基于51單片機(jī)的脈沖控制器-課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　信息與電氣工程學(xué)院</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　?。?010 /2011 學(xué)年第 二 學(xué)期）</p><p>　　課程名稱 ： 《單片機(jī)應(yīng)用》課程設(shè)計(jì) </p><p>　　題 目 ： 脈沖控制器

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) ： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師 ： </p>

3、<p>　　設(shè)計(jì)周數(shù) ： 兩周 </p><p>　　設(shè)計(jì)成績(jī) ： </p><p>　　2011年07月08日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　?。? 課程設(shè)計(jì)目的………………………………………

4、……………………………………………３</p><p>　?。? 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)過程說明…………………………………………………………………３</p><p>　　２.１ 功能介紹……………………………………………………………………………………３</p><p>　?。?２.１ 電路原理………………………………………………………………………………３</p>

5、;<p>　?。?２.２ protel原理圖…………………………………………………………………………４</p><p>　　２.２.３ 各功能模塊電路設(shè)計(jì)…………………………………………………………………５</p><p>　?。?２.３.１ LED和蜂鳴器模塊……………………………………………………………５</p><p>　　２.２.３.２ 硬件復(fù)

6、位模塊和晶振模塊……………………………………………………５</p><p>　?。?２.３.３ 段碼輸出和共陰極數(shù)碼管模塊………………………………………………６</p><p>　?。?２.4 PCB圖…………………………………………………………………………………７</p><p>　?。?２.5 共陰極數(shù)碼管顯示碼對(duì)照表……………………………………………………

7、……７</p><p>　?。?３ 元件清單……………………………………………………………………………………８</p><p>　?。?４ 實(shí)際電路板成品圖…………………………………………………………………………９</p><p>　　２.５ 程序流程圖…………………………………………………………………………………10</p><p>　?。?/p>

8、.６ 匯編程序……………………………………………………………………………………11</p><p>　?。?６.１ 程序源代碼……………………………………………………………………………11</p><p>　　２.６.２ 代碼分析………………………………………………………………………………13</p><p>　?。? 課程設(shè)計(jì)結(jié)論……………………………………………

9、………………………………………13</p><p>　　４. 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………………15</p><p><b>　　1、課程設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過具體的功能電路進(jìn)一步熟練protel99se的應(yīng)用，進(jìn)一步熟練焊接技術(shù)，掌握萬(wàn)用電路板的使用方法和技巧，初步掌握單片機(jī)編程和

10、調(diào)試的技能，例如本課題的數(shù)碼管顯示模塊，中斷程序設(shè)計(jì)等。學(xué)會(huì)利用相關(guān)工具檢查電路和借助計(jì)算機(jī)或仿真儀器單步調(diào)試程序。注重團(tuán)隊(duì)合作，合理組織分工作業(yè)，耐心細(xì)心，不怕困難，各盡其力，勤動(dòng)手動(dòng)腦，善于分析問題，靈活解決問題，提出設(shè)計(jì)思路，模塊組合與技巧的實(shí)際操作。通過這些具體的體驗(yàn)，為以后步入崗位從事相關(guān)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2、課程設(shè)計(jì)正文</b></p

11、><p><b>　　２.１　功能介紹</b></p><p>　　脈沖控制器可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)加減計(jì)數(shù)。k1為加計(jì)數(shù)鍵，k2為減計(jì)數(shù)鍵，數(shù)碼管可以顯示０～９、Ａ、ｂ、Ｃ、ｄ、Ｅ、Ｆ。另外當(dāng)顯示為“０”且按下k2鍵，或者當(dāng)顯示為“Ｆ”且按下k1鍵時(shí)，蜂鳴器響，同時(shí)LED亮。</p><p>　　２.２.１　電路原理</p><p>

12、;　　由于課題要求采用中斷控制，所以k1可由INT0表示，k2可由INT1表示，P1.0輸出驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和LED。通過適當(dāng)編程就可以實(shí)現(xiàn)這樣的要求：當(dāng)按下k1時(shí)顯示加１，而當(dāng)按下k2時(shí)顯示減１，當(dāng)顯示為“０”且按下k2鍵，或者當(dāng)顯示為“Ｆ”且按下k1鍵時(shí)，蜂鳴器響，同時(shí)LED亮。另個(gè)在這里附帶共陰極八段數(shù)碼管引腳功能圖和AT89C51單片機(jī)引腳功能圖如下所示：</p><p>　　2.2-1 共陰極數(shù)碼管引腳圖

13、 2.2-2 AT89C51引腳圖</p><p>　?。?２.２　　protel原理圖</p><p>　　此圖同時(shí)包含了P1.0輸出通過三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和LED模塊，硬件復(fù)位模塊，晶振模塊，中斷模塊，I/O接口模塊，由P2構(gòu)成的段碼輸出模塊，共陰極數(shù)碼管模塊?？梢宰鳛樵矸治龊陀布{(diào)試的依據(jù)。</p><p>　?。?２.３　各

14、功能模塊電路設(shè)計(jì)</p><p>　?。?２.３.１　LED和蜂鳴器模塊</p><p>　　因?yàn)檎n題要求為L(zhǎng)ED亮?xí)r蜂鳴器同時(shí)響，這樣就可以把它們并聯(lián)到一起，鑒于單片機(jī)P1口帶負(fù)載能力有限，我們選擇了PNP三極管9012作為驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，為了給LED限流，我們又串入了電阻，這樣可以達(dá)到理想的結(jié)果。</p><p>　　模塊電路如右圖2-2-3-1所示</p&g

15、t;<p>　?。?２.３.２　硬件復(fù)位模塊和晶振模塊</p><p>　　如圖2-2-3-2左上角所示為硬件復(fù)位模塊，即單片機(jī)的最小系統(tǒng)，它由復(fù)位開關(guān)和10uF電容并聯(lián)而成，分別接到單片機(jī)的EA和RESET接口，當(dāng)開關(guān)閉合后，RESET接口為高電平，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。</p><p>　　如圖2-2-3-2左下角所示為晶振模塊，由6MHz的晶振和兩個(gè)20pF的電容構(gòu)成，接到單片

16、機(jī)的X1、X2端口，為單片機(jī)提供外部時(shí)鐘脈沖，從而使單片機(jī)可以運(yùn)行。</p><p>　?。?２.３.３ 段碼輸出和共陰極數(shù)碼管模塊</p><p>　　如圖2-2-3-3所示為段碼輸出和共陰極數(shù)碼管模塊，前者由P2口中的七個(gè)接口P2.0~P2.6構(gòu)成，由P2口出來的段碼經(jīng)過限流電阻直接送給數(shù)碼管顯示，而不再需要CD4511的驅(qū)動(dòng)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)本身有一定的帶負(fù)載能力，可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)數(shù)碼管。共

17、陰極數(shù)碼管也容易連接，只是在焊接時(shí)要注意其引腳排列順序和3、8引腳的接地（即電源負(fù)極）。</p><p>　?。?２.4　PCB圖</p><p>　?。?２.5　共陰極數(shù)碼管顯示碼對(duì)照表</p><p><b>　?。?３　元件清單</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī) 1個(gè)&l

18、t;/p><p>　　共陰極數(shù)碼管 1個(gè)</p><p>　　PNP三極管9012 1個(gè)</p><p>　　蜂鳴器 1個(gè)</p><p>　　紅色發(fā)光二極管 1個(gè)</p><p>　　6 M

19、Hz晶振 1個(gè)</p><p>　　10uF電容 1個(gè)</p><p>　　30pF電容 2個(gè)</p><p>　　開關(guān) 3個(gè)</p><p>　　330Ω電阻

20、 8個(gè)</p><p>　　1kΩ電阻 1個(gè)</p><p>　　10kΩ電阻 1個(gè)</p><p>　　導(dǎo)線 若干</p><p>　　萬(wàn)用電路板 1

21、個(gè)</p><p>　　焊錫、松香 適量</p><p>　?。?４ 實(shí)際電路板成品圖</p><p>　　在焊接時(shí)我們以PCB板圖作為參考，充分利用萬(wàn)用板的優(yōu)勢(shì)，比如成排交叉的電源線和地線、三孔相連的焊孔，我們本著盡量節(jié)省導(dǎo)線的原則安裝元器件，而且不少地方我們利用了元器件的引腳當(dāng)導(dǎo)線，更有少些短導(dǎo)線我們用從電阻上剪下的引腳做

22、成裸導(dǎo)線代替，同時(shí)保證導(dǎo)線之間不發(fā)生短路的可能。焊點(diǎn)全部在印刷電路一側(cè)，多余導(dǎo)線全用明線，這樣使得電路板做出來方便放置并容易檢測(cè)，但由于萬(wàn)用板孔距的限制因而使實(shí)際接線不太美觀，給它帶來了小小的缺陷。</p><p><b>　?。?５　程序流程圖</b></p><p><b>　?。?６　C語(yǔ)言程序</b></p><p&g

23、t;　?。?６.１　程序源代碼</p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit key1=P3^2;</p><p>　　

24、sbit tixing=P1^1;</p><p>　　sbit key2=P3^3;</p><p>　　uchar code table[]={</p><p>　　0x3f,0x06,0x5b,0x4f,</p><p>　　0x66,0x6d,0x7d,0x07,</p><p>　　0x7f,0x6f,0x7

25、7,0x7c,</p><p>　　0x39,0x5e,0x79,0x71};</p><p>　　uchar num=0;</p><p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b>

26、;</p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=110;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p>

27、<p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p>

28、<p>　　if(key1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　num++;</b></p><p><b>　　tixing=1;</b></p><p>　　if(num==16)</p><p>

29、<b>　　{</b></p><p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　tixing=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&

30、lt;p>　　while(!key1);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p><b&g

31、t;　　delay(5);</b></p><p>　　if(key2==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　tixing=1;</p><p>　　if(num==0)</p><p><b>　　{</b></p>

32、<p><b>　　num=16;</b></p><p><b>　　tixing=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　num--;</b></p><p><b>　　}</b

33、></p><p>　　while(!key2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　P2=table[num];</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p

34、><p>　　２.６.２　　代碼分析</p><p>　　結(jié)合程序流程圖，本程序可以識(shí)為由INT0和INT1構(gòu)成的兩個(gè)“主程序”MAIN1和MAIN2，利用它們之間的相互跳轉(zhuǎn)來等待兩個(gè)中斷的鍵入，在按鍵去抖之，保護(hù)好中斷現(xiàn)場(chǎng)后可進(jìn)入各自的中斷子程序。利用“while”和“for”循環(huán)語(yǔ)句來實(shí)現(xiàn)“0~F”的加減計(jì)數(shù)循環(huán)，利用“if”語(yǔ)句判斷顯示值為“F”時(shí)或者“0”時(shí)，再按鍵就使蜂鳴器響并且LE

35、D亮的子程序。送到P2口的段碼則由讀取事先編好的段碼表來實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　3、課程設(shè)計(jì)結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的設(shè)計(jì)工作，我們最終完成了任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了我們單片機(jī)控制的脈沖控制器功能電路，它來之不易，凝聚了我們組員的辛勤汗水努力過程。從這個(gè)意義上它不只是一塊有功能的電路板，更是我們勞動(dòng)和智慧的象征。</p><p&g

36、t;　　課程設(shè)計(jì)是一個(gè)大項(xiàng)目，集中體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作，協(xié)調(diào)配合的精神。在設(shè)計(jì)之前我們已初步根據(jù)各自的特長(zhǎng)分工進(jìn)展。開始我們拿到任務(wù)書后感覺很簡(jiǎn)單，首先因?yàn)閷?shí)現(xiàn)功能并不復(fù)雜，所謂的脈沖控制器其實(shí)就是加減計(jì)數(shù)器，其次用到的元件也不多，如同上面元件清單里所列。但實(shí)際做起來就開始遇到這樣或那樣的麻煩，有時(shí)讓人心急如焚。</p><p>　　開始選擇P0口作為段碼輸出，可后來由于還得加上拉電阻，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)電路，所以就改成了P2

37、口作為段碼輸出。在選擇中k1、k2按鍵時(shí)也作了小小改動(dòng)，開始由T0作為k1，INT0作為k2，可是同學(xué)建議如果采用中斷控制最好兩個(gè)都是外部中斷，所以最后改為INT0和INT1作為兩個(gè)按鍵。</p><p>　　另外AT89C51的引腳圖和共陰極數(shù)碼管引腳圖我們都從互聯(lián)網(wǎng)上得到了詳細(xì)的資料，這樣保證了主體電路原理圖的正確性。</p><p>　　在指導(dǎo)老師初步檢查并協(xié)助修改后我們得到更為合理

38、的原理圖，領(lǐng)取元件和工具后我們就開始焊接電路板了。經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)與布局，焊板工作順利完成。</p><p>　　接下來的就是程序的編寫了，我們花了好幾天的時(shí)間完成編寫，期間參考了不少書籍資料和網(wǎng)絡(luò)資料，但剛開始使用計(jì)算機(jī)模擬仿真后卻發(fā)現(xiàn)很多錯(cuò)誤，后來經(jīng)過一邊一邊的改正和調(diào)試，終于在計(jì)算機(jī)仿真上成功實(shí)現(xiàn)所要求的功能。但仿真成功不代表實(shí)際成功，理論上行得通的程序，真正運(yùn)行起來就未必能夠成功。程序下載進(jìn)單片機(jī)之后，運(yùn)行

39、功能仍然有問題，數(shù)碼管的顯示不正常，后來我們又一遍一遍的查找問題，將可能出現(xiàn)問題的地方一個(gè)一個(gè)排查，最終終于排除故障，成功實(shí)現(xiàn)脈沖控制器的功能。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于迎刃而解。同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在此我們對(duì)指導(dǎo)老師表示感謝！感謝老師辛勤的工作，透徹的講解，耐心的點(diǎn)撥以及不厭其煩的糾正我們的錯(cuò)誤。同時(shí)，對(duì)給過

40、我們幫助的所有同學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的老師表示忠心的感謝！ </p><p>　　課程設(shè)計(jì)是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課上的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用這些知識(shí)，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我們了解了很多綜合布線設(shè)計(jì)過程中的細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)，對(duì)其在有了更多的認(rèn)識(shí)。有些平時(shí)不太懂得問題，做完課程設(shè)計(jì)也就迎刃而解了，而且印象深刻。通過這次課設(shè)，我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)

41、不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，以后還需更加努力。</p><p>　　通過兩周的課程設(shè)計(jì)，也加深了我對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的認(rèn)識(shí)。我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)

42、的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。</p><p>　　此次的課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多課本上學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，和與人合作共同提高。這些都讓我受益非淺。兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)，一度熱情高漲，也曾無(wú)比失落，有歡笑，也有汗水。從開始

43、時(shí)滿腔熱情到中途的揮灑汗水再到最后成功的喜悅，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)長(zhǎng)。這份財(cái)富，會(huì)伴隨這我一直前進(jìn)。</p><p>　　最后，再次感謝xx老師，xx老師的細(xì)心指導(dǎo)，感謝學(xué)校給我們這次實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，感謝實(shí)驗(yàn)室提供的器件和好的學(xué)習(xí)環(huán)境，也同樣謝謝其他各組同學(xué)的無(wú)私幫助！</p><p><b>　　4、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]

44、張毅剛，彭喜元，董繼成．《單片機(jī)原理及應(yīng)用》．北京：高等教育出版社．2003</p><p>　　[2]王守中．《51單片機(jī)開發(fā)入門與典型實(shí)例》．北京：人民郵電出版社．2007</p><p>　　[3]龔運(yùn)新．《單片機(jī)C語(yǔ)言開發(fā)技術(shù)》．北京：清華大學(xué)出版社．2006.10</p><p>　　[4]王東鋒，王會(huì)良，董冠強(qiáng)．《單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例》．電子工業(yè)出版