基于单片机的信号发生器的设计及仿真
毕业设计外文文献翻译
（2014届）
基于自适应遗传算法的齿轮减速器多目标
优化设计
学生姓名陈成杰
学号0407100302
系别工程与技术系
专业班级机自1003
指导教师徐静
填写日期2013-11-16
齿轮减速器基于自适应的多目标优化
设计遗传算法
摘要
一种自适应遗传算法（GA）的引入解决了多目标优化设计减速机。首先，要根据本结构，强度等等。在一个减速机中，一个多目标优化的斜齿轮减速机模型成立。然后是一个基于自适应遗传算法的模糊控制器的的介绍，针对多目标的特征，多参数，多约束条件。最后，一个数值例子被用来说明显示这种方法的优点和一种自适应的采用遗传算法优化设计的减速机的有效性。
关键词：遗传算法，模糊控制器，减速器
1 介绍
随着现代工业的发展，机械设计要求较高，特别是为机械零件的参数的优化设计，如熊容量，质量和传动精度。圆柱齿轮减速机是一种重要的机械部件，它被广泛应用于航空航天，汽车，机床等。自从传统的设计方法无法满足标准，如何科学地选择设计参数是引起设计师的普遍关注。很多工作已经进行了优化齿轮减速机的设计。汤普森[ 1 ]用于顺利达到最小体积的优化设计，而高[ 2 ]采用进化程序。李和西蒙 [3]提出了使用最小中心距为目标函数来优化设计减速机的螺旋齿轮。这些研究都取得了一些令人肯定的结果。但是，由于单目标函数已被用于设计，优化的结果是唯一适合实施肯定的条件。一些研究经完成对以避免相互多目标优化目标函数之间的矛盾。本文件的目的是要获得减速机齿轮的多目标优化设计方案与模糊遗传算法（FGA ）。
模糊遗传算法是（GA）[4]是根据达尔文的生物进化论而得出的启发式全局搜索算法理论。人们认识到模糊遗传算法非常适合用于多目标优化问题直到他们在帕累托最优集找了很多均匀分布的解决方案，。但是确定性的参数在简单遗传算法（SGA）往往会影响他们直接的表现。因此，模糊技术是建议调整目标函数，交叉概率，变异概率，交叉位置和在本文中运行的过程中的突变位置的权重的遗
传算法。我们的工作不仅有助于获得减速机设计参数的优化结果，并且有助于解决其他多目标的问题。
2建立优化设计模型
2.1确定优化变量
在减速机的优化设计，我们不考虑齿轮的挠度问题，并认为四个齿轮是标准齿轮，如图1所示：
图1减速器的结构简图
所选择的9个参数的优化设计变量，如表1所示：
表1齿轮减速机的设计参数
x1和x6是离散变量；x2和x7是整型变量；x3，在九个设计参数中，
x4,x5,x8,x9是连续变量。
2.2目标函数
2.2.1承载能力
为了确保减速器的强度和寿命，所有的步进齿轮在相同的条件下来优化最小接触力的差异。
()()()Z x x x x x x T Z x x x x x K x T f K i x 11
2
/18373693115511
2
/15
33231431
511cos 1/2cos 12min ?????
?
?
?--?????
?
?
?+=??αα
其中
K K K K K H Hb
V
A
,
1
β=Z
Z Z E
H
=1
，T 1是输入扭矩，单位是
Nxmm ，i 是总的传动比，?α是端面重合度，K A 是使用系数，K V 是动载系数，
K
Ha
是齿轮的载荷分布系数，
K Hb 是纵对齿轮载荷分布系数，Z H 面积系数，Z E 是弹性影响系数。 2.2.2体积
为了实现结构紧凑和最低质量，提出影响减速器的体积是另6个优化参数[2]。
()x x x x
x
x x x
x f
9
2
282
726
4
2
2
5
3
22
21
2
cos 425.311cos
41min
?
???
????? ??++
+=
π
π
2.2.3传动精度
用于减小误差，提高传输精度和齿轮之间的效率，最小旋转输出轴的角度误差是第三个目标函数
()()()()
n
x x x x x x n n n x x x x n x
n
f
i round round i
i i round 1
5
7
5
2
7
2
1
1
1
25
5
2
2
1
5
13
///min ?-
+-
=
其中圆（）是四舍五入整数运算，n 1为高速轴的转速 2.3约束条件
我们提出如下的约束条件，综合考虑的因素：接触疲劳，弯曲疲劳和强度条件对大，小齿轮，这个大齿轮在每个驱动器阶段几乎相同的油浸泡深度，没有干扰条件在高速大齿轮和低速轴之间，并且在齿轮参数的约束条件之间[5]。
（1） 接触强度高速齿轮条件
()()()[]
[]
/cos 121
12
/15
3
2
2
2
1
4
2
1
5
1
1
≤-
?+=σH Z x x x x x K x T g x
(2) 低速齿轮的接触强度条件
()()()[]
[]
/cos 1/211
112
/182
72692115512≤-
?+=σH Z x x x x K x x T g i x
(3) 高速齿轮弯曲强度条件
()()[]
/cos 21
1
1
3
2
2
1
41
3
≤-
=σ?αF Y
K x x x
x T
g x
(4) 低速齿轮的抗弯强度条件
()()[]
/cos 211
11
11
8
7
2
6
9
5
1
4
≤-
=σ?αF Y
K x x x x x T g x
其中
K
K K K F F
V
A
K α
β=
,
Y Y Y Sa Fa Y β
=
（5）大齿轮几乎相同的油浸泡深度
()()
cos /cos 5.311925
2
1
47
6
5
≤?-=x x
x x x x
x g x ()()0
3.1cos /cos 5.3192
5214766≤-?=x x x x x x x g x
（6）非高速大齿轮和低速轴之间的干扰条件
()()()0
cos /5.31150cos cos 2cos 45761949
5
2
1
7
≤+-++=x x x x x x x x
x x x g x
（7）关于设计变量的上限和下限限制
;
78.5;156;4010;5015;525
4
3
2
1
≤≤
≤≤
≤≤
≤≤
≤≤x
x
x
x
x
15
8;4010;5015;1029
8
7
6
≤≤
≤≤
≤≤
≤≤
x
x
x
x
2.4优化的数学模型
两个步骤的螺旋圆柱齿轮减速器的优化数学模型是
[]T
x x x x x x x x x X 9
8
7
6
5
4
3
2
1
=
()x f i min
()3,2,1=i
()()
25...,2,10..=≤u X t s g u
3模糊遗传算法的收敛原则
模糊遗传算法包含预先最优解来自于遗传操作优秀的基因片段的特点。其主要原因是算法集合了局部最优解是由于他们的低染色体适应度和有限的人口规模等，一些优秀的基因片段丢失在遗传操作过程中。通过实验，我们可以发现模糊遗传算法在进化过程中的以下规律。
（1）预留种群多样性是有利于节约优良的基因片段，以避免局部的优秀，但是可能降低了算法的收敛速度。
（2）增加变异和交叉的运作是有利于保留种群多样性。
（3）它是高概率，在人群中的高适应度的染色体存在优良的基因片段。因此，通过变异操作更容易获得高适应度的染色体，这是最优解决法案。
（4）这是比较容易通过穿越优良染色体相似的基因，以获得优良的染色体。 （5）这是比较容易通过跨越具有显着不同两个染色体的基因从群体上获得不同的染色体。
4基于模糊控制器的自适应遗传算法
模糊控制器建立了模糊逻辑学科体系和模糊集理论[6]。它的参数模型被用来实现输入输出映射上的语言学术语。使用上述的进化的模糊遗传计算原则，我们可以制定模糊遗传计算的参数和相关规则。 4.1输入变量
4.1.1平均目标函数值
第j 个染色体的第i 个最优化对象的目标适应值Fij 可以在两个条件来定义。
最大的问题，即搜索对象的最大值，可根据下面的公式计算
()()()
f f f f
f i i i i
ijobj
x min max min /--=
最小的问题，即搜索对象的最小值时，可以根据下面的公式来计算:
()()()f
f
f f
f
i i i
i iobj
X min
max
max
/-
-
=
其中f
i min
是该算法的计算过程中的第i 个目标函数的最小值，f
i max
是最
大值。
定义第i 个目标函数的平均值
f
iave
：
Popsize
popsize
j ijobj
iave
f
f
/0
∑==
4.1.2染色体的绝对和相对适合度 第j 个染色体的绝对适合度f
j
的计算公式为式（8），并且其相对适合度的计算
公式为式（9）：
w
f
F
i
M
i ijobj
j
∑
==1
()
()F F F F
F
j j
min max max
/--=
→
其中
f max
为最大人口F j ，F min F min 的是最小人口
f
j
。
4.1.3种群的多样性
定义染色体多样性指数如下：
()()
F F F F ave V m in m ax m ax /--=
其中
f
sve
是染色体中人口的相对适应度的平均值。
4.1.4染色体之间的差异
定义之间的差异指数D 染色体x m 和x n
??
???
??=∑=l j j n j D x d x D m 1max
其中L 为染色体长度，x
x n
n
D 1
为绝对的两个染色体的第j 个基因位点中的值之
间的差值，D j max 是其中对在人口每两个染色体的第j 个基因位点中的值之间的差的绝对值的最大值。 4.2输出变量 4.2.1交叉操作
对于浮动的编码的染色体线性交叉，即假设跨越两个Xm ，Xn ，交叉操作后，染色体的第i 个最优化对象可以有两种定义工况下生成的两个新成员是：
X x t
m
t m
a =+1
()x x X
t
m
t
m t m
a a -+=+11
其中a 是在[0，0.5]中的参数。 4.2.2变异操作
由浮定的圆点确定第k 个基因位点的基因x k
()()0
1,0,1min !=-+=+radom b b x x x k t k t k
()()1
1,0,1max !
=-+=+random b b x x x
k tt
k t k
其中b 是在 [0，1]的参数，随机（）为0或1 4.3模糊控制规则
式（7），（9），（10）和（11）表明，
f
iave
，V ，D 是在[0，1]，它们被当作输入
变量。交叉可能性（PC ），突变可能性?（PM ），a 和b 被认为是输出变量。三电平语言标度，左，TR 和右，被用来描述这些变量，如图2，图3和图4
图2模糊隶属度为PC 和b
图3模糊隶属度为W，A和P
图4模糊隶属度为，D和V
根据上述的模糊遗传计算进化原则和实践经验，模糊规则被建立以获得模糊遗传计算的参数，如表2所示，表3，表4，表5和表6
表2模糊逻辑算法得到的Pc
表3模糊逻辑算法得到的a
表4模糊逻辑算法得到的Pm
5插图
两步矛齿轮减速机说明性示例包含以下信息：高速轴P1=6.2KW的输入功率，高速轴N1=1450r/min可旋转速度，总传动比i=31.5;大齿轮有45号钢，已归HB187-207;微型齿轮有45
钢，已淬火和回火HB228-255。
种群规模为100，停止代是500，浮动代码和锦标赛选择采用该算法。的模拟溶液的结果示于表7和通过Matlab7.0得到的仿真曲线示于图5中。
表7测试情况相比的结果
图5仿真解决方案
步骤之间的接触压力的差异，在减速机的音量和传输精度是由比更好分别为6.9％，从归一化的设计参数为26.5％和96.9％和下降参数得到在参考文献[2]（表7）。它表示所施加的模糊控制器的改进的气体有利于提高搜索速度，并如图5所示的局部搜索能力。
6结论
（1）模糊遗传计算往往得到在合理的时间这么大的搜索空间的最佳解决方案的最佳工具，它不要求具备优化功能凸，凹，和/或连续性。这是可行和有效的应用气体进行减速器多目标优化。
（2）如何获得在模糊遗传计算直接的参数影响他们的表现。该模糊遗传计算与模糊控制器技术比SGA更有效，并且我们可以通过它们得到的减速器设计的最佳解决方案。
致谢
笔者想对中国国家自然科学基金委员会（NSFC）确认资金（50575026号）的支持
参考文献
[1] D. F. Thompson， S. Gupta and A. Shukla，“Tradeoff Analysis in Minimum Volume Design of Multi-stage Spur Gear Reduction Un its”，Mechanism and Machine Theory， 2000， pp. 609-627.
[2] Y. Gao， G. Wang and Y. Ding，“Optimal Design of Helical Gear Reducers with Generic Algorithms”，Hoisting and Conveying Machinery， 2003， pp. 19-21.
[3] X. Li and G. R. Symmons，“Optimal Des ign of Involute Profile Helical Gears”，Mechanism and Machine Theory，1996，pp. 717-728.
[4] M. Zhou， S. Sun， Genetic Algorithms: Theory and
Applications， National Defense Industry Press， Beijing China，1999.
[5] Z. Wu ， Y. Wang， Z. Gao， Machine Design， Higher Education Press， Beijing China，2004
[6] Lee， C.，“Fuzzy logic in control systems: fuzzy logic controller”， IEEE Transitions on Systems， 1990， pp. 651-654.
单片机课程设计报告实验报告
课程设计报告 学号： 1328403028 姓名：张帅华 班级： 13电子信息工程指导老师：邓晶 苏州大学电子信息学院 2016年4月
摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经成为一种比较成熟的技术，普及到我们生活、工作、科研等各个领域。本次课程设计包含四个基于STC89C52单片机的设计，分别是：基于单总线数字式温度传感器DS18b20的数字温度计的设计；基于2K位串行CMOS 的EEPROM AT24C02的数字密码锁的设计；基于SPI接口实时时钟芯片DS1302的电子日历的设计以及基于无线收发芯片nrf24L01的简单无线通讯系统的设计。 关键词：单片机 DS18B20 AT24C02 DS1302 NRF24L01
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第1章基于DS18B20的数字温度计设计 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 系统组成 (3) 1.3 系统设计 (3) 1.3.1 硬件设计 (3) 1.3.2软件设计 (4) 1.4 设计结果 (6) 第2章基于AT24C02的电子密码锁设计 (7) 2.1 设计要求 (7) 2.2 系统组成 (7) 2.3 系统设计 (8) 2.3.1 硬件设计 (8) 2.3.2 软件设计 (9) 2.4 设计结果 (9) 第3章基于DS1302的电子日历的设计 (11) 3.1 系统功能 (11) 3.2 系统组成 (11) 3.3 系统设计 (11) 3.3.1 硬件设计 (11) 3.3.2 软件设计 (13) 3.4 设计结果 (14) 第4章基于NRF24L01的无线通信系统的设计 (15) 4.1 系统功能 (15) 4.2 系统组成 (15) 4.3 系统设计 (15) 4.3.1 硬件设计 (15) 4.3.2 软件设计 (16) 4.4 设计结果 (16) 总结 (17)
(完整word版)基于单片机的信号发生器开题报告
内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)开题报告
注：表格根据所填内容可进行调整，可多页。 一、设计总体方案 利用AT89S52 单片机采用程序设计方法产生锯齿波，正弦波，矩形波，方波四种波形，再通过D/A 转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，通过键盘来控四种波形的类型，频率变化，最终输出显示其各自的类型及数值
图4.1 硬件原理框图 二．硬件各单元电路方案设计与选择 1、单片机的选择 方案一：AT89S52芯片中只有一路模拟输出或几路模拟信号非同步输出，这种情况下CPU对DAC0832 执行一次写操作，则把一个数据直接写入DAC寄存器，DAC0832的输出模拟信号随之对应变化。输出波形稳定，精度高，滤波好，抗干扰效果好，连接简单，性价比高。 方案二：C8051F005单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。除了具有标准8052的数字外设部件，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件，而且执行速度快。但其价格较贵 方案三：采用单片机编程的方法来实现。该方法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率和幅度，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法产生的是数字信号，所以信号的精度可以做的很高。 以上两种方案综合考虑，选择方案一 2.键盘设计方案比较 方案一：矩阵式键盘。矩阵式键盘的按键触点接于由行、列母线构成的矩阵电路的交叉处。当键盘上没有键闭合时，所有的行和列线都断开，行线都呈高电平。当某一个键闭合时，该键所对应的行线和列线被短路。 方案二：独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 以上两种方案综合考虑，选择方案二。 3、D/A转换部分
基于51单片机的简易电子表设计与仿真
智能仪器及应用实验报告项目名称：基于51单片机的简易电子表设计与仿真 专业名称：测控技术与仪器 班级：测控0901班 学生姓名： 指导教师：
一、任务要求 使用Keil uVision编程软件以及ISIS 7 Professional仿真软件制作一个简易电子表，要求具备电子表基本功能（时间显示、时间调整等）。 二、总体设计方案 利用AT89C51作为控制以及1602LCD作为显示，通过6个按键实现出入时间设置状态、出入闹铃设置状态、小时位调整、分钟位调整、开关闹铃等功能。系统的流程图如下： 图1-1 系统仿真流程图 三、系统硬件 1、AT89C51引脚功能说明： AT89C51芯片如图1-2所示
图1-2 AT89C51 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八
单片机课设(三篇课设均带带仿真图和源程序代码)
12232 LCD PROTEUS仿真（51C） 12232在proteus 里模型用关键字P ，“12232”查不出LCD的，要用1232 查找。 好不容易得到模型，编写程序，一直不能成功。第一个字符正常，后面的就乱了。最后才明白：12232的模型和实物不一样，共４页（这和实物一样），每页只能从地址０开始，水平方向从左往右显示。另外，按实物的程序，仿真中显示是相反的，所以初始化时应改为反向显示，仿真显示才正常。 //12232LCD proteus仿真 //2012 01 20 E:\DPJ_C\12232\12232UV4\12232_2C.C #include
A0=0; _nop_(); _nop_(); LCD_DB=i; _nop_(); _nop_(); E1=0; _nop_(); _nop_(); } void WR_Mdat(uchar i) { E1=1; _nop_(); _nop_(); A0=1; _nop_(); _nop_(); LCD_DB=i; _nop_(); _nop_(); E1=0; _nop_(); _nop_(); } void WR_Scom(uchar i) { A0=0; _nop_(); _nop_(); E2=1; _nop_(); _nop_(); LCD_DB=i; _nop_(); _nop_(); E2=0; _nop_();
单片机课程设计51实验报告DOC
福建工程学院软件学院 题目：51开发洗衣机 班级：物联网工程1202 成员： 座号：04 28 指导老师： 日期：年月日课设报告
目录 1摘要 (1) 2.设计需求 (1) 2.1功能需求 (1) 2.1.1 基本功能 (1) 2.1.2扩展功能 (1) 2.2 设计要求 (2) 2.2.1 单片机芯片部件功能 (2) 2.2.2 LCD数码显示管部件功能 (2) 2.2.3 按键部件功能 (2) 2.2.4 蜂鸣器部件功能 (2) 3硬件设计及描述 (2) 3.1总体描述 (2) 3.2系统总体框图 (3) 3.3Proteus电路图 (3) 3.4各部分硬件介绍 (4) 3.4.1晶振Protues仿真 (4) 3.4.2LCDProtues仿真 (5) 3.4.3 按键Protues仿真 (5) 3.4.4上拉电阻Protues仿真 (6) 3.4.5C51芯片Protues仿真 (6) 3.4.6上电复位电路Protues仿真 (8) 3.4.7蜂鸣器Protues仿真 (9) 4 软件设计流程及描述 (10) 4.1程序流程图 (10) 4.2函数模块及功能 (10) 5功能实现 (11) 5.1程序烧入上电调试 (11) 5.2时间递增跳变 (12) 5.3比分更变 (13) 5.4比赛得分复位 (14) 5.5比赛时间复位 (14) 6 心得体会 (15) 7源程序代码： (16)
1摘要 是为了方便足球比赛时计时与计分及时与准确公开而引申出的实用产品。在此设计中接入了一个1602液晶显示屏，第一行用来记录赛程的时间，第二行用于显示比赛的得分情况。赛程计时用倒计时来计时。在比赛结束时按下相应按键蜂鸣器会响起，提醒比赛时间结束。 这次试验运用C语言进行编程，编程后利用Keil uVision来进行编译，再生成.hex文件装入芯片中，采用Proteus软件来仿真，检验功能是否能够正常实现，最后利用单片机MCS-51实机来实现功能。 本设计以AT89S51单片机作为核心，综合应用单片机定时器、中断、LCD1602 液晶显示等知识，设计一款单片机和简单外设控制的足球计分器应用，同时显示当前的比赛进行时间，比赛队伍，比分状况。 2.设计需求 2.1功能需求 2.1.1 基本功能 （1）屏上显示比赛已运行时间 （2）屏上显示A队和B队的得分 （3）屏上显示上下半场（H-L） （4）通过按键控制比分的增减 2.1.2扩展功能 （1）按键实现比赛场次的更换 （2）按键实现比赛计时的复位 （3）按键实现比赛比分的复位 （4）在比赛结束时，蜂鸣器在主裁判的控制下响起
基于51单片机的函数信号发生器的设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/7d12281214.html, 基于51单片机的函数信号发生器的设计 作者：朱兆旭 来源：《数字技术与应用》2017年第02期 摘要：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不 同信号的低频信号源，AT89C51 单片机作为主体，采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等，按下按键控制生成方波、三角波、正弦波，同时用LCD显示相应的波形，输出波形的周期可以用程序改变，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。 关键词：51单片机；模数转换器；信号发生器 中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0011-01 1 前言 波形发生器，是一种作为测试用的信号源，是当下很多电子设计要用到的仪器。现如今是科学技术和设备高速智能化发展的科技信息社会，集成电路发展迅猛，集成电路能简单地生成各式各样的波形发生器，将其他信号波形发生器于用集成电路实现的信号波形发生器进行对比，波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标，集成电路实现的信号波形发生器都胜过一筹，随着单片机应用技术的不断成长和完善，导致传统控制与检测技术更加快捷方便。 2 系统设计思路 文章基于单片机信号发生器设计，产生正弦波、方波、三角波，连接示波器，将生成的波形显示在示波器上。按照对作品的设计研究，编写程序，来实现各种波形的频率和幅值数值与要求相匹配，然后把该程序导入到程序存储器里面。 当程序运行时，一旦收到外界发出的指令，要求设备输出相应的波形时，设备会调用对应波形发生程序以及中断服务子程序，D/A转换器和运放器随之处理信号，然后设备的端口输出该信号。其中，KEY0为复位键，KEY1的作用是选择频率的步进值，KEY2的作用是增加频 率或增加频率的步进值，KEY3的作用是减小频率或减小频率的步进值，KEY4的作用是选择三种波形。103为可调电阻，用于幅值的调节。自锁开关起到电源开关的作用。启动电源，程序运行的时候，选择正弦波，红色LED灯亮起；选择方波，黄色LED灯亮起；选择三角波，绿色LED灯亮起。函数信号发生器频率最高可达到100Hz，最低可达到10Hz，步进值0.1- 10Hz，幅值最高可到3.5V。系统框图如图1所示。 3 软件设计
单片机仿真课程设计——基于51单片机的实时时钟
基于51系列单片机及DS1302时钟芯片的实时时钟仿真设计 一、课程设计目的意义 通过本次课程设计可以灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计，到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解并灵活运用。 二、实现目标 本设计主要为实现一款可正常显示时钟/日历的实时电子时钟。对当前电子钟开发手段进行了比较和分析，最终确定了采用单片机技术实现电子时钟。本设计应用AT89C52芯片作为核心，LCD显示屏，使用DS1302实时时钟日历芯片完成时钟/日历的基本功能。这种实现方法的优点是电路简单，性能可靠，实时性好，时间精确，操作简单，编程容易。 三、硬件设计 本设计采用具有32根I/O引脚的AT89C52单片机。AT89C52单片机是一款低功耗，低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4KB（可经受1000次擦写周期）的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器（EPROM），器件采用CMOS工艺和ATMEI公司的高密度、非易失性存储器（NURAM）技术制造，其输出引脚和指令系统都与MCS-52兼容。片内的FLASH存储器允许在系统内可改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此，AT89C52是一种功能强，灵活性高且价格合理的单片机，可方便的应用在各个控制领域。 AT89C52具有以下主要性能： 1.4KB可改编程序Flash存储器； 2.全静态工作：0——24Hz； 3.128×8字节内部RAM； 4.32个外部双向输入/输出（I/O）口； 5.6个中断优先级； 2个16位可编程定时计数器； 6.可编程串行通道； 7.片内时钟振荡器。 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟日历芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于
单片机电子时钟课程设计实验报告
单片机电子时钟课程设 计实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
《单片机原理与应用》课程设计 总结报告 题目：单片机电子时钟（带秒表）的设计 设计人员：张保江江润洲 学号： 班级：自动化1211 指导老师：阮海容 目录 1.题目与主要功能要求 (2) 2.整体设计框图及整机概述 (3) 3.各硬件单元电路的设计、参数分析及原理说明 (3) 4.软件流程图和流程说明 (4) 5.总结设计及调试的体会 (10) 附录 1.图一：系统电路原理图 (11) 2.图二：系统电路 PCB (12) 3.表一：元器件清单 (13) 4.时钟程序源码 (14)
题目：单片机电子时钟的设计与实现 课程设计的目的和意义 课程设计的目的与意义在于让我们将理论与实践相结合。培养我们综合运用电子课程中的理论知识解决实际性问题的能力。让我们对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立完成某些单片机应用系统的开发和设计打下一个坚实的基础。 课程设计的基本任务 利用89C51单片机最小系统，综合应用单片机定时器、中断、数码显示、键盘输入等知识，设计一款单片机和简单外设控制的电子时钟。 主要功能要求 最基本要求 1)使用MCS-51单片机设计一个时钟。要求具有6位LED显示、3个按键输入。 2)完成硬件实物制作或使用Pruteus仿真（注意位驱动应能提供足够的电流）。 3)6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒(各占用2位)，采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959后又变成000000。 4)使用3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒加到59后再按键即变为00；小时加到23后再按键即变为00。在调校时均不向上一单位进位 (例如分加到59后变为00，但小时不发生改变)。 5) 软件设计必须使用MCS-51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法，也不得使用其他时钟芯片。 6）设计八段数码管显示电路并编写驱动程序，输入并调试拆字程序和数码显示程序。7）掌握硬件和软件联合调试的方法。 8）完成系统硬件电路的设计和制作。 9）完成系统程序的设计。 10）完成整个系统的设计、调试和制作。
基于51单片机的函数信号发生器
基于51单片机的函数信号发生器 设计方案 利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产生10Hz—10kHz 的波形。通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 设计要求 1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形 2）、四种波形可通过键盘选择 3）、波形频率可调 4）、需显示波形的种类及其频率 方案设计 1 信号发生电路方案
通过单片机控制D/A，输出四种波形。此方案虽输出的波形不够稳定，抗干扰能力弱，不易调节，但此方案电路简单、成本低。因此选用此方案。 2 单片机的选择 AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。 3 显示方案 采用LCD液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控制，可以显示字母。 4 键盘方案论证 采用独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。 总体系统设计 该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键
输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图： 总体方框图 硬件实现及单元电路设计 1单片机最小系统的设计 AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2） 89C51单片机最小系统所示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。其应用特点： (1)有可供用户使用的大量I/O口线。
基于51单片机的信号发生器设计报告
基于51单片机的信号发生器设计报告 二零一四年十二月十一日
摘要 根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。 关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片
目录 摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论................................................................. 1.1单片机概述........................................................... 1.2信号发生器的概述和分类.............................................. 1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择................................................... 2.1方案的比较........................................................... 2.2设计原理 ............................................................. 2.3设计思想 ............................................................. 2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................ 3.1硬件原理框图......................................................... 3.2主控电路 ............................................................. 3.3数、模转换电路....................................................... 3.4按键接口电路......................................................... 3.5时钟电路 ............................................................. 3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................ 4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................
单片机课程设计——基于C51简易计算器
单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除
目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单..................................
51单片机课程设计
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
基于51单片机函数信号发生器设计.
摘要: 本系统利用单片机AT89S52采用程序设计方法产生锯齿波、正弦波、矩形波三种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产1Hz—3kHz的波形。通过键盘来控制三种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换部分和波形产生和变化部分进行详细论述。 关键词：单片机AT89S52、DAC0832、液晶1602 Abstract: this system capitalize on AT89s52，it makes use of central processor to generate three kinds of waves, they are triangle wave, and use D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of 1602, it can have the 1Hz-3KHz profile. In this system it can control wave form choosing, frequency, range,can have the sine wave, the square-wave, the triangular wave. Simultaneously may also take the frequency measurement frequency,and displays them through liquid crystal display of 1602. this design includes three modules. They are D/A conversion module, wave generate module and liquid crystal display of LED module. In this design, the wave generator into wave form module and D/A conversion module are discussed in detail. key word: AT89S52, DAC0832, liquid crystal 1602. 目录
简易信号发生器单片机课程设计报告
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班 一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的 （1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用； （3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务 （1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。 （2）显示出仿真波形。 （3）通过按键选择输出波形的种类。 （4）在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 （1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。 （3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，） 调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4） 学生签名： 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 （1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（） （9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（） （10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（） 评阅人：
单片机系统设计与仿真软件
（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！） PROTEUS —单片机系统设计与仿真软件 一、Proteus 6.7 Professional 界面简介 安装完Proteus后，运行ISIS 6.7 Professional，会出现以下窗口界面: 为了方便介绍，分别对窗口内各部分进行中文说明（见上图）。下面简单 介绍各部分的功能： 1.原理图编辑窗口（The Editing Window ）:顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。 2.预览窗口（The Overview Window ）:它可显示两个内容，一个是：当你 在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是，当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口
中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色 的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。 3．模型选择工具栏( Mode Selector Toolbar )：主要模型( Main Modes )： 1*选择元件(components)(默认选择的) 2* 放置连接点 3* 放置标签(用总线时会用到) 4* 放置文本 5* 用于绘制总线 6* 用于放置子电路 7* 用于即时编辑元件参数 (先单击该图标再单击要修改的元件) 配件( Gadgets)： 1*终端接口( terminals):有VCC、地、输出、输入等接口 2* 器件引脚：用于绘制各种引脚 3* 仿真图表( gra ph ) ：用于各种分析，如Noise Analysis 4* 录音机 5* 信号发生器( generators) 6* 电压探针：使用仿真图表时要用到 7* 电流探针：使用仿真图表时要用到 8* 虚拟仪表：有示波器等 2D 图形( 2D Graphics)： 1* 画各种直线 2* 画各种方框 3* 画各种圆 4* 画各种圆弧 5* 画各种多边形 6* 画各种文本 7* 画符号 8* 画原点等 4．元件列表( The Object Selector )：用于挑选元件( components)、终端接口 ( terminals)、信号发生器 (generators)、仿真图表(graph)等。举例，当你选择"元件 (components)”，单击"P”按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后(单击了“ OK ”后)，该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。 5．方向工具栏( Orientation Toolbar )：旋转：旋转角度只能是90 的整数倍。 翻转：完成水平翻转和垂直翻转。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋
89C51单片机课程设计之秒表设计实验报告
单片机课程设计报告 单 片 机 秒 表 系 统 课 程 设 计 班级： 课程名称：秒表设计 成员： 实训地点：北校机房 实训时间：6月4日至6月15日
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所需元器件 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
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STC89C51设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为000.0~9分59.9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几个主要问题，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；四是如何进行安装调试。 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。其中本课程设计有三个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. key3按键按下去时数码管暂停。 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 1.2课程设计思路及描述
基于51单片机的简易函数信号发生器
创新性实验研究报告实验项目名称＿简易函数信号发生器
四、实验内容
2、实验内容 1、运用keil软件对程序进行编写，运行程序，并进行程序修改。 2、运用protues软件进行硬件电路仿真设计。 3、将程序下载到仿真单片机中，并观测输出波形。 4、对程序进行修改，再次运行仿真软件，直到输出理想的波形。 5、仿照仿真软件进行硬件电路的焊接。 6、将程序下载到单片机，并用示波器测试输出波形。 7、对程序进行修改，直到输出满意的波形为止。
3、实验步骤 1、首先打开keil软件. 2、运用keil软件对程序进行编写，程序见附件。 3、打开protues软件. 4、运用protues软件对硬件电路进行设计。 9C51单片机是该信号发生器的核心，具有2个定时器，32个并行I/O口，1个串行I/O口，5个中断源。由于本设计功能简单，数据处理容易，数据存储空间也足够，因为我们采用了片选法选择芯片，进行芯片的选择和地址的译码。在单片机最小最小系统中，单片机从P1口接收来自键盘的信号，并通过P0口输出控制信号，通过DA转换芯片最终由示波器显示输出波形。单片机引脚分配如下：?XTAL1，XTAL2：外接晶振，产生时钟信号。 ?RST：复位电路； ?P2口：8位数字信号输出输出，外接DAC0832； ?P3.6口和P3.7口：DAC0832的时钟信号； 单片机模块 单片机输出的是数字信号，因为要得到模拟信号的波形就必须对其进行数模转换。我们采用了DAC0832数模转换器，该芯片具由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器及转换控制电路四部分构成。由于其输出为电流输出，因为外加运算放大器LM324使之转换为电压输出。最后通过示波器显示输出的波形。
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器设计
基于单片机的信号发生器 设计
摘要 在介绍MAX038 芯片特性的基础上,论述了采用MAX038 芯片设计数字函数信号发生器的原理以及整机的结构设计。对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。 本文重点论述了整机通过D/A转换电路控制MAX038的实现过程，D/A转换电路采用了8位4通道的MAX505来实现。在幅度的控制上采用数字电位器AD5171，该芯片是I2C总线方式控制，文中给出了I2C总线的读写控制程序。系统支持按键操作和上位机操作两种模式。 关键词:函数信号；D/A ；单片机控制
Design of Signal Generator System Based on SCM Zisu zhou (College of Zhangjiajie, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract Based on the introduction of MAX038 , we discussed the principle and the whole frame of the digital function signal generator. We described the control of the oscillatory frequent , amplitude and the digital display in detail. Thegenerator can output three kinds of waves : sine wave , square wave , triangle wave. This text has exposition the mirco-computer controls the D/A electric circuit of conversion realize the process. In D/A changing electric circuit adopt the 8 bit 4 channel come to realize. Porentiometer AD5171 is adopted in the control of length. This chip is that I2C bus control way. This system supports key-control or computer-control modes. Key words : function signal ；D/A ；single - chip microprocessor control ；