基于51单片机与4G模块的人员在位系统设计
51单片机定时与通信系统设计的课程设计 详细4000字左右
标题：基于51单片机的定时与通信系统设计一、引言（约500字） 1.1 设计背景及意义说明51单片机在实际工程应用中的重要性，以及定时器和通信模块在控制系统中的关键作用。
1.2 设计目标与任务明确本次课程设计的目标，如设计并实现一个基于51单片机的定时与串行通信系统，能完成数据采集、处理，并通过串口发送至上位机等任务。
二、系统设计方案（约1000字）2.1 系统架构介绍简述系统主要由51单片机、定时器模块、串行通信模块和其他必要的外围设备组成。
2.2 定时器模块设计详细介绍51单片机内部定时器的工作原理，包括工作模式选择、初值设定等，并设计具体定时功能实现方案。
2.3 串行通信模块设计阐述51单片机的串行通信接口（如UART）的工作原理，包括波特率设定、数据格式设定、中断服务程序设计等。
三、硬件设计与实现（约1000字）3.1 单片机选型及外围电路设计描述选用的具体51系列单片机型号，以及电源电路、复位电路、晶振电路等基础电路设计。
3.2 定时器硬件接口连接说明定时器与相关外设（如LED灯、数码管显示等）的连接方式。
3.3 串行通信接口硬件设计详述RS232或TTL电平转换芯片的选择与连接方法，以及与PC或其他下位机的物理连接。
四、软件设计与实现（约1000字）4.1 定时器初始化与控制程序编写展示定时器初始化代码，包括定时器模式设置、初值计算及加载、定时中断服务程序编写等。
4.2 串行通信程序设计给出串口初始化代码，包括波特率设定、数据发送/接收函数编写、中断服务程序设计等。
4.3 整体流程设计概述系统上电后各模块的运行流程，包括定时事件触发、数据采集、处理、串行通信传输等步骤。
五、系统测试与结果分析（约500字） 5.1 硬件测试与调试记录硬件搭建、焊接过程中的问题及解决办法，对系统整体硬件功能进行验证。
5.2 软件测试与评估通过示波器观测定时器输出信号，使用串口调试助手接收和发送数据，验证定时与通信功能是否正常。
基于单片机的教室人数实时监控模块的设计毕业设计(论文)
毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目：基于单片机的教室人数
实时监控模块的设计
1.设计（论文）的原始资料及依据；
单片机应用、显示电路、RS-232串行通信以及传感器基础等图书资料。
2.设计（论文）主要内容及要求；
（1）能够实现人数的实时监控
（2）采用12864显示模块
（3）采用RS-232实现串行通信
This time concerning to classroom number solid hour supervision of design project, not only in the theories and practice top all ability satisfy experiment of request, and have a very strong possibility.Should design's characteristics of the project BE:Install convenience, the price be cheap, function stability, realization convenience, the function be well-found.
Key Words：Microprocessor，AT89S51，Serial communication，RS-232
基于单片机的2.4g无线通信系统的课程设计
基于单片机的2.4g无线通信系统的课程设计基于单片机的2.4G无线通信系统的课程设计一、设计目标本课程设计旨在构建一个基于单片机的2.4G无线通信系统，实现无线数据传输和控制功能。
该系统将具备低功耗、远距离传输和高可靠性等特点，适用于物联网、智能家居、遥控设备等领域。
二、系统组成1.单片机：选用一款常用的单片机作为主控制器，负责处理和控制整个系统。
2.2.4G无线通信模块：选用一款符合2.4G无线通信标准的模块，实现数据的无线传输。
3.电源模块：为整个系统提供稳定的电源，保证系统的正常工作。
4.传感器模块：根据实际需求，可以添加各类传感器模块，如温度传感器、湿度传感器等，实现数据的采集和传输。
5.显示模块：用于显示接收到的数据或状态信息。
三、设计步骤1.硬件电路设计：根据系统组成，设计各模块的电路原理图和PCB板图。
2.单片机编程：编写单片机程序，实现数据的采集、处理和控制功能。
3.2.4G无线通信模块编程：根据模块的接口协议，编写无线通信模块的驱动程序，实现数据的无线传输。
4.传感器模块编程：根据传感器类型和接口协议，编写传感器模块的驱动程序，实现数据的采集。
5.显示模块编程：根据显示模块的类型和接口协议，编写显示模块的驱动程序，实现数据显示。
6.系统调试：将各模块与单片机连接，进行系统调试，确保各模块正常工作并实现预期功能。
7.优化与改进：根据调试结果，对系统进行优化和改进，提高性能和稳定性。
四、总结本课程设计通过构建一个基于单片机的2.4G无线通信系统，使学生能够掌握无线通信的基本原理和实现方法。
通过实际操作和调试，培养学生的动手能力和解决问题的能力。
同时，该设计还可以为物联网、智能家居等领域提供一种低成本、高可靠性的无线通信方案。
基于51单片机的考勤系统的设计与实现
基于51 单片机的考勤系统的设计与实现本文利用51 单片机技术、现代无线通信技术以及非接触式IC卡技术，研究设计了一款考勤机系统，采用了进出刷卡的方式，有效的对员工进行合理的考勤和作息时间的统计。
【关键词】单片机考勤机无线通信随着IC卡的普遍的使用，非接触式的IC卡替代接触式IC卡成为主流的发展趋势。
非接触式IC卡和接触式IC卡相比具有方便、安全、快捷的特点，我们仅仅需要将非接触式IC卡放置在天线的感应区域内，就能够进行可靠方便的数据读写。
因此，在企事业单位的考勤系统当中应用非接触式IC 卡能够极大的方便对员工的管理，使得考勤更加的方便快速。
1 考勤系统设计方案1.1 考勤机管理系统设计需求作为一套完整的考勤机系统需要由考勤机和计算机共同的搭建，考勤机记录的数据需要完整的保存和记录下来，计算机则负责对相关考勤数据的采集，并进行处理和分析，并对已经有的数据结果按照设计需求生成详细的考勤报告，最终打印输出。
此外，设计方案还要能够确保考勤机和计算机之间的稳定可靠的通信，实现数据和命令的传输。
考勤机系统除了需要提供基本的考勤记录外，还要能够提供相应员工的缺席记录，以方便能够查询员工违反考勤记录的情况。
因此本系统考勤需求有：（1）员工信息管理；（2）获取考勤记录；（3）员工缺勤情况登记；（4）统计生成报表；（5）登录口令安全保护；（6）数据库的维护查询。
1.2 系统设计概要考勤机的整体设计框图如图1 所示，首先运行在计算机当中的考勤软件能够读取通过非接触式IC 卡获得的数据，并且进行相应的处理分析，生成报表，实现打印输出。
考勤机除了完成平时的考勤数据记录操作外，还应该能够接受上位机的命令，及时作出相应的响应。
2 系统软硬件设计2.1 系统硬件设计在考勤机电路当中，主要包括了IC 卡读取电路，日历时钟电路、键盘输入电路、显示电路、存储电路、保护电路等电路结构。
图2 是考勤机的整体的电路结构框图。
在电路当中的中央处理器采用的是ATMEL公司的AT89C51单片机，该单片机功耗很低，具有8位的CMOS只读存储器和4KB 闪烁可编程擦除存储器，并且能够和MCS-51引脚和指令兼容，具有很好的移植性。
基于51单片机的GPS定位系统
摘要全球定位系统(GPS)是由美国国防部开发的一种先进的无线电导航系统。
该系统能够全天候、全方位的为海陆空用户提供连续的、高精度的三维坐标、三维速度和时间等信息。
它所具有的诸多优点是其他导航设备所无法比拟地。
现在，GPS 接收机作为一种先进的导航和定位仪器，已在军事及民用领域得到广泛的应用。
本设计详细介绍了一种成本低又能满足性能使用要求的经济型GPS接收机的设计方案。
此方案基于单片机、GPS模块和1602液晶显示屏等硬件 , 并应用C语言实现了 GPS 信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。
经过实践测试 ,这种接收机可以达到基本 GPS信息接收以及显示，可以做到体积小、精度高、连续导航，并可广泛应用于个人野外旅游探险、出租汽车定位及海上作业等领域。
关键词： GPS；单片机；上位机；LCD1602ABSTRACTGlobal Positioning System(GPS) is the most advanced radio navigation system which was developed by the U.S Department of Defence. The system can be used under any weather conditions, all day long and anywhere on the earth. It can provide land, marine and airborne user with continuous, highly accurate three-dimension position, velocity, time dataetc. It has various advantages that are unexampled other kind of navigation equipment. Now GPS receivers, as a type of advanced equipment on navigation and positioning, have been widely used in both military and civil field.This design introduced in detail one kind of low-cost economy GPS receiver's design proposal which can satisfy the performance operation requirements .This plan is based on single chip computer、GPS and 1602 liquid crystal display monitors, and has realized the GPS signal extraction, the demonstration and the basic keyboard control operation and so on using the C language. By practical measurement, the receiver can achieve GPS information receive and display. It has small size and low cost, can be used in wild adventure tourism, taxi positioning and operations at sea.KEY WORDS:GPS; MCU;PC; LCD1602目录前言 (3)第1章GPS系统简介及设计方案选择 (4)1.1 GPS系统简介 (4)1.1.1 GPS由来及发展 (4)1.1.2 GPS定位基本原理 (4)1.1.3 GPS接收机定位流程 (4)1.1.4 任务的描述 (5)1.2 设计方案选择 (6)1.2.1 方案一 (6)1.2.2方案二 (6)第2章系统硬件设计 (7)2.1单片机 (7)2.2 GPS模块 (7)2.2.1 概述 (12)2.2.2 主要技术参数................................ 错误!未定义书签。
单片机与4g模块通讯协议c语言例程
单片机与4g模块通讯协议c语言例程单片机与4G模块通信协议C语言例程在现代的物联网时代，无线通信技术的发展日新月异。
而4G技术作为第四代移动通信技术，具有高速、高效、高容量等优势，被广泛应用于各种智能设备中。
在汽车、工业自动化、智能家居等领域，单片机与4G模块的通信变得越来越重要。
本文将以单片机与4G模块通信协议C语言例程为主题，详细介绍如何使用C语言进行单片机与4G模块的通信编程。
一、准备工作在进行单片机与4G模块通信之前，我们需要了解所使用的4G模块的通信协议以及C语言编程的基础知识。
首先，我们需要选择一款常用的4G 模块，例如SIM7600E等常见型号，并查询其通信协议手册，了解模块的AT指令集以及工作方式。
其次，我们需要具备C语言的基础知识，包括函数、变量、条件语句、循环语句等。
二、建立串口通信在单片机与4G模块通信中，我们通常使用串口进行数据传输。
首先，我们需要在单片机上配置串口的通信参数，包括波特率、数据位、停止位、校验位等。
这些参数需要与4G模块的通信参数保持一致，以确保数据的正确传输。
接着，我们需要使用C语言编写串口通信函数，例如可以使用像“uart_send_byte”和“uart_receive_byte”这样的函数来实现串口发送和接收一个字节的数据。
三、编写AT指令函数在单片机与4G模块通信中，我们需要使用AT指令来控制和配置4G模块的工作。
所以，我们需要编写用于发送AT指令的函数。
例如，我们可以使用“send_at_cmd”函数来发送一条AT指令，该函数接收一个字符串参数，将其发送到4G模块，并等待返回的响应结果。
我们还可以使用“check_response”函数来检查返回的响应结果是否是我们期望的。
四、实现数据收发单片机与4G模块通信的核心是数据的收发。
为了实现数据的发送，我们可以使用“send_data”函数，该函数接收一个字符串参数，将其发送到4G模块。
为了实现数据的接收，我们可以使用“receive_data”函数，该函数接收一个缓冲区参数和缓冲区大小，将接收到的数据存储到缓冲区中。
基于单片机的智能哨位系统
基于单片机的智能哨位系统发布时间：2022-01-18T07:24:42.503Z 来源：《现代电信科技》2021年第16期作者：周吉宇尹文刚刘一城[导读] 针对国内外主流的智能哨位监管系统成本普遍较高，在基层中队无法普及等问题（武警警官学院成都 610213）摘要：针对国内外主流的智能哨位监管系统成本普遍较高，在基层中队无法普及等问题。
本文结合执勤现实需要，设计了一种具备夜间叫哨、身份识别、枪支移位管理、防打瞌睡、联动报警等功能为一体的哨位系统，该系统可以提高哨位管理工作效率，减轻夜间执勤压力。
同时哨位与值班室通过无线通讯技术实现联动，从而进一步提升哨位的监管能力和突发事件处置能力。
关键词：哨位系统;单片机;无线通信;联动报警武警部队是国家武装力量的重要组成部分，肩负着执勤处突、反恐怖、海上维权、抢险救援及防卫作战等任务，其中，执勤工作是武警部队最经常的实践任务。
当前，基层中队任务重、人员少、执勤压力大，且受诸多因素限制智能管理设备还未普及，哨位管理工作采用现场检查、视频监控等手段来完成，尤其在夜间仍在沿用巡检、突击检查、人工叫哨等手段，这些手段耗时又费力，时有出现哨兵晕倒、打瞌睡、夜间拖哨、交接哨过程兵力分散等情况。
本设计结合执勤现实需要，设计出一个具备夜间叫哨身份识别、枪支移位管理、防打瞌睡、联动报警等功能的哨位系统来满足基层中队的实际应用需求。
1、系统总体架构及组成本文设计了一种具备夜间叫哨、身份识别、枪支移位管理、防打瞌睡、联动报警等功能的多功能哨位系统，由哨位端设备、手持端设备和值班室端设备组成，其系统总体架构如下图1所示:图1 系统总体架构框图系统从功能角度出发，可将其划分为三个设备:哨位端设备、手持端设备和值班室端设备。
手持端通过定时模块与震动机，提醒哨兵按时接哨。
哨位端有感知外来人员，枪支移位管理和防止哨兵打瞌睡的功能。
值班室端与哨位端联动报警，感知有无外来人员入侵哨位以及枪支是否移位。
基于51单片机的GPS定位系统的设计
基于51单片机的GPS 定位系统的设计戴陆兵（渭南师范学院 物理与电气工程学院 08级电信1班）摘 要 ：本系统采用AT89S52单片机为核心设计了一种GPS 定位系统，该系统利用JRC G591 GPS 模块和DS18B20模块完成了GPS 数据和温度的采集，并通过51单片机对数据进行处理后实时显示到LCD12864液晶显示器上。
完成了系统的硬件和软件的设计。
本系统具有性能好、精度高、体积小、价格低廉和应用广的特点。
关键词：GPS；单片机；LCD12864；定位；全球定位系统（Global Positioning System 简称GPS）是美国第二代军用导航系统，可实现全球范围内的实时导航和定位。
GPS 由太空卫星、地面控制系统、用户设备三个部分组成。
由于GPS 具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点，近年来在国内外得到了广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为了信息时代不可或缺的一部分[1]。
本设计采用AT89S51单片机为控制核心，设计的GPS 定位系统可以计算和显示日期、时间、经度、纬度、速度、海拔高度和实时温度等信息。
具有价格低廉、稳定性高和体积小等优点。
研究和开发GPS 定位系统具有十分重要的意义。
1 系统设计方案1.1 整体介绍本设计以ATMEL 公司单片机AT89S52为控制核心，控制GPS 信息的接收和DS18B20温度信息的采集，并通过一系列的运算和一个独立按键将接收到的信息实时分屏显示到LCD12864液晶显示器上。
本系统所显示的信息有当前经度、纬度、接收到的卫星数、总卫星数、定位与否、日期、时间、温度、速度、和海拔高度。
系统框图见图1。
图1 GPS 定位系统框图 U n R e gi s t e r e d1.2 GPS 模块介绍GPS 接收机只要处于工作状态就会源源不断的把接收并计算出的GPS 导航定位信息通过串口传送出去，在没有进一步处理之前，传送的数据是一长串字节流信息。
银行排队系统的设计51单片机
《单片机原理及应用》实训说明微电班。
实训名称：银行排队系统的设计实训教学内容：（一）硬件AT89S51单片机2个独立按键叫号（顾客使用）2个独立按键（代表两个窗口营业员控制端）、8个七段数码管显示信息无源蜂鸣器、发光二极管（起到提示作用）（二）任务要求1．数码管显示：（1）排队号码显示：数码管Q1Q2作普通业务，Q3Q4作VIP业务排队号码显示（显示号为“P*”，*代表序号）；普通业务最大累计允许10人排队，VIP业务最大累计允许5人排队。
当排队人数超过此人数时数码管显示OV。
（2）当前业务办理号码显示：数码管Q5Q6作窗口1，Q7Q8作窗口2业务办理序号显示。
2．按键控制（1）两个按键作为“普通业务”、“VIP业务”的选择（顾客使用）；（2）两个按键分别作为两个窗口叫号的选择（窗口营业员控制）。
初始叫号从号码01或P1开始。
短按表示跳到下一位办理，此时相应窗口数码管闪动显示，并加入声光提示；长按1秒表示业务办理中；3．*在定时10S后如无人办理，自动跳转显示下一位序号（要求选择时VIP业务优先于普通业务）。
4．答辩，展示、介绍程序运行结果。
已基本实现功能而有待改进的程序：P0口数码管的段选，P2口是位选。
#include<reg52.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define YH 10 //普通用户名额#define VP 5 //VIP名额sbit dian=P0^7; //定义数码管小数点sbit S1=P3^0; //定义普通用户按键sbit S2=P3^1; //定义贵宾用户按键sbit S3=P3^2; //定义窗口1按键sbit S4=P3^3; //定义窗口2按键sbit LED1=P1^2;sbit LED2=P1^3;sbit FM=P1^4;uint m1=1,m2=1,m3=1,m4=1; //定义全局变量m1标记S1，m2标记S2，m3标记S3，m4标记S4;uint YONGHU,VIP,CK1,CK2; //定义全局变量分别是用户，vip,窗口1，窗口2；bit out1,out2,out3,out4; //溢出标记long dengdai10s1;dengdai10s2; //等待10s标记；uchar N=0;void delay(unsigned int j ) //基本延时单位1ms{unsigned int e,f;for(e=0;e<j;e++)for(f=0;f<=110;f++);}void anjian() //按键识别{if(S1==0) //按键S1按下，用户人数+1，具有防抖功能{if(m1!=0) //判断上一次按键是否松开{m1++; //达到50ms时人数加1if(m1>50){YONGHU++;m1=0;}}}else m1=1;if(S2==0) //按键S2按下，VIP人数+1{if(m2!=0){m2++;if(m2>50){VIP++;m2=0;}}}else m2=1;if(S3==0) //按键S3按下，窗口1{if(m3!=0){m3++;if(m3>=1000){dengdai10s1=0; //长按达到1s,关断10秒计时m3=0;out3=0;}}}else{if(m3>50){CK1=99; //短按时是下一位dengdai10s1=1; //启动10s计时out3=1;}m3=1;}if(S4==0) //按键S4按下，窗口2{if(m4!=0){m4++;if(m4>=1000){dengdai10s2=0;out4=0;m4=0;}}}else{if(m4>50){CK2=99;dengdai10s2=1;out4=1;}m4=1;}}void xianshi(long a) //显示部分{int i=0;intshuzi[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff};N++;if(N==15)N=0;if(out3==1||out4==1)FM=~FM;for(i=0;i<8;i++) //输出数字{P0=0Xff;P2=0x01<<i;P0=shuzi[a%10];if(out3==1){LED1=~LED1;if(N<5)if(i==3||i==2){P0=0xff;}}else LED1=0;if(out4==1){LED2=~LED2;if(N<6)if(i==1||i==0){P0=0xff;}}else LED2=0;if(out2==1){if(i==4)P0=0xc1;if(i==5)P0=0xc0;}elseif(i==5)P0=0x8C;if(out1==1){if(i==6)P0=0xc1;if(i==7)P0=0xc0;}dian=1;if(i==2||i==4||i==6)dian=0;a=a/10;delay(2);P0=0Xff;}}main(){uint yonghu=0;uint vip=0;long he;TMOD=0x01; //使用定时器0，工作方式1，1ms计时；TH0=(65536-1000)/256;TL0=(65536-1000)%256;EA=1; //总中断允许；ET0=1; //允许定时中断；TR0=1; //启动定时器0；while(1){if(CK1==99){if(vip<VIP) CK1=++vip;else if(yonghu<YONGHU)CK1=++yonghu;elseout3=0;}if(CK2==99){if(vip<VIP) CK2=++vip;else if(yonghu<YONGHU)CK2=++yonghu;elseout4=0;}he=YONGHU*1000000+VIP*10000+CK1*100+CK2;xianshi(he);}}void TOJI(void) interrupt 1 //定时器0中断程序；{TH0=(65526-1000)/256;TL0=(65526-1000)%256;anjian(); //按键识别,得到四个数据if(dengdai10s1!=0){dengdai10s1++;if(dengdai10s1==10000){dengdai10s1=1;CK1=99;}}if(dengdai10s2!=0){dengdai10s2++;if(dengdai10s2==10000){dengdai10s2=1;CK2=99;}}if(YONGHU>YH) //判断用户名额{YONGHU=YH;out1=1;}if(VIP>VP) //判断VIP名额{VIP=VP;out2=1;}}。
基于51单片机的GPS定位系统的设计
目录第一章 51单片机概述 (1)1.1 单片机结构及原理 (1)1.2 8255芯片的结构及原理 (2)1.3 8250芯片的结构及原理 (4)1.4 液晶显示模块 (4)第二章 GPS定位系统简介 (5)2.1 GPS定位系统的基本原理 (5)2.2 GPS模块的主要技术参数及其特点 (6)2.3 NMEA-0183数据格式 (6)第三章硬件连接电路 (7)3.1 基于51单片机的GPS定位系统设计 (7)3.2 GPS和单片机、LCD的接口连接电路 (8)第四章软件设计 (9)4.1 实训框图 (9)4.2 实训步骤 (10)4.3 实训结果： (10)第五章实验总结 (11)附录 (12)参考文献 (16)第一章 51单片机概述1.1 单片机结构及原理图1-1是AT89C51单片机的基本组成功能框图。
由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微信和计算机的各个主要部分。
其中主要有CPU、存储器、可编程I/O口、定时/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。
图中的P0、P1、P2、P3为4个可变长I/O口，TXD、RXD为串行口的输入、输出端，以上各部分通过内部总线相连。
图1-1 AT89C51的基本组成功能框图下面介绍几个主要部件：1、中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的最核心的部分，主要完成运算和控制功能，这一点与通用微处理器基本相同，只是它控制功能更强。
80C51系列的CPU是一个字长为8位的中央处理单元，它对数据的处理是按字节为单位进行的。
2、数据存储器（内部RAM）数据存储器用于存放变化的数据。
在80C51单片机中通常把控制与管理寄存器在逻辑上划分在内部RAM中，因为其地址与RAM是连续的。
AT89C51中数据次年初七的地址空间为256个RAM单元，但其中能作为数据存储器供用户舒勇的仅有钱128个，后128个被阻焊用寄存器占用。
3、程序存储器（内部ROM）程序存储器用于存放程序和固定的常数等。
基于51单片机与GSM的GPS卫星定位系统设计
基于51单片机与GSM的GPS卫星定位系统设计
李志伟;东伟;赵战国
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】设计了一款精准度较高、定位快速、方便携带的GPS卫星定位系统。
卫星定位数据通过GPS信号接收模块传递给单片机,经单片机处理后通过LCD1602液晶屏幕显示定位信息,并通过GSM模块将定位信息发送至其他终端设备。
测试结果表明:基于51单片机与GSM的GPS卫星定位系统可以实现定位信息的准确获取,而且结构简单、易于操作。
【总页数】3页(P130-132)
【作者】李志伟;东伟;赵战国
【作者单位】河南应用技术职业学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于GPS/GSM技术的设备定位系统设计与实现
2.基于FPGA的GPS+GSM双重车载定位系统设计
3.基于GPS/GSM的个人定位系统设计
4.基于GPS和GSM 的儿童防走失单片机定位系统设计
5.基于GPS-GSM技术的定位系统设计
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基于51单片机的GPS定位系统的设计
第一章51单片机概述....................................................................................................... - 1 -1.1 单片机概述............................................................................................................. - 1 -1.2 51单片机系统的结构组成及性能 .................................................................. - 1 -1.2.1 结构组成...................................................................................................... - 1 -1.2.2 80C51单片机引脚介绍........................................................................... - 2 -1.2.3 单片机主要部件功能............................................................................... - 3 -1.3 8255芯片介绍....................................................................................................... - 4 -1.3.1 工作原理...................................................................................................... - 5 -1.3.2 工作方式...................................................................................................... - 5 -1.4 8250芯片介绍....................................................................................................... - 6 -1.5 LCD液晶显示器介绍 ......................................................................................... - 6 - 第二章GPS定位系统简介.............................................................................................. - 7 -2.1 GPS定位系统的发展.......................................................................................... - 7 -2.2 GPS定位系统的基本原理................................................................................. - 7 -2.3 GPS模块的主要技术参数................................................................................. - 8 -2.4 GPS定位系统的组成部分................................................................................. - 8 -2.5 GPS定位的流程................................................................................................... - 9 -2.6 GPS定位系统的特点.......................................................................................... - 9 - 第三章硬件连接电路...................................................................................................... - 11 -3.1 电路设计要求与目的 ........................................................................................ - 11 -3.2 电路设计原理...................................................................................................... - 11 -3.3 GPS与单片机、LCD的电路连接 ................................................................ - 12 - 第四章软件设计............................................................................................................... - 13 -4.1 系统工作流程...................................................................................................... - 13 -4.2 软件的设计........................................................................................................... - 13 -4.2.1 程序框图.................................................................................................... - 13 -4.2.2 实验连线.................................................................................................... - 15 -4.2.3 运行实验程序GPS.ASM ...................................................................... - 15 -4.3 数据显示与分析 ................................................................................................. - 17 -4.3.1 数据显示.................................................................................................... - 17 -4.3.2 数据监测分析........................................................................................... - 17 - 第五章实验总结............................................................................................................... - 19 - 参考文献 ................................................................................................................................. - 20 -第一章51单片机概述1.1 单片机概述单片机（Single chip microcomputer）微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机。
基于51单片机的GPS定位系统的设计
目录摘要 (1)第一章 51单片机概述 (1)1.1 51单片机系统地结构组成 (1)1.2 51单片机系统地功能特性 (2)1.2.1 51单片机系统地结构 (2)1.2.2 功能特性： (2)1.3 8255芯片原理及其功能 (3)1.4 液晶显示模块原理 (4)第二章 GPS定位系统简介 (5)2.2 GPS定位系统地基本原理 (5)2.3 GPS模块定位流程 (6)2.4 NMEA-0183数据格式 (6)第三章硬件连接电路 (7)3.1单片机 (7)3.2 GPS模块 (7)3.2.1 概述 (7)3.2.3 管脚介绍 (8)3.3 显示部分 (8)第四章软件设计 (10)4.1系统软件概述 (10)4.2软件程序地编写 (10)4.2.1 初始化模块 (10)4.2.2 数据处理模块 (11)4.2.3 人机对话模块 (13)4.3 代码实现 (14)第五章实验总结 (15)参考文献 (15)摘要GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）地简称.GPS起始于1958年美国军方地一个工程，1964年投入使用.20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS .主要目地是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性地导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目地，经过20余年地研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%地24颗GPS卫星星座己布设完成.在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS.第一章 51单片机概述1.1 51单片机系统地结构组成51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统地单片机地统称.该系列单片机地始祖是Intel 地8031单片机，后来随着Flash rom技术地发展，8031单片机取得了长足地进展，成为应用最广泛地8位单片机之一，其代表型号是A TMEL公司地AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中.很多公司都有51系列地兼容机型推出，今后很长地一段时间内将占有大量市场.51单片机是基础入门地一个单片机，还是应用最广泛地一种.需要注意地是52系列地单片机一般不具备自编程能力.当前常用地51系列单片机主要产品有：*Intel地：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL地：89C51、89C52、89C2051等；*Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司地许多产品国产宏晶STC单片机以其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场.基础51单片机.[1]1.2 51单片机系统地功能特性1.2.1 51单片机系统地结构·8位CPU·4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)·128bytes地数据存储器(RAM) （52有256bytes地RAM）·32条I/O口线·111条指令，大部分为单字节指令·21个专用寄存器·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52有6个）·一个全双工串行通信口·外部数据存储器寻址空间为64kB·外部程序存储器寻址空间为64kB·逻辑操作位寻址功能·双列直插40PinDIP封装·单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；RAM：用以存放可以读写地数据，如运算地中间结果、最终结果以及欲显示地数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源地中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）地串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间地串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接.最高振荡频率为12M.1.2.2 功能特性：1），可以仿真63K程序空间,接近64K 地16位地址空间；2），可以仿真64Kxdata 空间,全部64K 地16位地址空间；3），可以真实仿真全部32 条IO脚；4），完全兼容keilC51 UV2 调试环境,可以通过UV2 环境进行单步,断点, 全速等操作；5），可以使用C51语言或者ASM汇编语言进行调试；6），可以非常方便地进行所有变量观察,包括鼠标取值观察,即鼠标放在某变量上就会立即显示出它此地值；7），可选使用用户晶振，支持0－40MHZ晶振频率；8），片上带有768字节地xdata,您可以在仿真时选使用他们,进行xdata 地仿真；9），可以仿真双DPTR 指针；10），可以仿真去除ALE 信号输出. ；11），自适应300-38400bps 地所有波特率通讯；12），体积非常细小,非常方便插入到用户板中.插入时紧贴用户板,没有连接电缆,这样可以有效地减少运行中地干扰,避免仿真时出现莫名其妙地故障；13），仿真插针采用优质镀金插针,可以有效地防止日久生锈,选择优质园脚IC插座，保护仿真插针，同时不会损坏目标板上地插座. ；14），仿真时监控和用户代码分离,不可能产生不能仿真地软故障；15），RS-232接口不计成本采用MAX202集成电路,串行通讯稳定可靠,绝非一般三极管地简易电路可比.1.3 8255芯片原理及其功能8255是Intel公司生产地可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口.具有3个通道3种工作方式地可编程并行接口芯片（40引脚）. 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强.8255可作为单片机与多种外设连接时地中间接口电路.8255作为主机与外设地连接芯片，必须提供与主机相连地3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口.同时必须具有与外设连接地接口A、B、C口.由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分.1）与CPU连接部分根据定义，8255能并行传送8位数据，所以其数据线为8根D0～D7.由于8255具有3个通道A、B、C，所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口及控制寄存器，故地址线为两根A0～A1.此外CPU要对8255进行读、写与片选操作，所以控制线为片选、复位、读、写信号.各信号地引脚编号如下：（1）数据总线DB：编号为D0～D7，用于8255与CPU传送8位数据.（2）地址总线AB：编号为A0～A1，用于选择A、B、C口与控制寄存器.（3）控制总线CB：片选信号、复位信号RST、写信号、读信号.当CPU要对8255进行读、写操作时，必须先向8255发片选信号选中8255芯片，然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据地操作.2）与外设接口部分根据定义，8255有3个通道A、B、C与外设连接，每个通道又有8根线与外设连接，所以8255可以用24根线与外设连接，若进行开关量控制，则8255可同时控制24路开关.各通道地引脚编号如下：（1）A口：编号为PA0～PA7，用于8255向外设输入输出8位并行数据.（2）B口：编号为PB0～PB7，用于8255向外设输入输出8位并行数据.（3）C口：编号为PC0～PC7，用于8255向外设输入输出8位并行数据，当8255工作于应答I/O方式时，C口用于应答信号地通信.3）控制器8255将3个通道分为两组，即PA0～PA7与PC4～PC7组成A组，PB0～PB7与PC0～PC3组成B组.如图7.5所示，相应地控制器也分为A组控制器与B组控制器，各组控制器地作用如下：（1）A组控制器：控制A口与上C口地输入与输出.（2）B组控制器：控制B口与下C口地输入与输出.1.4 液晶显示模块原理液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB线路板、背光源、结构件装配在一起地组件．英文名称叫“LCD Module”，简称“LCM”，中文一般称为“液晶显示模块”.实际上它是一种商品化地部件．根据我国有关国家标准地规定：只有不可拆分地一体化部件才称为“模块”，可拆分地叫作“组件”.所以规范地叫法应称为“液晶显示组件”.但是由于长期以来人们都已习惯称其为“模块”.液晶显示器件是一种高新技术地基础元器件，虽然其应用巳很广泛，但对很多人来说，使用、装配时仍感到困难.特别是点阵型液晶显示器件，使用者更是会感到无从下手．特殊地连接方式和所需地专用设备也非人人了解和具备，故此液晶显示器件地用户希望有人代劳，将液晶显示器件与控制、驱动集成电路装在一起，形成一个功能部件，用户只需用传统工艺即可将其装配成一个整机系统.从广义上说，凡是由液晶显示器件和集成电路装配在一起地部件都属于“模块”，但实际上我们通常所说地“模块”主要是指点阵液晶显示器件装配地点阵液晶显示模块，特别因为是点阵液晶显示器件产品除某些专用大批量地一些品种(如翻译机、通讯用)，生产厂家是直接向用户供应液晶显示器件外，几乎所有通用型点阵液晶显示器件都是加工成模块后才供给用户地，所以很容易形成“液晶模块”就是“点阵液晶模块”地误解.第二章 GPS定位系统简介2.1 GPS简介导航卫星定时测距全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging Global Position System GPS)是美国第二代卫星导航系统.它在1973 年底由美国陆海空三军等单位协调分工提出地能取代旧式地导航设备,为军用舰船、飞机车辆等用户提供全球全天候、连续实时服务地高精度三维导航系统.系统由空间部分、地面监控部分和地面接收机部分组成.定位服务包括精密定位服务( PPS)和标准定位服务(SPS) .PPS授权地精密定位系统用户需要密码设备和特殊地接收机.SPS对于普通民用用户 ,供全世界用户免费、无限制地使用[2].由于GPS具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点,近年来在国内外得到广泛地应用,在各个领域发挥了极大地作用,已成为信时代不可缺少地一部分.各种GPS民用产品地开发,已是经济和社会发展地必然要求,其前景将会非常广阔和光明,尤其是在我国,通过这些年来对它认识不断加深,我国地GPS开发应用也一定会以科技力量推动经济和社会发展地一颗巨星 ,对我国地经济和社会地发展产生重大地影响.2.2 GPS定位系统地基本原理GPS定位原理GPS定位地基本原理是根据高速运动地卫星瞬间位置作为已知地起算数据，采用空间距离后方交会地方法，确定待测点地位置.如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机地时间△t，再加上接收机所接收到地卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式.2.3 GPS模块定位流程1．搜索可用卫星，接收卫星信号，与卫星信号同步，提取导航电文信息；2．从导航电文中获取计算位置所需地信息，这些信息应该包括时钟信息和星历等数据；3．计算卫星地准确位置，这包括计算卫星地高度和方位角，从而进行必要地对流层校正；4．计算伪距，并进行电离层校正等；5．重复上述过程，对所有可用卫星进行相应地计算；6．进行其他必要地校正，例如根据卫星信号到达GPS接收机地时间，校正地球旋转所造成地卫星位置地偏差；7．根据定位原理，计算出GPS接收机地初始位置，并将其转换成所需地坐标格式进行显示或输出；8．加入闰秒和UTC（标准世界时）时间补偿计算当前精确地时间；9．分析可用卫星地信息，计算最好地DOP(Dilution of Precision)，进行选星，并计算和修正GPS接收机地位置，给出GPS接收机地三维坐标和准确地时间信息.2.4 NMEA-0183数据格式第三章硬件连接电路3.1单片机硬件核心控制任务是由单片机来完成地，单片机地采用使硬件电路设计大大简化，而性能更加可靠.目前，可采用地微处理器有很多种，如:MCS-51、Me6sol、280、eopsoo、等8位单片机，虽然16位单片机在1982年已经问世，但其发展并不象人们想象地那样快，尽管在某些性能指标方面超过了8位单片机，但从性能价格比及开发周期等综合效益上不如8位单片机，因此应用并不普及.在本次设计中，采用MCS-51系列单片机，虽然信号处理和计算地功能相对差些，但其结构简单、体积小、性价比高、可靠性高、功耗小及应用范围广，适合于小型化作业.因此，笔者选择了AT89C51单片机作为微控制器.它具有全双工异步通信口,可与GR-87接口进行数据读取 ,处理和输出.GPS信号接收和处理部分与单片机进行串口通信时,由于都采用 TTL电平 ,故两者之间不需进行电平转换就可直接通信.3.2 GPS模块3.2.1 概述根据设计需要，GPS模块选用GR-87.HOLUX GR-87是一个高性能，低功耗，小型地并且很容易联合地GPS模块，它每次将跟踪12枚卫星，应用广泛.当GR-87系统最初地自检完成后，它开始处理卫星所获得地数并自动跟踪.在正常情况下，它需要大约45秒达到位置进行定位，但如果ephemeris数据知道，只用38秒即可.在被计算了之后，合法地位置、速度和时间等信息被传送到输出通道，通过串口传送到单片机设备.GR-87运用最初地数据，例如前被存放地位置、日期和卫星轨道数据，完成最大获取.3.2.2 主要技术参数：1．输入电压：3.3-5.5 VDC输入.输入电流；少于80 mA (没有天线)；2． RF接口：天线连接器类型：MMCX，2.8 VDC产品 (任意产品VCC_IN)；3．极小地信号跟踪：-159 dBm；4．连续端口：二个全双工串行通信CMOS 3V接口，可选择地波特速率(4800默认，9600， 19200， 38400)本设计选用4800；NMEA 0183版本 2.2 ASCII 输出(GGA，GSA，GSV， RMC (VTG，任意地GLL和ZDA))； DGPS协议RTCM SC-104消息类型1，2和9；SiRF 二进制位置，速度，高度，状态输出.3.2.3管脚介绍管脚管脚名称功能描述1VCC-5V+3.5~5.5Vdc电量输入2TXA 串行数据输出端口A （CMOS 3V：V oh 2.4V V ol 0.4V Ioh=Iol=2mA）3RXA 串行数据输入端A (CMOS 3V：Vih≧0.7*VCC Vil≦0.3*VCC)4RXB 串行数据输入端B (CMOS 3V：Vih≧0.7*VCC Vil≦0.3*VCC)5GND接地6时钟/复位时钟：1PPS时钟信号输出(Vil≦0.2V脉冲宽度10ms).复位：复位输入3.3 显示部分液晶显示LCD（Liquid Crystal Display），是利用液晶材料在电场作用下发生位置变化，而遮蔽/通透光线地性能制作成为一种重要平板显示器件.通常使用地LCD器件有TN型（Twist Nematic，扭曲向列型液晶）、STN型（Super TN，超扭曲向列型液晶）和TFT型（Thin Film Transistor ，薄膜晶体管型液晶）.TN 、STN 、TFT 型液晶，性能依次增强，制作成本也随之增加.TN 和STN 型常用作单色LCD.STN 型可以设计成单色多级灰度LCD 和伪彩色LCD ，TFT 型常用作真彩色LCD.采用 LCM 液晶显示模块作为人机交互界面.液晶显示模块是一种将液晶显示器件、连接件、集成电路、PCB 线路板、背光源、结构件装配在一起地组件.字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，无论显示屏规格如何变化，其电特性和接口形式都是统一地.从性价比等方面考虑，这里选用长沙太阳人电子有限公司生产地字符型液晶显示模块SMC1602，它是一种用5x7位图形来显示字符地液晶显示器，根据显示地容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等.本设计以常用地2行16个字地1602液晶屏来构成整个系统地显示模块.SMC1602采用标准地16脚接口，具体定义如下: 16脚接口 主要技术参数：技术参数显示容量 16×2个字符 芯片工作电压 4.5—5.5V 工作电流 2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.95×4.35(WXH)mm引 线 号符 号 名 称 功 能 1 Vss 接地 0V 2 VDD 电路电源 5V±10% 3 VL 液晶显示偏压信号 调节对比度4 RS 寄存器选择信号 H:数据寄存器 L:指令寄存器5 R/W 读/写信号 H:读 L:写6 E 片选信号下降沿触发,锁存数据7 | 14 DB0 | DB7 数据线数据传输15 BLA 背光源正极 提供背光 16 BLK背光源负极提供背光第四章软件设计4.1系统软件概述系统地软件流程是：开机上电后初始化，然后单片机开始接收GPS模块发送地数据，并判断数据是否有效，若数据有效则显示所需地信息，数据无效则等待直至收到有效数据.在等待过程中，单片机响应键盘输入地信息，但键盘输入不是必须地.系统图如图所示：系统软件由以下模块组成：初始化模块、数据处理模块和人机对话模块.初始化模块完成开机上电后对单片机和液晶显示器初始化.对单片机设置串口工作模式和中断工作模式；对液晶显示器设置开机画面和显示模式.数据处理模块主要是从GPS模块接收数据，判断数据地有效性，对有效数据进行相应地格式处理，然后等待送液晶显示器显示.数据处理模块地工作从开机上电开始一直连续不断地进行，直到关机为止.人机对话模块主要是相应地显示器显示.该部分完成从单片机读数据到液晶显示器和从液晶显示器读数据到单片机地双向传输工作.4.2软件程序地编写4.2.1 初始化模块1．单片机根据3.2对单片机串行通信地详细介绍可知：本设计选择串行通信工作方式1并允许接收；选择定时器1，模式2；根据波特率为4800b/s,计算出定时器计数初值；启动定时器1；开总中断、串口中断.2．液晶显示通过初始化函数LCMInit()进行初始化，然后又调用显示字符串函数以便让屏幕显示"GPS Monitor V1.2"字样，表示准备工作，接着延时400Ms然后调用清屏函数进行一次清屏.4.2.2 数据处理模块数据处理模块负责处理从GPS模块接收到地数据.由于这些数据格式符合NMEA 0183 ASCII码接口协议，所以接收到地数据会转换为需要地信息.1．接收总流程图图5-2 接收总流程图2．命令类型判断流程图（以 GPGGA为例）图5-3 命令类型判断流程图当类型数据接收完毕，先判断类型.本设计中有3种类型数据，即GPGGA、GPGSV、GPRMC.如果接收到地是GPGGA，则将命令类型置1，接收命令模式赋为2，逗号和位数均清空.3．GPGGA数据存储流程图图5-4 GPGGA数据存储流程图开始接收类型数据.此时，当逗号计数为2且位计数小于9，就将纬度数据一位一位存储起来（存储一位后RI便置0以接收下一位）.当接收数据为“，”时，则逗号计数加1为3同时位计数清空，如果位计数小于1，则将纬度方向数据一位一位存储起来（同上）.当逗号计数再加1为4时同时位计数清空，这时位计数只要小于10，就将经度数据一位一位存储起来（同上）.依次类推，会顺次将经度方向、定位判断、定位使用地卫星数、高度处理存储起来.然后会接收到“*”，说明整句接收完成并将其置为结束模式.同理可知，GPGSV、GPRMC语句地接收过程.4.2.3 人机对话模块人机对话模块主要是显示器工作.显示器经过初始化、设置才能正确显示信息，才能够对输入地信息显示出来.这个要点在前面已有描述.1．显示总流程图开始定义i.Bhour系统初始化判断有无GPS信号？显示GPS信息经度纬度使用卫星数卫星总数时间速度方位角结束提示无GPS信号NY图5-5 显示流程图2．GPRSM信息显示流程图图 GPRSM信息显示流程图图5-7页面切换流程图GPS接收机打开后，如果有GPS信号，首先检测是否有按键切换显示.如果没有，则屏幕显示第一页，反之显示第二页（这里只介绍第二页显示）.当接收有效数据为GPRMC，其数据均在第二业显示，先显示时间，然后如果GPS未定位，则屏幕第一行首末均显示"---.-"；如果已定位，则显示速度，接着显示方位角，然后刷新计数器清空.同理可知，另外两种命令显示（均显示在第二页）.3．页面切换流程图4.3 代码实现单片机开发中除必要地硬件外，同样离不开软件，我们写地汇编语言源程序要变为CPU 可以执行地机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编地方法了.机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机地汇编软件有早期地A51，随着单片机开发技术地不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机地开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机地软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil即可看出.Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大地仿真调试器等在内地完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部份组合在一起.运行Keil软件需要Pentium或以上地CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲地硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统.所以本设计使用C语言编程第五章实验总结参考文献【1】张迎新编著.单片机原理及应用.北京：电子工业出版社，2012【2】何立民编著.单片机高级教程.北京：航空航天大学出版社，2000【3】李华主编.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京：航空航天大学出版社，1998。
一种基于51单片机智能矿灯的设计与实现
一种基于51单片机智能矿灯的设计与实现作者：高明洋张家鸣沈杰来源：《电脑知识与技术》2020年第08期摘要：井下作业环境复杂且危险，瓦斯气体是威胁井下人员生命安全的关键因素。
矿灯不仅是照明工具而且可以具有更多智能的功能。
目前市面上很多智能矿灯都具有瓦斯气体监测以及自动定位功能，但其在信号传输以及定位精度上还存有很多不足，以及不够智能化。
文中设计了一种新型智能矿灯，不仅具有瓦斯监测报警功能，还运用4G移动网络实现了与地面移动端APP的通信连接，同时提高了GPS定位精度，为后期救援提供了有力保障，有效保障了井下人员的安全。
关键词：51单片机;智能矿灯;移动端APP;GPS定位中图分类号：TP319 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2020）08-0239-02在煤矿开采中，矿灯是井下工作人员的眼睛。
矿灯的功效直接影響到矿工的安全和效率。
随着科学技术的不断发展，煤矿业对矿灯的要求越来越高，矿灯的安全性和丰富的功能需求越来越多。
传统的矿灯功能单一，只有一个照明功能。
即便增加报警功能的矿灯也只有瓦斯监测和报警功能，无法真正保障矿工井下工人的安全。
地面管理人员无法及时通过报警矿灯获取井下瓦斯状态，不稳定的通信信号也造成定位相当不准确。
所以，利用物联网技术对矿灯进行革新设计具有重要的意义[1-4]。
据此，系统以矿灯为硬件载体，设计一种智能矿灯，运用无线通信技术让其与地面移动端APP进行连接，完成地面与井下人员信息的实时监测。
1 智能矿灯设计方案智能矿灯以单片机为核心处理器，具有基本的井下照明、瓦斯监测和报警，以及人员的GPS定位等多种功能使煤矿信息化和智能化水平得到提升。
该智能矿灯运用单片机完成对瓦斯浓度的监测与超限报警，同时实现智能矿灯照明亮度调节，具有低能耗，高效率的特点。
同时，运用移动无线通信与物联网技术完成井下工业环网系统构建，从而实现智能矿灯与地面人员APP端互联互通，完成语音通话，使矿灯具有移动和定位人员的功能。
一种基于单片机的终端人数显示系统
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电子信息
科技风 "#$% 年 & 月
充分调动学生的学习积极性% )(*实践法的创新应用% # 计算机网络$ 课程是计算机相
关课程中较为简单的一门"其课本内容中的实验都是学生在平 时的生活和工作中经常会使用到的一些计算机技能% 因此"在 涉及到课程中的一些实验时"老师要主动创造条件"带领学生 们进行实验操作学习"帮助学生们真正的掌握课程中的理论知 识"并且将其转化为实践操作能力"这是所有学习# 计算机网 络$ 课程的学生都应该掌握的一种 能 力"更 何 况 是 信 息 管 理 与 信息系统专业的学生% 当然在实验课程设置时也要注意实验 课程设置的难易程度"太过于简单的实验课程不足以设置"仅 靠实验无法帮助学生完全掌握课程知识点的实验也应该要辅 助相应的理论说明%
"硬件内容 $&$ 总体设计 系统由电源&记人数传感器&编码区&收发器&C@I&7@端& 红外接收头和 fW)() 转 66D芯片组成"检查人员可以通过 7@ 端显示的内容"进行针对性的开展检查工作"系统框图如下图 所示%
基于51单片机、GSM手机模块、无线数据传输的温室大棚智能控制系统
目录1 绪论 (4)1.1 问题的提出 (4)1.2 课题的研究意义 (4)2 系统概述 (5)2.1 系统的功能要求 (5)2.2 系统的组成 (5)3 单片机系统硬件设计 (6)3.1 单片机最小系统 (6)3.4 液晶显示电路 (8)3.5 继电器控制电路 (11)3.6 串口通信模块 (12)3.7 nRF905无线传输模块 (15)3.8 3.3V电源设计 (16)4 uPLC可编程逻辑控制器设计 (16)4.1 uPLC可编程逻辑控制器简介 (16)4.2 uPLC主要性能参数 (17)4.3 uPLC的运算功能 (18)4.4 uPLC梯形图语言 (18)5 Fameview组态软件设计 (19)5.1 Fameview组态软件简介 (20)5.2 Fameview组态特点 (20)5.3 Fameview组态性能指标 (20)5.4 Fameview组态软件设计 (21)5.4 Fameview组态设计效果 (29)6 系统调试 (31)6.1 硬件电路调试 (31)6.2 软件调试 (31)6.3 软硬件结合调试 (32)7 总结 (32)参考文献 (33)致谢词................................................... 错误!未定义书签。
独撰声明................................................. 错误!未定义书签。
摘要：随着电子技术及其应用需求的发展，单片机技术在高集成度、高速度、低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。
伴随着科学技术的发展和农业产业结构的调整，中国农业走上了现代化、设施化的道路。
现代化农业大棚智能控制系统以其环境可控、易于管理、生产效率高等特点得到了越来越广泛的应用。
本设计主要以STC51单片机为主控制芯片，结合传感器、uPLC可编程逻辑控制器、Fameview组态软件、nRF905无线传输模块、GSM手机模块以及网络资源设计的实现对大棚内空气温湿度、土壤温湿度、光照的采集、显示、自动控制和远程监控的智能控制系统。
基于51单片机与4g模块的人员在位系统设计
Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2019, 7(4), 142-149Published Online October 2019 in Hans. /journal/jstahttps:///10.12677/jsta.2019.74017Design of Personnel-in-Place SystemBased on 51 Single Chip Microcomputerand 4G ModuleHuirong Li1, Tongjin Sun1, Xingguo Jiang1, Hao Zuo21Yancheng Quality Supervision and Inspection Institute, Yancheng Jiangsu2School of Electrical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng JiangsuReceived: Sep. 6th, 2019; accepted: Oct. 1st, 2019; published: Oct. 8th, 2019AbstractIn this paper, an office staff in place system based on 51 single chip microcomputer and 4G module is studied and designed. The system is mainly divided into two parts: the lower computer and the upper computer. The lower computer is composed of single chip microcomputer, keystroke, LED display screen, pressure sensor, serial port converter and 4G module. The upper computer is composed of cloud server, database and public number. On the lower computer, the system sets the key data and sends it to the LED display and serial converter through the MCU. The LED screen displays the button status. The serial converter converts the TTL data into RS485 data and trans-mits it to the 4G module. 4G module transmits the hex message to the host computer via the HTTP protocol. On the host computer, the cloud server reads the data and encodes it into the database.When the user sends the job number data to the WeChat public account, the cloud server will re-turn the corresponding personnel in the in-position state. Due to its low cost, good applicability and practicability, the system has certain research value and application value.KeywordsOffice Automation, WeChat Server, Single Chip Microcomputer, Online Monitoring基于51单片机与4G模块的人员在位系统设计李惠蓉1，孙同金1，蒋杏国1，左浩21盐城市产品质量监督检验所，江苏盐城2盐城工学院电气工程学院，江苏盐城收稿日期：2019年9月6日；录用日期：2019年10月1日；发布日期：2019年10月8日李惠蓉 等摘 要本文研究并设计了一种基于51单片机和4G 模块的办公人员在位系统，本系统主要分为两个部分：下位机和上位机。
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Journal of Sensor Technology and Application 传感器技术与应用, 2019, 7(4), 142-149Published Online October 2019 in Hans. /journal/jstahttps:///10.12677/jsta.2019.74017Design of Personnel-in-Place SystemBased on 51 Single Chip Microcomputerand 4G ModuleHuirong Li1, Tongjin Sun1, Xingguo Jiang1, Hao Zuo21Yancheng Quality Supervision and Inspection Institute, Yancheng Jiangsu2School of Electrical Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng JiangsuReceived: Sep. 6th, 2019; accepted: Oct. 1st, 2019; published: Oct. 8th, 2019AbstractIn this paper, an office staff in place system based on 51 single chip microcomputer and 4G module is studied and designed. The system is mainly divided into two parts: the lower computer and the upper computer. The lower computer is composed of single chip microcomputer, keystroke, LED display screen, pressure sensor, serial port converter and 4G module. The upper computer is composed of cloud server, database and public number. On the lower computer, the system sets the key data and sends it to the LED display and serial converter through the MCU. The LED screen displays the button status. The serial converter converts the TTL data into RS485 data and trans-mits it to the 4G module. 4G module transmits the hex message to the host computer via the HTTP protocol. On the host computer, the cloud server reads the data and encodes it into the database.When the user sends the job number data to the WeChat public account, the cloud server will re-turn the corresponding personnel in the in-position state. Due to its low cost, good applicability and practicability, the system has certain research value and application value.KeywordsOffice Automation, WeChat Server, Single Chip Microcomputer, Online Monitoring基于51单片机与4G模块的人员在位系统设计李惠蓉1，孙同金1，蒋杏国1，左浩21盐城市产品质量监督检验所，江苏盐城2盐城工学院电气工程学院，江苏盐城收稿日期：2019年9月6日；录用日期：2019年10月1日；发布日期：2019年10月8日李惠蓉 等摘 要本文研究并设计了一种基于51单片机和4G 模块的办公人员在位系统，本系统主要分为两个部分：下位机和上位机。
下位机由单片机、按键、LED 显示屏、压力传感器、串口转换器以及4G 模块组成；上位机由云服务器、数据库、以及公众号组成。
在下位机上，本系统通过设定好按键数据并经单片机处理后同时送给LED 显示屏和串口转换器，LED 屏显示按键状态，串口转换器将TTL 数据转换成RS485数据传输给4G 模块，4G 模块通过HTTP 协议将16进制消息传送到上位机。
在上位机上，云服务器读取数据并编码存储入数据库。
当用户在指定微信公众号发送工号数据时，云服务器端会返回相应人员在位状态。
该在位系统具有成本低，适用性强和实用性好的特点，具有较大研究与应用价值。
关键词办公自动化，微信服务端，单片机，在线监控Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/1. 引言智能办公系统是综合运用了网络技术和先进设备的办公系统，其意义在于很大程度上提升了办事效率，减轻了工作强度，并实现了科学化的管理和决策[1]。
现阶段的智能办公系统，已经在互联网网络技术的运用、应用内容的广度与深度等方面都有了崭新的变化和发展，并已经成为企业不可缺少的核心管理系统。
办公自动化实现的是一种无纸化、智能化、高效化[2]的办公模式。
随着智能办公系统的发展，如何实现企业员工在位状态信息的及时共享，对于提升企业员工协调工作效率，促进企业的发展具有重要的意义[3] [4]。
基于上述目的，本文研究并设计了一种基于51单片机和4G 模块的办公人员在位系统。
此系统主要是通过软件编程实现单片机设备、4G 模块与在线服务器之间的通信，并通过微信公众号的转发，实现无论在何地都能实时了解办公人员的动向，提升日常工作的实施效率，大大缩短工作流程所需的时间，提升企业员工协作效率，促进企业快速发展，具有重要意义。
2. 总体方案设计本在位系统的总体方案设计包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件部分由控制器模块、4G 模块、显示模块、电源模块和按键模块组成；软件部分由云服务器、数据库与微信公众号组成。
总体方案设计图如图1所示[5] [6]。
3. 系统硬件设计与实现在位系统的硬件设计可以分为六个模块：控制器模块、显示模块、电源模块、串口转换模块、按键模块、压力感应模块以及4G 传输模块。
3.1. 控制器模块由于本系统对控制器的实时性能要求不高，故选用51单片机[7]中使用较为广泛的STC89C52RC 单李惠蓉等片机作为控制器模块，其引脚图如图2所示。
Figure 1. Overall schematic design图1.总体方案设计图Figure 2. Pin diagram of single chip microcomputer图2.单片机引脚图3.2. 显示模块显示模块只需用来显示当前单片机的状态，选用LCD1602液晶显示屏，其实物图如图3所示。
3.3. 电源模块本系统将控制模块与4G模块供电分开。
位系统控制模块需要5 V供电，而4G传输模块[8]则需要降压模块将220 V电压转为12 V电压进行供电。
李惠蓉 等Figure 3. LCD1602 liquid crystal physical map 图3. LCD1602液晶实物图3.4. 串口转换模块串口转换模块主要是用于数据的转换，考虑到其既要与计算机传输通信，又要与4G 模块传输通信。
本设计选用多功能合一的串口模块，芯片构成为CP2102 [9]，其原理如图4所示。
Figure 4. Principle diagram of conversion module 图4. 转换模块使用原理图3.5. 按键模块为了实现员工在位不同状态的切换，本设计设置了4个独立按键来实现“Online ”、“Waiting 30min ”、“Meeting ”、“Outing ”四种状态的切换，并选用单片机的P3.3、P3.4、P3.5、P3.6输出控制信号。
按键电路原理图如图5所示。
3.6. 压力感应模块压力感应模块实现了压力检测门锁状态的功能，其由FSR 薄膜压力传感器和薄膜压力传感器信号转换模块构成[10]。
压力传感器的原理是将施加在FSR 传感器薄膜区的压力转换成电阻值的变化，从而获得压力信息；薄膜压力传感器信号转换模块则将传感器的电阻信号转换成模拟电压信号或者高低电平信号。
3.7. 4G 传输模块4G 传输模块选用众山物联公司的4G DUT 模块。
通过其将接收到的TTL 数据通过HTTP 协议传送到私人搭建的服务器上，其实物图如图6所示。
李惠蓉等Figure 5. Circuit diagram of key module图5.按键模块电路图Figure 6. Physical diagram of 4G module图6. 4G模块实物图4. 系统软件设计系统软件的总体设计是采用总分模块化的方式进行设计，如图7所示。
下位机的软件设计先是设计出每一个子模块并进行子模块的程序编写，最后在主程序中直接调用子函数；上位机的程序设计是先设计出数据接收处理和存储的接口，再设计出与微信公众号的通信接口；最后设计出数据在数据库读取的接口，将上位机和下位机合并从而完成系统的软件设计。
4.1. 下位机程序设计a) 按键程序设计。
按键程序设计的要求是要根据不同按键显示不同状态。
b) 显示程序设计。
显示程序的逻辑是逐个读取内存中的字符，并将其拼接起来，当读取到最后一个字符后，结束程序。
c) 压力传感程序设计。
压力传感程序要求不断扫描压力传感器状态，当检测到门锁压力变化时，会刷新当前内存中的数据。
4.2. 上位机程序设计上位机程序选用了腾讯云服务器搭建环境，后台应用选择EXPRESS框架，数据库选用了MYSQL 数据库，公众号选择创建个人公众号并开启开发者模式。