以89C51单片机为核心可控延时开关

以89C51单片机为核心可控延时开关
以89C51单片机为核心可控延时开关

*******职业技术学院

综合毕业实践说明书(论文)

2005 --- 2006年

电子工程系应用电子技术专业

综合毕业实践题目:可控延时开关

学生姓名: ****** 班级: 150310 学号:15031012

起讫日期: 2006年2月----2006年6月

实践地点: *****科技有限公司

指导老师: **** 顾问老师: ******

教研室主任: ****

系主任: ****

目录

摘要 (4)

关键词 (4)

引言 (4)

第一章原理描述 (4)

1.1 方案认证 (4)

1.2 基本电路 (6)

1.2.1 最小硬件系统 (6)

1.2.2 数码管动态显示 (7)

1.2.3 键盘接口电路 (9)

1.3 电源电路原理 (10)

1.4 控制开关电路 (11)

第二章软件部分 (12)

2.1 程序框图 (12)

2.2.1 一般软件的结构 (12)

2.2.2 数码管动态显示 (12)

2.2 按键功能设置 (13)

2.2.1 外部中断服务程序框图 (13)

2.2.2 按键功能简介 (16)

第三章调试完善系统 (17)

3.1 硬件调试 (17)

3.2 软件调试 (17)

第四章收获与体会 (18)

致谢: (19)

参考文献: (20)

附录

附录1:可控延时开关主程序 (21)

附录2:电路总原理图 (24)

附录3:元件清单 (25)

可控延时开关

摘要:

本课题所研究的可控延时开关是以89C51单片机为核心,通过单片机内部的定时来实现控制延时的功能。它是由最小系统,显示电路,键盘电路等硬件电路和现代应用最广泛的单片机软件系统组合在一起的,使其具有一定的智能化,起到了节能和延寿的作用、并且与现有的技术相比,的具有使用方便,结构简单,可靠性高,成本低。

Abstract:

This topic studies the controllable time-delay switch istake the 89C51 monolithic integrated circuit as a core, fixed timerealizes the control time delay function through the monolithicintegrated circuit interior.It is through the youngest system, the display circuit, hardwareelectric circuit and the modern age and so on keyboard electriccircuit applies the most widespread monolithic integrated circuitsoftware system to combine in together,Enable it to have the certain intellectualization, played the rolewhich conserved energy and prolongs life, and compares with theexisting technology, has the easy to operate, the structure simply,reliability high, the cost was low.

关键词:可控,延时,开关

引言

延时开关一般是用继电器做的是一种用电流控制的的开关装臵。随着科学技术的不断发展,集成电路规模不断扩大,新器件、新工艺不断涌现,新的设计思想、新的电路技术(可编程技术等)不断更新,计算机辅助设计工具也日益完善,所有这些,都使得数字电子技术的面貌日新月异。就成熟工程技术应用来看,仍然是半导体集成工艺、特别是硅集成工艺占主导地位。在这种情况下,由单片机的软件程序和对应的相应的硬件电路组成的可控延时开关,它不仅需要的元器件较少,而且成本较低,结构简单,使用方便的优点,为使研制开发过程中的问题减到最少,提高灵活性。本次设计课题采用的是以单片机为核心,通过其内部的定时来实现控制延时的功能。它是通过最小系统,显示电路,键盘电路等硬件电路和现代应用最广泛的单片机软件系统组合在一起的,使其具有一定的智能化,起到了节能和延寿的作用,所以此次设计课题援用由单片机定时可控延时开关,采用三键设臵,分、秒的数值由2个LED显示,可控延时由二个发光二极管闪动来指示,使其完成可控延时功能。

第一章原理描述

1.1 方案认证

方案一:一种双向可控硅电容充放电式触发器,包括双向可控硅TS和降压整流部件1,充放电电容C3和控制开关K,充放电电容C3与控制开关K串联后接到双向可控硅的控制极G与整流部件1的输出端的一极之间,利用电容充放电使双向可控硅导通改变控制开关的延时,缺点是器件多,线路复杂,稳定性差。

方案二:以单片机最小系统为核心来设计可控延时开关。本方案由89C51最小系统、键盘电路、显示电路、电源电路和控制开关电路组成。它利用89C51单片机内部的定时/计数器进行计时,实现对继电器闭合与断开的计时,从而使继电器一段时间闭合一段时间断开,或者一直闭合或断开。具体可继电器闭合与断开的时间可以通过按键来修改。本方案介绍的可控延时开关系统的数码管显示方式为LED动态显示。继电器断开与闭合时通过指示灯来指示。该方案在节省硬件成本、使自己在定时/计数器的使用中使在程序设计方面得到锻炼与提高的同时,还充分发挥了单片机体积小、功耗低、可靠性好、应用灵活等优点。

根据设计要求,经过反复思考,方案一考虑到器件多,线路复杂,稳定性差等缺点;而方案二在节省硬件成本、使自己在定时/计数器的使用中使在程序设计方面得到锻炼与提高的同时,还充分发挥了89C51单片机体积小、价格便宜、功耗低、可靠性好、应用灵活等优点。所以最后经过方案比较,在本次设计中选择了方案二。

1.2 基本电路

本可控延时开关需要单片机的最小系统,键盘电路,电源电路,和显示电路,控制开关电路连在一起的硬件电路,其电路框图如图1.1:

1) 显示电路:由四位一体LED 数码管和一些限流电阻、三极管组成。实现计时时间上的指示。 2) 键盘电路:由四个按键和相应的电阻、二极管及滤波电容等组成。可实现参数的调整。 3) 控制开关电路:通过P1.0口控制继电器的吸合来实现对输出电路的控制。 4) 电源电路:由变压器及相应的整流电路组成。本设计没有涉及。 1.2.1最小硬件系统

所谓最小硬件系统是指单片机能正常工作所必须具备的硬件条件,它包括四个部分: 1. 电源

芯片接上5V 电源,即40脚接5V 电源的正,20脚接地。 2. 时钟电路

18、19脚接晶体振荡器和电容构成时钟电路,如图2.1所示。 3. 程序存储器选择EA

89C51片内有EEPROM ,EA 接“正”,选择内部ROM 。 4. 复位电路

为保证单片机正常工作,必须有复位电路,电路复位后程序从头开始运行。要使电路复位,只要在复位引脚上加两个机器周期以上的高电平。例如,若时钟频率为12MHZ ,每机器周期为1us ,则只需要持续2us 以上时间的高电平;若时钟频率为6MHZ ,每机器周期2us ,则需要持续4us 以上时间的高电平。

注意情况:复位期间不产生ALE 和PSEN 信号,表明80C51单片机复位期间,不会有任何取指操作。复位后PC 值为0000H ,表明复位后程序从0000H 开始进行。

图2.1

检查 :在系统插上单片机芯片(有无程序都可以,只要芯片是好的),通 5V 电源 ,按照

最小应用系统的四个方面来查。

(1) 40(Vcc )20(GND )脚间的电压应有5V 。

(2) 18、19脚分别与20脚间有1.7―2.5V 电压 (注意:用示波器观察是方波)。 (3) 9(RST )脚与GND 间电压基本为0 。

(4) 31脚 (EA )与20引脚(GND )间电压为5V 。

1.2.2 数码管动态显示

数码显示管的类型有很多,如液晶显示(LCD)、电致发光显示(ELD)、发光二极管(LED)、荧光显示(VFD)等,根据各自的特点在不同产品和领域中都有应用。由于液晶显示为受光型显示器件,受外照光线强弱的影响,夜间或暗处要有外光源辅助。ELD 实现大面积、无缺陷、均匀薄膜的工艺要求高,且蓝色光ELD的亮度和发光效率还有待提高。常见的交通计时牌是LED阵列结构,LED的显示面是锥体的一部分,其侧面容易吸附灰尘遮住光线的透出,使得数码管的视角变小,另外在强光照射下,它的对比度变差,这些都为交通事故理下隐患。VFD靠热灯丝阴极发射电子激励荧光粉发光,震动易使热灯丝断开。由于LED数码管的成本低等原因,本次课题选用的是LED数码管。

图2.2 图2.3 图2.4

LED数码管如图2.2所示。它是由发光二极管作为显示字段的数码型显示器件。正面为一个矩形,上面有七个笔画组成的8和圆点表示的小数点,共计8个,分别用a、b、c、d、e、f、g、dp代表各个笔画的名称,故又称为8“段”数码管,每一个段内部都有一个LED发光管和他们对应。上下两头各有5个引脚。其中有8个引脚分别和a、b、c、d、e、f、g、dp对应,两头中间引脚内部是相连的,接的是8个LED的公共端,用COM表示。

LED数码管按电路中的联接方式可以分为共阳型(图2.3)和共阴型(图2.4)两大类:共阴型是将各段发光二极管的负极连在一起,作为公共端COM接地,a~g、Dp各段接控制端,某笔段接高电平时发光,低电平时不发光,控制某几段笔段发光,就能显示出某个数码或字符,如图所示。共阳极型是将各段发光二极管的正极连在一起,作为公共端COM,某比段接低电平时发光,高电平时不发光,如图所示。

LED数码管按其外形尺寸有多种形式,使用较多的是0.5英寸0.8英寸;按显示颜色也有多钟,主要有红色和绿色;按亮度强弱可分为超强、高亮和普亮。

LED数码管的使用与发光二极管相同,根据其材料不同,正向压降一般为1.5~2V,额定电流为10mA,最大电流为40mA。

1.内部结构

按照此原理又有了两位、四位等位数更多的数码管集成块,通过控制每个数码管的位来实现亮灭,以实现不同的功能。如图 2.5示为两位数码管引脚排列示意图。

图2.5

2.LED 数码管的编码方式

当LED 数码管与单片机相连时,一般将LED 数码管的各笔段引脚 a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 、Dp 按某一顺序接到80C51单片机某一个并行I/O 口D 0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7,当I/O 口输出某一特定数据时,就能使LED 数码管显示出某个字符。从LED 的内部结构看,要点亮它,跟我们前面讲的8个循环彩灯相似,8个小灯亮的方式不同,在数码管上显示不同的字符。一般用8位二进制数代表每个段。a 为低位,Dp 为高位,即:

如,要显示0,就须把对应的a 、b 、c 、d 、e 、f 段的LED 点亮,如果用正逻辑表示,即1亮0灭,显示0要求段的数据为3FH ,同样显示其他字符也有对应数据表示。也就是显示字符的编码。

3.数码管动态扫描电路

图2.6

首先设计最小硬件系统,数码管采用共阳极型(4位一体),用P0口每一位串接

360欧姆限流电阻到数码管,P0口作输出时要接上拉电阻。用P2口的低4位作为位控制信号,由于口的驱动能力有限,通过三极管来推动。

e d dp c g 4

按上图用 P0口作为段控制,把所有数码管相同的段连到一起,用P0口去控制,P0口做输出时要接上拉电阻,用P2口的低4位作位控制信号,每个数码管的位用一个I/O口控制,由于口的驱动能力有限,通过三极管来推动。与静态显示电路的区别:所有数码管相同的段连在一起,构成一个8位,用一个8位的口控制,节省许多口资源,位不是直接接电源或地,而是用一个I/O口控制一个开关,由开关控制其接地或电源。动态电路显示采用循环显示、动态扫描,利用人眼的视觉暂留特性达到稳定显示的目的。

检查:插上芯片,通 5V电源。在地线(GND)引两根短导线,一根碰P2.0引脚,另一根依次碰P0口的8个引脚,P2.0引脚控制的数码管对应各段就会亮,同样的方法检查其他数码管。

1.2.3 键盘接口电路

键盘在单片机系统中是一个很重要的部件。为了输入数据、查询和控制系统的工作状态,都要用到键盘,键盘是人工干预计算机的主要手段。

微机所用的键盘可以分为编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘采用硬件线路来实现键盘编码,每按下一个键,键盘能自动生成按键代码,键数较多,而且还具有去抖动功能,这种键盘使用方便,但硬件较复杂,PC机所用的键盘就属于这种。非编码键盘仅提供按键开关工作状态,其他工作由软件完成,这种键盘数较少,硬件简单,一般在单片机应用系统中广泛使用。

按键的连接方式可以分为独立式按键和矩阵式键盘。独立式按键是各按键相互独立,每个按键占用一根I/O端线,每根I/O端线上的按键工作状态不会影响其他I/O端线上按键的工作状态,他的电路配臵灵活,软件结构简单,但每个按键必须占用一根I/O端线,在按键数量较多时,I/O端线耗费较多,且电路结构繁杂。故这种形式适应于数量较少的场合。

矩阵式键盘又称行列式键盘,I/O端线分为行线和列线,按键跨接在行线和列线上。按下键时,行线与列线连通。与独立式按键相比,矩阵式适应于按键较多的场合。

通过以上两钟键盘接口电路的区别,本次设计采用的是独立式按键接口电路。

在数码管动态扫描电路的基础上,增加键盘接口电路,如图。按键的输入信号分别接到P2.0,P2.1,P2.2,,用二极管与门电路将按键信号引到外中断0的引脚P3.2。硬件电路如图:

用P2口的低4个作按键的输入信号,信号取自电阻的分压,当按键未按下时,P2.0—P2.2端口的电压接近电源电压,为高电平,当某一按键按下时,对应端口被按纽开关短接到地,为低电平。单片机检测4个端口电平的变化,从而确定是哪个键被按下。键盘工作方式采用中断扫描方式,3个二极管和10K电阻组成与门电路,当任一键按下时,与门输出P3.2引脚的电平都会由高为低。P3.2第二功能是外部中断0的输入引脚,我们利用其电平的变化产生中断,在中断服务程序中读入P1口高4位信号,确定哪个键按下,执行相应的按键功能,0.1电容和15K电阻组成滤波电路,消除按键的抖动。消除抖动不良后果的方法有硬、软件两种方法:硬件去抖动通常用电路来实现,一般有三种方法,一是利用双稳电路的去抖动电路;二是利用单稳电路的去抖动电路;三是利用RC滤波电路的去抖动电路。RC滤波电路具有吸收干扰脉冲的作用,只要适当选择RC电路的时间常数,便可消抖动的不良后果。当按键未按下时,电容C两端电压为零;当按键按下后,电容C两端电压不能突变,CPU不会立即接受信号,电源经R1向C充电,即使在按键按下的过程中出现抖动,只要RC电路的时间常数大于抖动电平变化周期,门的输出将不会改变。R1C应大于10ms,且VccR2/(R1+R2)值应大于门的高电平值,R2C应大于抖动波形周期。这既可以由计算确定,也可以由实验或根据经验确定。

在本次设计中采用的是滤波消抖动利用RC滤波电路的去抖动电路。因为RC滤波电路具有吸收干扰脉冲的作用,只要适当选择RC电路的时间常数,便可消抖动的不良后果。当按键未按下时,电容C两端电压为零;当按键按下后,电容C两端电压不能突变,CPU不会立即接受信号,电源经R1向C充电,即使在按键按下的过程中出现抖动,只要RC电路的时间常数大于抖动电平变化周期,门的输出将不会改变,可以达到预想的效果,从而消除抖动。

1.3 电源电路原理

电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从220伏市电变换成直流电,应该先把220伏交流变成低压交流电,再用整流电路变成脉动的直流电,最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。但是由于实验条件的限制和自己的能力吧,在本次设计中就直接接5V电压,而市电220V就不做了。组成一般有四大部分如图所示。下面简单介绍一下整流的三种方法:

1)半波整流电路只需一个二极管D,还有实际负载的等效电阻RL。在交流电正半周时VD导通,负半周时VD截止.负载R,。上得到的是脉动的直流电。(2)全波整流要用两个二极管,而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈,不加电容得到的输出电压为U0≈0.9U2,加电容得到的输出电压为U0≈1.2U2。(3)全波桥式整流用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器,负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。

本次设计中采用的是桥式全波整流,桥式整流为一全波整流,可变交流电压为较高直流电压,它不需要变压器有中心抽头。四个整流器(晶体管)将输入交流电和负载连接在一起。当交流输入电压为正时,电流由输入的一边,经一个整流器、负载,再经另一个整流器,流

至输入的另一边。当交流输入电压的负半周时,电流流经另一对整流器和负载。在这输入电压正和负的半周时,经过负载的电流方向相同。所以可在负载上产生脉冲直流电压。在实际的桥式整流电路中,四个整流器连接成一个整体,由外面联成桥式电路(即只要外面留出四个接线点,其中两头接电源,两头接负载)。桥式整流克服了半波整流和全部整流的利用率不高的缺点。因此,在无线电技术和电气工程中广泛采用桥式整流电路。

1.4 控制开关电路

此部分电路是由单片机的口来控制的,如果用市电220V电源要降压到24V来提供继电器工作的,由于单片机的口驱动能力有限所以要用一个三极管来驱动继电器,在继电器选中的两个脚加上一个二极管构成饱和电路,由开关控制完成延时控制的功能。

控制开关电路原理图如下图所示:

当P1.0输出0时,9012导通,继电器线圈通电,常开触点吸合,输入部分(INPUT)接通交流220V电压,此时输出部分(OUTPUT)所接电路就能工作。如接电灯,冰箱,等一些电器。P1.0输出1,9012截止,常开触点保持断开状态。当P1.0由输出0到输出1变化时,继电器线圈产生由通电到没电的过程,这个过程会在线圈两端产生一个很高的电压且和原来加在线圈两端的电压方向相反,这个负电压加在9012的集电极上,会把9012击穿。用一个二极管并接在继电器线圈两端,将这个电压短路,保护了9012。

第二章软件部分

2.1 程序框图

2.1.1一般软件的结构:

ORG 0000H

LJMP SETUP

……;中断服务程序入口地址

……;

ORG 0030H

SETUP:……;初始化

……

MAIN:……;主程序

……

LJMP MAIN

……;子程序和中断服务程序

……

END

2.1.2 数码管动态显示

按照理论数码管的动态显示应该是在设定的具体的数据下,进行到计时的,而且数码管的各个段都应该正常显示,即对应0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字。通过按键设定要延时的时间,接通电源数码管开始工作,下面就是数码管动态显示的程序:

DIS:MOV DPTR,#TAB

MOV A,70H

; JZ LED11

MOVC A,@A+DPTR

JNB 50H,LED1

SETB ACC.7

LED1: CPL A

MOV P0,A

CLR P2.2

LCALL DELAY

LED11: SETB P2.2

MOV A,71H

MOVC A,@A+DPTR

JNB 51H,LED2

SETB ACC.7

其他的三个依次类推

2.2 按键功能设臵

2.2.1 外部中断0中断服务程序框图:

在这一节中主要实现的是按键的功能用到了中断服务程序,中断的处理过程可分为四个步:中断请求、中断响应、中断服务和中断返回,在此上的流程图中也体现了这四步,因此实现了按键功能。

KEY3程序框图:

2.2.2 按键功能简介

(1)按键 1: 通电后,系统自动显示0000,在按键1没有按下时,不进行任何设臵,只有当按键1按下以后才可以进行延时设臵。

第一次按KEY1时启动设臵继电器闭合时间的状态,并开启最右边数码管闪烁,此时通过“移位键”(KEY1)、“加1键”设臵继电器闭合的时间。

第二次按KEY1时将设臵的继电器闭合的时间保存起来,同时启动设臵继电器断开时间的状态,同样通过“移位键”(KEY1)、“加1键”设臵继电器闭合的时间。

第三次按KEY1时将设臵的继电器断开的时间保存起来,同时开始按照设定的时间进行正常运行。

(2)按键2:移位键,在每次按下KEY1后就会启动设臵时间状态,此时最右边数码管闪烁每按一次KEY2将闪烁的数码管左移一次。

(3)按键3: 加1键,当数码管闪烁时边棵可以对该位进行加1。

第三章调试完善系统

3.1 硬件调试:

单片机应用系统的硬件调试和软件调试是分不开的,许多硬件故障在软件调试时才能发现,但通常是先排除系统中明显的硬件故障后才与软件结合起来调试。

(1)目测检查:根据电路原理图仔细检查电路板焊接线路是否正确,并核对元器件型号、规格检查安装是否符合要求,集成块是否插反以及其对应引脚所接线路是否连接正确。

(2)通电检测:在确保电源良好的前提下,接通电源。若刚通电就发生异常现象如发生短路或断路或电流过大造成电容爆炸或起火现象,应立即切断电源,重新检查电路。

同时还可以通过手摸、鼻闻、眼观检查电路是否有异常情况。

(3)单元电路功能检测:在前面电路连接正确,电源正常的情况下,

A:对单片机最小系统进行检测。首先编一个简单的程序使P1.0、P1.6、P1.7口

输出低电平控制三个指示灯亮若通电后观察到三个指示灯亮说明最小系统是正常

的。

B:对数码管显示电路进行检测,先编一个简单程序在显示存储单元内赋初值

如(0000)通电以后观察数码管是否显示(0000),若能正常显示说明数码管显示电路正常。

C:对键盘电路进行检测,同样编写一个第一个按键按下以后就执行使左边第一位的数码管闪烁,第二个按键按下以后对闪烁的数码管进行加一操作,第三个按键按下

以后对闪烁的数码管进行减一操作,第四个按键按下以后停止数码管闪烁并将加减

后的数据送到显示存储单元内并送去显示相当于确认键。通电后观察第一个到第四

个按键按下以后是否执行程序所设定的功能,若能则说明键盘电路正常。

3.2 软件调试:

(1)目标程序纠错:将编好的程序通过仿真器软件在电脑上对其进行指令纠错,包括书写格式、标号未定义、转移地址溢出等错误。其实程序在编好后进行编译时,如果有错误就会跳出一个信息窗口显示错误信息。

(2)子程序功能调试:程序设计通常采用模块设计,因此调试时可对一个个子程序分别进行调试,设臵好入口条件,采用单步运行方式,检查程序执行结果是否符合要求。(3)整体程序综合调试:各子程序模块调试通过后,就可进行整体程序综合调试。在这阶段若发生故障,考虑可能各子程序在运行时是否现场被破坏了,数据缓冲单元是否发生冲突,标志位的建立和清除在设计上是否失误,堆栈是否溢出,输入输出状态是否正常等。

第四章收获与体会

在半年的单片机学习中,本人初步的掌握了这门技术。这对本人面向社会,又增加了一个迈向成功的阶梯。在学习这门课程时,本人知道这门课程的重要性,使本人在单片机知识方面得到了充实。对于学习新知识奠定了基础,而且能用比以前更短得时间学习得更多的知识,也是学习中得到的另一个收获。单片机这一门学科在以后的社会中会逐步占重要地位,刚开使拿到毕业设计无从下手,后在老师的精心指导下我按照毕业设计要求理清思路,逐步探索出了此次设计。

在老师的指导与本人的努力下,成功完成了可控延时开关的制作,收获很大:

1、通过本次的可控延时开关的制作,本人体会到了现在的社会完全是科学与技术的社会,并且也清醒的认识到单片机适用性与应用的广泛性。

2、在毕业设计过程中,不仅上网查阅了许多资料,而且在图书管查阅了大量资料,使本人掌握了文献的检索方法,大大提高了自己获得新知识,新信息的能力。

3、学习并亲自经历了一个电子产品的研制过程:方案论证——设计——安装——调试——样机,自己做了一次研发人员,使本人更加的相信新方案的提出是建立在大量实践的基础之上的,实践是检验真理的唯一标准。

4、在硬件设施全部完成的情况下,迫不及待的想看自己设计的是否成功,刚把5伏的电源连接上数码管是显示了,但按件却不能用,后在老师的指导下,按设计要求逐个调试每个按件是否正常使用,经调试每个按件都能正常使用,后把单片机重新编译一下,就正常使用了,又发现发光二极管又不能正常使用,后在老师的检查下原来二极管被我不小心接了两次电源,这次的体会到,实践必须在充分理解电路原理的基础上,才能做到目标明确,操作准确。反过来,分析调试过中的得失,能加深对理论的理解。

5、在设计过程中本人也明白了生活与科学是相互融合相互促进的。科学从生活中发现不足既而弥补,生活借助科学既而完善。只有掌握了科技文献的检索方法,大大提高了自己获得新知识、新信息的能力。才能实现电子产品的设计。

6通过对本课题的研究,将电子设计方面的知识加以综合,本人不仅更进一步的巩固了以往所学的知识,而且很好的了解和掌握了原来不知道或掌握不好的知识结构,特别是了解和掌握了很多时钟专用功能以及用法,这些功能和用法都是和人们的实际生产生活紧密相关的,在实际的研发过程中都具有很强的代表性,所以,掌握好这些知识结构能够为以后走上更好的工作岗位,解决实际问题打下良好的基础。

致谢辞:

本毕业设计是在刘晗老师指导和大力支持下完成的。在刘老师的亲切关怀和精心指导,虽然有繁忙的工作,但仍抽出时间给予我学术上的知道和帮助,特别是给我提供了良好的学习环境,使我从中获益不浅。刘晗老师严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风对我产生重要影响,论文的选题和程序的编制以及论文的最终定稿中,刘老师付出了大量的心血尤其是在论文的定稿中一遍又一遍的拿给老师批改,都能在百忙中对我的论文进行批阅而且还给我指出不足之处,应该如何去改正,使我从一开始的担心和害怕中走出来,让我检起自己的信心和勇气来写论文。在此,借此借此机会向刘老师表示忠心的感谢和崇高的敬意。在此设计的过程中刘泽志老师和史卫华老师都给了我很大的帮助和支持,按照他们给我的建议我对我的论文进行了改进,借此机会也向这两位老师表示忠心的感谢。以及对在大学期间给予大力支持和悉心教诲的各位老师表示衷心的感谢。

真诚的感谢远方的父母和诸位亲友,在学业和生活上给予我最大的支持和理解。

最后,感谢评阅本论文和出席论文答辩的诸位老师在百忙中给予的悉心指导。

参考文献:

[1]张志良,单片机原理与控制技术(第二版)机械工业出版社 .2005年3月

[2]何立明, MCS—51系列单片机应用系统设计. 北京: 北京航空航天大学出版社,1990

[3]何立明, 单片机应用技术选编. 北京:北京航空航天大学出版社,1990

[4]李华, MCS---51单片机接口技术. 北京: 北京航空航天大学出版社,1990

[5]陈宝江, MCS单片机应用系统实用指南。北京:机械工业出版社,1997

[6]戴付生基础电子电路设计与实践北京:国防工业出版社 2002

[7]谢自美电子线路设计〃试验〃测试武汉:华中理工大学出版社 2000

AT89C51单片机的基本结构和工作原理

AT89C51单片机的主要工作特性: ·内含4KB的FLASH存储器,擦写次数1000次; ·内含28字节的RAM; ·具有32根可编程I/O线; ·具有2个16位可编程定时器; ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构; ·具有1个全双工的可编程串行通信接口; ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式,即空闲模式和掉电模式; ·具有可编程的3级程序锁定定位; AT89C51的工作电源电压为5(1±0.2)V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能: 1.单片机的中央处理器(CPU)是单片机的核心,完成运算和操作控制,主要包括运算器和控制器两部分。

(1)运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心,实质上是一个全加器,完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算;逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换,以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入,用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个:一个是累加器,数据经运算后,其结果又通过内部总线返回到累加器;另一个是程序状态字PSW,用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源,又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一,另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 (2)控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件,主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等,其功能是控制指令的读入、译码和执行,并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中,PC是一个16位的计数器,可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 (4)外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括:4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口,2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理: 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等,现以PDIP为例。 (1)I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时,P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时,P0口可用于接收指令代码字节;程序校验时,可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用,但需加上拉电阻。作为普通输入时,应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时,可用作输入低8位地址。用作输入时,应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时,P2口输出高8位地址。在编程和校验时,P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时,应先将输出锁存器置1。在编程/校验时,P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 (2)控制信号线

基于51单片机课程设计

基于51单片机课程设计报告 院系:电子通信工程 团组:电子设计大赛1组 姓名: 指导老师:

目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)

一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词:STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能: 不加热时实时显示时间,并可手动设置时间; 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度,范围在20~70度之间,打开开关后,根据设定温度与水温确定是否加热,及何时停止加热,可实时显示温度; 设定加热时间功能。限定烧水时间,加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警,并可实时显示温度。 2、系统设计的框架

本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元,以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括:电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,单片机STC8951获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时,单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ,当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ,这里采用通过LED1和LED2取代!!! 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障,或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候,单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声,这里采用HLLED提示。

AT89C51单片机简易计算器的设计

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:

基于STM32的经典项目设计实例

13个基于STM32的经典项目设计实例,全套资料STM32单片机现已火遍大江南北,各种教程资料也是遍布各大网站论坛,可谓一抓一大把,但大部分都差不多。今天总结了几篇电路城上关于STM32 的制作,不能说每篇都是经典,但都是在其他地方找不到的,很有学习参考意义的设计实例。尤其对于新手,是一个学习stm32单片机的“活生生”的范例。 1.开源硬件-基于STM32的自动刹车灯设计 自动刹车灯由电池供电并内置加速度传感器,因此无需额外连接其他线缆。使用两节5号电池时,设计待机时间为一年以上(待机功耗66微安),基本可以实现永不关机,即装即忘。 2.基于STM32F407的openmv项目设计资料 本项目是一个openmv,通过摄像头可以把图像实时传输给显示屏显示。MCU选择的是STM32F407(STM32F407数据手册),ARM Cortex-M4内核,最高频率可达180Mhz,包含一个单精度浮点DSP,一个DCMI(数字相机接口)。 3.STM32无线抢答器 无线抢答器采用STM32F302(STM32F302数据手册)芯片主控,同时用蓝牙,语音模块,数码管,七彩灯等部件构成,当主持人按下抢答键时,数码管进入倒记时,选手做好准备,当数码管从9变为0时,多名选手通过手机上虚拟按键进行抢答,同时语音播报抢答结果,显示屏上显示选手的抢答时间。 4.基于ARM-STM32的两轮自平衡小车 小车直立和方向控制任务都是直接通过控制小车两个电机完成的。假设小车电机可以虚拟地拆解成两个不同功能的驱动电机,它们同轴相连,分别控制小车的直立平衡、左右方向。 5.基于STM32F4高速频谱分析仪完整版(原创) 本系统是以STM32F407(STM32F407数据手册)进行加Blackman预处理,再做1024个点FFT进行频谱分析,最后将数据显示在LCD12864上,以便进行人机交互!该系统可实现任意波形信号的频谱显示,以及可以自动寻找各谐波分量的幅值,频率以及相位并进行8位有效数据显示。 6.基于STM32F4的信号分析仪设计(有视频,有代码) 这次基于discovery的板子做一个信号分析仪,就是练手,搞清楚STM32F4(STM32F4系列数据手册)中的USB固件编写,USB驱动的开发,上位机UI开发等一整套流程,过一把DIY的瘾。 7.基于STM32F4的解魔方机器人-stm32大赛二等奖(有视频) 本系统是基于Cortex-M4内核的STM32微控制器的解魔方机器人,在硬件方面主要有OV7670摄像头,LCD,舵机,在软件方面主要有OV7670的驱动,摄像头颜色识别算法,解魔方算法和舵机动作算法。整个设计过程包括电子系统的设计技术及调试技术,包括需求分析,原理图的绘制,制版,器件采购,安装,焊接,硬件调试,软件模块编写,软件模块测试,系统整体测试等整个开发调试过程。

基于51单片机简易电子琴的课程设计

基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物,属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有8个按键,和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图,主要芯片,个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键,能够发出7个不同的音调,而且有一个按键可以自动播放歌曲,要求按键按下时发声,松开延时一小段时间,中间再按别的键则发另外一音调的声音,当系统扫描到键盘按下,则快速检测出是哪一个按键被按下,然后单片机的定时器启动,发出一定频率的脉冲,该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下,则启动中断系统。前面的发音停止,转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成,它几乎不存在噪声,音响效果较好,而且由于所需驱动功率较小,且价格低廉,所以,被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块

基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计

重庆三峡学院 单片机课程设计报告书 学院: 年级专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 教师职称: 成绩: 制作日期2012年11月29日

基于AT89C51单片机的多音阶电子琴的设计 重庆三峡学院 摘要 单片机是电子、计算机及机电专业的一门重要的必修课程。要求我们掌握单片机的基本组成和工作原理、会变程序的一般编写方法、常用接口电路的软硬件设计方法,具备基本的单片机系统应用与开发能力。 随着科技的快速发展,单片机的应用日益普遍。单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本单片机系统设计应用单片机控制技术,用AT89C51单片机为核心控制元件根据本学期所学的单片机知识结合设计了一套单片机控制的电子琴系统。电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器,它在现代音乐扮演着重要的角色。 本次设计首先对单片机设计简易电子琴仔细分析,接着制作硬件电路和编写软件的程序,最后进行软硬件的调试运行。并且从原理图,主要芯片,各模块的原理和各个模块的程序调试来阐述。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,实现高、中、低共21个音符的发音和显示和音乐播放时的控制显示,并且能自动播放程序中编排的音乐。系统运行稳定,其优点是硬件电路简单,软件功能完善,控制系统可靠,性价比高等,具有一定的使用和参考价值。 关键词:单片机、电子琴、AT89C51、独立键盘、

目录 第 1 章引言......................................................................................................................... 1. 1. 1 设计背景 (1) 1.2 设计任务 (1) 1.3 设计目的 (1) 1.4 设计思路 (1) 第 2 章方案论证 (1) 2.1 方案论证 (1) 第 3 章硬件系统设计 (2) 3.1时钟电路 (2) 3.2 复位电路 (3) 3.3 原理框图 (3) 3. 4 显示部分设计 (3) 3.5 按键部分设计 (4) 3.6 发音部分设计 (5) 第 4 章软件系统设计 (5) 4.1 系统分析 (5) 4.2 参数计算 (7) 4.3 程序设计 (8) 第 5 章实验结果 (10) 5.1硬件调试 (10) 5.2 软件调试 (10) 5.3 仿真结果 (10) 5.4 结果分析 (11) 第 6 章总结 (11) 附录一:系统整体电路图 (12) 附录二:元器件清单 (12) 附录三:源程序代码 (13) 参考文献 (19)

AT89C51单片机的概述

AT89C51单片机的概述 (1)AT89C51单片机的结构 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash 存储单元,功能强大[3]。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合,可灵活应用于各种控制领域。 上图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见,在这一块芯片上,集成了一台微型计算机的主要组成部分,其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等,各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 外中断控制并行口串行通信 AT89C51 功能方块图 (2)AT89C51的管脚说明 ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机,因为受引脚数目的限制,所以有不少引脚具有第二功能。 VCC:供电电压。 GND:接地。 P0口:P0口为一个8位漏级开路双向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FLASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FLASH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,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入1后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: P3口管脚备选功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 INT0(外部中断0) P3.3 INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令时ALE才起作用。 PSEN:外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。

单片机C语言编程实例

单片机C语言编程实例 前言 INTEL公司的MCS-51单片机是目前在我国应用得最广泛的单片机之一.随着 单片机应用技术的不断发展,许多公司纷纷以51单片机为内核,开发出与其兼容的 多种芯片,从而扩充和扩展了其品种和应用领域。 C语言已成为当前举世公认的高效简洁而又贴近硬件的编程语言之—。将C语言向单片机上的移植,始于20世纪80年代的中后期。经过十几年的努力,C语言终于成为专业化单片机上的实用高级语言。用C语言编写的8051单片机的软件,可以大大缩短开发周期,且明显地增加软件的可读性,便于改进和扩充,从而研制出规模更大、性能更完善的系统。因此,不管是对于新进入这一领域的开发者来说,还是对于有多年单片机开发经验的人来说,学习单片机的C语言编程技术都是十分必要的。. C语言是具有结构化.模块化编译的通用计算机语言,是国际上应用最广.最多的计算语言之一。C51是在通用C语言的基础上开发出的专门用于51系列单片机编程的C语言.与汇编语言相比,C51在功能上.结构上以及可读性.可移植性.可维护性等方面都有非常明显的优势。目前 最先进、功能最强大、国内用户最多的C51编译器是Keil Soft ware公司推出的KeilC51。第 一章单片机C语言入门 1.1建立您的第一个C项目 使用C语言肯定要使用到C编译器,以便把写好的C程序编译为机器码, 这样单片机才能执行编写好的程序。KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软 件中优秀的软件之一,它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片,它集编辑, 编译,仿真等于一体,同时还支持PLM、汇编和C语言的程序设计,它的界面 和常用的微软VC++的界面相似,界面友好,易学易用,在调试程序,软件仿真 方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者,都对它十分喜欢。 以上简单介绍了KEIL51软件,要使用KEIL51软件,必需先要安装它。KEIL51是一个商业的软件,对于我们这些普通爱好者可以到KEIL中国代理周 立功公司的网站上下载一份能编译2K的DEMO版软件,基本可以满足一般的个

基于51单片机的电子琴设计课程设计

目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)

前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容,它在陶冶情操、提高素养、开发智力,特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来,我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩,探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今,电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面,它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间:瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法;瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施,这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室,让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中,电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表,体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性,以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求,都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格,对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育,更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前,市场上的电子琴可谓琳琅满目,功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心,设计并制作的电子琴系统运行稳定,其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等,具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一台电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能:音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理,使用单片机C语言,利用定时器来控制频率,而每个音符的符号只是存在自定义的表中。

51单片机实例(含详细代码说明)

1.闪烁灯 1.实验任务 如图4.1.1所示:在P1.0端口上接一个发光二极管L1,使L1在不停地一亮一灭,一亮一灭的时间间隔为0.2秒。 2.电路原理图 图4.1.1 3.系统板上硬件连线 把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“八路发光二极管指示模块”区域中的L1端口上。 4.程序设计内容 (1).延时程序的设计方法 作为单片机的指令的执行的时间是很短,数量大微秒级,因此,我们要 求的闪烁时间间隔为0.2秒,相对于微秒来说,相差太大,所以我们在 执行某一指令时,插入延时程序,来达到我们的要求,但这样的延时程 序是如何设计呢?下面具体介绍其原理:

如图4.1.1所示的石英晶体为12MHz,因此,1个机器周期为1微秒机器周期微秒 MOV R6,#20 2个 2 D1: MOV R7,#248 2个 2 2+2×248=498 20× DJNZ R7,$ 2个2×248 (498 DJNZ R6,D1 2个2×20=40 10002 因此,上面的延时程序时间为10.002ms。 由以上可知,当R6=10、R7=248时,延时5ms,R6=20、R7=248时, 延时10ms,以此为基本的计时单位。如本实验要求0.2秒=200ms, 10ms×R5=200ms,则R5=20,延时子程序如下: DELAY: MOV R5,#20 D1: MOV R6,#20 D2: MOV R7,#248 DJNZ R7,$ DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET (2).输出控制 如图1所示,当P1.0端口输出高电平,即P1.0=1时,根据发光二极管 的单向导电性可知,这时发光二极管L1熄灭;当P1.0端口输出低电平, 即P1.0=0时,发光二极管L1亮;我们可以使用SETB P1.0指令使P1.0 端口输出高电平,使用CLR P1.0指令使P1.0端口输出低电平。 5.程序框图 如图4.1.2所示

AT89C51单片机设计的音乐倒数计数器解析

塔里木大学《单片机原理与外围电路》课程论文基于单片机设计的音乐倒数计数器 姓名:古再丽努尔·阿卜来提 学号: 5021212125 班级:通信工程16-1

摘要:单片机技术是一门不可或缺的技术,对我们将来的工作以及生活和学习都有很密切的联系。近年来,随着电子技术和微机计算机的迅速发展,单片机的档次不断提高,其应用领域也在不断的扩大,已在工业控制、尖端科学、智能仪器仪表、日用家电、汽车电子系统、办公自动化设备、个人信息终端及通信产品中得到了广泛的应用,成为现代电子系统中最重要的智能化的核心部件。 单片机由CPU、一定容量的RAM和ROM构成,定时、计数和多种接口于一体的微控制器。它体积小,成本低,功能强,广泛应用于智能产业和工业自动化上。而51系列单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次课程设计通过对它的学习、应用,从而达到学习、设计、开发软、硬的能力。 本设计利用AT89C51单片机结合字符型LCD显示器设计一个简易的倒数计数器。用4个按键操作来设置当前想要倒计数的时间。做一小段时间倒计数,当倒计数为0时,则发出一段音乐声响,通知倒计数终了,该做应当做的事。应用Proteus的ISIS软件和Keil uVision3来实现该计数器的设计与仿真。该方法仿真效果真实、准确,节省了硬件资源。 该多功能计数器可以应用于一般的生活和工作中,也可以通过改装,提高性能,增加新功能,从而给人们的生活和工作带来更多的方便。 关键词:AT89C51,计数器,键盘控制,LCD显示,protues,Keil 。

目录 1绪论 (4) 1.1课题背景及研究意义 (4) 1.2国内外现状 (4) 1.3课题的设计目的 (4) 1.4课题的主要工作 (4) 2系统概述 (5) 2.1方案论证 (5) 2.2系统设计原理 (5) 3系统硬件设计 (5) 3.1主控电路设计 (5) 3.2LCD液晶显示器接口电路设计 (6) 4系统软件设计 (6) 4.1主程序设计 (6) 4.2硬件调试 (8) 4.3仿真结果 (16) 结论 (16) 参考文献 (17) 系统整体电路.......................................................................................... 错误!未定义书签。全部程序清单. (8) - III -

89c51试题

单片机期末考试试题库及答案 01、单片机是将微处理器、一定容量的 RAM 和ROM以及 I/O 口、定时器等电路集成在一块芯片上而构成的微型计算机。 2、单片机89C51片内集成了 4 KB的FLASH ROM,共有 5 个中断源。 3、两位十六进制数最多可以表示 256 个存储单元。 4、89C51是以下哪个公司的产品?( C ) A、INTEL B、AMD C、ATMEL D、PHILIPS 5、在89C51中,只有当EA引脚接高电平时,CPU才访问片内的Flash ROM。 6、是非题:当89C51的EA引脚接低电平时,CPU只能访问片外ROM,而不管片内是否有程序存储器。T 7、是非题:当89C51的EA引脚接高电平时,CPU只能访问片内的4KB空间。F 8、当CPU访问片外的存储器时,其低八位地址由 P0 口提供,高八位地址由 P2 口提供,8位数据由 P0 口提供。 9、在I/O口中, P0 口在接LED时,必须提供上拉电阻, P3 口具有第二功能。 10、是非题:MCS-51系列单片机直接读端口和读端口锁存器的结果永远是相同的。F 11、是非题:是读端口还是读锁存器是用指令来区别的。T 12、是非题:在89C51的片内RAM区中,位地址和部分字节地址是冲突的。F 13、是非题:中断的矢量地址位于RAM区中。F 14、MCS-51系列单片机是属于( B )体系结构。 A、冯诺依曼 B、普林斯顿 C、哈佛 D、图灵 15、89C51具有 64 KB的字节寻址能力。 16、是非题:在89C51中,当CPU访问片内、外ROM区时用MOVC指令,访问片外RAM区时用MOVX指令,访问片内RAM区时用MOV指令。T 17、在89C51中,片内RAM分为地址为 00H~7FH 的真正RAM区,和地址为80H~FFH的特殊功能寄存器(SFR) 区两个部分。 18、在89C51中,通用寄存器区共分为 4 组,每组 8 个工作寄存器,当CPU复位时,第 0 组寄存器为当前的工作寄存器。 19、是非题:工作寄存器区不允许做普通的RAM单元来使用。F 20、是非题:工作寄存器组是通过置位PSW中的RS0和RS1来切换的。T 21、是非题:特殊功能寄存器可以当作普通的RAM单元来使用。F 22、是非题:访问128个位地址用位寻址方式,访问低128字节单元用直接或间接寻址方式。T 23、是非题:堆栈指针SP的内容可指向片内00H~7FH的任何RAM单元,系统复位后,SP初始化为00H。F 24、数据指针DPTR是一个 16 位的特殊功能寄存器寄存器。 25、是非题:DPTR只能当作一个16位的特殊功能寄存器来使用。F 26、是非题:程序计数器PC是一个可以寻址的特殊功能寄存器。F 27、在89C51中,一个机器周期包括 12 个振荡周期,而每条指令都由一个或几个机器周期组成,分别有单周期指令、双周期指令和 4周期指令。 28、当系统处于正常工作状态且振荡稳定后,在RST引脚上加一个高电平并维持 2 个机器周期,可将系统复位。 29、是非题:单片机89C51复位后,其PC指针初始化为0000H,使单片机从该地址单元开始执行程序。T 30、单片机89C51复位后,其I/O口锁存器的值为 0FFH ,堆栈指针的值为 07H ,SBUF的值为不定,内部RAM的值不受复位的影响,而其余寄存器的值全部为 0H 。 31、是非题:单片机系统上电后,其内部RAM的值是不确定的。T 32、以下哪一个为51系列单片机的上电自动复位电路(假设RST端内部无下拉电阻)(P39图2-16(a))。 33、在89C51中,有两种方式可使单片机退出空闲模式,其一是任何的中断请求被响应,其二是硬件复位;而只有硬件复位方式才能让进入掉电模式的单片机退出掉电模式。 34、请用下图说明89C51单片机读端口锁存器的必要性。 读锁存器是为了避免直接读端口引脚时,收到外部电路的干扰,而产生的误读现象。 35、请说明为什么使用LED需要接限流电阻,当高电平为+5V时,正常点亮一个LED需要多大阻值的限流电阻(设LED的正常

单片机课程设计——基于51单片机的温度监控系统设计

单片机课程设计报告 题目:温度监控系统设计 学院:能源与动力工程学院 专业:测控技术与仪器专业 班级: 2班 成员:魏振杰 二〇一五年十二月

一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同,则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同;产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同,则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同,因而,对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术,也便随之而生,并得到日益发展和完善,越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合,应用性比较强,本系统可以作为仓库温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统,以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测,利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便,控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机,温度采集模块,显示模块,按键控制模块,报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计

基于89C51单片机的秒表课程设计讲解

《单片机技术》 课程设计报告 题目:基于MCU-51单片机的秒表设计班级: 学号: 姓名: 同组人员: 指导教师:王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日

目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (3) 2.2设计指标 (3) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计内容提要 (4) 3 课程设计报告内容 (4) 3.1设计思路 (4) 3.2设计过程 (5) 3.3 程序流程及实验效果 (6) 3.4 实验效果 (13) 4 心得体会 (14)

基于 MCS-51单片机的秒表设计 摘要:单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品,具有功耗低,安全性高,使用方便等优点。本次设计内容为以 8051 单片机为核心的秒表,它采用键盘输入,单片机技术控制。设计内容以硬件电路设计,软件设计和 PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理,用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来,使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示,在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节,课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验,以达到巩固消化课程的内容,进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练,启发创新思维,使之具有独立单片机产品和科研的基本技能,是以培养学生综合运用所学知识的过程,是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求 2.1实验题目 开始时,显示“00.0”,第一次按下按钮后开始从0-99.9s计时,显示精度为0.1s;对用有4个功能按键,第1个按键复位00.0,第2个按键正计时开始按钮,第3个按键复位99.9,第4个按钮倒计时开始。 2.2设计指标 了解8051芯片的的工作原理和工作方式,使用该芯片对 LED 数码管进行显示控制,实现用单片机的端口控制数码管,显示分、秒,并能用按钮实现秒表起

单片机课程设计——基于C51简易计算器

单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、3位无符号数字的简单运算,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5个键盘。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 十六进制减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

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 七段共阴极数码管 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.................................. 一、设计任务和要求

毕业设计AT89C51单片机的研究

本科生毕业设计(论文)基于AT89C51单片机 系统的研究 学院、系:电气与信息工程学院专业:电子信息工程 学生姓名: 班级:电信学号 指导教师姓名:职称教授 职称助教 最终评定成绩 年6月

摘要 湿度检测在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。利用单片机技术的湿度检测系统以其体积小,可靠性高而被广泛采用。本文对湿度检测系统进行了分析设计。首先,对湿度检测技术的应用领域和发展状况做了简单的介绍,同时,列举了目前湿度检测所常用方法以及各自所具有的特点。本文重点在于对该系统的硬件和软件设计。在硬件设计过程中,详细介绍了各部分电路的功能和特点。接下来,对系统中所用的湿度传感器HM1500和A/D转换芯片TLC1549作了简单的介绍。在软件设计过程中,绘制了各个程序模块的流程图,详细介绍了各个模块的作用。经过对程序反复的修改,完善了软件系统。最后,完成了对整个系统的设计。本系统具有灵敏度高、反映时间短等特点,并且具有智能化、可编程、小型便携等优点,相信本系统具有广泛的应用领域。 关键词:单片机,湿度检测,硬件系统,软件系统

ABSTRACT The humidity examination which is widely used in industry, agriculture, national defense and so on .the humidity examination which is widely used because that the system which uses microcontroller technology is volume small and reliability. This article has carried on the analysis design to the humidity examination system. First, the application and development condition of the humidity examination technology is made a simple introduction. And then, the humidity examination of commonly used method which has enumerated the characteristic as well as each one .The point of the article is the design of the hardware and software. In the process of hardware designing, the function and the characteristic of each part of electric circuits which has made a simple introduction in detail. Meanwhile, the humidity sensor HM1500 and the chip of the A/D transformation to the system in TLC1549 have been made the simple introduction. In the process of software designing, I have drawn up each program module flow chart, and introduced each module function in detail. Then to the procedure repeatedly revision, it has been consummated the software system. Finally, I has completed the over all system designing. This system have the characteristic of sensitivity high and the reflection time is short, and so on .It has the intellectualization, and programmable and small, then takes along short, and so on. It believed that this system has the widespread application . Keywords: MCU, humidity examination,software system, hardware system

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