單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告--多臺(tái)設(shè)備自動(dòng)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(tái)設(shè)備自動(dòng)循環(huán)控制”，目的在于用發(fā)光二極管模擬工廠里的機(jī)器設(shè)備，通過(guò)編程控制8052系列單片機(jī)，讓這些設(shè)備按照要求循環(huán)運(yùn)行。</p><p>　　意義： 1有助于加深我們對(duì)操作系統(tǒng)這門課程的理解，我們?cè)谡n堂上學(xué)的都是基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)于如何用程序語(yǔ)言來(lái)描述所學(xué)知識(shí)還是有一定難

2、度。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)能直接有效地訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維、培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。即使是一個(gè)簡(jiǎn)單的程序，依然需要學(xué)生有條不理的構(gòu)思。 </p><p>　　3. 有利于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的學(xué)習(xí)態(tài)度，在程序設(shè)計(jì)過(guò)程里，當(dāng)我們輸入程序代碼的時(shí)候，如果不夠認(rèn)真或細(xì)心，那么可能就導(dǎo)致語(yǔ)法錯(cuò)誤，從而無(wú)法得出運(yùn)行結(jié)果。那么，

3、這個(gè)我們反復(fù)調(diào)試，反復(fù)修改的過(guò)程，其實(shí)也是對(duì)我們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的一個(gè)鍛煉。</p><p><b>　　2.方案的論證</b></p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　用單片機(jī)控制二極管（代替現(xiàn)實(shí)設(shè)備），使其按要求循環(huán)運(yùn)行。</p><p><b>　　2.2

4、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.用8只發(fā)光二極管代替8臺(tái)設(shè)備，接在P1口上。</p><p>　　2.P3.0和P3.2為控制口，用導(dǎo)線連接開關(guān)，用開關(guān)控制設(shè)備的運(yùn)行與停止。</p><p>　　3.沒(méi)有按鈕按下時(shí)，8臺(tái)設(shè)備全部運(yùn)行，P3.0按鈕按下時(shí)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(gè)過(guò)程開始循

5、環(huán)運(yùn)行，當(dāng)P3.2按鈕按下時(shí)8只發(fā)光二極管全部點(diǎn)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(yùn)行的設(shè)備的編號(hào)。</p><p>　　2.4各部分元器件選用方案論證</p><p>　　2.4.1單片機(jī)的選用</p><p>　　本

6、課題由于要求使用8052系列單片機(jī)，故在此系列中選擇。</p><p>　　市場(chǎng)上現(xiàn)使用較多的52系列單片機(jī)有Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52、AT89S52，以及STC公司生產(chǎn)的STC89C52、STC89S52，對(duì)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(gè)機(jī)械周期只要6個(gè)時(shí)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(duì)比后選擇使用STC89C52單片機(jī)芯片。</

7、p><p>　　2.4.2顯示元器件的選用</p><p>　　通過(guò)學(xué)習(xí)和調(diào)查市場(chǎng)行情，我們發(fā)現(xiàn)，能夠用來(lái)做顯示器使用的有8段數(shù)碼管、液晶顯示屏以及點(diǎn)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(fù)雜的電路；液晶顯示屏價(jià)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(diǎn)陣模塊不適合做靜態(tài)顯示。</p>

8、<p>　　因?yàn)楸菊n題只需要控制8臺(tái)設(shè)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(lái)限制流過(guò)發(fā)光二極管的電流，若選用電阻過(guò)小，則二極管容易因過(guò)流而燒掉，若選用電阻過(guò)大，則二極管容易因電流過(guò)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(xiàng)參數(shù)后發(fā)現(xiàn)，發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)電流約為10mA，發(fā)光二極管導(dǎo)通電阻很小可忽略不計(jì)，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(jī)正常運(yùn)行，可靠、穩(wěn)定的電源必不可少，在以往的電子設(shè)計(jì)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(shí)且需要更多成本故放棄。因?yàn)槲覀円话愣加玫焦P記本做課程設(shè)計(jì)，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(jī)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(dǎo)線若干

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

12、<p>　　本設(shè)計(jì)采用STC89C52RC單片機(jī)作為系統(tǒng)控制芯片，單片機(jī)接收INT0、RXD傳來(lái)的中斷信號(hào)并轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)8臺(tái)設(shè)備的控制，以8段LED數(shù)碼管為顯示模塊，將正在運(yùn)行的設(shè)備編號(hào)同步地顯示出來(lái)，在控制電路中，主要是由兩個(gè)按鈕來(lái)指揮設(shè)備的運(yùn)行方式。</p><p>　　3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　最小系統(tǒng)包括晶振電路、復(fù)位電路和電源部分。圖3-2為單片機(jī)最小系統(tǒng)

13、。</p><p>　　圖 3 – 2 單片機(jī)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(gè)按鈕組成，其中一個(gè)按鈕與P3.0口相連，另一

14、按鈕與P3.2口相連，兩個(gè)按鈕的公共端接地。當(dāng)按鈕被按下時(shí)，與該按鈕所接的單片機(jī)端口變?yōu)榈碗娖剑盘?hào)傳入單片機(jī)內(nèi)，申請(qǐng)中斷。單片機(jī)將響應(yīng)中斷，根據(jù)中斷程序控制8臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行方式。</p><p><b>　　3.4設(shè)備模塊</b></p><p>　　設(shè)備模塊如圖3-4所示。</p><p>　　圖 3 – 4 設(shè)備模塊</p>

15、<p>　　設(shè)備模塊主要由8只LED發(fā)光二極管代替工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的8臺(tái)設(shè)備，通過(guò)控制發(fā)光二極管的亮暗方式從而達(dá)到模擬控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)8臺(tái)設(shè)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(guò)大而燒掉，也防止可能因電流過(guò)小而無(wú)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(jī)對(duì)應(yīng)P0口相連，從而被單片機(jī)所控制。8只發(fā)光二極管有一公共端，且接高電平。

16、當(dāng)P0口輸出低電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管點(diǎn)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(jī)處于輸出狀態(tài)時(shí)排阻將P0口電位拉高。由于共陽(yáng)極數(shù)碼管使用時(shí)需加驅(qū)動(dòng)電路，增加了電路的復(fù)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(shí)際使用時(shí)，共陽(yáng)、共陰極數(shù)碼管需要用萬(wàn)用表進(jìn)行區(qū)分，且編程時(shí)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(shè)計(jì)</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(jī)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(shè)標(biāo)志位

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

21、 if(flag==0) break; //主程序運(yùn)行過(guò)程中當(dāng)產(chǎn)生中斷時(shí)跳出延時(shí)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(shí)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(wèn)題及解決措施</p><p><b>　　◎問(wèn)

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(wú)法燒寫進(jìn)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(jìn)去。</p><p><b>　　◎問(wèn)題2：<

25、;/b></p><p>　　數(shù)碼管焊接在萬(wàn)能板上后，在8只LED發(fā)光二極管正常運(yùn)行情況下，數(shù)碼管無(wú)法同步正常顯示。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　用萬(wàn)用表重新測(cè)量數(shù)碼管的參數(shù)后發(fā)現(xiàn)勿用了共陽(yáng)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(wèn)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(yáng)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(wèn)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(guò)大，換用學(xué)校發(fā)的500Ω電阻后，發(fā)光強(qiáng)度剛好。</p><p><b>　　◎問(wèn)題5：</b></p><p>　　使用Altium Designer軟件畫PCB時(shí)找不到目

28、標(biāo)元件如排針、排阻、STC89C52單片機(jī)、晶振相對(duì)應(yīng)的元件庫(kù)或封裝。</p><p><b>　　解決措施：</b></p><p>　　用其他元件庫(kù)代替目標(biāo)元件，實(shí)在無(wú)法代替的自己制作元件庫(kù)或封裝。</p><p><b>　　◎問(wèn)題6：</b></p><p>　　將PCB圖中的導(dǎo)線加粗后始終

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

30、><p>　　萬(wàn)能板搭電路并測(cè)試正確后的實(shí)物圖如圖5-1、圖5-2所示。</p><p>　　圖 5 – 1 實(shí)物圖（正面） 圖 5 – 2 實(shí)物圖（背面）</p><p><b>　　5.3運(yùn)行結(jié)果</b></p><p>　　運(yùn)行效果如圖5-3所示。</p><p>　

31、　圖 5 – 3 運(yùn)行效果圖</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)10多天的設(shè)計(jì)與制作，我終于較圓滿地完成了《多臺(tái)設(shè)備自動(dòng)循環(huán)控制》這一課題。雖然整體看來(lái)，一個(gè)不怎么復(fù)雜的電路花了10多天時(shí)間，效率比較低下，但對(duì)于第一次經(jīng)歷這種完整的過(guò)程的我來(lái)說(shuō)，其結(jié)果還是令人欣慰的。從設(shè)計(jì)電路到仿真，再到購(gòu)買元器件，在萬(wàn)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(tuán)隊(duì)的同學(xué)們能夠體會(huì)得到。</p><p>　　我們首先要感謝**老師對(duì)我們的悉心指導(dǎo)，她對(duì)我們的課題給予了較為詳細(xì)的講解，對(duì)我們的元器件選擇給予了幫助，作為個(gè)人，我要感謝我的同學(xué)，正是由于每一個(gè)人的共同努力才有了我們最終的結(jié)果。</p><p>　　單片機(jī)是很重要的一門課程，老

33、師和一些工作的朋友都曾說(shuō)過(guò)，如果學(xué)好一門單片機(jī)，就憑這個(gè)技術(shù)這門手藝找一個(gè)好工作也不成問(wèn)題。盡管我們?cè)谡n堂學(xué)到的內(nèi)容很有限，但在以后的學(xué)習(xí)中單片機(jī)還需要好好的深入研究和學(xué)習(xí)，學(xué)好了單片機(jī)也就多了一項(xiàng)生存的本錢。最后感謝老師對(duì)我們的精心指導(dǎo)和幫助，感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。</p><p>　　課題終究會(huì)結(jié)束，但我們的單片機(jī)生涯才剛剛開始，今后一定還將遇到更復(fù)雜的課題和更難以解決的問(wèn)題，我相信，只有依靠團(tuán)隊(duì)的力量，我們

34、才能取得成功，只有依靠堅(jiān)忍不拔的毅力我們才能戰(zhàn)無(wú)不勝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《單片機(jī)控制實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)及綜合應(yīng)用實(shí)例》 張大明 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 </p><p>　　2.《單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)》 陳益飛主編 國(guó)防工業(yè)出版社 </p><p>　　3.《Altium Des

35、igner原理圖與PCB設(shè)計(jì)》 周潤(rùn)景 張麗敏 王偉 編著 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　4.《電工電子實(shí)習(xí)教程》（第3版） 宋學(xué)瑞 主編 中南大學(xué)出版社 </p><p>　　5.《基于Proteus的8051單片機(jī)實(shí)例教程》 李學(xué)禮 主編 電子工業(yè)出版社 </p><p>　　6.《Proteus教程——電子線路設(shè)計(jì)、制版與仿真》 朱清慧 張鳳蕊 翟天嵩

36、 王志奎 編著 清華大學(xué)出版社 </p><p>　　7.《21天學(xué)通C語(yǔ)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(jī)C語(yǔ)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(shí)用教程》（第3版） 潘永順 沙河 編著 西安電子科技大學(xué)出版社 </p>&l

37、t;p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄一：多臺(tái)設(shè)備自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路原理圖（圖 附錄-1）</p><p>　　圖 附錄 – 1 多臺(tái)設(shè)備自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(tái)設(shè)備自動(dòng)循環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)C語(yǔ)言程序清單</p><p>　　#include<reg52.h> //包含52系列單片機(jī)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(shè)標(biāo)志位int i,y;sbit aa=P3^0; //P3.0口為循環(huán)控制位，低電平時(shí)各設(shè)備循環(huán)運(yùn)行sbit bb=P3^2; //P3.2口為全部工作位，低電平時(shí)所有設(shè)備均運(yùn)行 void delay(y) //延時(shí)子程序 { int z;