单片机模块设计项目指导书.doc下载

weixin_39821526 2021-09-25 09:45:32
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目录 目录 I 摘要 II 第一章 设计要求 1 1.1课程设计项目名称 1 1.2项目设计目的及技术要求 1 第二章 总体方案 2 2.2硬件电路设计 2 2.2.1单片机最小系统电路 2 2.2.2复位电路 5 2.2.3 8255可编程并行I/O口接口芯片 6 2.2.4蜂鸣器的工作原理 8 2.3软件设计 9 2.3.1时间调节原理框图 9 2.3.2主程序流程图 10 第三章 总结 11 第四章 参考文献 12 附录 13 一、仿真图: 13 二、程序清单: 13 摘要 20世纪末,电子技术获得了飞速的发展,在其推动下,现代电子产品几乎渗透了社会 的各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代 电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来越快。 数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及办公室等公共 场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发 展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它 还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。尽管目前市场上已有现成的数字钟集成 电路芯片出售,价格便宜、使用也方便,但鉴于数字钟电路的基本组成包含了数字电路 的主要组成部分,因此进行数字钟的设计是必要的,研究数字钟及扩大其应用,有着非 常现实的意义。 单片机数字时钟就是其中的一款设计。它具有编程灵活,便于电子钟功能的扩充,即 可用该电子钟发出各种控制信号,精确度高等特点,同时可以用该电子钟发出各种控制 信号。单片机数字钟是单片机为核心。时钟,本设计是以单片机AT89S52配备LED数码显 示管,数字钟采用24小时制方式显示时间,带有年月日、秒表和闹钟功能。本设计打算 采用蜂鸣器做提醒,因没有蜂鸣器所以采用闪灯来提醒。使人不仅仅是通过视觉来感受 单片机数字钟带来的方便。 而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种,通过本次课程设计进一 步对单片机学习和应用,从而更熟悉单片机的原理和相关设计并提高了开发软、硬件的 能力。本设计主要设计一个基于80C51单片机的电子时钟,并在LED上显示相应的时间,通 过两个控制键和4×4键盘来实现时间的调节功能。应用Proteus软件实现单片机数字时钟 系统的设计与仿真。 关键词:单片机 80C51 数字时钟 汇编语言 C语言 第一章 设计要求 课程设计是工科学生十分重要的实践教学环节,通过课程设计,培养学生综合运用先 修课程的理论知识和专业技能,解决工程领域某一方面实际问题的能力。课程设计报告 是科学论文写作的基础,不仅可以培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文 字表达能力,也是规范课程设计教学要求、反映课程设计教学水平的重要依据。为了加 强课程设计教学管理,提高课程设计教学质量,特拟定如下基本要求。 1. 课程设计教学一般可分为设计项目的选题、项目设计方案论证、项目设计结果分析、答 辩等4个环节,每个环节都应有一定的考核要求和考核成绩。 2. 课程设计项目的选题要符合本课程设计教学大纲的要求,该项目应能突出学生实践能力 、设计能力和创新能力的培养;该项目有一定的实用性,且学生通过努力在规定的时间 内是可以完成的。 3. 项目设计方案论证主要包括可行性设计方案论证、从可行性方案中确定最佳方案,实施 最佳方案的软件程序、硬件电路原理图和PCB图。项目设计方案论证内容记录于课程设计 报告书第三项中,项目设计方案论证主要考核设计方案的正确性、可行性和创新性,考 核成绩占30%左右。 4. 项目设计结果分析主要包括项目设计与制作结果的工艺水平,项目测试性能指标的正确 性和完整性,项目测试中出现故障或错误原因的分析和处理方法。 5. 学生在课程设计过程中应认真阅读与本课程设计项目相关的文献,培养自己的阅读兴趣 和习惯,借以启发自己的思维,提高综合分和理解能力。 6. 答辩是课程设计中十分重要的环节,由课程设计指导教师向答辩学生提出2~3个问题, 通过答辩可进一步了解学生对课程设计中理论知识和实际技能掌握的程度,以及对问题 的理解、分析和判断能力。 7.学生应在课程设计周内认真参加项目设计的各个环节,按时完成课程设计报告书交 给课程设计指导教师评阅。 8. 课程设计报告书是实践教学水平评估的重要资料,应按课程、班级集成存档交实验室统 一管理。 1.1课程设计项目名称 实时时钟显示电路设计 1.2项目设计目的及技术要求 1.最小单片机系统:其作用是和外围的时钟芯片通信,并控制数据传输过程,采集时间 信息并予以处理; 2.8255可编程并行I/O口接口芯片:它是本设计的核心模块,由它提供实时的日历时钟信 息; 3.LED数码管显示模块:此模块用于实时时钟信息显示; 程序部分包括单
东 华 大 学 机 械 工 程 学 院 实验指导书 "实验名称 "单片机应用系统设计与仿真 " "课程名称 "自选综合实验 " "专 业 "机械工程及"学 期 "第一学期 " " "自动化 " " " "姓 名 "Xin.Wei "学 号 " " "指导教师 " "实验成绩 " " 实 验 日 期 年 月 日 一、实验目的及要求 1. 实验目的: 1. 熟练掌握Proteus软件的基本应用 2. 掌握应用keil和Proteus进行单片机系统的仿真方法 (3)学会设计单片机应用系统. (4)掌握MCS51系列单片机的编程 2. 实验要求: (1) 学习Proteus的应用软件 (2) 学习消化已有典型单片机应用系统。 (3) 自行设计单片机控制系统的软件硬件结构,并制定出其调试方案。 (4) 实验全过程应有比较详细的工作记录,其内容包括:工作日志,电路设计与分析,软件 流程图与源程序,制作、调试中的现象与失误甚至失败的记录,实验原始数据的记录, 实验器材的使用记录等。 二、实验装置 1. 计算机、单片机实验板、 2. Proteus软件 keil软件。 三、实验内容 1、学习Proteus软件,消化已有单片机应用系统 2、设计新的单片机控制的应用系统软硬件结构,并要有所创新。 3、制作出控制系统的硬件并编写控制软件。进行系统的软硬件调试。 四、实验报告要求 1、对采用单片机实现系统原理进行详尽分析与阐述。 2、说明自己设计的控制系统的工作原理和主要特点及创新点。 3、归纳整理实验记录,写出实验测试报告。 4、写出经过本次设计后的体会与收获。 五、实验进度安排 "实验内容 "学时数 " "学习Proteus软件 "6 " "学习典型的单片机应用系统 "8 " "设计新的应用系统 "6 " "软件设计及仿真调试 "8 " "撰写实验报告及验收 "4 " 六、考核方式 需提交资料 实验报告 仿真电路 控制程序 1. 设计任务 题目:基于51单片机的数字万用表设计 检测对象:交直流电压测量,电阻测量,过压自动报警 设计要求:电路系统中包含按键系统、显示系统(七段数码管显示或LCD显示屏显示 ),达到一定的精度要求 2. 设计背景 传统的电桥平衡法等方法在测试过程中不够智能而且体积笨重,价格昂贵,需要外 围环境优越,测试操作过程中需要调整很多参数,而基于单片机的智能数字式万用表价 格便宜,操作简单,显示准确,还有过压报警系统,更加人性化。目前,数字万用表已 被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,表现 出强大的生命力。 3. 整体设计思路 虽然数字万用表种类很多,但基本工作原理则是大同小异。都是把被测的模拟量转 化成数字量显示。所以最关键的是模数转换电路。 本数字万用表主要由直流数字电压表DVM它由阻容滤波器、前置放大器、模数转换器 A/D、发光二极管显示器LED及保护电路等组成。 在数字电压表的基础上再增加交流一直流转换器AC/DC、电阻一电压转换器Ω/V, 就构成了本数字万用表的基本部分。 设计方框图: 4. 分步设计 步骤一:电路图模块设计 电路分为电压衰减模块,电压档位自选模块,电阻档位自选模块,交直流电压判别 模块,绝对值电路模块,电压显示模块,电阻显示模块,绝对值电路模块,AD转换、电 压值处理及LCD显示模块。 各模块设计原理如下。 电压衰减模块:由于待测电压范围太大,高的可到500v,而AD只能参考输入为+- 5V,所以对于未知信号,可以先衰减再测量。 如下图,左端电压输入,在默认继电器导通的情况下经电阻R1、R2分压,将待测电压值 衰减至原来的百分之一。 电压档位自选模块:电压经衰减后的值可分为0-20v、20-200v、200- 500v三档,继电器由单片机控制通断,完成档位的自动选择(利用三极管的导通原理) 。 电阻档位自选模块:电阻按其大小可分为0-1k,1-10k,10k- 100k,大于100k四档,通过单片机控制继电器的开端进行档位的选择。 注:由于电路中继电器数目较多,将单片机的端口经74LS138译码器进行扩展后进行控制 (了解译码器输入输出真值表的对应关系)。 交直流电压判别模块:如下图所示,左端为一反向比较器通过调节变阻器R3阻值输出一 负值到比较器的负向端,而输入电压经衰减分档后的结果与其进行比较,可控制光电耦 合器中光电管的亮灭,进而控制INT_1端输出高低电平。其中,低电平代表交流电压测量 ,高电平代表直流电压测量。 绝对值电路模块:由于电压输入值的正负无法确定,为保证后续测量工作的进行, 需对电压值进行取绝对值处理,如下图所示,经左端的整流及右端的滤波处理后,输出 电压值确保为正值。 电压显示模块:利用LCD输出,选用16x1的显示屏。直流电压显示为DC:X
基于单片机的电子产品设计与制作实训报告书 数字电压表 院 部: 专 业: 姓 名: 学 号: 指导老师: 目 录 概述................... .......... .......... .......... .. 3 一.设计目的与功能要求. ......... .......... ......... .......... ......... .......... .......4 §1.1设计目的…………………………………………4 §1.2功能要求 4 二.总体设计 4 §2.1 系统设计………………………………………..4 §2.2设计方案……………………………………………5 §2.3总体设计框图……………………………………5 三.设计原理图 6 四.硬件电路设计 6 §4.1核心元器件介绍 6 §4.1.1芯片介绍 6 §4.1.2其它部分简介.....................................12 1.四位八段共阴极数码管...............................................12 2.模拟电压输入部分......................................13 五.软件设计……………………………………………13 §5.1 汇编流程图.....................................................14 §5.2汇编程序清单.....................................................15 §5.3 程序说明.......................................................15 六.调试仿真…...........................................................16 七.设计总结与致谢.............................18 <参考文献>.............................................19 概述 在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,其中电压量的测量最为 经常。而且随着电子技术的发展,更是经常需要测量高精度的电压,所以数字电压表就 成为一种必不可少的测量仪器。数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续 的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。由于数字式仪器具有读数 准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用[1]。 传统的指针式刻度电压表功能单一,进度低,容易引起视差和视觉疲劳,因而不能满 足数字化时代的需要。采用单片机的数字电压表,将连续的模拟量如直流电压转换成不 连续的离散的数字形式并加以显示,从而精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方 便,还可与PC实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础[2]。以数字电压表 为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目 前,由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 最近的几十年来,随着半导体技术、集成电路(IC)和微处理器技术的发展,数字电 路和数字化测量技术也有了巨大的进步,从而促使了数字电压表的快速发展,并不断出 现新的类型[4]。数字电压表从1952年问世以来,经历了不断改进的过程,从最早采用继 电器、电子管和形式发展到了现在的全固态化、集成化(IC化),另一方面,精度也从 0.01%-0.005%。 目前,数字电压表的内部核心部件是A/D转换器,转换的精度很大程度上影响着数字 电压表的准确度,因而,以后数字电压表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面[3 ]。 本文是以简易数字直流电压表的设计为研究内容,本系统主要包括三大模块:转换模 块、数据处理模块及显示模块。其中,A/D转换采用ADC0808对输入的模拟信号进行转换 ,控制核心AT89C51再对转换的结果进行运算处理,最后驱动输出装置LED显示数字电压 信号[11]。 1. 设计目的与功能要求 §1.1 设计目的 利用单片机及ADC0809核心元件制作3位数字电压表,更好地学习掌握ADC0809的工作 原理及A/D的转换编程方法。 §1.2功能要求 利用ADC0809设计实现数字电压表的测量值为0~5V,用电位器模拟ADC0809的输入电 压,用3位数码管显示,实时模拟数字电压表。 二.总体设计 §2.1系统设计 主要分为两部分:硬件电路及软件程序。硬件电路包括:单片机及外围电路,模拟 信号采集电路,A/D转换电路,数码管显示电路,各部分电路的衔接。软件的程序
课程设计任务书 学生姓名: 易 杨 专业班级: 电信0802 指导教师: 曾 刚 工作单位: 信息工程学院 题 目:简易键盘与显示功能设计 初始条件: 具备数字电路的理论知识;具备单片机原理的理论知识和实践能力;熟悉51单片机的CP U结构和指令系统;熟悉相关常用接口电路的设计使用方法。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要 求) 1、用并行口检测一组开关(4个)的状态,并用发光二极管现实其当前的状态。 2、用并行口设计一键盘显示电路,按键数字1、2、3、4,要求当某个按键按下时,能现 实该按键的值 时间安排: 二十二周一周,其中3天硬件设计,2天硬件调试 指导教师签名: 年 月 日 系主任(或责任教师)签名: 年 月 日 目 录 摘 要 I 1 软件与硬件简介 1 1.1 Proteus软件简介 1 1.2 AT89C51硬件简介 1 2 总体分析设计 2 2.1 电路结构分析 2 2.2 总体方案设计 2 2.3 总体电路图 3 3 单元电路设计 4 3.1键盘输入模块 4 3.2 按键监控模块 4 3.3 单片机 5 3.4 数码管模块 5 4 软件设计与仿真 7 4.1 软件流程图 7 4.2 系统程序代码 7 4.3 仿真结果 9 5 心得体会 10 参考文献 11 摘 要 在日常生活中,我们经常要通过按键来实现对电子装置的控制,小到手表手机,中到 电视电脑,大到各种复杂仪器,都需要通过按键来实现各种操作。本次课程设计作为实 践教学的一个重要环节,将以按键控制显示为主题,以AT89C51单片机及其接口芯片为核 心构造一个键盘控制显示系统,并使用Proteus软件对所设计的电路进行仿真。 关键词:Proteus 键盘显示 AT89C51 仿真 1 软件与硬件简介 1.1 Proteus软件简介  Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿 真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推 广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的 科技工作者的青睐。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真软件),从原理图布图、代码 调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完 整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的 设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM 、8086和MSP430等,2010年新增加了Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理 器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译器。 本次设计将使用Proteus7.5SP3版本进行仿真。 1.2 AT89C51硬件简介 AT89C51芯片是一种带有4K字节闪存的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,俗称单片机单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采 用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS- 51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,AT MEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高而且价 格低廉的方案。 本次设计将使用此芯片作为核心硬件进行设计。 2 总体分析设计 2.1 电路结构分析 本次设计的目标为单片机控制的键盘识别显示系统,主要采用AT89C51单片机作为 核心,由矩阵键盘电路、译码电路、显示电路等模块构成,分别对按键信息和显示电 路以及软、硬件各个部分进行控制;本设计采用汇编语言编程来实现对单片机的控制 。实际运作时,单片机会将检测到的按键信号转换成数字,显示于七段数码管上。系 统主要结构可以拆分如下: 矩阵键盘:按键传送输入信息;由于本次设计只有4个按键故直接使用4个独立按键代 替2*2矩阵键盘; 按键监控:与按键搭配使用来实时显示按键信息的LED; AT89C51:采用软件编程来实现按键信息的提取和转换; 七段数码管:用于显示最终被单片机转换过的按键信息。 由以上构思可以设计此按键显示电路。 2.2 总体方案设计 图2.2为按键控制显示电路系统的总体原理框图: 图2.2整体电路原理方框图 即实验者通过按下矩阵键盘的按键来进行信息输入,当有按键被按下时,与按键相连 的发光二极管会发光显示,然后按键信息被输入到经过编程的单片机AT89C51中进行提取 与转换,变为对数码管进行操作的输出信息,使数码管显示对应的数字。 2.3 总体电路图 总体电路图如图2.3所示: 图

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