51单片机课程设计任务书2.docx
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51单片机课程设计任务书2
单片机课程设计任务书
一、课程设计目的
单片机课程设计作为独立的教学环节,学习完《单片机原理及应用》课程后,并在进行相关课程设计基础上进行的一次综合练习。
其目的在于加深对MCS-51单片机的理解,掌握单片机应用系统的设计方法;掌握常用接口芯片的正确使用方法;强化单片机应用电路的设计与分析能力;提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风;培育学生综合运用理论知识解决问题的能力,力求实现理论结合实际,学以致用的原则。
学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试、整理资料等环节,初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能;熟悉单片机系统及程序的编制过程,为今后从事生产技术工作打下必要的基础;学会灵活运用已经学过的知识,并能不断接受新的知识,大胆发明创造的设计理念。
二、课程设计要求
课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式,以学生为认知主体,充分调动学生的积极性和能动性,重视学生自学能力的培养。
根据课程设计具体课题安排时间,确定课题的设计、编程和调试内容,分小组进行。
根据合理的进度安排,一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动,按时完成每部分工作。
课程设计集中在教室、机房进行,每天由班长、学习委员负责考勤,指导教师抽查。
在课程设计过程中,坚持独立完成,实现课题规定的各项指标,并写出设计报告。
三、课程设计时间及进度安排
课程设计集中在1周进行。
为保证达到预计的教学任务及目的,以小组为单位分别进行资料的收集、方案论证、电路设计、编程、调试、实验及改进。
具体进度及要求安排如下:
时间
内容
第1天
布置课题,落实任务,确定课题及组织形式,收集课题相关的技术资料及方案论证、分析、讨论。
第2天
电路设计、设计各模块程序框图及软件设计、调试
第3-4天
电路设计、设计各模块程序框图及软件设计、调试
第5天
调试,整理资料、写课程设计报告递交课程设计报告、总结
四、课程设计课题及内容
具体设计课题可根据实际情况或下列给出的题目,可任选一题。
题目一 校园作息时间控制系统
【摘要】:
校园作息时间控制系统主要用于学校,对一些以24小时为周期的开关量进行自动控制。
如上下课打铃、教学楼照明的定时开与关、学生宿舍灯及校园路灯的定时开关、水泵的定时启动以及自来水供水时间控制等等。
该控制系统是采用AT89S52单片机来实现对上述开关量的控制,利用DS12887时钟芯片来提供时钟信息,设有六位数码管、可以实时显示时间、系统还设有输入键盘,用以修改实时时钟,体现了系统简单、工作稳定可靠、价廉、控制时间精确及系统体积小等优点。
【关键词】:
作息时间控制AT89S52DS12887
要求:
作息时间能控制电铃
利用单片机实现,方法自选
可以按键设置时间,包括设置现在的时间,显示闹铃设计时间,设计闹铃时间,闹铃的ON/OFF设置等。
整个系统需自行设计电路
辅助电路及元件自选
规定:
设计硬件线路,用protel画图。
按单元电路详细说明硬件线路设计思路,元件参数,选取根据。
附详细的元件清单。
软件设计,通过键盘设定状态,调整电铃的响,停时间等内容。
有完整的程序流程图,包括总流程图和各模块流程图。
对程序设计思想做详细的说明。
有完整的程序清单,并加注释。
总结设计过程和设计体会。
总体方案设计
2.1芯片比较
2.1.1单片机选型
常用的单片机有很多种:
Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond(华邦)W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列、Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。
我们最终选用了ATMEL公司的AT89C52单片机。
AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机,片内含8Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和256bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容,片内置通用8位中央处理器(CPU)和FLASH存储单元,功能强大AT89C52单片机适用于许多较为复杂控制应用场合。
2.1.2显示器接口芯片的选择
LED显示器接口芯片的选择常用的显示器接口芯片有CD4511,CD4513,MC14499,8279,MAX7219,74HC164等,它们的功能有:
1.CPU接受来自键盘的输入数据,并作预处理;2.数据显示的管理和数据显示器的控制。
CD4511是BCD锁存,7段译码,驱动器,但在显示6和9时,显示为b和q,不是很好看。
CD4513是BCD锁存,7段译码,驱动器(消隐),但现在市面上不好买。
MC14499为串行输入BCD码——十进制译码驱动器,用它来构成单片机应用系统的显示器接口,可以大大减少I/O口线的占用数量。
但是,由片内震荡器经过四分频的信号,经位译码后只能提供4个位控信号,使信号的采集受到限制;并且,MC19944的价格偏高,也不经济。
同样,8279为INTEL公司生产的通用键盘/显示器接口芯片,其内部设有16*8显示数据RAM,若采用8279管理键盘和显示器,可以减少软件程序,从而减轻主机的负担,但我们同时也发现,由于其功能比较强大,不可避免将会使外围设备与操作过程复杂化,同时价格比较贵。
对比一下MAX7219和
74HC164其占用资源少,且不需复杂的驱动电路。
但MAX7219虽然比较好用,且一片能驱动四个数码管,但对于我们设计的系统来说,不需要很多数码管,此外MAX7219相对74HC164的价格也比较贵,所以我们最终选用74HC16
设计要求
1.要包含4项控制内容:
接通电铃、断开电铃、接通扩音设备、断开扩音设备。
2.按我们学校的作息时间要求设计,即45分钟一节课。
3.系统原理图设计。
4.单片机程序设计、调试。
5.作息时间的校正方法
题目二 交通信号灯控制系统
设计内容及要求:
1、硬件设计
单片机主电路、交通灯接口电路、LED数码管显示电路,键盘控制电路。
2、软件设计
系统流程图、各功能程序
设计环境:
Protel99SE、WAVE仿真环境、H51/L仿真器、单片机多功能实验箱
实现目标:
(1)正常情况下交叉路口的轮流通行(主道3个LED红、黄、绿控制直行,支道3个LED红、黄、绿,切换时间自行设定);
(2)特殊情况控制通行方式控制,用按键开关K1控制主道通行,支道禁行,K2控制支道通行,主道禁行,特殊情况控制通行放行。
(3)有紧急情况时用按键开关K0控制两道均为红灯;
(4)4位LED数码管能够显示双直行方向绿灯和红灯的等待时间。
题目三 环境温度监测系统
多路温度监测(显示、报警)
题目四单片机音乐时钟
音乐报时
题目五太阳能热水器自动控制系统
摘要
太阳能热水器以其诸多的优点受到人们的欢迎。
本文结合实际太阳能热水器的具体应用,在介绍太阳能、传感器、单片机的特点基础上,详细描述了太阳能热水器的工作原理和设计方案。
这里根据太阳能热水器对控制器的要求与特点,提出了一种基于DS12887的太阳能热水器智能控制器的设计方法,给出了系统硬件设计及软件实现方法。
全文分三大部分。
第一部分包括第一章,描述太阳能的利用和前景发展状况。
第二部分包括第二章,描述太阳能系统组成及工作原理。
第三部分包括第三、四章硬件设计及电路原理和软件设计,分别介绍了传感器的特点及应用、一般的太阳能热水器及循环系统、单片机发展和原理,这也是此款太阳能热水器的理论基础和必要前提。
关键词:
太阳能热水器;传感器;实时时钟;单片机
目录
摘要1
Abstract2
第一章:
绪论3
1.1太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析3
1.2太阳能热水器的应用及意义4
第二章:
太阳能热水器的组成及工作原理6
2.1系统总体结构设计6
2.2太阳能热水器组成及原理8
2.3主要芯片的结构与特点9
2.3.1.DS12887时钟芯片简介9
2.3.280C51单片机结构特点14
2.3.3数字温度传感器DS18B20主要特性及测温原理16
第三章:
太阳能热水器硬件设计18
3.1.太阳能控制器硬件结构18
3.2.控制器实时时钟接口电路19
3.3.水位检测和温度检测接口电路19
3.4看门狗和复位接口电路的设计20
3.5键盘和显示接口电路的设计20
3.5.1键盘电路20
3.5.3显示接口电路的设计21
3.6光电隔离与辅助加热电路设计22
第四章:
控制器的软件设计23
4.1主程序设计23
4.2显示子程序25
结束语26
题目六单片机多功能信号发生器:
正弦波、三角波、方波
题目七单片机汉字显示控制
LED点阵显示
题目八小型步进电机控制系统
题目九红外线遥控系统
题目十LED大屏幕滚动显示电子钟
常见的电子钟一般使用数码管显示,本文介绍一种用LED点阵显示的电子钟。
本电子钟整个屏幕由10块8乘8的LED点阵模块组成。
工作时,先滚动显示“您好,今天是20**年**月*日星期*”,然后静止显示当前时间“**:
**”3秒钟,如此循环。
本电子钟非常适用于许多公共场所使用
题目十一简易数字存储示波器:
测量显示电压
测量、存储、显示
题目十二温度控制系统
温度测量、控制及报警
题目十三单片机脉搏测量仪
接触式测量和非接触式测量,显示
题目十四单片机控制的全自动洗衣机
摘要:
本设计是以AT89C2051作为核心元件,由于AT89C2051的引脚少,内存容量不大,所以,所控制的洗衣机的功能有一定的限制,但是,由于洗衣机的基本功能是对衣物的洗涤,所以,关键在于进行洗衣程序的控制。
从这一角度出发,对洗衣机的功能进行分析,设计的全自动洗衣机的主要功能有一下七项:
具有强、弱洗涤功能;四种洗衣工作程序,既标准程序、经济程序、单独程序和排水程序;进、排水系统故障自动诊断功能;脱水期间安全保护和防振动功能;间歇驱动方式;暂停功能;声光显示功能。
关键字:
AT89C2051、全自动洗衣机、工程设计、控制电路
题目十五八路智能抢答器
题目十六电子计时器
设计要求:
1,上电时自动显示时、分、秒
2,设置一个控制按键,按下按键,则时钟以秒为单位开始计时
3,运行状态下可通过控制按键使时钟暂停,同时显示已计时数值
4,停止状态(已上电),按下复位键,时钟复位(清零)并进入下一次计时状态
题目十七简易数字电压表
电压测量(A/D转换)、电压标定、显示
题目十八数字频率计
频率测量、显示
五、设计报告中的几点说明
设计完成后,要求每个同学写出设计报告。
设计报告包括设计过程、逻辑电路图、程序框图、程序、调试说明、心得体会等内容,逻辑电路图和程序框图必须按照下列原则画出。
1、程序框图的原则是:
①程序框图一般有几个框图构成,通常所有的框图画在一张图纸上。
所画框图不必太详细,也不能太模糊,关键是要反映出程序的主要思路,逻辑顺序,输入输出以及控制点的设计思想。
②框图要能清晰地表示出控制信息和数据信息的流向。
信息的流向可以是任意的,通常由左至右、自上到下。
③所有框图和连线必须清晰整齐。
2、画逻辑电路图的原则是:
①一般把电路的输入端画在左边,输出端画在右边,重要的电路画在上部,不重要的画在下部。
②所有通路应尽量连接,连接线可交叉,但若相交则要用一个圆点表示。
如果走线拥挤须将通路分开画时,应在断口两端做上标记。
③超出一张纸的逻辑电路,应使用同一坐标系统(像地图一样),标出信号从一张到另一张的引出点和引入点。
单片机课程设计报告
——电子课程表系统
摘要:
该实验设计基于AVRmega16开发板平台,根据点阵屏和七段数码管的基本原理,做出了方便实用的电子课表!
关键字:
单片机8*8点阵屏电子课表
前言:
AVR单片机是一款功能十分强大,集成度非常高的数字处理系统。
它集成了ADC与DAC的模块,而且还有硬件滤波器!
它基本上能够处理生活实时性不太强的模拟信号与数字信号,并实现通信!
近年来,广告的普及和生活水平的提高,点阵大屏的需求日益强烈!
LED因其体积小,耗电量低,高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所的大屏显示上,LED点阵大屏可应用于户外广告,交通导航,大厅公告,比赛的多媒体实时显示等领域。
老校公教楼的点阵屏可以用来显示整幅课表。
我们的课程设计是基于AVR单片机,用8*8点阵显示滚动的课程英文名称,至于教室门口,可即时显示该教室内正在上的课程名称,方便师生选择合适的教室学习。
所作的点阵屏具有可移植性强,功能简单,可以简单继续添加更多相关功能的模型,也可以扩展成多块点阵屏的组合,以改良显示效果。
正文:
一、系统设计目的、用途以功能
经过一段时间的观察,我们发现,同学们上自习是经常遇到一个问题。
教室中有很多人,但不能确定里面是不是在上课,能不能到里面去自习。
公教楼进门的地方有电子大屏可以显示课程安排,但看起来过于麻烦,也不能具体到每一个教室。
所以我们设想,能不能设计一个电子课表,放在每个教室的门口,显示当前在上的课程,并可以通过一定的按键来及时改变课程,以应对临时变化。
后来经电子设计大赛的老师提醒,我们曾经想设计一种有控制终端的课程显示系统。
即每个教室门口都有一个电子课表,通过终端的控制完成所有课表的显示。
但后来发现,以我们的能力做这样的工作太过复杂,所以我们选择了更容易的方式:
单一的放在教室门口的电子课表,只显示当前的课程。
于是现在的作品应运而生。
电子课表的基本功能如下:
1、实现LED点阵屏汉字名称的滚动显示。
2、实现不通课程汉字名称的自动切换。
3、实现按键控制课程名称的临时更改。
4、实现节日动画的显示。
5、实现6位七段数码管显示时分秒。
6、实现按键控制时间的调整。
二、硬件设计原理及内容
硬件设计思想:
通过按键输入控制信号,由单片机进行处理,并将行列信号分别通过显示驱动输入点阵屏和数码管,控制点阵和数码管的显示.
Atmega16引脚图
硬件模块一
——基于Atmega16单片机,利用4片点阵屏的组合来实现16*16的显示,从而使汉字的显示变成可能。
我们分别采用两片74ls595来控制行的显示,用一块74ls154来控列的显示。
本来计划要用两74ls138的级连来控制列的变化,后来在测试中发现出现一些问题,于是改为74ls154.且154的使用可以减少资源的占用。
如焊接图所示,将左右点阵屏的行的控制引脚相连接,按照测试好的顺序排成0~15号,通过100欧的电阻后接到三极管上,三极管的作用是增大亮度。
在三极管后同样使用100欧的电阻,最后接入两片74ls595.将595的电源和接地连好后,控制端连接到单片机的控制端,100欧的电阻起限流作用。
将上下点阵屏的列的控制引脚相连接,同样按照顺序排为0~15号,接入74LS154芯片,再将154芯片的电源和接地连接,控制端借入单片机的控制端。
设置普通键盘,连到单片机的控制端作为电子课表系统的控制按键。
该模块做为电子课程表的核心系统,能直观的显示所需目的,简便、快捷、容易理解。
围绕这一模块完成以后的拓展工作。
模块一硬件图
硬件模块二——七段数码管显示时分秒
1.用74hc164实现8路并口输出的扩展,占用单片机的两个端口。
编写hc164_send_byte()函数,程序控制hc164_data(PD6)作为数据线,将一字节由高位到低位,依次输出,输出时先根据该位的数值置PD6为“1”或“0”,然后控制hc164_CLK(PA7)输出“1”,再输出“0”,模拟时钟信号,将PD6数据打入74hc164。
循环移位8次后,将1字节的数据由低位到高位串行输入到74hc164中,即可在74hc164的输出端得到并行的8位数据,即七段数码管的段码值。
2.用74ls138实现6路并口输出的扩展,将位选的段码值依次打入74ls138,74ls138任一时刻只有一个输出口输出低电平,对应的一位数码管被选中,扫描6次后可以实现六位数码管的显示。
4.51欧电阻起限流的作用。
6.该模块可以实现时分秒的显示,补充并强化了电子课表的功能,为了节省单片机布局有些不合理的端口,用了两处串入并出的扩展。
模块二硬件图
3、系统设计所需资源及参数
Atmega16单片机、8×8共阳点阵屏4个、74HC595移位寄存器2个、74ls154译码器1个、100欧电阻32个、NPN8050三极管16个、排线若干、共阴三位七段数码管两块,74hc164移位寄存器一片,74ls138译码器一片,51欧电阻8个
1、74HC154参数:
描述:
74HC595是告诉的硅结构的CMOS器件,兼容低电压TTL电路,遵守JEDEC标准。
74HC595是有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。
移位寄存器和存储器是分别的时钟。
数据在SCHcp的上升沿输入,在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。
如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。
移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。
特点:
8位串行输入/8位串行或并行输出存储状态寄存器,三种状态;输出寄存器可以直接清除100MHz的移位频率。
输出能力:
并行输出,总线驱动;串行输出;标准中等规模集成电路。
2、74HC595参数:
QA--QH:
八位并行输出端。
QH':
级联输出端。
SI:
串行数据输入端。
74595的控制端说明:
/SCLR(10脚):
低点平时将移位寄存器的数据清零。
SCK(11脚):
上升沿时数据寄存器的数据移位。
QA-->QB-->QC-->...-->QH;下降沿移位寄存器数据不变。
(脉冲宽度:
5V时,大于几十纳秒就行了)
RCK(12脚):
上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器,下降沿时存储寄存器数据不变。
(5V时,大于几十纳秒就行了),更新显示数据。
/G(13脚):
高电平时禁止输出(高阻态)。
如果单片机的引脚不紧张,用一个引脚控制它,可以方便地产生闪烁和熄灭效果。
比通过数据端移位控制要省时省力。
3、74ls138参数
对3个输入信号进行译码。
得到8个输出状态。
G1,G2A,G2B,为数据允许输出端,G2A,G2B低电平有效。
G1高电平有效。
A,B,C为译码信号输出端,Y0~Y7为译码输出端,低电平有效。
4、74ls164参数
4、测试过程及数据
1.测试仪器:
CVAVR和AVRStudio软件,JTAG下载线,easyavr开发板。
2.测试与分析:
(1)测试点阵:
把万用表调到测二极管的档,用红表笔触行输入端,用黑表笔触列输出端。
注意观察256个点是否正常亮。
(2)测试按键:
直接连接按键到单个可用LED发光二极管(这里采用实验板上发光二极管),按下每个按键看LED是否可亮,若亮,说明按键可用。
(3)程序调试:
通过Cvavr和AVRStudio在线仿真调试,知道程序编译并运行成功。
(4)正式操作过程。
1、通电之后,数码管开始显示11:
00:
30。
没有按键,则依次滚动显示原子物理学30s,课间休息20秒,无课30秒,之后停止显示。
2.显示过程中,若按下key1键,显示有活动,再按下,返回。
3、显示课间时,按key2,实现课间休息和心图案的转换。
4|、显示过程中,按key3键,实现显示效果的滚动快慢显示。
5|显示过程中,按key4键,显示正弦波动的的国旗。
5、成员分工及工作情况
六、参考资料
《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》马潮
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 51 单片机 课程设计 任务书