郝昊基于mcs_51单片机的智能控制开关的设计说明.doc下载

weixin_39821620 2021-09-25 09:36:53
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单片机课程设计 姓 名: 韶辉 学 号: 1402250232 班 级:自动化11402 成 绩: 指导老师: 吴玉蓉 设计时间:2016年12月26日~2017年1月5日 目 录 1.设计要求........................................1 2.系统总体方案2 3.硬件电路设计3 4.系统软件设计.4 5.课程设计体会....................................15 6.参考文献15 7.系统实物图.....................................16 附录1 电路原理图17 附录2 原件清单..................................18 一、设计要求 利用51单片机开发电子时钟,实现时间显示、调整功能。具体要求如下: 1. 按以上要求制定设计方案,并绘制出系统工作框图; 2. 按要求设计部分外围电路,并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连 接,给出电路原理图; 3. 用仿真器与单片机实验箱进行程序设计与调试; 4. 利用键盘输入调整秒、分和小时时刻,数码管显示时间; 二、系统总体方案 1.时钟计数:形成秒、分、小时,系统时间采用24小时制。利用单片机部的定时器/计数 器来实现,它的处理过程如下:首先设定单片机部的一个定时器/计数器工作于定时方式 ,对机器周期计数形成基准时间(如10ms),然后用另一个定时器/计数器或软件计数的 方法对基准时间计数形成秒(对10ms计数100次),秒计60次形成分,分计60次形成小时 ,小时计24次则计满一天。 2.显示:采用8个LED显示系统当前时间,显示格式为"时-分-秒"(如12-25-09)。 3.设置功能:用户可以对系统的时间进行设置。没有按键时,则时钟正常走时。当按下 K0键,进入调分状态,时钟停止走动,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;继续按 K0键可分别进行分和时的调整,此时,按K1或K2键可进行加1或减1操作;最后按K0键将 退出调整状态,时钟开始计时运行。 4.系统框图 三、硬件电路设计 1.时钟电路(晶振电路) 单片机利用外部12MHZ晶振构成振荡电路作为时钟源,单片机部具有一个高增益反向 放大器,用于构成振荡器。通常在引脚XTAL1和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成 自激振荡器,结构如图所示: 图2 时钟电路图 2.按键电路 按键处理设置为:当有没键按下时,时钟正常运行;当按一次K1,时钟停止走动,按 K2对秒进行调整;当K1按2次时,按K2 对分进行调整;当K1按下3次时,按K2 对小时进行调整,当按下4次K1时,校时完毕,时钟按设定的时间进行正常走时。当按1 次K3进入闹钟设置界面,时钟继续进行走时,按K2对秒进行设置;当按2次K3,按K2对分 进行设置;当按3次K3,按K2对秒进行设置;当按下4次K3时,闹钟设置完毕进入时钟显 示界面。电路如下图: 图3 独立按键电路 3.复位电路 单片机小系统常采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作,上 电复位要求接通电源后,自动实现复位操作,手动复位要求在电源接通的条件下,在单 片机运行期间,用按钮开关操作使单片机复位,其结构图如下图,上电自动复位通过电 容C充电来实现,手动按键复位是通过按键将电阻R与Vcc接通来实现。 图4 复位电路 4.单片机系统 STC89C51是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 4K 在系统可编程Flash存储器。STC89C51使用经典的MCS- 51核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上,拥有 灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得STC89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超 有效的解决方案。支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM容被 保存,振荡器被 图5 单片机系统 冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz,6 T/12T可选。 5. 数码管显示电路 将所有数码管的8个显示段码"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数 码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出 字形码时,所有数码管都接收到一样的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取 决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打 开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的 COM端,就使各个数码管轮流受控显示,电路如下图: 图6 数码管显示电路
电子技术综合设计 设计题目:__基于51单片机的报警器设计_______ 成绩:_________________________ 班级:电气工程与自动化2007-3班 学号:__ _______________________ 姓名:__ ______________________ 基于51单片机的报警器设计 摘要: 随着经济的发展和人民生活水平的提高人们对财产安全的要求也越来越高,报警 器在人民生活中发挥了越来越重要的作用,单片机作为一种可编程嵌入式微机 ,可以利用其通过软件实现设定的功能,该设计就是利用单片机的可控脉冲发 生功能实现光信号变化转换为报警信号。 关键词:防盗报警器 MCS-51 LM386功率放大器 光控开关 引言: 报警器,防盗报警器,是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压 等形式发出警报的电子产品的统称。随着科技 的进步,机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替,经常应用于系统故障、安 全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾等领域,与社会生产、生活密不可分。 防盗报警系统通常由:探测器(又称报警器)、传输通道和报警控制器三部分构成。 报警探测器是由传感器和信号处理组成的,用来探测入侵者入侵行为的,由电子和机械 部件组成的装置,是防盗报警系统的关键,而传感器又是报警探测器的核心元件。采用 不同原理的传感器件,可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装 置,单片微型计算机,通常简称为单片机,也经常缩写为MCU,它采用大规模集成电路技 术把微处理器和随机存取数据存储器,只读程序存储器,输入输出电路以及定时计数器 。串行通信口,时钟电路。脉冲调制电路。模拟多路转换器,AD转换器等电路集成到单 独的一块芯片上,构成一个最小的完善的计算机系统,这些电路能在软件的控制下单独 。准确,迅速,高效的完成程序设计者现规定的任务。因为由单片机构成的电路玩玩具 有体积小,成本低,功能强,可靠性高,功耗低,电路简洁,开发和改进容易等等一系 列有点,因此就有优异地性价比,从而使它在多方面得到了越来越多的使用,本次设计 就是基于单片机的报警器设计。 报警器主要元器件介绍 1.MCS-51单片机 现在市场上使用的单片机有很多种类,本设计采用MCS-51单片机MCS-51单片机是美国IIntel公司于1980年推出的产品,由于MCS- 51单片机优异的性能和低廉的价格,使其在各方面得到了广泛的应用,至今仍经久不衰 ,MCS-51的主要功能如下: 1. 8bit字长CPU,包含了硬件乘除法器以及布尔处理器。 2. 4KB程序存储器(ROM) 3. 128的数据处理器(RAM) 4. 4组8bit的并行口,共32条I/O口线 5. 111条命令,大部分为单字节指令。 6. 21个专用寄存器 7. 2个16bit可编程定时、计数器 8. 5个中断源,2个优先级 9. 一个全双工串行通信口 10. 外部数据存储器寻址空间为64KB 11. 外部程序存储器寻址空间为64KB 12. 逻辑操作位寻址功能 13. 40引脚双列直插(DIP)封装 14. 单一+5V电源 MCS- 51地址线宽为16条,即外部数据存储器和程序存储器的寻址范围达到64KB,同时具备I/ O口访问能力。此外,MCS- 51采用模块化结构,可方便的增删一个模块就可派生出引脚和指令兼容的新产品,从而 容易使产品形成系列化。MCS- 51的指令系统也比较完善,指令系统中包含了全面的数据传送指令,完善的算术和逻辑 运算指令,方便的逻辑操作和控制指令对于编程来说,是相当灵活和方便的。MCS- 51单片机的工作频率为2—12HZ,当振荡频率为12MHZ时,一个机器周期为1us 本次设计采用的就是这种频率,另外MCS- 51中集成了完善的各种中断源,可以设定不同的优先权,用户可以十分方便的控制和使 用其功能,防盗报警器的设计很大程度上就是以这种功能为基础。 2.功率放大电路芯片LM386 LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品 。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容 ,便可将电压增益调为任意值,直至200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到 电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池 供电的场合。 LM386的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。下图为该芯片基本原理图和元件图 特性(Features): * 静态功耗低,约为4mA,可用于电池供电。 * 工作电压范围宽,4-12V or 5-18V。 * 外围元件少。 * 电压增益可调,20-200。 * 低失真度。 基于以上特征,该芯片很适合本次设计要求,采用
1 电源提供方案 为使模块稳定工作,须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案: 方案一:采用独立的稳 压电源。此方案的优点是稳定可靠,且有各种成熟 电路可供选用;缺点是各模块都采用 独立电源,会使系统复杂,且可能影响电路电平。 方案二:采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要,节约成本;缺 点是输出功率不高。 综上所述,选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因,我考虑了二种方案: 方案一:采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符,简单,方便。 方案 二:采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大,并可方便的显示各种英文字符,汉 字,图形等,但实现复杂,成本较高。 综上所述,选择方案一。 3 输入方案: 设计要求系统能调节灯亮时间,并可处理紧急情况,我研究了两种方案: 方案一:采用 8155扩展I/O 口及键盘,显示等。 该方案的优点是:使用灵活可编程,并且有RAM,及计数器。若用该方案,可提供较多I/ O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二: 直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制,只用单片机本身的I/O 口就可实现,且本身的 计数器及RAM已经够用。 综上所述,选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口,分为东西向和南北向,在任一时刻只有一个方向通行,另一方向禁行, 持续一定时间,经过短暂的过渡时间,将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。 说明:黑色表示亮,白色表示灭。交通状态从状态1开始变换,直至状态6然后循环至状 态1,周而复始,即如图2.1所示: 图1 交通状态 本系统采用MSC- 51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。 实现以下功能: ¬ 初始东西绿灯亮,南北红灯亮,东西路口车通行,时隔24s,黄灯闪烁6次。之后,南 北绿灯亮,东西红灯亮,方向开始通车,时隔24s,南北黄灯闪烁6次,然后又切换成东 西方向通车,如此重复。 ¬ 当发生交通意外(中断产生)时,全部亮红灯,进行交通事故的处理。当事故处理完毕 (再次按中断键),重新按上述方式工作。 ¬ 当南北路口的流量大时,可以增加南北路口亮绿灯的时间,当东西路口的流量大时, 可以增加东西路口亮绿灯的时间,结束后调回正常状态。 下面我们可以用图表表示灯状态和行止状态的关系如下 东西南北四个路口均有红绿黄3灯和数码显示管2个,在任一个路口,遇红灯禁止通行, 转绿灯允许通行,之后黄灯亮警告行止状态将变换。状态及红绿灯状态如表1所示。说明 :0表示灭,1表示亮。 3.3单片机智能交通灯控制系统的基本构成及原理 单片机设计智能交通灯控制系统,可用单片机直接控制交通信号灯的状态变化,实现倒 计时、紧急情况处理与时间调整等功能。 据此,本设计系统以单片机为控制核心,连接成最小系统,由按键设置模块产生输入, 信号灯状态模块、LED倒计时模块接受输出。系统的总体框图如上所示。 单片机上电后,系统进入正常工作状态,执行交通灯状态显示控制,同时将时间数据倒 计时输入到LED数码管上实时显示。在此过程中随时通过键盘调用急停按键和时间调节中 断。 交通灯系统硬件设计 此设计采用的是AT89C51单片机为内部控制芯片,外部接有按键中断电路以及复位电路以 外,还有4个两位数码管,用以倒计时和4个路口的灯,共12个LED灯。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书(论文) 第 页 5 第二章 交通灯系统硬件设计 此设计采用的是AT89C51单片机为内部控制芯片,外部接有按键中断电路以及复位电路以 外,还有4个两位数码管,用以倒计时和4个路口的灯,共12个LED灯。 2.1 系统框架图 电路板一块,AT89S51单片机一片,八段LED数码管四个。发光二极管12个(4个绿的,4 个红,4个黄的),8个电阻,2个电容,1个晶振,1个电解电容,1个按键开关。(系统 结构框图:图2.1) 2.3.1 MSC-51芯片简介 MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行 接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线, 现在我们分别加以说明: ·中央处理器: 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制 数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入 输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM) 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专 用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用

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