单片机课程设计报告.doc

单片机课程设计报告 机械与车辆学院 单片机课程设计报告 （xx-xx学年第一学期） 课程设计题目：水塔水位控制系统 姓名：学号：班级： 指导老师：职称：时间：成绩： 单片机课程设计考查评分表 目录 一、课程设计性质和目的.4二、课程设计的内容及要求.41、硬件设计.42、软件设计.53、功能要求：.5三、课程设计的进度及安排.5四、设计所需设备及材料.6五、设计思路及原理分析.7六、流程图及程序编写.7（1）根据功能要求画出控制程序流程图。.8（2）根据控制程序流程图编写C51程序.8七、调试运行.101、软件测试：.102、硬件测试：.11八、结果及分析.12九、心得体会.13十、参考文献.14十一、致谢.14十二、附录.15【1】整流器protel防真原理图：.15【2】数字时钟.16 一、课程设计性质和目的 单片机课程设计是单片机原理与接口技术课程与实验结束后的一门综合性实践课。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。所选题目水塔水位控制紧密结合所学的主要内容，加深巩固所学知识，同时对所学内容进行扩展，有一定的深度和广度，能充分发挥学生的能动性和想象力。通过电路设计、安装、调试等一系列环节的实施，提高学生的单片机应用系统的设计能力。 相信本次的设计一定能够给老百姓的生活带来方便，也一定会具有广阔的市场前景，一定能够使我们电子设计能力得到很好的锻炼，使我们的理论和现实生活联系起来！ 二、课程设计的内容及要求 1、硬件设计 （1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经三极管和电阻后接光电耦合器，通过继电器控制水泵，P1.3输出接LED，当出现故障时LED闪烁；当出现故障时报警。 （2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.2口。 （3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 （1）根据功能要求画出控制程序流程图。（2）根据控制程序流程图编写C51程序 3、功能要求： （1）水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 （2）水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。（3）供水系统出现故障时，自动报警。 表1水塔水位信号状态表 三、课程设计的进度及安排 单片机系统课程设计报告 专业：学生姓名：学号：指导教师： 完成日期：xx年3月17日 目录 1设计任务和性能指标.31.1设计任务.错误！未定义书签。2设计方案.42.1任务分析.42.2方案设计.43系统硬件设计.53.1时钟的电路设计.53.2复位电路设计.53.3灯控电路设计.53.4倒计时电路设计.63.5按键控制电路设计.74系统软件设计.84.11秒定时.84.2定时程序流程.84.3交通灯的设计流程图.94.4定时器0与中断响应.105仿真及性能分析.105.1仿真结果图.115.2仿真结果与分析.126心得体会.13参考文献.14附录1系统原理图.15附录2系统PCB图.错误！未定义书签。附录3程序清单.17 1设计任务 1.1设计任务 利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图5.1所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 东 南 图5.1交通灯示意图 1.基本要求 （1）主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干 道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2）主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒， 支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。 （3）在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。 黄灯亮时，原红灯按1Hz的频率闪烁。 （4）要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在099秒内任意设置。2.选做 （1）可设置紧急按钮，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆 禁行而行人通行状态，即主干道和支干道均为红灯亮。（2）实现绿波带。所谓绿波带，是指在一定路段，只要按照规定时速， 就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离，自动设置信号灯的点亮时间差，以保证车辆从遇到第一个绿灯开始，只要按照规定速度行驶，之后遇到的信号灯将全是绿灯。 2设计方案 2.1任务分析 模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些LED和数码管，模拟真实交通灯的功能。红、黄、绿交替闪亮，倒计数显示时间等，用于管理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。2.2方案设计 1.硬件方案 根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图5.2所示。 键盘 单片机 LED显示 三色指示灯 图5.2系统的硬件原理框图 单片机可选用AT89C51，它与8051系列单片机全兼容，但其内部带有4KB的FLASHROM，设计时无需外接程序存储器，为设计和调试带来极大的方便。南北向和东西向各采用2个数码管计时，同时需要对该方向的指示灯的点亮时间进行倒计时。键盘系统可以根据系统的需要设置不同的键的个数，可以选择线式键盘或矩阵式键盘，若单片机的IO口不够用时，可以考虑扩展8255或8155满足系统的要求。2.软件方案 根据设计要求，程序框图如图5.3所示。软件可由汇编语言完成，也可由C语言完成。软件设计可以分为以下几个功能模块：主程序：初始化及键盘监控。计时程序模块：为定时器的中断服务子程序，完成0.1秒（或其他时间）和1秒的时间定时。 显示程序模块：完成12个发光二极管（实际上只需驱动6个）和4个LED数码管的显示驱动。键盘扫描程序模块：判断是否有键按下，并求取键号。 主程序流程图 3系统硬件设计 3.1时钟电路设计 如上图所示，采用内部时钟产生方式，在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自击震荡。其发出的时钟脉冲直接送入片内定时控制部件。 3.2复位电路设计 如上图所示，采用上电+按钮电平复位方式，当按下按钮时，RST管脚高电平触发。为保证复位可靠，RC时间常数应大于两个机器周期，电容取33uf，电阻取200欧。 3.3灯控制电路设计 西南科技大学 xx级微机原理与接口技术 课题名称 姓名学号、系、部 专业指导教师课程设计报告微机原理与接口技术制造科学与工程学院 xx年月日院 目录 一、绪言?1 二、系统设计?1 2.1系统整体流程图?1 2.2日历时钟的控制方案论证?1 2.3单片机的选择方案论证?2 2.4键盘选择方案论证?2 2.5显示模块的选择方案论证?2 2.6模块的选择方案论证?2 三、硬件电路设计?2 3.1日历时钟的控制电路图?2 3.2行列式键盘的设计?3 3.3数码管显示电路的设计?3 3.4蜂鸣器驱动电路的设计?4 3.5主要元器件选择?4 四、程序流程图?5 五、c语言程序设计?5 六、日历时钟的控制器仿真?19 6.1Keil调试?19 6.2Proteus调试?19 七、结束语?20 八、参考文献?21 1、绪言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。本设计采用AT89C51单片机作为主要核心部件，附以上电复位电路，时钟电路及按键调时电路组成。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。 2、系统设计 2.1设计任务 1、利用MCS-51内部定时器定时，编程实现年、月、日、时、分、秒的显示，显示格式为：年月日：10-06-18 时分秒：09-12-35 也可自行设定显示格式，两部分可按键切换显示； 2、能按键调整日期、时间的数值； 3、可设定时间报警，报警的时间至少有2个，报警时应有报警指示。 4、要求至少调试出任务的前两项。 2.2方案比较与论证 2.2.1系统整体流程图 始密码由程序设定，输入完后按确定键开锁，取消键清除所有输入。用8位数码管组成显示 电路提示信息，当输入密码时，只显示“-”，当密码位输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则开锁，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。当密码不正确时，禁止按键输入3秒，同时启动蜂鸣器发出“嘀、嘀”报警声。 2.2.3单片机的选择方案论证 方案一：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案 方案二：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。 综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。 2.2.4键盘选择方案论证 方案一：采用独立式键盘。由于各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。但本题发挥部分要求12个功能键，按键数目较多，这就需要较多的输入口线，而且电路结构复杂。故此方案不可取。 方案二：采用行列式键盘。它由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行线信号和列线信号分别通过两个接口和CPU相连，通过