电气电子毕业设计95多路端口可编程霓虹灯控制器设计
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毕业设计论文
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电气电子毕业设计95多路端口可编程霓虹灯控制器设计,毕业设计论文
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辽 宁 工 学 院 单片机与接口技术 课程设计（论文） 题目： 多路端口可编程霓虹灯控制器 院（系）： 信息科学与工程学院 专业班级： 电气 022 学 号： 020303035 学生姓名： 指导教师： 巴金祥 教师职称： 副教授 起止时间： 05-06-06 至 05-06-19 nts课程设计（论文）任务及评语 院（系）：信息科学与工程学院 教研室：电气 学 号 020303035 学生姓名 专业班级 电气 022 课程设计（论文）题目 霓虹灯控制器 课程设计（论文）任务 该 控制器可实现霓虹灯按照预先安排的流程闪动 ，设计者 完成控制器的硬件和软件设计。实现技术指标包括： 1霓虹灯采用无触点开关控制。 2每路负荷 AC220V/500W。 3电路设计要保证强弱电隔离。 4控制流程自己定义一种。 5写出程序流程图及汇编程序。 指导教师评语及成绩 成绩： 指导教师 签字： 年 月 日 nts 目 录 第 1 章 课程设计目的与要求 . 1 1.1 课程设计目的 .1 1.2 课程设计的实验环境 .1 1.3 课程设计的预备知识 .1 1.4 课程设计要求 .1 第 2 章 课程设计内容 .2 第 3 章 课程设计的考核 .2 3.1 课程设计的考核要求 .2 3.2 课程性质与学分 .2 第 4 章 设计 .3 参考文献 . nts第 1章 课程设计目的与要求 1.1 课程设计目的 “单片机与接口技术”课程设计是在教学及实验基础上，对课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的小型单片机系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。 能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握小型单片机系统设计的基本方法。 培养独立思考、独立收集资料、独立设计规定功能的单片机系统的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 1.2 课程设计的实验环境 利用 windows操作系统及应用软件进行绘图和编程。 1.3 课程设计的预备知识 熟悉单片机与接口技术课程的相关知识及电子线路 CAD工具软件。 1.4 课程设计要求 按课程设计指导书提供的课题，根据第二章给出的基本要求及参数独立完成设计， 课程设计说明书应包括以下内容： 1、对设计课题进行简要阐述，并说明设计任务及具体要求。 2、论述系统设计方案，并画出总体电路结构图及功能分割图。 3、能够较熟练地应用电子线路 CAD工具完成单片机系统的硬件设计任务。 4、各功能模块设计说明、设计实现过程及源程序。 5、能够较熟练地应用一种编辑软件编写程序，掌握单片机系统 软件设计的基本方法 6、课程设计报告应内容完整、字迹工整、图表整齐 规范 、数据详实。 7、课程设计总结 8、 字数 4000左右， 有系统电气原理图。 nts第 2章 课程设计内容 设 计 技 术 参 数 1、 霓虹灯采用无触点开关控制。 2、 每路负荷 AC220V/500W。 3、 电路设计要保证强弱电隔离。 4、 控制流程自己定义一种。 5、 有流程状态指示 6、 写出程序流程图及汇编程序。 工 作 量 1、系统硬件框图设计说明 2、 霓虹灯开关控制 驱动电路设计 3、 cpu最小系统设计 6、内部定时中断服务子程序设计 7、主程序设计 工 作 计 划 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第二周 霓虹灯开关控制 驱动电路设计 按键及显示电路设计 cpu最小系统设计 电源的设计 主程序、流程定时输出程序设计 画原理图、打印 第 3 章 课程设计的考核 3.1 课程设计的考核要求 课程设计采用五级 (优、良、中、及格、不及格 )评分制。 最后成绩依据课程设计论文及平时成绩决定，其中平时考核成绩占 20%。 3.2 课程性质与学分 单片机与接口技术课程设计的课程性质：考查 学分： 2 nts第 4 章 设计 4.1 摘要 与概述 在对“单片机与接口技术”学习以及实验的基础上，课设 是对所学理论基础知识的一种深化。因此在霓虹灯控制器的课设中我主要采用了门电路作为开关控制显示电路，使每路负荷工作在 AC220v/500w 以内，同时为了保证电路的强弱电隔离，我们定义了霓虹灯的闪动旋转为 400ms，其中利用了八个发光二级管共阴极接法与八个光耦连接来实现。另外课设中有具体的流程状态指示图，有分步流程图及总流程图和汇编子程序及子程序的祥介。包括：霓虹灯开关控制驱动电路，按键及显示电路， CPU最小系统的设计和电源的设计。 4.2 设计方案 由 CW7805 三端固定输出电压集成稳压器提供稳压电源给复位电路 供电，并把电源输送给最小电力系统时其利用连接座 CN17，把排线将 8255 的端口 A连接到面包板上，并设定 8255I/O端口输出以此来扩展 I/O口，再将 LED和限流电阻及光耦接好，保证光耦实现无触点开关控制，并由八个硅光管最后由主程序来实现霓虹灯的闪动控制。 8个硅光敏二极管 GH212来实现强弱电的隔离。主要技术参数为： VF为正向电压 =1.3v， IR为反向漏电流 =50uA，IFM为正向最大电流 50mA， VR为反向耐压 =5v，为了保证强弱电隔离，使每路负荷达到 220v/500w 下正常运行，且保证 光耦正常工作在 后极通道加入限流电阻为 4.4 千欧，（ 220v/50mA=4.4 千欧）。并在二极管前加了一个驱动电阻，以此减小了流过二极管的电流。 4.3 总体框图 电源 复位电路 CPU最小系统 开关控制接口 键盘 /显示电路 nts 4.4 硬件设 计 硬件组成 总 原理图如 图 三 所示。 数码显示为 8 个数码管，可 从 8255的 PA口输出。 整个系统以单片机 8051为核心，它控制整个系统的输入 /输出。其控制可分为编程和运行两个状态，在编程状态 8051接受 主程序 的输入并把数据处理后存储到 8282里， 运行时从27512中顺序取出数据并按编程设计要求发送到 8255的 PA口 中，点亮端口，整个程序循 环运行。 1 主要器件介绍 1.1最小系统设计 1. 8051单片机 特点是：片内含有 4KB的掩膜 ROM和 REM，其程序是由单片机厂家固化的，适合于大批量的产品；封装为 40引脚内部集成的 8位微处理器可以对 4KB片内程序及 128B片内数据进行存取，同时有可对片外程序及数据存储器进行寻址。它用的 32 根输入 /输出线足可以提供数据给锁存器了，同时拥有了两个 16位字时可以对霓虹灯的闪动进行编程控制。所以选 8051 为最小系统的 CPU较为合适。 2. 8282是地址锁存器，主要用于把 8051 输出的数据地址进行锁存，从而实现了低位地址与数据 的分离。 3. 27512是 64K*8 的紫外线擦除电可编程只读 EPROM存储器，主要用于电信号的编程，也可用于信号进行擦除。特点是它擦除时不必将它从系统中拆下来，而直接在系统中就可以擦除或写入了。功能用于保存以存的数据使其不易丢失，又允许内部电路重新编程。 4. 8255为可编程并行口芯片，在图中主要用它的 PA口来扩展 8位单片机8051的 I/O 口。 其中 的程序存储器 原理图为图一所示： 1. 2显示 部分和控制部分 的设计 如图二 所示 利用 8255 扩展的 I/O口 PA口来分别连接 8个与非门控制 8 个共 阴极接法的 LED数码管，当某发光二极管阴极为低电平时，发光二极管点亮，其亮灭的顺序由程序来控制，同时右端还接了 8个上拉电阻用以提高电位。其右端还分别接了 8 个硅光敏二极管 GH212 来实现强弱电的隔离。主要技术参数为： VF为正向电压 =1.3v， IR为反向漏电流 =50uA， IFM为正向最大电流50mA， VR为反向耐压 =5v，则满足条件。 nts1.3电源的设计 利用三端固定输出电压的集成稳压器可以很方便地构成固定输出稳压电源CW7805。其输出的电压偏差在 +-2%以内。由于考虑到输出电流的要求，则在1.5A以内， 而选择了 CW7800系列。设定其输出和输入电压分别为 Uo和 Ui他的输入电容器一般可以不加在电路中。但当集成稳压器远离整流电路时，应接入一个阻值 0.33uf的电容器。其作用是改善波纹和抑制输入的过电压，保证 CW7800的输入 /输出电压之差不会瞬间的超过允许值。 CW7800 一般不采用大容量的电解电容器，只要接入 0.1uf 的电容器便可改善负载的瞬态响应。但是为了减小输出波纹的电压，有时在 CW7800 的输出端并入一只大容量电解电容即可收到良好的效果。 CW7800简图原理图如下： 1.4复位部分电路设计 当系统需要复位时，即按下 Si使其闭合即可，此时系统进入复位状态， ALE和 PSEN非成输入状态即等于一， SP指针指向初始化到内部 RAM地址 07H。从 08H开始就是 8051的堆栈区，这个位置与工作寄存组 1的位置相同。因此，在实际应用中，通常要根据需要在主程序开始处通过指令改变 SP的值，从而改变堆栈的位置。复位后 PC 指针指向 0000H，单片机从 0000H开始记数并执行程序。 1.5硬件的调试 首先进行脱机的调试：在应用系统加电之前，先用万用表等工具，根据硬件电器原理图和装配图仔细检查线 路的正确性，并核对元件的具体型号，规格是否符合要求。注意在应用系统所用的电源时，事先必须单独调试，调试好后，确定其电压值，负载的能力及极性等符合要求。接下来进行联机调试，在通电前把开发系统的仿真插头插到应用系统的单片机插座上，检查电源及接地是否良好，而CW7800 Ui Uo Ci Ci nts后接通电源，执行读写指令，对应用系统的存储器及 I/O口进行读写操作，逻辑检查无误后，可以插上应用系统其它外部元件。最后对系统的稳定性进行判 程序存储器原理图： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v is i o nS i z eBD a te : 2 - S e p -2 0 0 5 S h e e t o f F i le : C : D o c u m e nt s a n d S e t t i n g s x x _ d s p 桌面 w a n x i n .D D B D ra w n B y :E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U98051D I01D O 019D I12D O 118D I23D O 217D I34D O 316D I45D O 415D I56D O 514D I67D O 613D I78D O 712OE9S T B11U 1 08282G N DG N DA L EA L ER E S TA010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22A 1 326A 1 427A 1 51CE20OE22D011D112D213D315D416D517D618D719U?27512RDWRCS图一 4.5 软件设计 1 整个程序也分为编程和运行两个部分，程序总框图如图所示。 本程序关键在于数据的输入、读取和写入。 我所定义的控制流程为：当按下启动按键时，系统上电，开始工作，当没有按下闪动模式转换按键时，系统按默认的即定流程程序，使每支或每组灯一次闪亮，其中，等按一定时间及每隔逐次nts闪亮。例如： 10s之中依次闪亮，再隔 10s，每隔一灯依次闪亮，再隔 10s，每隔两灯依次闪亮。如样重复以上霓虹灯闪动流程，当按下闪亮模式按键时，灯会停止动态闪动，进而，系统进入静态显示，最后，按停止键，使系统终止运行。 在 对 27512的读写及对 8051的写入程序的编写 由主程序体现 。存储在 8255中的数据结 构和标志位可以根据需要自己决定，这样可以方便将来用微机 体现。通过 8255PA口下传控制代码。 8051单片机的程序在微机上编好后，通过开发器下传至单 体现 片机。 显示接口电路和控制灯电路原理图： 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v is i o nS i z eBD a te : 2 - S e p -2 0 0 5 S h e e t o f F i le : C : D o c u m e nt s a n d S e t t i n g s x x _ d s p 桌面 w a n x i n .D D B D ra w n B y :D4LEDD8LEDD5LEDD6LEDD7LEDD3LEDD2LEDD1LEDD034D133D232D331D430D529D628D727P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710RD5WR36A09A18R E S E T35CS6U?8255RDWRA8A9R E S TCS1 16R 1 A2 15R 1 B3 14R 1 C4 13R 1 D5 12R 1 E6 11R 1 F7 10R 1 G8 9R 1 HU2U3U4U5U6U7U8U1G N DG N DG N DG N DG N DG N DG N DG N D G N DG N DG N DG N DG N DG N DG N DG N DA C 2 2 0 v图二 nts扩展 8255 子程序及框图如下： 子主程序如下： ORG 0000H JMP START MOV SP， #50H SET-8255 D-8255-1， #80H BEGIN： MOV R0， #07H MOV A， #11111110B LOOP1： OUT-8255 A-8255-1 CALL DELAY RL A DJNZ R0， LOOP1 MOV R0， #70H MOV A， #01111111B LOOP2： OUT-8255 A-8255-1 开始 设定 8255 的初始状态 延时子程序 循环点亮 ntsCALL DELAY RR A DJNZ R0， LOOP2 JMP BEGIN DELAY： MOV R1， #8 DEL： MOV R7， #125 DEL1： MOV R6， #200 DEL2： DJNZ R6， DEL2 DJNZ R7， DEL1 DJNZ R1， DEL END 2软件的调试 对于模块结构程序要分别调试一个子程序，通过检查 CPU的现场来检查片内 ROM的内容和 I/O 口的状态，并检查是否符合要求，在各个模块都通过以后，可以把各功能模块结合起来整体进行综合调试。在全部调试和修改完毕以后，将用户软件固化于 EPROM中，最后插入应用系统即可。 4 6 主程序 ORG 0000H AJMP STRART ORG 001BH 置初始常数 开中断 等待 开始 置 T1 的寄存器 主程序框图 ntsLCAII INT_T1 ORG O100H START: MOV SP, #60H MOV TMOD,#10H MOV TL1,#00H MOV TH1,#4BH MOV R0,#00H MOV R1,#20H SETB TR1 SETB EA LCALL L_DELAY SJMP $ INT_T1: PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH 返 CLR TR1 MOV TL1,#00H MOV TH1,#48H SETB TR1 DJNZ R1,EXIT MOV R1,#20 MOV A,R0 CPL A N T1中断入口 保护现场 置定时常数 判断是否到时 取数据 输 出数据到 P1 调整表格指针 恢复现场 中断回 nts MOV R0,A MOV R1,A EXIT: POP DPH POP DPL POP PSW POP ACC RETI END 参考文献 1 PS1016 BASIC单片机使用说明书 . 武汉 : 武汉力源电子股份有限公司 , 1997.5 2 单片机接口与技术 梅丽凤 王艳秋等编 清华大学出版社 3 单片机原理与应用 （一） 中国水利水电出版社 薛栋梁编著 4 单片机实用技术 崔华，蔡炎光编著 nts总电路图如下： 图三1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i tl eN u m b e r R e v is i o nS i z eBD a te : 2 - S e p -2 0 0 5 S h e e t o f F i le : C : D o c u m e nt s a n d S e t t i n g s x x _ d s p 桌面 w a n x i n . D D B D ra w n B y :E A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10U98051D I01D O 019D I12D O 118D I23D O 217D I34D O 316D I45
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