广东工业大学 单片机课程设计报告.docx

一、 实验目的、要求掌握单片机的开发应用，巩固、加深已学过的知识，提高动手能力及解决实际问题的能力。要求用AT89S52芯片控制彩灯（流水灯）图形。即AT89S52单片机上点工作时控制由发光二极管组成的图形有规律地不停闪烁；当按下按钮时彩灯图形全灭，而继电器工作吸合（控制220V 30W灯泡亮）5秒，5秒后返回彩灯闪烁（若再次按下按钮，彩灯图形又全灭，而继电器又能工作吸合5秒，5秒后又回到彩灯闪烁）。也就是说每当按下按钮时，彩灯都能全灭，继电器能吸合5秒，5秒后能回到彩灯图形的闪烁。按此要求： 设计并绘制硬件电路图，电路图应包含强电控制部分，做实物板时强电部分可省略； 制作实物板； 编写程序并将调试好的程序固化实物板中的单片机中。硬件（电路图、元器件布置、排线、元器件的焊接）及软件（程序设计、编写）均由同学们自己完成。程序编写完后进行调试，调试成功后将程序烧录到单片机内。实物板通电检查是否能正确运行，如果不行，要找出问题并解决它。二、 实验仪器设备与器材仪器设备型号规格数量电烙铁SE-94022OV,40W1万用表VC92051名称数量名称数量AT89S52120PF电容2晶振112MHz1开关140针IC座1电解电容10F 25V14148二极管1万能印刷电路板160125mm1三极管C85501按键210针插座1焊锡丝1扎ASP下载器21K排阻3个连接线若干10K、1K电阻各5只小型继电器（线圈额定电压DC5V，触电负载3A 220V AC）16V五号电池电池盒1五号电池4发光二极管30只三、 硬件方案1、 设计思想用单片机P口实现流水灯，先从90进行倒数后出现“2012”和“gdut”字样。当按下按钮，继电器吸合，中断响应，延时5秒，然后返回主程序继续运行。2、 原理框图3、 工作原理用单片机P口实现流水灯，先从90进行倒数后出现“2012”和“gdut”字样。当按下按钮，继电器吸合，中断响应，延时5秒，然后返回主程序继续运行。4、 原理电路图四、 软件方案1、 程序流程图 主程序 中断程序LED灯全灭开始初始化接触器线圈吸合延时5秒输出“gdut”流水灯继电器线圈断开倒计时输出“2012”返回2、 程序清单ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0003H AJMP INT_0 ORG 000BH AJMP T_0 ORG 001BH AJMP T_1 ORG 0030H MAIN:MOV R0,#14H MOV R1,#16H MOV R2,#00H MOV R3,#64H MOV R4,#38H MOV DPTR,#TAB SETB ET0 SETB ET1 SETB EX0 SETB EA SETB PT0 MOV TMOD,#11H ;初始化 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H SETB TR1 SJMP $ T_1:MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV A,R4 JZ L6 ;判断流水灯是否完全输出，完全输出（R4=0）后则跳到L6 L7: ACALL L2 ;开始输出流水灯 MOV P0,A ACALL L2 MOV P1,A ACALL L2 MOV P2,A DEC R4 L1: RETI L6: DJNZ R0,L1 ;开始倒计时10秒和输出2012 gdut ACALL L2 MOV P0,A ACALL L2 MOV P1,A ACALL L2 MOV P2,A MOV R0,#14H DJNZ R1,L1 ;判断倒计时10秒和输出2012 gdut 是否完全输出，若完全输出则重新开始 MOV R1,#16H MOV R2,#00H MOV R4,#38H SJMP L1 L2: INC R2 MOV A,R2 MOVC A,A+DPTR RET INT_0:MOV P0,#0FFH ;响应外部中断，LED全灭 MOV P1,#0FFH MOV P2,#0FFH CLR P3.0 ;继电器线圈吸合 MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 L4:JNB P3.0,L4 RETI T_0:MOV TH0,#3CH ;延时5秒 MOV TL0,#0B0H DJNZ R3,L3 SETB P3.0 ;继电器线圈断开 MOV R3,#64H CLR TR0 L3: RETITAB:DB 0FFH,0DFH,0FFH,0FFH,0EFH,0FFH,0FFH,0F7H,0FFH,0FFH,0FBH,0FFH,0FFH,0FDH,0FFH,0FFH,0FEH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FEH,0FFH,0FEH,0FFH,0FFH,0FDH,0FFH,0FFH,0FBH,0FFH,0FFH,0F7H,0FFH,0FFH,0EFH,0FFH,0FFH,0DFH,0FFH,0FFH,0BFH,0FFH,0FFH,7FH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0F7H,7FH,0FFH,0FFH,0BFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH DB 0DFH,0FFH,0FFH,0CFH,0FFH,0FFH,0C7H,0FFH,0FFH,0C3H,0FFH,0FFH,0C1H,0FFH,0FFH,0C0H,0FFH,0FFH,0C0H,0FFH,0FEH DB 0C0H,0FFH,0FEH,0C0H,0FEH,0FEH,0C0H,0FCH,0FEH,0C0H,0F8H,0FEH,0C0H,0F0H,0FEH,0C0H,0E0H,0FEH,0C0H,0C0H,0FEH,0C0H,080H,0FEH,0C0H,000H,0FEH,0C0H,000H,0F6H DB 40H,00H,0F6H,00H,00H,0F6H DB 40H,00H,0F6H,0C0H,000H,0F6H,0C0H,00H,0FEH,0C0H,080H,0FEH,0C0H,0C0H,0FEH,0C0H,0E0H,0FEH,0C0H,0F0H,0FEH,0C0H,0F8H,0FEH,0C0H,0FCH,0FEH,0C0H,0FEH,0FEH DB 0C0H,0FFH,0FEH,0C0H,0FFH,0FFH,0C1H,0FFH,0FFH,0C3H,0FFH,0FFH,0C7H,0FFH,0FFH,0CFH,0FFH,0FFH,0DFH,0FFH,0FFH ;流水灯 DB 0FFH,0FFH,0FFH ;全灭1秒 DB 00H,0C0H,0F0H,00H,00H,0F0H,0C0H,0F8H,0FEH,03H,00H,0F0H DB 03H,0C0H,0F0H,18H,0F8H,0F0H,0C0H,0C0H,0F0H,0C0H,03H,0F0H,1FH,1FH,0F7H,00H,00H,0F6H ;倒计时10秒 DB 0FFH,0FFH,0FFH,0C0H,03H,0F0H,00H,00H,0F6H,1FH,1FH,0F7H,0C0H,03H,0F0H ;2012 DB 0FFH,0FFH,0FFH,00H,0C0H,0F0H,0F8H,00H,0F0H,18H,00H,0F6H,1FH,03H,0F0H,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH ;gdut END3、 方案论证硬件方面采用低电平灌电流方案，使得灯更为亮。软件方面采用定时器延时使得比硬件延时更为准确。4、 调试过程硬件电路焊接完成后，在下载调试的过程中，软件弹出“CHIP PROGRAM ERROR”的错误提示，经过反复检查，发现下载器10针插头的第8脚和第10脚未接地。在正确连接好下载器10针插头后，程序成功下载到AT89S52芯片中，但是灯完全不亮。在老师的提示下，我们对晶振进行检测更换，但并不是晶振的问题。接下来，我们用万用表逐一排查检测各元件的电压，判断元件好坏以及元件是否连接正确。我们检测到发光二极管的正向端有电压，但是反向端却一直处于高电平状态，这也是灯一直不亮的原因。为什么发光二极管的反向端会一直处于高电平状态呢？经过反复地思考与查阅大量相关的资料，我们小组讨论并得出结论：发光二极管连接正确，晶振连接正确，芯片也完好，唯一可能出现问题的就是复位电路。经过检查，果然是复位电路出了问题。复位按钮在焊接的时候由于焊锡过多而导致短路，使得芯片一直处于复位状态，所有P口处于复位状态时的高电平，因此灯不亮。在正确焊接好复位按钮之后，单片机流水灯按照程序所设计的规律正常闪烁。但是，又一个问题出现了。按下中断申请的按钮之后，继电器并没有吸合，指示灯也不亮。经过反复排查，原来是继电器焊接错误。在正确连接好所有电路后，单片机运行成功。5、 运行结果流水灯先从90进行倒数后出现“2012”和“gdut”字样。当按下按钮，继电器吸合，中断响应，延时5秒，然后返回主程序继续运行。6、 思考题（1） P0口作为输出口使用时应注意哪些问题？答：当P0口作为输出口使用时,来自CPU的写入脉冲加在D锁存器的CP端,内部总线上的数据写入D锁存器,并向端口引脚P0.x输出.但由于输出电路是漏极开路(因为这时上拉场效应管截止),必须外接上拉电阻才能有高电平输出.（2） 若用单片机的I/O口控制强电设备（例如控制220V的电灯）应如何处理？答：为了避免烧坏芯片， 可以利用继电器控制强电设备。如图6-1，当AT89S52单片机的P2.1引脚输出低电平时，三极管T饱和导通，5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，同时状态指示的发光二极管也点亮，继电器的常开触点闭合，相当于开关闭合；当AT89S52单片机的P2.1引脚输出高电平时，三极管T截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，同时状态指示的发光二极管也熄灭，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。 使用固态继电器接口，如图6-2所示。 使用光电耦合器(隔离器)件及驱动接口。如图6-3所示电路，光电耦合器4N25起到耦合脉冲信号和隔离单片机89C51系统与输出部分的作用，使两部分电流相互独立。输出部分的地线接机壳或大地，而89C51系统的电源地线浮空，不与交流电源的地线相接，这样可以避免输出部分电源变化对单片机电源的影响，减小系统所受的干扰，提高系统可靠性。 用双向可控硅来控制强电设备；图64中所示电路为光耦合器构成的可控硅开关电路。可控硅SCR的触发电压取自电阻R，其大小由通过光电三极管的电流决定，直接由输入电压控制。该电路简单，控制端与输出端有可靠的电隔离。 图6-1 图6-2图6-3 图6-47、 本次课程设计的心得体会通过这次“材料成型计算机应用综合实验”，我们学到了更多关于单片机的知识，对单片机的开发运用有了初步的了解，以及对课本知识有了更深入的认识。 从元器件布局的步骤中我们明白到布局合理可以节省电路板材料，减少导线连接，使得元件之间更加紧凑有序。在实际生产中，内部芯片的形状肯定要符合一定的尺寸，这时就相当于考验芯片设计者元件布局的能力了。 在检测各种元器件的好坏时我们遇到一些问题，但最终问题解决的同时也让我们学到了很多元器件实物操作的知识。如：没有示波器的情况下，我们只能用万用表粗略地测试晶振的好坏，即用万用表电阻档测量晶振只能判断是否短路，晶振正常是不通的，如果通说明已短路，但不通也不能代表就是坏的。 在焊接过程中我们的焊接技术比起电工实训时提高不少，能减少“虚焊”，能正确下料保证焊接质量，不过对于埋线焊的方法至今还没有突破。 程序编译仿真和实物存在着很大差别。在软件仿真时