文献综述--俞英枭.doc

本 科 生 毕 业 设 计文 献 综 述题 目 智能马桶控制器设计 专 业 电子信息工程 　 班 级 094班 姓 名 俞英枭 指导教师 王金铭(讲师) 　 所在学院 信息科技学院　 2012年10月一．前 言随着我国经济不断发展,人们对生活品质要求越来越高,针对于坐便器这方面,已经开始从传统坐便器向智能化坐便器方向发展于是,国内市场上出现很多外国智能坐便器,但是这些产品价格昂贵,而且一些产品设计不符合中国国情本文致力于设计一种价格低廉、功能完善、智能化高、可靠性强符合中国国情的智能坐便器控制系统本文采用AT89C51单片机作为控制芯片开发智能座便器主机控制系统,采用HT49R30作为智能坐便器的遥控器控制芯片,本人做了以下方面的工作:1.根据嵌入式系统的特点和智能坐便器的具体要求对智能坐便器嵌入式系统进行需求分析和总体设计为了更好进行智能坐便器的芯片与外围设备的选型,研究智能坐便器相关部件结构、特性、控制原理。

2.结合控制芯片的特点和各种外围设备的结构和控制原理,进行了智能坐便器嵌入式系统的软件设计和仿真硬件设计部分特色是采用了模块化设计,以增强硬件系统的可维护性论文中重点叙述了电机驱动模块、三极管驱动模块、光耦隔离驱动模块的设计在软件上,采用自下而上的设计方法,先逐步设计各个功能模块,再将其组合成为统一的整体软件使用c语音编写,在仿真器集成开发环境下调试其中对电机控制模块、红外接收模块、温度控制模块等的程序设计思想进行了重点介绍重点分析模块之间如何进行处理及其模块化设计的优缺点重点介绍嵌入式系统在智能坐便器控制系统设计与应用3.对智能坐便器嵌入式系统进行了调试运行和现场测试,并对结果进行分析,实验结果良好本课题设计的基于AT89C51单片机的智能坐便器嵌入式系统具有自动冲水、防污除臭、烘干、温水清洗、节电、红外遥控、智能存储及记忆等功能它具有较高稳定性,智能化高、实用性强智能坐便器控制系统经过生产厂方的测试,效果良好,运行稳定,能够达到他们需求二．正 文（一）国内外智能马桶控制器技术的研究现状1．嵌入式系统技术随着信息化，智能化，网络化的发展，嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间进入20世纪90年代，嵌入式技术全面展开，目前已成为通信和消费类产品的共同发展方向。

在通信领域，数字技术正在全面取代模拟技术在广播电视领域，美国已开始由模拟电视向数字电视转变，欧洲的DVB（数字电视广播）技术已在全球大多数国家推广数字音频广播（DAB）也已进入商品化试播阶段而软件、集成电路和新型元器件在产业发展中的作用日益重要所有上述产品中，都离不开嵌入式系统技术象前途无可计量的维纳斯计划生产机顶盒，核心技术就是采用 32位以上芯片级的嵌入式技术在个人领域中，嵌入式产品将主要是个人商用，作为个人移动的数据处理和通讯软件由于嵌入式设备具有自然的人机交互界面，GUI屏幕为中心的多媒体界面给人很大的亲和力手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像已取得初步成效　　目前一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布，日用范围也将日益广阔对于企业专用解决方案，如物流管理、条码扫描、移动信息采集等，这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用自动控制领域，不仅可以用于ATM机，自动售货机，工业控制等专用设备，和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合，嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用近期长虹推出的ADSL产品，结合网络，控制，信息，这种智能化，网络化将是家电发展的新趋势。

　　硬件方面，不仅有各大公司的微处理器芯片，还有用于学习和研发的各种配套开发包目前低层系统和硬件平台经过若干年的研究，已经相对比较成熟，实现各种功能的芯片应有尽有而且巨大的市场需求给我们提供了学习研发的资金和技术力量　 从软件方面讲，也有相当部分的成熟软件系统国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和 Nuclear等产品我国自主开发的嵌入式系统软件产品如科银(CoreTek)公司的嵌入式软件开发平台DeltaSystem，中科院推出的 Hopen嵌入式操作系统（虽然还不够完善）同时由于是研究热点，所以我们可以在网上找到各种各样的免费资源，从各大厂商的开发文档，到各种驱动，程序源代码，甚至很多厂商还提供微处理器的样片这对于我们从事这方面的研发，无疑是个资源宝库对于软件设计来说，不管是上手还是进一步开发，都相对来说比较容易这就使得很多生手能够比较快的进入研究状态，利于发挥大家的积极创造性2．红外技术自七十年代中期IBM 公司发表了颇具影响的关于室内红外无线通信设计与实验的论文以来， 已经有许多学者在致力于红外无线通信的研究主要研究领域包括：红外无线通信的数学模型的建立、强背景干扰下的红外无线通信链路特性的实验研究、红外无线通信调制方式的分析、红外无线通信的均衡技术、红外无线LAN 的原理及多址方式研究、红外无线接收发射的空间分集研究等。

目前， 主要研究工作集中在国外美国加州大学Berkeley 分校，在IBM 和HP 公司的资助下进行了室内红外无线通信的研究， 已实现了50Mb/s 速率采用判决反馈均衡（DFE：Decision Feedback Equalization） 技术的室内红外散射无线通信， 他们的目标是要把速率提高到100Mb/s 以上；AT&Bell 实验室的Condon 等人研制出采用红外链路的ATM 局域网Rednet ， 可实现便携PC 的无缝端到端的通信， 工作速率为2～5Mbps ， 工作距离为4m；Elmirghani 等人提出了集成脉冲位置调制及码分多址（CDMA：Code Division Multiple Access ） 接入的室内红外通信网络模式国内对红外无线通信研究很少电子科技大学研究了室内红外无线通信的性能， 采用DFE 和LMS（Least Mean Square ： 最小均方差）算法调节系数， 对速率达到100Mb/S 的室内通信进行了仿真桂林电子科技大学已实现了4Mb/s 和16Mb/s 的红外无线通信， 分别实现了基于ISA 总线的4Mb/s 红外无线计算机通信卡和基于PCI 总线的16Mb/s 红外控制器的设计。

目前，红外无线通信已经广泛应用于各种设备， 一些商业化的移动终端如掌上型电脑、个人数字主力、移动等都已经安装了红外无线通信器件3．传感器技术当今社会的发展,是信息化的发展在信息时代,人们的社会活动将主要依靠对信息资源的开发及获取、传输与处理传感器是获取自然领域中信息的主要途径与手段,是现代科学的中枢神经系统在国外,传感器技术已广泛地运用到各国军事技术、航空航天、检测技术以及车辆工程等诸多领域例如,军事上,国外激光制导技术迅猛发展,使导弹发射的精度和射中目标的准确性大幅度提高;美国在航空航天领域,研制出了新型高精度高耐性红外测温传感器,使其在恶劣的环境中仍能高精度测量出运行中的飞行器各部分温度;国外的城市交通管理也大多运用电子红外光电传感器进行路段事故检测和故障排解的指挥;同时,国外现有汽车中常装载有新型光电传感器,如激光防撞雷达、红外夜视装置、测量发动机燃料特性、压力变化并用于导航的光纤陀螺等 　　目前我国的传感器技术还处在大规模的研究阶段,在研究实力和影响范围上虽不及日本和欧美一些国家,但却在研究的种类和样式上取得重大的突破4．步进电机驱动技术步进电机又称脉冲电动机，是数字控制系统中的一种执行元件。

其功能是将脉冲电信号变换为相应的角位移或直线位移，且其输出转角、转速与输人脉冲个数、频率有着严格的同步关系D1步进电机由其本身的特点，在具体的应用中有利于装置或设备的小型化和低成本因而，广泛地应用在众多的领域中并得以不断的发展目前，国外对步进电机的控制和驱动的一个重要发展方向是大量采用专用芯片，结果是大大缩小驱动器的体积，明显提高了整机的性能比较典型的芯片有两类：一类芯片的核心是用硬件和微程序来保证步进电机实现合理的加减速过程，同时完成计长走步、正反转等对于开环使用的步进电机，实现合理的加减速过程便可使其达到较高的运行频率而不失步或过冲另一类芯片的核心是实现细分技术目前由于集成芯片受到耐压、电流容量的限制，一般只能用于小功率步进电机的驱动国外所采用的集成技术由于涉及到微电子技术、集成电路加工技术、电力电子技术的前沿，在我国目前情况下暂不能实现，所以用集成加分立元件开发出适合我国国情的高性能驱动器是一个比较现实的做法二）智能马桶控制器技术研究的主要成果 1．嵌入式系统技术嵌入式技术在工业方面未来有几个发展前景：工业无线技术与仪器仪表，无线传感网络与检测、工业机器人相结合等就日本咨询公司的数据来看，在未来的2025年，嵌入式软件市场大概有600亿美元。

这些技术目前正渗透在工业机器人、军事以及其他的方面，并开始大量地走向家庭其中，最明显的是与智能家居相关的嵌入系统，智能家居能自动地帮助人、自动地感应人的需求2．红外技术自从1800年英国天文学家F·W·赫歇尔发现红外辐射至今，红外技术的发展经历了将近两个世纪从那时开始，红外辐射和红外元件、部件的科学研究逐步发展，但发展比较缓慢，直到1940年前后才真正出现现代的红外技术当时，德国研制成硫化铅和几种红外透射材料，利用这些元、部件制成一些军用红外系统，如高射炮用导向仪、海岸用船舶侦察仪、船舶探测和跟踪系统，机载轰炸机探测仪和火控系统等等其中有些达到实验室试验阶段，有些已小批量生产，但都未来得及实际使用此后，美国、英国、前苏联等国竞相发展特别是美国，大力研究红外技术在军事方面的应用目前，美国将红外技术应用于单兵装备、装甲车辆、航空和航天的侦察监视、预警、跟踪以及武器制导等各个领域3．传感器技术传感器技术是一种知识密集型技术现代传感器技术随着半导体技术的发展，已经向着集成化、多功能化、多维化与数据结合、系统化方向发展多传感器数据融合技术就是汲取了多门学科的技术，在传感器的平台上实现对信息的处理。

4．步进电机驱动技术步进电机分三种：永磁式（PM）、反应式（VR）和混合式（HB）步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用 （三）智能马桶控制器技术的发展趋势和存在的问题1．嵌入式系统技术1. 嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持2. 网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如、、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂3. 网络互联成为必然趋势4. 精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本5. 以信息家电为代表的互联网时代嵌入式产品，不仅为嵌入式市场展现了美好前景，注入了新的生命；同时也对嵌入式系统技术，特别是软件技术提出新的挑战这主要包括：支持日趋增长的功能密度、灵活的网络联接、轻便的移动应用和多媒体的信息处理，此外，当然还需对付更加激烈的市场竞争2．红外技术红外无线通信发展非常迅速， 据报道， 日本斯坦利电气日前开发成功了最高速率为500Mb/s 的红外通信光收发元件， 成功实现了全双工通信；Aglient 公司已经在实验室实现了。