单片机原理与应用论文2000字开头
Single chip brief introduction:The monolithic integrated circuit said that the monolithic micro controller, it is not completes some logical function the chip, but integrates a computer system to a chip Summary speaking: A chip has become a Its volume is small, the quality is light, and the price cheap, for the study, the application and the development has provided the convenient At the same time, the study use monolithic integrated circuit is understands the computer principle and the structure best The monolithic integrated circuit interior also uses with the computer function similar module, for instance CPU, memory, parallel main line, but also has with the hard disk behave identically the memory component7 what is different is its these part performance is opposite our home-use computer weak many, but the price is also low, generally does not surpass 10 Yuan then Made some control electric appliance one kind with it is not the 'very complex work foot, We use now the completely automatic drum washer, the platoon petti-coat pipe: VCD and so on Inside the electrical appliances may see its form! It is mainly takes the control section the core partIt is one kind of online -like real-time control computer, online -like is the scene control, needs to have the strong antijamming ability, the low cost, this is also and the off-line type computer (for instance home use PC,) main differenceThe monolithic integrated circuit is depending on the procedure, and may Realizes the different function through the different procedure, particularly special unique some functions, this is other component needs to take the very big effort to be able to achieve, some are the flowered big strength is also very difficult to One is not the very complex function, if develops in the 50s with the US 74 series, or the 60s's CD4000 series these pure hardware do decides, the electric circuit certainly arc a big PCB board ! But if, if succeeded in the 70s with the US puts in the market the series monolithic integrated circuit, the result will have the huge Because only the monolithic integrated circuit compiles through you the procedure may realize the high intelligence, high efficiency, as well as redundant reliabilityThe CPU is the key component of a digital Its purpose is to decode instruction received from memory and perform transfers, arithmetic, logic, and control operations with data stored in internal registers, memory, or I/O interface Externally, the CPU provides one or more buses for transferring instructions, data, and control information to and from components connected to A microcontroller is present in the keyboard and in the monitor in the generic computer; thus these components are also In such microcontrollers, the CPU may be quite different from those discussed in this The word lengths may be short, the number of registers small, and the instruction sets Performance, relatively speaking, is poor, but adequate for the Most important, the cost of these microcontrollers is very low, making their use cost Because the monolithic integrated circuit to the cost is sensitive, therefore present occupies the dominant status the software is the most preliminary assembly language7 it was except the binary machine code above the most preliminary language, since why were such preliminary must use? Why high-level did the language already achieve the visualization programming level not to use? The reason is very simple, is the monolithic integrated circuit docs not have home computer such CPU, and also has not looked like the hard disk such mass memory Inside even if a visualization higher order language compilation script only then a button, also will achieve several dozens K the sizes! Does not speak anything regarding the home use PC hard disk, but says regarding the monolithic integrated circuit cannot The monolithic integrated circuit in the hardware source aspect's use factor must very Gao Caixing, therefore assembly, although primitive actually massively is using, Same truth, if attains supercomputer's on operating system and the application software home use PC to come up the movement, home use PC could also not It can be said that the 20th century surmounted three "the electricity" the time, namely the electrical time, the Electronic Age and already entered computer However, this kind of computer, usually refers to the personal computer, is called PC It by the main engine, the keyboard, the monitor and so on is Also has a kind of computer, most people actually not how This kind of computer is entrusts with the intelligence each kind of mechanical monolithic integrated circuit (also to call micro controller) , This kind of computer's smallest system only has used as the name suggests a piece of integrated circuit, then carries on the simple operation and the Because its volume is small, usually hides in is accused the machinery "the belly" It in the entire installment, plays is having like the human brains role, it went wrong, the entire installment Now, this kind of monolithic integrated circuit's use domain already very widespread, like the intelligent measuring appliance, the solid work paid by time control, the communication equipment, the guidance system, the domestic electric appliances and so on, Once each product used the monolithic integrated circuit, could get up causes the effect which the product turned to a new generation, often before product range crown by adjective - - ‘intelligence’, like intelligence washer and so Now some factory's technical personnel or other extra-curricular electronic exploiter do certain products, are not the electric circuit are too complex, is the function is too simple, and is imitated extremely Investigates its reason, possibly on card, in the product has not used on the monolithic integrated circuit or other programmable logical 翻译: 单片机简介: 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块,比如CPU,内存,并行总线,还有和硬盘作用相同的存储器件,不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多,不过价钱也是低的,一般不超过10元即可…,,,用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗农机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影!……它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种存线式实时控制计算机,在线式就是现场控制,需要的是有较强的抗干扰能力,较低的成本,这也是和离线式计算机的(比如家用PC)的主要区别。单片机是靠程序的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很多人力气才能做到的,有些则是花人力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美同50年代开发的74系列,或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话,电路一定是一块大PCB板!但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机,结果就会有天壤之别!只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高科能,高效率,以及高可靠性!CPU(中央处理单元)是数字计算机的重要组成部分,其目的是对从内存中接收的指令进行译码,同时对存储于内部寄存器、存储器或输入输出接口单元的数据惊醒传输、算术运算、逻辑运算以及控制运算。在外部,CPU位转换指令数据和控制信息提供一个或多个总线并从组件连接到它。一个微控制器出现在普通电脑的键盘和检测器中,但是这些组件也被屏蔽。在这种微控制器中,与我们所讨论的CPU可能不同。字长也许更短,编制数量少,指令集有限。相对而言,性能差,但对完成任务来说足够了。最重要的是它的微控制器的成本很低,符合成本效应。 由于单片机对成本是敏感的,所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言,它是除了二进制机器码以上最低级的语言了,既然这么低级为什么还要用呢?很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢?原因简单,就是单片机没有家用计算机那样的CPU,也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮,也会达到几十K的尺寸!对于家用PC的硬盘来讲没什么,可是对于单片机来讲是不能接受的。单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行,所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理,如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行,家用PC的也是承受不了的。 可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。它白主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机,人多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如科能仪表、实时T控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品。一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词一一“智能型”,如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。
试题: A甲1025参赛试题: 点阵电子显示屏(A题)参赛学生:冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校:山东大学 指导老师:陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………3第二部分 设计任务………………………………………………4 1基本要求…………………………………………………………4 2发挥部分………………………………………………………………4 3创新部分………………………………………………………………4 2.方案论证与比较………………………………………5 1 显示部分………………………………………………………………5 2 数字时钟………………………………………………………………5 3 温度采集部分…………………………………………………………6 4 芯片选择………………………………………………………………6 5 闹铃方式的选择………………………………………………………6 6 止闹方式的选择………………………………………………………6 7 串口通讯芯片的选择…………………………………………………6 总体方案………………………………………………7 1 工作原理………………………………………………………………7 2 总体设计………………………………………………………………7 4.系统硬件设计…………………………………………7 1 AT89S52单片机最小系统…………………………………………8 2 温度测量模块………………………………………………………8 3 时钟模块……………………………………………………………8 4 键盘模块……………………………………………………………9 5 LED点阵显示模块…………………………………………………10 6 电源的选择…………………………………………………………11 7 PC机通讯……………………………………………………………12 8 整体电路……………………………………………………………12 5.系统软件设计…………………………………………7 1 主程序流程…………………………………………………………13 2 扫描子程序…………………………………………………………14 3 时间程序……………………………………………………………15 4 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 5 亮度调节程序………………………………………………………16 6 温度程序……………………………………………………………17 6.测试与结果分析……………………………………17 1 基本部分测试与分析………………………………………………17 2 发挥部分测试与分析………………………………………………18 3 创新部分测试与分析………………………………………………18 7.设计总结……………………………………………18 8.参考资料……………………………………………18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………18摘要 LED大屏幕显示系统,以AT89S52单片机为核心,由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外,扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现,吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字:单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound photoelectricity untouched switch,temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing and so Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计1 基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器。1 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 2 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁。 3 显示屏通过按键切换显示数字和字母;4 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容;5 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容。2发挥部分:1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏;2 LED显示屏亮度连续可调。3 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示;4 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59);5增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护;6实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序);3 创新部分 1 室温的测量 2 定时闹铃 3 整点报时 4 非接触止闹 2、方案论证1 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分,对于LED8*8点阵显示有以下两种方案: 方案一:静态显示,将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二:动态显示,对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 2.数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要,可利用两种方案实现。 方案一:本方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。 方案二:本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。3 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分,由于现在用品追求多样化,多功能化,所以我们决定给系统加上温度测量显示模块,方便人们的生活,使该设计具有人性化。 方案一:采用热敏电阻,可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为5摄氏度,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。 基于DS18b20的以上优点,我们决定选取DS18b20来测量温度。4 芯片的选择 方案一:采取并口输入,占用大量I/O口资源 方案二:选取串口输入,使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED,而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较,我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。5 闹铃方式的选择 方案一:采用蜂鸣器闹铃,当到设定时间时,单片机向蜂鸣器送出高电平,蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单,控制方便,但是发出的闹铃声音单一。 方案二:采用录音放音芯片1420闹铃,先对录放音设备录入一段音乐,当到设定时间时,单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐,符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音,还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点,我们决定采用录放音设备闹铃。 6 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能,到设定时间,便自动启动闹钟,发出音乐提醒人们,再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹,使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况,一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一:采取远程红外遥控止闹,遥控器发出特定红外信号时,单片机接受到信号,向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远,但是价格昂贵,增加了制造成本。 方案二:采取光电传感器,当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平,单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜,线路简单,易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。7 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平,因此必须的有电平转换电路,可以选择1488,1489,MAX232A 方案一:采用1488或1489芯片实现电平转换,但在使用中发现这两种芯片可靠性不高,且需要正负12V电源,使用麻烦。 方案二:采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单,可靠。 基于以上分析,我们选用方案二,选用芯片MAX232A8 电源模块 方案一:采用干电池作为LED点阵系统的电源,由于点阵系统耗电量较大,使用干电池需经常换电池,不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上,电池总量大,使用会有较大安全隐患。 方案二:采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源,不仅功率上可以满足系统需要,不需要更换电源,并且比较轻便,使用更加安全可靠 基于以上分析,我们决定采用方案二3、总体方案1 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。2 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计(单元电路设计及分析) 1 AT89S52单片机最小系统: 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。2 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0625℃,采用寄生电源工作方式, CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路3 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片,DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW,其接线电路如图4 图4 时钟电路4 键盘模块 键盘、状态显示模块:为了使软件编程简单,本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键,PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时,与该键相连的PA口的相应位变为低电平,单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序,同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图5 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同电路如图6 图6 LED显示电路6电源选择: 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路7 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口,对于一般的双向通讯,只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线(第7脚)。MAX232逻辑电平的规定如表 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯8整体电路系统整体电路如下: 图9 整体电路5、系统软件设计1主程序如图2显示子程序流程如图 3 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图4 与PC串口通讯程序5 LED亮度调节图 14 LED亮度调节6温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析1 基本部分测试与分析11 测试仪器: 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器12基本要求部分的测试与分析: (1)系统上电后,全屏点亮,没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘,当有1~10键按下时,分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 (2)显示时间时通过与秒表对比,测试的系统时间准确。 2 发挥部分测试与分析:(1) 当按下#后在按下进入亮度调节,按下“+”键时,亮度增加。按下“—”键时,亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键,观察到“钟表” 二极管点亮,此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试,按“+”键时间加。在按下“切换”键时,进入分调整模式,按下“+”键,分增加。按下“选择”键时,分调整模式改为秒调整模式,按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后,再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态,按下“+”键设定“时”增加,在按下“选择”键进入分的设置,按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式,按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组,每组8个汉字,完成要求 3 创新部分测试与分析(1)温度测量: 键盘切换现场环境温度显示:按“功能”键选择“温度”,将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试,结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 3 2 7 1 5 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知,数字钟的输出与温度计值基本上相等,误差不大于5度。(2) 当到设定时间时,开始访一段音乐,完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后,停止放音。手拿开后,不再放音,直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑,9月8日我们终于拿到了试题,我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定,在到硬件电路的选择,到制作电路制作,最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难,几乎没有说过一次好觉,尽管很艰苦,但是我们各自分工,相互协作,一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能,并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足,通过四天三夜的奋斗,也可以说四天三夜的学习,我们学到了很多东西,最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习,更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录:例:整屏四个字一起显示的程序SER EQU P0 ; TPIC6B595 第3脚OE EQU P1;TPIC6B595 第8脚RCK EQU P2;TPIC6B595 第12脚MR EQU P3;TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU P4;TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行,2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节,如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB P6 SETB P7LQ: CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR P6 ;CLR P7 MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB P6 MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
单片机原理与应用论文2000字
单片机即单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),又称单片机(Microcontroller),是把中央处理器、存储器、定时/计数器(Timer/Counter)、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比,它更强调自供应(不用外接硬件)和节约成本。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。由于其发展非常迅速,旧的单片机的定义已不能满足,所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器;由于单芯片微计算机常用于当控制器故又名single chip microcontroller,但是目前在中国大陆仍多沿用“单片机”的称呼。概述绝大多数现在的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的,这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分:一个中央处理器内核,程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器),一个或者更多的定时/计时器,还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。说单片机与通用型中央处理单元芯片不同是因为前者一般很容易配合最小型的外部支持芯片制成工作计算机。这样就可以很容易的把单片机系统植入装置内部来控制装置了。近年来为了在指令和数据上使用不同的字宽,并提高处理器流水线速度,哈佛结构在单片机(Microcontrollers)和DSP也逐渐得到了广泛的应用。传统的微处理器是不允许这么做的。它要完成单片机的工作,就必须连接一些其他芯片。比如说,因为片上没有数据存储器,就必须要添加一些RAM的存储芯片,虽然所添加存储器的容量很灵活,但是至少还是要添加,另外还需要添加很多连线来传递芯片之间的数据。比如,一个典型的单片机只需要一个时钟发生器和很少的RAM和ROM(或者EPROM, E2PROM)就可以在软件和晶振下工作了。同时,单片机具有丰富的输入输出设备,像是模拟数字转换(ADC),定时器,串口或者其他串行通讯接口(比如I2C,串行外围接口(SPI),控制器局域网)。通常,这些集成在内部的设备可以通过特殊的指令来操作。单片机时钟频率通常较同时代的计算机芯片低,但它价格低廉。提供充足的程序存储器、丰富的片上接口。某些架构的单片机生产厂商众多,,例如8051系列、Z80系列。一些现代的单片机支持一些内建的高级编程语言,比如BASIC语言。单片机的位数 根据总线的宽度,单片机又分为4位、8位、16位和32位单片机。4位单片机多用于冰箱、洗衣机、微波炉等家电控制中;8位、16位单片机主要用于一般的控制领域,一般不使用操作系统;32位用于网络操作、多媒体处理等复杂处理的场合,一般要使用嵌入式操作系统。常见的单片机 微芯公司的PIC系列出货量居于业界领导者地位;Atmel的51系列及AVR系列种类众多,受支持面广; 德州仪器的MSP430系列以低功耗闻名,常用于医疗电子产品及仪器仪表中;瑞萨单片机在日本使用广泛。ARM系列单片机Atmel(爱特梅尔公司) Atmel AT91 series (ARM THUMB architecture)AT90 series – AVR (Atmel Norway design)Atmel AT89 series (Intel 8051/MCS51 architecture)MARC4Cypress MicroSystems(赛普拉斯微系统公司) CY8C2xxxx (PSoC)Freescale Semiconductor(飞思卡尔半导体)8-bit 68HC05 (CPU05)68HC08 (CPU08)68HC11 (CPU11)16-bit 68HC12 (CPU12)68HC16 (CPU16)Freescale DSP56800 (DSPcontroller)32-bit Freescale 683XX (CPU32)MPC500MPC 860 (PowerQUICC)MPC 8240/8250 (PowerQUICC II)MPC 8540/8555/8560 (PowerQUICC III)Holtek(盛群半导体) HT48FXX Flash I/O typeHT48RXX I/O typeHT46RXX A/D typeHT49RXX LCD typeIntel(英特尔) 8-bit 8XC42MCS48MCS51 : [Intel 8051]系列历史悠久,兼容产品众多,使用广泛8xC25116-bit MCS96系列MXS29632-bit i960Microchip(微芯公司)的PIC单片机系列 8-bit : PIC10 PIC12 PIC16 PIC1816-bit : PIC24F PIC24H dsPIC30 dsPIC3332bit : PIC32 (采用MIPS M4K 内核架构)National Semiconductor(美国国家半导体) COP8CR16NEC 78KNXP Semiconductors(恩智浦半导体,由飞利浦以 Philips Semiconductors 为班底新成立) LPC2000LPC900LPC700Parallax, I BASIC StampRenesas瑞萨科技系列单片机 Renesas 16-bits Renesas M16C SeriesRenesas M32C SeriesRenesas R8C SeriesRenesas M16C/Tiny SeriesRenesas R8C/Tiny SeriesRenesas H8/Tiny SeriesSTMicroelectronics(意法半导体)SyncMOS新茂国际科技全系列单片机 SM59RXXA2 8-bits 1T(RISC)SM59DXXG2 8-bits 6T(ISP)SM59XX 8-bits 12T(ISP)SM89XX 8-bits 12T(Traditional 8051)SM79XX 8-bits 12T(Customization)ZiLOG Z8Z86E02其他系列的单片机 AVR系列单片机Msp430系列单片机8098、80196系列单片机AT8P5X系列单片机CZG8000系列单片机SyncMOS系列单片机STC系列单片机单片机的开发 单片机的软件开发中一般使用汇编或C语言,又或者使用BASIC等更适合初学者的语言,部分集成开发环境支持C++。单片机的软件调试需要使用单片机开发器或模拟器。随着技术的发展,现在已经有很多单片机自带了ISP(在线编程设计),彻底地改变了传统的开发模式,开发单片机系统时不会损坏芯片的引脚,加速了产品的上市并降低了研发成本,缩短了从设计、制造到现场调试的时间,简化了生产流程,大大提高了工作效率,这类单片机包括AT89S系列单片机,AVR系列单片机等。KEIL C PROTEUS Proteus软件是初学者入门的首选软件,它是Labcenter Electronics公司的一款商业版电路设计与仿真软件,它包括ISIS、ARES等软件模块,ARES模块主要用来完成PCB的设计,ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件仿真基于VSM技术,它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片,比如MCS-51系列、PIC系列等等,甚至ARM处理器,以及单片机外围电路,比如键盘、LED、LCD等等,该软件附带了一些案例和丰富的帮助文件。
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试题: A甲1025参赛试题: 点阵电子显示屏(A题)参赛学生:冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校:山东大学 指导老师:陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………3第二部分 设计任务………………………………………………4 1基本要求…………………………………………………………4 2发挥部分………………………………………………………………4 3创新部分………………………………………………………………4 2.方案论证与比较………………………………………5 1 显示部分………………………………………………………………5 2 数字时钟………………………………………………………………5 3 温度采集部分…………………………………………………………6 4 芯片选择………………………………………………………………6 5 闹铃方式的选择………………………………………………………6 6 止闹方式的选择………………………………………………………6 7 串口通讯芯片的选择…………………………………………………6 总体方案………………………………………………7 1 工作原理………………………………………………………………7 2 总体设计………………………………………………………………7 4.系统硬件设计…………………………………………7 1 AT89S52单片机最小系统…………………………………………8 2 温度测量模块………………………………………………………8 3 时钟模块……………………………………………………………8 4 键盘模块……………………………………………………………9 5 LED点阵显示模块…………………………………………………10 6 电源的选择…………………………………………………………11 7 PC机通讯……………………………………………………………12 8 整体电路……………………………………………………………12 5.系统软件设计…………………………………………7 1 主程序流程…………………………………………………………13 2 扫描子程序…………………………………………………………14 3 时间程序……………………………………………………………15 4 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 5 亮度调节程序………………………………………………………16 6 温度程序……………………………………………………………17 6.测试与结果分析……………………………………17 1 基本部分测试与分析………………………………………………17 2 发挥部分测试与分析………………………………………………18 3 创新部分测试与分析………………………………………………18 7.设计总结……………………………………………18 8.参考资料……………………………………………18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………18摘要 LED大屏幕显示系统,以AT89S52单片机为核心,由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外,扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现,吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字:单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound photoelectricity untouched switch,temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing and so Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计1 基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器。1 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 2 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁。 3 显示屏通过按键切换显示数字和字母;4 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容;5 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容。2发挥部分:1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏;2 LED显示屏亮度连续可调。3 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示;4 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59);5增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护;6实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序);3 创新部分 1 室温的测量 2 定时闹铃 3 整点报时 4 非接触止闹 2、方案论证1 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分,对于LED8*8点阵显示有以下两种方案: 方案一:静态显示,将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二:动态显示,对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 2.数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要,可利用两种方案实现。 方案一:本方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。 方案二:本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。3 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分,由于现在用品追求多样化,多功能化,所以我们决定给系统加上温度测量显示模块,方便人们的生活,使该设计具有人性化。 方案一:采用热敏电阻,可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为5摄氏度,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。 基于DS18b20的以上优点,我们决定选取DS18b20来测量温度。4 芯片的选择 方案一:采取并口输入,占用大量I/O口资源 方案二:选取串口输入,使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED,而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较,我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。5 闹铃方式的选择 方案一:采用蜂鸣器闹铃,当到设定时间时,单片机向蜂鸣器送出高电平,蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单,控制方便,但是发出的闹铃声音单一。 方案二:采用录音放音芯片1420闹铃,先对录放音设备录入一段音乐,当到设定时间时,单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐,符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音,还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点,我们决定采用录放音设备闹铃。 6 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能,到设定时间,便自动启动闹钟,发出音乐提醒人们,再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹,使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况,一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一:采取远程红外遥控止闹,遥控器发出特定红外信号时,单片机接受到信号,向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远,但是价格昂贵,增加了制造成本。 方案二:采取光电传感器,当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平,单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜,线路简单,易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。7 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平,因此必须的有电平转换电路,可以选择1488,1489,MAX232A 方案一:采用1488或1489芯片实现电平转换,但在使用中发现这两种芯片可靠性不高,且需要正负12V电源,使用麻烦。 方案二:采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单,可靠。 基于以上分析,我们选用方案二,选用芯片MAX232A8 电源模块 方案一:采用干电池作为LED点阵系统的电源,由于点阵系统耗电量较大,使用干电池需经常换电池,不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上,电池总量大,使用会有较大安全隐患。 方案二:采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源,不仅功率上可以满足系统需要,不需要更换电源,并且比较轻便,使用更加安全可靠 基于以上分析,我们决定采用方案二3、总体方案1 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。2 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计(单元电路设计及分析) 1 AT89S52单片机最小系统: 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。2 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0625℃,采用寄生电源工作方式, CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路3 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片,DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW,其接线电路如图4 图4 时钟电路4 键盘模块 键盘、状态显示模块:为了使软件编程简单,本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键,PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时,与该键相连的PA口的相应位变为低电平,单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序,同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图5 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同电路如图6 图6 LED显示电路6电源选择: 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路7 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口,对于一般的双向通讯,只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线(第7脚)。MAX232逻辑电平的规定如表 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯8整体电路系统整体电路如下: 图9 整体电路5、系统软件设计1主程序如图2显示子程序流程如图 3 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图4 与PC串口通讯程序5 LED亮度调节图 14 LED亮度调节6温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析1 基本部分测试与分析11 测试仪器: 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器12基本要求部分的测试与分析: (1)系统上电后,全屏点亮,没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘,当有1~10键按下时,分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 (2)显示时间时通过与秒表对比,测试的系统时间准确。 2 发挥部分测试与分析:(1) 当按下#后在按下进入亮度调节,按下“+”键时,亮度增加。按下“—”键时,亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键,观察到“钟表” 二极管点亮,此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试,按“+”键时间加。在按下“切换”键时,进入分调整模式,按下“+”键,分增加。按下“选择”键时,分调整模式改为秒调整模式,按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后,再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态,按下“+”键设定“时”增加,在按下“选择”键进入分的设置,按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式,按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组,每组8个汉字,完成要求 3 创新部分测试与分析(1)温度测量: 键盘切换现场环境温度显示:按“功能”键选择“温度”,将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试,结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 3 2 7 1 5 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知,数字钟的输出与温度计值基本上相等,误差不大于5度。(2) 当到设定时间时,开始访一段音乐,完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后,停止放音。手拿开后,不再放音,直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑,9月8日我们终于拿到了试题,我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定,在到硬件电路的选择,到制作电路制作,最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难,几乎没有说过一次好觉,尽管很艰苦,但是我们各自分工,相互协作,一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能,并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足,通过四天三夜的奋斗,也可以说四天三夜的学习,我们学到了很多东西,最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习,更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录:例:整屏四个字一起显示的程序SER EQU P0 ; TPIC6B595 第3脚OE EQU P1;TPIC6B595 第8脚RCK EQU P2;TPIC6B595 第12脚MR EQU P3;TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU P4;TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行,2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节,如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB P6 SETB P7LQ: CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR P6 ;CLR P7 MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB P6 MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
一·基于MSP430 单片机的电源监控管理系统(单片机论文)引言大功率直流开关电源由PFC 和DC-DC 变换器组成,为了提高可靠性,并能够对其进行脱机或远程监控管理,在开关电源模块内设置监控管理系统。该系统对电源故障类进行监控,对电源输出的电压电流进行自动设定和调节,通过串行通信接口,与远程中心监控站进行远程监控和管理,这一功能在通信系统基站供电系统中尤为重要。本文提出了一种基于MSP430单片机的电源监控管理系统的设计和实现。1 系统结构和硬件电路设计系统的整体设计结构如图1所示。本系统采用的核心芯片为TI公司推出16位系列单片机MSP430。MSP430具有集成度高,外围设备丰富,超低功耗等优点。单片集成了多通道12bit的A/D转换、片内精密比较器、多个具有PWM功能的定时器、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片内存储器,采用串行在线编程方法,单片可以满足绝大多数的应用需要。 MSP430的这种高集成度使应用人员不必在接口、外接I/O及存储器上花太多的精力,而可以方便的设计真正意义上的单片系统,在许多领域得到了广泛的应用。下面介绍该系统可以实现的功能和基于MSP430F149的电控系统的设计。1 系统功能:a.开机控制。上电后,单片机开始工作,按下电源键,点亮指示灯后,将电网220V接入PFC,开关电源启动工作,然后接于负载。b.电压设定和调节。用单片机A/D口采集开关电源的输出电压值,并显示于液晶屏上,通过单片机控制数字电位计调节输出电压值,实现自动调节;或者通过键盘的左右键选出电压调节页面,用上下键进行手动调节;也可以通过通信接口实现远程调节。c.电流调节。多台开关电源并联使用时,要求各台电源的负载电压相等。单片机A/D口采集转换成电压值的负载电流值,通过通信口得到各台电流值,取电流平均值,控制数字电位计调节输出电压,使输出负载电流达到平均值;或者通过键盘的左右键选出电流调节页面,用上下键进行手动调节。d.故障报警。单片机通过光电耦合器检测到各项输入输出故障时,扬声器产生蜂鸣,相应的报警灯闪烁,并在液晶屏上显示故障类型及处理方法。e.监测。单片机A/D口对电网电压,输出电压,输出电流进行采集测量,当出现超限时进行报警。f.通信。包括单片机与各台开关电源间的通信和单片机与中心监控站的通信。2 电压调节电路电压调节电路由单片机、数字电位计X9313和可调分流基准芯片TL431组成,其电路原理图如图2所示。Xicor9313是固态非易失性电位器,可用作数字控制的微调电位器。TL431是TI生产的一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源,它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从VREF(5V)到36V范围内的任何值。工作时,单片机的一个IO控制INC计数输入脚,为其提供计数脉冲,此输入端为下降沿触发。另一个IO控制U/D升降输入端,当U/D为高电平时,X9313内部计数器进行加法计数,VW端的输出电压上升,由于VW接地,使VH端电压降低,而TL431的REF输出端电压为恒定的5V,从而使Vcc处输出电压升高;同理当U/D为低电平时,Vcc处输出电压降低,这样就实现了电压输出调节。3 模拟数据采集MSP430F149内嵌入一个高精度的,具有采样与保持功能的12位ADC转换模块,内部提供各种采样与保持时钟源。MSP430有8个外部输入通道可选, 最高采样速度可达200KHZ,并且还内置温度传感器,可以测量芯片内的温度,如果测量温度高于或低于预设的温度是,可以通过外接部件显示告警信息,同时具有6种可编程选择的内部参考电压。该转换模块为一些需要模拟量采集的场合提供了便利。我们选择的参考电压是0~5V,这样MSP430F149的AD分辨率就是5/4096 = 61V左右。由于输入的模拟电压量较高,不能直接与单片机的ADC采样端口相连,因此用串联一个滑动变阻器的方法进行了降压处理,成功解决了上述问题。4 人机对话设计系统的人机操作界面由液晶显示屏、指示灯和键盘组成。液晶选用的是基于T6963C 的液晶模块YM12864。键盘采用的是3×3 的阵列接法,系统采用了图形用户界面,操作简单易行,显示实用美观。工作时,液晶屏可以实时显示采集到的电网电压、输出电压、输出电流及各种报警信息,操作相应键盘可以进行显示页面的切换,对输出电压,输出电流进行自动、手动及远程控制调节。当有报警信息产生时,相应得指示灯会闪烁警示,同时与单片机连接的扬声器会产生报警蜂鸣声,以提醒操作人员做出相应的处理。2 系统软件设计430 支持汇编语言和C 语言两种语言编程,因此可以在一个工程文件中同时用两种语言,使用汇编语言,便于在调试时寻找逻辑和指令的联系及地址的定位正确与否。使用C 语言进行编程大大减少了工作量,编好后的程序可读性好,易于修改和维护。开发工具使用IARSystems 公司的IAR Embedded Workbench,它集成了编辑、编译、链接、下载与在线调试(Debug)等多种功能,使用方便,并具备高效的C 语言编译能力。考虑到软件开发效率及可维护性,系统软件设计遵循模块化的编程思想,将系统功能划分为几个相对独立的功能模块。它们包括:液晶显示模块、AD 转换模块、按键监测响应模块、报警监测响应模块、电压电流调节模块、数据处理模块、通信模块。每个模块都要进行独立的测试,最后结合到一起。整个系统的软件流程图如图3 所示。按键监测模块是其中的重要组成部分,它控制着AD转换的启动,显示页面的切换,及电压电流的自动调节,手动调节,远程调节的启动和切换。报警监测模块对开关电源的保护起着至关重要的作用,它实时的监测着开关电源是否出现故障,当发生输入电压过压,输入电压欠压,PFC故障时应切断总电源,当发生输出电压过压,输出电压欠压,模块过热,及IPM保护故障时应关断DC-DC变换器。在对各模块进行整合时,要注意各中断之间的冲突。由于在MSP430 的中断优先级中,ADC12 采样转换中断优先级高于TIMERA 中断,因此当在响应TIMERA 中断的过程中会执行ADC12 采样转换中断,或者TIMERA 的中断响应被迫延迟,这样就会影响在TIMERA中断中执行的报警监测响应程序,不能达到对开关电源故障类的实时检测。在本系统中,利用按键控制ADC12 采样转换中断的启动和关闭,从而解决中断冲突。3 结论本文在基于MSP430F149电源监控管理系统的设计和实现的基础上对MSP430的系统设计做了讨论,提出并解决了在设计中出现的问题。本文作者的创新点:利用MSP430的系统结构简单,外围电路少,效率高的特点,设计实现了简洁直观、使用方便、操作全程汉字提示、监控能力强、运行稳定、安全可靠的电源监控管理系统,大大降低了成本,取得了相当可观的经济效益,满足实际需求。二·C语言论文:嵌入式以门槛高,入门难的方式拦截了无数的学者。然而单片机作为嵌入式的入门课,如何以一种正确的方法学习单片机将关系到是否能学习好嵌入式。纵所周知,学习嵌入式先玩ptotel,再做单片机。Protel简单的来说就是一个做PCB板的纯英文的软件。学习ptotel前必需具备一定的电路基础和英语能力,电路基础我想大部分同学都是有的,而英语这一块却是许多人所头疼的。这对英语基础差的同学是一种打击,再者如果毅力不强,我想你是自学不下去的。毅力是学任何东西所必需的一种能力、素质,是一种遇挫折而不言败的决心。不管学的是protel还是单片机,首先要找一个能够指导你的人。何谓指导,指导并不是说他要一步一步地教你去做,而是一个在关键时刻能够为你指出一条道路的人。我认为学习嵌入式方法最重要,在学protel和单片机之前应该想办法了解关于学习它们的方法。比如说protel吧,许多人理科的学生都是以一种纯理解的角度去学的,画一个导线、元件问一下为什么要这样画,生成网络表也追根溯源地问个网络表的由来。其实许多东西只是懂用就行,理论的东西懂得再多不懂用也是枉然的。所以学习protel有地方不懂你就问你的指导员,有许多的东西是规定死了的,不是你想半天一夜就可以为你而改变的。这不同于软件设计,软件设计在你的苦思之下也许可以找到另一种更好的方法。 单片机嘛,不得不承认中国没一本单片机好书。我学习单片机的时候看过的单片机书有七本,大多数都是不尽人意的。在这里我冒昧地说:中国人写书确实缺乏一点“读者至上”的原则。我所看过的单片机书我想有很多都是以他的角度去写的,没有几个人是站稳在读者的角度上写的。书上的章节注释极不清楚,许多重要的地方都是没有说明的,说句不好听的话,作者似乎以为读者的水平也像他一样高。而外国人的书呢,同样的书,同样的知识点,有同样的中国人的书的两三倍那么厚,这是为什么。这是因为外国人的书点点滴滴都是面向着读者的。注释、说明、总结应有尽有。所以,我在这里发表一个也许同胞会扔鸡蛋到我身上的观点,那就是:不管学什么,优先选择外文翻译书,或是纯英文书。得到一本好书对我们的影响极为巨大。这一部分我用一句话来总结就是:中国人的书适合教学,而外国人的书不仅适合教学还适合自学。 中国人的单片机书往往都是先介绍单片机的内部结构、中断,定时器,然后再到I/O口。一开始就让我们学习单片机内部结构,中断、定时器的内部结构和原理,把我们弄得一塌糊涂的时候再和我们讲例子,怎样去操作实验板。如果自学的话我想许多同学是学不下去的,干嘛要把非得把单片机的内部结构像解剖学一样弄个彻底才实践去应用它呢?即使你把单片机全解剖清楚了还是不会用你手中的这块实验板的。我觉得如果在学单片机之前没有学过汇编语言就直接用C语言学的话,即使学完了单片机,对单片机的内部结构和单片机的工作原理也是不清楚的。学了汇编之后再学单片机的话效果将会好得多,所以不要心急,有些东西是急不来的。所以我认为学习单片机要在实践中学习,先实践再去了解它的结构和原理,如果你实在不能了解它的结构和原理那也无所谓的,只要你懂得用就可以了!(没学过汇编的只能这么说了)我们可以先从 I/O口学习,看一些例子烧录些程序,再看一下现象,之后再尝试了解一下所要用到的单片机的内部结构,最后在这个现象的知识基础上,编一个自己想要的程序、现象出来。这样学习的话既不无聊,成就感也有了。为什么有些人可以把学习当一种快乐,而许多人在唉声叹气,我想有一部分是出自这个原因。不同的实验板有不同的PCB图,所以I/O的操作也是有所不同的。不过操作的原理都是一样的,有些同学可能会抱怨教程里的实验板和自己手中的实验板不同,这是大可不必多虑的。I/O这一步在调试中看现象的理念很重要,比如改变一个语句会产生何种现象,为什么会产生,这些都是要在调试中掌握的。中断的学习方法也是类似的,先实践发现有陌生的地方就去查看相应的寄存器,等实现了自己想要的现实再慢慢地解剖一下单片机的寄存器,这样学起来会更有意义,记得更牢。中断也没复杂的东西的,只不过学几个中断函数,优先级之类的。有一定C语言基础的同学在优先级这一块可以联系C语言中运算符的优先级,我相信有了C语言基础定义一两个中断函数也不是什么问题了的。我学过的单片机的内容在我文档的实例之中,实例的数量不多,但这些都是直接点击单片机知识点的。随着我的学习渐渐地深入后我再把我实现过的东西写入实例之中吧。希望对你有所帮助,祝成功!
一、毕业设计题目及要求 (2个) 1、基于单片机控制的电动机Y-△启动的设计 要求:1)控制器为单片机,电动机为三相异步电动机;2)启动时间为3秒;3)由按键设置电动机Y-△运行、停止。 2、基于单片机控制的可调直流稳压电源的设计 要求:1)控制器为单片机,电压输出范围为0-10V,电压精度为1V;2)通过数码管显示电压值;3)由按键设置电压值。 二、毕业设计用到的主要软件(及功能) 毕业设计用到的主要软件(及功能):Keil 51(源程序编译),Proteus(电路仿真),AutoCAD(绘图), Visio(绘流程图), Protel 99SE(原理图电路设计,PCB板制作) 三、单片机方面毕业设计要求 1、学会编写程序(用C语言或汇编语言),用Keil 51软件对源程序进行编译。 2、学会用Proteus电路仿真软件对所设计的硬件电路进行仿真。 3、在写毕业论文时,学会用Word、AutoCAD, Visio,Protel 99SE等软件对程序流程图、电路原理图等进行绘制。 相关答案 ↓位朋友,以51单片机为例。51现在很多都是用仿真器来进行在线调试的,而每个公司的仿真器都会有自带的编程软件,当然,跟keil是差不了多少的。 步骤大体如下: 新建,进行程序的编写 连上仿真器或烧写器,这一步有可能要对仿真器或烧写器进行设置,具体可看它们的使用说明 对程序进行编译,这一步会自动检测你的程序有没错,如果有错,是不能进入下一步的如果你用的是仿真器,这一步编译成功后就可以直接运行进行在线调试了。 如果用的是烧写器,那就进行烧写 各个软件和调试方法会有些不同,但大体就是这样,一些调试工具的说明书也有很详细的说明。 学参数测量技术涉及范围广,特别是微电压、微电流、高电压以及待测信号强弱相差极大的情况下,既要保证弱信号的测量精度又要兼顾强信号的测量范围,在技术上有一定的难度。传统的低成本仪表在测量电压、电阻时都采用手动选择档位的方法来转换量程。在使用中,当忘记转换档位时,会造成仪表测量精度下降或损坏。 现代电子测量对系统的精度要求越来越高且智能化程度也越来越高。全量程无档自动量程转换电压表和电阻表是在保证测量精度不下降的前提条件下省去手动转换量程的工作,得到了广泛应用。 本文介绍了一种基于AT89S52 单片机 的智能多用表。该表能在单片机的控制下完成直流电压、电阻和直流电流的测量。测量电流部分采用了简单的I/V转换电路完成测试;测量电压部分结合模拟开关CD4051和运算放大器OP07构成程控放大器,实现了自动量程转换;测量电阻部分也由模拟开关CD4051和运算放大器OP07相结合,在单片机控制下完成了自动量程转换。电流、电压和电阻的最终测量信号都在单片机的控制下由12位A/D转换器TLC2543进行采集,采集的信号经单片机数据处理后通过LCD(12864)显示出来,测量结果还可以由带有串行EEPROM的CPU存储器和监控器的X25045进行多个数据保存。 关键词:TLC2543 自动量程转换 程控增益放大器 电压 电阻 电流 目录 摘要1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1 概述 5 2 智能仪器/仪表国内外发展概况 5 3 课题研究目的及意义 6 第二章 系统结构及功能介绍 8 1 系统功能和性能指标 8 1 仪表功能 8 2 性能指标 8 3 本机特色 8 4 系统使用说明 9 2 系统工作原理概述 9 第三章 方案设计与论证 11 1 量程选择的设计与论证 11
单片机应用论文1000字开头
一、毕业设计题目及要求 (2个) 1、基于单片机控制的电动机Y-△启动的设计 要求:1)控制器为单片机,电动机为三相异步电动机;2)启动时间为3秒;3)由按键设置电动机Y-△运行、停止。 2、基于单片机控制的可调直流稳压电源的设计 要求:1)控制器为单片机,电压输出范围为0-10V,电压精度为1V;2)通过数码管显示电压值;3)由按键设置电压值。 二、毕业设计用到的主要软件(及功能) 毕业设计用到的主要软件(及功能):Keil 51(源程序编译),Proteus(电路仿真),AutoCAD(绘图), Visio(绘流程图), Protel 99SE(原理图电路设计,PCB板制作) 三、单片机方面毕业设计要求 1、学会编写程序(用C语言或汇编语言),用Keil 51软件对源程序进行编译。 2、学会用Proteus电路仿真软件对所设计的硬件电路进行仿真。 3、在写毕业论文时,学会用Word、AutoCAD, Visio,Protel 99SE等软件对程序流程图、电路原理图等进行绘制。 相关答案 ↓位朋友,以51单片机为例。51现在很多都是用仿真器来进行在线调试的,而每个公司的仿真器都会有自带的编程软件,当然,跟keil是差不了多少的。 步骤大体如下: 新建,进行程序的编写 连上仿真器或烧写器,这一步有可能要对仿真器或烧写器进行设置,具体可看它们的使用说明 对程序进行编译,这一步会自动检测你的程序有没错,如果有错,是不能进入下一步的如果你用的是仿真器,这一步编译成功后就可以直接运行进行在线调试了。 如果用的是烧写器,那就进行烧写 各个软件和调试方法会有些不同,但大体就是这样,一些调试工具的说明书也有很详细的说明。 学参数测量技术涉及范围广,特别是微电压、微电流、高电压以及待测信号强弱相差极大的情况下,既要保证弱信号的测量精度又要兼顾强信号的测量范围,在技术上有一定的难度。传统的低成本仪表在测量电压、电阻时都采用手动选择档位的方法来转换量程。在使用中,当忘记转换档位时,会造成仪表测量精度下降或损坏。 现代电子测量对系统的精度要求越来越高且智能化程度也越来越高。全量程无档自动量程转换电压表和电阻表是在保证测量精度不下降的前提条件下省去手动转换量程的工作,得到了广泛应用。 本文介绍了一种基于AT89S52 单片机 的智能多用表。该表能在单片机的控制下完成直流电压、电阻和直流电流的测量。测量电流部分采用了简单的I/V转换电路完成测试;测量电压部分结合模拟开关CD4051和运算放大器OP07构成程控放大器,实现了自动量程转换;测量电阻部分也由模拟开关CD4051和运算放大器OP07相结合,在单片机控制下完成了自动量程转换。电流、电压和电阻的最终测量信号都在单片机的控制下由12位A/D转换器TLC2543进行采集,采集的信号经单片机数据处理后通过LCD(12864)显示出来,测量结果还可以由带有串行EEPROM的CPU存储器和监控器的X25045进行多个数据保存。 关键词:TLC2543 自动量程转换 程控增益放大器 电压 电阻 电流 目录 摘要1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1 概述 5 2 智能仪器/仪表国内外发展概况 5 3 课题研究目的及意义 6 第二章 系统结构及功能介绍 8 1 系统功能和性能指标 8 1 仪表功能 8 2 性能指标 8 3 本机特色 8 4 系统使用说明 9 2 系统工作原理概述 9 第三章 方案设计与论证 11 1 量程选择的设计与论证 11
试题: A甲1025参赛试题: 点阵电子显示屏(A题)参赛学生:冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校:山东大学 指导老师:陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………3第二部分 设计任务………………………………………………4 1基本要求…………………………………………………………4 2发挥部分………………………………………………………………4 3创新部分………………………………………………………………4 2.方案论证与比较………………………………………5 1 显示部分………………………………………………………………5 2 数字时钟………………………………………………………………5 3 温度采集部分…………………………………………………………6 4 芯片选择………………………………………………………………6 5 闹铃方式的选择………………………………………………………6 6 止闹方式的选择………………………………………………………6 7 串口通讯芯片的选择…………………………………………………6 总体方案………………………………………………7 1 工作原理………………………………………………………………7 2 总体设计………………………………………………………………7 4.系统硬件设计…………………………………………7 1 AT89S52单片机最小系统…………………………………………8 2 温度测量模块………………………………………………………8 3 时钟模块……………………………………………………………8 4 键盘模块……………………………………………………………9 5 LED点阵显示模块…………………………………………………10 6 电源的选择…………………………………………………………11 7 PC机通讯……………………………………………………………12 8 整体电路……………………………………………………………12 5.系统软件设计…………………………………………7 1 主程序流程…………………………………………………………13 2 扫描子程序…………………………………………………………14 3 时间程序……………………………………………………………15 4 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 5 亮度调节程序………………………………………………………16 6 温度程序……………………………………………………………17 6.测试与结果分析……………………………………17 1 基本部分测试与分析………………………………………………17 2 发挥部分测试与分析………………………………………………18 3 创新部分测试与分析………………………………………………18 7.设计总结……………………………………………18 8.参考资料……………………………………………18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………18摘要 LED大屏幕显示系统,以AT89S52单片机为核心,由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外,扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现,吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字:单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound photoelectricity untouched switch,temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing and so Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计1 基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器。1 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 2 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁。 3 显示屏通过按键切换显示数字和字母;4 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容;5 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容。2发挥部分:1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏;2 LED显示屏亮度连续可调。3 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示;4 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59);5增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护;6实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序);3 创新部分 1 室温的测量 2 定时闹铃 3 整点报时 4 非接触止闹 2、方案论证1 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分,对于LED8*8点阵显示有以下两种方案: 方案一:静态显示,将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二:动态显示,对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 2.数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要,可利用两种方案实现。 方案一:本方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。 方案二:本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。3 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分,由于现在用品追求多样化,多功能化,所以我们决定给系统加上温度测量显示模块,方便人们的生活,使该设计具有人性化。 方案一:采用热敏电阻,可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为5摄氏度,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。 基于DS18b20的以上优点,我们决定选取DS18b20来测量温度。4 芯片的选择 方案一:采取并口输入,占用大量I/O口资源 方案二:选取串口输入,使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED,而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较,我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。5 闹铃方式的选择 方案一:采用蜂鸣器闹铃,当到设定时间时,单片机向蜂鸣器送出高电平,蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单,控制方便,但是发出的闹铃声音单一。 方案二:采用录音放音芯片1420闹铃,先对录放音设备录入一段音乐,当到设定时间时,单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐,符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音,还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点,我们决定采用录放音设备闹铃。 6 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能,到设定时间,便自动启动闹钟,发出音乐提醒人们,再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹,使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况,一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一:采取远程红外遥控止闹,遥控器发出特定红外信号时,单片机接受到信号,向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远,但是价格昂贵,增加了制造成本。 方案二:采取光电传感器,当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平,单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜,线路简单,易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。7 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平,因此必须的有电平转换电路,可以选择1488,1489,MAX232A 方案一:采用1488或1489芯片实现电平转换,但在使用中发现这两种芯片可靠性不高,且需要正负12V电源,使用麻烦。 方案二:采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单,可靠。 基于以上分析,我们选用方案二,选用芯片MAX232A8 电源模块 方案一:采用干电池作为LED点阵系统的电源,由于点阵系统耗电量较大,使用干电池需经常换电池,不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上,电池总量大,使用会有较大安全隐患。 方案二:采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源,不仅功率上可以满足系统需要,不需要更换电源,并且比较轻便,使用更加安全可靠 基于以上分析,我们决定采用方案二3、总体方案1 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。2 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计(单元电路设计及分析) 1 AT89S52单片机最小系统: 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。2 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0625℃,采用寄生电源工作方式, CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路3 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片,DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW,其接线电路如图4 图4 时钟电路4 键盘模块 键盘、状态显示模块:为了使软件编程简单,本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键,PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时,与该键相连的PA口的相应位变为低电平,单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序,同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图5 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同电路如图6 图6 LED显示电路6电源选择: 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路7 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口,对于一般的双向通讯,只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线(第7脚)。MAX232逻辑电平的规定如表 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯8整体电路系统整体电路如下: 图9 整体电路5、系统软件设计1主程序如图2显示子程序流程如图 3 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图4 与PC串口通讯程序5 LED亮度调节图 14 LED亮度调节6温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析1 基本部分测试与分析11 测试仪器: 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器12基本要求部分的测试与分析: (1)系统上电后,全屏点亮,没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘,当有1~10键按下时,分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 (2)显示时间时通过与秒表对比,测试的系统时间准确。 2 发挥部分测试与分析:(1) 当按下#后在按下进入亮度调节,按下“+”键时,亮度增加。按下“—”键时,亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键,观察到“钟表” 二极管点亮,此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试,按“+”键时间加。在按下“切换”键时,进入分调整模式,按下“+”键,分增加。按下“选择”键时,分调整模式改为秒调整模式,按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后,再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态,按下“+”键设定“时”增加,在按下“选择”键进入分的设置,按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式,按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组,每组8个汉字,完成要求 3 创新部分测试与分析(1)温度测量: 键盘切换现场环境温度显示:按“功能”键选择“温度”,将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试,结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 3 2 7 1 5 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知,数字钟的输出与温度计值基本上相等,误差不大于5度。(2) 当到设定时间时,开始访一段音乐,完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后,停止放音。手拿开后,不再放音,直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑,9月8日我们终于拿到了试题,我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定,在到硬件电路的选择,到制作电路制作,最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难,几乎没有说过一次好觉,尽管很艰苦,但是我们各自分工,相互协作,一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能,并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足,通过四天三夜的奋斗,也可以说四天三夜的学习,我们学到了很多东西,最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习,更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录:例:整屏四个字一起显示的程序SER EQU P0 ; TPIC6B595 第3脚OE EQU P1;TPIC6B595 第8脚RCK EQU P2;TPIC6B595 第12脚MR EQU P3;TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU P4;TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行,2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节,如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB P6 SETB P7LQ: CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR P6 ;CLR P7 MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB P6 MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
我有个电子时钟的设计论文,比较简单,发你邮箱里了
单片机应用论文800字开头
一、毕业设计题目及要求 (2个) 1、基于单片机控制的电动机Y-△启动的设计 要求:1)控制器为单片机,电动机为三相异步电动机;2)启动时间为3秒;3)由按键设置电动机Y-△运行、停止。 2、基于单片机控制的可调直流稳压电源的设计 要求:1)控制器为单片机,电压输出范围为0-10V,电压精度为1V;2)通过数码管显示电压值;3)由按键设置电压值。 二、毕业设计用到的主要软件(及功能) 毕业设计用到的主要软件(及功能):Keil 51(源程序编译),Proteus(电路仿真),AutoCAD(绘图), Visio(绘流程图), Protel 99SE(原理图电路设计,PCB板制作) 三、单片机方面毕业设计要求 1、学会编写程序(用C语言或汇编语言),用Keil 51软件对源程序进行编译。 2、学会用Proteus电路仿真软件对所设计的硬件电路进行仿真。 3、在写毕业论文时,学会用Word、AutoCAD, Visio,Protel 99SE等软件对程序流程图、电路原理图等进行绘制。 相关答案 ↓位朋友,以51单片机为例。51现在很多都是用仿真器来进行在线调试的,而每个公司的仿真器都会有自带的编程软件,当然,跟keil是差不了多少的。 步骤大体如下: 新建,进行程序的编写 连上仿真器或烧写器,这一步有可能要对仿真器或烧写器进行设置,具体可看它们的使用说明 对程序进行编译,这一步会自动检测你的程序有没错,如果有错,是不能进入下一步的如果你用的是仿真器,这一步编译成功后就可以直接运行进行在线调试了。 如果用的是烧写器,那就进行烧写 各个软件和调试方法会有些不同,但大体就是这样,一些调试工具的说明书也有很详细的说明。 学参数测量技术涉及范围广,特别是微电压、微电流、高电压以及待测信号强弱相差极大的情况下,既要保证弱信号的测量精度又要兼顾强信号的测量范围,在技术上有一定的难度。传统的低成本仪表在测量电压、电阻时都采用手动选择档位的方法来转换量程。在使用中,当忘记转换档位时,会造成仪表测量精度下降或损坏。 现代电子测量对系统的精度要求越来越高且智能化程度也越来越高。全量程无档自动量程转换电压表和电阻表是在保证测量精度不下降的前提条件下省去手动转换量程的工作,得到了广泛应用。 本文介绍了一种基于AT89S52 单片机 的智能多用表。该表能在单片机的控制下完成直流电压、电阻和直流电流的测量。测量电流部分采用了简单的I/V转换电路完成测试;测量电压部分结合模拟开关CD4051和运算放大器OP07构成程控放大器,实现了自动量程转换;测量电阻部分也由模拟开关CD4051和运算放大器OP07相结合,在单片机控制下完成了自动量程转换。电流、电压和电阻的最终测量信号都在单片机的控制下由12位A/D转换器TLC2543进行采集,采集的信号经单片机数据处理后通过LCD(12864)显示出来,测量结果还可以由带有串行EEPROM的CPU存储器和监控器的X25045进行多个数据保存。 关键词:TLC2543 自动量程转换 程控增益放大器 电压 电阻 电流 目录 摘要1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1 概述 5 2 智能仪器/仪表国内外发展概况 5 3 课题研究目的及意义 6 第二章 系统结构及功能介绍 8 1 系统功能和性能指标 8 1 仪表功能 8 2 性能指标 8 3 本机特色 8 4 系统使用说明 9 2 系统工作原理概述 9 第三章 方案设计与论证 11 1 量程选择的设计与论证 11
试题: A甲1025参赛试题: 点阵电子显示屏(A题)参赛学生:冯元伟 物理与微电子学院 关童 物理与微电子学院 田立志 材料学院包装工程 参赛学校:山东大学 指导老师:陈延俊 秦峰 王延伟 仪维2006年9月11日目 录第一部分 摘要 ……………………………………………………3第二部分 设计任务………………………………………………4 1基本要求…………………………………………………………4 2发挥部分………………………………………………………………4 3创新部分………………………………………………………………4 2.方案论证与比较………………………………………5 1 显示部分………………………………………………………………5 2 数字时钟………………………………………………………………5 3 温度采集部分…………………………………………………………6 4 芯片选择………………………………………………………………6 5 闹铃方式的选择………………………………………………………6 6 止闹方式的选择………………………………………………………6 7 串口通讯芯片的选择…………………………………………………6 总体方案………………………………………………7 1 工作原理………………………………………………………………7 2 总体设计………………………………………………………………7 4.系统硬件设计…………………………………………7 1 AT89S52单片机最小系统…………………………………………8 2 温度测量模块………………………………………………………8 3 时钟模块……………………………………………………………8 4 键盘模块……………………………………………………………9 5 LED点阵显示模块…………………………………………………10 6 电源的选择…………………………………………………………11 7 PC机通讯……………………………………………………………12 8 整体电路……………………………………………………………12 5.系统软件设计…………………………………………7 1 主程序流程…………………………………………………………13 2 扫描子程序…………………………………………………………14 3 时间程序……………………………………………………………15 4 PC机串口通讯程序…………………………………………………15 5 亮度调节程序………………………………………………………16 6 温度程序……………………………………………………………17 6.测试与结果分析……………………………………17 1 基本部分测试与分析………………………………………………17 2 发挥部分测试与分析………………………………………………18 3 创新部分测试与分析………………………………………………18 7.设计总结……………………………………………18 8.参考资料……………………………………………18附录……………………………………………………………18例程…………………………………………………………18摘要 LED大屏幕显示系统,以AT89S52单片机为核心,由键盘显示、录放音模块、光电开关、温度采集、定时闹铃、LED大屏幕显示等功能模块组成。基于题目基本要求,本系统对时间显示和大屏幕显示进行了重点设计。此外,扩展单片机外围接口、温度采集、非接触式止闹、滚动屏幕显示、语音报时等功能。本系统大部分功能由软件来实现,吸收了硬件软件化的思想,大部分功能通过软件来实现,使电路简单明了,系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能,发挥部分也得到完全的实现,而且有一定的创新功能。 关键字:单片机 LED大屏幕 滚屏显示 Abstract This large LED display screen system ,based on chip microcomputer AT89S52,is composed by the following functional modules : keyboard displaying ,sound photoelectricity untouched switch,temperature gathering ,timing bell, According to the basic requirements of the subject ,our system stresses on the realization of time displaying and large screen displaying ,Furthermore ,we also extend the primary function ,adding new functions ,such as the single chip peripheral ports ,temperature gathering ,untouched ring-stop, scroll screen display, sound timing and so Adopting the idea of hardware-to-software, most of those functions are realized by softwares, which makes the electrocircuit more concise and the system more stable ,The design achieved and even exceeded all the required basic technical indexes Key words: chip microcomputer large screen display system scroll screen display1任务设计1 基本要求:设计并制作LED电子显示屏和控制器。1 自制一台简易16行*32列点阵显示的LED电子显示屏; 2 自制显示屏控制器,扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制,显示屏显示数字和字母亮度适中,应无闪烁。 3 显示屏通过按键切换显示数字和字母;4 显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子,通过按键切换显示内容;5 能显示4组特定汉字组成的句子,通过按键切换显示内容。2发挥部分:1自制一台简易16行*64列点阵显示的LED电子显示屏;2 LED显示屏亮度连续可调。3 实现信息的左右滚屏显示,预存信息的定时循环显示;4 实现实时时间的显示,显示屏数字显示: 时∶分∶秒(例如 18∶38∶59);5增大到10组(每组汉字8个或16个数字和字符)预存信息,信息具有掉电保护;6实现和PC机通讯,通过PC机串口直接对显示信息进行更新(须做PC机客户程序);3 创新部分 1 室温的测量 2 定时闹铃 3 整点报时 4 非接触止闹 2、方案论证1 显示部分: 显示部分是本次设计最核心的部分,对于LED8*8点阵显示有以下两种方案: 方案一:静态显示,将一帧图像中的每一个二极管的状态分别用0 和1 表示,若为0 ,则表示L ED 无电流,即暗状态;若为1 则表示二极管被点亮。若给每一个发光二极管一个驱动电路,一幅画面输入以后,所有L ED 的状态保持到下一幅画。对于静态显示方式方式,所需的译码驱动装置很多,引线多而复杂,成本高,且可靠性也较低。 方案二:动态显示,对一幅画面进行分割,对组成画面的各部分分别显示,是动态显示方式。动态显示方式方式,可以避免静态显示的问题。但设计上如果处理不当,易造成亮度低,闪烁问题。因此合理的设计既应保证驱动电路易实现,又要保证图像稳定,无闪烁。动态显示采用多路复用技术的动态扫描显示方式, 复用的程度不是无限增加的, 因为利用动态扫描显示使我们看到一幅稳定画面的实质是利用了人眼的暂留效应和发光二极管发光时间的长短, 发光的亮度等因素 我们通过实验发现, 当扫描刷新频率(发光二极管的停闪频率) 为50Hz, 发光二极管导通时间≥1m s 时, 显示亮度较好, 无闪烁感。 鉴于上述原因, 我们采用方案二 2.数字时钟 数字时钟是本设计的重要的部分。根据需要,可利用两种方案实现。 方案一:本方案完全用软件实现数字时钟。原理为:在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。利用定时器与软件结合实现1秒定时中断,每产生一次中断,存储器内相应的秒值加1;若秒值达到60,则将其清零,并将相应的分字节值加1;若分值达到60,则清零分字节,并将时字节值加1;若时值达到24,则将时字节清零。该方案具有硬件电路简单的特点,但当单片机不上电,程序将不执行。且由于每次执行程序时,定时器都要重新赋初值,所以该时钟精度不高。 方案二:本方案采用Dallas公司的专用时钟芯片DS1302。该芯片内部采用石英晶体振荡器,其芯片精度不大于10ms/年,且具有完备的时钟闹钟功能,因此,可直接对其以用于显示或设置,使得软件编程相对简单。为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作,芯片内部包含锂电池。当电网电压不足或突然掉电时,系统自动转换到内部锂电池供电系统。而且即使系统不上电,程序不执行时,锂电池也能保证芯片的正常运行,以备随时提供正确的时间。 基于时钟芯片的上述优点,本设计采用方案二完成数字时钟的功能。3 温度采集部分 能进行温度测量是本设计的创新部分,由于现在用品追求多样化,多功能化,所以我们决定给系统加上温度测量显示模块,方便人们的生活,使该设计具有人性化。 方案一:采用热敏电阻,可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测小于 1 摄氏度的信号是不适用的。 方案二:采用温度传感器DS18B20。DS18B20可以满足从-55摄氏度到+125摄氏度测量范围,且DS18B20测量精度高,增值量为5摄氏度,在一秒内把温度转化成数字,测得的温度值的存储在两个八位的RAM中,单片机直接从中读出数据转换成十进制就是温度,使用方便。 基于DS18b20的以上优点,我们决定选取DS18b20来测量温度。4 芯片的选择 方案一:采取并口输入,占用大量I/O口资源 方案二:选取串口输入,使用较少。所以我们选用串口输入。串口输入我们可以选用芯片有74HC595、74LS164、TPIC6B595。但是74HC595和74LS164两种芯片必须加驱动才能驱动LED,而TI 公司的DMOS 器件TPIC6B595 , 除具有TTL 和CMOS 器件中移位寄存器595 的逻辑功能外, 其最大的特点是驱动功率大, 可直接用作LED的驱动。 综合以上比较,我们选取TPIC6B595来驱动LED点阵。5 闹铃方式的选择 方案一:采用蜂鸣器闹铃,当到设定时间时,单片机向蜂鸣器送出高电平,蜂鸣器发生。采用蜂鸣器闹铃结构简单,控制方便,但是发出的闹铃声音单一。 方案二:采用录音放音芯片1420闹铃,先对录放音设备录入一段音乐,当到设定时间时,单片机控制录放音设备放音。采用录放音电路铃声可以自己预先设定一段自己喜欢的音乐,符合电器设备人性化的要求。且1420芯片可以分段录音,还具有语音报时功能。 基于录音放音芯片1420的以上优点,我们决定采用录放音设备闹铃。 6 止闹方式的选择 一般钟表都具有闹钟功能,到设定时间,便自动启动闹钟,发出音乐提醒人们,再由人按下止闹按钮停止闹钟工作。 一般每天只能设置一次闹钟、并要由人按下按钮止闹,使用不是很方便。 智能处理器应用可改变这种状况,一天可按自己需要设置闹钟的开关、多次闹钟设置并可用非接触方式止闹。 方案一:采取远程红外遥控止闹,遥控器发出特定红外信号时,单片机接受到信号,向发音设备发出停止信号止闹。红外遥控止闹控制距离远,但是价格昂贵,增加了制造成本。 方案二:采取光电传感器,当用一物体遮挡光电传感光电传感器向单片机接口送出一个低电平,单片机立即向发音设备发出停止信号止闹。光电传感器价格便宜,线路简单,易于控制。 基于以上比较我们决定采用光电传感器止闹。7 串口通讯芯片的选择 AT89S52串行口采用的是TTL电平,因此必须的有电平转换电路,可以选择1488,1489,MAX232A 方案一:采用1488或1489芯片实现电平转换,但在使用中发现这两种芯片可靠性不高,且需要正负12V电源,使用麻烦。 方案二:采用单电源电平转换芯片MAX232A可以使电路变得简单,可靠。 基于以上分析,我们选用方案二,选用芯片MAX232A8 电源模块 方案一:采用干电池作为LED点阵系统的电源,由于点阵系统耗电量较大,使用干电池需经常换电池,不符合节约型社会的要求。点阵系统要悬挂在墙上,电池总量大,使用会有较大安全隐患。 方案二:采用200W/5V直流稳压电源作为系统电源,不仅功率上可以满足系统需要,不需要更换电源,并且比较轻便,使用更加安全可靠 基于以上分析,我们决定采用方案二3、总体方案1 工作原理: 利用单片机AT89S52单片机作为本系统的中控模块。单片机可把由DS18B20、DS1302读来的数据利用软件来进行处理,从而把数据传输到显示模块,实现温度、日历的显示。点阵LED电子显示屏显示器为主要的显示模块,把单片机传来的数据显示出来,并且可以实现滚动显示。利用光电传感器来实现非接触止闹功能。在显示电路中,主要靠按键来实现各种显示要求的选择与切换。2 总体设计 设计总体框图如图14、系统硬件设计(单元电路设计及分析) 1 AT89S52单片机最小系统: 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89S52单片机的最小系统。2 温度测量模块: 温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55℃~125℃,可编程为9位~12位A/D转换精度,测温分辨率达到0625℃,采用寄生电源工作方式, CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS18B20测量电路3 时钟模块 时钟模块采用DS1302芯片,DS1302 是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31 字节静态RAM 通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒分时日日期月年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24 或12 小时格式DS1302 与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线1 RES 复位2 I/O 数据线3 SCLK串行时钟时钟/RAM 的读/写数据以一个字节或多达31 个字节的字符组方式通信DS1302 工作时功耗很低保持数据和时钟信息时功率小于1mW,其接线电路如图4 图4 时钟电路4 键盘模块 键盘、状态显示模块:为了使软件编程简单,本设计利用可编程芯片8255。接法如表1所示。PA口接按键,PC口则用于控制状态显示所用LED点阵。每个按键都通过一个10K的上拉电阻接电源+Vcc,按键的另一端接地。当有键按下时,与该键相连的PA口的相应位变为低电平,单片机检测到该变化后即转到相应的键处理程序,同时在程序中点亮LED点阵。模块电路如图5 LED显示模块 点阵数据串行输入, 器件为 移位寄存器TPIC6B595595, 门控和扫描信号常以16 点阵为一行进行并行处理。在点阵显示中以4×8个L ED 点阵构成一个L ED 显示单元, 采用行共阳列共阴的编排方式。其驱动分为行列两部分, 分别来自于行、列移位寄存器, 行数据是扫描数据, 16 行中每次只有一行被驱动, 采用逐行扫描方式, 列数据则为汉字的点阵码。。对于字符和图形显示也可以用点阵处理, 其显示原理和方法相同电路如图6 图6 LED显示电路6电源选择: 200W/5V的直流稳压电源更加安全电路图如图7图7 电源电路7 PC机通讯 MAX232是标准的串口通信接口,对于一般的双向通讯,只需要使用串行输入口RXD(第3脚)、串行输出TXD(第2脚)和地线(第7脚)。MAX232逻辑电平的规定如表 表 2 逻辑电平表逻辑值 电平幅值 (v) 0 3+~+15 1 3-~-15 图8 串口通讯8整体电路系统整体电路如下: 图9 整体电路5、系统软件设计1主程序如图2显示子程序流程如图 3 显示时间子程序流程如图12图12 时间子程序流程图4 与PC串口通讯程序5 LED亮度调节图 14 LED亮度调节6温度测量流程图如图15 图15 温度测量程序流程图6、测量及其结果分析1 基本部分测试与分析11 测试仪器: 秒表 、温度表、万用电表、WAVE仿真器12基本要求部分的测试与分析: (1)系统上电后,全屏点亮,没有暗点。接着显示时间。按“#”键后时扫描键盘,当有1~10键按下时,分别显示十段设定的数字、英文或汉字。 (2)显示时间时通过与秒表对比,测试的系统时间准确。 2 发挥部分测试与分析:(1) 当按下#后在按下进入亮度调节,按下“+”键时,亮度增加。按下“—”键时,亮度变弱。(2) 可以实现文字左右移动 (3) 按下“设置时间”键,观察到“钟表” 二极管点亮,此时可对时间进行设置。按下“时间设置“进入时调试,按“+”键时间加。在按下“切换”键时,进入分调整模式,按下“+”键,分增加。按下“选择”键时,分调整模式改为秒调整模式,按下“+”键秒增加。经测试该步可以很好的实现。调整时间完毕后,再按一下“闹钟设置”进入闹铃设置状态,按下“+”键设定“时”增加,在按下“选择”键进入分的设置,按下“+”键设定“分”增加。在按下“选择”键进入秒设置模式,按“+”键秒增加。(4)系统可以显示10组,每组8个汉字,完成要求 3 创新部分测试与分析(1)温度测量: 键盘切换现场环境温度显示:按“功能”键选择“温度”,将温度传感器和温度计放入不同的测试环境中进行测试,结果如表1所示。 表1 与标准温度计测量值比较表 温度计示值(摄氏度) 3 2 7 1 5 温度输出(摄氏度) 10 25 50 70 86 由测试知,数字钟的输出与温度计值基本上相等,误差不大于5度。(2) 当到设定时间时,开始访一段音乐,完成定时闹铃功能。(3)当用手遮挡光电传感器后,停止放音。手拿开后,不再放音,直到到设定时间。完成非接触止闹功能7、设计总结 全心准备了整整一个酷暑,9月8日我们终于拿到了试题,我们一致选择控制类题目A(LED点阵),从基本方案的制定,在到硬件电路的选择,到制作电路制作,最后进行程序调试。在此期间我们遇到很多困难,几乎没有说过一次好觉,尽管很艰苦,但是我们各自分工,相互协作,一次又一次品尝到了解决问题的喜悦,最终完成了要求的全部功能,并加入了一些创新的部分。在竞赛中我们发现了自己知识的不足,通过四天三夜的奋斗,也可以说四天三夜的学习,我们学到了很多东西,最重要的是我们学会了一种精神————永不放弃。在以后的时间里面我们会用这种精神去学习,更上一层楼。8、参考资料 [1]《基于单片机结构的智能系统设计与实现》 沈红卫 编 电子工业出版社 [2]《单片机原理与接口技术》 黄惠媛 编 海洋出版社 [3]《单片机应用技术》 周平 伍云辉 编 电子科技大学出版社 [4]《8051单片机实践与应用》 吴金戌 沈金阳 郭庭吉 编 清华大学出版社 [5]《电子设计竞赛赛题解析》 黄正谨等编 东南大学出版社 附录:例:整屏四个字一起显示的程序SER EQU P0 ; TPIC6B595 第3脚OE EQU P1;TPIC6B595 第8脚RCK EQU P2;TPIC6B595 第12脚MR EQU P3;TPIC6B595 第9脚SRCLK EQU P4;TPIC6B595 第13脚ORG 0000HLJMP MAINORG 0100H;**************************主程序**********************************MAIN: MOV SP,#70HSETB OE MOV 2BH,#00HMOV 27H,#00HSTART: ;初始化寄存器RAM单元MOV R0, #30HMOV R1,#64H ;30H~6FH单元清零MOV A, #00HST: MOV @R0,A INC R0 DJNZ R1,ST;2Dh------寻址偏址 ;整屏四个字一起显示LOOP:MOV DPTR,#TAB;赋查表初值MOV R3,#56PLAY: MOV 2DH,#00H MOV 2FH,#10HGG: LCALL LINE16;扫描显示一次MOV 2DH,#00HDJNZ 2FH,GGMOV A,DPLCLR CADD A, #16MOV DPL ,AMOV A, DPHADDC A ,#00HMOV DPH, ADJNZ R3,PLAYSJMP STARTLINE16: MOV 2BH,#16;扫16行,2BH放后还剩几行FF: LCALL LINE1;扫描显示一行子程序DJNZ 2BH,FF;扫描行直到16行扫完再转RETLINE1:LCALL MSTR;将显示的内容移入内存单元 LCALL SEND;发送串口子程序 LCALL XH;选通行子程序 RETMSTR: ;显示内容移入内存单元 MOV R0,#30H MOV R4,#9 MOV A,2DH;BB: MOVC A,@A+DPTR MOV @R0,A INC R0 MOV A,2DH ADD A,#16;加16移到下一行 MOV 2DH,A DJNZ R4,BB MOV A,2DH SUBB A,#143 MOV 2DH,A RET;$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$发送数据到串口子程序$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$SEND:MOV R0,#30H MOV R5,#8 ;一行有8个字节,如每次显示字数不同要作相应改动 SETB OE SETB MR CLR SRCLK CLR RCK SETB P6 SETB P7LQ: CLR C MOV R2,#8 MOV A,@R0 ; CPL A ;TPIC6B595应该不用这一步 LCALL DD1;调用显示一个字节的子程序 INC R0;指向下一个显示单元 DJNZ R5,LQ RETDD1: CLR SRCLK;清串行CP端 RLC A; MOV SER,C SETB SRCLK ;触发串行CP端 DJNZ R2,DD1;每个字节移8次够了向下执行 RET;选通行子程序XH: CLR RCK ;将输出CP变成低电平为上升沿做准备 NOP SETB RCK CLR P6 ;CLR P7 MOV A,27H MOV P0,A CLR OE LCALL DE25MS INC A SETB OE SETB P6 MOV A,27H ANL A,#0F0H SWAP A ADD A,#01H SWAP A MOV 27H,A CLR MR SETB MR RETDE25MS: MOV R5,#09H DEL2: MOV R6,#0FH DEL3: MOV R7,#01H DJNZ R7,$ DJNZ R6,DEL3 DJNZ R5,DEL2 RETTAB:字库END
一、 现在单片机种类不下100种,主流的51、PIC、AVR、ARM等等很多,各有测重,51系列已经很多年了相对来说技术比较成熟,而且资源丰富。二、厂商太多了,ATMEL ANALOG等等三、这个问题太大了,一般人接触的单片机也就几种,就算是卖单片机不可能每种的性能都很清楚四、开发的话你可以先买快开发板做试验,用KEIL软件就可以,还能在线仿真,如果再想省点钱,可以用protues软件,在计算机上就能仿真,而且可以和KEIL联调。
51在中国似乎用的人最多,不过我不赞成用了,因为前段时间性能强点价格太贵,不过广州有家代理个牌子似乎性价比不错51主要我感觉是atmel和台湾华邦,还有个ST好象AVR虽然我没怎么用过,但是还是要赞一个的,atmel到底功力深厚啊性价比很高,好多以前用51的公司改用它了PIC在抗干扰上这么多年口碑一直不错,不过似乎有个软肋,就是它的C语言编译器貌似一直没有太好的MSP430,低功耗中应该它是老大了,价格稍微归了点,不过它带的AD很值得,现在它的2XX系列好象价格便宜了点凌阳,做语音很不错中国人主要用的好象就这些了51嘛keil,AVR是IAR这个软件公司帮它做了个C开发平台,当然也有开源的GCC,不过GCC自由性高了些,建议新手别用,430的C平台也是IAR做的,PIC有C平台但是前些年不好用51我现在比较不出来了,因为彻底抛弃它了