基于C語言的MCS-51單片機(jī)教程 課件 第三篇 項目1 簡易電子琴的設(shè)計與制作-項目5 12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作_第1頁
基于C語言的MCS-51單片機(jī)教程 課件 第三篇 項目1 簡易電子琴的設(shè)計與制作-項目5 12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作_第2頁
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項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作知識與能力目標(biāo)熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程1熟練單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)2熟練單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)程序開發(fā)流程和方法3

項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作1項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)系統(tǒng)方案設(shè)計23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計與調(diào)試45系統(tǒng)的調(diào)試6項目擴(kuò)展任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)流程

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作1)項目目標(biāo)掌握利用單片機(jī)的定時器實(shí)現(xiàn)不同頻率的音調(diào)。掌握利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)音樂的播放。掌握按鍵實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的控制。在達(dá)到以上3點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)“項目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題,以組或個人為單位,在規(guī)定時間內(nèi)完成擴(kuò)展項目任務(wù)。

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作2)項目任務(wù)在基于單片機(jī)的簡易電子琴要求具有以下功能:對于電子琴按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,可以播放8個基本音,如果用戶短按按鍵,則對應(yīng)的基本音只響一聲,如果用戶長按按鍵,則對應(yīng)的基本音則一直響直到松開按鍵。對于電子琴按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,數(shù)碼管則會顯示相應(yīng)的字符。對于歌曲按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,則會播放不同的歌曲。

項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作2.系統(tǒng)方案設(shè)計功能設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作該電子琴具有以下功能:(1)對于電子琴按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,可以播放8個基本音,如果用戶短按按鍵,則對應(yīng)的基本音只響一聲,如果用戶長按按鍵,則對應(yīng)的基本音則一直響直到松開按鍵。(2)對于電子琴按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,數(shù)碼管則會顯示相應(yīng)的字符。(3)對于歌曲按鍵電路,當(dāng)用戶按下不同的按鍵時,則會播放不同的歌曲。功能設(shè)計項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的簡易電子琴在設(shè)計時需要解決以下2個方面的問題:(1)利用單片機(jī)中定時器實(shí)現(xiàn)不同頻率的音調(diào)。(2)利用按鍵實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的控制。項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計2、按鍵控制模塊的設(shè)計3、發(fā)音模塊的設(shè)計4、電源模塊的設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計35、數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作系統(tǒng)總體硬件電路4項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計1)單片機(jī)發(fā)聲的概述

一般來說,單片機(jī)不像其他專業(yè)樂器那樣能奏出多種音色的聲音,即不包含相應(yīng)幅度的諧振頻率。單片機(jī)演奏的音樂基本都是單音頻率。因此單片機(jī)演奏音樂比較簡單,只弄清楚“音調(diào)”和“節(jié)拍”兩個概念即可。音調(diào)主要由聲音的頻率決定,節(jié)拍表示一個音符持續(xù)的時間。因此,只要知道一個音符的頻率,便可以讓單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)頻率的振蕩信號,從而產(chǎn)生相應(yīng)的音符聲音。那么如何利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)“音調(diào)”和“節(jié)拍”呢?音調(diào)的實(shí)現(xiàn)可以通過單片機(jī)的定時器進(jìn)行定時中斷,在中斷服務(wù)程序中將單片機(jī)I/O口來回置高電平或者是低電平的,從而讓揚(yáng)聲器發(fā)出相應(yīng)的聲音。節(jié)拍是每個音符持續(xù)的時間可以采用循環(huán)延時的方法或單片機(jī)另外一個定時/計數(shù)器來來實(shí)現(xiàn)控制一個音符唱多長的時間。項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作如何來產(chǎn)生對應(yīng)音階的頻率信號呢?以中音DO(523Hz)為例,已知中音DO頻率為523Hz,其周期T=1/523=1912μs,,則半周期為1912/2=956μs,因此只要讓定時器計時956μs,每計數(shù)956μs時將I/O反相,就可得到中音DO(523Hz)。當(dāng)然這里要用定時器計時956μs,則需要用到前面所學(xué)知識,假定單片機(jī)晶振是12MHZ,同時利用AT89C51的內(nèi)部定時器T0來實(shí)現(xiàn)956μs的定時,那么我們設(shè)置T0工作計數(shù)器模式(MODE1),則956μs的定時對應(yīng)初始值為65535-956=64579=0xFC43,那么我們把這個值分別賦值給TH0和TL0,即為TH0=0xFC,TL0=0x43。2)音樂的產(chǎn)生表3-1音符頻率表項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作其方法是:若要產(chǎn)生某個音的頻率信號,只要算出某一音頻的周期(1/頻率),再將此周期除以2,即為半周期的時間。利用定時器計時半周期時間,每當(dāng)計時終止后就將輸出信號反相,然后重復(fù)計時再反相,就可在某個I/O引腳上得到此頻率的脈沖。音符頻率(HZ)簡譜碼(T值)音符頻率(HZ)簡譜碼(T值)低1DO26263628#4FA#74064860#1DO#27763731中5SO78464898低2RE29463835#5SO#83164934#2RE#31163928中6LA88064968低

33064021#693264994低4FA34964103中7SI98865030#4FA#37064185高1DO104665058低5SO39264260#1DO#110965085#5SO#41564331高2RE117565110低6LA44064400#2RE#124565134#646664463高

131865157低7SI49464524高4FA139765178中1DO52364580#4FA#148065198#1DO#55464633高5SO156865217中2RE58764684#5SO#166165235#2RE#62264732高6LA176065252中

65964777#6186565268中4FA69864820高7SI196765283項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作程序中的全局變量FREQL和FREQL就是音符頻率表,分別為數(shù)據(jù)的高8位和低8位,如下:unsignedcharcodeFREQH[]={0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8, //低音1、2、3、4、5、6、70xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC, //中音1、2、3、4、5、6、70xFC,0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE, //高音1、2、3、4、5、6、70xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF //超高音1、2、3、4、5、6、7};項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作unsignedcharcodeFREQL[]={0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6, //低音1、2、3、4、5、6、70x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B, //中音1、2、3、4、5、6、70x8F,0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D, //高音1、2、3、4、5、6、70x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16 //超高音1、2、3、4、5、6、7};FREQH和FREQL中分別為數(shù)據(jù)的高8位和第8位,分別用來初始化TH0、TL0。項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作曲調(diào)值DELAY曲調(diào)值DELAY調(diào)4/4125ms調(diào)4/462ms調(diào)3/4187ms調(diào)3/494ms調(diào)2/4250ms調(diào)2/4125ms音樂的音拍,一個節(jié)拍為單位(C調(diào))(如表3-2所示)表3-2曲調(diào)值表

對于不同的曲調(diào)我們也可以用延時函數(shù)或者單片機(jī)的另外一個定時/計數(shù)器來完成

項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作系統(tǒng)仿真電路圖項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作系統(tǒng)程序流程圖項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作程序設(shè)計2413在此系統(tǒng)上增加暫停/開始按鈕,實(shí)現(xiàn)在播放音樂時可以實(shí)現(xiàn)暫停和開始完成系統(tǒng)的程序的設(shè)計、仿真調(diào)試完成項目技術(shù)報告的制作項目1簡易電子琴的設(shè)計與制作項目任務(wù)擴(kuò)展完成系統(tǒng)硬件電路的制作項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計知識與能力目標(biāo)了解DS18B20溫度傳感器的工作原理1掌握單片機(jī)最DS18B20溫度傳感器進(jìn)行讀寫控制的方法2對照DS18B20溫度傳感器的數(shù)據(jù)手冊,理解對其進(jìn)行寫和讀軟件編制方法3

項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計1項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)系統(tǒng)方案選擇和論證23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計與調(diào)試45系統(tǒng)的調(diào)試6項目擴(kuò)展任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)流程

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計1)項目目標(biāo)了解DS18B20溫度傳感器的工作原理。掌握單片機(jī)最DS18B20溫度傳感器進(jìn)行讀寫控制的方法。對照DS18B20溫度傳感器的數(shù)據(jù)手冊,理解對其進(jìn)行寫和讀軟件編制方法。在完成以上4點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)“項目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題和要求,以組或個人為單位,在規(guī)定時間里完成擴(kuò)展項目任務(wù)。

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計2)項目任務(wù)在基于單片機(jī)的溫度報警系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)以下功能:(1)能夠?qū)崟r檢測室溫溫度,并能顯示當(dāng)前溫度值,只顯示整數(shù)。(2)可以手動調(diào)節(jié)溫度的上限和下限值,每次增加或減少1℃。(3)當(dāng)溫度達(dá)到或超過限值,則報警。

項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計2.系統(tǒng)方案選擇和論證芯片選擇和論證系統(tǒng)方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計1、單片機(jī)芯片的選擇方案和論證這里我們需要選擇的單片機(jī)需要具備的特點(diǎn)如下:高集成度、體積小,可靠性高控制功能強(qiáng)易擴(kuò)展優(yōu)異的性價比方案一:采用STC89C51芯片作為硬件核心。STC89C51內(nèi)部具有8KB、ROM存儲空間,512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間,帶有2KB的EEPROM存儲空間,與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,STC89C51可以通過串口下載。方案二:采用AT89C51芯片作為硬件核心。AT89C51內(nèi)部具有4KBROM存儲空間,256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間,沒有EEPROM存儲空間,與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容,具有在線編程可擦除技術(shù)。兩種單片機(jī)都滿足設(shè)計的需要,但STC89C51相對AT89C51價格便宜,且抗干擾能力強(qiáng),因此此項目選擇STC89C51。芯片選擇和論證項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計2.溫度傳感器的選擇方案和論證利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器稱為溫度傳感器。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段:1)傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器(含敏感元件);2)模擬集成溫度傳感器/控制器;3)智能溫度傳感器。國際上新型溫度傳感器從模擬式向數(shù)字式、由集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。方案一:設(shè)計測溫電路,使用熱敏電阻之類的器件利用其感溫效應(yīng),再將隨被測溫度變化的電壓或電流采集過來,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后,就送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。但這種設(shè)計需要用到A/D轉(zhuǎn)換電路,從硬件設(shè)計的角度上來講,會比較麻煩。方案二:采用美國DALLAS半導(dǎo)體器件公司溫度傳感器DS18B20,其無需經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換,直接可以讀取被測溫度。從以上兩種方案不難看出,采用方案二,電路設(shè)計和軟件設(shè)計都會大大簡化,故采用了方案二。芯片選擇和論證項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計3.掉電保持的選擇方案和論證這里的掉電保持是指當(dāng)系統(tǒng)斷電后,系統(tǒng)里設(shè)置的溫度的上下限值不會因?yàn)閿嚯姸鴣G失。

方案一:串行EEPROMI2C-BUS的存儲器件AT24C02具有掉電數(shù)據(jù)不丟失的特點(diǎn),利用它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄。方案二:利用DS18B20具有一個非易失性電可擦除EEROM,可以用來存儲設(shè)置的溫度的上下限值。從以上兩種方案不難看出,采用方案二,無需再增加額外的器件,可以節(jié)約成本,因此此設(shè)計選擇方案二。芯片選擇和論證項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的溫度報警系統(tǒng)在設(shè)計時需要解決以下3個方面的問題:1)理解DS18B20溫度傳感器的工作原理。2)利用單片機(jī)對DS18B20溫度傳感器進(jìn)行讀寫控制的方法。3)對照DS18B20溫度傳感器的數(shù)據(jù)手冊,理解對其進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計2、按鍵控制模塊的設(shè)計3、發(fā)音模塊的設(shè)計4、電源模塊的設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計35、數(shù)碼管顯示模塊的設(shè)計6、溫度傳感器模塊的設(shè)計36DS18B20的實(shí)物和引腳圖補(bǔ)充:溫度傳感器DS18B20的概述37DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體器件公司在其前代產(chǎn)品DS18B20的基礎(chǔ)上推出的單線數(shù)字化智能集成度傳感器,其特點(diǎn)是:獨(dú)特的單線接口,只需1個接口引腳即可通信。不需要額外的外部元件搭建外圍電路即可正常運(yùn)行。可用數(shù)據(jù)線供電,不需備份電源。測量范圍為-55~+125℃,增量值為0.5℃;等效的華氏溫度范圍是-67~257℉,增量值為0.9℉。以9~12位數(shù)字值方式讀出溫度。在1s典型值內(nèi),把溫度變換為數(shù)字。用戶可定義的非易失性的溫度告警設(shè)置。38

主要的優(yōu)點(diǎn)是:1)DS18B20可將被測溫度直接轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能識別的數(shù)字信號輸出。2)DS18B20能提供9~12位溫度讀數(shù),精度高且其信息傳輸只需1根信號線,與計算機(jī)接口十分簡便,讀寫及溫度變換的功率全部來自于數(shù)據(jù)線,因此不需額外的附加電源。3)每一個DS18B20都含有一個唯一的序列號,這樣的設(shè)計是為了允許多個DS18B20連接到同一總線上,因此非常適合構(gòu)建多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。4)負(fù)壓特性。DS18B20的當(dāng)電源極性接反時,它雖然不能正常工作,但也不會因發(fā)熱而燒毀。項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)總體硬件電路4項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)軟件程序設(shè)計1)1.溫度傳感器DS18B20的程序編制方法單總線上每一個器件的使用都是從初始化開始的,初始化的時序是,單片機(jī)首先發(fā)出復(fù)位脈沖,在經(jīng)過一定延時后,一個或多個單總線器件發(fā)出應(yīng)答脈沖,如果單片機(jī)檢測到單總線上有器件存在,就可以發(fā)出傳送ROM命令。具體的傳送ROM命令見下表所示。4項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)軟件程序設(shè)計只有當(dāng)上一表所示的任意一條ROM指令被成功執(zhí)行后,才會執(zhí)行單片機(jī)發(fā)出的訪問被選中器件的存儲和控制命令,這些命令被存放在DS18B20的RAM中,主要實(shí)現(xiàn)啟動單總線溫度傳感器DS18B20溫度轉(zhuǎn)換等功能,具體的RAM命令格式見下表所示。項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計1)DS18B20的初始化方法DS18B20要求嚴(yán)格的協(xié)議來確保數(shù)據(jù)傳送的完整性。協(xié)議由幾種單線上的信號類別組成,即:復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1、讀0和讀1。所有這些信號除了存在脈沖之外,均由總線主器件(系統(tǒng)中的STC89C51)產(chǎn)生。下圖給出了DS18B20的初始化復(fù)位脈沖時序圖,當(dāng)主器件開始與從器件DS18B20進(jìn)行通信時,主器件必須先給出復(fù)位脈沖,經(jīng)過給定時間,DS18B20發(fā)出存在脈沖,表示已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或者接收由主器件發(fā)送的ROM命令和存儲器操作命令。/***********ds18b20延遲子函數(shù)(晶振11.0592MHz的11微秒延時函數(shù))*******/voiddelay_18B20(unsignedintt){ while(t--);}////////////////////////////////////////////////////**********ds18b20初始化函數(shù)**********************/////////////////////////////////////////////////////voidInit_DS18B20(){ unsignedcharx=1;while(x) { while(x) { DQ=1;_nop_();_nop_(); DQ=0;delay_18B20(50); DQ=1;delay_18B20(6); x=DQ;} delay_18B20(45); x=~DQ;}DQ=1;}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計2)寫操作時序如下圖所示,當(dāng)主器件把數(shù)據(jù)線從高邏輯電平拉至低邏輯電平時,產(chǎn)生寫時間片。有兩種類型的寫時間片,分別為寫1時間片和寫0時間片,所有時間片必須有最短為60μs的持續(xù)期,在各寫周期之間必須有最短為1μs的恢復(fù)時間。在DQ線由高電平變?yōu)榈碗娖街螅珼S18B20在15μs至60μs的時間窗口之間對DQ線采樣,如果DQ線為高電平,寫1就發(fā)生;如果DQ線為低電平,便發(fā)生寫0。/*************ds18b20寫一個字節(jié)****************/voidDS18B20_WriteByte(uchardat)//通過一線制總線向18B20寫一個字節(jié){ unsignedchari=0; for(i=8;i>0;i--)//循環(huán)一個字節(jié)位數(shù) { DQ=1;_nop_();_nop_();//一線制總線置高2μs準(zhǔn)備寫過程 DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //一線制總線置低5μs給出寫過程條件

DQ=val&0x01;delay_18B20(6); //向一線制總線移出最低位并延遲66μs滿足寫數(shù)據(jù)條件 dat=dat/2;//寫字節(jié)右移一位 } DQ=1;delay_18B20(1);//總線置高,完成寫過程}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計3)讀操作時序如下圖所示,當(dāng)從DS18B20讀數(shù)據(jù)時,主器件產(chǎn)生讀時間片。當(dāng)主器件把數(shù)據(jù)線DQ從邏輯高電平拉至低電平時,產(chǎn)生讀時間片。數(shù)據(jù)線DQ必須保持在低邏輯電平至少1μs;總線控制器(主機(jī))將總線電平先拉低大于1μs的時間,然后釋放總線。隨后,如果由DS18B20將總線繼續(xù)拉低超過15μs,則讀出的數(shù)據(jù)是0;如果DS18B20將總線繼續(xù)拉低少于15μs,則讀出的數(shù)據(jù)是1。因此總控制器釋放總線超過15μs后隨時都可能由上拉電阻將總線拉到高電平,因此控制器在釋放總線后的15μs內(nèi)采樣總線可以保證讀出數(shù)據(jù)是正確的,如果超過15μs再采樣總線,就有可能采樣到錯誤數(shù)據(jù)。在讀時間片結(jié)束時,I/O引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回至高電平。unsignedcharDS18B20_ReadByte(void){ uchari=0; uchardat=0; for(i=8;i>0;i--) { DQ=1;_nop_();_nop_(); //一線制總線置高2μs準(zhǔn)備讀過程 dat>>=1; DQ=0;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //一線制總線置低4μs給出讀過程條件 DQ=1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); //一線制總線置高4μs準(zhǔn)備讀取數(shù)據(jù)位 if(DQ) dat|=0x80;//讀取數(shù)據(jù)位并存入暫存變量 delay_18B20(6);//延遲66μs滿足讀數(shù)據(jù)條件 }DQ=1;//總線置高,完成讀過程 return(dat);//將暫存變量作為函數(shù)的返回值}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計4)讀取DS18B20當(dāng)前溫度值程序初始化DS18B20向DS18B20寫跳過ROM指令CCH向DS18B20寫啟動溫度轉(zhuǎn)換指令44H初始化DS18B20向DS18B20寫跳過ROM指令CCH向DS18B20寫讀取溫度值指令BEHTL:讀取溫度的低8位;TH:讀取溫度的高8位;htemp:讀取溫度上限;ltemp:讀取溫度下限;延時一段時間延時一段時間voidRead_Temprature(){ Init_DS18B20(); DS18B20_WriteByte(0xCC); //跳過讀序號列號的操作 DS18B20_WriteByte(0x44); //啟動溫度轉(zhuǎn)換delay_18B20(1000); Init_DS18B20(); DS18B20_WriteByte(0xCC); //跳過讀序號列號的操作 DS18B20_WriteByte(0xBE); //讀取溫度寄存器等(共可讀9個寄存器)前兩個就是溫度

delay_18B20(1000); TL=DS18B20_ReadByte();//先讀的是溫度值低位 TH=DS18B20_ReadByte();//接著讀的是溫度值高位 htemp=DS18B20_ReadByte();//上限

ltemp=DS18B20_ReadByte();//下限}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計5)溫度處理程序

該程序的功能將讀取的溫度值,進(jìn)行轉(zhuǎn)換,只保留整數(shù)部分,參考程序如下:unsignedcharTemprature_oper(){unsignedchartemp_value;Read_Temprature();temp_value=TH<<4;temp_value+=(TL&0xf0)>>4;returntemp_value;}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計6)寫溫度報警值程序該程序的功能是是將設(shè)置的溫度的上下限值寫進(jìn)溫度傳感器DS18B20的內(nèi)部自帶EEPROM里面。參考程序如下:voidSet_Alarm_Temp_Value(uchartemphigh,uchartemplow){ Init_DS18B20(); DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳過序列號 DS18B20_WriteByte(0x4E);//將設(shè)定的溫度報警器值寫入DS18B20 DS18B20_WriteByte(temphigh);//寫TH DS18B20_WriteByte(templow);//寫TL DS18B20_WriteByte(0x7F);//12位精度delay(1000); Init_DS18B20(); DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳過序列號 DS18B20_WriteByte(0x48);//溫度報警值存入DS18B20}項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)仿真電路圖處理上下限值,并將處理后的值存入DS18B20的EEPROM中是否否是顯示當(dāng)前溫度值模式設(shè)置鍵是否按下加/減鍵按下是否為上下限修改模式顯示當(dāng)前溫度值開始初始化按鈕、溫度傳感器輸入口及顯示輸出口讀取溫度上下限值,顯示當(dāng)前溫度調(diào)用按鍵掃描項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)程序流程圖項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計程序設(shè)計2413在原有功能的基礎(chǔ)上,增加顯示負(fù)溫度值的功能完成系統(tǒng)的程序的設(shè)計、仿真調(diào)試完成項目技術(shù)報告的制作項目2溫度報警系統(tǒng)的設(shè)計項目任務(wù)擴(kuò)展完成系統(tǒng)硬件電路的制作項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)系統(tǒng)方案選擇和論證23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計與調(diào)試45系統(tǒng)的調(diào)試6項目擴(kuò)展任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)流程

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1)項目目標(biāo)理解超聲波模塊的工作原理。理解1602液晶的原理。掌握超聲波傳模塊和1602液晶模塊進(jìn)行讀、寫的方法。對照超聲波HC-SR04模塊和1602液晶的數(shù)據(jù)手冊,理解對它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。在完成以上4點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)“項目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題和要求,以組或個人為單位,在規(guī)定時間里完成擴(kuò)展項目任務(wù)。

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)項目任務(wù)在基于單片機(jī)的汽車倒車報警系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)以下功能:能夠測量0~5M范圍內(nèi)的距離,并用1602液晶顯示當(dāng)前距離,同時利用1602液晶顯示當(dāng)前溫度值。可以手動設(shè)置距離報警限值,當(dāng)距離到達(dá)限值,則報警。具有溫度補(bǔ)償功能。

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2.系統(tǒng)方案選擇和論證測距傳感器選擇系統(tǒng)方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1、測距傳感器的選擇1)激光測距傳感器

激光傳感器利用激光的方向性強(qiáng)和傳光性好的特點(diǎn),它工作時先由激光傳感器對準(zhǔn)障礙物發(fā)射激光脈沖,經(jīng)障礙物反射后向各個方向散射,部分散射光返回到接收傳感器,能接收其微弱的光信號,從而記錄并處理光脈沖發(fā)射到返回所經(jīng)歷的時間即可測定距離,即用往返時間的一半乘以光速就能得到距離。其優(yōu)點(diǎn)是測量的距離遠(yuǎn)、速度快、測量精確度高、量程范圍大,缺點(diǎn)是對人體存在安全問題,而且制作的難度大成本也比較高。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1、測距傳感器的選擇2)紅外線測距傳感器紅外線測距傳感器利用的就是紅外線信號在遇到障礙物其距離的不同則其反射的強(qiáng)度也不同,根據(jù)這個特點(diǎn)從而對障礙物的距離的遠(yuǎn)近進(jìn)行測量的。其優(yōu)點(diǎn)是成本低廉,使用安全,制作簡單,缺點(diǎn)就是測量精度低,方向性也差,測量距離近。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的汽車倒車報警系統(tǒng)在設(shè)計時需要解決以下3個方面的問題:1)理解超聲波HC-SR04模塊的工作原理。2)理解1602液晶顯示的原理。3)對照超聲波HC-SR04模塊和1602液晶的數(shù)據(jù)手冊,理解對它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計2、超聲波模塊電路的設(shè)計3、1602液晶顯示電路設(shè)計4、電源模塊的電路設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計35、發(fā)音模塊模塊的電路設(shè)計6、溫度傳感器模塊的電路設(shè)計7、鍵盤模塊的電路設(shè)計67HR-SR04超聲波集成模塊的實(shí)物和引腳圖補(bǔ)充:HR-SR04超聲波集成模塊的介紹68

HR-SR04超聲波集成模塊是將超聲波發(fā)射探頭,超聲波接收探頭,CX20106A芯片電路,74LS04芯片放大電路集成到的一起的一個超聲波集成模塊。HR-SR04超聲波集成模塊的引腳排布如圖所示。各引腳的功能:VCC端口—接+5V電源;GND—接地;Trig端口—觸發(fā)控制信號輸入;Echo—回響信號輸出;69超聲波時序如上圖圖,可知HR-SR04型超聲波集成模塊的工作原理:采用I/O觸發(fā)測距,但至少要給10us的高電平信號。模塊自動發(fā)送8個40kHz的方波脈沖,并能夠自動檢測是否有信號返回。有信號返回,通過Echo輸出高電平,高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回所用的時間,則,所測量的距離=(高電平時間×聲速)/2。701602液晶的實(shí)物圖補(bǔ)充:1602字符型LCD簡介1602字符型LCD簡介

字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD,目前常用16*1,16*2,20*2和40*2行等的模塊。市面上字符液晶絕大多數(shù)都是基于HD44780液晶芯片的,控制原理是完全相同的。1602LCD分為帶背光和不帶背光兩種,帶背光的比不帶背光的厚,是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。各引腳接口說明如下表所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極1602LCD引腳功能說明第1腳:VSS為電源。第2腳:VDD接5V正電源。第3叫:VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端。接電源時對比對最弱,接地時對比度最高,但對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”,使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳:RS為寄存器選擇端。高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳:R/W為讀寫信號線端。高電平時進(jìn)行讀操作,低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳:E端為使能端。當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令。第7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳:背光源正極。第16腳:背光源負(fù)極。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作系統(tǒng)總體硬件電路4項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計1.超聲波測距程序的編制

超聲波測距主要功能就是獲取的超聲波模塊測量的結(jié)果,將此結(jié)果根據(jù)DS18B20檢測到的溫度值轉(zhuǎn)化為對應(yīng)距離。超聲波測距子程序流程圖如圖所示。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1)超聲波測距的原理介紹超聲波是一種振動頻率超過20kHz的機(jī)械波,它可以沿直線方向傳播,而且傳播的方向性好,傳播的距離也較遠(yuǎn),在介質(zhì)中傳播時遇到障礙物在入射到它的反射面上就會產(chǎn)生反射波。由于超聲波的以上幾個特點(diǎn),所以超聲波被廣泛地應(yīng)用于物體距離的測量、厚度等方面。當(dāng)進(jìn)行距離的測量時,由安裝在同一水平線上的超聲波發(fā)射器和接收器完成超聲波的發(fā)射與接收,并且同時啟動定時器進(jìn)行計數(shù)。首先由超聲波發(fā)射探頭向倒車的方向發(fā)射超聲波并同時啟動定時器計時,超聲波在空氣中傳播的途中一旦遇到障礙物后就會被反射回來,當(dāng)接收探頭收到反射波后就會給負(fù)脈沖到單片機(jī)使其立刻停止計時。這樣,定時器就能夠準(zhǔn)確的記錄下了超聲波發(fā)射點(diǎn)至障礙物之間往返傳播所用的時間t(s)。由于在常溫下超聲波在空氣中的傳播速度大約為340m/s,所以障礙物到發(fā)射探頭之間的距離可以利用公式1計算:項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1)超聲波測距的原理介紹因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部定時器的計時實(shí)際上就是對機(jī)器周期T的計數(shù),而本設(shè)計中時鐘頻率fosc取12MHz,設(shè)計數(shù)值N,則:項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)超聲波測距程序?qū)τ贖R-SR04的操作需要:第一步:觸發(fā)HR-SR04,即需要給HR-SR04的Trig端一個持續(xù)約10us的高電平信號。這里我們用Trig_HR_SR04()函數(shù)來實(shí)現(xiàn),具體參考程序如下。voidTrig_HR_SR04()//啟動模塊

{

TRIG=1;//啟動一次模塊

_nop_();

_nop_();

_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();

_nop_(); _nop_();

_nop_(); _nop_();

_nop_(); _nop_(); _nop_(); TRIG=0;}項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)超聲波測距程序第二步:就是需要獲取從發(fā)射超聲波到接收到返回信號的時間。經(jīng)過前面一步,HR-SR04就會自動生成8個40kHz的方波脈沖,當(dāng)其遇到障礙物時,HR-SR04會自動檢測到返回信號,并且此時HR-SR04的Echo端就會產(chǎn)生高電平,高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回所用的時間,這段時間就是我們需要獲取的時間。這里我們可以利用定時器的計數(shù)功能來實(shí)現(xiàn)。具體的參考程序如下:初始化HR_SR04:Init_HR_SR04()voidInit_HR_SR04() //初始化{

//設(shè)T0為方式1,GATE=1; TMOD=0x01; TH0=0; TL0=0; ET0=1;//允許T0中斷 EA=1;//開啟總中斷

TR0=0; }獲取時間T:Time_HR_SR04()

unsignedcharTime_HR_SR04() { unsignedchartime; while(!ECHO); //當(dāng)RX為零時等待 TR0=1;//開啟計數(shù) while(ECHO); //當(dāng)RX為1計數(shù)并等待 TR0=0;//關(guān)閉計數(shù) time=TH0*256+TL0; returntime;}

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)超聲波測距程序第三步:計算距離。在這里設(shè)計的程序根據(jù)不同的溫度計算距離,參考程序如下://根據(jù)不同的溫度計算距離intJS_HR_SR04(unsignedcharWD,unsignedchartime1){

intL;L=time1*(331.45+61*WD/10/100)/200/10; returnL;}

4項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計2.顯示數(shù)據(jù)子程序的編制

顯示數(shù)據(jù)子程序的主要功能就是把超聲波模塊測量后的結(jié)果經(jīng)單片機(jī)處理完畢的距離顯示在LCD液晶顯示屏上。顯示數(shù)據(jù)子程序流程圖如圖所示。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作1)1602LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫

1602液晶內(nèi)置了DDRAM,DDRAM就是顯示數(shù)據(jù)RAM,用來寄存待顯示的字符代碼,共有80個字節(jié),其地址與屏幕的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。1602液晶模塊內(nèi)部固化了字模存儲器CGROM和CGRAM。HD44780內(nèi)置了192個常用字符的字模,存放于字符產(chǎn)生器CGROM(CharacterGeneratorROM)中,另外還有8個允許用戶自定義的字符產(chǎn)生RAM,稱為CGRAM(CharacterGeneratorRAM)。思考:如果我們需要讓1602液晶屏的第二行第一列顯示1個字符“A”,該如何操作呢?項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)1602LCD的指令說明

1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令。清屏指令:清屏,光標(biāo)撤回到液晶顯示屏的左上方,將地址計數(shù)器的值設(shè)置為00H。光標(biāo)歸位指令:光標(biāo)撤回到液晶顯示屏的左上方,將地址計數(shù)器的值設(shè)置為00H,保持DDRAM的內(nèi)容不變。進(jìn)入模式設(shè)置指令:光標(biāo)和顯示模式設(shè)置。其中:I/D:設(shè)置光標(biāo)移動方向:高電平右移,低電平左移;S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效,低電平則無效。項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)1602LCD的指令說明顯示開關(guān)控制指令:控制顯示器開/關(guān)、光標(biāo)顯示/關(guān)閉、光標(biāo)是否閃爍。D:D=H顯示功能開;D=L顯示功能關(guān);C:C=H有光標(biāo);C=L無光標(biāo);B:B=H光標(biāo)不閃爍;B=L光標(biāo)閃爍;設(shè)定顯示屏或光標(biāo)移動方向指令:是光標(biāo)移位或使整個顯示屏移位。S/C=0R/L=0:光標(biāo)左移一格,且AC值減1;S/C=0R/L=1:光標(biāo)右移一格,且AC值加1;S/C=1R/L=0:顯示器上字符全部左移一格,但光標(biāo)不動;S/C=1R/L=1:顯示器上字符全部右移一格,但光標(biāo)不動;項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)1602LCD的指令說明功能設(shè)定指令:設(shè)定數(shù)據(jù)總線位數(shù)、顯示行數(shù)及字型。DL=0:數(shù)據(jù)總線為4位;DL=1:數(shù)據(jù)總線為8位;N=0:顯示1行;N=1:顯示2行;F=0:5X7點(diǎn)陣/每字符;F=1:5X10點(diǎn)陣/每字符設(shè)定CGRAM地址指令:設(shè)定下一個要存入數(shù)據(jù)的CGRAM地址。

從DDRAM或CGRAM讀出數(shù)據(jù)指令:讀取DDRAM或CGRAM中的內(nèi)容。

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)1602LCD的指令說明讀取忙信號或AC地址指令:(1)讀取忙碌信號BF的內(nèi)容,BF=1:表示液晶顯示器忙,暫時無法接收單片機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)或指令;BF=0:液晶顯示器可以接收單片機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)或指令。(2)讀取地址計數(shù)器(AC)的內(nèi)容。數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM指令:(1)將字符碼寫入DDRAM,以使液晶顯示屏顯示出對應(yīng)的字符。(2)將使用者自己設(shè)計的圖形存入CGRAM。

項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作3)1602LCD的基本操作時序讀狀態(tài):輸入:RS=L,R/W=H,E=H輸出:D0—D7=狀態(tài)字寫指令:輸入:RS=L,R/W=L,D0—D7=指令碼,E=高脈沖輸出:無讀數(shù)據(jù):輸入:RS=H,R/W=H,E=H輸出:D0—D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù):輸入:RS=H,R/W=L,D0—D7=數(shù)據(jù),E=高脈沖輸出:無4)1602LCD程序舉例該程序?qū)崿F(xiàn)的功能是在1602液晶顯示器的第一行顯示靜態(tài)字符,第二行在給定時間間隔內(nèi)循環(huán)動態(tài)顯示ASCII碼表。仿真電路圖程序講解項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作系統(tǒng)仿真電路圖項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作程序設(shè)計2413理解本項目完成系統(tǒng)的程序的設(shè)計、仿真調(diào)試完成項目技術(shù)報告的制作項目3汽車倒車報警系統(tǒng)的設(shè)計與制作項目任務(wù)擴(kuò)展完成系統(tǒng)硬件電路的制作項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作

項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作1項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)系統(tǒng)方案選擇和論證23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計與調(diào)試45系統(tǒng)的調(diào)試6項目擴(kuò)展任務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)流程

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作1)項目目標(biāo)理解24C02的工作原理。理解紅外接收模塊的原理。理解繼電器的工作原理對照24C02、HS0038紅外一體化接收頭的數(shù)據(jù)手冊,理解對它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。理解密碼修改等功能的程序。在完成以上4點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)“項目擴(kuò)展任務(wù)”中提出的問題和要求,以組或個人為單位,在規(guī)定時間里完成擴(kuò)展項目任務(wù)。

項目設(shè)計目標(biāo)與任務(wù)1.項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作2)項目任務(wù)基于單片機(jī)的電子密碼鎖,可以實(shí)現(xiàn)以下功能:1)管理員的密碼為“131420”,當(dāng)輸入此密碼時,用戶以管理員的身份可以進(jìn)行密碼的修改,此時密碼默認(rèn)為“000000”。2)設(shè)計開鎖密碼為六位,為了防止密碼被竊取要求在輸入密碼時在LCD屏幕上顯示*號。3)4×4的矩陣鍵盤其中包括0-9的數(shù)字鍵、*、#和A-D的功能鍵,其中的ABC無定義、*號鍵為取消當(dāng)前操作、#號鍵為確認(rèn)、D鍵為修改密碼。4)能夠LCD顯示在密碼正確時顯示OPEN,密碼錯誤時顯示ERROR,輸入密碼時顯示INPUTPASSWORD。5)實(shí)現(xiàn)輸入密碼錯誤超過限定的三次電子密碼鎖定。6)本產(chǎn)品具備報警功能,當(dāng)輸入密碼錯誤時蜂鳴器響并且LED燈亮。7)密碼可以由用戶自己修改設(shè)定(只支持6位密碼),修改密碼之前必須再次輸入密碼,在輸入新密碼時候需要二次確認(rèn),以防止誤操作。8)輸入正確的密碼繼電器閉合,可以隨意驅(qū)動負(fù)載。9)密碼具有紅外遙控器輸入功能,和按鍵功能一樣,這樣用戶更加方便操作。10)LCD的亮度隨光線的強(qiáng)弱自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。

項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作2.系統(tǒng)方案選擇和論證總體方案的選擇系統(tǒng)方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作1.帶有紅外遙控的電子密碼鎖總體方案的選擇方案一:采用數(shù)字電路控制。

用以74LS112雙JK觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)字邏輯電路作為密碼鎖的核心控制,共設(shè)了9個用戶輸入鍵,其中只有4個是有效的密碼按鍵,其它的都是干擾按鍵,若按下干擾鍵,鍵盤輸入電路自動清零,原先輸入的密碼無效,需要重新輸入;如果用戶輸入密碼的時間超過10秒(一般情況下,用戶不會超過10秒,若用戶覺得不便,還可以修改)電路將報警20秒,若電路連續(xù)報警三次,電路將鎖定鍵盤2分鐘,防止他人的非法操作。采用數(shù)字電路設(shè)計的方案好處就是設(shè)計簡單但控制的準(zhǔn)確性和靈活性差。故在本項目中不采用。項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作1.帶有紅外遙控的電子密碼鎖總體方案的選擇方案二:采用一種是用以STC89C51為核心的單片機(jī)控制方案。選用單片機(jī)STC89C51作為本設(shè)計的核心元件,利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計和豐富的I/O端口,及其控制的準(zhǔn)確性,實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能。在單片機(jī)的外圍電路外接輸入鍵盤用于密碼的輸入和一些功能的控制,外接LCD1602顯示器用于顯示作用。其原理如下圖所示:項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的帶有紅外遙控的電子密碼鎖在設(shè)計時需要解決以下6個方面的問題:1)理解24C02的工作原理。2)理解紅外接收模塊的原理。3)理解繼電器的工作原理4)對照24C02、HS0038紅外一體化接收頭的數(shù)據(jù)手冊,理解對它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。5)如何實(shí)現(xiàn)上述項目任務(wù)中所描述的密碼修改等功能。6)如何實(shí)現(xiàn)LCD的亮度隨光線的強(qiáng)弱自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計2、密碼存儲模塊電路的設(shè)計3、LCD顯示模塊電路的設(shè)計4、鍵盤模塊電路的設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計35、報警模塊電路的設(shè)計6、開鎖模塊電路的設(shè)計

7、電源模塊電路的設(shè)計

8、紅外模塊電路的設(shè)計105

1)AT24C02存儲芯片簡介AT24C02是美國Atmel公司的低功耗CMOS型E2PROM,內(nèi)含256×8位存儲空間,具有工作電壓寬(2.5~5.5V)、擦寫次數(shù)多、寫入速度快、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)不易丟失、體積小等特點(diǎn)。而且他是采用了I2C總線式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的串行器件,占用很少的資源和I/O線,并且支持在線編程,進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時的存取十分方便。下圖分別展示了貼片和直插兩種封裝類型的24C02的引腳排布情況。各引腳的名稱及功能如表所示。補(bǔ)充1:AT24C02存儲芯片106補(bǔ)充1:AT24C02存儲芯片管腳名稱主要功能A0、A1、A2器件地址選擇SDA串行數(shù)據(jù)/地址SCL串行時鐘WP寫保護(hù)VCC+1.8V~+6VVSS地107

2)AT24C02與STC89C51單片機(jī)連接電路設(shè)計因?yàn)樵诒卷椖恐杏捎谥徊捎昧薃T24C02,所以A0、A1、A2的連接選擇了三個端口連接到VSS,地址為0。AT24C02的4、8腳分別是VSS和VCC,所以分別接地、電源。AT24C02的5腳SDA為串行數(shù)據(jù)輸入/輸出,6腳SCL為串行時鐘輸入線,在電路設(shè)計時,SDA和SCL都需要和正電源間各接一個10K的電阻上拉。AT24C02的7腳為WP為寫保護(hù),如果WP管腳接到VCC,所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)(只能讀),當(dāng)WP管腳接到VSS或懸空,則允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。所以在本設(shè)計中,WP需要接地。補(bǔ)充1:AT24C02存儲芯片108LCD1602液晶連接電路設(shè)計

此部分的電路,與前面項目中電路的設(shè)計有兩個地方不同:1、1602液晶模塊的第3腳VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”,使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。但在本設(shè)計的時候,沒有采用10K的電位器,而是直接用的兩個電阻R8和R9,通過兩個電阻的分壓來實(shí)現(xiàn)最佳對比度,其中R9的取值范圍為200歐~1.5K歐。2、1602液晶模塊的第15腳和第16腳分別是背光源正極和背光源負(fù)極,按理來講,只要15腳接VCC,16腳接GND就可以,但是在本設(shè)計里面第15腳接VCC,但第16腳沒有直接接地,而是設(shè)計成了如圖所示的電路,這樣設(shè)計的目的是希望能夠?qū)崿F(xiàn)1602液晶的亮度隨光線自動調(diào)節(jié)的功能。補(bǔ)充2:LCD1602液晶1091)繼電器的介紹電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓,線圈中就會流過一定的電流,從而產(chǎn)生電磁效應(yīng),銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)(常開觸點(diǎn))吸合。當(dāng)線圈斷電后,電磁的吸力也隨之消失,銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)(常閉觸點(diǎn))釋放。這樣吸合、釋放,從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn),可以這樣來區(qū)分:繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn),稱為“常開觸點(diǎn)”;處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路,為低壓控制電路和高壓工作電路。補(bǔ)充3:繼電器1102)開鎖模塊電路的設(shè)計如圖所示,電路中繼電器是通過PNP型三極管驅(qū)動,當(dāng)閥值超過設(shè)定時,單片機(jī)會由高電平跳變成低電平,三極管導(dǎo)通繼電器吸合,繼電器起開關(guān)作用,可以驅(qū)動負(fù)載,端子1和3接鎖的兩根線就可以了。補(bǔ)充3:繼電器1111)紅外遙控電路的介紹紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波;紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成,它們將紅外發(fā)射器發(fā)射雕紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號,再送后置放大器。發(fā)射機(jī)一般由指令鍵(或操作桿)、指令編碼系統(tǒng)、調(diào)制電路、驅(qū)動電路、發(fā)射電路等幾部分組成。當(dāng)按下指令鍵或推動操作桿時,指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號,指令編碼信號對載體進(jìn)行調(diào)制,再由驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號。接收電路一般由接收電路、放大電路、解調(diào)電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路(機(jī)構(gòu))等幾部分組成。接收電路將發(fā)射器發(fā)出的已調(diào)制的編碼指令信號接收下來,并進(jìn)行放大后送解調(diào)電路,解調(diào)電路將已調(diào)制的指令編碼信號解調(diào)出來,即還原為編碼信號。指令譯碼器將編碼指令信號進(jìn)行譯碼,最后由驅(qū)動電路來驅(qū)動執(zhí)行電路實(shí)現(xiàn)各種指令的操作控制。補(bǔ)充4:紅外遙控1122)紅外模塊電路的設(shè)計本項目里,采用紅外無線遙控模塊套件,該套件包括:紅外遙控器、38KHz紅外接收管。紅外遙控器實(shí)物如圖所示,該紅外遙控器是一種集紅外線接收和放大整形于一體,不需要任何外接元件,就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作,而體積又很小巧,它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸,發(fā)射距離可以達(dá)到8米,非常適合在室內(nèi)操控各種設(shè)備。補(bǔ)充4:紅外遙控圖3-64紅外遙控器實(shí)物圖圖3-6538KHz紅外接收管實(shí)物圖外模塊電路的設(shè)計主要就是紅外接收電路的設(shè)計,它的設(shè)計如圖所示。項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作系統(tǒng)總體硬件電路項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作系統(tǒng)主程序模塊流程圖開始初始化模式選擇識別按鍵密碼輸入手動清除密碼比較開門舊密碼輸入新密碼輸入存入緩存區(qū)再次輸入密碼重新輸入設(shè)置完畢返回NANBY2項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作新增模塊運(yùn)用舉例1)24C02的操作程序舉例24c02是一個非揮發(fā)eeprom存儲器器件,采用的IIC總線技術(shù)。24c02的應(yīng)用,主要在存儲一些掉電后還要保存數(shù)據(jù)的場合,在上次運(yùn)行時,保存的數(shù)據(jù),在下一次運(yùn)行時還能夠調(diào)出。這里我們列舉個例子來講授對24c02的讀、寫控制。例子:寫入了一個字節(jié)數(shù)值0x88到24c02的0x02的位置。我們再在下一刻來讀出這個字節(jié)到P2口來驗(yàn)證結(jié)果,操作結(jié)束后,P10燈會亮起。2項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作新增模塊運(yùn)用舉例2)紅外遙控模塊操作舉例

紅外遙控模塊包括兩部分:紅外發(fā)射部分和紅外接收部分。紅外發(fā)射部分就是紅外遙控器,紅外接收部分就是1838一體紅外接收頭。1838一體紅外接收頭是我們最常用的紅外接收元器件,被廣泛應(yīng)用于電視機(jī)、空調(diào)、冰箱及電視機(jī)頂盒等需要紅外遙控的電器上。在圖3-66中,我們已經(jīng)知道1838一體紅外接收頭有三個引腳1、2、3,分別是OUT、、GND、VCC,其中OUT端接單片機(jī)的I/O口。當(dāng)你拿著紅外遙控器對準(zhǔn)紅外接收頭按下時,紅外接收頭的OUT引腳將會發(fā)生變化,不同的按鍵按下,OUT引腳的變化不一樣,而這種變化是由遙控器決定的,1838一體紅外接收頭只是起到接收信號和解碼的作用。因此我們必須要首先了解紅外遙控器的編碼原理。2項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作新增模塊運(yùn)用舉例①紅外遙控器的編碼基本原理這里以運(yùn)用比較廣泛,解碼比較容易的NEC標(biāo)準(zhǔn)為例說明編碼原理。當(dāng)紅外遙控器的一個鍵按下超過36ms,振蕩器使芯片激活,將發(fā)射一組NEC紅外遙控編碼,該編碼由引導(dǎo)碼、16位定制碼(8位定制碼、8位定制碼的反碼)和16位數(shù)據(jù)碼(8位數(shù)據(jù)碼、8位數(shù)據(jù)碼的反碼)組成。說明:引導(dǎo)碼是一個遙控碼的起始部分,用于通知紅外遙控信號的來臨,由一個9ms的高電平(起始碼)和一個4.5ms的低電平(結(jié)果碼)組成。16位定制碼,一般是用來識別紅外遙控器,能區(qū)別不同的電器設(shè)備,不同機(jī)種遙控碼互相干擾。16位數(shù)據(jù)碼分為8位操作碼(功能碼)及其反碼,其中,8位操作碼(功能碼)是用來識別用戶的功能,反碼用于核對數(shù)據(jù)是否接收準(zhǔn)確。如圖所示,這種遙控碼具有以下特征:采用脈寬調(diào)制的串行碼即發(fā)射數(shù)據(jù)時:0用“0.56ms高電平+0.565ms低電平=1.125ms”表示;1用“高電平0.56ms+低電平1.69ms=2.25ms”表示;

需要注意的是:當(dāng)一體化接收頭收到38kHz紅外信號時,紅外一體化接收頭輸出的波形是與發(fā)射波形是反向的,即首先是9ms的低電平,然后是4.5ms的高電平,然后再是定制碼和數(shù)據(jù)碼。2項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作新增模塊運(yùn)用舉例②單片機(jī)紅外遙控器的解碼程序舉例利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對紅外遙控器解碼關(guān)鍵在于單片機(jī)如何檢測這些脈沖并計算大小,其基本思路:把紅外接收頭的OUT引腳與單片機(jī)的外部中斷引腳相連,并將外部中斷設(shè)置為低電平觸發(fā)方式,用定時器記錄每次電平跳變之間的時間,通過判斷時間,來獲取這些碼值,進(jìn)而判斷遙控器按下了哪個鍵。這里我們列舉一個例子,來進(jìn)一步的說明這部分程序的編寫思路。項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作系統(tǒng)仿真電路圖項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作程序設(shè)計2413在原有功能的基礎(chǔ)上,增加顯示負(fù)溫度值的功能完成系統(tǒng)的程序的設(shè)計、仿真調(diào)試完成項目技術(shù)報告的制作項目4帶紅外遙控的電子密碼鎖的設(shè)計與制作項目任務(wù)擴(kuò)展完成系統(tǒng)硬件電路的制作項目512864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作

項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作應(yīng)用系統(tǒng)功能演示

項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作1項目解決的主要內(nèi)容系統(tǒng)方案選擇和論證23系統(tǒng)硬件電路設(shè)計與制作系統(tǒng)軟件程序設(shè)計與調(diào)試45項目擴(kuò)展任務(wù)目錄

項目解決的主要內(nèi)容1.項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作本課題所研究的電子萬年歷是單片機(jī)控制技術(shù)的一個具體應(yīng)用,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1)選用電子萬年歷芯片時,應(yīng)重點(diǎn)考慮功能實(shí)在、使用方便、單片存儲、低功耗、抗斷電的器件。2)根據(jù)選用的電子萬年歷芯片設(shè)計外圍電路和單片機(jī)的接口電路。3)在硬件設(shè)計時,結(jié)構(gòu)要盡量簡單實(shí)用、易于實(shí)現(xiàn),使系統(tǒng)電路盡量簡單。4)根據(jù)硬件電路圖,在開發(fā)板上完成器件的焊接。5)根據(jù)設(shè)計的硬件電路,編寫控制STC89C52芯片的單片機(jī)程序。6)通過編程、編譯、調(diào)試,把程序下載到單片機(jī)上運(yùn)行,并實(shí)現(xiàn)本設(shè)計的功能。7)在硬件電路和軟件程序設(shè)計時,主要考慮提高人機(jī)界面的友好性,方便用戶操作等因素。

項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作2.系統(tǒng)方案選擇和論證總體方案的選擇系統(tǒng)方案設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作總體結(jié)構(gòu)設(shè)計項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作1)單片機(jī)芯片設(shè)計與論證方案1:采用51系列單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng),軟件編程靈活、自由度大,可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制。由于其功耗低、體積較小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn),在各個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。而且抗干擾性能好。方案2:采用凌陽系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器凌可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能,模塊大,密度高,它陽系列單片機(jī)將所有器件集成在一塊芯片上,減少了體積,提高了穩(wěn)定性。凌陽系列單片機(jī)提高了系統(tǒng)的處理速度,適合作為大規(guī)模實(shí)時系統(tǒng)的控制核心。因51單片機(jī)價格比凌陽系列低得多,且本設(shè)計不需要很高的處理速度,從經(jīng)濟(jì)和方便使用角度考慮,本設(shè)計選擇了方案1。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作2)按鍵控制模塊設(shè)計與論證方案一:采用矩陣鍵盤,由于按鍵多可實(shí)現(xiàn)數(shù)值的直接鍵入,但在系統(tǒng)中需要CPU不間斷的對其端口掃描。方案二:采用獨(dú)立按鍵,查詢簡單,程序處理簡單,可節(jié)省CPU資源。因系統(tǒng)中所需按鍵不多,為了釋放更多的CPU占有時間,操作方便,故采用方案二。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作3)時鐘模塊設(shè)計與論證方案一:直接采用單片機(jī)定時計數(shù)器提供秒信號,使用程序?qū)崿F(xiàn)年、月、日、星期、時、分、秒計數(shù)。采用此種方案雖然減少芯片的使用,節(jié)約成本,但是,實(shí)現(xiàn)的時間誤差較大。方案二:采用DS1302為計時時鐘芯片該芯片是串行電路,與單片機(jī)接口簡單,但需另備電池和32.768kHz晶振,因焊接工藝和晶振質(zhì)量等原因會導(dǎo)致精度降低。方案三:采用DS12C887為計時時鐘芯片該芯片與單片機(jī)采用8位并口通信,傳遞信息速度快。自帶有鋰電池和晶振,外部掉電后,其內(nèi)部時間信息還能夠保持10年之久,因電路被封裝在一起,可以保證很高的精度和抗干擾能力。而且芯片功能豐富,可以通過內(nèi)部寄存器設(shè)置鬧鐘,并產(chǎn)生鬧鐘中斷。由于DS1302時鐘芯片計數(shù)時間精度高,而且具有閏年補(bǔ)償功能且價格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn),故采用方案二。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作4)溫度采集模塊設(shè)計與論證方案一:采用溫度傳感器(如熱敏電阻或AD590),再經(jīng)AD轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號,精度較準(zhǔn),但價格昂貴,電路較復(fù)雜。方案二:采用數(shù)字式溫度傳感器DS18B20,它能直接讀出被測溫度,并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9-12位的數(shù)字值讀數(shù)方式,但準(zhǔn)確度不高,誤差最大達(dá)2度。因?yàn)橛肈S18B20溫度芯片,采用單總線訪問,降低成本、降低制作難度且可節(jié)省單片機(jī)資源,故采用方案二。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作5)顯示模塊模塊設(shè)計與論證方案一:采用靜態(tài)顯示方法,靜態(tài)顯示模塊的硬件制作較復(fù)雜及功耗大,要用到多個移位寄存器,但不占用端口,只需兩根串口線出。方案二:采用動態(tài)顯示方法,動態(tài)顯示模塊的硬件制作簡單,段掃描和位掃描各占用一個端口,總需占用單片機(jī)14個端口,采用間斷掃描法功耗小、硬件成本低及整個硬件系統(tǒng)體積相對減小。方案三:采用LCD的方法,具有硬件制作簡單可直接與單片機(jī)接口,顯示內(nèi)容多,功耗小,成本低等優(yōu)點(diǎn),LCD12864可顯示很多個字符,采用LCD的缺點(diǎn)是顯示不夠大。比較以上三種方案:方案一硬件復(fù)雜體積大、功耗大;方案二硬件簡單、功耗?。环桨溉布唵?,顯示內(nèi)容多,功耗小,成本低等。本系統(tǒng)設(shè)計要求達(dá)到功耗小、體積小、成本低,顯示信息多等要求,權(quán)衡三種方案,選擇方案三。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作

關(guān)鍵技術(shù)基于單片機(jī)的12864顯示的數(shù)字電子萬年歷在設(shè)計時需要解決以下4個方面的問題:1)理解12864LCD的工作原理。2)理解DS1302時鐘芯片的原理。3)對照DS1302時鐘芯片、12864LCD的數(shù)據(jù)手冊,理解對它們進(jìn)行讀和寫的軟件編制方法。4)如何利用12864液晶實(shí)現(xiàn)上述項目任務(wù)中所描述的時間的顯示、溫度顯示、鬧鐘設(shè)置、定時提醒、時間設(shè)置等功能。項目5:12864顯示的數(shù)字電子萬年歷系統(tǒng)的設(shè)計與制作1、最小系統(tǒng)模塊的設(shè)計2、時鐘模塊電路的設(shè)計3、溫度模塊電路的設(shè)計4、12864液晶顯示模塊電路的設(shè)計系統(tǒng)硬件電路設(shè)計35、按鍵模塊電路的設(shè)計6、報警模塊電路的設(shè)計

7、電源模塊電路的設(shè)計140

1)DS1302性能簡介DS1302是Dallas公司生產(chǎn)的一種實(shí)時時鐘芯片。它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時、日、月、年等在內(nèi)的實(shí)時時間信息,并可對月末日期、閏年天數(shù)自動進(jìn)行調(diào)整;它還擁有用于主電源和備份

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