè)ttl電平信號，又因?yàn)檎饎?dòng)傳感器低電平有效，所以，當(dāng)?shù)碗娖捷斎胫羻纹瑱C(jī)時(shí)，單片機(jī)上的蜂鳴器發(fā)出響聲，以蜂鳴器發(fā)出的信號判斷震動(dòng)傳感器發(fā)生震動(dòng)。 1.2 系統(tǒng)的工作原理震動(dòng)傳感器在本次課程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部件之一，它的作用主要是將機(jī)械量接收下來，

7、并轉(zhuǎn)換為與之成比例的電量。由于它也是一種機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置。所以我們有時(shí)也稱它為換能器、拾振器等。震動(dòng)傳感器并不是直接將原始要測的機(jī)械量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是將原始要測的機(jī)械量做為振動(dòng)傳感器的輸入量，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個(gè)適合于變換的機(jī)械量，最后由機(jī)電變換部分再將變換為電量。因此一個(gè)傳感器的工作性能是由機(jī)械接收部分和機(jī)電變換部分的工作性能來決定的。本次所設(shè)計(jì)的是震動(dòng)傳感器的實(shí)現(xiàn)，因此，在硬件上，主要由2個(gè)部分組成：第一部分是震動(dòng)傳感器，其工作原理是當(dāng)震動(dòng)傳感器接入電源后，輕碰震動(dòng)傳感器，此時(shí)傳感器就會(huì)輸出一個(gè)低電平信號，本質(zhì)上，震動(dòng)傳感器的作用類似一個(gè)開關(guān)，其作用是傳遞震動(dòng)，判斷震動(dòng)的發(fā)生

8、；第二部分為單片機(jī)，其作用是將程序?qū)雴纹瑱C(jī)中，然后由程序控制單片機(jī)上的蜂鳴器，通過蜂鳴器是否鳴叫來直觀的觀測震動(dòng)傳感器的震動(dòng)發(fā)生。1.3總體構(gòu)成1.3.1 總體設(shè)計(jì)框圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1.1所示。震動(dòng)傳感器模塊p35 p3490c516rd+單片機(jī)bell 蜂鳴器圖1.1： 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 關(guān)于單片機(jī)開發(fā)板單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mcu表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲

9、器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。對于這次課程設(shè)計(jì)，我用到的單片機(jī)開發(fā)板芯片型號是stc90c516rd+，它是一款超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，內(nèi)部集成max810專用復(fù)位電路，時(shí)鐘頻率在12mhz以下時(shí)，復(fù)位腳可直接接地。工作電壓為5.5v3.8v（5v單片機(jī)）/ 3.8v2.4v（3v單片機(jī)），工作頻率為040mhz。在stc-isp

10、v35軟件芯片型號設(shè)置必須與單片機(jī)開發(fā)板上的芯片型號相一致才能正常調(diào)試。關(guān)于串口的接法也必須按照程序的預(yù)設(shè)來接，比如，我的程序預(yù)設(shè)是蜂鳴器接p34，震動(dòng)接p35。下圖是單片機(jī)開發(fā)板的實(shí)物圖：圖2.1 單片機(jī)開發(fā)板圖2.2 單片機(jī)芯片管腳圖2.2 關(guān)于蜂鳴器由于該款單片機(jī)包含了溫度傳感器、紅外接頭、時(shí)鐘芯片、儲存芯片、數(shù)碼管、led燈、蜂鳴器等等。而本次課設(shè)主要涉及到利用蜂鳴器發(fā)出信號來對震動(dòng)傳感器是否發(fā)生震動(dòng)作出判斷，故應(yīng)對蜂鳴器做出介紹：蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)等電子產(chǎn)品中作發(fā)生器件。其工作

11、原理是通過三極管放大驅(qū)動(dòng)電流，從而可以讓蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，集電極電流通過蜂鳴器讓蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出低電平時(shí)，三極管截止，沒有電流流過蜂鳴器，所以就不會(huì)發(fā)出聲音。圖2.3 蜂鳴器原理圖2.3關(guān)于震動(dòng)傳感器震動(dòng)傳感器 （vibration transducer ）是一種能感受機(jī)械運(yùn)動(dòng)振動(dòng)的參量(振動(dòng)速度、頻率，加速度等)并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。 震動(dòng)傳感器模塊的簡要說明：1、 長尺寸：32mm x寬11mm x高20mm 2、 主要芯片：lm393、紅外反射頭 3、 工作電壓：直流5伏 4、 特點(diǎn)： 1

12、、 具有信號輸出指示。2、 單路信號輸出。 3、 輸出有效信號為低電平。4、 靈敏度可調(diào)（精調(diào)）。 5、可用于工件計(jì)數(shù)、智能車尋線、黑白檢測等 。6、電路板輸出開關(guān)量！ 圖2.4 震動(dòng)傳感器圖 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 總體程序框架流程圖軟件設(shè)計(jì)流程框圖如圖3.1所示開始初始化 延時(shí)震動(dòng)檢測，發(fā)送一個(gè)ttl低電平數(shù)據(jù)回單片機(jī)單片機(jī)通過檢測管腳電壓是否被拉低，來判斷是否有震動(dòng)管腳電壓被拉低，說明有震動(dòng)，蜂鳴器鳴叫管腳電壓保持不變，說明無震動(dòng)，蜂鳴器無反應(yīng)不論有無震動(dòng)，都返回一個(gè)結(jié)果到單片機(jī) 圖3.1：軟件設(shè)計(jì)流程框圖3.2 程序設(shè)計(jì)及簡析3.2.1 關(guān)于串口初始

13、化：#include<reg52.h> #defineuint unsigned int#define uchar unsigned charsbit zd=p35;sbit led0=p00;sbit beep=p34;將震動(dòng)傳感器上的zd接口接在p35，蜂鳴器的接口beep接入p34，同時(shí)接入一個(gè)led燈0。void sendstr(unsigned char *s);void delay_ms(uint x) uint i,j; for(i=0;i<x;i+)for(j=0;j<110;j+);void inituart (void) scon = 0x50; /

14、 scon: 模式 1 tmod |= 0x20; / tmod: timer 1, mode 2, 8-bit 重裝 th1 = 0xfd; / th1: 重裝值 9600 波特率 晶振 11.0592mhz tr1 = 1; / tr1: timer 1 打開 ea = 1; /打開總中斷 es = 1; /打開串口中斷 3.2.2 關(guān)于主函數(shù)：void main (void) uint i,j;inituart();while(1) while(zd);led0=0;for(i=0;i<100;i+) /蜂鳴器響beep=0;delay_ms(1);beep=1;delay_ms(

15、1); es=0; /關(guān)閉串口中斷，發(fā)送字符 sendstr("有震動(dòng)！"); delay_ms(100); es=1;在主程序中，我們看到了for循環(huán)的程序段。因?yàn)槲覀兯玫膯纹瑱C(jī)上的蜂鳴器一個(gè)無源的蜂鳴器，因此需要自己設(shè)計(jì)一個(gè)脈沖信號，來使蜂鳴器發(fā)聲，而程序中的for循環(huán)就是為了讓蜂鳴器鳴叫所設(shè)計(jì)的。3.2.3 關(guān)于發(fā)送一個(gè)字節(jié)：void sendbyte(unsigned char dat) sbuf = dat; while(!ti); ti = 0;3.2.4 發(fā)送一個(gè)字符串：void sendstr(unsigned char *s) while(*s!=

16、9;0')/ 0 表示字符串結(jié)束標(biāo)志，通過檢測是否字符串末尾 sendbyte(*s); s+; 3.2.5 串口中斷程序：void uart_ser (void) interrupt 4 /串行中斷服務(wù)程序 if(ri) /判斷是接收中斷產(chǎn)生 ri=0; /標(biāo)志位清零 if(ti) /如果是發(fā)送標(biāo)志位，清零 ti=0; 其作用是當(dāng)主程序運(yùn)行到此處時(shí)，向單片機(jī)提出中斷請求，強(qiáng)制中斷程序，進(jìn)入中斷操作中，在中斷后，需要將ti以及ri重新置0，以取消中斷請求。3.3 程序的測試 連接好串口或者usb轉(zhuǎn)串口至電腦，下載該程序，打開電源 打開串口調(diào)試程序，將波特率設(shè)置為9600，無奇偶校驗(yàn)，

17、晶振11.0592mhz，發(fā)送和接收使用的格式相同。 單片機(jī)和傳感器的連接：震動(dòng)傳感器主要有3根線，一根電源線，一根地線，通過震動(dòng)開關(guān)閉合，in和ac比較電平高低，ac是0伏，為低電平，如果in比ac高，out輸出端輸出ac，這時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光。傳感器模塊和單片機(jī)開發(fā)板的連線關(guān)系如下表：單片機(jī)p5的1腳（vcc）p4的20腳（gnd） p35 傳感器 vccgndout表1 接線關(guān)系表3.4 程序的編譯仿真將完成設(shè)計(jì)的程序在keil軟件下編譯，編譯成功后，再在stc-isp v35軟件下點(diǎn)下載，打開hex文件在stc-isp v35軟件右邊的窗口點(diǎn)擊串口調(diào)試助手，點(diǎn)上字符格式顯示打開串口。這時(shí)

18、用手搖動(dòng)震動(dòng)傳感器，如果此時(shí)在該軟件空白窗口顯示“有震動(dòng)！”，并且聽到蜂鳴器的叫聲，說明設(shè)計(jì)成功。第四章 調(diào)試過程和注意問題4.1 keil編程軟件的使用方法由于以前對編寫c程序軟件使用的局限性，剛開始接觸keil時(shí)，走了不少彎路。通過上網(wǎng)查閱keil軟件的詳細(xì)操作之后，在完成程序的過程中慢慢地對其編輯、編譯、鏈接、調(diào)試等基本操作熟悉掌握了。keil c51軟件提供了豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到keil c51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開

19、發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。它在這次實(shí)踐過程中，主要是運(yùn)用c程序通過單片機(jī)開發(fā)板和各種功能模塊板子實(shí)現(xiàn)鏈接，調(diào)試，仿真等功能。通過這次課程設(shè)計(jì)，我相信自己以后會(huì)繼續(xù)摸索這款軟件的功能，希望能對其的各種操作更加熟悉了解。4.2 關(guān)于stc_isp_v483軟件當(dāng)編寫好程序后，則需要stc_isp_v483軟件進(jìn)行燒錄工作，即把編譯后的程序燒入中單片機(jī)中執(zhí)行。其中需要注意的有3點(diǎn)，第一點(diǎn)是，需要在mcu type中選擇相應(yīng)的單片機(jī)芯片型號；第二點(diǎn)是，需要在波特率中需選擇好程序編程中所使用的波特率；第三點(diǎn)是，要在com中選擇單片機(jī)接入的對應(yīng)的com口。在設(shè)置好各個(gè)參數(shù)后，點(diǎn)擊download

20、便可進(jìn)行下載，并觀察右邊的空白處，看看是否達(dá)到了預(yù)期的效果。4.3 關(guān)于程序測試在本次的程序調(diào)試過程中，遇到了不少的細(xì)節(jié)上的問題，首先是stc-isp v35軟件上的芯片型號與單片機(jī)開發(fā)板芯片不匹配，這個(gè)問題不難，下載了一個(gè)版本比較新的stc-isp v35軟件就有匹配的型號了。然后就是檢測不到有震動(dòng)，原因是我用的是if語句，它在程序中有震動(dòng)的時(shí)間只是一瞬間，根本無法捕捉到這個(gè)信號做出反應(yīng)并且輸出顯示，后來把if語句改成while語句后就順利的檢測到了震動(dòng)并輸出顯示，因?yàn)閣hile(zd)語句中根據(jù)開發(fā)板接口默認(rèn)為高電平，即zd=1，其后面接的是空語句，當(dāng)手搖震動(dòng)傳感器產(chǎn)生震動(dòng)時(shí)，zd=0，跳

21、出while循環(huán)往下執(zhí)行語句便得以在調(diào)試板正確做出蜂鳴響應(yīng)并在調(diào)試軟件顯示輸出?？偨Y(jié) 在這次課程設(shè)計(jì)過程中，首先得感謝老師的指引，還有本組同學(xué)的共同努力才得以順利完成本次課程設(shè)計(jì)。通過這次的課設(shè)實(shí)踐，我感覺收獲頗多，比如，學(xué)會(huì)了由理論知識向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)變；學(xué)會(huì)了使用程序編寫軟件，如用keil軟件編程；學(xué)會(huì)了單片機(jī)開發(fā)板和傳感器的鏈接使用，以及用stc-isp v35軟件對程序的調(diào)試；學(xué)會(huì)整理與編輯關(guān)于程序設(shè)計(jì)報(bào)告的文檔等； 總而言之，課程設(shè)計(jì)就是大學(xué)生走向社會(huì)前的一次小小的實(shí)踐，我認(rèn)為這是能為以后出去工作在能力上起到奠定基礎(chǔ)的作用。謝辭 因?yàn)槭堑谝淮谓佑|課程設(shè)計(jì)，由于各方面的專業(yè)理論基礎(chǔ)只是不扎實(shí)

22、，和對軟硬件的掌握不夠熟悉，才導(dǎo)致在程序設(shè)計(jì)和程序測試處處碰壁，特別是在我們同時(shí)手足無措的時(shí)候，在老師的指導(dǎo)下，我們本組同學(xué)通過上網(wǎng)搜集各種資料和尋求其他同學(xué)的幫助才得以順利完成任務(wù)。在此，我對指導(dǎo)老師和參與本次課設(shè)的同學(xué)致以真誠的謝意，謝謝！ 參考文獻(xiàn)1 李鳳霞.c語言程序設(shè)計(jì)教程 北京：北京理工大學(xué)出版社，20102 李群芳.單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) 北京：電子工業(yè)出版社，20103 康華光。電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分） 北京：高等教育出版社，20114 楊素行 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社，20105 巧媛 單片機(jī)原理及應(yīng)用 北京：電子工業(yè)出版社，20036 胡漢才 單片機(jī)原理及

23、系統(tǒng) 北京：清華大學(xué)出版社，20027 余發(fā)山 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù) 北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，20048 guiyun tian foumdation and application pf microcontroller 高等教育出版社9 llh.-programming.microcontrollers.c.(embedded.technology.serise)附 錄硬件原理圖：主控模塊如圖5.1所示圖5.1 主控制模塊原理圖蜂鳴器相關(guān)原理圖如圖5.2所示圖5.2 蜂鳴器相關(guān)原理圖硬件實(shí)物圖：整體硬件實(shí)物如圖5.3所示圖5.3 整體硬件實(shí)物圖程序清單：#include<reg52.h> #defineuint unsigned int#define uchar unsigned char sbit zd=p35;sbit led0=p00;sbit beep=p34;void sendstr(unsigned char *s);/*-