單片機課程設計報告--多臺設備自動循環(huán)控制

1、<p><b>　　1.課題目的和意義</b></p><p>　　目的：本課題為“多臺設備自動循環(huán)控制”，目的在于用發(fā)光二極管模擬工廠里的機器設備，通過編程控制8052系列單片機，讓這些設備按照要求循環(huán)運行。</p><p>　　意義： 1有助于加深我們對操作系統(tǒng)這門課程的理解，我們在課堂上學的都是基礎理論知識，對于如何用程序語言來描述所學知識還是有一定難

2、度。通過課程設計，我們可以真正理解其內(nèi)涵。 </p><p>　　2. 有利于我們邏輯思維的鍛煉，程序設計能直接有效地訓練學生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)分析問題、解決問題能力。即使是一個簡單的程序，依然需要學生有條不理的構思。 </p><p>　　3. 有利于培養(yǎng)嚴謹認真的學習態(tài)度，在程序設計過程里，當我們輸入程序代碼的時候，如果不夠認真或細心，那么可能就導致語法錯誤，從而無法得出運行結(jié)果。那么，

3、這個我們反復調(diào)試，反復修改的過程，其實也是對我們認真嚴謹治學的一個鍛煉。</p><p><b>　　2.方案的論證</b></p><p><b>　　2.1設計任務</b></p><p>　　用單片機控制二極管（代替現(xiàn)實設備），使其按要求循環(huán)運行。</p><p><b>　　2.2

4、設計要求</b></p><p>　　1.用8只發(fā)光二極管代替8臺設備，接在P1口上。</p><p>　　2.P3.0和P3.2為控制口，用導線連接開關，用開關控制設備的運行與停止。</p><p>　　3.沒有按鈕按下時，8臺設備全部運行，P3.0按鈕按下時8只發(fā)光二極管以0、1、2 3、4、5、6、7、5、3、1、7、5、3、1、7為一個過程開始循

5、環(huán)運行，當P3.2按鈕按下時8只發(fā)光二極管全部點亮。</p><p><b>　　2.3創(chuàng)新部分</b></p><p>　　用一只8段LED數(shù)碼管同步顯示正在運行的設備的編號。</p><p>　　2.4各部分元器件選用方案論證</p><p>　　2.4.1單片機的選用</p><p>　　本

6、課題由于要求使用8052系列單片機，故在此系列中選擇。</p><p>　　市場上現(xiàn)使用較多的52系列單片機有Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52、AT89S52，以及STC公司生產(chǎn)的STC89C52、STC89S52，對比兩家公司的產(chǎn)品可知，STC公司的產(chǎn)品可多次擦寫，一個機械周期只要6個時鐘周期，且支持USB在線讀寫，處理速度優(yōu)于Atmel公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。所以對比后選擇使用STC89C52單片機芯片。</

7、p><p>　　2.4.2顯示元器件的選用</p><p>　　通過學習和調(diào)查市場行情，我們發(fā)現(xiàn)，能夠用來做顯示器使用的有8段數(shù)碼管、液晶顯示屏以及點陣模塊等。其中，八段數(shù)碼管成本低廉、使用方便、顯示明亮，適合顯示位數(shù)少、線路不復雜的電路；液晶顯示屏價格較高，引線較多，不但可以顯示數(shù)字還能顯示文字，可顯示范圍廣，一般多用于需要顯示文字或字母的電路；點陣模塊不適合做靜態(tài)顯示。</p>

8、<p>　　因為本課題只需要控制8臺設備，位數(shù)少且用數(shù)碼管顯示方便，所以我們的顯示元器件選用8段LED數(shù)碼管。</p><p>　　2.4.3限流電阻的選用</p><p>　　由于本課題要求在P1口控制8只LED發(fā)光二極管，故需要選用限流電阻來限制流過發(fā)光二極管的電流，若選用電阻過小，則二極管容易因過流而燒掉，若選用電阻過大，則二極管容易因電流過小而發(fā)光暗淡，所以選用電阻不

9、能太大或太小。查閱發(fā)光二極管各項參數(shù)后發(fā)現(xiàn)，發(fā)光二極管正常發(fā)光時電流約為10mA，發(fā)光二極管導通電阻很小可忽略不計，則根據(jù)公式R=(E-U)/I-R0可算出，限流電阻阻值在500Ω左右。</p><p>　　故選用阻值為５１０Ω的電阻。</p><p>　　2.4.4電源的選用</p><p>　　要想使單片機正常運行，可靠、穩(wěn)定的電源必不可少，在以往的電子設計中，

10、我們一般制作5V電源，這樣可以選擇用變壓器降日常所用２２０Ｖ電壓降至５Ｖ供我們所用，但此方法耗時且需要更多成本故放棄。因為我們一般都用到筆記本做課程設計，所以我們選擇ＵＳＢ燒錄器作為電源。</p><p>　　2.4.5其他元器件的選用</p><p>　　在確定了單片機芯片、8段LED數(shù)碼管、限流電阻、電源后，我們還確定選用8只直徑３mm的LED發(fā)光二極管、3只按鈕、排針、排阻、導線若干

11、以及用于單片機最小系統(tǒng)的電容、晶振、電阻等。</p><p><b>　　3.系統(tǒng)硬件設計</b></p><p><b>　　3.1總體設計</b></p><p>　　總體設計框架圖如圖3-1所示：</p><p><b>　　圖 3 - 1</b></p>

12、<p>　　本設計采用STC89C52RC單片機作為系統(tǒng)控制芯片，單片機接收INT0、RXD傳來的中斷信號并轉(zhuǎn)變?yōu)閷?臺設備的控制，以8段LED數(shù)碼管為顯示模塊，將正在運行的設備編號同步地顯示出來，在控制電路中，主要是由兩個按鈕來指揮設備的運行方式。</p><p>　　3.2單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　最小系統(tǒng)包括晶振電路、復位電路和電源部分。圖3-2為單片機最小系統(tǒng)

13、。</p><p>　　圖 3 – 2 單片機最小系統(tǒng)電路圖</p><p><b>　　3.3中斷控制模塊</b></p><p>　　中斷控制模塊如圖3-3所示。</p><p>　　圖 3 – 3 中斷控制模塊</p><p>　　該模塊主要由兩個按鈕組成，其中一個按鈕與P3.0口相連，另一

14、按鈕與P3.2口相連，兩個按鈕的公共端接地。當按鈕被按下時，與該按鈕所接的單片機端口變?yōu)榈碗娖?，信號傳入單片機內(nèi)，申請中斷。單片機將響應中斷，根據(jù)中斷程序控制8臺設備的運行方式。</p><p><b>　　3.4設備模塊</b></p><p>　　設備模塊如圖3-4所示。</p><p>　　圖 3 – 4 設備模塊</p>

15、<p>　　設備模塊主要由8只LED發(fā)光二極管代替工業(yè)現(xiàn)場的8臺設備，通過控制發(fā)光二極管的亮暗方式從而達到模擬控制工業(yè)現(xiàn)場8臺設備的目的。</p><p>　　8只發(fā)光二極管分別于一只500Ω的電阻串聯(lián)，電阻起限流作用，防止發(fā)光二極管因電流過大而燒掉，也防止可能因電流過小而無法正常顯示。每只電阻除與發(fā)光二極管相連外，另一端與單片機對應P0口相連，從而被單片機所控制。8只發(fā)光二極管有一公共端，且接高電平。

16、當P0口輸出低電平時，對應的發(fā)光二極管點亮。</p><p><b>　　3.5顯示模塊</b></p><p>　　顯示模塊如圖3-5所示。</p><p>　　圖 3 – 5 顯示模塊</p><p>　　該模塊主要由102排阻和一只8段LED數(shù)碼管組成。</p><p>　　P0口為雙向I/

17、o口，要想保證端口能正確地輸出高電平，需要在外部加上拉電阻，故使用102排阻作為上拉電阻。在單片機處于輸出狀態(tài)時排阻將P0口電位拉高。由于共陽極數(shù)碼管使用時需加驅(qū)動電路，增加了電路的復雜度和成本，故我們選用共陰極數(shù)碼管，其公共端接地。在實際使用時，共陽、共陰極數(shù)碼管需要用萬用表進行區(qū)分，且編程時顯示代碼亦不相同，在這里須注意。</p><p><b>　　3.6整體電路</b></p&

18、gt;<p>　　系統(tǒng)整體電路如圖3-6所示。</p><p>　　圖 3 – 6 整體電路圖</p><p><b>　　4.系統(tǒng)軟件設計</b></p><p>　　4.1主程序流程圖及程序</p><p><b>　　主程序如下：</b></p><p>

19、　　#include<reg52.h> //包含52系列單片機頭文件#include<intrins.h> //包含左右移函數(shù)的頭文件#define uchar unsigned charuchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共陰0~9顯示uchar data flag; //設標志位

20、int i,y;sbit aa=P3^0; //P3.0口為循環(huán)控制位，低電平時各設備循環(huán)運行sbit bb=P3^2; //P3.2口為全部工作位，低電平時所有設備均運行 void delay(y) //延時子程序 { int z; while(y--) { for(z=120;z>0;z--)

21、 if(flag==0) break; //主程序運行過程中當產(chǎn)生中斷時跳出延時子程序 }}void int0() i</p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　4.2中斷子程序流程圖及程序</p><p><b>　　中斷子程序如下：</b></p><p&g

22、t;　　int0() interrupt 0 //外部中斷0</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=0x00;</b></p><p><b>　　flag=0;</b></p><p>　　while(start); //只有P3

23、.0口為低電平時才跳出中斷</p><p><b>　　}</b></p><p>　　中斷子程序流程圖如圖4-2所示。</p><p><b>　　5.軟硬件聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　5.1軟硬件調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決措施</p><p><b>　　◎問

24、題1：</b></p><p>　　將USB燒寫器尾部的短路帽子摘掉后插上電腦，程序無法燒寫進芯片。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　將燒寫器的RX線與芯片上的TXD相連，TX線與芯片上RXD相連后，程序即可燒寫進去。</p><p><b>　　◎問題2：<

25、;/b></p><p>　　數(shù)碼管焊接在萬能板上后，在8只LED發(fā)光二極管正常運行情況下，數(shù)碼管無法同步正常顯示。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　用萬用表重新測量數(shù)碼管的參數(shù)后發(fā)現(xiàn)勿用了共陽極數(shù)碼管，在重新?lián)Q上共陰極數(shù)碼管后即可。</p><p><b>　　◎問題

26、3：</b></p><p>　　數(shù)碼管顯示出的數(shù)字是亂碼。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　檢查程序后發(fā)現(xiàn)參考代碼是用于共陽極數(shù)碼管的，在更改為共陰極數(shù)碼管程序后即可。</p><p><b>　　◎問題4：</b></p><p

27、>　　LED發(fā)光二極管發(fā)光暗淡。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　自己原配的限流電阻過大，換用學校發(fā)的500Ω電阻后，發(fā)光強度剛好。</p><p><b>　　◎問題5：</b></p><p>　　使用Altium Designer軟件畫PCB時找不到目

28、標元件如排針、排阻、STC89C52單片機、晶振相對應的元件庫或封裝。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　用其他元件庫代替目標元件，實在無法代替的自己制作元件庫或封裝。</p><p><b>　　◎問題6：</b></p><p>　　將PCB圖中的導線加粗后始終

29、顯示綠色錯誤狀態(tài)。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　在菜單欄的Design下點擊Rules→Routing→Width→Width，在Constraints欄中修改Max Width和Preferred Width兩個值即可。</p><p><b>　　5.2實物圖</b></p

30、><p>　　萬能板搭電路并測試正確后的實物圖如圖5-1、圖5-2所示。</p><p>　　圖 5 – 1 實物圖（正面） 圖 5 – 2 實物圖（背面）</p><p><b>　　5.3運行結(jié)果</b></p><p>　　運行效果如圖5-3所示。</p><p>　

31、　圖 5 – 3 運行效果圖</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　經(jīng)過10多天的設計與制作，我終于較圓滿地完成了《多臺設備自動循環(huán)控制》這一課題。雖然整體看來，一個不怎么復雜的電路花了10多天時間，效率比較低下，但對于第一次經(jīng)歷這種完整的過程的我來說，其結(jié)果還是令人欣慰的。從設計電路到仿真，再到購買元器件，在萬能板上搭電路模擬，到用軟件畫P

32、CB圖，再到發(fā)送原理圖給印制電路板廠家生產(chǎn)PCB板，最終再在做好的PCB板上焊元器件直至完工，其中的艱辛只有我們團隊的同學們能夠體會得到。</p><p>　　我們首先要感謝**老師對我們的悉心指導，她對我們的課題給予了較為詳細的講解，對我們的元器件選擇給予了幫助，作為個人，我要感謝我的同學，正是由于每一個人的共同努力才有了我們最終的結(jié)果。</p><p>　　單片機是很重要的一門課程，老

33、師和一些工作的朋友都曾說過，如果學好一門單片機，就憑這個技術這門手藝找一個好工作也不成問題。盡管我們在課堂學到的內(nèi)容很有限，但在以后的學習中單片機還需要好好的深入研究和學習，學好了單片機也就多了一項生存的本錢。最后感謝老師對我們的精心指導和幫助，感謝同學們對我的幫助。</p><p>　　課題終究會結(jié)束，但我們的單片機生涯才剛剛開始，今后一定還將遇到更復雜的課題和更難以解決的問題，我相信，只有依靠團隊的力量，我們

34、才能取得成功，只有依靠堅忍不拔的毅力我們才能戰(zhàn)無不勝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.《單片機控制實訓指導及綜合應用實例》 張大明 主編 機械工業(yè)出版社 </p><p>　　2.《單片機原理及應用技術》 陳益飛主編 國防工業(yè)出版社 </p><p>　　3.《Altium Des

35、igner原理圖與PCB設計》 周潤景 張麗敏 王偉 編著 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　4.《電工電子實習教程》（第3版） 宋學瑞 主編 中南大學出版社 </p><p>　　5.《基于Proteus的8051單片機實例教程》 李學禮 主編 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　6.《Proteus教程——電子線路設計、制版與仿真》 朱清慧 張鳳蕊 翟天嵩

36、 王志奎 編著 清華大學出版社 </p><p>　　7.《21天學通C語言》 王正仲 等編著 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　8.《新概念51單片機C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略》 郭天翔 編著 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　9.《電子線路CAD實用教程》（第3版） 潘永順 沙河 編著 西安電子科技大學出版社 </p>&l

37、t;p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一：多臺設備自動循環(huán)控制系統(tǒng)設計電路原理圖（圖 附錄-1）</p><p>　　圖 附錄 – 1 多臺設備自動循環(huán)控制系統(tǒng)設計電路原理圖</p><p>　　附錄二：Proteus仿真效果圖（圖 附錄-4）</p><p>　　圖 附錄 – 4 Proteu

38、s仿真效果圖</p><p>　　附錄三：多臺設備自動循環(huán)控制系統(tǒng)設計C語言程序清單</p><p>　　#include<reg52.h> //包含52系列單片機頭文件#include<intrins.h> //包含左右移函數(shù)的頭文件#define uchar unsigned charuchar code DSY_CODE[]={0x3f,0x06,0x

39、5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //共陰0~9顯示uchar data flag; //設標志位int i,y;sbit aa=P3^0; //P3.0口為循環(huán)控制位，低電平時各設備循環(huán)運行sbit bb=P3^2; //P3.2口為全部工作位，低電平時所有設備均運行 void delay(y) //延時子程序 { int z;