⑴ 球一份关于单片机或c语言的论文!2000字左右的
一·基于MSP430 单片机的电源监控管理系统(单片机论文)
引言
大功率直流开关电源由PFC 和DC-DC 变换器组成,为了提高可靠性,并能够对其进行脱机或远程监控管理,在开关电源模块内设置监控管理系统。该系统对电源故障类进行监控,对电源输出的电压电流进行自动设定和调节,通过串行通信接口,与远程中心监控站进行远程监控和管理,这一功能在通信系统基站供电系统中尤为重要。本文提出了一种基于MSP430单片机的电源监控管理系统的设计和实现。
1 系统结构和硬件电路设计
系统的整体设计结构如图1所示。本系统采用的核心芯片为TI公司推出16位系列单片机MSP430。MSP430具有集成度高,外围设备丰富,超低功耗等优点。单片集成了多通道12bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器,采用串行在线编程方法,单片可以满足绝大多数的应用需要。 MSP430的这种高集成度使应用人员不必在接口、外接I/O及存储器上花太多的精力,而可以方便的设计真正意义上的单片系统,在许多领域得到了广泛的应用。下面介绍该系统可以实现的功能和基于MSP430F149的电控系统的设计。
1.1 系统功能:
a.开机控制。上电后,单片机开始工作,按下电源键,点亮指示灯后,将电网220V接入PFC,开关电源启动工作,然后接于负载。
b.电压设定和调节。用单片机A/D口采集开关电源的输出电压值,并显示于液晶屏上,通过单片机控制数字电位计调节输出电压值,实现自动调节;或者通过键盘的左右键选出电压调节页面,用上下键进行手动调节;也可以通过通信接口实现远程调节。
c.电流调节。多台开关电源并联使用时,要求各台电源的负载电压相等。单片机A/D口采集转换成电压值的负载电流值,通过通信口得到各台电流值,取电流平均值,控制数字电位计调节输出电压,使输出负载电流达到平均值;或者通过键盘的左右键选出电流调节页面,用上下键进行手动调节。
d.故障报警。单片机通过光电耦合器检测到各项输入输出故障时,扬声器产生蜂鸣,相应的报警灯闪烁,并在液晶屏上显示故障类型及处理方法。
e.监测。单片机A/D口对电网电压,输出电压,输出电流进行采集测量,当出现超限时进行报警。
f.通信。包括单片机与各台开关电源间的通信和单片机与中心监控站的通信。
1.2 电压调节电路
电压调节电路由单片机、数字电位计X9313和可调分流基准芯片TL431组成,其电路原理图如图2所示。Xicor9313是固态非易失性电位器,可用作数字控制的微调电位器。TL431是TI生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源,它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从VREF(2.5V)到36V范围内的任何值。工作时,单片机的一个IO控制INC计数输入脚,为其提供计数脉冲,此输入端为下降沿触发。另一个IO控制U/D升降输入端,当U/D为高电平时,X9313内部计数器进行加法计数,VW端的输出电压上升,由于VW接地,使VH端电压降低,而TL431的REF输出端电压为恒定的2.5V,从而使Vcc处输出电压升高;同理当U/D为低电平时,Vcc处输出电压降低,这样就实现了电压输出调节。
1.3 模拟数据采集
MSP430F149内嵌入一个高精度的,具有采样与保持功能的12位ADC转换模块,内部提供各种采样与保持时钟源。MSP430有8个外部输入通道可选, 最高采样速度可达200KHZ,并且还内置温度传感器,可以测量芯片内的温度,如果测量温度高于或低于预设的温度是,可以通过外接部件显示告警信息,同时具有6种可编程选择的内部参考电压。该转换模块为一些需要模拟量采集的场合提供了便利。我们选择的参考电压是0~2.5V,这样MSP430F149的AD分辨率就是2.5/4096 = 0.61V左右。由于输入的模拟电压量较高,不能直接与单片机的ADC采样端口相连,因此用串联一个滑动变阻器的方法进行了降压处理,成功解决了上述问题。
1.4 人机对话设计
系统的人机操作界面由液晶显示屏、指示灯和键盘组成。液晶选用的是基于T6963C 的液晶模块YM12864。键盘采用的是3×3 的阵列接法,系统采用了图形用户界面,操作简单易行,显示实用美观。工作时,液晶屏可以实时显示采集到的电网电压、输出电压、输出电流及各种报警信息,操作相应键盘可以进行显示页面的切换,对输出电压,输出电流进行自动、手动及远程控制调节。当有报警信息产生时,相应得指示灯会闪烁警示,同时与单片机连接的扬声器会产生报警蜂鸣声,以提醒操作人员做出相应的处理。
2 系统软件设计
430 支持汇编语言和C 语言两种语言编程,因此可以在一个工程文件中同时用两种语言,使用汇编语言,便于在调试时寻找逻辑和指令的联系及地址的定位正确与否。使用C 语言进行编程大大减少了工作量,编好后的程序可读性好,易于修改和维护。开发工具使用IARSystems 公司的IAR Embedded Workbench,它集成了编辑、编译、链接、下载与在线调试(Debug)等多种功能,使用方便,并具备高效的C 语言编译能力。
考虑到软件开发效率及可维护性,系统软件设计遵循模块化的编程思想,将系统功能划分为几个相对独立的功能模块。它们包括:液晶显示模块、AD 转换模块、按键监测响应模块、报警监测响应模块、电压电流调节模块、数据处理模块、通信模块。每个模块都要进行独立的测试,最后结合到一起。整个系统的软件流程图如图3 所示。
按键监测模块是其中的重要组成部分,它控制着AD转换的启动,显示页面的切换,及电压电流的自动调节,手动调节,远程调节的启动和切换。报警监测模块对开关电源的保护起着至关重要的作用,它实时的监测着开关电源是否出现故障,当发生输入电压过压,输入电压欠压,PFC故障时应切断总电源,当发生输出电压过压,输出电压欠压,模块过热,及IPM保护故障时应关断DC-DC变换器。
在对各模块进行整合时,要注意各中断之间的冲突。由于在MSP430 的中断优先级中,ADC12 采样转换中断优先级高于TIMERA 中断,因此当在响应TIMERA 中断的过程中会执行ADC12 采样转换中断,或者TIMERA 的中断响应被迫延迟,这样就会影响在TIMERA中断中执行的报警监测响应程序,不能达到对开关电源故障类的实时检测。在本系统中,利用按键控制ADC12 采样转换中断的启动和关闭,从而解决中断冲突。
3 结论
本文在基于MSP430F149电源监控管理系统的设计和实现的基础上对MSP430的系统设计做了讨论,提出并解决了在设计中出现的问题。本文作者的创新点:利用MSP430的系统结构简单,外围电路少,效率高的特点,设计实现了简洁直观、使用方便、操作全程汉字提示、监控能力强、运行稳定、安全可靠的电源监控管理系统,大大降低了成本,取得了相当可观的经济效益,满足实际需求。
二·C语言论文:
嵌入式以门槛高,入门难的方式拦截了无数的学者。然而单片机作为嵌入式的入门课,如何以一种正确的方法学习单片机将关系到是否能学习好嵌入式。
纵所周知,学习嵌入式先玩ptotel,再做单片机。Protel简单的来说就是一个做PCB板的纯英文的软件。学习ptotel前必需具备一定的电路基础和英语能力,电路基础我想大部分同学都是有的,而英语这一块却是许多人所头疼的。这对英语基础差的同学是一种打击,再者如果毅力不强,我想你是自学不下去的。毅力是学任何东西所必需的一种能力、素质,是一种遇挫折而不言败的决心。
不管学的是protel还是单片机,首先要找一个能够指导你的人。何谓指导,指导并不是说他要一步一步地教你去做,而是一个在关键时刻能够为你指出一条道路的人。
我认为学习嵌入式方法最重要,在学protel和单片机之前应该想办法了解关于学习它们的方法。比如说protel吧,许多人理科的学生都是以一种纯理解的角度去学的,画一个导线、元件问一下为什么要这样画,生成网络表也追根溯源地问个网络表的由来。其实许多东西只是懂用就行,理论的东西懂得再多不懂用也是枉然的。
所以学习protel有地方不懂你就问你的指导员,有许多的东西是规定死了的,不是你想半天一夜就可以为你而改变的。这不同于软件设计,软件设计在你的苦思之下也许可以找到另一种更好的方法。
单片机嘛,不得不承认中国没一本单片机好书。我学习单片机的时候看过的单片机书有七本,大多数都是不尽人意的。在这里我冒昧地说:中国人写书确实缺乏一点“读者至上”的原则。我所看过的单片机书我想有很多都是以他的角度去写的,没有几个人是站稳在读者的角度上写的。书上的章节注释极不清楚,许多重要的地方都是没有说明的,说句不好听的话,作者似乎以为读者的水平也像他一样高。而外国人的书呢,同样的书,同样的知识点,有同样的中国人的书的两三倍那么厚,这是为什么。这是因为外国人的书点点滴滴都是面向着读者的。注释、说明、总结应有尽有。所以,我在这里发表一个也许同胞会扔鸡蛋到我身上的观点,那就是:不管学什么,优先选择外文翻译书,或是纯英文书。得到一本好书对我们的影响极为巨大。这一部分我用一句话来总结就是:中国人的书适合教学,而外国人的书不仅适合教学还适合自学。
中国人的单片机书往往都是先介绍单片机的内部结构、中断,定时器,然后再到I/O口。一开始就让我们学习单片机内部结构,中断、定时器的内部结构和原理,把我们弄得一塌糊涂的时候再和我们讲例子,怎样去操作实验板。如果自学的话我想许多同学是学不下去的,干嘛要把非得把单片机的内部结构像解剖学一样弄个彻底才实践去应用它呢?即使你把单片机全解剖清楚了还是不会用你手中的这块实验板的。我觉得如果在学单片机之前没有学过汇编语言就直接用C语言学的话,即使学完了单片机,对单片机的内部结构和单片机的工作原理也是不清楚的。学了汇编之后再学单片机的话效果将会好得多,所以不要心急,有些东西是急不来的。
所以我认为学习单片机要在实践中学习,先实践再去了解它的结构和原理,如果你实在不能了解它的结构和原理那也无所谓的,只要你懂得用就可以了!(没学过汇编的只能这么说了)
我们可以先从 I/O口学习,看一些例子烧录些程序,再看一下现象,之后再尝试了解一下所要用到的单片机的内部结构,最后在这个现象的知识基础上,编一个自己想要的程序、现象出来。这样学习的话既不无聊,成就感也有了。为什么有些人可以把学习当一种快乐,而许多人在唉声叹气,我想有一部分是出自这个原因。
不同的实验板有不同的PCB图,所以I/O的操作也是有所不同的。不过操作的原理都是一样的,有些同学可能会抱怨教程里的实验板和自己手中的实验板不同,这是大可不必多虑的。I/O这一步在调试中看现象的理念很重要,比如改变一个语句会产生何种现象,为什么会产生,这些都是要在调试中掌握的。
中断的学习方法也是类似的,先实践发现有陌生的地方就去查看相应的寄存器,等实现了自己想要的现实再慢慢地解剖一下单片机的寄存器,这样学起来会更有意义,记得更牢。中断也没复杂的东西的,只不过学几个中断函数,优先级之类的。有一定C语言基础的同学在优先级这一块可以联系C语言中运算符的优先级,我相信有了C语言基础定义一两个中断函数也不是什么问题了的。
我学过的单片机的内容在我文档的实例之中,实例的数量不多,但这些都是直接点击单片机知识点的。随着我的学习渐渐地深入后我再把我实现过的东西写入实例之中吧。
希望对你有所帮助,祝成功!
⑵ 谁有单片机的小车论文
基于51单片机的红外遥控小车设计和制作 论文摘要:本文介绍一款红外线遥控小车,以AT89S51单片机为核心控制器,用L289驱动直流电机工作,控制小车的运行。本款小车具有红外线遥控手动驾驶、自动驾驶、寻迹前进等功能。本系统采用模块化设计,软件用C语言编写。
论文关键字:AT89C51单片机 直流电机 红外线遥控 循迹 L298
一、设计任务和要求
以AT98C51单片机为核心,制作一款红外遥控小车,小车具有自动驾驶,手动驾驶和循迹前进等功能。自动驾驶时,前进过程中可以避障。手动驾驶时,遥控控制小车前进、后退、左转、右转、加速等操作。寻迹前进时小车还可以按照预先设计好的轨迹前进。
二、系统组成及工作原理
本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成红外编码信号的发射和接受、障碍物检测、轨迹检测、直流电机运行的发生等功能。软件主要完成信号的检测和处理、设备的驱动及控制等功能。AT89S51单片机查询红外信号并解码,查询各个检测部分输入的信号,并进行相应处理,包括电机的正反转,判断是否遇到障碍物,判断是否小车其那金中有出轨等。系统结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图
三、主要硬件电路
1、遥控发射器电路
该电路的主要控制器件为遥控器芯片HT6221,如图2所示。HT6221将红外码调制成38KHZ的脉冲信号通过红外发射二极管发出红外编码。图2中D1是红外发射二极管,D2是按键指示灯,当有按键按下时D2点亮。
HT6221的编码规则是:当一个键按下超过36ms,振荡器使芯片激活,如果这个按键按下且延迟大约108ms,这108ms发射代码由一个起始码(9ms),一个结果码(4.5ms),低8位地址码(9ms~18ms),高8位地址码(9~18ms),8位数据码(9~18ms)和这8位数据码的反码 (9~18ms)组成,如果按键按下超过108ms仍未松开,接下来发射的代码将仅由起始码(9ms)和结束码(2.5ms)组成。按照上图的接法,K1~K8的数据码分别为:0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07。
图2 遥控发射器电路原理图
2、红外线接收模块
该模块使用一体化红外接收头1838,其电路如图3所示。瓷片电容104为去耦电容,DOUT即是解调信号的输出端,直接与单片机的P3.2口相连。有红外编码信号发射时,输出为检波整形后的方波信号,并直接提供给单片机。
图3 红外接收原理图
3、电机驱动模块
该模块主要由芯片L298控制两个电机的正反转,以及改变电机的转速,其电路如图4所示。L298 芯片是一种高压、大电流双全桥式驱动器。其中SENSEA、SENSEB分别为两个H桥的电流反馈脚,不用时可以直接接地。VCC,VS是接电源引脚,电压范围分别是4.5~7V、2.5~46V,设计中VCC端与单片机电源端共用5V工作电源,VS端独立接9V电源。ENA,ENB为使能端,低电平禁止输出。IN1,IN2,IN3,IN4为数据输入引脚,OUT1,OUT2,OUT3,OUT4为数据输出引脚。D1~D8是保护二极管(IN5819),用于释放掉电机停车时产生的反响尖峰电势,否则会击坏L298。
4、障碍物检测和寻迹模块
障碍物检测和轨迹检测原理是相同的。从经济的角度考虑,该模块选用了反射式光耦,其电路如图5所示。反射式光耦由一个红外发射管和一个光敏三极管组成。LM324是电压比较器,当3脚的电平大于2脚时,输出端1脚输出高电平,反之输出低电平。高低电平的值取决于LM324的2脚电平,调整电位器R23使LM324的2脚电压为3V。
避障电路安装在小车的头部的左右两边,分别用于检测左右障碍物。工作过程是:当无障碍物时,不反射红外线,光敏三极管截止,LM324的3脚在R16的上拉作用下为高电平(5V),大于2脚电压(3V),输出高电平;当遇到障碍物时,反射红外线,光敏三极管导通,比较器3脚接地,小于2脚电压(3V),输出低电平。单片机根据电平的变化判断有无障碍物,当左边遇到障碍物时小车右转,当右边遇到障碍物时小车左转。
循迹电路安装在小车的底部的左右两边,循迹是通过辨别黑白色来行走。工作过程是:红外发射管发出红外光,当遇到黑色,不反射红外光,比较器输出为高电平;当遇到白线,红个光反射回来,比较器输出为低电平。当左边检测到白色时小车右转,当右边检测到白色时小车左转,当两边检测到的都是黑色时小车前进,当两边检测到的都是白色时小车停止。
图5 障碍物检测、轨迹检测原理图
四、软件设计
本系统的软件用C语言编写,分为主程序,外部中断解码子程序、自动驾驶子程序、手动驾驶子程序、障碍物检测子程序、轨迹检测子程序、定时器1中断调速子程序等。主程序完成系统硬件的初始化、子程序调用等功能。主程序、解码子程序如图6、图7所示。
图6 主程序流程 图7 解码程序流程图
结束语:
经实践表明,本文所设计的红外线遥控小车运行稳定、遥控灵敏、占用系统硬件资源少。且在不改变硬件电路,仅通过软件编程小车就可以实现障碍物检测、报警等功能。
参考文献:
[1] 陈权昌,李兴富.单片机原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2007
[2] 吴金戌,沈庆阳,郭庭吉.8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社,2002
[3] 侯玉宝,陈忠平,李成群,等.基于Proteus 的51系列单片机设计与仿真.北京:电子工业出版社,2008
[4] 郝建国,郑燕.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京:清华大学出版社,2006
⑶ 基于单片机的超声波测距仪毕业论文
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基于单片机的超声波测距仪设计及其应用分析
[摘要] 本文利用超声波传输中距离与时间的关系,采用AT89C51单片机进行控制及数据处理,设计出了能精确测量两点间距离的超声波测距仪。该测距仪主要由超声波发射器电路、超声波接收器电路、单片机控制电路、环境温度检测电路及显示电路构成。利用所设计出的超声波测距仪,对不同距离进行了测试,并进行了详尽的误差分析。
[关键词] 超声波测距 单片机 温度传感器
随着社会的发展,人们对距离或长度测量的要求越来越高。超声波测距由于其能进行非接触测量和相对较高的精度,越来越被人们所重视。本设计的超声波测距仪,可以对不同距离进行测试,并可以进行详尽的误差分析。
一、设计原理
超声测距仪是根据超声波遇到障碍物反射回来的特性进行测量的。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即中断停止计时。 通过不断检测产生波发射后遇到障碍物所反射的回波,从而测出发射超声波和接收到回波的时间差T,然后求出距离L。基本的测距公式为:L=(△t/2)*C
式中 L——要测的距离
T——发射波和反射波之间的时间间隔
C——超声波在空气中的声速,常温下取为340m/s
声速确定后,只要测出超声波往返的时间,即可求得L。
二、超声波测距仪设计目标
测量距离: 5米的范围之内;通过LED能够正确显示出两点间的距离;误差小于5%。
三、数据测量和分析
1.数据测量与分析
由于实际测量工作的局限性,最后在测量中选取了一米以下的30cm、50cm、70cm、80cm、90cm、100cm 六个距离进行测量,每个距离连续测量七次,得出测量数据(温度:29℃),如表所示。从表中的数据可以看出,测量值一般都比实际值要大几厘米,但对于连续测量的准确性还是比较高的。
对所测的每组数据去掉一个最大值和最小值,再求其平均值,用来作为最终的测量数据,最后进行比较分析。这样处理数据也具有一定的科学性和合理性。从表中的数据来看,虽然对超声波进行了温度补偿,但在比较近的距离的测量中其相对误差也比较大。特别是对30cm和50cm的距离测量上,相对误差分别达到了5%和4.8%。但从全部测量结果看,本设计的绝对误差都比较小,也比较稳定。本设计盲区在22.6cm左右,基本满足设计要求。
2.误差分析
测距误差主要来源于以下几个方面:
(1)超声波发射与接收探头与被测点存在一定的角度,这个角度直接影响到测量距离的精确值;(2)超声波回波声强与待测距离的远近有直接关系,所以实际测量时,不一定是第一个回波的过零点触发;(3)由于工具简陋,实际测量距离也有误差。影响测量误差的因素很多,还包括现场环境干扰、时基脉冲频率等等。
四、应用分析
采用超声波测量大气中的地面距离,是近代电子技术发展才获得正式应用的技术,由于超声测距是一种非接触检测技术,不受光线、被测对象颜色等的影响,在较恶劣的环境(如含粉尘)具有一定的适应能力。因此,用途极度广泛。例如:测绘地形图,建造房屋、桥梁、道路、开挖矿山、油井等,利用超声波测量地面距离的方法,是利用光电技术实现的,超声测距仪的优点是:仪器造价比光波测距仪低,省力、操作方便。
超声测距仪在先进的机器人技术上也有应用,把超声波源安装在机器人身上,由它不断向周围发射超声波并且同时接收由障碍物反射回波来确定机器人的自身位置,用它作为传感器控制机器人的电脑等等。由于超声波易于定向发射,方向性好,强度好控制,它的应用价值己被普遍重视。
总之,由以上分析可看出:利用超声波测距,在许多方面有很多优势。因此,本课题的研究是非常有实用和商业价值。
五、结论
本设计的测量距离符合市场要求,测量的盲区也控制在23cm以内。针对市场需求,本设计还可以加大发射功率,让测量的距离更加的远。在显示方面,也可以对程序做适当改动,使开始发射超声波时LED显示出温度值,到超声波回波接收到以后通过计算得出距离值时,LED自动切换显示距离值,这样在视觉效果上得到更加直观的了解。
参考文献:
[1]孙涵芳徐爱卿:MCS一51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[2]金篆芷王明时:现代传感器技术[M].电子工业出版社.1995.331—335
[3]孙涵芳徐爱卿:MCS一51/96系列单片机原理及应用(修订版)[M].北京:北京航空航天大学出版社.2002.46-170
[4]路锦正王建勤杨绍国赵珂赵太飞:超声波测距仪的设计[J].传感器技术.2002
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⑷ 单片机论文摘要(英译汉)
近年来随着工业的发展,人们对过程控制的精密度和可靠性提出了更多更高的要求,因而液位控制也向着功能齐全,控制灵活,操作简单,控制精度准确的方向发展。液位调节器是生产中应用很广液位测量和控制的设备,所以测量的精确性和控制的准确性是本设备的关键。
在研究国内现有传统的液位调节器的基础上,设计的了采用AT89C51单片机为核心,
A/D转换器采用ADC0809、D/A转换器采用DAC0832、键盘显示芯片采用74LS165、74LS164。外部数据存储器采用PCF8583;硬件电路包括:温度检测电路、A/D转换电路、D/A转换电路、键盘显示电路、V/I转换电路、电源电路,由这些构成一个单片机液位调节系统。软件包括PID控制算法、液位控制。
本系统把单片机应用于液位测量控制中,既提高了产品的功能和质量,又降低了成本。本系统还具有结构先进合理、功能完善、满足控制精度的要求、抗干扰能力强、较高的灵活性和可靠性、通用性好、价格低,使用方便等特点。
With
instrial
development
in
recent
years,
process
control
for
precision
and
reliability
of
more
higher
requirements,
and
also
toward
the
liquid
level
control
functions,
control
of
a
flexible,
simple
operation,
precise
control
precision
direction.
Liquid
level
regulator
is
a
very
wide
application
of
the
proction
of
liquid
level
measurement
and
control
equipment,
so
the
accuracy
of
measurement
and
control
accuracy
is
the
key
to
the
equipment.
Available
in
the
traditional
liquid
level
regulator
on
the
basis
of
the
design
using
AT89C51
single-chip
microcomputer
as
the
core,
A
/
D
converter
using
ADC0809,
D
/
A
converters
used
DAC0832,
keyboard
display
chip
74LS165,
74LS164.
The
use
of
external
data
memory
PCF8583;
hardware
circuit
including:
temperature
detection
circuit,
A
/
D
conversion
circuit,
D
/
A
converter
circuit,
a
keyboard
display
circuit,
V
/
I
conversion
circuit,
power
circuit,
and
these
constitute
a
single-chip
level-conditioning
systems
.
Software,
including
PID
control
algorithm,
level
control.
The
system
applies
to
the
single-chip
control
of
liquid
level
measurement,
not
only
to
enhance
the
proct's
features
and
quality,
and
reced
costs.
The
system
also
has
advanced
and
reasonable
structure,
function
and
meet
the
requirements
of
control
precision,
strong
anti-interference
ability,
high
flexibility
and
reliability,
versatility,
and
low
prices,
easy
to
use
and
so
on.