单片机课程设计报告

1 / 16单片机课程设计报告单片机课程设计课 题 专 业：电气工程及其自动化 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师：设计日期：2016/6/3 成 绩：重庆大学城市科技学院电气学院基于 51 单片机数字温度计设计报告一、设计目的作用本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器 DS18B20，单片机 AT89C52， ，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。DS18B20 支持“一线总线”接口，测量温度范围-55C+125C。在-10+85C 范围内,精度为C。18B20 的精度较差，为 2C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED 显示部分，传感器部分，复位部分，按键设置部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED 显示部分是指四位共阴极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路，按键部分用来设置上下限报警温度。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，2 / 16并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。二、设计要求利用 DS18B20 传感器实时检测温度并显示。 利用数码管实时显示温度。 当温度超过或者低于设定值时蜂鸣器报警，LED 闪烁指示。 .能够手动设置上限和下限报警温度。三、设计的具体实现1、系统概述方案一： 由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行 A/D 转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到 A/D 转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下：方案二：考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。从以上两种方案，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。3 / 162、 单元电路设计与分析1、硬件设计按照系统设计功能的要求，确定系统由 3 个模块组成：主控制器、测温电路和显示电路。数字温度计总体电路结构框图所示：单片机的选择单片机 AT89S52 具有低电压供电和体积小等特点，四个端口只需要两个口就能满足电路系统的设计需要，很适合便携手持式产品的设计使用系统可用二节电池供电。由于器件问题，我们使用了通用的手机 5V 充电器接口。复位电路模块单片机系统的复位电路在这里使用的是上电+按钮的复位电路模式，其中电阻 R 采用的是 10K 的阻值，电容采用电容值为 10uF 的电解电容，电路图如下：温度显示模块四位共阴极数码管，能够显示小数。列扫描用口来实现，列驱动直接 51 接单片机驱动。电路图如下：温度传感器模块DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 912 位的数字值读数方式。电4 / 16路图如下：按键模块按键是用来设置报警的上下限温。K1 是用 来进入上下限调节模式的，当按一下 K1 进入上限调节模式，再按一下进入下限调节模式。在正常模式下，按一下 K2 进入查看上限温度模式，显示 1s 左右自动退出；按一下 K3 进入查看下限温度模式，显示 1s 左右自动退出；按一下 K4 消除按键音，再按一下启动按键音。在调节上下限温度模式下，K2 是实现加 1 功能， K1 是实现减 1 功能，K3 是用来设定上下限温度正负的。2、软件设计主要包括主程序、读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序和现实数据刷新子程序等。主程序 主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理DS18B20单片机课程设计示例交通灯控制系统设计一、总体设计 1、设计要求：交通灯的任务要求为：模拟十字路口的交通灯的亮、灭及闪烁基本工作原理：根据交通灯的亮灭情况，可以分为5 / 16四种状态，利用定时计数器每 20 秒产生一次中断，每产生一次中断后由是否有特殊情况决定交通灯的状态变换。 2、 硬件和软件功能的划分本课题要求实现的功能比较简单。由单片机的定时/计数器产生八分之一秒的定时时间，通过软件的方式实现20 秒的定时时间。交通灯的亮灭由 8255A 控制，PA 口控制东西向，PB 口控制南北向。 3、 交通灯状态划分十字路口交通灯如下图所示，将 12 个交通灯进行编号这 12 个交通灯共有四个状态：状态 1：东西红灯亮，南北绿灯亮状态 2：南北绿灯灭，黄灯闪烁，东西仍为红灯亮状态 3：南北红灯亮，东西绿灯亮 状态 4：东西绿灯灭，黄灯闪烁，南北仍为红灯亮当东西向有特殊情况，开关 K0 为低电平则应使交通灯处于 S3，开关 K1 为低电平则应使交通灯处于 S1，当K0、K1 均为低电平则取消特殊情况，返回正常显示情况。 二、硬件设计根据总体设计要求，确定系统扩展与功能接口，设计出系统的电路原理图。 1、 系统扩展最小系统，由 8031、地址锁存器和程序存储器组成。根据课题要求，在此基础上进行扩展。地址锁存器选6 / 1674LS373，程序程序器选 2764，尽管本系统程序不长，但考虑以后扩展方便，选用 2764。考虑到交通灯数量比较多，控制信号比较多，对单片机的 I/O 口进行扩展，使用通用 I/O 接口芯片 8255A 来对单片机 I/O 口进行扩展。 2、 功能接口所谓接口是 CPU 与外界的连接部件，以实现 CPU 与外部设备的最佳耦合和匹配。本课题只要求显示接口。显示设备为 2 位七段数码管。要使用七段数码管可以利用8031 的串行口、可以利用可编程并行 I/O 扩展芯片 8155或 8255。由于仿真系统的限制选用 8155。2 个共阴极数码管自左至右以两位数的形式显示秒数。为了保证数码管的亮度，必须保证输入电流的大小，因此，选用 74LS244 作为驱动放大器。 3、 系统的组成及统一编址I/O 端口是 CPU 与 I/O 设备直接通信的地址。单片机系统对 I/O 端口是采用端口地址与存储器地址统一编址的方式，即存储器映射方式。编址技术分线选法和译码法。由于涉及外围芯片很少，所以采用线选法。系统简图如下：由于是线选法，因此芯片地址不是唯一的。而8155 与外部数据存储器统一编址，可以与程序程序器重叠编址。因此，我们取它们的地址如下：7 / 162764：0000H1FFFH 存储程序 8155：命令/状态口 7F80HPA 口 7F81H 输出扫描码 PB 口 7F82H 输出字形码 PC 口 7F83H 接收回复码 定时器低 8 位 7F84H 没用 定时器高 8 位 7F85H 没用RAM 3F00H3FFFH 没用工作方式为：定时器不工作，禁止 PA、PB 中断，PC 口为输入方式，PA 口、PB 口为输出方式。因此，工作方式字为 03H。 4、 汇集各芯片及数码管的技术资料，绘制系统原理图。将 8031、74LS373、2764、8155、数码管等资料汇集起来，熟悉各芯片的引脚的功能及连接方法，绘制系统原理图。三、软件设计 1、系统定义、各种数据类型的定义。秒采用采用 BCD 码，八分之一秒计数采用 16 进制。、定义和分配存储空间、定义标志位。堆栈区安放在片内 RAM 的高端 60H7FH； 0 区为工作寄存器；1 区为显示程序的工作寄存器；地址为 3AH 的存储单元内存放 LED 显示的数据，以压缩 BCD 码形式存放8 / 16设计一个标志单元，地址为 3CH，用来标示当前交通灯的状态，共四种状态，00H 带表状态 1，01H 代表状态2，02H 代表状态 3，03 代表状态 42、 软件结构设计程序总体执行过程是：上电后系统自动进行初始化，定时/计数器开始工作，检测标志单元 3CH，根据 3CH 单元中的内容让交通灯处于对应的状态， 然后调用显示子程序，将 3AH 和 3BH 地址内的数据在七段数码管上显示出来。接着循环检测 3CH 单元中的内容以及特殊情况控制信号和调用显示子程序，让交通灯处于对应的状态，将 3AH 地址内的数据送七段数码管上显示出来，在整个过程中定时/计数器中断始终打开等待定时/计数器中断。中断服务程序完成状态的变换以及 LED 显示内容的改变。主程序的框图都如图所示：3、 模块设计根据主程序框图，定义如下几个模块：初始化模块、状态 1 显示子程序、状态 2 显示子程序、状态 3 显示子程序、状态 4 显示子程序、出错处理程序、LED 显示程序、中断服务程序。由于在程序运行过程中多次出现需要延时的情况，这里将延时程序也作为一个模块。、初始化模块9 / 16功能：完成变量初始化、8155 初始化、定时器初始化和中断初始化。初始化的框图如图所示。根据框图写出如下程序：(注意：后面我们要经常对以下程序进行补充和修改，利用它对其它模块或子程序进行调试。因此，要随时保存不同的版本。为方便起见，以下程序我们称版本)ORG 0000HAJMP STARTORG 000BH ；T0 中断入口地址 AJMP INT0 ；中断服务程序 ORG 0030HSTART:MOV SP,#60H ；置堆栈顶指针MOV 3AH,#20H；时间存储区单元初始化MOV 3CH,#00H MOV R3,00HMOV R2,00HMOV A,#80H ；8255A 初始化，置工作方式 MOV DPTR,#0FF2BH MOVX DPTR,AMOV A，#03H ；置 8155 命令格式MOV DPTR，#0FF20H；指向命令口 MOVX DPTR,AMOVTMOD,#01H ；置 T0 为定时器，工作方式 1 MOVTH0,0BH MOVTL0,0DCHSETB EA；中断初始化 SETB ET0 SETB TR0程序中的时间常数是从要求一秒中断一次，但 805110 / 16单片机的最大定时时间达不到 1 秒，所以选择 1/8 秒作为定时时间。DVCC 的晶振频率为 6MHz，则机器周期为 2s。设时间初值为 X，工作方式 1 时定时器为 16 位，最大计数值为 216=65536，则：-61/8=210 解得 X=3036D=0BDCH则 TH0 =0BH，TL0 =0DCH。状态 1 显示程序模块 功能：交通灯处于状态 1状态 1 为东西红灯亮，南北绿灯亮，所以本程序模块即为将 3、4、9、10 号灯点亮、程序由于本模块的程序比较简单，只是简单的将 4 个高电平打到对应的端口就可以了，所以程序框图略，在这里直接给出程序：DISP1：MOVDPTR，#0FF29H MOVA，#00H MOVX DPTR，A INC DPTRMOVA，00H ；让所有灯熄灭 MOVX DPTR，AMOVDPTR，#0FF29HMOVA，#03H MOVX DPTR，A INC DPTR MOVA，0CHMOVX DPTR，A ；东西红灯亮，南北绿灯亮 RET 状态 2 显示程序11 / 16状态 2 为东西红灯亮，南北黄灯黄灯闪烁，本程序模块比状态 1 显示程序稍稍复杂一点，除了要将高电平打入对应的端口外还要控制黄灯的闪烁，黄灯的闪烁采用软件延时的办法实现，即黄灯亮后延时一段时间再灭，然后再延时一段时间再亮。程序物理与机电学院课程设计报告课程名称：单片机课程设计系 部：物理与机电工程学院专业班级：07 级电子信息工程班完成时间：报告成绩：【摘 要】单片机自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 开始，迄今已有三十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。目前，各个行业，各个领域，在新产品的设计中，都尽可能的应用单片机技术，来提高产品的智能化程度，增强产品的竞争力，适应技术的进步。12 / 16电子钟已成为人们日常生活中的必需品，广泛应用于家庭、车站、码头、剧院、办公室等场所。本系统采用本系统以 AT89S52 为主控芯片，设计并实现一个多功能电子时钟的设计，并考虑节约系统的硬件，能用软件实现的功能尽量都用软件实现。这款多功能电子钟，首先采用 24小时的计时方式，能够同时在 LCD1602 液晶显示器上显示年、月、日、时、分、秒和星期；其次具有快速校准年、月、日、时、分和星期的功能；然后还能进行闹钟的设置，按人们预定的时刻发出音响信号来起到提醒的作用；最后采用数字温度传感器 DS18B20 作为单片机外部温度信号源，来实时显示当前温度，方便人们了解当前温度数值。这款多功能电子钟，不仅功能齐全，系统稳定度高，显示数据准确而且成本低，能够广泛应用于各种场合。【关键词】单片机、多功能电子钟、LCD1602、DS18B20。目 录1.设计目的与要求?4设计目的 ?4设计任务和要求 ? ?42.方案设计与论证 ?4设计分析 ?13 / 16方案论证?4 方案选择 ?43.硬件电路设计 ?54.软件设计 ?75.安装与调试 ?96.结论与心得?107.参考文献?10 附录1 程序 ?11 附录 2 原理图 ?21多功能电子钟1.设计目的与要求设计目的通过课程设计的教学实践，进一步学习、掌握单片机应用系统的有关知识，加深了解单片机的工作原理。初步掌握简单单片机应用系统的设计、制作、调试的方法。提高动手实践能力、提高科学的思维能力。设计任务和要求、设计一个多功能电子钟。、用 LCD1602 显示年、月、日、时、分、星期以及当前温度。、能够快速校准年、月、日、时、分和星期。、具有闹钟功能，能够随时设定闹钟。14 / 16、编写完整、条理分明、排版工整、符合格式要求的设计报告。2.方案设计与论证设计分析多功能电子钟，采用 24 小时的计时方式，能够同时显示年、月、日、时、分、秒和星期；具有快速校准年、月、日、时、分和星期的功能；还能进行闹钟的设置；还能实时显示当前温度。方案论证时间数据的产生：方案一：采用单片机内部定时器中断产生秒，然后用软件的方式对年、月、日、时、分、星期的自动运算以及闰年的计算等进行处理。方案二：采用时钟芯片 DS1302 产生日期和时间数据。显示方式的选择：方案一：采用 LED 数码管来显示。方案二：采用 LCD1602 液晶显示。方案选择1，对于时间数据的产生：虽然时钟芯片 DS1302 一种高性能、低功耗、带 RAM 的实时时钟电路，它可以对年、15 / 16月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能等多种功