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单片机AVR运用开发 ——智能开关的设计

2020-12-10阅读(686)

单片机AVR运用开发 ——智能开关的设计

论文摘要

本文主要是在响应全世界节能环保的主题下,根据生活中小家电的实际使用需求,同时选取现行流行的AVR单片机做IC进行研究,开发出一款达到实际节能需求的智能型开关。在本文进行了如下主要研究和工作:学习和研究类似产品:为设计出符合我们自己预想的热释感应开关,首先了解了国内外类似产品的原理;同时也学习了其它公司研发的类似感应开关,如声控开关,光控开关,声光控开关等。制定产品开发流程:参照新产品开发通用流程,规划出符合我们这款热释感应开关的整个开发流程程序框图。感应开关模型组件的建立:根据其实际的室内外使用需求,构建其组件模型框图,大致包括马达、PCBA、外壳、感应探测系统、牙箱、供电源等,以其达到协同工作,完成预设功能。开发环境的搭建:我们准备在Eclipse平台下,装载CDT（C/C++ Development Tool Kit）开发包,同时在AVR Studio环境下完成仿真调试。故我们也对开发环境的搭建方法和仿真调试方法进行了介绍,使有兴趣者或初学者,想对在该环境下进行产品研发提供更多的借鉴。需求分析:为了更为贴近实际使用需求,达到各种条件和各种情况下产品都能达到其预想的功能,我们制定了详细的需求分析。如,在白天和黑夜的识别情况、不同使用者对环境亮暗度时需要开灯的情况、离开工作环境时（无人时）多久时间关灯情况、低电报警情况、机械传动功能不良（即:牙箱运动不顺畅）等情况下探测功能。感应开关AVR（Atmega48）内部程序的模块分析:分析其内部逻辑运行流程,建立其各自对应的功能模块,如端口定义、初始化MCU、内部系统分析、定时器分析、主函数分析等,然后根据各自的模块进行编写对应功能的程序,并编译、运行、仿真调试和下载到目标IC（Atmega48）上。文中只针对关键功能流程模块做分析,详细的代码收录在附录A中。同时,为完善整个过程,我们也介绍了在Eclipse+CDT开发环境和AVR Studio环境下烧录程序的方法,收录在附件D中供有兴趣的爱好者参考。集成IC（ATmega48）外围电路的构建:根据实际功能,设计外围硬件电路,学习使用工具软件Protel绘制对应的PCB,并收录相应的所有对应功能的PCB在后面的附录C中,同时对特殊的外围组件做性能分析,达到符合IC內软件实际的需求。如PIR微处理器的使用、CDS选用及CDS与电阻搭配使用时达到指定的光灵敏度范围探测等。为完成整个产品实地使用和测试,我把机械外壳的设计交给机械研发小组进行设计,并在此文中给出了相应零件的爆炸图,同时展示了其洁白小巧的外形。功能测试和验证:根据实际设计,作出相应的验证方法,并不断测试,出具实际测试报告和测试数据,如,三节AA型1.5v碱性干电池,预计每天20次开关,则可使用三个月才更换电池;可靠性测试方面:在供电源连续且充足的情况下（如使用电源箱）,从我们的报告显示能进行54750cycles或更高循环的可靠性测试。为了使读者和评审更为快捷的了解到文中的英文缩写含义,也特别编撰了英文缩写释义,收录在附录B中供查阅。在文章的篇末进行了通篇的优缺点的总结,并对下一步的研究工作进行了展望。最终成功完成了本文的写作。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题的研究背景
  • 1.2 智能感应开关的特点及国内外发展现状
  • 1.3 常用智能开关的一般工作原理
  • 1.4 本文开发的热释感应开关的特点
  • 1.5 本文的研究工作和主要内容
  • 第二章 感应开关整体构思
  • 2.1 引言
  • 2.1.1 51 系列单片机
  • 2.1.2 AVR 系列单片机
  • 2.2 AVR 单片机的分类及标识
  • 2.3 Atmega48 性能概述
  • 2.3.1 产品特性
  • 2.3.2 其它性能优势
  • 2.4 选此芯片原因
  • 2.5 研发步骤
  • 2.5.1 热释感应开关开发流程图
  • 2.5.2 搭建开发环境
  • 2.5.3 组件图
  • 2.5.4 需求分析
  • 第三章 感应开关功能模块研发
  • 3.1 引言
  • 3.2 线程分析
  • 3.2.1 端口配置
  • 3.2.2 系统分析
  • 3.2.3 主函数分析
  • 3.2.4 定时系统分析
  • 3.2.5 A/D 转换分析
  • 3.2.6 主函数头文件
  • 3.2.7 编译运行对应功能文件
  • 第四章 感应开关外围设计和测试
  • 4.1 引言
  • 4.2 外围方案的建立
  • 4.2.1 PROTEL 绘制原理图和PCB
  • 4.2.2 关键电子部件分析
  • 4.2.3 产品使用测试
  • 4.3 热释感应开关机械外壳设计
  • 4.4 实地使用说明
  • 第五章 感应开关调试仿真
  • 5.1 引言
  • 5.2 程序调试
  • 5.2.1 AVR Eclipse 插件+C/C++ 开发包调试方法
  • 5.2.2 使用AVR Studio 调试线程
  • 第六章 结束语
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录A:程序源代码
  • 附录B:英文缩写释义列表
  • 附录C:PCB 板 layout 图
  • 附录D: 感应开关的程序烧录过程

    • 相关论文文献

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