48000字硕士毕业论文利用虚拟仪器开发单片机实验平台

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：48000字

论点：单片机,测控,虚拟仪器

论文概述：

本文分析高校信息类专业单片机实验教学以及其实验平台的现状，指出其存在的不足。深入分析和研究了虚拟仪器的产生、发展阶段及其开发工具。

论文正文：

第一章简介

1.1选题的背景和意义

单片机技术是计算机技术的一个重要分支，主要用于实时控制。随着计算机技术的飞速发展和电子技术的不断进步，单片机已经广泛应用于十大现代产业的各个领域，对推动各产业的技术改造和智能产品的升级发挥了重要作用。因此，社会对具备单片机基础知识和较强单片机应用能力的高素质人才的需求越来越大。目前，单片机技术已成为高校电气专业的主要课程之一。
单片机技术应用作为一门实践课程，必须配备相应的实验设备，才能取得令人满意的教学效果。拥有完整的实验平台是实验教学顺利开展的重要前提。目前，高校现有的实验教学设备大多容易损坏，设备功能单一，重复利用率低，扩展性能差。
课程实验的目的主要是验证专业领域现有理论的正确性，研究未知领域的现象和规律。然而，长期以来，由于现有十种实验仪器设备的限制，学生探索和理解未知领域的过程效果并不十分理想。大多数学院和大学主要是教学单位，由于成本和实际办学条件的限制，不可能也没有必要引进非常先进的仪器。这种情况在高职院校尤为突出。然而，让学生更多地接触这门学科的前沿知识，尤其是工程专业，是高校不可避免的教学任务。在课程教学过程中，最好提供先进的实验手段和仪器来帮助学生学习和理解。这是大多数大学面临的一个难题。由于实际情况难以改变，我们可以考虑在现有技术的基础上采用一定的技术手段来提高实验仪器的测试性能，在不增加或减少投资的情况下对实验仪器进行升级，提高其准确性和灵敏度，并扩大其测试范围。
虚拟仪器技术先进，符合世界“软硬件”发展趋势。它也被称为“软件工具”。它功能强大，可以实现示波器、频谱分析仪、信号发生器等仪器的功能，是我们提高仪器设备性能的良好手段。
虚拟仪器软件安装在计算机上，通过匹配某些硬件(主要是数据采集设备)可以实现“硬件软件”。操作软件与实验仪器的现场操作一样灵活方便。同时，虚拟仪器的功能和执行步骤由教师或实验管理人员预先定义，可以有效帮助学生完成预定的学习目标。从这个意义上说，虚拟仪器技术在工程实验教学中的应用是实验课程教育发展的突破口和转折点。
正是在这种情况下，我选择了“十大虚拟仪器单片机实验平台的开发”作为我的研究课题，该课题得到了我所在单位湖北机电职业技术学院实验培训中心的大力支持。
基于虚拟仪器技术，实验平台开发了模拟测控模块、开关量测控模块和脉冲量测控模块，基本满足单片机实验教学的需要。该实验系统具有很强的可扩展性和很大的技术改进空，具有一定的工程应用价值。

1.2国内外单片机实验平台研究现状

1.2.1单片机
随着大规模集成电路技术和计算机技术的快速发展，计算机的运算单元和控制器、存储器以及各种接口集成在一个芯片上，称为微处理器或微控制器。我们习惯被称为单片机。MCS-4处理器，之后引入了8位微处理器8088，拥有十多种家用电器和先进玩具。
第二阶段，1976-1980年，是一个低性能单片机阶段。硕博论文网是一个经典的论文网站，为初中英语教学反思、初中英语教师教学反思、初中英语课堂教学反思和初中英语阅读教学反思提供范文。联系方式:QQ 1847080343，电话13795489978。1976年9月，ntel公司推出了MCS-48系列单片机，这是一款完整的8位单片机，受到大多数单片机用户的欢迎。摩托罗拉于1978年推出6800系列单片机，日本电气公司于1979年推出UPD78XX系列单片机。1980年以前，各种制造商推出的8位单片机都是10台低性能单片机。它们都具有片内8位微处理器、8位并行工作/0接口和8位时序/计数器。但是，通常没有串行接口，可寻址范围通常低于4KB。随机存储器、只读存储器容量小，中断系统简单，能够满足一般工业控制的需要。
第三阶段，1980-1983年，是高性能单片机阶段。以ntel 1980年推出的高性能MCS-51系列单片机为代表。这种单片机具有串行接口和2 16个以上的定时/计数器。它具有丰富的中断系统、增加的存储容量、64KB的可寻址范围、4K-8K的片内只读存储器容量、128-256字节的随机存取存储器容量和模数转换功能。其应用范围进一步扩展到智能终端和分布式控制系统领域。
阶段4，1983-1990，是一个16位单片机阶段。以ntel 1982年推出的MCS-96系列单片机为代表，NS公司推出16位HPC16040系列，NEC公司推出MPD783XX系列。
第五阶段是供应链管理自1990年以来的全面发展阶段。在这个阶段，中央处理器不仅有8位、16位、32位，而且还有时钟为20MHZ、集成度更高、运行速度更快、功耗更低的双中央处理器内部流水线结构。芯片内置脉宽调制输出、现场总线控制器、码分多址传输控制器以及工业和速度工业串行总线等特殊功能部件。
目前，单片机正朝着大容量片上存储器(64KB)、多功能输入输出接口、宽工作电源范围和低功耗方向发展。ATMEL公司推出的AT89系列单片机不仅使用51个内核，还增加了加密闪存，性能优异，性价比高。它在我国单片机应用产品中得到广泛应用。本文测控模块的设计与开发是选择ATMEL公司引进的AT89C52单片机作为下位机处理器。

第2章虚拟仪器和虚拟仪器……13-23
2.1虚拟仪器概述……13-14
2.1.1……13
2.1.2虚拟仪器的发展……13-14 [/BR/] 2.1.3虚拟仪器和传统仪器的结合……14[/比尔/] 2.2……14-17
2.2.1基础……虚拟仪器的14-15 [/BR/] 2.2.2虚拟仪器的硬件……15-16 [/BR/] 2.2.3虚拟仪器软件……16-17
2.3虚拟仪器的发展……17-18
2.4虚拟仪器的特性和……18
……18-19
2.4.1虚拟仪器2.4.2……18-19
2.5虚拟仪器的构建……19-20
2.6 LabVIEW编程……20-23
2.6.1 LabVIEW概述……20
2.6.2g语言和虚拟……20-21
2.6.3 LabVIEW编程……21-23
第3章……23-36[/比尔/] 3.1……23-31 [/BR/] 3.2通用开关测量和控制模块软件……31-33通用开关测量和控制模块3.3的
示例:交通信号灯控制……33-35 [/BR/] 3.4本章概述……35-36
第4章……36-46 [/BR/] 4.1硬件……36-40[/溴/] 4.2模拟测量和控制模块软件……40-44
4.3概述……44-46

总结与展望
6.1系统总结
任务主要是完成以下任务:
(1)分析高校信息专业单片机实验教学及其实验平台的现状，指出其不足之处。
(2)对虚拟仪器的产生、发展阶段和开发工具进行了深入的分析和研究。
(3)设计了通用开关量测控模块、通用模拟量测控模块和通用脉冲量测控模块，形成了一套基于10个虚拟仪器的单片机实验系统。
(4)给出了几个实验教学实例，如交通灯信号控制和步进电机速度闭环控制实验。
6.2系统可靠性设计
单片机实验系统易受外部干扰。为了提高测控精度，在实验模块的设计过程中采用了多种技术来提高系统的可靠性。
(1)信号输入通道综合采用RC滤波和光电隔离技术。减少各种高频干扰，具有瞬时过压保护功能。
(2)信号输出通道采用光学灾难技术进行电气隔离。