第一篇：电冰箱控制系统设计文献综述

文献综述

电冰箱控制系统设计

摘要：随着家用电冰箱的普及，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高的要求，多功能、智能化是其发展方向之一，传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展的要求。本文采用MCS一51系列中的8051单片机作为控制系统的核心对电冰箱的工作过程进行控制。电路利用温度传感器对冷冻室及冷藏室的温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而达到使冰箱内的温度保持在设定温度范围内的目的。此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对连续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。关键词：单片机，电冰箱，控制系统 引言

随着超大规模集成电路技术的发展，单片机也随之有了很大的发展，各种新颖的单片机层出不穷，并以广泛的应用深入到人类生活的各个领域，成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱的控制更准确灵活直观。现状分析 1单片机控制系统 1.1对电冰箱的控制要求

电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停, 使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于20 时停止制冷,关断压缩机。采用单片机控制, 可以使控制更准确、灵活。

电冰箱采用单片机控制主要功能及要求是: a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱能够随环境温度变化而自动调节温度设置, 无需人为调节, 便能达到最佳制冷效果。

b)LED(发光二极管)显示, 数字温控: 利用 LED显示冷冻室、冷藏室温度以及压缩机启停和速冻、报警状态, 动态显示电冰箱的运行情况。

c)冷藏、冷冻温度调节: 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等, 冷藏温度可设置在 2 ~ 10 之间;冷冻温度可设置在-16 ~7。

d)多温保鲜功能: 冷冻温度可设置在-7 , 进入多温保鲜功能, 通过对电冰箱的温度控制, 使得电冰箱内存在多个温区, 不同的区域适合存放的食物类别与期限也不同。

e)速冻功能: 运用细胞保活技术, 以超强制冷能力, 使食品迅速通过最大冰晶生成带, 不破坏细胞结构, 保持细胞活力, 营养成分不散失, 保鲜效果好。连续速冻时间设定范围 1 h~ 8 h。f)自动化霜功能: 电冰箱在运行过程中不断检测压缩机累计运行时间、记录门开启次数和时间以及环境温度, 判断是否满足化霜条件, 满足化霜条件时接通化 霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 关闭风门,30min 后断开化霜加热丝, 接通压缩机, 再过 15min后接通风机, 进入正常控制循环。

g)压缩机断电延时保护功能: 电冰箱每次开机上电时, 检查压缩机停机时间是否已经延时5min。压缩机若已经延时5min, 可以立即启 动;若延 时未到5min, 则继续延时到5min后才可以启动。

h)开门延时报警: 当电冰箱开门超过2min 时发声报警。i)工作电压保护: 工作电压180 V ~ 240 V, 当欠压或过压时, 禁止启动压缩机并用指示灯显示。1.2系统硬件电路设计 1.2.1主机电路

控制器以 8051单片机为核心, 输入通道由温度传感器、霜厚度传感器和 A /D转换器组成, 两支温度传感器分别用于测量冰箱的冷藏室、冷冻室温度, 键盘主要用于设定冷藏室、冷冻室的上下限温度, 启动除霜、快速冷冻等功能。4位 LED和指示灯可随时显示冷藏室和冷冻室温度。声讯电路是用于电冰箱工作状态的超限报警等。压缩机控制电路用于控制压缩机的工作, 以对电冰箱温度进行自动控制。除霜控制电路用于控制接通或断开电热丝, 达到对电冰箱除霜的目的。1.2.2A /D转换电路

A /D 转换电路采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。该芯片共有 8路模拟输入通道, 在本系统中只使用其中 4个通道 IN0~ IN3。其中 IN0作为冷藏室温度检测通道, IN1作为冷冻室温度检测通道, IN2作为除霜 检 测 通 道, IN3 作 为 电 源 电 压 检 测 通 道。ADC0809的 A, B, C 三端通过地址锁存器接于 P0 口的 P0.0、P0.1、P0.2, 该三端控制模拟通道号的选择。8位数据输出直接与 P0口的 P 0.0~ P0.7 连接, P2.7与 WR、RD端经与非门接于 0809的 ALE、START、OE,控制 0809的启动、读、写。

1.2.3键盘和显示电路

键盘及 LED电路采用 6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定。4位 LED负责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。显示和键盘输入采用 INTEL8279芯片。该芯片是一种专用的可编辑键盘、显示接口器件, 使用该芯片可以很方便地实现键盘输入和 LED控制两种功能。该芯片与单片机连接, 可以提高单片机的工作效率。8031单片机的数据总线与 INTEL8279的数据总线 D0~ D7连接, RD、WR控制线在操作逻辑上INTEL8279的RD、WR信号一致, 可直接相连。P2口的一部分线经译码器译码后的一路输出作为INTEL8279的片选信号CS。1.2.4除霜电路

传感器选用 MF531型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。把热敏电阻安装在距蒸发器3mm的某个合适的位置上,当霜的厚度大于3mm 时,热敏电阻接触到霜从而感到较低的温度,其电阻值 R(t)变大, 运算放大器输出信号有变化, 经 A/D转换后送入单片机,经单片机分析、判断, 给出除霜命令, 接通化霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 30min后断开化霜加热丝,接通压缩机,再经15min后接通风机。1.2.5电源过欠压保护电路

电冰箱的过欠压保护电路是在电源变压器设计时就考虑到的, 在变压器设计时, 从变压器的次极可另外绕一组线圈,经整流滤波后的电压接入单片机的 A /D输入端, 当电源电压变化时,此电压将随之变化,单片机把测到的电压与过欠压值相比较,当发现有过欠压现象时,将通过压缩机控制电路切断压缩机电源并报警, 达到保护压缩机的效果。1.2.6报警电路

报警电路比较简单,利用一个三极管驱动蜂鸣器来实现。2模糊控制系统 2.1控制系统构成 本系统采用TOSHIBA公司TMP87C846N八位微处理器构成。除了通常的电源供应和检测、温度设定输入外, 系统的被测量有冷冻室温度、室内环境温度、冰箱门状态、压缩机运行状态、蒸发器进出口温度、风门状态等7类16项。系统的输出, 除了通常的L ED显示, 报警提示电路外, 被控量有压缩机的开停、风机的速度、风门的开启度、除霜加热运行等4项。2.2控制系统设计 2.2.1温控原理

风冷式电冰箱的制冷系统设置在冷冻室, 由压缩机出来的高温、高压液态制冷剂, 经冷凝器冷却后, 被送到设置在冷冻室四周的蒸发器中蒸发为气态, 同时吸收外界的热量, 达到制冷的目的。压缩机的开停决定制冷的程度。在冷藏室和蔬菜室中不设蒸发器, 而是将冷冻室的冷气经公用风道, 由风机传送给各温区, 用各区的风门控制该温区的温度变化。冷冻室和其它温区的温度控制匹配问题用模糊控制器协调。2.2.2温控方案及模糊推理

冷冻室和冷藏室的温度控制方案基本是相同的, 只是控制对象不同。前者控制压缩机开停, 后者调节风机风门。现以冷冻室为例, 说明温度控制系统模糊控制器的设计问题。模糊控制电冰箱不仅要考虑到冷冻室温度的恒温调节, 同时也要考虑到冷冻室温度与食品温度未必相同这一因素。最终应使食品温度保持在某一范围内, 从而达到保鲜的目的, 这是它与传统的PID 恒温调节系统追求的控制目标间的差别。食品放进冷冻室即开始降温, 经过一段时间, 冷冻室的温度可能已降到给定值, 但这时食品温度还没有达到保鲜温度的要求, 因此, 这时压缩机不应关断, 必须继续制冷, 延长的时间,视放入的食品的热容量而定。在压缩机关断以后, 冷冻室的温度开始回升, 当回升到给定值时, 理应将压缩机再次投入运行。但实际上, 这时食品的温度由于热惯性并不与冷冻室空间温度一致, 从节能的观点出发,应延时起动压缩机, 延时多长, 也与放入食品的热容量有关。以上分析说明, 最后一次投入的食品的热容量(初温和重量)在以后的压缩机控制决策的调整中起着重要的作用。但投入食品的热容量是无法检测的, 不能指望用户输入, 而必须利用模糊推理和软传感技术。投入的食品热容量的检测是在食品放入冷冻室并关门后 5min内进行的。一般情况下, 冷冻室的温度都在-18℃左右, 当食品存入以后冷冻室的温度急骤上升, 上升的绝对值和变化率, 决定于放入食品的温度和热容量。在食品重量相等的情况下, 食品温度愈高(T1> T 2> T 3)温度升高的变化率愈大, 制冷压缩机应愈早投入运行。在放入食品温度相同的情况下, 食品质量越大(Q1> Q2> Q3),其温度上升变化率愈大, 制冷压缩机启动后温度的下降愈缓。我们通过实验摸索了这一规律, 并且建立了文中所述的模糊推理关系。同时应该指出, 存放食品时, 动作的快慢, 门开启时间的长短, 以及室温的高低, 对冷冻室的温度也有相当大的影响, 在判断食品温度时应该予以考虑。根据以上分析, 设计冷冻室温度模糊控制推理框图。初投食品后, 根据冷冻室温度及其变化率, 应用模糊推理(Ⅰ)判断食品的温度及热容量。根据该次投放食品时开门次数和持续时间及当时室温, 应用模糊推理(Ⅱ)确定修正系数, 前两者通过乘法器得到该次投放食品的热容量。这种判断是一次性的, 只对该次投入食品以后的温度控制有效。判定的食品热容量, 作为确定压缩机控制决策的模糊推理(Ⅲ)的输入。它的另一个输入是冷冻室给定温度与实际温度的差值, 差值为零是压缩机开停的理论界面, 必须根据投入食品的热容量, 应用模糊推理(Ⅲ)确定开停时间的修正值。必须指出, 这种控制过程是一次性的, 以每次投入食品为周期, 但控制策略是一贯的, 推理法则是一致的。对于原来存放在冷冻室的食品, 纳入箱体热惯性考虑, 不参与控制过程, 引起的误差在工程上是允许的。3.网络控制系统 3.1背景

因特网的普及使得人们可以把日常使用的家用电器与网络相接，人们能够通过网络实现对家用电器的远程控制、产品当前数据获取，运行状态标志等，而且还可以在产品生产者和使用者之间建立一种信息渠道，其一生产厂商可以通过用户对产品的在线登录注册、产品的故障信息上传得到相关的数据，例如产品分布、故障信息等；其二用户可以通过网络在某种程度上进行生产厂家对产品控制程序的升级、修改等。由于具有上述特点，使得目前家用电器业界积极研究开发的新一代信息电器产品—网络家电。家庭网络的信息控制中心 上与 Internet网相连，下则通过无线收发模式与诸多家用电器产品进行各种信息数据的交换。网络电冰箱的电脑控制器中,信息的收发设计上考虑到家庭应用的特定环境可以采用无线模式。收到的信息可通过的串口与产品控制器相接，也可以通过器件进行数据的处理、缓存。3.2网络电冰箱程序设计

网络化电冰箱电脑控制器的用户可在远方监控家电运行状况，查询电冰箱的食品信息并通过网络实现产品注册，既可保护商家利益，又能为商家提供市场信息。在家电产品故障后自动将故障代码送给厂商，可接受厂商馈送的维修信息，为售后服务提供方便。在IEG1IGE 的大环境下H充分利用蓝牙技术的优势，通过构成家庭信息网络和信息电器产品，将会对国内家用电器行业带来一次冲击。3.3控制程序的基本构成

电冰箱电脑控制器的控制程序主要可分为四大部分：主程序、通信程序、上电复位和自检程序等模块。主程序主要有监控程序、键盘查询、显示管理、外部信息接收处理以及其他子程序段组成。通信程序主要有数据判断、数据接收、数据匹配、数据发送以及其他子程序段。上电复位模块及自检程序模块是通用技术。趋向预测

单片机是智能家电的核心单元，电冰箱控制系统采用单片机是其一大趋势。除此之外，再将模糊控制技术用于电冰箱，可以有效提高电冰箱的性能，电冰箱控制系统采用模糊控制技术是其第二个发展趋势。同时，电冰箱控制系统网络化是其又一发展趋势。参考文献

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第二篇：智能交通灯控制系统设计文献综述

石河子大学信息科学与技术学院

毕业设计(论文)文献综述

课题名称： 智能交通灯控制系统设计 学生姓名： 学 号：

学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程 指导教师： 职 称： 副教授

完成日期： 二○一五年一月九日

文献综述

前言：

随着人口快速的增多，交通工具爆炸性的发展，以及道路资源有限性，交通控制就应运而生，在人类的生活、工作环境中，交通扮演着极其重要的角色，人们的出行都无时无刻与交通息息相关。自18世纪工业革命以来，工业发展带动整个交通运输的发展，从而催生了单独的交通控制学问与管理机构。

交通控制系统是近现代社会随着物流、出行等交通发展产生的一套独特的公共管理系统。要保证高效安全的交通次序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。现代人类科学技术，特别是电子科技的发展和成熟能比较好的解决系统建立中软硬件方面要求的科技难题。目前交通控制方面的研究能完全实现自动智能化，甚至将整个区域整合成一个统一的系统范围，还能根据正常时段以及突发时段的情况进行科学的自动调整。交通对于社会的工业发展和人类的生活生产中有着十分重要的意义。随着单片机和传感器技术的迅速发展，自动检测领域发生了巨大的变化，交通监控方面的研究有了明显的进展，并且必将以其优异的性能比，逐步取代传统的交通控制措施。

正文

1.交通控制系统的发展

城市进路交通自动控制系统的发展是以城市交通信号控制技术为前导，与汽车工业并行发展的。在其各个发展阶段，由于交通的各种矛盾不断出现，人们总是尽可能地把各个历史阶段当时的最新科技成果应用到交通自动控制中来从而促进了交通自动控制技术的不断发展。

早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年，英国工程师纳伊特在伦敦威斯特敏斯特街口安装了一台红绿两色的煤气照明灯，用来控制交叉路口马车行，但一次煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯己经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。

早期的交通信号灯使用“固定配时”方式实行自动控制，这种方式对于早期交通量不大的情况曾起过一定的作用。但随着汽车工业的发展、交通流量增加、随机变化增流强，采用以往那种单一模式的“固定配时”方式己不能满足客观需要，于是一种多时段多方案的信号控制器开始出现并逐步取代了传统的只有一种控制方案的控制器

20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时问的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时问延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。当今在城市道路交通自动控制、交通监测和交通数据采集系统中，应用最广的是环形线圈车辆检测器。超声波检测器主要在日本等少数国家得到广泛应用。

计算机技术的出现为交通控制技术的发展注入了新的活力，更是实现了以一个城市或者更大地域，而非简单的一个路口的交通总体控制系统。1952年，美国科罗拉多州丹佛市首次利用模拟计算机和交通检测器实现了对交通信号机网的配时方案自动选择式信号灯控制，而加拿大多伦多市于1964年完成了计算机控制信号灯的实用化，建立了一套由IBh1650型计算机控制的交通信号协调控制系统，成为世界上第一个具有电子数字计算机城市交通控制系统的城市。这是道路交通控制技术发展的里程碑。

可以说，在近百年的发展中，道路交通信号控制系统经历了手动到自动，从固定配时到灵活配时，从无感应控制到有感应控制，从单点控制到干线控制，从区域控制到网络控制的长远过程。交通控制研究的发展，旨在解决人类交通因需求的增多而日益繁重带来的问题，局限于进路建设的暂时不足和交通工具的快速增长，就要使更多的车辆安全高效的利用有限的道路资源，避免因无序和抢行等无控制原因造成的不必要阻塞甚至瘫痪，另外，针对整个交通线路车辆的多少实时调整和转移多条线路的分流也十分必要。

交通网络是城市的动脉，象征着一个城市的工业文明水平。交通关系着人们对于财产、安全和时间相关的利益。具有优良科学的交通控制技术对资源物流和人们出行都是十分有价值的，保证交通线路的畅通安全，才能保证出行舒畅，物流准时到位，甚至是生命通道的延伸。

2.国内外交通控制技术研究现状

当前世界各国广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。信号机的发展历程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所述的SCOOTS和SCATS系统。最近几年，国外仍偏向于引进自适应理论来对交通信号控制系统进行研制，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES。

我国交通领域的发展起步较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全交通控制系统的，主要引用国外的交通控制系统。各级交通管理部门通过技术引进和自主创新，在中国部分大中城市里，摒弃旧有的控制方式，一些先进的控制技术得到应用。虽然在整体规模和层次上与世界发达国家还有不少差距，但部分领域技术水平已处于世界先进位置。目前，我国交通控制系统己不单单是对交叉口信号灯进行控制，而是集交叉口信号的控制和干线控制以及现代城市高速公路交通控制于一体的混合型交通，实现区域信号控制和城市高速公路集成控制。

3.交通控制存在的问题

目前，城市交通控制还存在如下问题:(1)随着城市机动车增长速度加快的同时，城市道路建设规模也在加大，我国城市普遍存在进路密度，进路面积率偏低的问题，这是我国城市尤其是大城市进路交通出现问题的一个重要原因。我国城市道路的密度只有6.8k.每平方千米，而在20世纪80年代，世界发达国家就己到达20km每平方千米。20世纪90年代，我国部分城市道路面积率，北京为5.9%，上海为6.4%，而国外东京为13.8%，巴黎为25%}普遍高于我国。近几年，国家虽不断加大城市道路建设的力度，但仍赶不上车辆的增长速度，且与世界其他国家相比，差距仍很大。

(2)出租车以及公交的发展运营情况并不尽如人意，虽然车辆和线路长度增长，但运营速度成了瓶颈，新增的运力被运输效率低下所抵消。

(3)交通管理方面水平还欠发展，随着交通需求越来越旺盛，而我国城市中小交通管理和交通安全的现代化设施却做得不足。在车辆、道路和交通管理系统，城市交通信号控制系统，城市交通管制中应用人工智能技术、信息采集和信息提供技术等方面都与发达国家有很大差距。近几年，虽然有部分城市研究和引进一些国外先进的交通信号管理系统，但是由于交通管理设施不足等原因，我国交通事故率居高不下。城市车流行驶速度逐年下降，目前不少城市交通运量年年增长，但运输速度普遍下降，这都源于交通通行不佳。

针对我国城市交通运输的现状和存在的问题，应采取如下对策:借鉴国外城市交通管理的先进经验，强调建立城市交通管理体制的重要性，提出加强城市交通研究的交通规划，建立稳定的交通基础设施建设的资金出道，实行公交优先政策，建立先进的交通信息系统等。

4.交通控制系统的发展方向

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

(1)多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

(2)智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的CPS诱导，使道路通行更加顺畅。3)最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行口

(4)规整化。任何控制系统部是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用.我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对进路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和进路使用预案，从而使交通和进路更加规整。

(5)通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代。

5.交通灯控制系统方案比较

交通控制系统有许多方案:PLC交通控制系统、单片机交通控制系统等。(1)PLC具有以下特点

PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器，是工业控制计算机。采用梯形图、助记符、功能图等编程语言，完成逻辑运算、顺序控制、记数、定时、计算及模拟量处理等功能。具有光电隔离的输入输出端子，可代替大量的定时器、记数器、继电器，具有极高的可靠性。通过各种扩展模块，可增加输入/输出点数，增加模拟量功能如可直接接热电偶等，增加通信功能及特殊通信协议等，具有较高的使用灵活性。PLC包括操作系统及强电的光电隔离的输入/输出，方便应用并具有极高的可靠性与抗干扰能力、扩展能力及使用方便性。但是相对于它强大的功能而言，价格也是十分昂贵的。(2)单片机具有以下特点

单片计算机是将电子计算机的基本环节，如:CPU，存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一片硅基片上。由于单片计算机体积很小(仅手指般大小)，功能强(控制功能强大、指令简单等)，它还具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐封小、更新换代速度慢等优点，因而广泛用于电子设备中作控制器之用。

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。单片机具有抗干扰性强、可靠性高、电磁辐射小等优点，但是它的价格相对于PLC来说就便宜的多。因此，本文中采用单片机作为交通灯控制系统。

6.单片机交通控制系统主要研究的内容

基于整个交通控制系统的发展情况，本设计主要进行如下方面的研究:用智能、集成，且功能强大的单片机芯片为控制中心，设计出一套十字路口的交通控制系统，以指挥该路口的实时通行状态。本设计中将采用8051系列单片机交通控制系统实现多时段多相位的交通控制目的。

8051单片机的交通灯控制系统由8051单片机、交通灯显示、车流量检测及调整、紧急处理、时间模式手动设置等模块组成。系统除基本交通灯功能外，还具有通行时问手动设置、可倒计时显示、急车强行通过、车流量多时段调整、多相位、交通异常状况判别及处理等相关功。本设计主要做了以下几方面的工作:(1)确定系统交通控制的总体设计，包括:十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能。本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示等。基于实际情况，又要求了对车流量多时段调整模拟功能，多相位，紧急状况处理盲人提示音和键盘可设置等强大功能。(2)控制系统硬件电路设计，包括CPU、存储器、显示电路等模块的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。

(3)软件系统的设计，对于本系统，拟采用单片机汇编语言编写，目前己对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理。

结论

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用实时调整智能化控制的实现技术，拟将实时调整车辆通行时问的算法与单片机控制作用相结合，提出多时段多相位控制的单片机交通控制系统，来实现基本交通灯功能、倒计时显示、车流量多时段调整、多相位、急车强行通过、通行时间手动设置等功能，实现多时段多相位控制的以AT89C51为基础的单片机交通控制系统。

参考文献：

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[21] Zou Zhijun.A study of capacity of major/minor priority T-intersection by means of computer simulation[J]，China Journal of Highway and Transport，202_, 13(3): 101-105.

第三篇：洗衣机控制系统的设计与实现文献

:

名: : : : :

绩：:

新疆农业大学

洗衣机控制系统的设计与实现文献

XX

计算机学院 电子信息科学与技术

XXX XXX

XX职称: 题目姓学院专业班级学号成 指导教师

自动洗衣机控制系统的设计

作者 XXX 指导教师XX

中文摘要：

洗衣机是每一个有车家庭必须面对的问题，目前市场上出现的自动洗衣机系统主要是以PLC为核心的系统，虽然其实现了自动洗衣机控制，但投资成本较高，从而在洗衣机行业中应用较少。针对该问题，本文详细介绍了自动洗衣机控制系统以STC89C52单片机为核心元件进行硬件设计以及控制软件设计，着重介绍其工作流程，从而实现以STC89C52单片机为核心元件在自动洗衣机控制系统的科学应用。

系统主要实现接上电源之后，电源指示灯点亮，系统处于待命状态。当按键按下开始按钮之后，系统则开始工作，工作的主要过程大致如下：水洗过程，洗涤过程，水洗过程，烘干过程过程等相关步骤。整个过程完成后，运行，指示灯绿，有提示音，这里提示音主要采用蜂鸣器设计。当系统中缺水时能够断电关机并报警。硬件电路主要包括STC89C52单片机最小系统，水洗控制电路、洗涤控制电路、烘干控制电路等。系统程序主要包括主程序，水洗控制程序，洗涤子程序、烘干控制程序等。

关键词：STC89C52单片机；洗涤控制；水洗控制；烘干控制

注意

Design and implementation of single-chip automatic

car wash control system

Abstract Each car wash is a problem with the car families must face, appearing on the market at present automatic washing system is mainly based PLC as the core of the system, although the realization of the automatic car wash control, but higher investment costs and thus used in the car wash industry less.To solve this problem, this paper introduces the automatic car wash control system STC89C52 microcontroller hardware design and control software design, focusing on the core elements of its workflow, enabling to STC89C52 microcontroller as the core element of scientific application of automatic control system in the car wash.After the system is mainly connected to the power, the power LED is lit, the system is in standby.When the button is pressed the start button, the system begins to work, the main work process is as follows: the steps to the washing process, washing process, washing process, drying process, waxing processes.After the entire process is completed, run lights green, there is a tone, a tone here mainly buzzer design.When the water in the system can be shut off and the police.Hardware circuit includes STC89C52 smallest single-chip systems, water axing control circuit.The system program includes the main program, the control prcontrol circuit, a control circuit washing, drying control circuit, wogram washing, washing routine, program control drying, waxing and control procedures.Key words：STC89C52 microcontroller;washing control;water control;drying control;

课题研究的背景

工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制系统正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术，它主要研究如何将计算机技术、通过信息技术和自动控制理论应用于工业生产过程，并设计出所需要的计算机控制系统。随着微机测量和控制技术的迅速发展与广泛应用，以单片机为核心的自助操作与控制系统的研发与应用在很大程度上提高了生产生活中对洗衣机的控制水平。本设计就是基于单片机STC89C52洗衣机控制系统的设计，通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。

课题研究的目的和意义

随着社会的发展，洗衣机的测量及控制变得越来越重要。本文采用单片机STC89C52设计了洗衣机控制系统。单片机STC89C52 能够根据洗衣机控制器所采集的实时数值，通过控制从而把洗衣机控制在设定的范围之内。所有洗衣机过程则自动由程序设定实现。系统可以根据时钟存储相关的数据。

通过该课程的学习使我们对计算机控制系统有一个全面的了解、掌握常规控制算法的使用方法、掌握简单微型计算机应用系统软硬的设计方法，进一步锻炼同学们在微型计算机应用方面的实际工作能力。

STC89C52单片机简介

目前，51系列单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。STC89C52单片机是深圳宏晶科技有限公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个512K的片内数据存储器RAM；4K片内程序存储器；四个8位并行的I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ。以上各个部分通过内部总线相连接。

系统硬件设计

洗衣机机的主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其它动作，系统采用互锁线路保证系统按设计步骤逐步进行。系统还采用了复位设计，如在洗衣机过程中由其它原因使洗衣机停止在非原点的其它位置，则需要手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗衣机机经启动后可自动完成洗衣机动作后自行停止，也可在需要时手动停止。

系统硬件设计框架

本课题设计的是一种以STC89C52单片机为主控制单元，以定时系统为主的洗衣机控制系统。该控制系统可以实时存储相关的洗衣机数据并记录当前的时间，有定时值来控制洗衣机系统相关电机的运行。其主要包括：电源模块、自助操作模块、按键处理模块、数据存储模块、电机控制模块以及单片机最小系统。如图3.1所示为该系统设计过程中的系统框架图。

电源模块存储模块按键处理模块STC89C52单片机电机驱动蜂鸣器时钟模块

图3.1 系统设计框架

单片机最小系统电路

在课题设计的洗衣机控制系统设计中，控制核心是STC89C52单片机，该单片机为51系列增强型8位单片机，它有32个I/O口，片内含4K FLASH工艺的程序存储器，便于用电的方式瞬间擦除和改写，而且价格便宜，其外部晶振为12MHz，一个指令周期为1μS。使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主要包括：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式（EA脚的高低电平选择）。

系统电源电路的设计

本系统采用电源稳压芯片是LM2596，该开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，输入电压是+5v,输入电压是+24v,同时具有很好的线性和负载调节特性。

该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。

该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）

在该洗衣机控制系统中，其电源电路设计如下图10所示。

图3.2 系统电源模块

按键接口电路

本课题设计采用的按键模块，其接口原理图如下图3.3所示：

图3.3 键盘模块电路

结论

本课题研究设计了一种基于单片机技术的全自洗衣机控制系统。该全自动洗衣机控制系统通过以STC89C52单片机为工作处理器核心，该控制系统的最大特点就是使用户能够操作简单、易懂、灵活；且安装方便、智能性高、误报率低。随着现代人们安全意识的增强以及科学技术的快速发展，相信这种控制器必将在更广阔的领域得到更深层次的应用。

该章节主要对本文设计中所涉及到一些知识、工具和一些问题等做一些细节的总结。

KEIL uVision4工程建立总结

无论是开始学习阶段还是以后工作的开发阶段都要形成一个良好的习惯：最好先建立一个空文件，把设计所需的工程文件放到里面，避免和其他工程文件混合，为该设计创建文件名为“步进电机控制”文件夹。

接下来开始点击桌面上的KEIL uVision4快捷方式图标，出现启动画面，点击“Project—New uVision Project”新建一个工程，如图5.1所示。

图5.1 新建工程图示

在对话框内选择刚才建立的“步进电机控制”文件夹，给这个工程取一个名字，最好为英文或者是比较有意义的名字并保存，这里不需要填后缀扩展名，注意默认的工程后缀于uVision3及uVision2版本不同了，为uvpori。接着会继续弹出一个对话框，这里在CPU类型下我们找到并选中“Atmel”下的AT89S51或者52。等到以上工程准备创建完毕之后接下来开始建立一个源程序文本，在文本空白区写入或者复制进来完整的C程序。输入源程序文件名名称，在该工程中输入的是“test”这个名称，这里要注意的是如果工程中用的是汇编语言，要带的后缀名一定是“test.asm”，如果是C语言，则是“test.c”，然后保存。

上拉电阻总结

在很多设计以及应用电路中都会用到上拉电阻，通过本次设计对上拉电阻的问题进行了认真的学习于研究，主要进行了如下内容的总结。

使用上拉电阻

用TTL设计的电路驱动CMOS设计的电路时，如果TTL电路输出的高电平低于CMOS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端加上拉电阻，从而来提高输出高电平的值；OC门电路必须加上拉电阻，才能使用；为加大输出引脚的驱动能力，很多单片机的管脚以及信号输出电路常常都会使用上拉电阻；在一些CMOS设计的芯片中，为了防止静电造成的一些损坏，不用的一些关键最好不要悬空，一般的做法是加上拉电阻产生降低输入阻抗，从而提供一泄荷的通路；一些芯片的输出管脚常常加上拉电阻来提高输出电平，通过这种方法来提高芯片输入信号的噪声容限从而增强其抗干扰能力；提高总线的抗电磁干扰能力，如果管脚悬空的话就比较容易接收外界的电磁干扰；长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上拉电阻或者下拉电阻使其电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻与下拉电阻的选择因素

对于上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定，主要考虑到的因素有：驱动能力与功耗的平衡。这里以上拉电阻为例，一般来说上拉电阻越小驱动能力越强，但同时功耗也就越大，因此在设计的时候应注意两者这件的均衡；下级电路的驱动需求，同样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流；高电平的设定，不同电路的高低电平的门槛是有所不同的，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平，同样以上拉电阻为例，当输出低电平时，开关管导通，上拉电阻和开关管导通电阻分压值应确保在零电平门槛之下；频率特性，以上拉电阻为例，上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的输入电容会形成RC延迟，电阻越大，延迟越大。上拉电阻的设定应考虑电路在这方面的需求。

参考文献

[1] 李广弟，朱月秀，王秀山.《单片机基础》北京航空航天大学出版社，202_(07).[2] 蔡美琴,张为民等.《MCS-51系列单片机系统及其应用》高等教育出版社，202_(06).[3] 张毅刚,等.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社,1997.[4] 刘瑞星,胡健等.《Protel DXP 实用教程》机械工业出版社，202_(04).[5] 于海生.《计算机控制技术》 机械工业出版社 202_(05).[6] 谭浩强.《C程序设计》 清华大学出版社.[7] 康华光.《电子技术基础 模拟部分》 高等教育出版社 1998(08).[8] 余锡存.《单片机原理与接口技术》 西安电子科技大学出版社，202_.

第四篇：十字路口交通信号灯控制系统设计文献综述

石河子大学信息科学与技术学院

毕业设计(论文)开题报告

课题名称： 十字路口交通信号灯控制系统设计 学生姓名： 孔森 学 号： 2009082362 学 院： 信息科学与技术学院 专业年级： 电子信息工程09级（1）班 指导教师： 裘祖旗 职 称： 副教授

完成日期： 二○一三年一月八日

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述

文 献 综 述

前言

交通是当今世界上一大热门课题，也是世界上多发性灾害中发生频率较高的一种灾害，它给人们带来便捷服务同时，也威胁着人们的生命安全，是世界各国人民所面临的一个共同的问题。随着社会的日益进步，人民的生活质量也有很大的提高，人们出行的安全问题也成了重要话题。因此，如何防止交通事故，保护人们的出行安全，减少伤亡，已成了当今至关重要的问题，而十字路口是交通事故最多发生的地点。十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。那么靠什么来实现这井然秩序呢？靠的就是交通信号灯的自动指挥系统。因此本课题设计基于stc-89c52的十字路口交通灯控制器，以使城市交通安全畅通。

正文

1.国内外对十字路口交通信号灯的研究现状及存在问题 1.1 国外研究现状

早在1850年，城市交叉口处不断增长的交通就引发了人们对安全和拥堵的关注。世界上第一台交通自动信号灯的诞生，拉开了城市交通控制的序幕，1868年12月10日，信号灯家族的第一个成员就在伦敦议会大厦的广场上诞生了，由当时英国机械师德·哈设计、制造的灯柱高7米，身上挂着一盏红、绿两色的提灯--煤气交通信号灯，这是城市街道的第一盏信号灯。在灯的脚下，一名手持长杆的警察随心所欲地牵动皮带转换提灯的颜色。后来在信号灯的中心装上煤气灯罩，它的前面有两块红、绿玻璃交替遮挡。不幸的是只面世23天的煤气灯突然爆炸自灭，使一位正在值勤的警察也因此断送了性命，这一次的煤气爆炸事故致使这种交通信号灯几乎销声匿迹了近半个世纪。1914年及稍晚一些时候，美国的克利夫兰、纽约和芝加哥才重新出现了交通信号灯，它们采用电力驱动，与现在意义上的信号灯已经相差无几。1926年英国人第一次安装和使用自动化的控制器来控制交通信号灯，这是城市交通自动控制的起点。

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述

20世纪30年代初，美国最早开始用车辆感应式信号控制器，之后是英国，当时使用的车辆检测器是气动橡皮管检测器。车辆感应控制器的特点是它能根据检测器测量的交通流量来调整绿灯时间的长短，使绿灯时间更有效地被利用，减少车辆在交叉口的时间延误，比定时控制方式有更大的灵活性。车辆感应控制的这一特点刺激了车辆检测器技术的发展。继气动橡皮管式检测器之后，雷达、超声波、光电、地磁、电磁、微波、红外以及环形线圈等检测器相继问世。

当前世界广泛使用的最具代表性却有实施的城市道路交通信号控制系统有英国的TRANSYT与SCOOTS交通控制系统和澳大利亚的SCATS系统。在信号机的发展过程中，自适应理论一直受到各研究机构的欢迎，比如上面所说的SCOOTS与SCATS系统。最近几年，国外仍偏向与引进自适应理论来对交通控制系统进行研究，特别是美国有十几个大学或研制机构正在研制自适应交通信号控制系统，具有代表性的有美国亚利桑那大学研制的RHODES.1.2 国内研究现状

我国交通领域的发展起步比较晚，基本是从新中国建国之后，随着各方面的条件的成熟以及社会发展的要求，才建立及健全的交通系统。城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策，机构，体制，管理，收费价格，基础设施和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会告诉发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。

目前国内设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计实现交通信号灯控制器方法；有应用PLC实现对交通灯控制系统的设计；有应用单片机实现对交通信号灯设计的方法。交通灯一般设在十字路门，在醒目位置用红、绿、黄三种颜色的指示灯。加上一个倒计时的显示计时器来控制行车。对于一般情况下的安全行车，车辆分流尚能发挥作用，但根据实际行车过程中出现的情况，还存在以下缺点：1．两车道的车辆轮流放行时间相同，在十字路口，经常一个车道为主干道，车辆较多，放行时间应该长些；另一车道为副干道，车辆较少，放行时间应该短些。2．两条干道的红绿时间不能随时间的改变而修改。

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述

1.3 存在问题

我国是一个文明古国，许多城市已有上千年的历史，城市布局和道路结构是在漫长的历史进程中逐步形成的，近几年虽然作了些改建和扩建，但毕竟还难以冲破原来的基本格局。

目前我国城市道路普遍存在以下三个弊端：①路网密度低；②交通干道少；③路口平面交叉。

道路状况与车辆状况的综合作用形成了我国城市交通的特殊性，主要有以下表现：

城市路网稀，干道少，间距大，市区人口稠密，出行需求集中，迫使车辆集中于少数干道上行驶。尤其是一些中小城市，干道特征更为明显，往往只有一两条干道贯穿全市，而其他支路上交通量极小。从流量变化情况来看，除外围过境干道外，都是有一定规律的，高峰小时基本上都集中在几个时段内。

我国城市机动车车种繁杂，从50年代的老式车到80年代的新型车，从大货车到小轿车都在一个平面上行驶，不少城市拖拉机还是一种主要运输工具，前面一辆旧车挡道，尾随的新型车只能跟着爬行，过交叉口时经常出现启动慢的车挡住启动快的车，严重影响了人们的生活节奏和出行效率。1.4 发展前景

综合分析国内外先进的城市交通控制系统，结合我国城市道路及交通的实际情况，同时也对今后城市交通与道路建设的发展的前瞻性考量，我国道路智能交通控制系统的发展模式应具有如下功能：

（1）多模式化。首先从系统结构上吸收集中式SCOOT、分布式SCAT等智能交通系统的长处，在控制范围内各个区域采用灵活可转换的系统结构，使系统结构根据交通流的区域变化而改变。此外，充分根据不同地区实时交通情况，对路口能力最大、延迟时间最短等作为遴选不同系统的参考标准。

（2）智能化。随着信息技术的高度发展，作为道路交通控制系统所承担

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述 的工作不仅仅是对交通流的引导，更承担了诸如为车辆提供道路交通信息的职能，利用对车辆的GPS 诱导，使道路通行更加顺畅。

（3）最优化。随着计算机技术和优化理论的发展，模型算法的求解和交通模型的建立就有可能获得最优解并建立最佳模型。当我们建立整个交通路网的动态交通分配模型和整体优化模型并求最优解，从而达到对路口的控制参数进行调整进而实现某个地域范围内对交通流进行动态协调控制就成为可行。

（4）规整化。任何控制系统都是立足于具体的道路和交通条件，所以采用道路的方法和疏导交通流的方法对控制系统会有很大的参考作用。我国在建立完整的道路交通控制系统之前，必须针对道路状况和交通流做出若干种交通疏导预案和道路使用预案，从而使交通和道路更加规整。

（5）通用性和模块化。根据计算科学的发展，我国在制定和实施智能交通控制系统时必须在硬件设计和软件编程上采用通用化和模块化，有利于将来的逐步升级和换代。1.5 stc89-c52单片机：

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位 定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。其工作参数为：

（1）6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意 选择。

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（2）工作电压：5.5V～3.3V。

（3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz。

（4）用户应用程序空间为8K字节。

（5）片上集成512字节RAM。

（6）通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。

（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片。

（8）具有EEPROM功能。

（9）具有看门狗功能。

（10）共3 个16位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2。

(11)外部中断4路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

(12)通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART。(13)工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）。(14)PDIP封装。

结论

城市交通是一个高度综合而又复杂的问题，必须从政策、机构、体制、管理、收费价格、基础设施建设和投资各个方面同时入手解决。我国城市经济和社会的高速发展使得社会对交通的需求急剧增加，也对此提出了严峻的挑战。要保证高效安全的交通秩序，除了制定一系列的交通规则，还必须通过一定的科技手段加以实现。本文在对目前交通控制进行深入分析的基础上，运用使用stc89-c52单片机作为中央控制器，STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为

信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述

众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。编程语言采用单片机c语言设计主要功能，时间采用两位七段共阴数码管来显示，采用发光二极管来模拟交通灯信号。

参考文献：

[1]余发山,单片机原理及应用技术.中国矿业大学出版社,202_.[2]陈权昌,李兴富.单片机原理及应用.华南理工大学出版社,202_.[3]沈鸿星.LED交通信号灯系统的硬件设计[J].电子工程师,202_.[4]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].清华大学出版社,202_年第一版.[5]孙惠琴.单片机项目设计教程 电子工业出版社,202_-6.[6]周润景,袁伟亭,景哓松.Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例[M].北京:电子工业出版社,202_.10.[7]吴黎明,王桂棠,洪添胜,等.单片机原理及应用技术.科学出版社,202_.[8]何立民.单片机技术的现状与未来[J].中国计算机报,1995.No.30.[9]张毅钢.单片机原理及应用[M].高等教育出版社,202_.11.[10]李朝青.单片机原理及接口技术（第三版）[M].北京航空航天大学出版社,202_.[11]徐晨,陈继红等.微机原理及应用[M].高等教育出版社,202_.8.[12]刘建军,冀常鹏.单片机智能控制技术[M].北京：国防工业出版社,202_.[13]马忠梅,籍顺心,张凯,马岩.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,202_.11.[14]查振亚,叶向阳.智能交通灯控制系统[J].华中理工大学学报, 1997, 25(2): 63~65.[15]谭浩强.C 程序设计[M].清华大学出版社,1999 年12月.[16]张云龙.交通信号控制器的设计[J].兵工自动化 ,202_,(04).[17]何立民.单片机高级教程[M].北京航空航天大学出版社,202_年5月第一版.[18]陈汝全.电子技术常用器件应用手册[M].第二版，机械工业出版社,202_年5月第一版.[19]李广弟.单片机基础[M].北京：北京航空航天大学出版社,1992.[20]谢自美.电子线路设计实验测试[M].武汉:华中理工大出版社,1992.62-64.信息科学与技术学院本科生毕业设计（论文）文献综述

[21]彭志刚.利用单片机改进交通灯控制系统[J].湖南工业职业技术学院学报,202_,2(2):25-27.

第五篇：基于PLC的搬运机械手控制系统设计文献综述

文献综述

题

目学生姓名专业班级学

号院（系）指导教师完成时间

工业机械手的应用

自动化200 级 班

电气信息工程学院 202_年 06月 05日

工业机械手的应用 机械手概述

用于再现人手功能的技术装置称为机械手。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。

工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，这种新技术发展很快，逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是一门跨学科综合技术。

工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间。

机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其

一、它能部分的代替人工操作；其

二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其

三、它能操作必要的工具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率，加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果，受到机械工业的重视。

机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器，他有多个自由度，可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。2 机械手的发展史

现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化。

机械手首先是从美国开始研制的。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。

1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机械手。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机械手。

1962年美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在六十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。

1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。

美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。

德国机器制造业是从1970年开始应用机械手，主要用于起重运输、焊接和设备的上下料等作业。德国KnKa公司还生产一种点焊机械手，采用关节式结构和程序控制。

瑞士RETAB公司生产一种涂漆机械手，采用示教方法编制程序。

瑞典安莎公司采用机械手清理铸铝齿轮箱毛刺等。

日本是工业机械手发展最快、应用最多的国家。自1969年从美国引进二种典型机械手后，大力研究机械手的研究。据报道，1979年从事机械手的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。1976年个大学和国家研究部门用在机械手的研究费用42%。1979年日本机械手的产值达443亿日元，产量为14535台。其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。具有记忆功能的机械手产值约为67亿日元，比1978年增长50%。智能机械手约为17亿日元，为1978年的6倍。截止1979年，机械手累计产量达56900台。在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。使用机械手最多的是汽车工业，其次是电机、电器。预计到1990年将有55万机器人在工作。

第二代机械手正在加紧研制。它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使机械手具有感觉机能。目前国外已经出现了触觉和视觉机械手。

第三代机械手（机械人）则能独立地完成工作过程中的任务。它与电子计算机和电视设备保持联系。并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造单元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一环。

随着工业机器手（机械人）研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。工业机械手在生产中的应用

机械手是工业自动控制领域中经常遇到的一种控制对象。机械手可以完成许多工作，如搬物、装配、切割、喷染等等，应用非常广泛。

在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有机械手，以提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。可在机械工业中，加工、装配等生产很大程度上不是连续的。据资料介绍，美国生产的全部工业零件中，有75%是小批量生产；金属加工生产批量中有四分之三在50件以下，零件真正在机床上加工的时间仅占零件生产时间的5%。从这里可以看出，装卸、搬运等工序机械化的迫切性，工业机械手就是为实现这些工序的自动化而产生的。目前在我国机械手常用于完成的工作有：注塑工业中从模具中快速抓取制品并将制品传诵到下一个生产工序；机械手加工行业中用于取料、送料；浇铸行业中用于提取高温熔液等等。本文以能够实现这类工作的搬运机械手为研究对象。下面具体说明机械手在工业方面的应用。3.1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线

一般都采用机械手在机床之间传递零件。国内这类生产线很多，如沈阳永泵厂的深井泵轴承体加工自动线（环类），大连电机厂的4号和5号电动机加工自动线（轴类），上海拖拉机厂的齿坯自动线（盘类）等。

加工箱体类零件的组合机床自动线，一般采用随行夹具传送工件，也有采用机械手的，如上海动力机厂的气盖加工自动线转位机械手。

3.2 在实现单机自动化方面

各类半自动车床，有自动加紧、进刀、切削、退刀和松开的功能，单仍需人工上下料；装上机械手，可实现全自动化生产，一人看管多台机床。目前，机械手在这方面应用很多，如上海柴油机厂的曲拐自动车床和座圈自动车床机械手，大连第二车床厂的自动循环液压仿行车床机械手，沈阳第三机床厂的Y38滚齿机械手，青海第二机床厂的滚铣花键机床机械手等。由于这方面的使用已有成功的经验，国内一些机床厂已在这类产品出厂是就附上机械手，或为用户安装机械手提供条件。如上海第二汽车配件厂的灯壳冲压生产线机械手（生产线中有两台多工位机床）和天津二注塑机有加料、合模、成型、分模等自动工作循环，装上机械手的自动装卸工件，可实现全自动化生产。目前机械手在冲床上应用有两个方面：一是160t以上的冲床用机械手的较多。如沈阳低压开关厂200t环类冲床磁力起重器壳体下料机械手和天京拖拉机厂400t冲床的下料机械手等。机械手控制方法

机器人控制系统硬件结构要围绕着如何更好地实现机器人的控制功能而设计和选择。以控制器的核心计算机的分布方式来看，机器人控制系统硬件控制结构大体可分为集中控制、主从控制、分级控制等三类。

在核心控制器的选择上可以有多种方案，目前在机电一体化设计中主要有三种：单片机、工业控制计算机、可编程控制器（PLC）。随着计算机系统的不断发展，也出现了运动控制卡和逻辑控制器等新型控制硬件。

单片机控制机械手能够完成简单的逻辑控制或模拟量控制，可按需要自行配置通信功能，软硬件开发工作量很多，输出带负载能力和抗干扰能力差，可靠性差，环境适应能力差，成本较为低廉。

PLC控制机械手可按使用要求选购相应的产品完成复杂的逻辑控制，逻辑控制为主，也可以组成模拟量控制系统，软硬件开发工作量较少，输出带负载能力和抗干扰能力强，可靠性好，环境适应能力强，成本较为高。

工业控制计算机具备完善的控制功能，软件丰富，执行速度快，软件开发工作量较多，硬件开发工作量较少，执行速度较慢，环境适应力一半，可靠性好，成本较为高。

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