電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告+楊好+0908020268

1、 淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2013屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 成績(jī) 成績(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 基于51單片機(jī)的微控系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 楊 好 學(xué)生學(xué)號(hào)： 0908020268 系 別： 電氣信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 屆 別： 2013 屆 指導(dǎo)教師： 苗 磊 電氣信息工程學(xué)院制2012年5月基于51單片機(jī)的微控系統(tǒng)學(xué)生：楊好指導(dǎo)教師：苗磊電氣信息工程學(xué)院 自動(dòng)化系1 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程不斷加速，工廠越來(lái)越多，但是全國(guó)各地生產(chǎn)事故也相應(yīng)頻頻發(fā)生，往往造成不可估量的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，甚至人員傷亡，安全生產(chǎn)故而日益引起我們的高度重視。為了減

2、少安全隱患，減小經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，及廣大工人的人身安全，我設(shè)計(jì)了下面的方案，本著能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、安全第一的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)、方便的原則，希望能盡到自己的綿薄之力。為一個(gè)比較危險(xiǎn)的生產(chǎn)車間（比如：生產(chǎn)易燃易爆物品，會(huì)伴生有害氣體等）設(shè)計(jì)一套安全生產(chǎn)的監(jiān)控，報(bào)警裝置。1.2課程設(shè)計(jì)的要求（1）能夠控制生產(chǎn)的工作狀態(tài)，能夠正確及時(shí)的顯示它的工作狀態(tài)。（2）在工作狀態(tài)時(shí)一直報(bào)警，警告相關(guān)人員正在進(jìn)行生產(chǎn)，有安全隱患，要做好安全戒備工作等事項(xiàng)；（3）在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，也可以提示相關(guān)人員生產(chǎn)停止，恢復(fù)安全狀態(tài)，相關(guān)警告解除等。2 系統(tǒng)方案制定2.1提出方案方案一：由于各工廠車間的生產(chǎn)設(shè)備不盡相同，這里用直流電動(dòng)機(jī)代替

3、生產(chǎn)設(shè)備，使用AVR單片機(jī)進(jìn)行控制，外接兩個(gè)開關(guān)，一個(gè)麥克風(fēng)，作為報(bào)警裝置。圖1 方案一的方框圖模塊化設(shè)計(jì)圖點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，單片機(jī)開始自動(dòng)掃描，檢測(cè)是否有按鍵按下。當(dāng)key1按鍵按下時(shí)，電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)麥克風(fēng)發(fā)出“咯咯”的報(bào)警，示意相關(guān)人員車間正處于生產(chǎn)階段，做出相應(yīng)的安全防范；當(dāng)key2按鍵按下時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，麥克風(fēng)停止報(bào)警。方案二：使用AT89C511單片機(jī)進(jìn)行控制，這里仍然用直流電動(dòng)機(jī)代替生產(chǎn)設(shè)備，外接兩個(gè)開關(guān)按鈕，一個(gè)麥克風(fēng)，作為報(bào)警裝置，另外，添加一個(gè)兩位數(shù)碼管和一個(gè)LCD1602液晶顯示器。點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，單片機(jī)處于掃描狀態(tài)，當(dāng)按下key1時(shí)，電動(dòng)機(jī)開始穩(wěn)定運(yùn)行，與此同時(shí)，液晶

4、1602上顯示“Its running”，在視覺上告知相關(guān)人員電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行；麥克風(fēng)發(fā)出“咯咯咯”的聲響，在聽覺上告知相關(guān)人員電動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行，從而做出相關(guān)動(dòng)作，如遠(yuǎn)離電動(dòng)機(jī)這一有危險(xiǎn)的裝置、開始向機(jī)器投送物料等行為；同時(shí)數(shù)碼管開始計(jì)時(shí)，記錄顯示電動(dòng)機(jī)已經(jīng)工作了多長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)按下key2時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，麥克風(fēng)也停止發(fā)出聲響，而液晶1602上顯示“Its stop now.”，進(jìn)而提示人們進(jìn)行下一步相關(guān)操作。此時(shí)數(shù)碼管停止顯示，并且其內(nèi)部由程序自動(dòng)清零，為下一次key1按下，計(jì)時(shí)器從0計(jì)時(shí)做好準(zhǔn)備。下圖是該方案的方框圖模塊化設(shè)計(jì)。圖2 方案二的方框圖模塊化設(shè)計(jì)圖2.2方案比較方案一與方案二相比，方

5、案二多用了一個(gè)數(shù)碼管和一個(gè)LCD1602液晶顯示器，數(shù)碼管可以用來(lái)計(jì)時(shí)，工作人員可以很好的了解生產(chǎn)車間的工作了多長(zhǎng)時(shí)間，可以防止機(jī)器的過(guò)磨損，對(duì)機(jī)器的保養(yǎng)與維護(hù)有一定的好處；LCD1602液晶顯示器用來(lái)顯示文字，在視覺的角度反映生產(chǎn)車間的工作狀態(tài)。而且51單片機(jī)比AVR單片機(jī)便宜一點(diǎn)，在不影響工作效能時(shí)，用51單片機(jī)更經(jīng)濟(jì)。綜合整體效果，故選用方案二更好。3 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)3.1數(shù)碼管計(jì)時(shí)器模塊數(shù)碼管電路采用2位共陰極數(shù)碼管，P0口通過(guò)上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，用作段碼輸出并作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)端，P3口低兩位作為數(shù)碼管的位選端。圖3 數(shù)碼管計(jì)時(shí)器模塊3.2蜂鳴器和直流電動(dòng)機(jī)模塊圖4 蜂

6、鳴器和直流電動(dòng)機(jī)模塊3.3液晶顯示器模塊LCD的數(shù)據(jù)線接在51單片機(jī)的P2口，VDD和VSS分別于電源和地相連，RS，RW和E端口分別于單片機(jī)P1口的低3位相連。圖5 液晶顯示器模塊3.4 LCD1602液晶顯示器的介紹LCD16022是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形。1602LCD可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊，目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是

7、完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。LCD的初始化LCD使用之前必須對(duì)它進(jìn)行初始化，可以通過(guò)復(fù)位完成，也可以在復(fù)位后完成，初始化過(guò)程如下：（1）清屏。（2）功能設(shè)置。（3）開關(guān)顯示設(shè)置。（4）輸入方式設(shè)置。3.5 系統(tǒng)整體電路圖圖6 系統(tǒng)整體電路圖4 系統(tǒng)仿真和調(diào)試4.1仿真軟件介紹Proteus3軟件是由英國(guó)Lab Center Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，Proteus軟件除具有其他EDA工具軟件一樣的原理編輯、印制電路板制作外，還具有交互式的仿真功能。它是一個(gè)模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，也是目前

8、最先進(jìn)、最完整的多種型號(hào)微處理器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中完成電路原理圖設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、微處理器程序設(shè)計(jì)與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成印制電路板的完整電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過(guò)程。Proteus軟件由ISIS(Intelligent Schematic Input System)和ARES(Advanced Routing and Editing Software)兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中ISIS是一款智能電路原理圖輸入系統(tǒng)軟件，可作為電子系統(tǒng)仿真平臺(tái)，ARES是一款高級(jí)布線編輯軟件，是用于制作印制電路板的。4.2系統(tǒng)仿真實(shí)現(xiàn)打開ISIS 7Professional窗口，執(zhí)行菜單命令“

9、File” “New Design”，新建一個(gè)模板保存文件名“期末設(shè)計(jì)”。單擊“P”按鈕，添加所需元件。在ISIS原理圖編輯窗口中放置元件，再單擊工具箱中的“元件終端”圖標(biāo)，在對(duì)象選擇器中單擊“POWER”和“GROUND”放置電源和地。放置好元件后，布好線，并設(shè)置相應(yīng)元件參數(shù)，從而完成電路圖的設(shè)計(jì)工作。打開Keil軟件，新建一個(gè)工程文件命名，選擇機(jī)型為AT89C51。新建一個(gè)文件，編寫C程序，保存并命名將其添加到項(xiàng)目中。在菜單命令“Project”“Options for Target Target 1”，選擇“Output”選項(xiàng)卡，選中“Create HEX File”。在“Debug”選

10、項(xiàng)卡中選中“Use：Proteus VSM Simulator”。將編輯好的程序編譯，無(wú)誤后便可得到其HEX文件。在Proteus菜單欄中執(zhí)行“Debug” “Use Remote Debug Monitor”選項(xiàng)卡，把Proteus和Keil級(jí)聯(lián)起來(lái)。最后把HEX文件燒寫進(jìn)單片機(jī)中，便可以進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)和控制。5 總結(jié)（1）單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的核心是單片機(jī)，它包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分。通過(guò)這學(xué)期的學(xué)習(xí)，讓我深刻的體會(huì)到硬件只是系統(tǒng)的軀殼，而軟件系統(tǒng)才是真正的靈魂所在。（2）隨著社會(huì)的發(fā)展，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化，智能化是未來(lái)的發(fā)展主流，單片機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，涉及到我們生活的方方面面，單片機(jī)日益重

11、要。（3）要學(xué)好單片機(jī)就必須要學(xué)好程序的編寫，這方面C語(yǔ)言4顯得尤其重要，我們要熟悉C語(yǔ)言的編寫。（4）對(duì)于常見的程序設(shè)計(jì)，我們可以通過(guò)我們平時(shí)積累的程序、子程序，將其嵌套、調(diào)用就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。對(duì)于那些不常見的程序設(shè)計(jì)，就要靠我們按部就班的進(jìn)行編程，編程的思想、流程的構(gòu)思就決定著程序的好壞，進(jìn)而影響功能的優(yōu)異，這是一個(gè)我們每個(gè)初學(xué)者必經(jīng)的過(guò)程。6 參考文獻(xiàn)1 謝維成，楊家國(guó)，等. 單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計(jì)M. 清華大學(xué)出版社，2009,7.2 張先庭，等.單片機(jī)原理、接口與C51應(yīng)用程序設(shè)計(jì)M.國(guó)防工業(yè)出版社，2011,1.3 侯寶玉,等. 基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與

12、仿真M. 電子工業(yè)出版社，2008,9.4 譚浩強(qiáng)，等. C程序設(shè)計(jì)M. 清華大學(xué)出版社，2005.7 附錄7.1系統(tǒng)主要功能展示圖當(dāng)key1按鍵按下時(shí)圖7 key1按鍵按下當(dāng)key2按鍵按下時(shí)圖8 key2按鍵按下7.2器件清單表1 元器件清單器件名稱元件個(gè)數(shù)單片機(jī)AT89C511瓷片電容CAP 30pF2麥克風(fēng)SOUNDER1按鍵BUTTON3電解電容CAP-ELEC1晶振CRYSTAL 12MHz1三極管2N29051電阻RES3電動(dòng)機(jī)MOTOR1數(shù)碼管7SEG-MPX2-CA1液晶顯示器LM016L17.3 相關(guān)程序設(shè)計(jì)圖9 程序設(shè)計(jì)流程圖C語(yǔ)言程序如下：#include #inclu

13、de液晶.c#include計(jì)時(shí)器.c#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P17=P17;sbit P34=P34;void main()P17=0;key1=1;key2=1;P34=1;count=0;while(1)if(key1=0)P17=1; P34=1;delay();P34=0;delay(); TH0=0x3C; TL0=0xB0; t+; if(t=15) count+;if(count=99) count=0;t=0; display1();if(key2=0)P17=0;P34=1;count

14、=0;init_lcd();display();液晶程序如下：#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit lcdrs=P10;sbit lcdrw=P11;sbit lcden=P12;uint i;sbit key1=P32;sbit key2=P33;uchar code t0=Its running.;uchar code t1=Its stop now. ;void delay(uchar z)uchar x,y;for(x=100;x1;x-)for(y=z;y1;y-);void write_c

15、om(uchar com)lcdrs=0;P2=com;delay(1);lcden=1;delay(1); lcden=0;void write_date(uchar date)lcdrs=1;P2=date;delay(1);lcden=1;delay(1);lcden=0;void init_lcd() lcden=0;lcdrw=0;write_com(0x0f);write_com(0x38);write_com(0x01); write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x80);void display()if(key1=0) for(i=

16、0;i16;i+)write_date(t0i);delay(1);write_com(0x80+0x40); key1=0;key2=1; if(key2=0) for(i=0;i16;i+)write_date(t1i);delay(1);write_com(0x80+0x40); key2=0;key1=1; 計(jì)時(shí)器程序如下：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P31=P31;sbit P30=P30;uint t=0;uchar count;uchar counth,countl;const uchar tab=0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90;void delay(void)uint i;for