51单片机数字电压表设计
基于51单片机的数字电压表设计
二级学院铜陵学院
专业自动化
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指导教师
简易的数字电压表的设计
目录
一课程设计任务书·····························································································································错误！未定义书签。
1.1 设计题目、目的····················································································································错误！未定义书签。
1.2 题目的基本要求和拓展功能··························································································错误！未定义书签。
1.3 设计时间及进度安排··········································································································错误！未定义书签。
二设计内容············································································································································错误！未定义书签。
2.1 元器件选型······························································································································错误！未定义书签。
2.2 系统方案确定·························································································································错误！未定义书签。
2.3 51单片机相关知识··············································································································错误！未定义书签。
2.4 AD转换器相关知识··············································································································错误！未定义书签。
三数字电压表系统设计 (7)
3.1系统设计框图 (8)
3.2 单片机电路 (9)
3.3 ADC采样电路 (10)
3.4显示电路 (11)
3.5供电电路和参考电压·························································································································································· 3.6 数字电压表系统电路原理图·········································································································································四软件部分
4.1 主程序
4.2 显示子程序
五数字电压表电路仿真
5.1 仿真总图
5.2 仿真结果显示
六系统性能分析
七心得体会
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简易的数字电压表的设计
一课程设计任务书
智能仪表课程设计是自动化专业的专业实践课程。本课程的任务是通过设计完成功能的单片机系统，使学生掌握目前典型的自动化易表的一般设计要求和设计方法，掌握开发及设计工具的使用方法，通过这一实践过程，锻炼学生的动手能力和分析、解决问题的能力，培养对所学知识的综合应用能力。
1、设计的题目
简易数字电压表的设计
对简易数字电压表的设计，掌握目前自动仪表的一般设计要求，工程设计方法，开发及设计工具的使用方法。数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。
2、基本功能要求：
1.可以选择测量测量8路0-5V的8路输入电压值；
2.可轮流显示或单路选择显示（可选）；
3.测量显示最小分辨率为0.01V;测量误差约为0.02V；
4. 具有电压过低、过高声光报警功能，报警限可独立设置；
拓展功能：
（1）：测量电压范围扩大，可测量小电压和大电压；可测量显示0-2mA电流；
（2）：带通讯功能，电压测量值可在PC机上显示；
（3）：带实时存储记忆和复现功能；
3、设计时间及进度安排：
1、学分：3分
2、时间安排：3周
计划安排：
第17周任务布置，确定分组。任务分析，方案，绘制原理图：
第18周进行设计方案的确认，提交原理图，元器件清单何预定价格，进行购买；第18周硬件焊接，调试；软件编程，联合硬件的调试；
第19周撰写课程实际报告，分组验收答辩；
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简易的数字电压表的设计
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二 设计内容：
2.1 元器件选型：
A/D 转换器芯片ADC0809，AT89C52单片机，1602液晶显示器；
2.2 系统方案确定：
按系统功能实现要求，决定控制系统采用AT89C52单片机，A/D 转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便地进行8路其他A/D 转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。数字电压表系统设计方案框图如图。
P0：地址数据低8位口 P1：普通I/O 口 P2：地址高8位口 P3：特殊功能口
晶振电路保证信号传输同步，串口通信是与外界进行信息交换的一种方式， 按键电路中一个按键是单路和轮流显示的选择，一个按键是单路时的通道选择。
实现过程：
当外部0～5V 的模拟信号输入时，首先通过ADC8090转换模块进行转换，转换成数字信号并进入通道进行选择后，将信号传入AT89C52单片机时，单片机通过按键电路中的一个按键来选择单路还是8路，另一个按键作单路显示时选择通道，当选择完毕后将数据送入到显示器，通过P3特殊功能口经三极管驱动输出控制位。
2.3 51单片机相关知识
51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel 的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。
A T89C52 P0 P2 P1
P3
ADC0809
LED 显示器
上电复位 串口通信 电源电路 按键电路 晶振电路
简易的数字电压表的设计
单片机是在一块芯片内集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机内包含以下几个部件：一个８位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；
4KB的ROM程序存储器；
一个128B的RAM数据存储器；
寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路；
32条可编程的I/O口线；
两个16位定时／计数器；
一个可编程全双工串行口；
５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图：
图1 51单片机引脚图
引脚功能：
Vcc: 电源电压
GND:地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。
在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。
在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或
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简易的数字电压表的设计
输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
与AT89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入.flash 编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX），P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流
在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX＠DPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVX＠RI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。
P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上位电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，
P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片复位。
ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。
如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。
PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次RSEN信号。
EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H－FFFFH），EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA
端状态。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
2.外部时钟：输入端接在XTAL1
输出端接在XTAL2
晶体可以在1.2mhz-12mhz之间任选，电容可以在20-60uf之间选择。
3.74ls244：是一个缓冲输入口，同时也是一个单向驱动器一减轻总线负担。
4.mc14024：用与二进制计数。
5.ADC0809：A/D转换器：
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简易的数字电压表的设计
2.4 AD转换器相关知识
ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道，8位逐次逼近式ＡＤ转换器。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8
路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
1．主要特性
1）8路8位A／D转换器，即分辨率8位。
2）具有转换起停控制端。
3）转换时间为100μs
4）单个＋5V电源供电
5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。
6）工作温度范围为-40～＋85摄氏度
7）低功耗，约15mW。
2 内部结构
ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图13．22所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。
3．外部特性（引脚功能）
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A／D转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC： A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC 变为高电平，指示A／D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
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简易的数字电压表的设计
图2 ADC0909引脚
三数字电压表系统设计
3.1系统设计框图
此次设计的是数字电压表，要求的电压范围是0~5v，而设计扩展的量程为0~25v。系统
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简易的数字电压表的设计
设计主要包括四个部分：分别是电源模块、AD模数转换部分、51单片机最小系统部分、1602液晶显示部分。首先由单片机初始化ADC0809模数转换芯片和1602液晶显示，当外接被测电压后，ADC0809将模拟电压信号转换为数字信号输入到单片机的I/O口，通过单片机处理后将电压的大小显示在1602液晶上面。如下是本次设计作品的框图：
电源模块
AD模数转换51单片机1602液晶显示
图3 系统框图
3.2 单片机电路
单片机最小系统如下图所示，各个引脚都已经标出，而且四个I/O口都已经用排阵引出，方便外接I/O扩展用。
图4 单片机最小系统
3.3 ADC采样电路
由于ADC0809是带地址锁存的模数转换器件，ADDA、ADDB、ADDC为模拟通道选择，编码为000~111分别选中IN0~IN7。ALE为地址锁存信号，其上升沿锁存ADDA、ADDB、ADDC 的信号，译码后控制模拟开关，接通八路模拟输入中相应的一路。CLK为输入时钟，为AD
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简易的数字电压表的设计
转换器提供转换的时钟信号，典型工作频率为640KHz。START为AD转换启动信号，正脉冲启动ADDA~ADDC选中的一路模拟信号开始转换。OE为输出允许信号，高电平时候打开三态输出缓存器，是转换后的数字量从D0~D7输出。EOC为转换结束信号，启动转换后EOC变为低电平，转换完成后EOC编程高电平。
图5 ADC模数转换
3.4显示电路
以下是1602液晶引脚的接线图，中间没有接线的为数据控制端口。 1602字符型通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样：
图6 1602引脚图
3.5供电电路和参考电压
由于此次系统的芯片工作电压为+5v，所以用常用的三端稳压器LM317和LM337构成的电源系统供电，其中ADC0809要提供一个准确的参考电源才能正常的工作，而LM317正好能够达到要求。
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简易的数字电压表的设计
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图7 系统供电部分
3.6 数字电压表系统电路原理图
简易数字电压测量电路由A/D 转换、数据处理及显示控制等组成，电路原理图如图所示。A/D 转换由集成电路0809完成。0809具有8路模拟输入端口，地址线（23~ 25脚）可决定
对哪一路模拟输入作A/D 转换。22脚为地址锁存控制，当输入为高电平时，对地址信号进
行锁存。6脚为测试控制，当输入一个2uS 宽高电平脉冲时，就开始A/D 转换。7脚为A/D
转换结束标志，当A/D 转换结束时，7脚输出高电平。9脚为A/D 转换数据输出允许控制，
当OE 脚为高电平时，A/D 转换数据从该端口输出。10脚为0809的时钟输入端，利用单片机30脚的六分频晶振频率再通过14024二分频得到1MHz 时钟。单片机的P1、P3.0~P3.3端口
作为四位LED 数码管显示控制。P3.5端口用作单路显示/循环显示转换按钮，P3.6端口用作单路显示时选择通道。P0端口作A/D 转换数据读入用，P2端口用作0809的A/D 转换控制。
图8 数字电压表总原理图
简易的数字电压表的设计
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MC14024：二进制计数器
74LS244：是一个缓冲输入口,同时也是一个单向驱动器以减轻总线负担
四 软件部分：
主程序：
在刚上电时，系统默认为循环显示8个通道的电压值状态。当进行一次测量后，将显
示每一通道的A/D 转换值，每个通道的数据显示时间为1S 左右。主程序在调用显示子程序和测试之程序之间循环，主程序流程图见图。
显示子程序：
显示子程序采用动态扫描法实现四位数码管的数值显示。测量所得的A/D 转换数
据放在70H~77H 内存单元中，测量数据在显示时需转换成10进制BCD 码放在78H~7BH 单元中，其中7BH 存放通道标志数。寄存器R3用作8路循环控制，R0用作显示数据地址指针。
开始
初始化
调用A/D 转换子程序
调用显示子程序
开始
启动测试（TESTART ）
简易的数字电压表的设计
地址数小于8？
结束
以下是简易数字电压表的单片机控制源程序：
#include
#include
#define addata P0 //模拟电压数据采集入口
#define Disdata P1 //显示数据段码输出口
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit START=P2^4; //启动一次转换位
sbit ALE=P2^3; //地址锁存位
sbit OE=P2^5; //0809输出控制位
sbit EOC=P3^7; //A/D转换结束标志位
sbit DISX=Disdata^0; //LED小数点控制位
sbit k1=P3^5; //循环/单路选择控制位
sbit k2=P3^6; //显示通道控制位
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简易的数字电压表的设计
sbit A=P2^0;
sbit D=P2^1;
sbit C=P2^2;
uchar code dis_7[11]={0x03,0x9F,0x25,0x0D,0x99,0x49,0x41,0x1F,0x01,0x09,0xFF};
/*共阳8段LED数码管段码表0.1.2.3.4.5.6.7.8.9.不亮*/
uchar code scan_con[4]={0xf1,0xf2,0xF4,0xF8};
//四位数码管数值动态扫描显示控制
uchar data ad_data[8]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//定义8个数据内存单元
uint data dis[5]={0x00,0x00,0x00,0x00,0x00};
//定义4个显示数据单元和1个数据存储单元
/**********1ms延时子函数***********/
delaylms(uint t) //t=1
{
uint i,j;
for(i=0;i for(j=0;j<100;j++) ; } /************显示扫描子函数***************/ scan() { uchar k,n; int h; dis[3]=1; //通道初值为1 for(n=0;n<8;n++) //每次显示8个数据 { if(k2==0) break; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51; //余数暂存 dis[4]=dis[4]*10; //计算十位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10; //计算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(h=0;h<100;h++) //每个通道显示时间控制约为一秒 { if(k2==0) break; for(k=0;k<4;k++) //4位LED扫描控制 { if(k2==0) break; Disdata=dis_7[dis[k]]; - 14 - 简易的数字电压表的设计 if(k==2) { DISX=0; } P3=scan_con[k]; //P3.0-P3.3控制四个数码管的输出 delaylms(3); P3=0xff; } } if(k2==1) dis[3]++; if(dis[3]>=8) dis[3]=0; } } /*************通道选择函数*********************/ tongdao() { uint m,i,n; dis[2]=ad_data[n]/51; dis[4]=ad_data[n]%51; //余数暂存 dis[4]=dis[4]*10; //计算十分位 dis[1]=dis[4]/51; dis[4]=dis[4]%51; dis[4]=dis[4]*10; //计算百分位 dis[0]=dis[4]/51; for(m=0;m<100;m++) //每个通道显示时间控制约为一秒 { if(k2==0) break; for(i=0;i<4;i++) //4位LED扫描控制 { Disdata=dis_7[dis[i]]; if(i==2) { DISX=0; } P3=scan_con[i]; //P3.0-P3.3控制四个数码管的输出 delaylms(3); P3=0xff; } } } - 15 - 简易的数字电压表的设计 /*************0809A/D转换子函数*******************/ test() { uchar m; for(m=0;m<8;m++) { switch (m) { case 0:{A=0;D=0;C=0;break;} case 1:{A=1;D=0;C=0;break;} case 2:{A=0;D=1;C=0;break;} case 3:{A=1;D=1;C=0;break;} case 4:{A=0;D=0;C=1;break;} case 5:{A=1;D=0;C=1;break;} case 6:{A=0;D=1;C=1;break;} case 7:{A=1;D=1;C=1;break;} } START=1; ALE=START; //转换通道地址锁存 _nop_(); _nop_(); START=0; ALE=0; //开始转换命令 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();//延时8US while(EOC==0) { _nop_(); } //等待转换结束 OE=1; ad_data[m]=addata; delaylms(1); OE=0; } } /************************主函数***************************/ - 16 - 简易的数字电压表的设计 main() { uint n,m; P0=0xff; //初始化窗口 P1=0x00; P3=0xff; while(1) { if(k2==0) { while(1) { test(); for(m=0;m<250;m++) { n=k2; tongdao(); if(k1==0) break; if(k2==0) break; } if(n==1) { if(k2==0) dis[3]++; } if(dis[3]>=8) dis[3]=0; if(k1==0) break; } } else { while(1) { test(); scan(); if(k2==0) break; } } } - 17 - 简易的数字电压表的设计 - 18 - 五 数字电压表电路仿真 5.1 仿真总图 为了验证此次设计原理图的正确性，在制作实物之前用专业软件做了仿真，在Proteus 软件中设置AT89C51单片机的晶振频率为12 MHz 。本电路EA 接高电平，没有扩展片外ROM 。如下图是此次系统仿真的总原理图部分： 图8 仿真总图 通过用protues 软件的仿真发现此次设计的系统原理图能够实现电压的正确测量，而且电压的误差较小，1602液晶屏能够正确显示出测量出来的结果。 5.2 仿真结果显示 如下图为此次仿真的测量电压的结果的截图： 图9 仿真结果显示 简易的数字电压表的设计 六系统性能分析 通过理论分析和电路仿真，现在对此次课程设计的数字电压表系统设计结果进行总结。通过仿真我们可以看到仿真结果和理论分析是相符合的，也即此次设计的系统能够在一定的条件下达到课程设计目的，实现对外接电压的测量，电路结构简单，但是可以看出在系统的稳定性及可靠性方面做得不够。具体体现在以下几个方面： （1）数字电压表系统中对于外界被测电压的变化反应不够灵敏，变化比较慢，主要是因为ADC模数转换芯片的转换速率不够； （2）数字电压表系统测量的外界电压不够准确，跟用示波器或者高精度的电压表测量的结果有偏差，主要是因为ADC芯片的位数不够； （3）而且ADC的参考电压不准确也会造成测量结果的不准确； （4）另外很重要的影响因素是因为AD芯片的测量输入电压最大为5v，而设计的是25v，量程扩大了五倍，运用的是电阻分压网络，如果用精密电阻可以做到很高的精度，而设计中用的是5%误差的碳膜电阻，温度系数高，而且不稳定，这是很重要的一个影响因素。 针对上述问题，理论上可以用一下方法进行改进： （1）在换用高精度的ADC芯片能够改善测量精度的问题，一般用12位AD既能满足要求； （2）制作高精度电压参考源，通过提高ADC模数转换芯片的参考电压的精度来提高测量的电压精度； （3）运用高精度的金属膜电阻构成分压网络，能够最大限度提高精度； （4）通过查阅书籍可以找到ADC0809的误差系数和碳膜电阻的温度系数，然后在编程的时候进行软件的补偿和参数校正，能够最优化的用软件来补偿硬件的误差问题，这个在编程思想中是很重要的。 虽然时间紧迫，最终按照仿真成功的原理图焊接实物，并调试，调试成功！而且在老师的指点下，使系统得到了最大优化的提高。 七心得体会 - 19 - 简易的数字电压表的设计 通过三周的简易数字电压表的课程设计，是我与同学的讨论与认真计算设计分析所完成的，课程设计的任务是设计、组装并调试一个数字电压表测量系统。需要我们综合运用单片机等课程的知识，通过查阅资料、方案论证与选定；设计和选取电路和元器件；分析指标及讨论，完成设计任务。 在这次课程设计中，我学会了怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路。动手能力得到很大的提高。从中我发现自己并不能很好的熟练去使用我所学到的高频电路知识。在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力。但由于电路比较简单、定型，而不是真实的生产、科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析、定量计算逐步，元器件选择等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。这对今后从事技术工作无疑是个很好的训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。 同时也让我充分认识到自己的空想与实践的差别，认识莫眼高手低，莫闭门造车，知识都在不断更新和流动之中，而扎实的基础是一切创造的源泉，只有从本质上理解了原理，才能更好的于疑途寻求柳暗花明，实现在科学界的美好畅游和寻得创造的快乐。 还有就是每次在组团做试验都会感觉特别的充实，我们可以按照自己设计的电路去完成，老师也不是死板的要求我们怎么怎么，而是给了我们尽可能大的自己决定的余地，这次的元器件都是按照我们设计出来的电路参数给定的，而且每位老师都很耐心的为我们解决试验中所出现的问题，最后真心的感谢老师对我们课程设计的建议和帮助，我们才得以圆满的完成这次课程设计！ - 20 - 《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 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。 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.3 本次设计要求 本次设计的作品要求制作数字电压表的量程为0到10v，由于用到的模数转换芯片是ADC0809，设计系统给的供电电压为+5v，所以能够测量的电压围为-0.25v到5.25v之间，但是一般测量的直流电压围都在这之上，所以采用电阻分压网络，设计的电压测量围是0到25v之间，满足设计要求的最大量程5v的要求。同时设计的精度为小数点后三位，满足要求的两位小数的精度，在不考虑AD芯片的量化误差的前提下，此次设计的精度能够满足一般测量的要求。 2单片机和AD相关知识 2.1 51单片机相关知识 51单片机是对目前所有兼容intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是intel的8031单片机，后来随着技术的发展，成为目前广泛应用的８为单片机之一。单片机是在一块芯片集成了CPU、RAM、ROM、定时器／计数器和多功能I/O口等计算机所需要的基本功能部件的大规模集成电路，又称为MCU。51系列单片机包含以下几个部件： 一个８位CPU；一个片振荡器及时钟电路； 4KB的ROM程序存储器； 一个128B的RAM数据存储器； 寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储空间的控制电路； 32条可编程的I/O口线； 两个16位定时／计数器； 一个可编程全双工串行口； ５个中断源、两个优先级嵌套中断结构。51系列单片机如下图： 图1 51单片机引脚图 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 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： 毕业论文声明 本人郑重声明： 1．此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2．本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3．若在大学学院毕业论文审查小组复审中，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者（签名）： 年月 关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 单片机硬件实习任务书 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）。 基于STC89C51单片机的数字电压表设计 0 引言 数字电压表的设计和开发已有很多类型和款式，传统的数字电压表有自己的特点，它们适合在现场做手工测量，而要完成远程测量并对测量的数据做进一步处理，运用传统的数字电压表是无法完成的。为此，本文设计了基于PC通信的数字电压表，该表既可以完成测量数据的传递，又可借助PC进行测量数据的处理。所以，这种类型的数字电压表无论在功能和实际应用上，都具有传统数字电压表无法比拟的优点，这使得它的开发和应用都具有良好的前景。 1 系统构成 本系统主要由硬件和软件两部分构成，硬件主要包括数据采集电路，单片机最小数据采集系统，单片机与PC机的接口电路等。软件主要有单片机数据采集程序，单片机与上位机通信程序，以及上位机数据处理程序。 2 数据采集电路原理 该新型数字电压表测量的电压类型为直流，测量范围为0～5 V，下位机采用的单片机为STC89C51，AD转化采用的是最常见的ADC0809，可通过RS232串行口与PC机进行通信，以传送所测量的直流电压数据。图1所示是该数字电压表的数据采集电路。电路的设计已做到了最小化，即没有用任何附加逻辑器件做接口电路，便可实现单片机对ADC0809转换芯片的操作。图1中的ADC0809是8位的模数转化芯片，片内有8路模拟选通开关以及相应的通道锁存译码电路，转化时间大约为100μs左右。在电路应用中，首先要指定ADC0809的数据通道，当外部电压进入芯片后，STATR信号由高到低，在脉冲的下降沿ADC0809开始转换，同时管脚EOC电平变低，表示转化正在进行，转化完成之后，管脚EOC的电平变高，表示一次转化结束。 3 软件编程 本系统的软件程序主要包括下位机数据采集程序、上位机可视化界面程序、单片机与PC 机的串口通信等。单片机可采用C51编程，上位机操作可采用VC++6．0进行可视化编程，这样，在串口调试的时候，就可以借助“串口调试助手”工具，并有效利用这个工具提高，整个系统效率 3．1 单片机编程 单片机在这个系统中所起的作用是控制ADC0809进行数据转化，并将转化的数据通过串口发送到上位机上。因为单片机做数据处理的能力不是很强，所以，将所采集的数据转化量送到PC机上，再利用PC机强大的数据处理能力来进行处理，最后得出想要的结果。因为ADC0809的CLOCK需要外接时钟信号(一般接500 kHz)，这个时钟信号频率可以用标准的振荡电路产生，也可以用单片机自带的TO或T1口产生。为了设计的最小化，本设计采用的是自带的TO口来提供时钟信号。其程序如下： 3．2 上位机编程 上位机采用VC++6．0实现可视化界面及与下位机的通信功能。VC++是基于Windows 单片机系统课程设计 成绩评定表 设计课题 单片机系统课程设计 目录 第1章数字式秒表的设计介绍 (5) 1.1设计任务及功能要求说明 (5) 1.2工作原理及其方法 (5) 第2章数字式秒表硬件系统的设计 (7) 2.1数字式秒表硬件系统各模块功能简要介绍 (7) 2.1.1 AT89S52简介 (7) 2.1.2时钟电路 (8) 2.1.3键盘电路 (8) 2.1.4复位电路 (9) 2.1.5 驱动及显示电路 (9) 2.1.6 单片机下载口电路 (10) 2.2 数字式秒表的硬件系统设计图…………………11. 2.2.1 电路原理图…………………………………….11. 2.2.2 PCB图…………………………………………11. 第3章数字式秒表软件系统的设计………………….11. 3.1 数字式秒表使用单片机资源情况 (11) 3.2 主程序流程图……………………………………12. 3.3中断服务程序流程图 (12) 3.4显示程序流程图 (14) 3.5软件系统程序清单 (14) 第4章设计总结 (15) 4.1 数字式秒表的设计结论及使用说明 (15) 4.2 程序仿真与结果 (15) 4.3 误差分析及解决方法……………………………16.. 总结 (16) 参考文献 (17) 附录 (17) 第1章数字式秒表的设计介绍 1.1设计任务及功能要求说明 由单片机接收小键盘控制递增计时，由LED 显示模块计时时间，显示格式为 XX（分）：XX（秒）.XX，精确到0.01s的整数倍。绘制系统硬件接线图，并进行系统仿真和实验。画出程序流程图并编写程序实现系统功能。 使用单片机AT89S52作为主要控制芯片，以四位一体共阳极数码显示管通过三极管驱动作为显示部分，设计一个具有特定功能的数字式秒表。该数字式秒表上电或按键复位后能自动显示系统提示符“P.”，进入准备工作状态。该数字式秒表通过按键控制可实现开始计1时、暂停计时、连续计时、清零和停止功能。 1.2工作原理及其方法 使用AT89S52单片机作为核心控制部件，采用12M晶体振荡器及微小电容构成振荡电路；采用S8550作为数码管的驱动部分；用两个四位一体共阳极或共阴极数码显示管作为显示部分，构成数字式秒表的主体结构，配合独立式键盘和复位电路完成此秒表的复位、计时、连续、清零、停止各项功能。 对于时钟，它有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法。 LED数码显示器有如下两种连接方法：共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5V，每个发光二极管的阴极通过电阻 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 微控制器技术创新设计实验报告 姓名：学号：班级： 一、项目背景 使用单片机AT89C52和ADC0808设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示。在单片机的作用下，能监测两路的输入电压值，用8位串行A/D转换器，8位分辨率，逐次逼近型，基准电压为 5V；显示精度伏。 二、项目整体方案设计 ADC0808 是含8 位A/D 转换器、8 路多路开关，以及与微型计算机兼容的控制逻辑的CMOS组件，其转换方法为逐次逼近型。ADC0808的精度为 1/2LSB。在AD 转换器内部有一个高阻抗斩波稳定比较器，一个带模拟开关树组的256 电阻分压器，以及一个逐次通近型寄存器。8 路的模拟开关的通断由地址锁存器和译码器控制，可以在8 个通道中任意访问一个单边的模拟信号。 三、硬件设计 四、软件设计#include<> #include"" #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit OE = P2^7; sbit EOC=P2^6; sbit START=P2^5; sbit CLK=P2^4; sbit CS0=P2^0; sbit CS1=P2^1; sbit CS2=P2^2; sbit CS3=P2^3; uint adval,volt; uchar tab[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E}; void delayms(uint ms) { 题目：简单51单片机数字时钟设计 院系: 物理与电气工程学院 专业：自动化专业 班级：10级自动化 姓名：苏吉振 学号：101103022 老师：李艾华 引言 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS 化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。 单片机模块中最常见的是数字钟，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个 人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 目录 摘要........................................................................ I 1 绪论. (1) 1.1数字电压表介绍 (1) 1.2仿真软件介绍 (1) 1.3 本次设计要求 (2) 2 单片机和AD相关知识 (3) 2.1 51单片机相关知识 (3) 2.2 AD转换器相关知识 (4) 3 数字电压表系统设计 (5) 3.1系统设计框图 (5) 3.2 单片机电路 (5) 3.3 ADC采样电路 (6) 3.4显示电路 (6) 3.5供电电路和参考电压 (7) 3.6 数字电压表系统电路原理图 (7) 4 软件设计 (8) 4.1 系统总流程图 (8) 4.2 程序代码 (8) 5 数字电压表电路仿真 (15) 5.1 仿真总图 (15) 5.2 仿真结果显示 (15) 6 系统优缺点分析 (16) 7 心得体会 (17) 参考文献 (18) 1 绪论 1.1数字电压表介绍 数字电压表简称DVM，数字电压表基本原理是将输入的模拟电压信号转化为数字信号，再进行输出显示。而A/D转换器的作用是将连续变化的模拟信号量转化为离散的数字信号，器基本结构是由采样保持，量化，编码等几部分组成。因此AD转换是此次设计的核心元件。输入的模拟量经过AD转换器转换，再由驱动器驱动显示器输出，便得到测量的数字电压。 本次自己的设计作品从各个角度分析了AD转换器组成的数字电压表的设计过程及各部分电路的组成及原理，并且分析了数模转换进而使系统运行起来的原理及方法。通过自己的实践提高了动手能力，也只有亲历亲为才能收获掌握到液晶学过的知识。其实也为建立节约成本的意识有些帮助。本次设计同时也牵涉到了几个问题：精度、位数、速度、还有功耗等不足之处，这些都是要慎重考虑的，这些也是在本次设计中的收获。 1.2仿真软件介绍 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows 操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是: (1)现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 (2)支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、 A VR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 (3)提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 (4)具有强大的原理图绘制功能。 可以仿真51系列、A VR、PIC、ARM、等常用主流单片机。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的 基于stc89c51单片机的秒表 //基于stc89c51单片机的秒表 //应用定时器和中断的知识。 //两个按键。K1是启动/暂停按键。K2是复位按键。 //显示数字从0-99. //zzuli_wuzhipeng #include void display() // 显示程序 { shi=time/10; // 分离十位 ge=time%10;// 分离个位 P2=0x01; P1=seg_date[ge];//显示个位 delay(1); P2=0x02; P1=seg_date[shi];//显示十位 delay(1); } void key() // 键盘处理程序 { if( K1==0 ) // K1键功能 { K1num++; delay(1); if( K1==0 ) { while(!K1); if( K1num==1 ) {TR0=1; } if( K1num==2 ) {TR0=0;K1num=0; } } } if(K2==0) // K2键功能 { delay(1) ; if (K2==0) { while (!K2); TR0=0; time=0; TR0=1; } } } void main () //主函数 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 仿真图： /*********************************包含头文件********************************/ #include unsigned char CH; //通道变量 unsigned char dis[] = {0x00, 0x00, 0x00}; //显示数值 /*******************************共阳LED段码表*******************************/ unsigned char code tab[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; char code tablewe[]={ 0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xfe }; /**************************************************************************** 函数功能:AD转换子程序 入口参数:CH 出口参数:dat ****************************************************************************/ unsigned char adc0832(unsigned char CH) { unsigned char i,test,adval; adval = 0x00; test = 0x00; Clk = 0; //初始化 DATI = 1; _nop_(); CS = 0; _nop_(); Clk = 1; _nop_(); if ( CH == 0x00 ) //通道选择 摘要 近年来随着科学技术的发展，单片机的应用正在不断走下面还深入。本文简单阐述了基于单片机的数字秒表的的设计。本设计的主要特点是计时精度达到0.01秒，是各种体育竞赛的必要设备之一。 本设计的数字秒表采用AT89S52单片机为主要器件，利用其定时器的原理，结合显示电路、LED数码管以及外部外部中断电路来设计计时器。将软硬件结合起来，使得系统能实现0~99.99秒的计时，计时精度位0.01秒。硬件系统利用proteus仿真，在仿真中就能观察到系统的实际运行情况。 关键字：单片机数字秒表仿真 一硬件设计 1、1 总体方案的设计 数字秒表具有显示直观、读取方便、精度高等优点，在计时中广泛应用。本设计中用单片机和数码管组成数字秒表力求结构简单。 设计中包括硬件电路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要有主控制器、控制按钮与显示电路组成。主控制器采用单片机AT89S52，显示电路采用四位共阴极数码管显示计时时间。 本设计利用AT89S52单片机的定时器，使其能精确计时。利用中断系统使其实现启动和暂停的功能，P0口输出段码数据，P2.0~P2.2连上译码器作为位选，P3.2和P3.3接口的两个按钮分别实现启动和暂停功能。设计的基本要求是正确性。硬件电路按下图进行设计。 计时器采用T0中断实现，定时溢出中断周期为1ms，当溢出中断后向CPU发出溢出中断请求，每发出10次中断请求就对10ms位 （即最后一位）加一，达到100次就对100ms位加一，以此类推，直到99.99s为止。 再看按键的处理。两个按键采用中断的方法，设置外部中断0和外部中断1位脉冲边沿触发方式，这样一来每当按键按下时便会触发中断，从而实现启动和暂停。 1.2 单片机的选择 本设计在选取单片机时，充分借鉴了许多成型产品使用单片机的经验。并根据自己的实际情况，选用了ATMEL公司的AT89S52。 ATMEL公司的89系列单片机以其卓越的性能、完善的兼容性、快捷便利的电擦写操作、低廉的价格完全替代了87C51/62和8751/52，低电压、低功耗，有DIP、PLCC、QFP封装，是目前性能最好、价格最低、最受欢迎的单片机之一。 AT89S52为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8XC52相同，其主要用于汇聚调整时的功能控制。功能包括对汇聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，汇聚调整控制，汇聚测试图控制等。 单片机外部结构 AT89S52单片机采用40脚的DIP封装，如下所示。 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 2.2 单片机系统流程图 主流程图键盘扫描流程图 时钟流程图 第三部分主要器件及简介 3.1 主要器件 1. STC89C51单片机； 2．LCD1602液晶显示屏； 3.2 主要器件简介 1．STC89C51单片机简介 STC89C51是采用8051核的ISP（In System Programming）在系统可编程芯片，最高工作时钟频率 为80MHz，片内含8K Bytes的可反复擦写1000次的 Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系 统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。 2．LCD1602液晶显示屏简介基于89C51单片机的秒表课程设计讲解
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