基于單片機控制的投票器(分機)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）word格式

1、單片機投票器(分機)設(shè)計摘要：近年來隨著科技的飛速開展，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(jié)合，以作完善?；趩纹瑱C串行通訊技術(shù)的投票器分機的設(shè)計制作過程，以MCS-51系列單片機為控制核心設(shè)計投票系統(tǒng)的分機控制器。投票器分機由單片機、三個按鍵、兩個指示燈和串行通信接口等組成.三個鍵分別表示贊成、反對和棄權(quán)，可由多臺分機與一臺主機構(gòu)成一個投票系統(tǒng)，投票前由主持人按主機復位鍵對整個系統(tǒng)所有分機進行復位初始化，接著

2、進行投票，到投票結(jié)果被主機接收完成投票。本系統(tǒng)功率較小，操作簡單，有較強的實用性等特點。關(guān)鍵詞:單片機；投票器：分機；接口電路：多機通訊原理目 錄1 選題意義、方案論證. 32 系統(tǒng)組成原理與主要功能. .33 硬件電路設(shè)計. 5 3.1 MCS-51單片機的選擇及芯片參數(shù) .53.2 RS-485芯片選擇及其參數(shù) .7 3.3 時鐘電路及復位電路 .93.4 按鍵及指示燈設(shè)計.93.5 串行通訊接口的電路設(shè)計 . . 94 軟件程序設(shè)計.941 根本原理 . .942 通訊協(xié)議 .105 軟、硬件調(diào)試及性能分析. 136 結(jié)論. 13課程設(shè)計體會. 13參考文獻 . 15附錄.16附錄1 電

3、路原理圖.16 附錄2 程序清單.171 選題意義、方案論證本設(shè)計要求利用MCS-51系列單片機為控制核心，設(shè)計投票系統(tǒng)的分機控制器，用于表決活動。要求多人投票時人手一臺，投票結(jié)果以最簡單的雙絞線實現(xiàn)與主機通訊。由設(shè)計要求可知本設(shè)計所要求的投票器分機應(yīng)當考慮其實際工作意義，以此為出發(fā)點，最好選用低功耗適合電池供電的且適合于家用電器控制，分布式測控網(wǎng)絡(luò)的單片機，且要考慮價格等多方面因素。經(jīng)分析后，按要求采用以MCS51為內(nèi)核的單片機，最終選定采用 HYPERLINK :/ zymcu /datasheet/atmel/At89c2051.pdf t _blank AT89C2051 8位單片機。

4、在硬件電路設(shè)計上，確定分機機號時我們采用了不同的設(shè)計方式，一是在單片機的引腳上接電路通過對開關(guān)的控制來選擇機號，二是將每臺分機的機號通過程序刻錄到單片機中。按節(jié)省的原那么我選擇了第二種方法，另外在程序編寫上，本人采用了簡潔易懂的C語言程序編寫。本設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)在串行通訊接口的電路設(shè)計以及多機通訊方法的程序編寫。系統(tǒng)組成原理與主要功能本設(shè)計原理框圖如下：投票器分機由單片機，三個按鍵，二個指示燈和串行通訊接口組成。三個按鍵分別表示同意，反對，棄權(quán)，投票前由主機對所有分機進行復位初始化，此時紅色電源指示燈閃爍，投票時投票者可按下三個鍵中任意一個，那么紅色指示燈停止閃爍，如果主機接受到投票結(jié)果那么綠色

5、指示燈亮，表示投票有效。在指示燈熄滅前可以進行改投，一旦所有投票者完成投票，那么綠色指示燈熄滅，完成一次投票?，F(xiàn)簡單介紹多機通訊的工作原理如下：通過MCS-51單片機串行口實現(xiàn)一臺主機與多臺從機進行通信，主機和從機之間能夠相互發(fā)送和接收信息。但從機與從機之間不能相互通信。MCS-51單片機串行口的方式2和方式3是9位異步通信。發(fā)送信息時，發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位由TB8取得，接收信息的第9位放于RB8中，而接收是否有效要受SM2位影響。當SM2=0時，無論接收的RB8位是0還是1，接收都有效，RI都置1；當SM2=1時，只有接收的RB8位等于1時，接收才有效，RI才置1。利用這個特性便可以實現(xiàn)多機通信

6、。多機通信時，主機每一次都向從機傳送兩個字節(jié)信息，先傳送從機的地址信息，再傳送數(shù)據(jù)信息。處理時，地址信息的TB8位設(shè)為1，數(shù)據(jù)信息的TB8位設(shè)為0。多機通信過程如下：1所有從機的SM2位開始都置為1，都能夠接收主機送來的地址。2主機發(fā)送一幀地址信息，包含8位的從機地址，TB8置1，表示發(fā)送的為地址幀。3由于所有從機的SM2位都為1，從機都能接收主機發(fā)送來的地址，從機接收到主機送來的地址后與從機的地址相比擬，如接收的地址與本機的地址相同，那么使SM2位為0，準備接收主機送來的數(shù)據(jù)，如果不同，那么不作處理。4主機發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時TB8置為0，那么只有SM2位為0的從機可以接收主機送來的數(shù)據(jù)。這

7、樣就實現(xiàn)主機從多臺從機選擇一臺從機進行通信了。3 硬件電路設(shè)計 MCS-51單片機的選擇及芯片參數(shù) AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機。其主要特點為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造本錢，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比擬容易。圖1 AT89CO51引腳圖 引腳 89C2051共有20條引腳：P1口共8腳，準雙向端口。P3.0P3.6共7腳保存了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通訊功能，P3.2、P3.3的中斷輸入功能，P3.4、P3.5的定時器輸入功能。 表1 P3口特殊功能P3口引腳特殊功能RXD傳行輸入口T

8、XD傳行輸出口INT0外部中斷0INT1外部中斷1T0定時器0外部輸入T1定時器1外部輸入3.1.2 電源 89C2051有很寬的工作電源電壓，可為2.76V,當工作在3V時，電流相當于6V工作時的1/4。AT 89C2051工作于12Hz時，動態(tài)電流為5.5mA，空閑態(tài)為1mA,掉電態(tài)僅為20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 存儲器89C2051片內(nèi)含有2k字節(jié)的Flash程序存儲器，128字節(jié)的片內(nèi)RAM,與80C31內(nèi)部完全類似。由于2051內(nèi)部設(shè)計全靜態(tài)工作，所以允許工作的時鐘為020MHz,也就是說，允許在低速工作時，不破壞RAM內(nèi)容。相比之下，一般8031對最低工

9、作時鐘限制為3.5MHz，因為其內(nèi)部的RAM是動態(tài)刷新的。89C2051不允許構(gòu)造外部總線來擴充程序/數(shù)據(jù)存儲器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一類的引腳。3.1.4 內(nèi)部I/O控制89C2051在內(nèi)部I/O控制上繼承了MCS51的特性： 5路2級優(yōu)待中斷串口，2路定時器/計數(shù)器。3.1.5 性能價格比下面就目前國內(nèi)全勝較多的兩種單片機，討論一下2051的性能價格比。 (1) 與80C31系統(tǒng)相比擬如果需要構(gòu)成一個80C31的最小系統(tǒng)的話，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系統(tǒng)的有效引腳和89C2051根本相同。從元器件的本錢，電路板的面積和加密性來看，使用89C2051都是

10、合算的。 (2) 與PIC單片機比擬 89C2051的價格高于PIC的OTP型號，但大大低于PIC的EPROM型，89C2051片內(nèi)不含WatchDog，這是89C2051的缺乏之處，中斷系統(tǒng)堆棧結(jié)構(gòu)、串等通訊筆定時器系統(tǒng)都大大強于PIC系統(tǒng)。由于PIC芯片中無標準串等口，所以在單片機的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上面，PIC不太適合。與PIC相比2051更適合于較復雜的應(yīng)用場合，適合一些軟件需要屢次修改的應(yīng)用?？傮w來看2051有以下特點：12051采用的是MCS51的核心，十分容易為廣闊用戶所接受；22051內(nèi)部根本保持了80C31的硬件I/O功能；32051的Flash存貯器技術(shù)，可重復擦/寫1000次以上，

11、容易解悶調(diào)試手段；4更適合小批量系統(tǒng)的應(yīng)用，容易實現(xiàn)軟件的升級。589C2051適合于家用電器控制，分布式測控網(wǎng)絡(luò)，I/O量缺乏不是很大的應(yīng)用系統(tǒng)。3.2 RS-485芯片選擇及其參數(shù)RS485是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會(EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點通訊標準。它采用差分信號進行傳輸；最大傳輸距離可以到達1.2 km；最大可連接32個驅(qū)動器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達200 mV；最大傳輸速率可達2.5 Mb/s。由此可見，RS485協(xié)議正是針對遠距離、高靈敏度、多點通訊制定的標準。RS-485具有以下特點：1 RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+26V表示；邏輯“0

12、”以兩線間的電壓差為-26V表示。接口信號電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 2 RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 3 RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。 MAX485接口芯片是MAXim公司的一種RS485芯片。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 A，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單,內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，與單片機連接時只需

13、分別與單片機的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹配電阻，一般可選120的電阻?？梢源锌谌‰?，可以驅(qū)動MAX232與MAX485實現(xiàn)通信。沒加負載時電壓有5.16V，加負載后降制3V左右。表

14、2 MAX485 引腳功能定義引 腳名 稱功 能MAX4851RO接收器輸出,當AB200MV.RO=1,當A0;i-) for(j=20;j0;j-) for(k=248;k0;k-); 整個程序的設(shè)計流程圖如下所示： 圖2 程序流程圖5 軟、硬件調(diào)試及性能分析硬件局部設(shè)計好后經(jīng)過老師的驗證可以采用，后編寫程序，并將程序在實驗室輸入偉福仿真器對程序進行編譯，但顯示無法編譯，經(jīng)分析后知是仿真器中未添加C語言編譯器，經(jīng)過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)有幾處編譯錯誤，原因是人為的輸入錯誤。在次經(jīng)過調(diào)試，發(fā)現(xiàn)仍有錯誤，通過電腦指正，猜想應(yīng)該是在程序編寫時由于疏忽而導致的大括號配對出現(xiàn)問題。通過仔細的檢查理清思路后改正，

15、順利編譯成功，由硬件支持可觀察結(jié)果，通過設(shè)計的三個按鍵操作，與雙絞線輸出端連接的臨時替代主機的信號燈有信號顯示，但效果不明顯，分析后可知原因是信號傳輸速率太快肉眼無法識別，假設(shè)想觀察出明顯效果，可設(shè)置延時程序或多波特率進行調(diào)整，經(jīng)調(diào)試后可知該設(shè)計符合要求，設(shè)計結(jié)束。6 結(jié)論經(jīng)過屢次修改，本設(shè)計根本符合了實際要求的功能即：利用MCS-51系列單片機為控制核心，設(shè)計投票系統(tǒng)的分機控制器，用于表決活動。要求多人投票時人手一臺，投票結(jié)果以最簡單的雙絞線實現(xiàn)與主機通訊。并且通過學習不同設(shè)計方案，開闊了我們的設(shè)計思路。本組同學齊心協(xié)力，共同克服了許多困難，較成功的本次設(shè)計任務(wù)。課程設(shè)計體會通過為期兩周的課

16、程設(shè)計，使我在實踐上認識到了單片機的作用。在以前的課堂上學習的只是理論知識，而在實際的應(yīng)用過程中還有好多不曾學習過的知識，這些東西更加的實用。因此單片機課程設(shè)計也促進了我們對單片機的學習興趣，使自己掌握了更多單片機的用法。單片機的學習不只是理論根底的學習，更重要的是能夠應(yīng)用，在實踐中掌握它。在本次設(shè)計中我所接到的任務(wù)是設(shè)計以單片機為核心的投票器分機的設(shè)計，從剛開始的時候我看到設(shè)計任務(wù)書毫無頭緒，后來在老師和同學的幫助下，慢慢的找到了設(shè)計思路，同學的提醒給了我很大的啟發(fā)，要把整個設(shè)計分成很多局部，讓后一步步來，最后就是完成組裝就可以了。都是鄧老師的指導才讓我在短短的時間里掌握了多機通訊的設(shè)計原理

17、，后來又經(jīng)過老師的指點在程序上慢慢的改正最終才有了結(jié)果。 另外在單片機課程設(shè)計過程中我有一些自己的體悟，希望能和同學們進行交流。1、在設(shè)計程序之前,務(wù)必要對所用單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解,知道該單片機片內(nèi)有哪些資源。2、設(shè)計程序采用什么編程語言并不是非常重要,關(guān)鍵要有一個清晰的思路和一個完整的軟件流程圖。3、在設(shè)計程序時,不能想一次就將整個程序設(shè)計好,先寫好所需的程序段，然后再在寫主程序。反復修改,不斷改良是程序設(shè)計的必經(jīng)之路。4、要發(fā)揮團隊合作精神，不管是查找資料還是編寫程序，多人的力量是無窮的，特別是寫程序過程中要多討論，可以開拓思路，到達事半功倍的效果。整個設(shè)計過程，好比是我們?nèi)祟?/p>

18、成長的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做課程設(shè)計，難免會遇到各種各樣的問題。在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗和自學，假設(shè)遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老師，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的還有缺乏的地方，但是在設(shè)計過程中所學到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富。單片機課程設(shè)計雖然結(jié)束了