单片机课程设计方案简易交通灯PC机控制单片机

PAGEPAGE1目录ＴOC\o＂1-3＂\h\z＼uHYPEＲＬINＫ＼l”＿Toc2６5２４925２"前言ﻩＰAGEREF＿Toc2６524925２\ｈ2HＹPERLＩNK\l"＿Ｔｏc２652４9253”课题一基于串行通信控制的PWM脉冲发生器ﻩPAGEREＦ_Toc2６524９2５3\h3HＹPERLINK\l”＿Toc2６5２４9254"１.1目的 PAGＥＲEF＿Ｔoc２6５2492５4\h３HYPEＲＬＩNK\l”_Ｔｏc265２４9２55”１。2设计要求 PＡＧEREF_Toc２65249２5５\ｈ３HYＰERＬＩＮK\ｌ＂_Ｔoｃ265249256"1．3硬件设计 PAGEＲＥF_Tｏｃ2６52４9256\ｈ4ＨＹPEＲLINＫ\l"_Toc26524９257＂１。4软件设计 PＡGEＲEＦ_Toc265２49257＼h４HＹＰERＬIＮK\l＂_Toｃ26524９２58”１。５器材 PAＧEREF_Toc２652４925８\h5ＨＹPＥRLＩNＫ＼l”_Toc265２49259"1。6调试步骤ﻩPＡGEREF_Tｏｃ２6５249259\h5HYPERLIＮK\ｌ＂_Ｔoc26524９260＂1．7参考书ﻩPAGＥREF_Tｏc２652４９260＼ｈ5HYPEＲＬIＮＫ\ｌ”＿Toc2652492６1"课题二数字电子钟 ＰAGEREＦ＿Toc2６５2492６1＼h７HYＰEＲLINＫ＼l"_Toc2６５2４926２"2.１目的ﻩPAGEREＦ_Ｔoc265２49２６2＼ｈ７HＹPEＲLＩNK\ｌ”_Ｔoc265249263”2.2设计要求ﻩPAＧEREＦ_Toｃ26524926３\h7HYＰＥRLINK２.3硬件设计ﻩPAGEREF_Toｃ265249２64＼h7HYPＥRLＩＮK\ｌ＂＿Ｔｏc2６5249265＂２．4软件设计ﻩPAＧEREF_Toc265249２６５\h８HYPEＲLＩＮK\ｌ"_Toc26５249266"2。5器材 PAGERＥＦ_Toc２６5249266\h10HYPERLIＮK＼l"_Toc2652４926７”2。6调试步骤ﻩＰAGEREF＿Tｏc2６5２4926７\h10HYPERLINK＼l＂_Toc26５2４9268”２．７参考书ﻩPAＧＥREＦ_Ｔｏｃ２６524９２68\h11HYPERLINK＼l＂＿Toc265249２69＂课题三具有串行通信功能的电子钟 PAＧＥRＥＦ＿Ｔoc26５２4926９\h１２HYPERＬＩNＫ\l"_Toc265２4927０＂3．1目的ﻩPAGEＲEF＿Toc２６524９270\h12HＹPERLIＮK3．2设计要求ﻩPAGEＲEＦ_Tｏｃ265２４92７1\h12HＹPＥＲLINK\l”_Toc2652492７2＂3．３硬件设计 ＰAGＥRＥF＿Tｏc2６5２４9272\h1２HYPEＲＬＩNK\l＂＿Toｃ2６５２４927３＂3。４软件设计 ５2492７3＼h1３_Toc26５24927６＂3．7调试步骤ﻩPAGEＲEF＿Ｔoc2652４9２76\h1９HＹPEＲＬIＮK＼l＂_Ｔoｃ26５２49277"3．8参考书 PAGEＲEＦ_Toｃ２６5２4９２７7\h19HＹPERLINK＼l＂_Toｃ265249２78”课题四数码管动态扫描 ＰＡＧＥREＦ＿Toｃ２６５249278\h20HYPERLINK\l＂_Ｔｏｃ２65２492７9"4.1目的 ＰAGEＲEF_Toc2652４9279＼h2０ＨYPＥRLＩNK\l＂_Ｔoc26５24９２8０”4。２设计要求ﻩPAGEREＦ_Toc２652４９280＼h2０HＹＰＥRＬINK\l”＿Toc２6５24928１"课题五基于DＳ1８B2０的远端温度采集模块 PAGEREＦ_Toc265２49281\h２１HＹPERＬＩNＫ\ｌ＂＿Toｃ26524928２"4。１目的ﻩPAＧEREF_Toｃ26５24９2８2＼h２1HYPERＬINK\l＂_Toc265２49283”４．2设计要求ﻩPＡGＥＲＥF_Toc2６５249283\h21单片机课程设计作为独立的教学环节,是计算机科学与技术、通信工程等相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完《单片机原理及应用》课程后进行的一次综合练习。通过课程设计，旨在传授“理论与技术”、“理论与实践"的结合，注重实际问题的解决与处理,达到培养应用型人才的目的。本书共编排了三个课题,都是编者从多年实践中积累的产品或产品的一个部分,课题内容涉及显示、按键、串行通信、PWM控制等，单元模块都是课本上学过的典型模块，难度适中。课题一侧重于广泛应用于机器人控制的PWM波形的生成；课题二侧重于定时器、按键、ＬＥD显示的应用;课题三在课题二基础上增加了串行通信功能。为了提高学生课程设计效率，实验室可以配置套件供学生组装。根据计算机专业和通信专业的特点，编写了这本指导书，由于编书时间仓促，作者水平有限，书中错误之处难免,望读者批评指正。编者控制步进电机时，一般都要求向步进电机控制器发送一定数目的PWM脉冲控制步进电机转过的角度,对直流电机也可用PWＭ脉冲对其调速。本课题希望设计一个PＷM脉冲发生器，同时可通过串口控制脉冲频率。通过本课题的设计达到如下目的：1、熟悉MCＳ—51定时／计数器、中断的应用。2、掌握多种PＷM波形生成方式。3、掌握七段码LＥＤ显示器的结构,七段码LED显示器的工作方式和显示程序的编程。４、掌握串行通信程序的编写。89S518279三极管驱动89S518279三极管驱动MAX23274079PIN连接器(串口)OUTA0-3SL0-374LS154八个双色灯12个七段LED及八个双色灯7407P0P1CSP20A0P21ISP编程接口DB0-7OUTB0-3通过示波器测试脉冲频率;2、频率值用两个七段LＥD显示出来；3、使用给定的串口调试工具,控制PWM脉冲发生器改变输出脉冲频率,同时改变LED显示数值.1.3硬件设计本系统中单片机通过８２７9扩展实现LED数码管和指示灯驱动，单片机通过ＭＡX232串口芯片实现和ＰC机的通信。系统框图如图1—1所示.1。４软件设计对本课题，可先熟悉控制器硬件原理，熟悉ＫeｉlC51环境，，学习用Ｃ对8０５1编程，学习８２7９芯片接口及命令字，复习C对8０5１串行通讯接口。课题可分成ＰWM脉宽输出模块、显示模块和串行通讯模块，设计各模块参考设计方法如下：PＷM脉宽输出模块：使用定时器中断产生脉冲,对时间常数计算:1KHz：周期＝1×１0－３秒，定时周期=０.5×１0—３秒,晶振11。0592M，次数为（0．5*10-３)/（12/(11.０５92*106））=461，时间常数＝２16—46１＝FＥ3３2KHz:周期=2×1０-3秒,定时周期=1×1０—3秒，晶振11.0592M，次数为(1＊10—3)/(12／(１1。０５9２＊1０6）)=922，时间常数＝２16—９22=FC66……PWＭ脉宽输出模块主程序中只需要初始化Ｔ０或T1，1K-1０K的时间常数可存入数组，中断服务程序从相应数组读入时间常数，参考框图如下：重置重置时间常数输出口取反中断服务程序参考框图显示模块：显示模块初始化程序:＃definｅCＯM８279XBYTＥ［０xFEＦF］/＊8279命令字地址*/#ｄefinｅDAT827９XＢYＴE［0xFＣFF]／＊8279数据字地址*／COＭ827９=0xd１；do{ACC=CＯM8２7９；}wｈile(ｃlflａg＝＝1）；COM8279＝0x18；CＯＭ8279＝0x２a;串行通讯模块：使用串行中断，只接受数据，自定义通讯协议，例如:主机发01Ｈ,表示需发生１KＨZ脉冲;主机发02H,表示需发生2KHＺ脉冲；主机发03H,表示需发生3KHZ脉冲；主机发04H,表示需发生4KHZ脉冲；主机发05Ｈ,表示需发生５KHZ脉冲；主机发06Ｈ，表示需发生6ＫHZ脉冲;主机发０7H，表示需发生7KＨＺ脉冲；主机发08H,表示需发生8KＨZ脉冲;主机发０9Ｈ,表示需发生９KHＺ脉冲；主机发0AH，表示需发生10KＨZ脉冲；1。5器材1、KeｉｌC51软件2、ＳLISＰＶ1。389S51烧写软件3、PWM脉冲发生器电路板4、８9S51ＩSP并口编程线5、直流稳压电源6、示波器1.6调试步骤1、软硬件联调；２、用编程器，将程序写入ＭCＵ芯片８９C51;３、将芯片插入系统正常工作;4、检查结果。１．7参考书1、徐煜明。单片机原理及接口技术.北京:电子工业出版社，２005。12、张友德。单片微型机。上海:复旦大学出版社20０0。２3、马忠梅,籍顺心,张凯，马岩。单片机的Ｃ语言应用程序设计．北京：北京航空航天大学出版社,2003．11２.1目的通过对数字电子钟的设计达到如下目的:1、熟悉MCS—５1定时/计数器、中断的应用。２、熟悉时钟时、分、秒计时方法，掌握编程技巧.3、掌握键盘的基本工作原理，键的识别,键抖动和重键问题的解决,键盘工作方式和键盘程序的编程。4、掌握七段码LED显示器的结构，七段码LＥD显示器的工作方式和显示程序的编程.2.２设计要求利用ＡTMEL８9C51、ＩNTEＬ８155、七段码LED、按键及常用外围器件，设计一个数字电子时钟，要求:1、设计实现电子时钟的硬件原理图。２、用T０定时器，产生时钟信号,设计定时中断程序。3、具有六位LED，分别显示时、分、秒，设计显示程序。4、可用键盘进行校对时间，设计键盘程序。2.3硬件设计本系统中单片机通过81５5扩展实现LEＤ数码管驱动。系统框图如下所示。图2—1系统框图2。４软件设计设计时钟计时(2４小时进制计时）（１）实现时钟计时的基本方法a．计数初值计算。已知晶振频率为11。０5９2MHZ，用T0定时/计数器，以方式2进行40ms的定时。b．采用中断方式进行溢出次数累计，计满2５次即到秒计时。c.从秒到分，从分到时的计时,可通过累加器和数值比较实现。ｄ。时钟显示及缓冲区分配39H3AH3ＢＨ3CH3DＨ3EH时分秒（2）程序流程设计a．主程序（MAIＮ）：主程序的主要功能是进行定时器/计数器初始化编程,然后通过反复调用子程序的方法，等待４０ｍｓ定时中断的到来。b．中断服务程序（PＩTＯ）：中断服务程序的主要功能是进行计时操作。程序开始先判断计数,溢出是否满25次,不满２５次表明还没达到最小计时单位秒，中断返回。否则进行计时操作.c．加１子程序（DAAＤ1）：加1程序用于完成对秒、分、和时的加班操作，中断服务程序中在秒、分、时加１时调用此子程序。（3）时钟计时参考程序框图时钟计时参考程序框图见图2—2、2—3设计显示子程序(DIＲ）采用动态显示方式。所谓动态显示，就是LEＤ显示器一位一位地轮流点亮(扫描),对于每一位ＬED显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显然，LＥＤ显示器的亮度既与导通电流有关，也与ＬED显示器点亮时间和间隔时间的比例有关。通过调整LED显示器的导通电流和时间比例参数,可实现较高亮度且稳定的显示。显示程序框图如图2—4所示。3、设计键盘子程序（KＥＹ）采用行扫描法识别闭合键的原理,设计键盘程序。用软件方法解决按键抖动问题。键盘程序框图如图2－5所示。ＭAIＮ定义堆栈区显示缓冲单元清０定时器T０工作方式装载计数初值定时开始开中断设置循环次数调用显示子程序图２—2主程序框图ＤAＡD取十位数使十位数占A高半字节取个位数占Ａ低半字节加１十进制调整取出低字节个位数送缓冲单元取出高4位十位数送缓冲单元返回图２－3加1子程序框图图２－5按键扫描程序框图图2—4显示程序框图2．5器材1、KeiｌC51软件2、单片机开发板3、西尔特编程器4、直流稳压电源5、示波器２。6调试步骤1、软硬件联调；2、用编程器，将程序写入MCU芯片89C51;３、将芯片插入系统正常工作;4、检查结果。２．7参考书１、徐煜明.单片机原理及接口技术．北京:电子工业出版社,20０５。12、张友德。单片微型机．上海:复旦大学出版社２000．23、徐君毅.单片微型计算机原理与应。上海：上海科技出版社，20０1．５3。1目的通过对本课题的设计达到如下目的:1、熟悉MCS-51定时/计数器、中断的应用。2、熟悉时钟时、分、秒计时方法，掌握编程技巧。３、掌握键盘的基本工作原理，键的识别,键抖动和重键问题的解决，键盘工作方式和键盘程序的编程。４、掌握七段码LED显示器的结构,七段码LED显示器的工作方式和显示程序的编程.5、掌握串行通信程序的编写。3。2设计要求利用ＡTMＥL8９C5１、七段码ＬED、按键、MAＸ2３2及常用外围器件，设计一个具有串行通信功能的电子钟,由于本课题相比课题二增加了串行通信功能，考虑到工作量问题,在显示功能上加以简化,仅使用２位ＬEＤ，具体要求如下：1、设计实现电子钟的硬件原理图。2、用T0定时器，产生时钟信号,设计定时中断程序.３、具有2位LED，通过按键切换，分别显示时、分、秒，设计显示程序。4、可用键盘进行校对时间，设计键盘程序。５、当前时间可通过串口在其他单片机系统上显示。6、要有秒表功能.３。3硬件设计本系统中单片机通过Ｐ0口和P2口直接驱动LＥD数码管,单片机通过MＡＸ232串口芯片实现和其他单片机系统的通信。系统框图如下所示.图3－１系统框图3。4软件设计1、主程序主程序的主要功能是进行定时器/计数器初始化编程，然后通过反复调用子程序的方法，等待定时中断的到来.流程框图如图3－2所示。２、定时中断程序已知晶振频率为1２MHZ,用T0定时／计数器，进行50mｓ的定时。采用中断方式进行溢出次数累计，计满２0次即到秒计时。从秒到分，从分到时的计时,可通过累加器和数值比较实现.流程框图如图3－3所示。3、设计键盘子程序(KEY）采用独立按键扫描法,设计键盘程序。用软件方法解决按键抖动问题。键盘程序框图如图３—4所示。4、串行通信子程序(ＵART）采用中断方式设计串行通信程序,在PC机上设置万年历当前时间，串行通信程序框图如图3－5所示。图3－２主程序流程框图图3－３定时中断流程框图图３—4按键扫描流程框图图３—5串行通信流程框图3.５集成开发环境Keil使用简介下面介绍在Keil开发工具中调试程序的方法.1、打开Keｉl开发工具,在菜单栏中选中“Pｒoject”，在下拉菜单中选择“NewＰrｏｊｅｃt”。若已经建立过了工程则点击“OpeｎPｒojeｃt”，找到原先文件的保存路径,打开文件。操作如图3—6所示。。图3—６工程建立示意图2、在出现的对话框中选择文件的保存位置，点击“确定”。在下一个对话框中选择所要仿真的芯片型号。3、在左边的“WorｋSｐａce”区中,右击“SourceＧrouｐ"，选择“Addfileｓｔoｇroup”，将程序文件添加到工程中.如图3-7所示。图3-7文件添加示意图4、在常用工具栏中选择“oｐｔｉｏｎs”选项,单击其中的“Dｅbug”；选择右侧的“use”单选框，在下拉菜单中选择仿真器的型号，这里选择“ＴＫS－5２SＥｍｕlatoｒ/Prｏgｒａｍmeｒ”，并点击右侧的“settiｎｇ”选择相关的设置。如图3-8所示。图3-8仿真器设置示意图5、将仿真器的电源、串口接好,并将仿真头电路板向连。检查无误后,点击“Ｐroｊｅct”中“Rｅbuildalｌｔaｒgetｆｉleｓ"，或直接点击常用工具栏中快捷按钮，编译所有文件。根据下面的信息栏中的提示信息，修改文件中的错误，重新编译直到编译通过.如下图3-9所示。图3-9工程编译示意图６、选择“Deｂuｇ”中“Stａｒｔ／StoｐDebugSessiｏn”或点击常用工具栏中快捷按钮。将编译好的程序加载到仿真器中。待程序加载完成后,复位并运行。观察电路班上的实际效果,并测试按键、显示等硬件电路功能。找出其中的不足或漏洞.7、利用常用工具栏中的设置断点，单步调试和查看工作寄存器变量等常用工具按钮调试在上述步骤发现的问题或功能缺陷。将修改后的程序重新加载到仿真器中运行、调试直至达到理想的结果。３．６器材1、KeｉlＣ5１软件２、单片机开发板3、TKS—５2仿真器4、西尔特编程器5、直流稳压电源6