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單片機最小系統范文1
【關鍵詞】Altium designer；單片機最小系統；原理圖；PCB；項目教學
《電子線路CAD》是職業院校電子類專業的必修課程，該課程一般通過學習Protel這款電子業界流行的線路設計軟件的操作方法和步驟，對學生進行電子線路計算機輔助設計的知識學習和技能培養。
傳統上該門課程所使用的軟件版本為99SE，近一些年Protel軟件在持續更新，陸陸續續有DXP、Altium designer（改變了軟件名稱，但仍被認作是Protel的后續）等重要的版本出現。新版本的軟件集成了世界領先的EDA特性和技術，主要包括原理圖設計、PCB設計、Spice仿真、VHDL仿真與綜合、信號完整性分析等功能。在一定程度上，打破了傳統的設計工具模式，提供了以項目為中心的設計環境，包括強大的導航功能、源代碼控制、對象管理、設計變量和多通道設計等高級設計方法。該系列軟件開發者Altium公司強力推薦新的版本，業界也慢慢減少99SE的使用，逐漸采用新版本的軟件。例如2012年教育部舉辦的全國職業院校技能大賽--電子產品設計及制作（基于FPGA技術）項目所使用的配套軟件為Altium designer軟件，第七屆全國信息技術應用水平大賽—PCB設計項目要求使用Altium Designer軟件（以下簡稱AD）。
一般來說《電子線路CAD》課程的教學重注對知識的歸類、分層、細化，對Protel軟件的基本命令和操作方法按照知識的層次學科性而由易到難、從淺入深、逐次推進、面面俱到地羅列，整個內容類似軟件的說明書般。這樣子教授下去缺乏對學生主動學習與實踐能力的關注。學生們只能被動學習，難以真正動手實踐，不能掌握職業技能。
高職教育的理念強調教學過程與工作過程相一致，強調培養高端技能型人才。計算機輔助電子線路設計應針對崗位職業行動能力設計教學內容，利用新版本的軟件從設計一個原理圖文件到加工制作成電子線路板，形成一個完整的工作過程?！峨娮泳€路CAD》課程應以培養學生電子線路板設計的能力為核心將項目案例作為載體引入到教學過程中，基于工作過程構建教學過程。
但是項目化教學不僅僅是一種理念，還需要專業教學的老師去認真分析該項目化教學中的某個具體項目在社會實際工作中的實用性、廣泛性以及普通學生水平的接受程度。最終項目才能經過專業的論證而進行推廣試用。而市面上所見一般該課程的教材所采用的項目既有單管放大電路，信號發生電路；也有U盤、鼠標等內容。對于編寫一本書而言任何項目都是可以采用的，但是老師在教學中必須要有所取舍。
筆者擔任本院《電子線路CAD》的教學項目已經5年，我院的《電子線路CAD》在第三學期開設，開設的時間同《單片機原理及應用》、《電子產品工藝》等課程同步。在實踐中發現，經過第一學年基礎課程的學習，學生們知道一些專業基礎知識，進入到一個專業發展的瓶頸區域。大家普遍存在著“知道自己不知道”或者“不知道自己知道”這樣一種迷惘的狀態。為了改變這樣子的狀態，需要老師結合與社會生產中實際相關或者課程相關的項目給學生一個實際演練的機會。通過接近真實產品的生產過程訓練，學生們可以說一下子豁然開朗，明白本專業到底是干什么的了，我到底可以做些什么。
單片機最小系統是一個很好的實訓項目。本學期同學們做單片機的實習經常接觸到單片機的實驗箱和擴展開發板，成績好的學生不免會發生這樣子的疑問：這一些東西是怎么做出來的？老師在《電子線路CAD》課時，應當及時的講解相關PCB的知識，回答疑問，同時可以視條件帶領學生把PCB給做出來，同樣在《電子產品工藝》課程上也應帶領學生把產品焊接出來，這樣子由原理圖到設計PCB到實際生產，與實際相連一條龍進行真正落實高職培養的內涵。
該項目可以在講解完簡單的PCB制作后進行，這時學生不但對軟件AD而且對單片機的知識也應有相當的理解。
一、確定項目任務
首先是確立項目任務分解及考核標準，如表1所示。
接著是工作流程分解，如圖1所示。一般印制電路板按照以下流程進行設計。
二、項目實施
1.原理圖設計
原理圖設計是完成整個項目的基礎。課程目標是要訓練學生使用AD軟件的技能，培養學生的標準意識、規范意識、質量意識、協作意識等職業素養。單片機最小系統原理圖設計，學生需要達到項目任務分解的“能力目標”。學生操作過程中，強調建立工程項目概念，如圖2所示，強調導線Wire的電氣特性及相同網絡標號（NetLable）表示電氣性能相互連接。
如果感覺某學生的水平層次還行，可以進一步要求在最小系統圖的基礎上增加電路，如在不同的P口處加入電機、喇叭、LED等等。
不同的學校采用的單片機芯片可能不同，需要新建一個對應相關的芯片的集成庫，集成庫的后綴名為.Intlib，集成庫所需要的源文件包括：原理圖元器件庫文件、PCB封裝庫文件以及仿真模塊和完整性分析模塊等。生成新的集成庫文件的操作是先新建.LibPkg文件，再添加.Schlib和.Pcblib文件。一般單片機芯片都采用51類型的，大部分封裝為DIP40，一般在現有的封裝上進行修改這樣操作就比較方便。原理圖繪制完成后需要進行電氣檢查，生成網絡表，整個原理設計工作才算完成。
2.PCB設計
對于單片機最小系統PCB設計，學生需要達到按照項目任務分解的能力目標。
首先是規劃PCB的尺寸，實際上就是定義PCB的機械輪廓和電氣輪廓。機械輪廓定義在機械層上，指的是PCB板的物理外形和尺寸。電氣輪廓定義在禁止布線層上，指的是PCB板上放置元件和布線的范圍。具體操作就不再贅述。
接著就是載入網絡表，只要原理圖繪制正確，封裝成功，一般沒有什么問題。
對于PCB設計，布局和布線是最為關鍵的一步。對于同一功能塊的元件應該盡量放置在一起。體積大、重量重的元件宜根據板子的承受能力確定擺放位置。發熱元件應遠離關鍵芯片等，時鐘電路應遠離輸入信號等敏感電路。
實際布局過程中，可指導學生按照信號的流程各個安排不同功能電路單元，以功能電路的核心元件為中心進行布局，盡量減小和縮短元件之間的引線和連接。元件的布局應遵照信號的流通，使信號盡可能保持一致的方向。多數情況下，信號的流向安排為從左到右或從上到下，與輸入、輸出端直接相連的元件應當放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的附近。
布線一般采用自動布線方法，線寬一般設置在10Mil，電源和較大電路的地線位20Mil。布線在元器件多的情況下偶爾不能成功，或者布線彎繞很遠，明顯有問題。這個時候需要老師對學生進行走線拓撲方面的指導，對于布線交叉的位置多采用“鉆”、“繞”的方法，特別是在大體積元件的引腳之間擺放元件，往往有奇效。
補淚滴、覆銅等方面知識也是需要了解的。最后繪制的PCB圖如圖3所示。
3.PCB板的制作
PCB板的制作一般采用人工腐蝕的方法，用的最多的是熱轉印法。將繪制好的電路板用熱轉印紙打印出來，然后經過熱轉印至PCB板、FeCl3溶液腐蝕電路板、電路板鉆孔、焊接和調試等幾個步驟，就可以制作一個完整的模擬叫聲電路板。制作時FeCl3溶液腐蝕性很大，需小心注意安全。
如果要進行裝配，老師可以弄好元器件清單并指導學生先檢查所有元器件質量，對照電路原理圖，在PCB板上根據絲印層標號進行焊接。裝配完畢后分段對各部分電路進行通電檢測然后進行總的測試。
三、結論
在本課程中采用項目教學法打破知識體系的局限，利用業界流行的AD軟件，采用理實一體化的教學模式。使學生在完成完整的典型工作任務的過程中，形成對整體課程的認識體驗，實現與崗位零距離接觸，利于學生系統掌握課程的知識和技能，取得更好的教學效果。
參考文獻
[1]徐蕾，李麗.Protel 99SE仿真在模擬電路中的應用[J].高師理科學，2007（2）：35.
[2]李建榮，錢松.以單片機最小系統為載體探究PCB設計開發流程[J].揚州工業職業技術學院論叢，2010（3）：19.
[3]姜沫岐，林偉，俞鵬，等.原理圖與設計實例[M].北京：機械工業出版社，2006.
[4]楊正富.PCB設計軟件Protel dxp 2004的教與學[J].凱里學院學報，2012（6）：131.
單片機最小系統范文2
【關鍵詞】調試技術;最小系統;ISP;步進電機
1.引言
利用單片機開發系統時，程序的編寫與調試、硬件的調試以及軟硬件的聯合調試很復雜。
很多電子愛好者先利用仿真軟件調試，再開發硬件系統。然而在實際調試中并沒有仿真時那么順利，導致開發效率降低。究其原因，主要是開發產品時，硬件電路主要是使用萬用板或者自制PCB完成，在硬件焊接時存在虛焊、連焊、布線不良等情況，這樣容易導致開發者不能分清楚是軟件原因還是硬件原因，盲目調試降低開發速度。
本文以太陽定向系統的開發為例說明系統調試的技巧。
2.系統原理介紹
能夠實現太陽定向的系統較多，本文以51單片機為例。基本原理如圖1所示。光敏器件采集光強度信號經模數轉換后送入單片機分析，單片機根據分析結果驅動步進電機轉動，使太陽能帆板垂直面向太陽。
3.調試方法
對于調試方法建議采用模塊法，將整個系統按功能分為不同的模塊，如按鍵模塊等，不建議直接對整個系統進行調試，否則很難確定故障點的位置。
圖1 智能太陽定位系統
3.1 顯示電路的調試
先調試顯示電路的好處有：
①驗證最小系統是否正常;
②通過顯示相關的參數，可以檢驗其他的模塊的正確性，如可以檢驗鍵盤模塊能否正確讀取按鍵值并顯示。
常用的顯示元件有發光二極管，數碼管，LCD等。常用的集成型數碼管有6A104，如圖2所示。數碼管驅動芯片有74LS244，ULN2003等。顯示模塊的調試方法如下：
圖2 數碼管引腳圖
（1）最小系統的檢測技巧
單片機最小系統是整個系統的基本工作條件。最可靠的檢測方法是采用示波器測特殊引腳（如ALE）的輸出波形，但不方便。常用指針式萬用表測量典型引腳的對地電壓。表1給出STC89C52RC典型引腳電壓值。如果測量值與其不符，說明最小系統未正常工作，此時重點檢測晶振電路和復位電路。
表1 STC89C52RC最小系統正常工作典型值（表型：MF47）
OSC OSC ALE P1，P2，P3 P0 RST
1.6V 1.4V 1.2V 5V 高阻 0V
（2）下載線的設計
目前絕大多數的單片機都支持ISP（在系統編程技術）功能。STC89C52RC單片機支持真正的ISP功能， PC機串口經電平后轉換即可對單片機編程。通過串口還可以使PC機和單片機進行串行通信。使用MAX232電平轉換芯片進行通信的電路原理圖如圖3。DB9接口的第2管腳（RXD）和第3管腳（TXD）分別接MAX232的14管腳（T1OUT）和13管腳（R1IN），單片機的P31/RXD、P32/TXD引腳分別接MAX232的第11（T1IN）、12（R1OUT）腳。編程軟件為STC-ISP，可從網上下載。如單片機最小系統正常，下載電路不能正常工作的主要原因有：DB9的第5腳未接地，MAX232連接錯誤或斷路，單片機系統未冷啟動等。
圖3 下載電路圖
（3）顯示硬件調試方法。
對于數碼管的顯示電路，測試的方法有：①用數字萬用表蜂鳴檔測量數碼管的公共端和段碼端（正向導通時，相應碼段發光）。通過測量可以確定段碼是否有燒壞，還可以確定數碼管是共陰還是共陽。②用簡單的指令檢測。設P1口輸出段碼，P2口輸出位選碼，段碼用74LS244驅動，位選碼用ULN2003驅動，數碼管為共陰極接法，則輸入指令：
MOV P1，#0FFH
MOV A，#0FEH
MAIN： MOV P2，A
RL A
ACALL DELAY_1s （延時1s）
AJMP MAIN
編譯后運行，如顯示“8”且所有數碼管依次循環被點亮，說明硬件正常。軟件調試中常見問題有：①軟件中的字型碼并口輸出與實際的硬件連接不符，如P1.0―P1.7與段碼a―h沒有對應。②段碼f和g的順序和常用的不一致，導致亂碼顯示。③位選碼的移動方向與位數出錯（動態顯示時），或相鄰兩位位選引腳短接，造成兩位數碼管被同時點亮。這些常見的問題，只要仔細觀察現象，即可找到原因。
3.2 按鍵調試
鍵盤模塊調試的重點在程序，按鍵有獨立按鍵和矩陣鍵盤。按鍵的讀取有掃描法和中斷法。當某按鍵被按下時，就去執行相應的子程序，調試時將這個子程序用下面代碼代替：
MOV A，30H
INC A
MOV 30H，A
ANL A，#0FH
MOVC A，@DPTR+A，取字型碼
MOV P1，A
MOV P2，#0FEH
RET
其中，30H為顯示緩沖區，用該函數的目的是若鍵盤的軟硬件沒問題時，運行系統。當按任意按鍵時，數碼管顯示數據加1（顯示0-F）。這樣便非常容易確定問題是出在硬件上還是軟件上，如是軟件問題可進一步判定是主程序還是功能子程序上出現問題。
3.3 步進電機的調試
常用的電機有直流電機與步進電機，35BYJ46電機是一種四相八拍步進電機，其勵磁線圈如圖4所示，35BYJ46步進電機正轉勵磁順序如表2所示。
表2 步進電機勵磁順序
端子位號 導線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8
5（E） 紅色 + + + + + + + +
4（A） 橙色 - - -
3（B） 黃色 - - -
2（C） 粉色 - - -
1（D） 藍色 - - -
圖4 4相步進電機原理圖
步進電機驅動電路最常用的是ULN2003。單片機控制步進電機硬件電路如圖5所示。
圖5 單片機控制步進電機硬件連線圖
根據圖5和表2可知，步進電機正轉方向的編碼為A―AB―B―BC―C―CD―D―DA―A。單片機端口P3.4―P3.7的電平和每一步的情況如表3所示。
表3 步進電機正轉時個端口電平狀態表
正轉步序 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4
1 0 0 0 1
2 0 0 1 1
3 0 0 1 0
4 0 1 1 0
5 0 1 0 0
6 1 1 0 0
7 1 0 0 0
8 1 0 0 1
驅動電路要注意的是ULN2003的COM端務必要與電機的電源相連。
3.4 輸出部分的調試
輸出電路常用繼電器做為輸出，如圖6所示。檢測的方法是用軟件置三極管基極為高電平，判斷繼電器是否有吸合動作。此部分比較容易這里從略。
圖6 開關繼電器的輸出
3.5 參數的測試
該系統對不同天氣狀況下光敏元件的電壓值進行多次采樣取其平均值，此數據對主程序編寫時分析電機是否轉動以及轉動的幅度控制是非常重要的。
3.6 編寫程序
以上模塊調試通過后，再進行整體的程序調試。在編程時要善于對各個功能模塊利用子程序編寫，以便于調試。編程時應認真考慮每一個細節，特別是指令符要最好一次性書寫正確，以減少調試的工作量。整體測試時，要反復試驗，詳細記錄數據進而調整程序減少誤差。
4.結束語
以上用到的調試技術，是從實踐中總結出來，在實際應用中能夠有效地提高電路的設計效率。
參考文獻
[1]王鴻鈺.步進電機控制技術入門[M].同濟大學出版社，1990.
[2]黃智偉.全國大學生電子設計競賽制作實訓（第2版）[M].北京航空航天大學出版社，2011.
單片機最小系統范文3
關鍵詞：STC89C52；LCD顯示；溫濕度控制；DHT11
隨著社會的發展，人們在工業、農業生產及重要的糧倉、溫室、電力柜、實驗室等場所，對溫度和濕度都有著嚴格的要求。人們用來控制溫濕度的傳統方法主要是：用溫度計、濕度計來測量場所的溫度和濕度，之后通過人工來加熱或者制冷、增濕或者除濕來控制場所的溫濕度。傳統的方法不但浪費了人力和物力，而且控制效果不好，控制速度也很慢。本文設計了一種基于單片機的智能化溫濕度控制器，能在無人操作的情況下，對重要場所的溫濕度進行及時而又準確的控制。
1 系統整體設計
智能溫濕度控制器的系統框圖如圖1所示，主要由濕度檢測電路、單片機最小系統、按鍵輸入、顯示電路、溫濕度上限存儲EEPROM、供電及程序下載電路、繼電器驅動電路組成。
其中，單片機STC89C52和時鐘復位電路組成單片機最小系統；供電及程序下載電路用來供電和提供計算機與單片機的通信接口；溫濕度傳感器采集環境溫度和濕度值送單片機進行處理；LCD顯示部分主要功能是對采集到的溫濕度進行顯示；按鍵部分用于輸入溫度和濕度的閾值；EEPROM對輸入的溫濕度閾值進行存儲、掉電不丟失；繼電器電路主要用于控制降溫等執行電路。
2 主要硬件部分設計
2.1 溫濕度檢測電路
DHT11與單片機的連接如圖2所示，硬件連接電路簡單，僅占用單片機的一個I/O口（DATA）即可完成溫濕度的采集與傳送。
DHT11采用單總線數據格式，即單個數據引腳端口完成輸入輸出雙向傳輸，半雙工方式。其數據由5Byte即40bit組成。一次通訊時間最大為3ms，數據分小數和整數兩個部分。一次完整的數據傳輸為40bit，高位先出低位后出。
2.2 單片機電路
單片機電路包括單片機最小系統、按鍵兩個部分，如圖3所示。圖中，DATA引腳為溫濕度傳感器單總線引腳，K1-K4為四只調節按鍵，用于設置溫濕度上限閾值。K2為溫度加，K3為溫度減，K4為濕度加，K5為濕度減。L3-L5為報警燈，當溫度高于上限閾值時L3亮，當濕度高于上限閾值時L4亮。
2.3 顯示電路
本系統使用的液晶顯示屏為LCD1602，其與單片機的接口如圖4所示。1602顯示容量為16*2字符，芯片工作電壓為4.5―5.5V。
2.4 繼電器驅動部分
繼電器驅動電路如圖5所示。當溫度超上限時，KJ1吸合，驅動降溫執行設備工作，當濕度超上限時，KJ2吸合，驅動除濕設備工作。
3 軟件設計
軟件程序主要由定時器0中斷、存入設定值、載入設定值、24C04控制、鍵盤處理、溫濕度采集、1602控制等子程序以及主函數組成。定時器0中斷子函數主要用來定時，每2秒鐘啟動一次溫濕度轉換；存入設定值子函數主要功能為將設定的閾值寫入EEprom中；載入設定值子函數主要功能為從EEprom中讀出閾值；24C04控制子函數主要完成對Eeprom的初始化、寫入、讀出的控制；鍵盤處理程序提供人機信息交換接口，負責設定溫濕度的閾值信息的設定；溫濕度采集完成對SHT11的數據的定時采樣和處理；1602控制子函數完成對溫濕度的LCD顯示控制。主函數主程序完成系統自檢、初始化和子函數的調用功能。
4 結論
本設計采用AT89C52單片機作為核心控制芯片，溫度傳感器選用SHT11，并增加EEPROM模塊，具有可靠性高，反應速度快，成本低廉等特點。
[參考文獻]
[1]孫環，滕召勝.基于SHTIO單片集成傳感器溫濕度檢測模塊設計[J].國外電子測量技術，2006，（6）：49-51.
單片機最小系統范文4
【關鍵詞】單片機 液晶顯
一、轉速測量的意義
現代生活，電機以及各種輪轉在生活中無處不在，因此，一種低功耗并準確的測轉速儀器具有很廣的實用價值。
二、轉速測試的原理
測轉速的方法通常分為模擬式和數字式兩種。模擬式采用測速發電機為檢測元件，得到的信號是模擬量。數字式通常采用光電編碼器、霍爾元件等為檢測元件，得到的信號是脈沖信號[1]。本系統采用的后者，采用單片機和光電傳感器（TCRT5000）組成的高精度轉速測量系統。整個硬件系統是用+9V電池供電，經過LM7805轉換成+5V電壓，供單片機和PWM電機驅動模塊使用。
光電傳感器具有精度高、反應快、非接觸等優點，它首先感應電機轉盤上的黑白面的變化，收集光信號，然后借助光電元件進一步將光信號轉換成電信號（高低電平）。電信號輸入進單片機，通過外部中斷和程序計算，輸出電機速度，在液晶顯示器上顯示。反過來，單片機通過一個H橋式驅動電路來控制電機的轉動，如圖1即為設計整體原理圖。
設計整體原理圖
傳感器測得時鐘信號的脈沖數為m，測量時間為t秒，轉數為r，速度為v。
r=m/2；
v=r/t（轉/每秒）；
通過對硬件設備的多次調試發現，測量值與理論值誤差在0.7%左右。
三、單片機測轉速系統的組成
轉速測量裝置可以分為單片機最小系統模塊、轉速采集模塊、橋式電路模塊、顯示器模塊。
（一）單片機最小系統
本儀器的最小系統主要有獨立按鍵、單片機、LED燈、晶振、復位開關等組成，能夠很好控制電機的正轉、反轉、加速、減速等功能。對應的LED燈也會提示電機的正轉、反轉、加速、減速等。
（二）轉速采集模塊
轉速的采集模塊主要由TCRT5000紅外反射式光電傳感器和LM324（電壓比較器芯片）電路組成。TCRT5000（右圖所示）傳感器的工作原理與一般的紅外傳感器一樣，一傳一感.TCRT5000具有一個紅外發射管和一個紅外接收管.當發射管的紅外信號經反射被接收管接收后，接收管的電阻會發生變化，在電路上以高低電平的變化形式體現出來。這時，，經過LM324電路整形后得到處理后的輸出結果.高低電平的變化起取于接收管所接收電機轉盤上的黑白信號強度。集模塊把采集到的轉速信號送到單片機中，經過程序計算就會得出電機速度。
（三）PWM電機驅動模塊
PWM控制與H橋式電路結合是目前普遍使用的電機控制方法，這種控制電路具有效率高、功耗低、電路設計簡單等優點。本文硬件設計也是采用這種電機控制方法。PWM控制就是周期T固定不變，根據輸入信號大小，改變脈沖的占空比，即改變加在負載上的平均電壓值，從而控制電機的轉速，所以稱為脈寬調制。[2]
硬件電路是一個H型橋式電路，輸入端的高低電平可以決定晶體管的導通和截止，二極管的單項導電性可以保護電機不會被過大的電流燒壞。在電動機驅動信號方面， P10輸入高電平信號，P11輸入低電平，電機正轉；通過P10輸入低電平信號，P11輸入高電平，電機反轉；P10、P11同時為高電平或低電平時，電機不轉。通過對信號占空比的調整來對電機轉速進行調節。電機不轉的時間段內，電源停止供電，這樣也實現了整個系統的低功耗。
（四）顯示模塊
顯示模塊主要是一塊LCD液晶顯示器，LCD液晶顯示器為點陣字符型液晶顯示。其內部有字符發生器和顯示數據存儲器，該模塊具有與MCU接口，8位串行數據總線接口。通過單片機控制其顯示電機的轉速、正轉、反轉等信息。
四、設計總結
（一）器的選擇，光電器的核心是電壓比較器，電壓比較器的運用也比較廣泛，其種類也很多。
（二）時鐘信號脈沖頻率較高時，需要選擇晶振頻率較高的晶振。
（三）電機的調試是一個復雜過程，要有耐心。
本設計制作完成了題目基本要求和發揮部分，而且部分功能遠超出發揮部分的要求。目前，很多領域都用到轉速測量裝置，如再加以結構優化，市場前景一定非常廣闊。
參考文獻：
單片機最小系統范文5
【關鍵詞】STC89C52;智能家居;匹配機制
引言
智能家居（Intelligent Home）是以家為平臺，兼備建筑、自動化，智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環境[1，2]。隨著科技的提高，經濟的發展，人們的物質生活水平的提高，對家居環境的要求也越來越高，所以作為家居智能化的核心部分――智能家居控制系統也越發顯得重要。家居智能化控制的開發和建設是未來國家、經濟發展的必然趨勢。智能家居控制器可以為系統提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒庸澕s不必要的能耗。而且在現在這個注重綠色環保的世界里，智能家居為住戶控制好空氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住[3，4]。
所以，開發智能家居系統具有重要意義，本文論述了基于GPRS技術和單片機系統實現家庭智能系統的遠程控制的方案，用戶可以通過短信方式，訪問家庭智能控制器。
1 智能家居硬件設計
1.1總體設計
本文以智能家電控制系統為研究對象，系統的總體設計思路是以STC系列單片機為核心[5，6]，采用了繼電器控制家用電器的通斷，以GPRS無線通信模塊（GPRS DTU）為基礎，基于AT指令和數據采集器，構建一個遠程的智能家電控制系統，對家電進行控制，本設計以控制燈泡為例，實現了對燈泡的開關控制和狀態反饋。其中GPRS模塊接收用戶短信將數據傳送到單片機，單片機對數據進行處理并給出相應輸出，從而控制家用電器（比如電燈）的開關。之后通過單片機處理，由GPRS發送模塊發送回復短信。
圖1 電路設計概念框圖
圖1是電路設計概念框圖，系統的總體硬件設計主要包括幾個模塊，分別是單片機核心系統模塊、GTM900B DTU模塊、利用光耦開關控制LED燈模塊。對于STC89C52單片機核心系統模塊，它是系統主要的控制模塊，調節和控制著系統的各個模塊，共同實現整個系統的功能。單片機通過RXD和TXD端口與GTM900B DTU模塊進行通信，通過識別短信的內容控制光耦開關，來控制LED燈的亮滅，光耦開關主要通過P0口來控制。
1.2單片機最小系統
如圖2所示為系統單片機的最小系統，所謂單片機的最小系統是指單片機運行工作起來，所必須的最基本的電路組成，它由時鐘電路、復位電路和電源電路組成。它的器件非常少，電路的建立簡單因此其成本低。
圖2 單片機最小系統圖
本系統采用的是自動上電復位方式由C2（10uF）和R2（10K）組成，該方式通常指，上電后，通過RC電路充電實現的。根據電容從零狀態開始充電，電容兩端的電壓公式
（1）
其中， 。可以得知，
（2）
根據COMS電平標準，只要 從零電壓充電到0.55V的時間大于5ms即可完成上電自動復位。這樣就可以算出
，（3）
中值的大小。通常選擇R1=1～10KΩ，C=10～30μF。
1.3 GPRS DTU模塊簡介
GPRS DTU全稱GPRS數據終端單元，在軟件設計上，它封裝了協議棧，并且具有嵌入式操作系統，硬件上可看作是嵌入式PC加無線接入部分的結合。目前國內實際上對GPRS DTU有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數據通過GPRS網絡進行傳送的GPRS無線設備。如圖3 是GTM900B模塊的實物圖。
圖3 GTM900B實物圖
2系統軟件設計
系統的軟件設計包括以下幾個部分：GTM900B模塊初始化程序設計，即如何使得單片機與GTM900B模塊傳輸數據;短信讀取識別程序設計，即使單片機能夠發送命令讀取GTM900B收到的短信，并且能夠識別短信內容并判斷并執行相應命令;光耦開關控制電路程序設計，即使得單片機能夠控制光耦開關的開啟和閉合。如圖 4是軟件流程圖。
圖4 軟件流程圖
3 系統測試
全部元件安裝完成后，將電路板放置好，當GTM900B模塊的調試都正常后，便可以進行測試，將用手機發出短信，看是否控制LED燈的亮滅：首先將模塊準備好后，手機發短信給GTM900B模塊，短信內容為“K1”，在等了幾十秒后，可以看到串口通信助手從GTM900B模塊上接收到了如圖5所示的數據，說明已經接收到了短信，并且光耦合器控制的LED燈亮了，說明模塊收到短信并完成命令，接著執行發回復短信的命令。
圖5 GTM900B收到短信后串口輸出圖
當手機就會收到完成命令的短信“Command completed successfully”，如圖6所示，說明該模塊已經正常完成所有功能，則智能家居節點測試成功。
4 小結
本文以智能家居控制系統為研究對象，應用PC+單片機方式，GPRS無線通信模塊為基礎，基于AT指令和單片機構建一個遠程的智能家電控制系統，對智能家電進行控制。實現了智能家電的實時控制，具有操作簡單，控制安全可靠，易維護等特點。
圖6 手機短信內容圖
參考文獻：
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單片機最小系統范文6
摘要：分析了Protel件應用課程在教學現狀和實踐中存在的問題，通過項目教學法在《Protel軟件應用》課程中的教學實踐，從教學方法、教學內容、課程考核等方面對Protel課程進行了教學改革和實踐，最后闡述了課程改革取得的成效以及教學特色。
關鍵詞：Protel；項目教學法；高職教學
【中圖分類號】TN02-4 ；G642 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2016）34-0004-02
Protel軟件應用課程是一門實踐性很強的課程，在實際教學中，遵循“結合理論，注重實踐，重在應用”的大綱要求，將理論教學和實驗教學緊密結合，使學生在掌握理論知識之余，還必須通過設計單片機硬件電路、仿真調試這一系列的實驗過程，更好地掌握Protel應用技能。針對不同的專業的培養目標，Protel的教學內容要有所調整。
一、目前Protel教學中存在的問題
在目前國家大力發展職業技能教育的環境下，更加注重學生實際操作能力是教學方式發展的必然方向。而目前無論是從教材編寫、課程設置、實驗設計，實訓等多方面考察，Protel教學沒有與單片機課程結合起來，實例也沒有結合實際應用，很空洞，學生學習過程很被動，沒有將其他課程聯系起來，學生自主地進行電路設計、制作、仿真調試，排除各種各樣故障的能力在課程學習完畢后沒有整體提升。因此我結合自身學習經驗，以及實際教學經驗與體會，就如何在Protel實驗教學中培養學生的實踐能力和創新精神做了探討，總結自己在學習Protel的經驗，以及教學過程中學生的反映，對該課程的內容分成6個教學單元，教學單元以項目的形式。
二、教學方法
項目教學法中最突出的一個特征就是案例的運用。本課程以單片機開發電路的設計為載體，將Protel知識點結合單片機開發電路設計的實際案例，將他分解為六個項目，每個項目以任務的形式來講授，采用邊講邊練的方式。
用單片機開發電路的設計為課程教學項目。以項目為教學內容和能力目標的實施體；以行動導向為原則；以“教-學-做一體”為教學模式；結合多種教學方法組織實施教學。采用主講教師和學生全程參與，以過程考核和終結性考核相結合的評價方式對學生的能力進行綜合評價。全面達到傳授知識、培養能力、提高素質的目的。
三、教學內容
課程主要教學內容分為Protel 99se基礎、原理圖設計繪制、制作原理圖元件、電路原理圖的常用處理方法、印制電路板PCB設計基礎、印制電路板的設計6個模塊。將Protel課程內容分別融入到5個項目中，第一部分就以單片機學習板項目為例，來講授Protel特點以及安裝；第二部分以單片機最小系統原理圖為例，來講授原理圖的繪制的方法以及ERC檢測；第三部分以數碼管原理圖元件的繪制，來講授七段數碼管的繪制方法；第四部分以單片機系統控制板的層次原理圖的繪制為例，來講授層次原理圖的概念以及設計方法；第五部分以數碼管PCB元件的封裝為例，來講授印制電路板的基本概念、識別常用元件及封裝圖以及制作PCB元件封裝；第六部分以直流穩壓電源單面PCB設計為例，來講授繪制單面PCB的方法；第七部分以單片機學習板為例，來講授繪制雙面PCB的方法。
四、項目教學法在《Protel軟件應用》教學中的具體實施過程
項目教學法實施一般包括五個環節：項目描述、項目分析、知識鏈接、任務實施、評價考核。在《Protel軟件應用》課程教學中我將教學內容設計了學生熟悉的單片機最小系統電路設計項目。 下面以“單片機最小系統電路”為例來淺談項目的實施過程。
1.項目描述
項目教學法首先選取學生比較熟悉的單片機電路，然后在項目實施過程中融入教學內容，提高學生的學習興趣和動手能力。在課堂教學過程中首先確定項目、演示項目，讓學生有個感官認識，調動學生解決問題的積極性。因此，我在課程教學中把單片機電路設計作為本課程的主線，單片機最小系統電路設計是總項目的一部分。
2.項目分析
確定了本次課的項目，接著對項目進行分析，描述電路的組成部分，電路的作用，以及繪制過程中的重難點。
3.知識鏈接
闡述完成這個項目用的的知識點，原理圖的設計步驟包括：新建原理圖-設置圖紙-載入原理圖庫-放置元件-元件位置調整-連線-添加其他電氣符號-檢查和修改-打印和報表輸出。采用的方式是在項目實施過程中融入知識鏈接，邊講邊練，理論和實踐相結合。
4.項目實施
項目實施是項目教學法的核心環節。 小組合作是開展項目教學的基本組織形式。 實施過程中教師要對學生進行合理調配，明確分工，指導學生明確目標、任務和職責，培養學生會交往、善于合作的能力和團隊協作精神。 我根據學生的實際情況將學生分成 3～4 人一個小組，合作完成該項目，組內可以進行討論學習提高。 所以要每個組員明確分工及各自的工作，組長負責總體協調，要求學生注意兩點內容：①團隊的合作精神和工作效率；②要求學生認真記錄每個操作步驟和過程。教師根據學生的實際情況靈活安排，及時恰當的指導，
督促學生完成項目任務。
教師按照原理圖的設計步驟來完成單片機最小系統電路，邊講邊練，學生在掌握理論知識的同時又鍛煉了動手能力。
5.評價考核
