單片機(jī)課程設(shè)計(jì)方案簡易交通燈PC機(jī)控制單片機(jī)

PAGEPAGE1目錄ＴO(shè)C\o＂1-3＂\h\z＼uHYPEＲＬINＫ＼l”＿Toc2６5２４925２"前言?ＰAGEREF＿Toc2６524925２\ｈ2HＹPERLＩNK\l"＿Ｔｏc２652４9253”課題一基于串行通信控制的PWM脈沖發(fā)生器?PAGEREＦ_Toc2６524９2５3\h3HＹPERLINK\l”＿Toc2６5２４9254"１.1目的 PAGＥＲEF＿Ｔoc２6５2492５4\h３HYPEＲＬＩNK\l”_Ｔｏc265２４9２55”１。2設(shè)計(jì)要求 PＡＧEREF_Toc２65249２5５\ｈ３HYＰERＬＩＮK\ｌ＂_Ｔoｃ265249256"1．3硬件設(shè)計(jì) PAGEＲＥF_Tｏｃ2６52４9256\ｈ4ＨＹPEＲLINＫ\l"_Toc26524９257＂１。4軟件設(shè)計(jì) PＡGEＲEＦ_Toc265２49257＼h４HＹＰERＬIＮK\l＂_Toｃ26524９２58”１。５器材 PAＧEREF_Toc２652４925８\h5ＨＹPＥRLＩNＫ＼l”_Toc265２49259"1。6調(diào)試步驟?PＡGEREF_Tｏｃ２6５249259\h5HYPERLIＮK\ｌ＂_Ｔoc26524９260＂1．7參考書?PAGＥREF_Tｏc２652４９260＼ｈ5HYPEＲＬIＮＫ\ｌ”＿Toc2652492６1"課題二數(shù)字電子鐘 ＰAGEREＦ＿Toc2６５2492６1＼h７HYＰEＲLINＫ＼l"_Toc2６５2４926２"2.１目的?PAGEREＦ_Ｔoc265２49２６2＼ｈ７HＹPEＲLＩNK\ｌ”_Ｔoc265249263”2.2設(shè)計(jì)要求?PAＧEREＦ_Toｃ26524926３\h7HYＰＥRLINK２.3硬件設(shè)計(jì)?PAGEREF_Toｃ265249２64＼h7HYPＥRLＩＮK\ｌ＂＿Ｔｏc2６5249265＂２．4軟件設(shè)計(jì)?PAＧEREF_Toc265249２６５\h８HYPEＲLＩＮK\ｌ"_Toc26５249266"2。5器材 PAGERＥＦ_Toc２６5249266\h10HYPERLIＮK＼l"_Toc2652４926７”2。6調(diào)試步驟?ＰAGEREF＿Tｏc2６5２4926７\h10HYPERLINK＼l＂_Toc26５2４9268”２．７參考書?PAＧＥREＦ_Ｔｏｃ２６524９２68\h11HYPERLINK＼l＂＿Toc265249２69＂課題三具有串行通信功能的電子鐘 PAＧＥRＥＦ＿Ｔoc26５２4926９\h１２HYPERＬＩNＫ\l"_Toc265２4927０＂3．1目的?PAGEＲEF＿Toc２６524９270\h12HＹPERLIＮK3．2設(shè)計(jì)要求?PAGEＲEＦ_Tｏｃ265２４92７1\h12HＹPＥＲLINK\l”_Toc2652492７2＂3．３硬件設(shè)計(jì) ＰAGＥRＥF＿Tｏc2６5２４9272\h1２HYPEＲＬＩNK\l＂＿Toｃ2６５２４927３＂3。４軟件設(shè)計(jì) ５2492７3＼h1３_Toc26５24927６＂3．7調(diào)試步驟?PAGEＲEF＿Ｔoc2652４9２76\h1９HＹPEＲＬIＮK＼l＂_Ｔoｃ26５２49277"3．8參考書 PAGEＲEＦ_Toｃ２６5２4９２７7\h19HＹPERLINK＼l＂_Toｃ265249２78”課題四數(shù)碼管動態(tài)掃描 ＰＡＧＥREＦ＿Toｃ２６５249278\h20HYPERLINK\l＂_Ｔｏｃ２65２492７9"4.1目的 ＰAGEＲEF_Toc2652４9279＼h2０ＨYPＥRLＩNK\l＂_Ｔoc26５24９２8０”4。２設(shè)計(jì)要求?PAGEREＦ_Toc２652４９280＼h2０HＹＰＥRＬINK\l”＿Toc２6５24928１"課題五基于DＳ1８B2０的遠(yuǎn)端溫度采集模塊 PAGEREＦ_Toc265２49281\h２１HＹPERＬＩNＫ\ｌ＂＿Toｃ26524928２"4。１目的?PAＧEREF_Toｃ26５24９2８2＼h２1HYPERＬINK\l＂_Toc265２49283”４．2設(shè)計(jì)要求?PＡGＥＲＥF_Toc2６５249283\h21單片機(jī)課程設(shè)計(jì)作為獨(dú)立的教學(xué)環(huán)節(jié),是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、通信工程等相關(guān)專業(yè)集中實(shí)踐性環(huán)節(jié)系列之一，是學(xué)習(xí)完《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程后進(jìn)行的一次綜合練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，旨在傳授“理論與技術(shù)”、“理論與實(shí)踐"的結(jié)合，注重實(shí)際問題的解決與處理,達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的。本書共編排了三個(gè)課題,都是編者從多年實(shí)踐中積累的產(chǎn)品或產(chǎn)品的一個(gè)部分,課題內(nèi)容涉及顯示、按鍵、串行通信、PWM控制等，單元模塊都是課本上學(xué)過的典型模塊，難度適中。課題一側(cè)重于廣泛應(yīng)用于機(jī)器人控制的PWM波形的生成；課題二側(cè)重于定時(shí)器、按鍵、ＬＥD顯示的應(yīng)用;課題三在課題二基礎(chǔ)上增加了串行通信功能。為了提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)效率，實(shí)驗(yàn)室可以配置套件供學(xué)生組裝。根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)和通信專業(yè)的特點(diǎn)，編寫了這本指導(dǎo)書，由于編書時(shí)間倉促，作者水平有限，書中錯(cuò)誤之處難免,望讀者批評指正。編者控制步進(jìn)電機(jī)時(shí)，一般都要求向步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)送一定數(shù)目的PWM脈沖控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度,對直流電機(jī)也可用PWＭ脈沖對其調(diào)速。本課題希望設(shè)計(jì)一個(gè)PＷM脈沖發(fā)生器，同時(shí)可通過串口控制脈沖頻率。通過本課題的設(shè)計(jì)達(dá)到如下目的：1、熟悉MCＳ—51定時(shí)／計(jì)數(shù)器、中斷的應(yīng)用。2、掌握多種PＷM波形生成方式。3、掌握七段碼LＥＤ顯示器的結(jié)構(gòu),七段碼LED顯示器的工作方式和顯示程序的編程。４、掌握串行通信程序的編寫。89S518279三極管驅(qū)動89S518279三極管驅(qū)動MAX23274079PIN連接器(串口)OUTA0-3SL0-374LS154八個(gè)雙色燈12個(gè)七段LED及八個(gè)雙色燈7407P0P1CSP20A0P21ISP編程接口DB0-7OUTB0-3通過示波器測試脈沖頻率;2、頻率值用兩個(gè)七段LＥD顯示出來；3、使用給定的串口調(diào)試工具,控制PWM脈沖發(fā)生器改變輸出脈沖頻率,同時(shí)改變LED顯示數(shù)值.1.3硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中單片機(jī)通過８２７9擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)LED數(shù)碼管和指示燈驅(qū)動，單片機(jī)通過ＭＡX232串口芯片實(shí)現(xiàn)和ＰC機(jī)的通信。系統(tǒng)框圖如圖1—1所示.1。４軟件設(shè)計(jì)對本課題，可先熟悉控制器硬件原理，熟悉ＫeｉlC51環(huán)境，，學(xué)習(xí)用Ｃ對8０５1編程，學(xué)習(xí)８２7９芯片接口及命令字，復(fù)習(xí)C對8０5１串行通訊接口。課題可分成ＰWM脈寬輸出模塊、顯示模塊和串行通訊模塊，設(shè)計(jì)各模塊參考設(shè)計(jì)方法如下：PＷM脈寬輸出模塊：使用定時(shí)器中斷產(chǎn)生脈沖,對時(shí)間常數(shù)計(jì)算:1KHz：周期＝1×１0－３秒，定時(shí)周期=０.5×１0—３秒,晶振11。0592M，次數(shù)為（0．5*10-３)/（12/(11.０５92*106））=461，時(shí)間常數(shù)＝２16—46１＝FＥ3３2KHz:周期=2×1０-3秒,定時(shí)周期=1×1０—3秒，晶振11.0592M，次數(shù)為(1＊10—3)/(12／(１1。０５9２＊1０6）)=922，時(shí)間常數(shù)＝２16—９22=FC66……PWＭ脈寬輸出模塊主程序中只需要初始化Ｔ０或T1，1K-1０K的時(shí)間常數(shù)可存入數(shù)組，中斷服務(wù)程序從相應(yīng)數(shù)組讀入時(shí)間常數(shù)，參考框圖如下：重置重置時(shí)間常數(shù)輸出口取反中斷服務(wù)程序參考框圖顯示模塊：顯示模塊初始化程序:＃definｅCＯM８279XBYTＥ［０xFEＦF］/＊8279命令字地址*/#ｄefinｅDAT827９XＢYＴE［0xFＣFF]／＊8279數(shù)據(jù)字地址*／COＭ827９=0xd１；do{ACC=CＯM8２7９；}wｈile(ｃlflａg＝＝1）；COM8279＝0x18；CＯＭ8279＝0x２a;串行通訊模塊：使用串行中斷，只接受數(shù)據(jù)，自定義通訊協(xié)議，例如:主機(jī)發(fā)01Ｈ,表示需發(fā)生１KＨZ脈沖;主機(jī)發(fā)02H,表示需發(fā)生2KHＺ脈沖；主機(jī)發(fā)03H,表示需發(fā)生3KHZ脈沖；主機(jī)發(fā)04H,表示需發(fā)生4KHZ脈沖；主機(jī)發(fā)05Ｈ,表示需發(fā)生５KHZ脈沖；主機(jī)發(fā)06Ｈ，表示需發(fā)生6ＫHZ脈沖;主機(jī)發(fā)０7H，表示需發(fā)生7KＨＺ脈沖；主機(jī)發(fā)08H,表示需發(fā)生8KＨZ脈沖;主機(jī)發(fā)０9Ｈ,表示需發(fā)生９KHＺ脈沖；主機(jī)發(fā)0AH，表示需發(fā)生10KＨZ脈沖；1。5器材1、KeｉｌC51軟件2、ＳLISＰＶ1。389S51燒寫軟件3、PWM脈沖發(fā)生器電路板4、８9S51ＩSP并口編程線5、直流穩(wěn)壓電源6、示波器1.6調(diào)試步驟1、軟硬件聯(lián)調(diào)；２、用編程器，將程序?qū)懭耄虲Ｕ芯片８９C51;３、將芯片插入系統(tǒng)正常工作;4、檢查結(jié)果。１．7參考書1、徐煜明。單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社，２005。12、張友德。單片微型機(jī)。上海:復(fù)旦大學(xué)出版社20０0。２3、馬忠梅,籍順心,張凱，馬巖。單片機(jī)的Ｃ語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2003．11２.1目的通過對數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)達(dá)到如下目的:1、熟悉MCS—５1定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷的應(yīng)用。２、熟悉時(shí)鐘時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)方法，掌握編程技巧.3、掌握鍵盤的基本工作原理，鍵的識別,鍵抖動和重鍵問題的解決,鍵盤工作方式和鍵盤程序的編程。4、掌握七段碼LED顯示器的結(jié)構(gòu)，七段碼LＥD顯示器的工作方式和顯示程序的編程.2.２設(shè)計(jì)要求利用ＡTMEL８9C51、ＩNTEＬ８155、七段碼LED、按鍵及常用外圍器件，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子時(shí)鐘，要求:1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子時(shí)鐘的硬件原理圖。２、用T０定時(shí)器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號,設(shè)計(jì)定時(shí)中斷程序。3、具有六位LED，分別顯示時(shí)、分、秒，設(shè)計(jì)顯示程序。4、可用鍵盤進(jìn)行校對時(shí)間，設(shè)計(jì)鍵盤程序。2.3硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中單片機(jī)通過81５5擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)LEＤ數(shù)碼管驅(qū)動。系統(tǒng)框圖如下所示。圖2—1系統(tǒng)框圖2。４軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)鐘計(jì)時(shí)(2４小時(shí)進(jìn)制計(jì)時(shí)）（１）實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘計(jì)時(shí)的基本方法a．計(jì)數(shù)初值計(jì)算。已知晶振頻率為11。０5９2MHZ，用T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以方式2進(jìn)行40ms的定時(shí)。b．采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì)，計(jì)滿2５次即到秒計(jì)時(shí)。c.從秒到分，從分到時(shí)的計(jì)時(shí),可通過累加器和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn)。ｄ。時(shí)鐘顯示及緩沖區(qū)分配39H3AH3ＢＨ3CH3DＨ3EH時(shí)分秒（2）程序流程設(shè)計(jì)a．主程序（MAIＮ）：主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化編程,然后通過反復(fù)調(diào)用子程序的方法，等待４０ｍｓ定時(shí)中斷的到來。b．中斷服務(wù)程序（PＩTＯ）：中斷服務(wù)程序的主要功能是進(jìn)行計(jì)時(shí)操作。程序開始先判斷計(jì)數(shù),溢出是否滿25次,不滿２５次表明還沒達(dá)到最小計(jì)時(shí)單位秒，中斷返回。否則進(jìn)行計(jì)時(shí)操作.c．加１子程序（DAAＤ1）：加1程序用于完成對秒、分、和時(shí)的加班操作，中斷服務(wù)程序中在秒、分、時(shí)加１時(shí)調(diào)用此子程序。（3）時(shí)鐘計(jì)時(shí)參考程序框圖時(shí)鐘計(jì)時(shí)參考程序框圖見圖2—2、2—3設(shè)計(jì)顯示子程序(DIＲ）采用動態(tài)顯示方式。所謂動態(tài)顯示，就是LEＤ顯示器一位一位地輪流點(diǎn)亮(掃描),對于每一位ＬED顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯然，LＥＤ顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與ＬED顯示器點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過調(diào)整LED顯示器的導(dǎo)通電流和時(shí)間比例參數(shù),可實(shí)現(xiàn)較高亮度且穩(wěn)定的顯示。顯示程序框圖如圖2—4所示。3、設(shè)計(jì)鍵盤子程序（KＥＹ）采用行掃描法識別閉合鍵的原理,設(shè)計(jì)鍵盤程序。用軟件方法解決按鍵抖動問題。鍵盤程序框圖如圖2－5所示。ＭAIＮ定義堆棧區(qū)顯示緩沖單元清０定時(shí)器T０工作方式裝載計(jì)數(shù)初值定時(shí)開始開中斷設(shè)置循環(huán)次數(shù)調(diào)用顯示子程序圖２—2主程序框圖ＤAＡD取十位數(shù)使十位數(shù)占A高半字節(jié)取個(gè)位數(shù)占Ａ低半字節(jié)加１十進(jìn)制調(diào)整取出低字節(jié)個(gè)位數(shù)送緩沖單元取出高4位十位數(shù)送緩沖單元返回圖２－3加1子程序框圖圖２－5按鍵掃描程序框圖圖2—4顯示程序框圖2．5器材1、KeiｌC51軟件2、單片機(jī)開發(fā)板3、西爾特編程器4、直流穩(wěn)壓電源5、示波器２。6調(diào)試步驟1、軟硬件聯(lián)調(diào)；2、用編程器，將程序?qū)懭隡CU芯片89C51;３、將芯片插入系統(tǒng)正常工作;4、檢查結(jié)果。２．7參考書１、徐煜明.單片機(jī)原理及接口技術(shù)．北京:電子工業(yè)出版社,20０５。12、張友德。單片微型機(jī)．上海:復(fù)旦大學(xué)出版社２000．23、徐君毅.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)。上海：上?？萍汲霭嫔?，20０1．５3。1目的通過對本課題的設(shè)計(jì)達(dá)到如下目的:1、熟悉MCS-51定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷的應(yīng)用。2、熟悉時(shí)鐘時(shí)、分、秒計(jì)時(shí)方法，掌握編程技巧。３、掌握鍵盤的基本工作原理，鍵的識別,鍵抖動和重鍵問題的解決，鍵盤工作方式和鍵盤程序的編程。４、掌握七段碼LED顯示器的結(jié)構(gòu),七段碼LED顯示器的工作方式和顯示程序的編程.5、掌握串行通信程序的編寫。3。2設(shè)計(jì)要求利用ＡTMＥL8９C5１、七段碼ＬED、按鍵、MAＸ2３2及常用外圍器件，設(shè)計(jì)一個(gè)具有串行通信功能的電子鐘,由于本課題相比課題二增加了串行通信功能，考慮到工作量問題,在顯示功能上加以簡化,僅使用２位ＬEＤ，具體要求如下：1、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電子鐘的硬件原理圖。2、用T0定時(shí)器，產(chǎn)生時(shí)鐘信號,設(shè)計(jì)定時(shí)中斷程序.３、具有2位LED，通過按鍵切換，分別顯示時(shí)、分、秒，設(shè)計(jì)顯示程序。4、可用鍵盤進(jìn)行校對時(shí)間，設(shè)計(jì)鍵盤程序。５、當(dāng)前時(shí)間可通過串口在其他單片機(jī)系統(tǒng)上顯示。6、要有秒表功能.３。3硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中單片機(jī)通過Ｐ0口和P2口直接驅(qū)動LＥD數(shù)碼管,單片機(jī)通過MＡＸ232串口芯片實(shí)現(xiàn)和其他單片機(jī)系統(tǒng)的通信。系統(tǒng)框圖如下所示.圖3－１系統(tǒng)框圖3。4軟件設(shè)計(jì)1、主程序主程序的主要功能是進(jìn)行定時(shí)器/計(jì)數(shù)器初始化編程，然后通過反復(fù)調(diào)用子程序的方法，等待定時(shí)中斷的到來.流程框圖如圖3－2所示。２、定時(shí)中斷程序已知晶振頻率為1２MHZ,用T0定時(shí)／計(jì)數(shù)器，進(jìn)行50mｓ的定時(shí)。采用中斷方式進(jìn)行溢出次數(shù)累計(jì)，計(jì)滿２0次即到秒計(jì)時(shí)。從秒到分，從分到時(shí)的計(jì)時(shí),可通過累加器和數(shù)值比較實(shí)現(xiàn).流程框圖如圖3－3所示。3、設(shè)計(jì)鍵盤子程序(KEY）采用獨(dú)立按鍵掃描法,設(shè)計(jì)鍵盤程序。用軟件方法解決按鍵抖動問題。鍵盤程序框圖如圖３—4所示。4、串行通信子程序(ＵART）采用中斷方式設(shè)計(jì)串行通信程序,在PC機(jī)上設(shè)置萬年歷當(dāng)前時(shí)間，串行通信程序框圖如圖3－5所示。圖3－２主程序流程框圖圖3－３定時(shí)中斷流程框圖圖３—4按鍵掃描流程框圖圖３—5串行通信流程框圖3.５集成開發(fā)環(huán)境Keil使用簡介下面介紹在Keil開發(fā)工具中調(diào)試程序的方法.1、打開Keｉl開發(fā)工具,在菜單欄中選中“Pｒoject”，在下拉菜單中選擇“NewＰrｏｊｅｃt”。若已經(jīng)建立過了工程則點(diǎn)擊“OpeｎPｒojeｃt”，找到原先文件的保存路徑,打開文件。操作如圖3—6所示。。圖3—６工程建立示意圖2、在出現(xiàn)的對話框中選擇文件的保存位置，點(diǎn)擊“確定”。在下一個(gè)對話框中選擇所要仿真的芯片型號。3、在左邊的“WorｋSｐａce”區(qū)中,右擊“SourceＧrouｐ"，選擇“Addfileｓｔoｇroup”，將程序文件添加到工程中.如圖3-7所示。圖3-7文件添加示意圖4、在常用工具欄中選擇“oｐｔｉｏｎs”選項(xiàng),單擊其中的“Dｅbug”；選擇右側(cè)的“use”單選框，在下拉菜單中選擇仿真器的型號，這里選擇“ＴＫS－5２SＥｍｕlatoｒ/Prｏgｒａｍmeｒ”，并點(diǎn)擊右側(cè)的“settiｎｇ”選擇相關(guān)的設(shè)置。如圖3-8所示。圖3-8仿真器設(shè)置示意圖5、將仿真器的電源、串口接好,并將仿真頭電路板向連。檢查無誤后,點(diǎn)擊“Ｐroｊｅct”中“Rｅbuildalｌｔaｒgetｆｉleｓ"，或直接點(diǎn)擊常用工具欄中快捷按鈕，編譯所有文件。根據(jù)下面的信息欄中的提示信息，修改文件中的錯(cuò)誤，重新編譯直到編譯通過.如下圖3-9所示。圖3-9工程編譯示意圖６、選擇“Deｂuｇ”中“Stａｒｔ／StoｐDebugSessiｏn”或點(diǎn)擊常用工具欄中快捷按鈕。將編譯好的程序加載到仿真器中。待程序加載完成后,復(fù)位并運(yùn)行。觀察電路班上的實(shí)際效果,并測試按鍵、顯示等硬件電路功能。找出其中的不足或漏洞.7、利用常用工具欄中的設(shè)置斷點(diǎn)，單步調(diào)試和查看工作寄存器變量等常用工具按鈕調(diào)試在上述步驟發(fā)現(xiàn)的問題或功能缺陷。將修改后的程序重新加載到仿真器中運(yùn)行、調(diào)試直至達(dá)到理想的結(jié)果。３．６器材1、KeｉlＣ5１軟件２、單片機(jī)開發(fā)板3、TKS—５2仿真器4、西爾特編程器5、直流穩(wěn)壓電源6