用51系列单片机内置比较器实现高精度
用51系列单片机内置比较器实现高精度A／D转换
1．图是一个可直接使用的、性价比极高的A／D转换方案。它是一个高精度的积分型A ／D转换，类似于∑—⊿技术。其基本原理是用单一的I／O端口，执行1位的数／模转换(DAC)，以比较器的输出作反馈，来维持Vout与Vin相等。
如图所示，产生1位DAC的电路为一路通用UO口，一个串联的电阻和电容。在电容上产生Vout，要维持Vout=Vin,必须通过I／O口对电容进行充放电，而确定为充电还是放电(即I／O口输出高低电子)由比较器的输出来决定。这样A／D形成了一个类似带负反馈的闭环系统。拿图中的电路为例，当比较器输出为高电平时，说明Vout>Vin，此时应对电容放电，则I／0口输出低电平；当比较器输出为低电平时，说明Vout 那么充、放电维持的时间怎样确定呢?其作法是每隔一个极短的且固定的时间t后去查询比较器的输出状态，如果比较器的输出状态没变，则维持I／O口的输出；当比较器的输出状态发生改变，则I／O口的输出状态也应改变。因此，I／O的某一状态(高／低电平)维持的时间可能是Xt(X为整数)，从而在整个A／D转换过程中，形成了一系列的X1、X2、…、Xi、…、Xn。Xn为一随机数，其值由比较器的输出状态而定。在每个单位时间t后，如果I／O口的输出为高电平，则事先设定的计数加1，当A／D转换完成后，记录下I/O口输出高电平的次数为m。 那么一次A／D转换完成的时间怎样确定呢?这主要取决于对A／D转换精度的要求。当要求一个12位的A／D，则其时间为4096t，即对比较器输出作4096次查询，每次查询间隔时间为t(这一点可参考后面的程序及说明)。同样16位的A／D的时间为65535t。在此将对应转换精度要求的4096或65535设为N，并结合上文所述，N=XI+X2+……Xn。那么结合电容的充放电的公式V(t)=V(1-exp(—t／RC))，可对积分型A／D作以下数学上的推断，从而求出Vin。因N=Xl+X2+……Xn，高电平的次数为m。假设：Vin(t)=Vin’根据Vout=Vin和电容的充放电的公式可得： Vout(t)=Vin+m(Vcc-Vin) (1-exp(—t／RC))—(N-m)Vin(1-exp(—t／RC)， m(Vcc-Vin)(1-exp(-t/RC))为充电过程； (N-m)Vin(1-exp(—CRC)为放电过程。因此，Vin’Vcc?m／N。上式成立的先决条件是：Vin在短时间内是不变；且对确定Vout的电容要预充电，在开始进行A／D转换前使Vout：Vin，即通过I／O口对电容预充电使比较器在发生第一次翻转后，开始进行积分A／D转换。 如果对Vin=Vcc?m／N式作一些处理，可使得A／D转换的处理更加方便，如果电源电压Vcc为5．0V，取N=5000，则分辨率为lmV，当m=1245时，则Vin=1．245V,如果N=50000，则分辨率为0．1mV，m=12456时，则Vin=1．2456V，这样只要通过对m的确定就可以测得Vin的值，避免了直接用公式Vin=Vcc?m／N带来的计算上的麻烦。 单片机原理与应用复习资料 第二章习题参考答案 一、填空题： 1、当MCS-51引脚ALE有效时〃表示从P0口稳定地送出了低8位地址。（备注：ALE 为地址锁存控制信号，书上P22） 2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。（p25 更具体些是在内部存储器的用户RAM区开辟的） 3、当使用8751且EA=1〃程序存储器地址小于1000H 时〃访问的是片内ROM。 4、MCS-51系统中〃当PSEN信号有效（备注：低电平为有效信号）时〃表示CPU要从外部程序存储器读取信息。（p22） 5、MCS-51有4组工作寄存器（p23 备注：称为通用寄存器或者工作寄存器）〃它们的地址范围是00H~1FH 。（延伸：通用寄存器占去32个单元，位寻址区占去16个单元，用户RAM区占去80个单元，三者总共为128个单元，组成内部数据存储器的低128单元区） 6、MCS-51片内20H~2FH（即为位寻址区）范围内的数据存储器〃既可以字节寻址又可 以位寻址。（p24） 7、PSW中RS1 RS0=10时〃R2的地址为12H 。 8、PSW中RS1 RS0=11时〃R2的地址为1AH 。（p27 查表2.3即可） 9、单片机系统复位后〃（PSW）=00H〃因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第0 组〃8个寄存器的单元地址为00H ~ 07H 。（p27 参考下一题） 10、PC复位后为0000H 。（p38 查表2.6即可，有各种寄存器的初始化状态） 11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。（p37） 12、PC的内容为将要执行的下一条指令地址。（p30） AT89C51单片机简易计算器的设计 单片机的出现是计算机制造技术高速发展的产物，它是嵌入式控制系统的核心，如今，它已广泛的应用到我们生活的各个领域，电子、科技、通信、汽车、工业等。本设计是基于51系列单片机来进行的数字计算器系统设计，可以完成计算器的键盘输入，进行加、减、乘、除六位数范围内的基本四则运算，并在LCD上显示相应的结果。设计电路采用AT89C51单片机为主要控制电路，利用MM74C922作为计算器4*4键盘的扫描IC读取键盘上的输入。显示采用字符LCD静态显示。软件方面使用C语言编程，并用PROTUES仿真。 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数 值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图： 用51系列单片机内置比较器实现高精度A／D转换 1．图是一个可直接使用的、性价比极高的A／D转换方案。它是一个高精度的积分型A ／D转换，类似于∑—⊿技术。其基本原理是用单一的I／O端口，执行1位的数／模转换(DAC)，以比较器的输出作反馈，来维持Vout与Vin相等。 如图所示，产生1位DAC的电路为一路通用UO口，一个串联的电阻和电容。在电容上产生Vout，要维持Vout=Vin,必须通过I／O口对电容进行充放电，而确定为充电还是放电(即I／O口输出高低电子)由比较器的输出来决定。这样A／D形成了一个类似带负反馈的闭环系统。拿图中的电路为例，当比较器输出为高电平时，说明Vout>Vin，此时应对电容放电，则I／0口输出低电平；当比较器输出为低电平时，说明Vout 80C51单片机交通灯课程设计报告 目录 第一章引言 (3) 第二章单片机概述 (4) 第三章芯片介绍 (6) 3.1AT89S51单片机介绍 (6) 3.1.1简介 (6) 3.1.2主要管脚介绍 (6) 3.274LS164介绍 (8) 3.3共阳数码管介绍 (8) 3.3.1分类简介 (8) 图3.3LED数码管引脚定义 (9) 3.3.2驱动方式 (9) 3.3.3主要参数 (10) 3.3.4应用范围 (10) 第四章系统硬件设计 (11) 4.1硬件设计要求 (11) 4.2硬件设计所用元器件 (11) 4.3硬件设计图 (11) 4.4设计流程图 (12) 第五章系统软件设计 (13) 5.1流程图 (13) 5.2程序设计 (14) 第六章结论 (16) 参考文献 (18) 第一章引言 在今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效的手段。但这一技术在19世纪就已出现了。 1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源的红，蓝两色的机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行。这是世界上最早的交通信号灯。1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区的议会大厦前的广场上，安装了世界上最早的煤气红绿灯。它由红绿两以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”。1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消。 1914年，电气启动的红绿灯出现在美国。这种红绿灯由红绿黄三色圆形的投光器组成，安装在纽约市5号大街的一座高塔上。红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行”。 智能的交通信号灯指挥着人和各种车辆的安全运行,实现红、黄、绿灯的自动指挥是城乡交通管理现代化的重要课题.在城乡街道的十字交叉路口,为了保证交通秩序和行人安全,一般在每条道路上各有一组红、黄、绿交通信号灯,其中红灯亮,表示该条道路禁止通行;黄灯亮,表示该条道路上未过停车线的车辆停止通行,已过停车线的车辆继续通行;绿灯亮,表示该条道路允许通行.交通灯控制电路自动控制十字路口两组红、黄、绿交通灯的状态转换,指挥各种车辆和行人安全通行,实现十字路口城乡交通管理自动化。 本文为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化.分析应用了单片机实现智能交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。 DBUF EQU 30H TEMP EQU 40H YJ EQU 50H ;结果存放 YJ1 EQU 51H ;中间结果存放GONG EQU 52H ;功能键存放 ORG 00H START: MOV R3,#0 ;初始化显示为空MOV GONG,#0 MOV 30H,#10H MOV 31H,#10H MOV 32H,#10H MOV 33H,#10H MOV 34H,#10H MLOOP: CALL DISP ;PAN调显示子程序WAIT: CALL TESTKEY ; 判断有无按键JZ WAIT CALL GETKEY ;读键 INC R3 ;按键个数 CJNE A,#0,NEXT1 ; 判断就是否数字键 LJMP E1 ; 转数字键处理NEXT1: CJNE A,#1,NEXT2 LJMP E1 NEXT2: CJNE A,#2,NEXT3 LJMP E1 NEXT3: CJNE A,#3,NEXT4 LJMP E1 NEXT4: CJNE A,#4,NEXT5 LJMP E1 NEXT5: CJNE A,#5,NEXT6 LJMP E1 NEXT6: CJNE A,#6,NEXT7 LJMP E1 NEXT7: CJNE A,#7,NEXT8 LJMP E1 NEXT8: CJNE A,#8,NEXT9 LJMP E1 NEXT9: CJNE A,#9,NEXT10 LJMP E1 NEXT10: CJNE A,#10,NEXT11 ;判断就是否功能键LJMP E2 ;转功能键处理NEXT11: CJNE A,#11,NEXT12 LJMP E2 NEXT12: CJNE A,#12, NEXT13 LJMP E2 创新性实验研究报告 课程名称：基于51系列单片机的波形发生器研究实验项目名称多功能波形发生器及特定波形幅值调节 姓名XXX＿学号＿XXXXXX 手机XXXXXXXXX Email XXXXXXXXXXXX 专业自动化＿班级＿XXXXXXX ＿ 指导教师及职称＿＿＿XXX＿＿ 开课学期2011 至2012 学年第一学期 提交时间2011 年12 月29 日 一、实验摘要 波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。例如在通信、广播、电视系统中都需要射频发射，这就需要信号发生器，在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振图像等，都需要功率或大或小、频率或高过低的信号。在现代社会中，自动化技术早已渗透到社会生产的各个领域中，高精度、宽频率、高稳定性的信号发生器对于所属整体系统的性能改善和提高起着至关重要的作用。多波形的函数信号发生器是电子实验室的基础设备之一，目前各类学校广泛使用的是标准产品，虽然功能齐全，性能指标高，但是价格昂贵，本文所研究的信号发生器采用单片机和DAC0832结合起来，通过数字电子电路向模拟电路转化，该系统虽然性能指标不如标准产品，但是它体积小，成本低，便于携带等特点，亦可作为电子随身设备之一。本次创新性实验将由AT89C51单片机和DAC0832数模转换器构成波形发生器，此波形发生器可产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波等多种波形，波形的幅值可以用程序进行改变，并可根据需要选择单极性输出，具有线路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越等优点。在本设计的基础上，加上按键用来更改不同波形之间的切换，实现不同波形的输出。 二、实验目的 在电子设备中，经常需要产生各种波形，本设计要求利用单片机和模数转换芯片组成波形发生器硬件系统，需要完成下列任务： （1）能够通过按键控制，产生方波、三角波、锯齿波、梯形波、阶梯波五种波形。（2）能够通过原理图调试进行改变各个波形的幅度。 三、实验场地及仪器、设备和材料： （1）AT89C51芯片1个 （2）DAC0832芯片1个 （3）OPAMP放大器芯片1个 （4）电阻2个电容3个可调电阻1个排阻1个 （5）开关6个 （6）Protues软件 （7）晶振1个 （8）示波器1台 四、实验内容 1、实验原理 波形的产生是通过AT89C51单片机执行某一波形发生程序，向DAC0832转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。 AT89C51单片机的最小系统有三种联接方式。一种是两级缓冲器型，即输入数据经过两级 单片机课程设计 课题：基于51单片机的交通灯设计 专业：机械设计制造及其自动化 学号： 指导教师：邵添 设计日期：2017/12/18 成绩： 大学城市科技学院电气学院 基于51单片机数字温度计设计报告 一、设计目的作用 本设计是一款简单实用的小型数字温度计，所采用的主要元件有传感器DS18B20，单片机AT89C52，，四位共阴极数码管一个，电容电阻若干。DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度围-55°C~+125°C。在-10~+85°C围,精度为±0.5°C。18B20的精度较差，为±2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。 本次数字温度计的设计共分为五部分，主控制器，LED显示部分，传感器部分，复位部分，按键设置部分，时钟电路。主控制器即单片机部分，用于存储程序和控制电路；LED显示部分是指四位共阴极数码管，用来显示温度；传感器部分，即温度传感器，用来采集温度，进行温度转换；复位部分，即复位电路，按键部分用来设置上下限报警温度。测量的总过程是，传感器采集到外部环境的温度，并进行转换后传到单片机，经过单片机处理判断后将温度传递到数码管显示。 二、设计要求 （1）．利用DS18B20传感器实时检测温度并显示。 （2）．利用数码管实时显示温度。 （3）．当温度超过或者低于设定值时蜂鸣器报警，LED闪烁指示。 （4）.能够手动设置上限和下限报警温度。 三、设计的具体实现 1、系统概述 方案一：由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下： 51单片机简答题部分（经典） 1、什么叫堆栈？ 答：堆栈是在片内RAM中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是以"后进先出"的结构方式处理的。实质上，堆栈就是一个按照"后进先出"原则组织的一段内存区域。 2、进位和溢出？ 答：两数运算的结果若没有超出字长的表示范围，则由此产生的进位是自然进位；若两数的运算结果超出了字长的表示范围（即结果不合理），则称为溢出。 3、在单片机中，片内ROM的配置有几种形式？各有什么特点？ 答：单片机片内程序存储器的配置形式主要有以下几种形式：（1）掩膜（Msak）ROM型单片机：内部具有工厂掩膜编程的ROM，ROM中的程序只能由单片机制造厂家用掩膜工艺固 化，用户不能修改ROM中的程序。掩膜ROM单片机适合于 大批量生产的产品。用户可委托芯片生产厂家采用掩膜方法 将程序制作在芯片的ROM。 （2）EPROM型单片机：内部具有紫外线可擦除电可编程的只读存储器，用户可以自行将程序写入到芯片内部的EPROM 中，也可以将EPROM中的信息全部擦除。擦去信息的芯片 还可以再次写入新的程序，允许反复改写。 （3）无ROM型单片机：内部没有程序存储器，它必须连接程序存储器才能组成完整的应用系统。 无ROM型单片机价格低廉，用户可根据程序的大小来选择外接 程序存储器的容量。这种单片机扩展灵活，但系统结构较复 杂。 （4）E2ROM型单片机:内部具有电可擦除叫可编程的程序存储器,使用更为方便。该类型目前比较常用 （5）OTP(One Time Programmable)ROM单片机：内部具有一次可编程的程序存储器，用户可以在编程器上将程序写入片内程 序存储器中，程序写入后不能再改写。这种芯片的价格也较 低。 4、什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它们之间是什么关系？ 答：某条指令的执行周期由若干个机器周期（简称M周期）构成，一个机器周期包含6个状态周期（又称时钟周期，简称S周期），而一个状态周期又包含两个振荡周期（P1和P2，简称P周期）。也就是说，指令执行周期有长有短，但一个机器周期恒等于6个状态周期或12个振荡周 #include <reg51.h>#include <intrins.h> #include <ctype.h> #include <stdlib.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar operand1[9], operand2[9]; uchar operator; void delay(uint); uchar keyscan(); void disp(void); void buf(uint value); uint compute(uint va1,uint va2,uchar optor); uchar code table[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff}; uchar dbuf[8] = {10,10,10,10,10,10,10,10}; void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } uchar keyscan() { uchar skey; P1 = 0xfe; while((P1 & 0xf0) != 0xf0) { delay(3); while((P1 & 0xf0) != 0xf0) { switch(P1) { case 0xee: skey = '7'; break; case 0xde: skey = '8'; break; case 0xbe: skey = '9'; break; case 0x7e: skey = '/'; break; default: skey = '#'; } 基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验指导书 仇国庆编写 重庆邮电大学自动化学院 自动化专业实验中心 2009年2月 基于51系列单片机控制步进电机调速实验 实验目的及要求： 1、熟悉步进电机的工作原理 2、熟悉51系列单片机的工作原理及调试方法 3、设计基于51系列单片机控制的步进电机调速原理图(要求实现电机的速度反馈测量，测量方式：数字测量) 4、实现51系列单片机对步进电机的速度控制(步进电机由实验中心提供，具体型号42BYG )由按钮控制步进电机的启动与停止；实现加速、匀速、和减速控制。速度设定由键盘设定，步进电机的反馈速度由LED 数码管显示。 实验原理： 步进电机控制原理 一般电动机都是连续旋转，而步进电动却是一步一步转动的，故叫步进电动机。步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称VR）、永磁式步进电机（简称PM）和混合式步进电机（简称HB）。因此步进电动机是一种把脉冲变为角度位移（或直线位移）的执行元件。步进电动机的转子为多极分布，定子上嵌有多相星形连接的控制绕组，由专门电源输入电脉冲信号，每输入一个脉冲信号，步进电动机的转子就前进一步。由于输入的是脉冲信号，输出的角位移是断续的，所 以又称为脉冲电动机。随着数字控制系统的发展，步进电动机的应用将 逐渐扩大。 步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来 进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由 脉冲信号频率决定。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号 可以由单片机产生。 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几 何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3て、2/3て,（相邻 两转子齿轴线间的距离为齿距以て表示），即A与齿1相对齐， B与齿2向右错开1/3て，C与齿3向右错开2/3て，A'与齿5相对齐，（A'就是A，齿5就是齿1）下面是定转子的展开图：(图2所示) AT89C51单片机简易计算器的设计 一、总体设计 根据功能和指标要求，本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计如下：（1）由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，为了得到较好的显示效果，采用LCD 显示数据和结果。 （2）另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可，设计中采用集成的计算键盘。 （3）执行过程：开机显示零，等待键入数值，当键入数字，通过LCD显示出来，当键入+、-、*、/运算符，计算器在内部执行数值转换和存储，并等待再次键入数值，当再键入数值后将显示键入的数值，按等号就会在LCD上输出运算结果。 （4）错误提示：当计算器执行过程中有错误时，会在LCD上显示相应的提示,如：当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时，计算器会在LCD上提示溢出；当除数为0时，计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图： 二、硬件设计 （一）、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分：采用LCD 静态显示。按键部分：采用4*4键盘；利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC，读取输入的键值。 总体设计效果如下图： （二）、键盘接口电路 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式，而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘，在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理： 计算器的键盘布局如图2所示：一般有16个键组成，在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。 图 2 矩阵键盘布局图 矩阵键盘内部电路图如图3所示： 目录 1 引言 (1) 1.1设计要求 (1) 1.2方案论证 (2) 2 单片机和D/A转换器 (3) 2.1AT89C51单片机 (3) 2.2Ｄ／ＡC0808 (5) 2.3LED数码 (7) 3 电路原理与硬件实现 (9) 3.1单片机最小系统及端口连接 (9) 3.2原理介绍 (10) 3.3硬件调试 (13) 4 软件程序设计 (14) 4.1开发工具介绍 (14) 4.2软件流程图 (17) 4.3软件调试 (17) 结束语 (18) 致谢 (18) 参考文献 (18) 附录 (18) 基于51单片机的程控直流电压源 XXX XXXX物理与电子信息工程系，XXX 摘要：本设计是以ATM89C51单片机为控制核心的开关电源，具有输出电压可调，电压数字显示的功能。具体阐述了开关电源的基本原理及工作过程，电源各硬件模块的设计及软件设计。该电源硬件模块包括输入整流和滤波模块、单片机供电电源模块、D/A转换模块及LED显示模块。 关键词：稳压电源；单片机89C51；D/A转换 1 引言 随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。其良好的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流|直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。设计的直流稳压电源主要有单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A转换电路、直流稳压电路部分组成，数控电源采用按键盘输入数据，单片机通过D/A，控制驱动模块输出一个稳定电压。工作过程中，稳压电源的电压值由单片机输出，驱动LED显示，由键盘控制进行动态逻辑切换。以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计，电源采用数字调节、输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。目前所使用的直流可调电源中,大多为旋钮开关调节电压,调节精度不高,而且经常跳变,使用麻烦。利用本数控电源,可以达到每步0.1V 的精度,输出电压范围0～9.9V ,电流可以达到500mA ,且数码显示直观。 电源采用数字控制，具有以下明显优点： (1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。 (2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。 (3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只是对控制软件一些调整即可。 1.1 设计要求 基本要求： (1)输出电压：范围0～9.9V步进0.1V纹波不大于10mv (2)输出电流：500mA (3)输出电压由数码显示 51单片机课程设计报告 学院： 专业班级： 姓名： 指导教师： 设计时间： 51单片机课程设计 一、设计任务与要求 1.任务：制作并调试51单片机学习板 2.要求： （1）了解并能识别学习板上的各种元器件，会读元器件标示； （2）会看电路原理图； （3）制作51单片机学习板； （4）学会使用Keil C软件下载调试程序； 用调试程序将51单片机学习板调试成功。 二、总原理图及元器件清单 1．总原理图 2．元件清单 三、模块电路分析 1. 最小系统： 单片机最小系统电路分为振荡电路和复位电路， 振荡电路选用12MHz 高精度晶振, 振荡电容选用22p和30p 独石电容; 图 1 图 2 复位电路使用RC 电路，使用普通的电解电容与金属膜电阻即可； 图 3 当单片机上电瞬间由于电容电压不能突变会使电容两边的电位相同，此时RST 为高电平，之后随着时间推移电源负极通过电阻对电容放电，放完电时RST 为低电平。正常工作为低电平，高电平复位。 2. 显示模块： 分析发光二极管显示电路： 图 4 发光二极管显示电路分析:它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能,常简写为 LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后,产生自发辐射的荧光。图中一共有五个发光二极管其中一个为电源指示灯,当学习板通电时会发光以指示状态。其余四个为功能状态指示灯,实际作用与学习板有关 分析数码管显示电路 图 5 数码管显示电路分析:数码管按段数分为七段数码管和八段数码管,图中所用为八段数码管(比七段管多了一个小数点显示位),按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管.共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。数码管主要用来显示经电路板处理后的程序的运行结果。图中使用了八个八段数码管,可以显示八个0-15的数字。使用数码管可以直观的得到程序运行所显示的结果.也可以显示预置在学习板上的程序,主要通过16个开关来控制。 四、硬件调试 1、是否短路 用万用表检查P2两端是短路。电阻为0，则短路，电阻为一适值，电路正常。 2、焊接顺序 焊接的顺序很重要，按功能划分的器件进行焊接，顺序是功能部件的焊接--调试--另一功能部件的焊接，这样容易找到问题的所在。 3、器件功能 1）检查原理图连接是否正确 2）检查原理图与PCB图是否一致 3）检查原理图与器件的DATASHEET上引脚是否一致 4）用万用表检查是否有虚焊，引脚短路现象 5）查询器件的DATASHEET，分析一下时序是否一致，同时分析一下命令字是否正确 6）通过示波器对芯片各个引脚进行检查，检查地址线是否有信号的 7）飞线。用别的的口线进行控制，看看能不能对其进行正常操作，多试验，才能找到问题出现在什么地方。 1、详细描述硬件安装过程中出现的故障现象，并作故障分析，及解决方法。 六、软件调试 1、单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期之间是什么关系？ 答：一个机器周期恒等于6个状态周期或12个振荡周期，即1M=6S=12P。 2、存储器中有几个保留特殊功能的单元用做入口地址？作用是什么？ 答：MCS-51系列单片机的存储器中有6个保留特殊功能单元； 作用：0000H为复位入口、0003H为外部中断0入口、000BH为T0溢出中断入口、0013H为外部中断1入口、001BH为T1溢出中断入口、0023H为串行接口中断入口。 3、开机复位后，CPU使用是的哪组工作寄存器？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工 作寄存器组？ 答：开机复位后，CPU使用的是第0组工作寄存器。 它们的地址是00H~07H。CPU通过对程序状态字PSW中RS1、RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。如：RS1、RS0为00则指向第0组；为01则指向第1组；为10则指向第2组；为11则指向第3组。 4、MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期的如何分配的？当振荡频率为8MHz时，一个单片 机时钟周期为多少微秒？ 答：MCS-51的时钟周期是最小的定时单位，也称为振荡周期或节拍。一个机器周期包含12个时钟周期或节拍。不同的指令其指令周期一般是不同的，可包含有1~4个机器周期。 当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为0.125μs 。 5、EA/V 引脚有何功用？8031的引脚应如何处理？为什么？ PP 答：EA/V PP是双功能引脚： （1）EA接高电平时，在低4KB程序地址空间（0000H~0FFFH），CPU执行片内程序存储器的指令，当程序地址超出低4KB空间（1000H~FFFFH）时，CPU将自动执行片外程序存储器的指令。 （2）EA接低电平时，CPU只能执行外部程序存储器的指令。 8031单片机内部无ROM，必须外接程序存储器。因此，8031的EA引脚必须接低电平。 在对8751单片机内部的EPROM编程时，此引脚V PP外接+12V电压，用于固化EPROM程序。 6、单片机对中断优先级的处理原则是什么？ 答：⑴低级不能打断高级，高级能够打断低级； ⑵一个中断以被响应，同级的被禁止； ⑶同级，按查询顺序，INT0→T0→INT1→T1→串行接口。 7、MCS-51的外部中断的触发方式有哪两种？他们对触发脉冲或电平有什么要求？ 答：有电平触发和脉冲触发。 这里可以加学校LOGAL 单片机课程设计报告 院系：12级物信系 班别：光信息科学与技术7班 课程名称：秒表设计 姓名：龚俊才欧一景 学号：1210407033 1210407041 指导老师：张涛 2011.12.23 目录 1课程设计的目的和任务 1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求 2硬件与软件的设计流程 2.1系统硬件方案设计 2.2软件方案设计 3 程序编写流程及课程设计效果3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果 4 心得体会 5 相关查阅资料 1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述 一、课程设计题目 秒表系统设计——用STC89C52RC设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为 00.00~99.99秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。 二、增加功能 增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。 三、课程设计的难点 单片机电子秒表需要解决三个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED 的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程。 四、课程设计内容提要 本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有两个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键(同时也用作暂停键)，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. 五、课程设计的意义 1)通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的应用进一步 的了解。 2)掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 3)通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。 4)该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统，拥有正确的 计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义 六、课程设计仪器 a) 集成电路芯片8051，七段数码管，89C51单片机开发板 b) MCS-51系列单片机微机仿真课程系统中的软件（Keil uvision2）。 第二章习题参考答案 一、填空题： 2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内RAM数据存储器内开辟的区域。 INCDEC都不影响PSW 堆宅操作只有一条寻址方式直接寻址方式 3、当使用8751且EA=1 〃程序存储器地址小于1000H时〃访问的是片内 ROM 7、PSW中RS1RSO=10寸〃R2 的地址为12H。 8、PSW中RS1RS0=11 时〃R2的地址为1AH。 17、使用8031芯片时〃需将/EA引脚接低电平〃因为其片内无ROM存 22、但单片机的型号为8031/8032时〃其芯片引线EA一定要接di电平 7、单片机8031的ALE引脚是（）。 A、输出高电平 B、输出矩形脉冲〃频率为fosc的1/6 C、输出低电平 D、输出矩形脉冲〃频率为fosc的1/2 11、单片机上电复位后〃堆栈区的最大允许范围是（）个单兀。 A、64 B、120 C、128 D、256 12、单片机上电复位后〃堆栈区的最大允许范围是内部RAM的（） A、OOH—FFHB 001■— 07HC 071■— 7FHD 08H— 7FH 13、对于8031单片机〃其内部RAM（）O A、只能位寻址 B、只能字节寻址 C、既可位寻址又可字节寻址 D、少部分能位寻址 18、单片机8051的XTAL1和XTAL2引脚是（）弓I脚。 A、外接定时器 B、外接串行口 C、外接中断 D、外接晶振 23、MC—51的专用寄存器SFR中的堆栈指针SP是一个特殊的存贮区〃用来（）〃它是按后进先出的原则存取数据的。 A、存放运算中间结果 B、存放标志位 C、暂存数据和地址存放待调试的程序 #include"reg52.h" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit busy=P0^7; void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } char i,j,temp,num; long a,b,c; //a,第一个数b,第二个数c,得数 uchar flag,fuhao;//flag表示是否有符号键按下，fuhao表征按下的是哪个符号uchar code table[]={7,8,9,0,4,5,6,0,1,2,3,0,0,0,0,0}; uchar code table1[]={7,8,9,0x2f-0x30,4,5,6,0x2a-0x30,1,2,3,0x2d-0x30,0x01-0x30,0,0x3d-0x30,0 x2b-0x30}; //按键显示编码表 sbit lcden=P2^2; sbit lcdwrite=P2^1; sbit lcdrs=P2^0; //lcd的写指令 void write_com(uchar com) { lcdrs=0; lcden=0; P0=com; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0; } //lcd的写数据 void write_date(uchar da) { lcdrs=1; lcden=0; P0=da; delay(1); lcden=1; delay(1); lcden=0; } //初始化 void init() //初始化 { uchar num; num=-1; lcdwrite=0; lcden=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); delay(500);//延时0.5s write_com(0x01); i=0; j=0; a=0; //第一个参与运算的数 b=0; //第二个参与运算的数 c=0; flag=0; //flag表示是否有符号键按下， fuhao=0; // fuhao表征按下的是哪个符号 } void keyscan() // 键盘扫描程序 { P3=0xfe; if(P3!=0xfe) { delay(10); //延迟20ms if(P3!=0xfe) { temp=P3&0xf0; switch(temp) { case 0xe0:num=0; break; case 0xd0:num=1; break; case 0xb0:num=2; break; case 0x70:num=3; break; } } while(P3!=0xfe); if(num==0||num==1||num==2)//如果按下的是'7','8'或'9 { if(j==1)//确认一次计算完毕，清屏 { write_com(0x01); 项目摘要 摘要 本系统由主要由四大部分组成：数据输入部分，数据显示部分，数据输出部分，数据处理部分。数据输入部分的功能是把要采集的数据转化成数字信号传入数据处理部分。数据显示部分的功能是把采集的数据显示出来。数据输出部分的功能是控制电磁阀来进行外部温湿度的调节。数据处理部分的功能是把采集进来的数据进行分析，输出要输出的信号控制数据的输出。 本系统的功能是采集温湿度并显示，从而控制电磁阀的输出，进而控制外面的温湿度使得外面的温湿度适合植物的生长。 关键词：单片机，自动灌溉，温湿度，LED English Abstract ABSTRACT This system mainly consists of four parts: data input, data display, data output, data processing. The data input portion of the function is to collect data into digital signal into the data processing section. Data display function is to collect data display. Data output portion of the function is to control the electromagnetic valve to external temperature and humidity regulator. The data processing part of the function is to collect in the data analysis, the output to output signals to control the output of the data. The function of this system is the collection of temperature and humidity and display, so as to control the electromagnetic valve to control the output, the outside temperature and humidity makes the outside temperature and humidity suitable for the growth of plants. KEY WORDS:Microcontroller, Automatic irrigation, Temperature and humidity 目录 第一部分设计任务和要求 1.1单片机课程设计内 容 (2) 1.2单片机课程设计要求………………………………………………… 2 1.3系统运行流程………………………………………………………… 2 第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 (2) 2.2 系统方框图 (3) 2.3 系统流程图 (3) 第三部分主要器材及基本简介 3.1 主要器材 (4) 3.2 主要器材简介 (4) 第四部分系统硬件设计 4.1 最小系统 (6) 4.2 LCD显示电路 (6) 4.3 键盘输入电路 (7) 4.4 蜂鸣器和LED灯电路 (7) 第五部分仿真电路图与仿真结果 (8) 第六部分课程设计总结 (8) 第七部分参考文献 (9) 附录A 实物图 附录B 系统源程序 第一部分设计任务和要求 1.1 单片机课程设计内容 利用STC89C51单片机和LCD1602电子显示屏实现电子时钟，可由按键进行调时和12/24小时切换。 1.2 单片机课程设计要求 1．能实现年、月、日、星期、时、分、秒的显示； 2．能实现调时功能； 3．能实现12/24小时制切换； 4．能实现8：00—22：00整点报时功能。 1.3 系统运行流程 程序首先进行初始化，在主程序的循环程序中首先调用数据处理程序，然后调用显示程序，在判断是否有按键按下。若有按键按下则转到相应的功能程序执行，没有按键按下则调用时间程序。若没到则循环执行。计时中断服务程序完成秒的计时及向分钟、小时的进位和星期、年、月、日的进位。调时闪烁中断服务程序 用于被调单元的闪烁显示。调时程序用于调整分钟、小时、星期、日、月、年，主要由主函数组成通过对相关子程序的调用，如图所示。实现了对时间的设置和修改、LCD显示数值等主要功能。相关的调整是靠对功能键的判断来实现的。第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 1．程序设计及调试 根据单片机课程设计内容和要求，完成Protues仿真电路的设计和用Keil软件编写程序，并进行仿真模拟调试。 2．硬件焊接及调试 根据仿真电路图完成电路板的焊接，并进行软、硬件的调试，只到达到预期目的。3．后期处理 对设计过程进行总结，完成设计报告。 2.2 单片机系统方框图51单片机基础知识试题题库(复习资料)
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