单片机课程设计-自动滚动广告机设计.doc

单片机课程设计：自动滚动广告机 目 录摘要1第一章 绪论21.1前言21.2国内外状况21.3自动滚动广告机简介21.4自动滚动广告机的前景31.5 论文研究的主要内容3第二章 自动滚动广告机设计42.1任务要求42.2设计原理及总体结构42.3硬件设计52.3.1总电路图52.3.2 最小系统简介62.3.3 电机模块72.4 P89V51RB2单片机82.4.1 P89V51RB2单片机功能框图与引脚配置82 4.2 引脚配置92.4.3 P89V51RB2单片机的特性102.5软件设计122.5.1流程图如下13第三章 设计总结14参考文献15附录1 所用全部硬件资源15附录2 电路示意图可由下图表示：17附录3 源程序18摘要 广告是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。论文采用P89V51RB2增强型单片机作为自动滚动广告机的控制核心，通过电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块的选用，利用P89V51RB2控制电机驱动芯ULN2003驱动步进电机24BYJ-48，使之输出正转停止反转停止的信号（输出电压12V），使电机遵从上述动作并最终使广告片随之转动，完成对自动滚动广告机的设计。自动滚动广告机的出现使有限的平面广告资源得到了成倍的提升并大大降低了广告主广告投放成本，多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台，将给这一新兴产业注入革命性的燃料，推动广告行业向着新的高度前进。 关键词：单片机 电源 电机 第一章 绪论1.1前言什么是广告：广告是为了某种特定的需要，通过一定形式的媒体，并消耗一定的费用，公开而广泛地向公众传递信息的宣传手段。随着我国经济持续高速增长、市场竞争日益扩张、竞争不断升级、商战已开始进入“智”战时期，广告也从以前的所谓“媒体大战”、“投入大战”上升到广告创意的竞争。它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式。1.2国内外状况 改革开放三十年以来，伴随着经济的快速发展，市场竞争越来越激烈，各种新产品新技术不断涌现，行业内以及行业间的竞争趋向白热化，往日“酒香不怕巷子深”的状况以彻底不复存在。随着我国经济持续高速增长、市场竞争日益扩张、竞争不断升级、商战已开始进入“智”战时期，广告也从以前的所谓“媒体大战”、“投入大战”上升到广告创意的竞争。它是商品生产者、经营者和消费者之间沟通信息的重要手段，或企业占领市场、推销产品、提供劳务的重要形式，这样广告的作用就普遍得到各大公司团体的重视，广告宣传支出不断加大。1.3自动滚动广告机简介 自动广告机是利用标准液晶显示器、液晶电视机，通过联网和多媒体系统控制等方式实现信息显示和视频广告播放的新一代智能设备。 滚动广告机是向人们提供广告信息的一种手段。多画面滚动广告机，是一种能全面展示企业产品和企业形象的新媒体，该项目产品将单片机技术和机械结构融为一体，具有动静结合、自动定时定格、自动往复播放、广告画面变化生动并具备普通静态平面广告色彩丰富，画面清晰的优点。1.4自动滚动广告机的前景今天的信息发布者已经不满足于这些受众广泛却没有针对性的传统信息渠道。信息媒体市场正在由大众行销转向分众行销。在产品与消费者不断被细分化的时代，传统媒体的局限性是无法有效地区分产品的目标受众群。 技术革新推动产业发展。为了更好地发掘市场潜力，以数字化、网络化的播放系统取代现行的广告机本地播放方式将是楼宇电视广告行业发展不可阻挡的趋势。多样化、实时化的发布模式以及智能化、人性化的管理平台，将给这一新兴产业注入革命性的燃料，推动广告行业向着新的高度前进。1.5 论文研究的主要内容论文研究涉及到硬件部分和软件部分。硬件方面有广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。软件方面用汇编语言编程了P89V51RB2定时器系统。第二章 自动滚动广告机设计2.1任务要求1.用步进电机带动五张广告片，设置启动键，当按下键后，广告牌开始工作。2.每隔5秒，广告牌切换一次。3.有广告牌定位功能。4.写出详细设计报告，给出电路和源程序。2.2设计原理及总体结构 用P89V51RB2单片机作为自动滚动广告机的控制核心，通过定时器T0精确定时一秒，实现一个和真实时间同步的系统时钟，利用P89LV51RD2B控制电机驱动芯片ULN2003使之输出信号，使电机遵从上述动作,并最终通过皮带连接滑轮使广告片随之转动。 另外，还有利用双位七段数码管显示时间。总体平面示意图如下图2.1所示2.1 总体平面示意图根据设计要求，我们的自动滚动广告机主要由五个模块构成：广告机框架、电源及稳压模块、主控模块、电机驱动模块、电机模块组成。整个硬件电路设计的总体结构框图可由下图2.2表示：电 源稳 压主控模块P89V51RB2 ULN2003步 进 电 机2.2 硬件设计2.3硬件设计2.3.1总电路图2.3 总体电路示意图2.3.2最小系统简介在自动控制系统中，大部分控制核心均为微处理器，而单片机以高性能，高速度，体积小，加个低廉，稳定可靠而得到广泛应用，成为设计的首选微控制器，单片机结合简单的接口电路即可构成单片机最小系统，它是智能控制的基础，也是测控，监控的重要部分。单片机最小系统，也可以称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机，晶振电路，复位电路。下面是本课程设计所用的最小系统电路图，气系统资源完全开放，已经把全部的I/O端口资源提供出来，该单片机采用11.0592MHz晶振，配合其他模板或自行搭建用户电路课实现任意实验功能。板上电路简介实用，接口设计灵活，使用方便，也可以在课程设计结束后继续开发各种功能。2.3.3 电机模块步进电机是纯粹的数字控制电动机。它将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。如下图所示，驱动方式为二相四拍方式各线圈通通电顺序如下表： 相顺序ABAB01100101102001131001表1-1电机正反转控制和速度控制： 当电机绕组通电时序为AB-BA-AB-BA-AB时为正转，通电时序为AB-BA-AB-BA-AB时为反转。步进电机的驱动电路，微电脑向步进电机输入端传送1或0信息，则可实现上述操作。通过不同长度的延时来得到不同频率的步进电机输入脉冲，从而得到多种步进速度，也就是改变电机的转动速度。2.4 P89V51RB2单片机：P89V51RB2型单片机概述P89V51RB2/RC2/RD2是一款80C51微控制器，包含16/32/64kB Flash和1024字节的数据RAM。P89V51RB2/RC2/RD2的典型特性是它的X2方式选项。利用该特性，设计工程师可使应用程序以传统的80C51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或X2方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的吞吐量。从该特性获益的另一种方法是将时钟频率减半而保持特性不变，这样可以极大地降低电磁干扰(EMI)。Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP）。并行编程方式提供了高速的分组编程（页编程）方式，可节省编程成本和上市时间。ISP允许在软件控制下对成品中的器件进行重复编程。应用固件的产生/更新能力实现了ISP的大范围应用。P89V51RB2/RC2/RD2也可采用在应用中编程（IAP），允许随时对Flash程序存储器重新配置，即使是应用程序正在运行也不例外。2.4.1 P89V51RB2单片机功能框图与引脚配置功能框图 2.4.2 引脚配置P89V51RB2单片机引脚2.4.3 P89V51RB2单片机的特性 *80C51核心处理单元；*5V的工作电压，操作频率为040MHZ；*具有ISP（在系统编程）和IAP（在应用中编程功能；*通过软件或ISP选择支持12时钟（默认）或6时钟的工作模式；*SPI（串行外围接口）和增强型UART；*PCA（可控编程计数器阵列），具有PWM和捕获/比较功能；*4个8位I/O口，含有3个高电流PI口（每个I/O的电流为16mA）;*3个16位定时器/计数器；*可编程看门狗定时器（WDT）；*2个DPIR寄存器；*低EMI方式（ALE禁能）；*兼容TTL和COMS逻辑电平；*掉电检测及底功耗模式；+12V直流供电电源+5V直流逻辑电平ULN2003电 机 驱 动 芯 片单片机指令总线驱动电机保护 电 路2.5 电机驱动电路ULN2003简介高耐压、大电流达林顿管ICULN2003 概述与特点 ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。 该电路的特点如下： ULN2003 的每一对达林顿都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL 和CMOS 电路 直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。 ULN2003 工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压，输出还 可以在高负载电流并行运行。 ULN2003 采用DIP16 或SOP16 塑料封装。 方框图 封装外形图 封装外形图ULN2003内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管，可用来驱动继电器。它是双列16脚封装,NPN晶体管矩阵,最大驱动电压=50V,电流=500mA,输入电压=5V,适用于TTL COMS,由达林顿管组成驱动电路。 ULN是集成达林顿管IC,内部还集成了一个消线圈反电动势的二极管,它的输出端允许通过电流为200mA，饱和压降VCE 约1V左右，耐压BVCEO 约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极开路输出，输出电流大，故可直接驱动继电器或固体继电器，也可直接驱动低压灯泡。通常单片机驱动ULN2003时，上拉2K的电阻较为合适，同时，COM引脚应该悬空或接电源。 ULN2003是一个非门电路，包含7个单元，单独每个单元驱动电流最大可达350mA，9脚可以悬空。 比如1脚输入，16脚输出，你的负载接在VCC与16脚之间，不用9脚。 作用：ULN2003是大电流驱动阵列,多用于单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。 输入5VTTL电平，输出可达500mA/50V。 ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列,由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下: ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路 直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。 ULN2003 是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品,具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。2.5软件设计 本论文通过P89V51RB2单片机的C语言编译器编制了ULN2003电机驱动芯片的相关程序，使得步进电机按照预定的方案运行，再通过皮带带动滑轮使得广告片转换画面，从而完成了自动广告机的设计。 其软件设计原理：通过定时器T0精确定时1s，当定时器开始计时后，程序经过初始化，通过ULN2003芯片输入信号电动机开始运转，再到经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片1的位置后，电动机停止，显示画面1，经过3s延长后，再次输入电动机正传信号，使电动机再次运转，经过电动机的加速、减速后到达可以显示广告片2的位置后，电动机停止，显示画面2，如果需要再显示更多的画面，重复上述过程，直到计数器断开计时，系统没有信号输入为止。2.5.1流程图如下开始初始化 电机正转停 车显 示5s延时到否？电机正转位置1到否？停 车显 示位置2到否？5s延时到否？电机正转结束2.10流程图第三章 设计总结历时三个星期的单片机课程设计终于完成了，通过这段时间针对性的单片机学习，使我感觉比以往任何时候学到的单片机知识都多，这让我认识到从理论到实践是多么的重要，通过实际的应运单片机的相关知识，汇编语言编程能力的应用，对动手能力，抽象思维能力甚至人际交往能力都是一次考验同时也是锻炼。让我看到了单片机世界的神奇之处，也使我更清楚的认识到自己的知识储备还远不够达到实际问题的水平，应继续学习。在这次的课程设计中我遇到了各种问题，比如对数码管引脚的判断，对步进电机工作方式的理解等等，但通过查阅大量的相关资料，这些问题都一一克服了。以前虽然学习了单片机的原理知识，但实际上单片机对我仍有层神秘感，通过这次学习，从焊电路、编程、编译、到烧录进单片机，自己对单片机的设计流程有了基本的认识。通过这次课程设计，在认识到单片机的强大功能之后，不仅使我的知识增长了，更重要的是提升了自己对单片机学习的兴趣，并使我下定决心在这次课设之后继续深入学习单片机，发掘单片机的更多神奇的功能。参考文献1 刘德营 张志霞 龚丽农 李志伟单片机原理及接口技术 中国水利水电出版社2 黄双成 高专电气自动化技术专业规划教材 单片机应用技术 中国电力出版社3 杜树春 单片机应用系统开发实例详解（附光膍） 机械工业出版社4 继强 邢春香 单片机应用设计培训教程（实践篇） 北京航空航天大学出版社5 占跃华 C语言程序设计教程 北京邮电大学出版社6 张义和 陈敌北 例说8051 人民邮电出版社6 吴金戌 沈庆阳 郭庭吉 8051单片机实践与应用 清华大学出版社附录1 所用全部硬件资源（1）最小系统板（2）24BYJ-48步进电机（3）ULN2003电机驱动芯片1片（4）PNP三极管二个（5）杜邦线6根（6）硬纸板、三合板（7）双位数码管（8）广告片（9）电源线附录2 电路示意图可由下图表示：附录3 源程序ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H