單片機(jī)課程設(shè)計(jì)多功能顯示儀表

1、多功能顯示儀表單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 學(xué) 校：西安科技大學(xué) 設(shè)計(jì)題目：多功能顯示儀表 設(shè)計(jì)成員： 多功能顯示儀表摘 要本作品采用c8051f040單片機(jī)為控制核心；實(shí)現(xiàn)的功能有：1 測(cè)壓模塊 通過(guò)精密電阻和繼電器實(shí)現(xiàn)的分壓電路 ，能夠測(cè)四個(gè)不同檔位的電壓，可以自動(dòng)換擋。測(cè)壓范圍 01000v2 萬(wàn)年歷模塊用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ds1302 實(shí)現(xiàn)，ds1302 是美國(guó)dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.5v。3 測(cè)溫模塊用ds18b20數(shù)字溫度傳感器實(shí)現(xiàn)，ds18b20是美國(guó)dallas半導(dǎo)體公司

2、研制的一款單總線可編程智能溫度傳感器。它將a/d轉(zhuǎn)換器、寄存器、接口電路集成在一個(gè)芯片中，可以直接輸出數(shù)字信號(hào)。4 輸入模塊4x4鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)各種按鍵功能。5 顯示模塊128x64液晶顯示6 聲光報(bào)警有超溫報(bào)警及鬧鐘報(bào)警功能。關(guān)鍵詞：c8051f040單片機(jī)，實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ds1302，128×64液晶顯示，ds18b20數(shù)字溫度傳感器1 選題意義 在當(dāng)今社會(huì)中，很多設(shè)計(jì)工程中都需要器件的測(cè)量，因此對(duì)儀表的要求就體現(xiàn)出來(lái)了，而且隨著電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)試儀表逐漸被多功能的現(xiàn)代儀表而代替。在這樣的大背景下我們這次的作品就是一個(gè)多功能測(cè)試儀表，它的主控芯片是c8051f040單片機(jī)，其突出

3、的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念就是多功能。它具備了普通儀表的測(cè)量功能：測(cè)電阻，測(cè)電壓和溫度，除此之外還具有圖形顯示功能，能夠顯示萬(wàn)年歷。體積小、功能多、成本低等優(yōu)點(diǎn)使它具備了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 2 主系統(tǒng)設(shè)計(jì)本作品我們采用c8051f040單片機(jī)作為微控器，外圍電路采用幾種集成芯片實(shí)現(xiàn)功能要求。外圍芯片有實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片ds1302，ds18b20數(shù)字溫度傳感器等。通過(guò)多功能測(cè)量網(wǎng)實(shí)現(xiàn)測(cè)量電壓、溫度，萬(wàn)年歷等功能，通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部ad采樣并在128x64液晶顯示。主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如2-1。圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 方案選擇及論證3.1 單片機(jī)系統(tǒng)方案選擇在單片機(jī)的選擇上我們選擇了c8051f040單片機(jī)，他采用了流水線指令結(jié)構(gòu)

4、，20個(gè)向量中斷源，8位adc,和12位dac,4352字節(jié)內(nèi)部ram及64k的flash，完全可以適應(yīng)我們作品的需要。軟件沒(méi)有限制，價(jià)格適宜，因此我們選用它作為作品的微控制器。3.2 自動(dòng)量程方案及電阻選擇（1）.在自動(dòng)量程設(shè)計(jì)上有很多種方案，但是我們要考慮低功耗及高性能的要求，因此我們有以下方案的比較選擇。 方案一：采用模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程的開(kāi)關(guān)功能。模擬開(kāi)關(guān)可以降低系統(tǒng)功耗，因?yàn)槟M開(kāi)關(guān)是集成芯片，所以體積小，使作品輕小便攜。但是由于模擬開(kāi)的內(nèi)部是由mos管作為開(kāi)關(guān)，所以它的的內(nèi)部電阻會(huì)隨著柵極所加電壓的升高而降低，而我們的工作電壓為3.3v，因此模擬開(kāi)關(guān)會(huì)產(chǎn)生很大的導(dǎo)通內(nèi)阻，使測(cè)量準(zhǔn)確

5、度降低。因此，整個(gè)系統(tǒng)采用模擬開(kāi)關(guān)并不能實(shí)現(xiàn)我們作品所要求的自動(dòng)量程切換的功能。 方案二：用繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程切換功能。繼電器一端接分壓網(wǎng)絡(luò)，另一端接單片機(jī)的i/o口，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程切換功能。因?yàn)槔^電器是機(jī)械結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)通前后可看做斷開(kāi)和零歐接通，具有較好的穩(wěn)定性，可做為開(kāi)關(guān)功能使用。 所以我們采用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程切換功能。（2）.因?yàn)槲覀冋麄€(gè)系統(tǒng)的測(cè)量最終都是測(cè)的電壓量，因此電壓方案的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，我們選用電阻分壓方案，通過(guò)精密電阻的分壓實(shí)現(xiàn)不同檔位的需求。以下是我們的方案設(shè)計(jì)比較。方案一：采用精密電阻分壓方案，分別用5個(gè)精密電阻實(shí)現(xiàn)5個(gè)級(jí)別的分壓，通過(guò)軟件和繼電器自動(dòng)選擇不同的分壓

6、量程實(shí)現(xiàn)不同檔位的選擇，經(jīng)過(guò)運(yùn)放和模擬開(kāi)關(guān)后給單片機(jī)的a/d采集口，實(shí)現(xiàn)采集并顯示。繼電器用電源模塊的+5v供，用三極管驅(qū)動(dòng)。通過(guò)單片機(jī)的i/o口實(shí)現(xiàn)軟件控制，選擇相應(yīng)的分壓既相對(duì)應(yīng)的檔位。因?yàn)榫茈娮璧木葮O高，因此分壓精度高，使得測(cè)量精度高，而且軟件控制檔位選擇非常方便，雖然用占用i/o口資源，但總體考慮此方案不錯(cuò)，因此我們?cè)跍y(cè)電壓上選擇此方案。方案二：采用經(jīng)典法測(cè)電壓。用傳統(tǒng)的電阻分壓法及繼電器控制，需要用到的繼電器較多，這樣既增加了系統(tǒng)功耗又增大了作品體積。并且沒(méi)有跟單片機(jī)i/o口聯(lián)系到一起，不能實(shí)現(xiàn)軟件控制，因此我們放棄次此方案。綜上所述，我們選用方案一，在測(cè)電流時(shí)原理基本一樣，也是

7、通過(guò)精密電阻分壓后a/d采集電壓信號(hào)并顯示。（分壓原理圖）3.3 萬(wàn)年歷模塊選擇我們選擇的位ds1302。ds1302 是美國(guó)dallas公司推出的一種高性能、低功耗、帶ram的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5v5.5v。采用三線接口與cpu進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或ram數(shù)據(jù)。ds1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的ram寄存器。ds1302的引腳排列,其中vcc1為后備電源，vcc2為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。ds1302由vcc1或vcc2兩者中

8、的較大者供電。當(dāng)vcc2大于vcc10.2v時(shí)，vcc2給ds1302供電。當(dāng)vcc2小于vcc1時(shí)，ds1302由vcc1供電。x1和x2是振蕩源，外接32.768khz晶振。rst是復(fù)位/片選線，通過(guò)把rst輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。rst輸入有兩種功能：首先，rst接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng)rst為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì)ds1302進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中rst置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，i/o引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在vcc2.5v之前，rst必須保持低電平。只有在scl

9、k為低電平時(shí)，才能將rst置為高電平。i/o為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端(雙向)。（ds1302連接圖）3.4 測(cè)溫電路選擇溫度傳感器的種類眾多，在應(yīng)用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí) dallas（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的 ds18b20 溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)。ds18b20 的主要特征：全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出。 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 最高 12 位分辨率，精度可達(dá)土 0.5攝氏度。 12 位分辨率時(shí)的最大工作周期為 750 毫秒。 可選擇寄生工作方式。檢測(cè)溫度范圍為55°c +125°c (67°f +257°

10、f)。 內(nèi)置 eeprom，限溫報(bào)警功能。 64 位光刻 rom，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接。 多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 4 （ds18b20連接圖）3.5液晶顯示 hs12864-15系列中文圖形液晶模塊的特性主要由其控制器st7920決定。st7920同時(shí)作為控制器和驅(qū)動(dòng)器，它可提供33路com輸出和64路seg輸出。在驅(qū)動(dòng)器st7921的配合下，最多可以驅(qū)動(dòng)256*32點(diǎn)陣液晶。hs12864-15系列產(chǎn)品硬件特性如下：提供8位，4位并行接口及串行接口可選；并行接口適配m6800時(shí)序；自動(dòng)電源起動(dòng)復(fù)位功能；內(nèi)部自建振蕩源；64*16位字符顯示ram；2m位中文字型ro

11、m，總共提供8192個(gè)中文字型；16k為半寬字型rom，總共提供126個(gè)西文字型；64*16為字符產(chǎn)生ram。其原理圖如下圖所示：3.6三端穩(wěn)壓集成電路7805 電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，to- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的to-92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而

12、且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6v，7909表示輸出電壓為負(fù)9v。78xx系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下圖所示，這是一個(gè)輸出正5v直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。ic采用集成穩(wěn)壓器7805，c1、c2分別為輸入端和輸出端濾波電容，rl為負(fù)載電阻。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板。3.7 聲光報(bào)警電路 當(dāng)p1-5出現(xiàn)高電平，發(fā)光二極管導(dǎo)通，同時(shí)三極管導(dǎo)通，使揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)聲。 3.8 4*4鍵盤(pán)8位，x方向位與y方向位共同作用決定其按鍵，通過(guò)軟件來(lái)控制。軟件的設(shè)計(jì)軟件部分主要包括系統(tǒng)初始化、自動(dòng)控制模塊、波形液

13、晶顯示、a/d采樣液晶顯示等各個(gè)模塊程序。軟件設(shè)計(jì)主流程圖如圖4-1所示。圖4-1 程序主流程圖 主程序流程圖5 系統(tǒng)整體性價(jià)比評(píng)估整個(gè)作品我們本著低成本，高性能的設(shè)計(jì)理念來(lái)制作完成，微控器我們選用性價(jià)比較好的c8051f040低功耗單片機(jī)，它豐富的資源滿足了我們作品性能的要求，市場(chǎng)價(jià)格也不貴，堪稱物美價(jià)廉。在自動(dòng)量程功能上考慮了低功耗及可行性后，我們用繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣既實(shí)現(xiàn)了功能，也沒(méi)有增加成本。溫度測(cè)量我們選用價(jià)格低廉的ds18b20,使作品整體成本降低。萬(wàn)年歷模塊我們選擇了精度較準(zhǔn)確的ds1302.因此整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了精確的測(cè)量功能而成本卻非常低，是具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的高性價(jià)比的作品。 心得

14、體會(huì)通過(guò)這次單片機(jī)課設(shè)，學(xué)到了不少東西，這次課設(shè)我做的主要是一個(gè)顯示功能，用液晶12864顯示各個(gè)參數(shù)，包括萬(wàn)年歷，溫度等。還有一個(gè)功能是測(cè)電壓，通過(guò)繼電器精密電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)不同檔位的切換功能。在做課設(shè)時(shí)候有不少心得體會(huì)，總結(jié)如下：一， 焊接硬件時(shí)一定要細(xì)心，不能出錯(cuò)，清楚原理，看清楚原理圖，不能焊錯(cuò)一根線，在上電檢查時(shí)一定主意不要短路，及時(shí)檢查芯片是否發(fā)燙，如果有此現(xiàn)象及時(shí)斷電檢查電路。二， 編寫(xiě)程序時(shí)，一定要靜下心來(lái)，只有心靜才能編寫(xiě)出程序，而且編寫(xiě)程序時(shí)注意編程風(fēng)格，比如對(duì)程序加注釋，提高程序的可讀性，注意變量的設(shè)置等。自己先到cpu里走一遍程序。三， 調(diào)作品時(shí)要軟硬結(jié)合，根據(jù)現(xiàn)象分析

15、原因，分析硬件是否好著，然后在線調(diào)試分析軟件。四， 注意跟隊(duì)友合作，團(tuán)結(jié)的力量是偉大的。偉大領(lǐng)袖毛主席說(shuō)過(guò):人民的力量是無(wú)窮的 自動(dòng)化0602 0606050211 趙九龍 心得體會(huì)我們?cè)谶@次作品的設(shè)計(jì)中，有我們自己的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，如我們自動(dòng)量程功能的設(shè)計(jì)，采用了繼電器的方案，還有我們用精密電阻實(shí)現(xiàn)的分壓網(wǎng)絡(luò)等，都是我們?cè)趯?shí)踐中得出來(lái)的思路。在以后的電路設(shè)計(jì)中我們會(huì)更加注意創(chuàng)新方面的設(shè)計(jì)。這次的試驗(yàn)我們學(xué)習(xí)了各種硬件，如ds18b20，ds1302的原理，并且又熟悉了焊接技術(shù)，這對(duì)我們以后的工作幫助很大！我們把單片機(jī)課程上學(xué)習(xí)的知識(shí)用到了實(shí)踐中，這對(duì)我們學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)也是一種提高！讓我們更想學(xué)

16、習(xí)這門課程。在軟件方面我們也有所提高，我們以前學(xué)習(xí)了c語(yǔ)言，匯編，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我們把它應(yīng)用到了實(shí)際。雖然還不是很熟悉，但我們慢慢的掌握了一些，相信在以后我們會(huì)把它掌握的很好。經(jīng)過(guò)本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)，感觸頗深的是解決問(wèn)題的方法、技巧。在這些天中，我們遇到許許多多問(wèn)題，我們?cè)诶蠋熤笇?dǎo)和自己努力下一一解決，懂得了對(duì)待問(wèn)題要多方法處理，多角度處理等思想。通過(guò)這些天的設(shè)計(jì)，我們不但增強(qiáng)了實(shí)踐能力和協(xié)作精神，而且懂得了聯(lián)系實(shí)際的重要性，這對(duì)我們以后的學(xué)習(xí)和工作不無(wú)裨益。大三的我們馬上要面臨工作，這次實(shí)訓(xùn)對(duì)我們的幫助很大，我們會(huì)好好利用這次實(shí)訓(xùn)拓寬我們的知識(shí)面，使這次實(shí)訓(xùn)的作用發(fā)揮到最大作用。 自動(dòng)化0602

17、0606050217 雷云心得體會(huì)說(shuō)起課程設(shè)計(jì)，我認(rèn)為最重要的就是做好設(shè)計(jì)的預(yù)習(xí)，認(rèn)真的研究老師給的題目，選一個(gè)自己有興趣的題目。其次，對(duì)實(shí)驗(yàn)要搞明白，因?yàn)橹挥卸济靼琢?，做起設(shè)計(jì)就會(huì)事半功倍，如果沒(méi)弄明白，就迷迷糊糊的去選題目做設(shè)計(jì)，到頭來(lái)一點(diǎn)收獲也沒(méi)有。最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調(diào)試，掌握其方法。這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)我們歷時(shí)兩個(gè)星期，在我們班里算是前幾組完成的吧，但經(jīng)過(guò)這兩個(gè)星期的實(shí)踐和體驗(yàn)下來(lái)，我們又怎么會(huì)去在乎那個(gè)先后問(wèn)題呢，因?yàn)閷?duì)我來(lái)說(shuō)學(xué)到的不僅是那些知識(shí)，更多的是團(tuán)隊(duì)和合作?，F(xiàn)在想來(lái)，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計(jì)有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識(shí)來(lái)

18、運(yùn)用到設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個(gè)團(tuán)隊(duì)凝聚在一起時(shí)所能發(fā)揮出的巨大潛能 硬件的設(shè)計(jì)跟焊接都要我們自己動(dòng)手去焊，軟件的編程也要我們不斷的調(diào)試，在這次課設(shè)中我主要負(fù)責(zé)硬件部分和電路圖。當(dāng)然，這其中也有很多問(wèn)題，第一、不夠細(xì)心比如由于粗心大意該割斷的沒(méi)割斷造成短路。第二，態(tài)度決定一切，這次課設(shè)是對(duì)我的學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢驗(yàn)。對(duì)于這次單片機(jī)綜合課程實(shí)習(xí)，我的第一大心得體會(huì)就是作為一名工程技術(shù)人員，要求具備的首要素質(zhì)絕對(duì)應(yīng)該是嚴(yán)謹(jǐn)。我們這次實(shí)習(xí)所遇到的多半問(wèn)題多數(shù)都是由于我們不夠嚴(yán)謹(jǐn)。第三，在做人上，沒(méi)有想不到，只有做不到，只要你足夠堅(jiān)強(qiáng)，有足夠的毅力與決心，有足夠的挑戰(zhàn)困難的勇氣，就沒(méi)有什么辦不到的。作

19、為自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，我覺(jué)得做單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，很少有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，如何理論聯(lián)系實(shí)際才是是硬道理。 自動(dòng)化0602 0606050228 安迎璋 心得體會(huì) 單片機(jī)作為我們自動(dòng)化的主要專業(yè)課之一，學(xué)校組織了一次為期兩周的課程設(shè)計(jì)，在這次課程設(shè)計(jì)后我發(fā)現(xiàn)自己在一點(diǎn)一滴的學(xué)習(xí)和動(dòng)手中對(duì)單片機(jī)的興趣正在逐漸增加。在已度過(guò)的大學(xué)時(shí)間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識(shí)，如何去鍛煉我們的實(shí)踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的

20、課程設(shè)計(jì)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱大量的設(shè)計(jì)資料。為了讓我們的設(shè)計(jì)更加完善，查閱這方面的設(shè)計(jì)資料是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。 其次，在這次課程設(shè)計(jì)中，我們運(yùn)用到了以前所學(xué)的專業(yè)課知識(shí)，如：cad制圖、匯編語(yǔ)言、數(shù)電以及模電等知識(shí)，使我重溫了這些知識(shí)的應(yīng)運(yùn)，這是我做這次課程設(shè)計(jì)的又一收獲。要做好一個(gè)課程設(shè)計(jì)，就必須做到：在設(shè)計(jì)程序之前，對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解，知道該單片機(jī)內(nèi)有哪些資源；要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的的軟件流程圖。同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流