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单片机最小系统范文1
【关键词】Altium designer；单片机最小系统；原理图；PCB；项目教学
《电子线路CAD》是职业院校电子类专业的必修课程，该课程一般通过学习Protel这款电子业界流行的线路设计软件的操作方法和步骤，对学生进行电子线路计算机辅助设计的知识学习和技能培养。
传统上该门课程所使用的软件版本为99SE，近一些年Protel软件在持续更新，陆陆续续有DXP、Altium designer（改变了软件名称，但仍被认作是Protel的后续）等重要的版本出现。新版本的软件集成了世界领先的EDA特性和技术，主要包括原理图设计、PCB设计、Spice仿真、VHDL仿真与综合、信号完整性分析等功能。在一定程度上，打破了传统的设计工具模式，提供了以项目为中心的设计环境，包括强大的导航功能、源代码控制、对象管理、设计变量和多通道设计等高级设计方法。该系列软件开发者Altium公司强力推荐新的版本，业界也慢慢减少99SE的使用，逐渐采用新版本的软件。例如2012年教育部举办的全国职业院校技能大赛--电子产品设计及制作（基于FPGA技术）项目所使用的配套软件为Altium designer软件，第七届全国信息技术应用水平大赛—PCB设计项目要求使用Altium Designer软件（以下简称AD）。
一般来说《电子线路CAD》课程的教学重注对知识的归类、分层、细化，对Protel软件的基本命令和操作方法按照知识的层次学科性而由易到难、从浅入深、逐次推进、面面俱到地罗列，整个内容类似软件的说明书般。这样子教授下去缺乏对学生主动学习与实践能力的关注。学生们只能被动学习，难以真正动手实践，不能掌握职业技能。
高职教育的理念强调教学过程与工作过程相一致，强调培养高端技能型人才。计算机辅助电子线路设计应针对岗位职业行动能力设计教学内容，利用新版本的软件从设计一个原理图文件到加工制作成电子线路板，形成一个完整的工作过程。《电子线路CAD》课程应以培养学生电子线路板设计的能力为核心将项目案例作为载体引入到教学过程中，基于工作过程构建教学过程。
但是项目化教学不仅仅是一种理念，还需要专业教学的老师去认真分析该项目化教学中的某个具体项目在社会实际工作中的实用性、广泛性以及普通学生水平的接受程度。最终项目才能经过专业的论证而进行推广试用。而市面上所见一般该课程的教材所采用的项目既有单管放大电路，信号发生电路；也有U盘、鼠标等内容。对于编写一本书而言任何项目都是可以采用的，但是老师在教学中必须要有所取舍。
笔者担任本院《电子线路CAD》的教学项目已经5年，我院的《电子线路CAD》在第三学期开设，开设的时间同《单片机原理及应用》、《电子产品工艺》等课程同步。在实践中发现，经过第一学年基础课程的学习，学生们知道一些专业基础知识，进入到一个专业发展的瓶颈区域。大家普遍存在着“知道自己不知道”或者“不知道自己知道”这样一种迷惘的状态。为了改变这样子的状态，需要老师结合与社会生产中实际相关或者课程相关的项目给学生一个实际演练的机会。通过接近真实产品的生产过程训练，学生们可以说一下子豁然开朗，明白本专业到底是干什么的了，我到底可以做些什么。
单片机最小系统是一个很好的实训项目。本学期同学们做单片机的实习经常接触到单片机的实验箱和扩展开发板，成绩好的学生不免会发生这样子的疑问：这一些东西是怎么做出来的？老师在《电子线路CAD》课时，应当及时的讲解相关PCB的知识，回答疑问，同时可以视条件带领学生把PCB给做出来，同样在《电子产品工艺》课程上也应带领学生把产品焊接出来，这样子由原理图到设计PCB到实际生产，与实际相连一条龙进行真正落实高职培养的内涵。
该项目可以在讲解完简单的PCB制作后进行，这时学生不但对软件AD而且对单片机的知识也应有相当的理解。
一、确定项目任务
首先是确立项目任务分解及考核标准，如表1所示。
接着是工作流程分解，如图1所示。一般印制电路板按照以下流程进行设计。
二、项目实施
1.原理图设计
原理图设计是完成整个项目的基础。课程目标是要训练学生使用AD软件的技能，培养学生的标准意识、规范意识、质量意识、协作意识等职业素养。单片机最小系统原理图设计，学生需要达到项目任务分解的“能力目标”。学生操作过程中，强调建立工程项目概念，如图2所示，强调导线Wire的电气特性及相同网络标号（NetLable）表示电气性能相互连接。
如果感觉某学生的水平层次还行，可以进一步要求在最小系统图的基础上增加电路，如在不同的P口处加入电机、喇叭、LED等等。
不同的学校采用的单片机芯片可能不同，需要新建一个对应相关的芯片的集成库，集成库的后缀名为.Intlib，集成库所需要的源文件包括：原理图元器件库文件、PCB封装库文件以及仿真模块和完整性分析模块等。生成新的集成库文件的操作是先新建.LibPkg文件，再添加.Schlib和.Pcblib文件。一般单片机芯片都采用51类型的，大部分封装为DIP40，一般在现有的封装上进行修改这样操作就比较方便。原理图绘制完成后需要进行电气检查，生成网络表，整个原理设计工作才算完成。
2.PCB设计
对于单片机最小系统PCB设计，学生需要达到按照项目任务分解的能力目标。
首先是规划PCB的尺寸，实际上就是定义PCB的机械轮廓和电气轮廓。机械轮廓定义在机械层上，指的是PCB板的物理外形和尺寸。电气轮廓定义在禁止布线层上，指的是PCB板上放置元件和布线的范围。具体操作就不再赘述。
接着就是载入网络表，只要原理图绘制正确，封装成功，一般没有什么问题。
对于PCB设计，布局和布线是最为关键的一步。对于同一功能块的元件应该尽量放置在一起。体积大、重量重的元件宜根据板子的承受能力确定摆放位置。发热元件应远离关键芯片等，时钟电路应远离输入信号等敏感电路。
实际布局过程中，可指导学生按照信号的流程各个安排不同功能电路单元，以功能电路的核心元件为中心进行布局，尽量减小和缩短元件之间的引线和连接。元件的布局应遵照信号的流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的附近。
布线一般采用自动布线方法，线宽一般设置在10Mil，电源和较大电路的地线位20Mil。布线在元器件多的情况下偶尔不能成功，或者布线弯绕很远，明显有问题。这个时候需要老师对学生进行走线拓扑方面的指导，对于布线交叉的位置多采用“钻”、“绕”的方法，特别是在大体积元件的引脚之间摆放元件，往往有奇效。
补泪滴、覆铜等方面知识也是需要了解的。最后绘制的PCB图如图3所示。
3.PCB板的制作
PCB板的制作一般采用人工腐蚀的方法，用的最多的是热转印法。将绘制好的电路板用热转印纸打印出来，然后经过热转印至PCB板、FeCl3溶液腐蚀电路板、电路板钻孔、焊接和调试等几个步骤，就可以制作一个完整的模拟叫声电路板。制作时FeCl3溶液腐蚀性很大，需小心注意安全。
如果要进行装配，老师可以弄好元器件清单并指导学生先检查所有元器件质量，对照电路原理图，在PCB板上根据丝印层标号进行焊接。装配完毕后分段对各部分电路进行通电检测然后进行总的测试。
三、结论
在本课程中采用项目教学法打破知识体系的局限，利用业界流行的AD软件，采用理实一体化的教学模式。使学生在完成完整的典型工作任务的过程中，形成对整体课程的认识体验，实现与岗位零距离接触，利于学生系统掌握课程的知识和技能，取得更好的教学效果。
参考文献
[1]徐蕾，李丽.Protel 99SE仿真在模拟电路中的应用[J].高师理科学，2007（2）：35.
[2]李建荣，钱松.以单片机最小系统为载体探究PCB设计开发流程[J].扬州工业职业技术学院论丛，2010（3）：19.
[3]姜沫岐，林伟，俞鹏，等.原理图与设计实例[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4]杨正富.PCB设计软件Protel dxp 2004的教与学[J].凯里学院学报，2012（6）：131.
单片机最小系统范文2
【关键词】调试技术;最小系统;ISP;步进电机
1.引言
利用单片机开发系统时，程序的编写与调试、硬件的调试以及软硬件的联合调试很复杂。
很多电子爱好者先利用仿真软件调试，再开发硬件系统。然而在实际调试中并没有仿真时那么顺利，导致开发效率降低。究其原因，主要是开发产品时，硬件电路主要是使用万用板或者自制PCB完成，在硬件焊接时存在虚焊、连焊、布线不良等情况，这样容易导致开发者不能分清楚是软件原因还是硬件原因，盲目调试降低开发速度。
本文以太阳定向系统的开发为例说明系统调试的技巧。
2.系统原理介绍
能够实现太阳定向的系统较多，本文以51单片机为例。基本原理如图1所示。光敏器件采集光强度信号经模数转换后送入单片机分析，单片机根据分析结果驱动步进电机转动，使太阳能帆板垂直面向太阳。
3.调试方法
对于调试方法建议采用模块法，将整个系统按功能分为不同的模块，如按键模块等，不建议直接对整个系统进行调试，否则很难确定故障点的位置。
图1 智能太阳定位系统
3.1 显示电路的调试
先调试显示电路的好处有：
①验证最小系统是否正常;
②通过显示相关的参数，可以检验其他的模块的正确性，如可以检验键盘模块能否正确读取按键值并显示。
常用的显示元件有发光二极管，数码管，LCD等。常用的集成型数码管有6A104，如图2所示。数码管驱动芯片有74LS244，ULN2003等。显示模块的调试方法如下：
图2 数码管引脚图
（1）最小系统的检测技巧
单片机最小系统是整个系统的基本工作条件。最可靠的检测方法是采用示波器测特殊引脚（如ALE）的输出波形，但不方便。常用指针式万用表测量典型引脚的对地电压。表1给出STC89C52RC典型引脚电压值。如果测量值与其不符，说明最小系统未正常工作，此时重点检测晶振电路和复位电路。
表1 STC89C52RC最小系统正常工作典型值（表型：MF47）
OSC OSC ALE P1，P2，P3 P0 RST
1.6V 1.4V 1.2V 5V 高阻 0V
（2）下载线的设计
目前绝大多数的单片机都支持ISP（在系统编程技术）功能。STC89C52RC单片机支持真正的ISP功能， PC机串口经电平后转换即可对单片机编程。通过串口还可以使PC机和单片机进行串行通信。使用MAX232电平转换芯片进行通信的电路原理图如图3。DB9接口的第2管脚（RXD）和第3管脚（TXD）分别接MAX232的14管脚（T1OUT）和13管脚（R1IN），单片机的P31/RXD、P32/TXD引脚分别接MAX232的第11（T1IN）、12（R1OUT）脚。编程软件为STC-ISP，可从网上下载。如单片机最小系统正常，下载电路不能正常工作的主要原因有：DB9的第5脚未接地，MAX232连接错误或断路，单片机系统未冷启动等。
图3 下载电路图
（3）显示硬件调试方法。
对于数码管的显示电路，测试的方法有：①用数字万用表蜂鸣档测量数码管的公共端和段码端（正向导通时，相应码段发光）。通过测量可以确定段码是否有烧坏，还可以确定数码管是共阴还是共阳。②用简单的指令检测。设P1口输出段码，P2口输出位选码，段码用74LS244驱动，位选码用ULN2003驱动，数码管为共阴极接法，则输入指令：
MOV P1，#0FFH
MOV A，#0FEH
MAIN： MOV P2，A
RL A
ACALL DELAY_1s （延时1s）
AJMP MAIN
编译后运行，如显示“8”且所有数码管依次循环被点亮，说明硬件正常。软件调试中常见问题有：①软件中的字型码并口输出与实际的硬件连接不符，如P1.0―P1.7与段码a―h没有对应。②段码f和g的顺序和常用的不一致，导致乱码显示。③位选码的移动方向与位数出错（动态显示时），或相邻两位位选引脚短接，造成两位数码管被同时点亮。这些常见的问题，只要仔细观察现象，即可找到原因。
3.2 按键调试
键盘模块调试的重点在程序，按键有独立按键和矩阵键盘。按键的读取有扫描法和中断法。当某按键被按下时，就去执行相应的子程序，调试时将这个子程序用下面代码代替：
MOV A，30H
INC A
MOV 30H，A
ANL A，#0FH
MOVC A，@DPTR+A，取字型码
MOV P1，A
MOV P2，#0FEH
RET
其中，30H为显示缓冲区，用该函数的目的是若键盘的软硬件没问题时，运行系统。当按任意按键时，数码管显示数据加1（显示0-F）。这样便非常容易确定问题是出在硬件上还是软件上，如是软件问题可进一步判定是主程序还是功能子程序上出现问题。
3.3 步进电机的调试
常用的电机有直流电机与步进电机，35BYJ46电机是一种四相八拍步进电机，其励磁线圈如图4所示，35BYJ46步进电机正转励磁顺序如表2所示。
表2 步进电机励磁顺序
端子位号 导线颜色 1 2 3 4 5 6 7 8
5（E） 红色 + + + + + + + +
4（A） 橙色 - - -
3（B） 黄色 - - -
2（C） 粉色 - - -
1（D） 蓝色 - - -
图4 4相步进电机原理图
步进电机驱动电路最常用的是ULN2003。单片机控制步进电机硬件电路如图5所示。
图5 单片机控制步进电机硬件连线图
根据图5和表2可知，步进电机正转方向的编码为A―AB―B―BC―C―CD―D―DA―A。单片机端口P3.4―P3.7的电平和每一步的情况如表3所示。
表3 步进电机正转时个端口电平状态表
正转步序 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
驱动电路要注意的是ULN2003的COM端务必要与电机的电源相连。
3.4 输出部分的调试
输出电路常用继电器做为输出，如图6所示。检测的方法是用软件置三极管基极为高电平，判断继电器是否有吸合动作。此部分比较容易这里从略。
图6 开关继电器的输出
3.5 参数的测试
该系统对不同天气状况下光敏元件的电压值进行多次采样取其平均值，此数据对主程序编写时分析电机是否转动以及转动的幅度控制是非常重要的。
3.6 编写程序
以上模块调试通过后，再进行整体的程序调试。在编程时要善于对各个功能模块利用子程序编写，以便于调试。编程时应认真考虑每一个细节，特别是指令符要最好一次性书写正确，以减少调试的工作量。整体测试时，要反复试验，详细记录数据进而调整程序减少误差。
4.结束语
以上用到的调试技术，是从实践中总结出来，在实际应用中能够有效地提高电路的设计效率。
参考文献
[1]王鸿钰.步进电机控制技术入门[M].同济大学出版社，1990.
[2]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛制作实训（第2版）[M].北京航空航天大学出版社，2011.
单片机最小系统范文3
关键词：STC89C52；LCD显示；温湿度控制；DHT11
随着社会的发展，人们在工业、农业生产及重要的粮仓、温室、电力柜、实验室等场所，对温度和湿度都有着严格的要求。人们用来控制温湿度的传统方法主要是：用温度计、湿度计来测量场所的温度和湿度，之后通过人工来加热或者制冷、增湿或者除湿来控制场所的温湿度。传统的方法不但浪费了人力和物力，而且控制效果不好，控制速度也很慢。本文设计了一种基于单片机的智能化温湿度控制器，能在无人操作的情况下，对重要场所的温湿度进行及时而又准确的控制。
1 系统整体设计
智能温湿度控制器的系统框图如图1所示，主要由湿度检测电路、单片机最小系统、按键输入、显示电路、温湿度上限存储EEPROM、供电及程序下载电路、继电器驱动电路组成。
其中，单片机STC89C52和时钟复位电路组成单片机最小系统；供电及程序下载电路用来供电和提供计算机与单片机的通信接口；温湿度传感器采集环境温度和湿度值送单片机进行处理；LCD显示部分主要功能是对采集到的温湿度进行显示；按键部分用于输入温度和湿度的阈值；EEPROM对输入的温湿度阈值进行存储、掉电不丢失；继电器电路主要用于控制降温等执行电路。
2 主要硬件部分设计
2.1 温湿度检测电路
DHT11与单片机的连接如图2所示，硬件连接电路简单，仅占用单片机的一个I/O口（DATA）即可完成温湿度的采集与传送。
DHT11采用单总线数据格式，即单个数据引脚端口完成输入输出双向传输，半双工方式。其数据由5Byte即40bit组成。一次通讯时间最大为3ms，数据分小数和整数两个部分。一次完整的数据传输为40bit，高位先出低位后出。
2.2 单片机电路
单片机电路包括单片机最小系统、按键两个部分，如图3所示。图中，DATA引脚为温湿度传感器单总线引脚，K1-K4为四只调节按键，用于设置温湿度上限阈值。K2为温度加，K3为温度减，K4为湿度加，K5为湿度减。L3-L5为报警灯，当温度高于上限阈值时L3亮，当湿度高于上限阈值时L4亮。
2.3 显示电路
本系统使用的液晶显示屏为LCD1602，其与单片机的接口如图4所示。1602显示容量为16*2字符，芯片工作电压为4.5―5.5V。
2.4 继电器驱动部分
继电器驱动电路如图5所示。当温度超上限时，KJ1吸合，驱动降温执行设备工作，当湿度超上限时，KJ2吸合，驱动除湿设备工作。
3 软件设计
软件程序主要由定时器0中断、存入设定值、载入设定值、24C04控制、键盘处理、温湿度采集、1602控制等子程序以及主函数组成。定时器0中断子函数主要用来定时，每2秒钟启动一次温湿度转换；存入设定值子函数主要功能为将设定的阈值写入EEprom中；载入设定值子函数主要功能为从EEprom中读出阈值；24C04控制子函数主要完成对Eeprom的初始化、写入、读出的控制；键盘处理程序提供人机信息交换接口，负责设定温湿度的阈值信息的设定；温湿度采集完成对SHT11的数据的定时采样和处理；1602控制子函数完成对温湿度的LCD显示控制。主函数主程序完成系统自检、初始化和子函数的调用功能。
4 结论
本设计采用AT89C52单片机作为核心控制芯片，温度传感器选用SHT11，并增加EEPROM模块，具有可靠性高，反应速度快，成本低廉等特点。
[参考文献]
[1]孙环，滕召胜.基于SHTIO单片集成传感器温湿度检测模块设计[J].国外电子测量技术，2006，（6）：49-51.
单片机最小系统范文4
【关键词】单片机 液晶显
一、转速测量的意义
现代生活，电机以及各种轮转在生活中无处不在，因此，一种低功耗并准确的测转速仪器具有很广的实用价值。
二、转速测试的原理
测转速的方法通常分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电编码器、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号[1]。本系统采用的后者，采用单片机和光电传感器（TCRT5000）组成的高精度转速测量系统。整个硬件系统是用+9V电池供电，经过LM7805转换成+5V电压，供单片机和PWM电机驱动模块使用。
光电传感器具有精度高、反应快、非接触等优点，它首先感应电机转盘上的黑白面的变化，收集光信号，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号（高低电平）。电信号输入进单片机，通过外部中断和程序计算，输出电机速度，在液晶显示器上显示。反过来，单片机通过一个H桥式驱动电路来控制电机的转动，如图1即为设计整体原理图。
设计整体原理图
传感器测得时钟信号的脉冲数为m，测量时间为t秒，转数为r，速度为v。
r=m/2；
v=r/t（转/每秒）；
通过对硬件设备的多次调试发现，测量值与理论值误差在0.7%左右。
三、单片机测转速系统的组成
转速测量装置可以分为单片机最小系统模块、转速采集模块、桥式电路模块、显示器模块。
（一）单片机最小系统
本仪器的最小系统主要有独立按键、单片机、LED灯、晶振、复位开关等组成，能够很好控制电机的正转、反转、加速、减速等功能。对应的LED灯也会提示电机的正转、反转、加速、减速等。
（二）转速采集模块
转速的采集模块主要由TCRT5000红外反射式光电传感器和LM324（电压比较器芯片）电路组成。TCRT5000（右图所示）传感器的工作原理与一般的红外传感器一样，一传一感.TCRT5000具有一个红外发射管和一个红外接收管.当发射管的红外信号经反射被接收管接收后，接收管的电阻会发生变化，在电路上以高低电平的变化形式体现出来。这时，，经过LM324电路整形后得到处理后的输出结果.高低电平的变化起取于接收管所接收电机转盘上的黑白信号强度。集模块把采集到的转速信号送到单片机中，经过程序计算就会得出电机速度。
（三）PWM电机驱动模块
PWM控制与H桥式电路结合是目前普遍使用的电机控制方法，这种控制电路具有效率高、功耗低、电路设计简单等优点。本文硬件设计也是采用这种电机控制方法。PWM控制就是周期T固定不变，根据输入信号大小，改变脉冲的占空比，即改变加在负载上的平均电压值，从而控制电机的转速，所以称为脉宽调制。[2]
硬件电路是一个H型桥式电路，输入端的高低电平可以决定晶体管的导通和截止，二极管的单项导电性可以保护电机不会被过大的电流烧坏。在电动机驱动信号方面， P10输入高电平信号，P11输入低电平，电机正转；通过P10输入低电平信号，P11输入高电平，电机反转；P10、P11同时为高电平或低电平时，电机不转。通过对信号占空比的调整来对电机转速进行调节。电机不转的时间段内，电源停止供电，这样也实现了整个系统的低功耗。
（四）显示模块
显示模块主要是一块LCD液晶显示器，LCD液晶显示器为点阵字符型液晶显示。其内部有字符发生器和显示数据存储器，该模块具有与MCU接口，8位串行数据总线接口。通过单片机控制其显示电机的转速、正转、反转等信息。
四、设计总结
（一）器的选择，光电器的核心是电压比较器，电压比较器的运用也比较广泛，其种类也很多。
（二）时钟信号脉冲频率较高时，需要选择晶振频率较高的晶振。
（三）电机的调试是一个复杂过程，要有耐心。
本设计制作完成了题目基本要求和发挥部分，而且部分功能远超出发挥部分的要求。目前，很多领域都用到转速测量装置，如再加以结构优化，市场前景一定非常广阔。
参考文献：
单片机最小系统范文5
【关键词】STC89C52;智能家居;匹配机制
引言
智能家居（Intelligent Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境[1，2]。随着科技的提高，经济的发展，人们的物质生活水平的提高，对家居环境的要求也越来越高，所以作为家居智能化的核心部分――智能家居控制系统也越发显得重要。家居智能化控制的开发和建设是未来国家、经济发展的必然趋势。智能家居控制器可以为系统提供智能控制方案，使住户的控制更便捷，更高效，更能为家庭的日常活动节约不必要的能耗。而且在现在这个注重绿色环保的世界里，智能家居为住户控制好空气的湿度、温度等，检查分析空气成分，让住户安心入住[3，4]。
所以，开发智能家居系统具有重要意义，本文论述了基于GPRS技术和单片机系统实现家庭智能系统的远程控制的方案，用户可以通过短信方式，访问家庭智能控制器。
1 智能家居硬件设计
1.1总体设计
本文以智能家电控制系统为研究对象，系统的总体设计思路是以STC系列单片机为核心[5，6]，采用了继电器控制家用电器的通断，以GPRS无线通信模块（GPRS DTU）为基础，基于AT指令和数据采集器，构建一个远程的智能家电控制系统，对家电进行控制，本设计以控制灯泡为例，实现了对灯泡的开关控制和状态反馈。其中GPRS模块接收用户短信将数据传送到单片机，单片机对数据进行处理并给出相应输出，从而控制家用电器（比如电灯）的开关。之后通过单片机处理，由GPRS发送模块发送回复短信。
图1 电路设计概念框图
图1是电路设计概念框图，系统的总体硬件设计主要包括几个模块，分别是单片机核心系统模块、GTM900B DTU模块、利用光耦开关控制LED灯模块。对于STC89C52单片机核心系统模块，它是系统主要的控制模块，调节和控制着系统的各个模块，共同实现整个系统的功能。单片机通过RXD和TXD端口与GTM900B DTU模块进行通信，通过识别短信的内容控制光耦开关，来控制LED灯的亮灭，光耦开关主要通过P0口来控制。
1.2单片机最小系统
如图2所示为系统单片机的最小系统，所谓单片机的最小系统是指单片机运行工作起来，所必须的最基本的电路组成，它由时钟电路、复位电路和电源电路组成。它的器件非常少，电路的建立简单因此其成本低。
图2 单片机最小系统图
本系统采用的是自动上电复位方式由C2（10uF）和R2（10K）组成，该方式通常指，上电后，通过RC电路充电实现的。根据电容从零状态开始充电，电容两端的电压公式
（1）
其中， 。可以得知，
（2）
根据COMS电平标准，只要 从零电压充电到0.55V的时间大于5ms即可完成上电自动复位。这样就可以算出
，（3）
中值的大小。通常选择R1=1～10KΩ，C=10～30μF。
1.3 GPRS DTU模块简介
GPRS DTU全称GPRS数据终端单元，在软件设计上，它封装了协议栈，并且具有嵌入式操作系统，硬件上可看作是嵌入式PC加无线接入部分的结合。目前国内实际上对GPRS DTU有更加明确的约定：GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。如图3 是GTM900B模块的实物图。
图3 GTM900B实物图
2系统软件设计
系统的软件设计包括以下几个部分：GTM900B模块初始化程序设计，即如何使得单片机与GTM900B模块传输数据;短信读取识别程序设计，即使单片机能够发送命令读取GTM900B收到的短信，并且能够识别短信内容并判断并执行相应命令;光耦开关控制电路程序设计，即使得单片机能够控制光耦开关的开启和闭合。如图 4是软件流程图。
图4 软件流程图
3 系统测试
全部元件安装完成后，将电路板放置好，当GTM900B模块的调试都正常后，便可以进行测试，将用手机发出短信，看是否控制LED灯的亮灭：首先将模块准备好后，手机发短信给GTM900B模块，短信内容为“K1”，在等了几十秒后，可以看到串口通信助手从GTM900B模块上接收到了如图5所示的数据，说明已经接收到了短信，并且光耦合器控制的LED灯亮了，说明模块收到短信并完成命令，接着执行发回复短信的命令。
图5 GTM900B收到短信后串口输出图
当手机就会收到完成命令的短信“Command completed successfully”，如图6所示，说明该模块已经正常完成所有功能，则智能家居节点测试成功。
4 小结
本文以智能家居控制系统为研究对象，应用PC+单片机方式，GPRS无线通信模块为基础，基于AT指令和单片机构建一个远程的智能家电控制系统，对智能家电进行控制。实现了智能家电的实时控制，具有操作简单，控制安全可靠，易维护等特点。
图6 手机短信内容图
参考文献：
[1]侯海涛.国内外智能家居发展现状[J].建材发展导向，2004，05：92-93.
[2]祁志强.智能家居的现状及发展趋势[J].智能建筑，2008，12：42-44.
[3]郭锐.EIB智能建筑及调光系统的研究[D].浙江大学，2004.
[4]戚振兴.浅议我国智能家居发展[J].广西轻工业，2009，10：63-64.
单片机最小系统范文6
摘要：分析了Protel件应用课程在教学现状和实践中存在的问题，通过项目教学法在《Protel软件应用》课程中的教学实践，从教学方法、教学内容、课程考核等方面对Protel课程进行了教学改革和实践，最后阐述了课程改革取得的成效以及教学特色。
关键词：Protel；项目教学法；高职教学
【中图分类号】TN02-4 ；G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）34-0004-02
Protel软件应用课程是一门实践性很强的课程，在实际教学中，遵循“结合理论，注重实践，重在应用”的大纲要求，将理论教学和实验教学紧密结合，使学生在掌握理论知识之余，还必须通过设计单片机硬件电路、仿真调试这一系列的实验过程，更好地掌握Protel应用技能。针对不同的专业的培养目标，Protel的教学内容要有所调整。
一、目前Protel教学中存在的问题
在目前国家大力发展职业技能教育的环境下，更加注重学生实际操作能力是教学方式发展的必然方向。而目前无论是从教材编写、课程设置、实验设计，实训等多方面考察，Protel教学没有与单片机课程结合起来，实例也没有结合实际应用，很空洞，学生学习过程很被动，没有将其他课程联系起来，学生自主地进行电路设计、制作、仿真调试，排除各种各样故障的能力在课程学习完毕后没有整体提升。因此我结合自身学习经验，以及实际教学经验与体会，就如何在Protel实验教学中培养学生的实践能力和创新精神做了探讨，总结自己在学习Protel的经验，以及教学过程中学生的反映，对该课程的内容分成6个教学单元，教学单元以项目的形式。
二、教学方法
项目教学法中最突出的一个特征就是案例的运用。本课程以单片机开发电路的设计为载体，将Protel知识点结合单片机开发电路设计的实际案例，将他分解为六个项目，每个项目以任务的形式来讲授，采用边讲边练的方式。
用单片机开发电路的设计为课程教学项目。以项目为教学内容和能力目标的实施体；以行动导向为原则；以“教-学-做一体”为教学模式；结合多种教学方法组织实施教学。采用主讲教师和学生全程参与，以过程考核和终结性考核相结合的评价方式对学生的能力进行综合评价。全面达到传授知识、培养能力、提高素质的目的。
三、教学内容
课程主要教学内容分为Protel 99se基础、原理图设计绘制、制作原理图元件、电路原理图的常用处理方法、印制电路板PCB设计基础、印制电路板的设计6个模块。将Protel课程内容分别融入到5个项目中，第一部分就以单片机学习板项目为例，来讲授Protel特点以及安装；第二部分以单片机最小系统原理图为例，来讲授原理图的绘制的方法以及ERC检测；第三部分以数码管原理图元件的绘制，来讲授七段数码管的绘制方法；第四部分以单片机系统控制板的层次原理图的绘制为例，来讲授层次原理图的概念以及设计方法；第五部分以数码管PCB元件的封装为例，来讲授印制电路板的基本概念、识别常用元件及封装图以及制作PCB元件封装；第六部分以直流稳压电源单面PCB设计为例，来讲授绘制单面PCB的方法；第七部分以单片机学习板为例，来讲授绘制双面PCB的方法。
四、项目教学法在《Protel软件应用》教学中的具体实施过程
项目教学法实施一般包括五个环节：项目描述、项目分析、知识链接、任务实施、评价考核。在《Protel软件应用》课程教学中我将教学内容设计了学生熟悉的单片机最小系统电路设计项目。 下面以“单片机最小系统电路”为例来浅谈项目的实施过程。
1.项目描述
项目教学法首先选取学生比较熟悉的单片机电路，然后在项目实施过程中融入教学内容，提高学生的学习兴趣和动手能力。在课堂教学过程中首先确定项目、演示项目，让学生有个感官认识，调动学生解决问题的积极性。因此，我在课程教学中把单片机电路设计作为本课程的主线，单片机最小系统电路设计是总项目的一部分。
2.项目分析
确定了本次课的项目，接着对项目进行分析，描述电路的组成部分，电路的作用，以及绘制过程中的重难点。
3.知识链接
阐述完成这个项目用的的知识点，原理图的设计步骤包括：新建原理图-设置图纸-载入原理图库-放置元件-元件位置调整-连线-添加其他电气符号-检查和修改-打印和报表输出。采用的方式是在项目实施过程中融入知识链接，边讲边练，理论和实践相结合。
4.项目实施
项目实施是项目教学法的核心环节。 小组合作是开展项目教学的基本组织形式。 实施过程中教师要对学生进行合理调配，明确分工，指导学生明确目标、任务和职责，培养学生会交往、善于合作的能力和团队协作精神。 我根据学生的实际情况将学生分成 3～4 人一个小组，合作完成该项目，组内可以进行讨论学习提高。 所以要每个组员明确分工及各自的工作，组长负责总体协调，要求学生注意两点内容：①团队的合作精神和工作效率；②要求学生认真记录每个操作步骤和过程。教师根据学生的实际情况灵活安排，及时恰当的指导，
督促学生完成项目任务。
教师按照原理图的设计步骤来完成单片机最小系统电路，边讲边练，学生在掌握理论知识的同时又锻炼了动手能力。
5.评价考核
