航空醫(yī)學(xué)論文精選(九篇)

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第1篇：航空醫(yī)學(xué)論文范文

關(guān)鍵詞：單片機；串行通信；總線；計算機；接口

隨著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，論文工業(yè)過程的智能化、自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛．單片機系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過程控制的各個領(lǐng)域。因為工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，單片機系統(tǒng)在使用過程中通常會出現(xiàn)一些設(shè)計時想不到的新情況、新問題，這就需要進(jìn)一步修改和完善．因此，有必要設(shè)計一套單片機綜合實驗系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場反饋的各種問題，隨時對系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實驗研究和分析，解決工程實際問題．本文設(shè)計的這套單片機綜合實驗系統(tǒng)具有自動采集多路模擬量、對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動調(diào)節(jié)和控制輸出、與計算機進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能．

1系統(tǒng)組成及工作原理

綜合實驗系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：89C51單片機及其仿真系統(tǒng)，溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路，A／D轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊，按鍵控制模塊，日歷時鐘模塊，看門狗電路模塊，F(xiàn)P—GA模塊，液晶顯示模塊，通信模塊及上位計算機，其組成框圖如圖1所示．系統(tǒng)采用89C51單片機作為主控芯片，A／D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；外部數(shù)據(jù)存儲模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲空間；按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值，用來設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)；日歷時鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時間，而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能；看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛，它就可以在超時周期之后使CPU復(fù)位，提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力．FPGA模塊是現(xiàn)場可編程邏輯門陣列，通過編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用；LCD液晶顯示模塊可以同時顯示多行字符及自造圖形，主要用來顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時間等；兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口，可以與上位計算機進(jìn)行遠(yuǎn)(約1200m)近(約15m)距離的數(shù)據(jù)通信[1]；上位計算機將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件，按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理，同時發(fā)送控制參數(shù)，對被測對象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)．

2系統(tǒng)硬件設(shè)計

2．1單片機仿真系統(tǒng)

單片機仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機上運行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲器借用仿真機的)，也可以連接外部電路來實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測與控制功能．仿真機一般都具有單片機的基本功能部件，如CPU、RAM、用戶程序存儲區(qū)、鍵盤等；具有單步、設(shè)置斷點(以便隨時觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運行用戶程序的功能[2]．

監(jiān)控程序放置在仿真機內(nèi)，要仿真的CPU器件位于仿真機外仿真線的端頭，畢業(yè)論文更換不同的仿真頭和CPU，該機可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機，該機的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序．通過仿真機進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作，只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過才將程序?qū)懭胄酒?，編程方便且?jié)省時間．

2．2傳感器的選擇及信號變送電路的設(shè)計

傳感器作為系統(tǒng)的感知器件，直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性．本實驗系統(tǒng)中，溫度傳感器選用精度高，線性度好，使用方便的LM335傳感器；壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器，它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點．傳感器接El電路的設(shè)計采用了模塊化設(shè)計方法，設(shè)計了溫度、壓力等專門接口電路，直接與上述各種傳感器相連．由于從傳感器輸出的模擬電信號非常微弱，需對這些模擬信號進(jìn)行放大，同時為了確保信號不失真，選用了線性度好、抗干擾能力強的高精度運放OP07，其特點是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大，它輸出的模擬信號經(jīng)10位A／D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，送人89C51進(jìn)行處理．

2．3通信模塊的設(shè)計

計算機(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平，該實驗系統(tǒng)上既有RS232接El，又有RS485接口，可以通過RS232總線進(jìn)行點對點通信，也可以通過RS485總線進(jìn)行多機通信_3]，RS485總線上最多可掛接32個綜合實驗系統(tǒng)，總體布局如圖2所示．所以實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的近距離通信，通過RS232接口即可；若要實現(xiàn)計算機和該實驗系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信，則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后，才可將實驗系統(tǒng)掛接在RS485總線上．RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示，通過MAX485的差動輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號的收／發(fā)，由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信，所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外，還有一個信號線來控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE)，在PC與RS232相連的這一側(cè)，通過PC的請求發(fā)送(RTS)來控制．

2．4串行總線I*2C

I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡單、雙向二線制串行總線[4]．它只需兩根線(串行時鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個IC器件與微處理器之問的數(shù)據(jù)交換．該實驗系統(tǒng)采用具有IC總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實時時鐘芯片PCF8563，由于單片機89C51自身沒有IC總線接口，所以采用軟件合成IC總線與它們相接．

IC串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于：并行總線有地址總線，CPU通過地址總線訪問從器件；而IC總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個字節(jié)傳送地址信息，所以占用CPU的口線大大減少[5]．隨著智能化測控儀器日趨小型化和集成化，IC串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線．．5抗干擾設(shè)計

工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場工作環(huán)境一般較差，干擾較嚴(yán)重，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須解決抗干擾問題．針對工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場可能產(chǎn)生的干擾、干擾來源、傳播途徑等，采用了軟硬件方法對系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計．硬件抗干擾設(shè)計主要包括：對電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等；軟件抗干擾設(shè)計主要包括：軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等．

對于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾，采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波．當(dāng)存在隨機干擾而使被測信號中混入了無用成分時，碩士論文首先經(jīng)過一個時間連續(xù)的RC濾波電路，再經(jīng)A／D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后，進(jìn)行數(shù)字濾波．因為硬件濾波能很好地抑制高頻干擾，而對低頻干擾的濾波效果卻較差；而軟件數(shù)字濾波算法對低頻干擾具有較好的抑制能力．

在控制強電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中，為防止現(xiàn)場強電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng)，采用了光電隔離技術(shù)．因為光信號的傳輸不受電場、磁場的干擾，可有效地防止干擾信號因耦合而進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)到電氣隔離的效果．

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件包括單片機軟件和PC機軟件．單片機軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，利用MCS一51匯編語言編寫．根據(jù)要實現(xiàn)的功能，該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A／D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D／A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成．下面以加熱爐的爐溫控制為例，給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示．

PC機軟件的主要功能是對單片機系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理、動態(tài)模擬顯示、報表繪制、打印輸出等．PC機軟件采用VisualBasic6．0編寫，醫(yī)學(xué)論文PC機與單片機之間的實時通信程序主要是通過計算機的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實時采集和雙向通信，此外，PC機程序還將單片機采集過來的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、生成報表和數(shù)據(jù)文件等，并對不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，總結(jié)出變化規(guī)律．

4實驗結(jié)果與分析

為了測試該系統(tǒng)的實時性，將5臺綜合實驗系統(tǒng)與工業(yè)計算機組成分布式多機通信系統(tǒng)，單片機串口工作方式1(傳送一幀信息10位)，波特率2400bps，一幀數(shù)據(jù)采用5個字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個字節(jié)是因為A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式，如表1所示．5臺實驗系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機傳送時，理論上連續(xù)發(fā)送速率為2400／(10*5*5)===9．6次／s．經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，計算機在120ms后收到了5臺綜合實驗系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù)，實際發(fā)送速率約為8次／s，這是因為有狀態(tài)轉(zhuǎn)換和等待時間；為了測試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C芯片，使系統(tǒng)連續(xù)運行，120h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作，沒有出現(xiàn)死機現(xiàn)象．該系統(tǒng)經(jīng)過多次改進(jìn)和實驗驗證后，據(jù)此設(shè)計了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場安裝使用，結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計算機故障除外)，測量隨機誤差為±0．01℃，控制結(jié)果滿

足了實際要求．

5結(jié)論

該綜合實驗系統(tǒng)不僅能為以單片機為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實驗裝置，而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場的實驗室解決工業(yè)應(yīng)用中的實際問題．實驗結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實驗項目整合在一起進(jìn)行研究和分析，節(jié)約資源，降低成本；實驗數(shù)據(jù)正確率高，通信實時性強，系統(tǒng)工作可靠；單片機串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強，易于擴(kuò)充，其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測及控制系統(tǒng)，具有很大的實用價值．

參考文獻(xiàn)：

[1]李朝青．PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版，2001．

LIChao-qing．DataCommunicationTechnologyofPCandSCM[M]．Beijing：BeijingUniversityofAero—nauticsandSpaceflightPress，2001．(inChinese)

[2]楊文龍．單片機原理及應(yīng)用[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1993．

YANGWen—long．PrincipleandApplicationofSCM[M]．Xi’an：Xi’anUniversityofElectronicsTechnol-ogyPress，1993．(inChinese)

[3]高紅紅．礦區(qū)專用鐵路調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)的研制[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，21：84．GAOHong-hong．ResearchandDevelopmentofDis—patchandSupervisionSystemofMineRailway[J]．ModernElectronicsTechnique，2005，21：84．(inChinese)