1、單片機原理及應用課程設計報告課題： 以溫度計為主的多功能系統設計 班級 學號 學生姓名 指導教師 淮陰工學院電子與電氣工程學院一、 設計目的單片機原理及應用課程設計是一項重要的實踐性教育環節，是學生在校期間必須接受的一項工程訓練。在課程設計過程中，在教師指導下，運用工程的方法，通過一個簡單課題的設計練習，可使學生通過綜合的系統設計，熟悉應用系統的設計過程、設計要求、完成的工作內容和具體的設計方法，了解必須提交的各項工程文件，也達到鞏固、充實和綜合運用所學知識解決實際問題的目的。通過課程設計，應能加強學生如下能力的培養：(1) 獨立工作能力和創造力；(2) 綜合運用專業及基礎知識，解決實際工程技

2、術問題的能力；(3) 查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力；(4) 工程繪圖的能力；(5) 編寫技術報告和編制技術資料的能力。二、設計要求 1總體要求(1) 獨立完成設計任務(2) 繪制系統硬件總框圖(3) 繪制系統原理電路圖(4) 制定編寫設計方案，編制軟件框圖，完成詳細完整的程序清單和注釋；(5) 制定編寫調試方案，編寫用戶操作使用說明書(6) 寫出設計工作小結。對在完成以上文件過程所進行的有關步驟如設計思想、指標論證、方案確定、參數計算、元器件選擇、原理分析等作出說明，并對所完成的設計作出評價，對自己整個設計工作中經驗教訓，總結收獲和今后研修方向。2 具體要求本次工程實踐主要以單片機

3、為基礎，進行單片機軟件編程，目的是為了提高學生的軟件編程和系統設計能力，整個設計系統包括兩個部分，硬件及軟件部分，硬件部分已經制作成功，學生只需要掌握其原理和焊接相應的元器件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應用場所即可，另外對所焊接的電路還需要進行仔細的檢查，判斷是否有焊接錯誤的地方或者短路的地方，對出現的異常情況要能夠根據現象判別原因，并具備解決問題的能力，從而切實提高學生的硬件電子電路的分析、判斷能力。我們要完成的軟件編程任務主要包括以下幾點： 1）、熟悉Keil C51編程平臺及Proteus 仿真； 2）、當按下A按鍵，實現蜂鳴器或繼電器動作； 3）、當按下B按鍵，實現LED流水燈

4、（循環顯示）； 4）、當按下C按鍵，實現數碼管動態掃描顯示（顯示內容可以自己確定）；5）、當按下D按鍵，就要實現顯示溫度到達一定值的時候報警。三、設計步驟 3、1系統硬件總框圖圖1 系統設計總框圖此次課程設計，AT89C52是一種帶2K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。此次課程設計的電子鐘就是由AT89C52單片機、時鐘電路、報警電路，LED流水燈電路，動態數碼管顯示電路、音樂電路等組成。運用匯編語言來控制單片機AT89C52來實現LE

5、D流水燈、報警器、動態數碼顯示、電子音樂等功能，并在此基礎上綜合運用上述功能，實現電子鐘的設計(包括鍵盤、時鐘、顯示等)，溫度測量控制系統(包括鍵盤、顯示、控制、報警等)。且本設計中的AT89C52單片機是整個工作過程的核心，是整個設計靈魂，它控制了脈沖時序的產生，顯示信號的發送控制顯示LED的選擇。同時也考慮到AT89C52單片機來制作電子時鐘其最大的好處就是可最大的調整時鐘使其準確度更高。3、2系統總體設計根據設計要求，本實驗有硬件和軟件兩部分組成。其中硬件設計框圖如圖1所示。它是由以單片機為核心， LED流水燈、蜂鳴器、數碼管等常用模塊組成。軟件設計則是根據具體要求編寫程序代碼調動硬件實

6、現設計功能。圖2 系統總體硬件電路設計圖3、2、1 蜂鳴器模塊蜂鳴器發聲原理是電流通過蜂鳴器內部電磁線圈，使電磁線圈產生磁場來驅動振動膜發聲，因此需要一定的電流才能驅動它，由于單片機IO口輸出的電流較小，其TTL電平驅動不了蜂鳴器，因此需要增加一個電流放大的電路。以獲得較大的電流來使蜂鳴器發出聲響。再通過程序改變單片機對應IO口輸出波形的頻率，就可以改變控制蜂鳴器音調，產生各種不同音色、音調的曲調。另外，改變其占空比，也可以控制蜂鳴器的聲音大小。3、2、2 LED流水燈模塊 因為我們用的數碼管是共陽極，單片機不能直接接高電平驅動LED燈，所以要用外加電源和分壓電阻來產生低電平驅動燈亮。編程時按

7、要求依次從低位到高位逐個變為低電平，等待少許時刻再變高，即可實現LED燈的流水式閃爍顯示。3、2、3 數碼管模塊數碼管有共陽和共陰之分，我們試用的是共陽極數碼管。靜態顯示，原理簡單，容易編程，但電路復雜占用的資源較多。動態顯示電路，控制較難，但電路簡單，在資源緊張時是首選。我們這里用的是動態顯示。數碼管動態顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態驅動是將所有數碼管的8個顯示筆劃"a，b，c，d，e，f，g，dp"的同名端連在一起。通過片選的方式來選擇是那個數碼管顯示。表1 字型共陽極段碼字型共陽極段碼014H525H10D7H624H24CH7857H345H

8、804H487H905H3、2、4 溫度報警模塊 我們接P3.4，作為溫度傳感器，當溫度達到報警溫度時，P3.4就變為低電平，這時喇叭所接的P3.0變為高電平，喇叭就會響作為報警。當溫度低于報警溫度時，P3.5就是高電平，這時P3.0就為低電平，所以喇叭就不響。3、3系統分步設計3、3、1 蜂鳴器下圖為蜂鳴器電路圖4 蜂鳴器電路本電路是通過一個PNP三極管9012來放大信號驅動蜂鳴器的，如圖4蜂鳴器的正極接到VCC（5V）電源上面，負極接到三極管的發射極，三極管的基極經過限流電阻R11后由單片機的IO控制，當輸出高電平時，三極管Q1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發聲；當輸出低電平時，三極管導

9、通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發出聲音。因此，我們可以通過程序控制IO口的P3.0輸出的電平高低來使蜂鳴器發出聲音和關閉，P3.0是高電平蜂鳴器發出聲音，P3.0是蜂鳴器關閉聲音，從而實現各種可能音響的產生。3、3、2 LED流水燈 如圖3所示，D1-D8連接到R1-R8這8個電阻，再連接到單片機IO口P0,當P0口某腳變低時，相應的LED發光。只要我們讓程序按要求IO口中的P0.0-P0.7依次從逐個變低等待少許時刻再變高，這樣就實現流水燈效果。再改變延時時間，就能改變流水燈的流動速度。 圖3 LED流水燈電路3、3、3 數碼管顯示電路我們采用的是動態顯示電路，字符是在不同時刻出現的，即同一

10、時刻，只有一位顯示，其它各位熄滅，但由于數碼管具有余輝特性和人眼有視覺暫留現象，所以只要每位數碼管顯示間隔足夠短，給人眼的視覺印象就會是連續穩定地顯示。數碼管不同位顯示的時間間隔則是通過調整延時程序的延時長短來完成。數碼管顯示的時間間隔也能夠確定數碼管顯示時的亮度，若顯示的時間間隔長，顯示時數碼管的亮度將亮些，若顯示的時間間隔短，顯示時數碼管的亮度將暗些。若顯示的時間間隔過長的話，數碼管顯示時將產生閃爍現象。本設計采用共陽電路：圖5為數碼管顯示電路圖5 數碼管電路3、3、4 溫度報警電路圖6 溫度報警模塊圖 用SW5充當溫度傳感器，當溫度達到報警溫度時，SW5閉合時，P3.0就是高電平，喇叭響

11、，但溫度低于報警溫度時，SW5就斷開，P3.0就是低電平，喇叭就不響了。3、3、5 AT89C52 AT89C52是此次課程設計的核心部分。其管腳圖如下：圖10 AT89C52管腳圖AT89C52是低功耗、高性能的CMOS8位單片機。片內帶有8KB的Flash存儲器，且允許在系統內改寫或用編程器編程。另外，AT89C52的指令系統和引腳與80C52完全兼容。AT89C52各管腳功能如下：VCC：供電電壓；GND：接地；P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。；P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流；P2口：P

12、2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流；P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入；P3口管腳功能： P3.0是RXD（串行輸入口）；P3.1是TXD（串行輸出口）；P3.2是/INT0（外部中斷0）；P3.3是/INT1（外部中斷1）；P3.4是T0（記時器0外部輸入）；P3.5是T1（記時器1外部輸入）；P3.6是/WR（外部數據存儲器寫選

13、通）；P3.7是/RD（外部數據存儲器讀選通）；P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的地位字節。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2

14、：來自反向振蕩器的輸出。四、軟件單元設計4.1程序流程圖開始取系統時間并轉二進制為ACSII碼將時間存入顯示緩沖區顯示時間和界面調用延時子程序返回DOS程序結束調用清屏子程序C鍵按下？ESC鍵按下？否是是否調用時間修改程序讀鍵盤輸入值4.2程序清單軟件設計采用匯編語言:ORG 7000H;；程序執行開始地址 LJMP START ;；跳轉到標號start執行 ORG 8100HSTART: LCALL KEY ;；調用按鍵子程序 AJMP START ;-KEY: MOV P1,#0F0H ; ；單片機按鍵口置位 MOV A,P1 MOV B,A ACALL DELAY2 MOV A,P1 C

15、JNE A,B,K4 ; 判斷是否有鍵按下,沒有則轉移 CJNE A,#0E0H,K1 ; 判斷KEYA鍵是否按下,沒有則轉移 AJMP KEYA ; KEYA鍵按下,執行揚聲器子程序K1: CJNE A,#0D0H,K2 ; 判斷KEYB鍵是否按下,沒有則轉移 AJMP KEYB ; KEYB鍵按下,執行流水燈子程序K2: CJNE A,#0B0H,K3 ; 判斷KEYC鍵是否按下,沒有則轉移 AJMP KEYC ; KEYC鍵按下,執行數碼管動態顯示子程序K3: CJNE A,#070H,K4 ; 判斷KEYD鍵是否按下,沒有則轉移 AJMP KEYD ; KEYD鍵按下,執行速度里程表子

16、程序K4: RET ;*揚聲器*KEYA:MOV R5,#0FFHSETB P3.0DJNZ R5,$MOV R6,#0FFHCLR P3.0DJNZ R6,$RET;*流水燈*KEYB:MOV P2,#11111110BLCALL DELAY1MOV P2,#11111101BLCALL DELAY1MOV P2,#11111011BLCALL DELAY1MOV P2,#11110111BLCALL DELAY1MOV P2,#11101111BLCALL DELAY1MOV P2,#11011111BLCALL DELAY1MOV P2,#10111111BLCALL DELAY1MOV

17、 P2,#01111111BLCALL DELAY1SETB P2.7RET ;數碼管動態顯示KEYC: CLR P1.0MOV P0,#0F9HSETB P1.3 ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.3MOV P0,#0A4HSETB P1.2ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.2MOV P0,#0B0HSETB P1.1ACALL DELAY2MOV P0,#0FFHCLR P1.1MOV P0,#99HSETB P1.0ACALL DELAY2RET;智能溫度計KEYD:KD:JB P3.5,KASJMP KDKA:MOV R5,#0F

18、FHSETB P3.0DJNZ R5,$MOV R6,#0FFHCLR P3.0DJNZ R6,$RETDELAY1: MOV R7,#25 ; 延時0.5s DL1: MOV R6,#100 DL2: MOV R5,#100 DJNZ R5,$ DJNZ R6,DL2 DJNZ R7,DL1 RETDELAY2: MOV R4,#10 ; 延時2ms DL3: MOV R3,#100 DJNZ R3,$ DJNZ R4,DL3RET；-END五、設計調試調試應由硬件調試和軟件調試量部分組成。在調試時必須先硬、軟件分別調，再硬軟間結合調的宗旨。我們用Proteus 仿真軟件來代替硬件仿真，用P

19、roteus 畫好仿真圖，再將軟件調試的結果燒進去。軟件調試：首先是對各個子程序設計的調試，確保每個子程序的實驗現象符合編寫的要求。然后對整個程序進行調試，將所有的程序進行整和，會出現程序的混亂的問題，則必須修改調用名稱，同時可統一延時子程序，減少不必要的程序語句。將所有修改完畢后，編譯無錯誤。 按照此次課程設計的要求調試過程如下：按鍵KEY0，KEY1，KEY2，KEY3分別對應蜂鳴器，LED流水燈，數碼管，音樂四個功能。1、蜂鳴器測試 通過按按鍵KEY0，聽到蜂鳴器發出“嘀” ，“嘀”的響聲；與相應的程序代碼相比較，結果正確。2、LED流水燈測試 通過按按鍵KEY1，觀察到LED流水燈顯示，并循環2次；與相應的程序代碼相比較，結果正確。 3、數碼管測試 通過按按鍵KEY2，觀察到數碼管從“1000” 開始計時，依次顯示“1001” ，“1002” ，“1003” ；