单片机智能控制论文

2022-04-18

摘要：采用主单片机采集检测部分的数据，并对数据进行分析进而控制交通灯的状态；采用单片机对汽车的速度进行采集，并传送到主单片机进行分析。对传统的地磁线圈检测方法进行了改进，增加了速度的检测，从而为交通灯的时间调节提供了依据。下面是小编为大家整理的《单片机智能控制论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

单片机智能控制论文篇1：

单片机在智能控制中的应用

摘要：单片机是一种十分关键的控制设备，有着比较广泛的应用前景。当今时代，单片机仍然深受人们的喜爱。目前，由于智能控制技术的不断发展，单片机的应用已经变得十分的简洁了，只需要将各种各样的指令输入到单片机当中，连接电源，不一会就可以得到一个很好的自动控制结果。单片机为什么可以完成这样的任务呢？这和单片机的中的智能控制系统密不可分，接下来，我们将对单片机智能控制系统的基本情况进行分析，并介绍单片机智能控制系统的应用领域。

前言：在我国，单片机的地位是不可撼动的，各行各业都有着广泛的应用。在单片机的应用过程当中，我们必须要通过某种手段发挥出单片机的最高性能，单片机智能控制系统就是完成这项任务的最好帮手。单片机运行这个过程的复杂程度是非常大的，如果我们是凭借人工输入指令来进行单片机的应用，那么我们将会耗费大量的时间精力，并且还可能产生一些差错，影响单片机的正常运行。因此，我们应当做好智能控制系统在单片机上的应用，为人们带来生活的便利。

1.单片机

1.1单片机的概念

单片机是一种重要的设备，意思就是将计算机集成到一片芯片之上，它在世界范围之内都很受欢迎。针对于我国企业应用单片机的现状，我们对于单片机的应用应该更加的有效率。这就不得不提到智能控制系统了。由于单片机的应用需求比较大，所以我国目前都已经开始使用智能控制系统来应用单片机了，淘汰掉了以前的应用单片机方式。通过智能化的技术提高单片机工作的效率，可以使我们的各项工作都更加顺利的进行下去。实际上，应用单片机并不是那么简单的，它需要将指令转化成机器语言，然后再与控制系统进行交互，实现具体的操作。如果我们的单片机智能控制系统不够先进，那么我们就很难有效率的将这项工作做好。通过对于先进的单片机智能控制系统的应用，我们就可以在极短的时间之内完成单片机应当完成的任务。并且，智能控制系统还可以长时间时连续不断的进行作业，节约了大量的时间。

1.2单片机的发展状况

在发展单片机的过程当中，单片机智能控制系统的先进性应当被考虑进来。现阶段，我国的单片机智能控制系统还是不够先进，导致了这种系统实际上不能够发挥出它应当起到的作用，对于单片机效率的提升并不是十分的明显。我们要想更好的发挥出单片机的优势，就需要显著的提高智能控制系统的先进性。当然，单片机智能控制系统的应用除了需要注意先进性之外，还需要注意这种应用的广泛性。如果不能够注意到这一点，单片机智能控制系统就不能为更多的人民带来福利。目前来讲，我国的各类企业对于单片机这种设备需求越来越大，需要一些自动控制的技术来帮助我们进行单片机的操控，从而节约应用单片机的时间。广泛性不够的问题，已经影响到了这种系统得到认可的程度。实际上，智能控制系统在单片机上的应用是十分有效的。应用不够广泛，主要是因为不够先进，还不能很好的应对各种情况。要想解决这个问题，我们需要更加智能化的手段。从这个角度来看，我们应当重视智能化的技术，将智能技术广泛的应用到单片机上，争取更好提高我们智能化应用单片机的水平，为人们带来更大的便利。除此之外，从目前的状况来看，我国广泛应用的单片机都是比较老旧的，很难保质保量有效率的执行智能化工作。这个问题如果不得到有效的解决，那么我们将很难顺利的智能化应用单片机工作顺利的进行下去。

2.单片机在智能领域的应用

2.1网络通讯方面的应用

从上文的讨论当中，我们可以了解到，单片机的智能控制系统对于我们单片机应用具有无比的重要意义。但是，我国的单片机的智能控制系统还是不够完备，这给我们顺利的开展单片机的智能化应用工作带来了一定的阻碍。但是目前，很多的工程师和科学家正在积极的对单片机的智能控制系统进行完善，争取能够在更加广泛的领域内，进行单片机应用工作。具体来讲，我国的单片机在网络通讯方面有着十分广泛的应用。在传统意义上的网络通讯过程当中，我们往往需要一个总的CPU來对整个系统进行调控，从而实现对于单片机应用系统的控制。但是，这种技术有着一些缺点，比如不够稳定、灵活度低等，这些缺点也造成了通讯效率不够高，精度不够大。因此，我们可以为了进一步提高网络通讯的效率，已经开始将一些单片机应用到网络通讯的设备上来了。单片机在网络通讯领域得到了广泛的应用。整个通讯系统可以被分为若干个组成部分，每一个部分都可以利用单片机有效的调控一块区域，总的操作系统则可以对每一个分系统进行调控。这样一来，网路通讯的效率将会得到进一步的提高。

2.2交通运输方面的应用

我们在实际的交通运输过程当中，对于单片机这种设备也有着不小的需求。就不一个简单的例子，在红绿灯控制系统和道路监控系统当中，单片机就有着广泛的应用空间。再出现单片机之前，如果想要对红绿灯进行控制，还需要指派人员看着控制器，并在适当的时候进行适当的操作。这样一来，及交通运输管理的人力成本就会提高。并且，人并不是不会出错的，有时候管理的人员的一个小疏漏就可能造成一大段道路的拥堵。因此，在交通运输的领域当中，单片机得到了大范围的应用。在单片机上，往往都会有单片机以及智能控制系统，智能控制系统的智能程度将直接影响到单片机能否在完全没有人参与的情况之下正常工作。从这个角度来看，单片机智能化发展会给交通运输带来巨大的便利。有了智能化技术的植入，将会大大的降低应用单片机的时间成本从而提高交通运输的智能化程度，与此同时，判断出现错误的概率也会减小，从而提升了整个交通运输网络的效率。也就是说，通过智能化单片机的应用，我们就可提升交通运输的效率效果。因此，我们应当采取一切有效手段，发展智能的智能化应用单片机技术，从而为交通运输的工作的开展带来便利。

2.3家电产品方面的应用

单片机在家电产品上的应用目前来看也是成效颇丰的。为了能够使单片机更加符合家电茶品的需求，我们改进了单片机上智能控制系统。改进之后的单片机应具有高效节能、可靠性高的特点，并且一些智能化的技术也得到了更加广泛的应用。通过对单片机系统的控制设备进行合理的改进，我们的智能化单片机在家电产品当中的应用才可以更好的进行下去，家家户户都会从这项技术当中受益良多。

2.4安防系统方面的应用

单片机在安防方面的应用也带来了巨大的价值。安防系统应用单片机，主要就是在自动报警以人员检测方面。单片机有着体积小、性能高的优势，十分适合安装在社区摄像头以及防盗门之类的安防设备上。通过这种应用，在调用监控视频的时候就变得容易很多，一些违法犯罪的行为就有更大的风险，整个社会的安保情况也会变得更好。在社区的入口处的车杆上，也安装有胺片机，用于对来往车辆的检测、有车辆经过，单片机就会自动控制车杆抬起，大大的减轻了管理人员的劳动量。

3.结语：单片机的智能控制系统的研发和更新我国目前重点关注的一项事业。实际上，这项工作的质量，关系着很多人的日常生活。毕竟，如果没有单片机，很多产业的运行效率就会下降很多。目前，我国的单片机已经在各个领域都得到了广泛的应用，并且智能化水平已经比较高了。但是，还是存在着一定的问题，需要我们采取相应的措施进行有效的解决。解决好这几个问题，我们的单片机就可以创造出更大的效益。

参考文献：

[1]张家玮.单片机在智能控制中的应用[J].通讯世界，2018（10）：299-300.

[2]张寿.浅谈单片机在智能控制系统中的应用[J].信息技术与信息化，2018（07）：27-28.

作者：邓晚祯

单片机智能控制论文篇2：

基于多单片机的智能控制交通信号灯设计

摘要：采用主单片机采集检测部分的数据，并对数据进行分析进而控制交通灯的状态；采用单片机对汽车的速度进行采集，并传送到主单片机进行分析。对传统的地磁线圈检测方法进行了改进，增加了速度的检测，从而为交通灯的时间调节提供了依据。

关键词：多单片机；传感器；交通灯

0 引言

随着科学技术的发展，我国对于交通建设方面也更加重视，不仅进行了设备的更新[1]，而且还投入了大量的人力物力，并且传统的交通灯存在问题，如在十字路口时东西方向的车辆少，而南北方向的车辆多，不论南北方向的车有多少，东西方向还是正常的定时，这就使通行更加拥堵，所以有时就会出现交通指挥人员来缓解交通拥堵的情况，这就使交通行业显得比较被动[2-3]。该项目国内也有很多学者进行研究，并且做出了一定的产品，但是这些产品还带有一定的滞后性，不能根据交通流实时的调整时间[4]。

智能化城市交通系统是高新技术在城市交通领域的综合体现，智能化交通充分利用了信息传输和处理的技术，在提高现有交通设施的利用率方面发挥着极为重要的作用[5-6]。随着社会信息化时代的到来，无论是城市发展的模式，还是城市交通发展的观念和技术，都将受到猛烈的冲击。智能化交通系统的基础是交通数据的采集、处理和反馈，使交通有进一步的进步和扩展。

本研究主要是针对交通堵塞时的一些问题进行智能处理，利用传感器技术进行检测，单片机为控制核心，对于车流量的多少进行检测，从而做出判断，控制红绿灯时间的长短。利用另一块单片机来模仿一个传感器所测得的车辆速度，在该设计中暂时先模拟三个传感器来测量车速度及车流量来判别车辆是否拥挤，并且还增加了高速、中速、低速的测试，这样就很方便进行多次试验，取值更准确。

1 智能控制交通信号灯总体设计

在十字路口中如果东西方向的车辆通行时，南北方向的车辆禁止。根据这一规定，系统总体设计结构如下图1所示。

本设计主要由多单片机组成，根据功能可以分为主控制CPU，负责对检测数据进行分析；检测模块CPU，对地磁线圈的信号进行处理，转换成速度信号，传输至主CPU；显示模块CPU，根据主CPU的结果控制红绿灯和时间的显示。

2 硬件设计

2.1 主模块设计

主控制模块的核心器件是单片机8051，它主要包括信号判优接口，主CPU模块，显示接口，如图2所示。

信号判优接口主要接收检测矩阵传来的数据，根据矩阵数据判断该道路车流情况，主要由74LS148优先编码器来进行优先级判别，主CPU模块主要对所有路口的车流情况进行综合考虑，决定路口等待时间或者通行时间的合理分配，最终通过显示接口传输至显示模块。

2.2 显示模块设计

显示模块主要由8051单片机、LED发光二极管、数码显示器组成，如图3所示。

显示模块中的CPU主要作用是根据主控制模块传输的信号，调出预先设定的倒计时时间，从而控制数码显示器的显示，同时控制红、绿、黄几种灯的交替点亮。正常情况下绿灯时间为30 s，黄灯时间为3 s，红灯时间为35 s；拥堵时段可以把绿灯适当提高至50 s；而当车辆稀少的时候可以把时间适当减少至20 s。

时间显示主要采用倒计时功能，倒计时显示功能是为了使驾驶员能清楚的了解自己所处的车道是否允许通行；在倒计时快结束时启动车子，减少因不了解信号灯变换时间而增加的起动延误时间，提高绿灯的利用率；稳定驾驶员在等待红灯时的情绪，减少违章闯红灯的现象；在某个信号灯出现故障时能替代显示信号灯指挥交通，保证交通的正常运行。

2.3 检测模块设计

检测模块主要由地磁线圈和单片机组成，且每个检测点由一对地磁线圈和一个单片机组成，如图4所示。

图4中，当汽车车轮通过地磁线圈时，根据霍尔效应会产生一个脉冲波，当单片机检测到第一个脉冲波的时候开启定时器，等到第二个脉冲波到来的时候结束定时，此时的时间差即为某车轮通过的时间。假设埋地磁线圈正确，两个线圈之间的距离为1m，根据公式（1）可以估算出此时车辆的即时速度，即

V=L/t，（1）

式中：V为车辆的即时速度；L为地磁线圈距离1m；t为两个脉冲之间的间隔时间。

由于单片机不能进行复杂的数学运算，而且该系统也不需要获得精确的速度，所以对速度的精度要求不高，只需计算出大概的速度，并将其映射到对应的速度区间即可，最后主CPU模块根据速度区间的情况调整通行和等待时间。

该检测器结构简单，造价也便宜，所以可以根据需求进行埋放。本研究主要考查每条道路上埋放三个的情况，如图5所示。

由图5可以看出，在道路上放置三个监测点（可以根据实际情况调整三个检测点的距离），在检测的时候分为当前道路是红灯和绿灯两种情况。检测三个点车辆的即时速度，通过三点速度的组合情况可以判断出该道路汽车车流的情况。

在红灯情况下，如果V1<5 km/h，说明路口已有车辆在等待，此时如果V2<5 km/h，说明排队车辆已经到了2点的位置，如果此时V3<5 km/h，说明在3点处也有车辆的等待，综合考虑认为车辆排队的时间较长，这时应当在下一个绿灯时增加绿灯的时间；如果V1<5 km/h，但是V2和V3的速度较快，一般V2

在绿灯情况下，一般V1>10 km/h，说明此时路口车辆能正常通行，如果V2>10 km/h，说明该处车辆不会出现积压现象；如果V2<5 km/h，说明该处车辆已经出现积压现象；同理V3可以得到相似的结论。此时结合垂直道路红灯等待的情况，适当调节下次红灯等待的时间。

3 软件设计

由于该系统采用多CPU模式，所以应该对不同的CPU根据其功能编制不同的程序。主要分为主控制程序，检测模块程序，显示模块程序。

3.1 主CPU程序设计

主CPU程序如图6所示：通过对检测模块数据的采集，根据车流的判断，决定红绿灯时间的增减，最终将时间数据输出至显示模块。

3.2 检测模块程序设计

检测模块如图7所示：当汽车轮胎通过第一个地磁线圈的时候，启动单片机的定时器，当轮胎通过第二个地磁线圈的时候，关闭定时器，根据此时的时间可以计算出汽车的即时速度。

4 仿真实验

本文仿真实验采用Protues软件平台进行。 Protues是一款功能强大的EDA工具软件，可以直接在原理图中进行单片机和外部连接电路的仿真，与Keil连接，动态的模拟器件的动态，是目前比较常用的单片机仿真软件。

本实验主要通过对道路分成三种情况进行模拟实验：拥堵、正常、通畅。通过实验表明，该设计能实时根据道路车辆情况对交通灯进行合理的调节，从而达到基本的设计目的，图8为某一时刻的道路交通灯状态。

5 结束语

智能交通信号灯控制器的发展与研究对交通运输行业的有着举足轻重的作用。本设计主要研究了十字路口交通灯控制和模拟仿真，主要确定了检测车流量的方案，单片机硬件电路设计，C语言程序设计和Protues仿真调试等。利用Protues仿真，调试硬件和软件显示最终结果。

该电路的仿真只是实现了信号灯控制的一部分，其余的具体数据还有待实验，本设计是以单片机为核心，并且通过单片机模拟车流量，和控制中高速的三个速度来进行实验。测量的方法如果用到现实中可能会存在很多的干扰问题，会导致测量不准确，因此还需要改进，电路的复杂度还有待于提高，这也是后续研究的方向。

参考文献：

[1] 程红举，黄行波，XIONG Naixue. 不可靠通信环境下无线传感器网络最小能耗广播算法[J]. 软件学报，2014，25（5）：1101-1112.

[2] 郭文忠，余朝龙，陈国龙. 无线传感器网络中带粒子群优化的分簇节点睡眠调度算法[J]. 模式识别与人工智能，2013，26（10）：985-992.

[3] 孙玉霞，HARROLD Mary Jean，张成志，等. 一种面向传感器网络应用程序的有效测试方法[J]. 计算机学报，2013，36（12）：2371-2389.

[4] 杨欣. 51单片机应用从零开始[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[5] 杨庚，李森，陈正宇，等. 传感器网络中面向隐私保护的高精确度数据融合算法[J]. 计算机学报，2013，36（1）：189-200.

[6] 张希伟，戴海鹏，徐力杰，等. 无线传感器网络中移动协助的数据收集策略[J]. 软件学报，2013，24（2）：198-121

作者：吴文亮张靓

单片机智能控制论文篇3：

基于51单片机家用智能控制吸油烟机的设计x

摘要：随着现代社会的快速发展，科技的不断发展与进步，以及生产力水平逐步提高，人们更加的追求生活水平质量高，健康值的上升。同时，科技的发展也加重了环境的污染，因此，节能减排也是我们每个人应该对自己、对自己的生活的首要要求，而厨房作为家庭中空气污染最严重的空间，炒菜产生的油烟所产生的废气污染更应得到有效的控制。本设计所开发的吸油烟机主要是靠单片机进行控制，通过软件自动控制吸油烟机的开关，设有光控，油烟气体浓度检测，报警，液晶显示温度等功能，极大的解决了传统吸油烟机（排风扇）的不足，具备灵敏度高，功耗低，操作简单的等特点。

关键词：单片机;吸油烟机;光控;烟雾检测模块;自动化控制;液晶显示

第一章发展现状

近几年来，智能家电行业市场的发展势头十分强劲，2016年以来，中国主流品牌市场格局保持稳定，市场均价不断提升，高端化趋势显现。随着人们居住水平的提高，开放式厨房的普及，倍受年轻人喜爱的个性化智能吸油烟机产品，日益成为影响人们选择的一个重要因素。人们在选购智能吸油烟机时，注重性能、也同样注重其外观的时尚性。因此智能化控制的吸油烟机也是智能家居设备未来发展的趋势之一。吸油烟机作为一种净化厨房环境的厨房电器，作为现代家庭必不可少的厨房设备，其发展潜力巨大。

第二章研究目的

随着“互联网+”概念和智能化技术在不断的深化，智能家居行业市场规模也在进一步扩大，人们更加注重对设计理念、智能创新、交互体验等各方面追求，智能化趋势也已经开始向吸油烟机市场蔓延。通过研究采用现代化网络通信技术、传感器技术的智能化吸油烟机产品，使其能够自动感知工作环境空间状态、产品自身状态，能够自动控制及接收用户在住宅内或远程的控制指令。智能吸油烟机作为智能家电的组成部分，与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，从而实现智能家居功能。

第三章研究意义

1）、推动家电行业高端化转型

随着人们生活水平的提高，电子技术在现实生活中的广泛应用，传统家居已经无法满足当代年轻人对生活品质的需求，现代科技推动时代的发展，在一定程度上改变着人类生活和消费的习惯，因此追求智能化、方便、个性化的家居是一种必然的发展趋势。智能吸油烟机作为智能家居的组成部分之一，它的出现，为人们享受生活提供了一个广阔的平台，进一步推动了家电行业向智能化、高端化的转型。

2）、实现更环保、绿色、便捷的家居生活

现代厨房离不开吸油烟机，一旦烹饪菜肴会产生油烟气影响厨房空气环境，并且现在大多数的厨房采用的是开放式设计，空气流动范围大，更容易照常室内油烟废气污染。吸油烟机作为改善厨房环境的一个重要设备，在人们日常生活中起着很重要的作用。通过实现智能化控制吸油烟机，可监控厨房油烟气，自动化，迅速地将有害气体吸走。智能吸油烟机使住户的控制更加便捷，更加高效，而且在现在这个注重绿色环保的世界，智能的将厨房内的有害气体吸走，让户主可以安心的烹饪美味佳肴，让人们能有一个更环保、绿色、便捷的家居生活。

第四章系统功能

1方案设计（设计思路）

采用单片机为核心处理器，外接烟雾传感器和光控模块。当在厨房里烹饪菜肴时所产生的油烟气体的浓度达到一定阈值时，发出警报，并自动启动电機迅速将厨房里的油烟气体排出;当室内光线高时，不打开吸烟烟机照明灯，当室内光线低时，打开照明灯;并且采用温度传感器，对环境的温度进行检测，再采用LCD液晶显示屏对温度进行显示。

2系统总体设计

采用AT89C51单片机为主控CPU，用MQ-2烟雾传感器对油烟浓度进行检测，ADC0832（A/D转换芯片）进行数据转换，并通过单片机I/O口将数据传输给单片机，产生信号驱动直流电机工作，同时，蜂鸣器开始报警，待温度下降到下限阈值时，电机停止工作，蜂鸣器停止报警;采用光控模块，控制吸油烟机照明灯的开关;采用DS18B20对环境温度进行检测，显示部分采用LCD1602液晶屏。

3、硬件设计：

1）、主控CPU：采用AT89C51这种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容，是一种高效微控制器。

2）、烟雾传感模块：采用MQ-2烟雾传感器，它的检测灵敏度高。它所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。

3）、光控模块：采用光敏三极管，当有光时，对外呈现低阻抗;当无光时，对外呈现高阻抗，通过分压不同从而产生变化的电信号。

4）、温控模块：采用DS18B20这种常用的数字温度传感器，它的接线方便，只占用单片机的一根I/O口，但时序要求严格。

5）、A/D转换模块：采用ADC0832这种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。它能分别对两路模拟信号实现模—数转换，可以用在单端输入方式和差分方式下工作，采用串行通信方式，可以适应一般的模拟量转换要求。

6）、显示模块：采用LCD1602液晶显示屏，该显示控制简单，操作方便。

7）、报警模块：利用蜂鸣器声音报警，可选用HMB1206，5V这种有源蜂鸣器，当烟雾传感器检测到气体浓度达到阈值上限时，则触发蜂鸣器报警。

8）、电机开关控制模块：通过单片机来控制继电器的闭合。

4、软件设计：

利用中断服务程序控制单片机实现对环境数据的采集以及继电器的开关—控制电机的转动。

参考文献：