基于51單片機的脈沖控制器-課程設計

1、<p><b>　　信息與電氣工程學院</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　?。?010 /2011 學年第 二 學期）</p><p>　　課程名稱 ： 《單片機應用》課程設計 </p><p>　　題 目 ： 脈沖控制器

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 ： 電氣工程及其自動化 </p><p>　　學生姓名 ： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師 ： </p>

3、<p>　　設計周數(shù) ： 兩周 </p><p>　　設計成績 ： </p><p>　　2011年07月08日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　?。? 課程設計目的………………………………………

4、……………………………………………３</p><p>　?。? 課程設計內(nèi)容及設計過程說明…………………………………………………………………３</p><p>　?。?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>　?。?２.３ 各功能模塊電路設計…………………………………………………………………５</p><p>　?。?２.３.１ LED和蜂鳴器模塊……………………………………………………………５</p><p>　?。?２.３.２ 硬件復

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)碼管顯示碼對照表……………………………………………………

7、……７</p><p>　?。?３ 元件清單……………………………………………………………………………………８</p><p>　?。?４ 實際電路板成品圖…………………………………………………………………………９</p><p>　?。?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>　?。?６.２ 代碼分析………………………………………………………………………………13</p><p>　?。? 課程設計結(jié)論……………………………………………

9、………………………………………13</p><p>　?。? 參考文獻…………………………………………………………………………………………15</p><p><b>　　1、課程設計目的</b></p><p>　　通過具體的功能電路進一步熟練protel99se的應用，進一步熟練焊接技術，掌握萬用電路板的使用方法和技巧，初步掌握單片機編程和

10、調(diào)試的技能，例如本課題的數(shù)碼管顯示模塊，中斷程序設計等。學會利用相關工具檢查電路和借助計算機或仿真儀器單步調(diào)試程序。注重團隊合作，合理組織分工作業(yè)，耐心細心，不怕困難，各盡其力，勤動手動腦，善于分析問題，靈活解決問題，提出設計思路，模塊組合與技巧的實際操作。通過這些具體的體驗，為以后步入崗位從事相關單片機電路設計工作打下基礎。</p><p><b>　　2、課程設計正文</b></p

11、><p><b>　?。?１　功能介紹</b></p><p>　　脈沖控制器可以實現(xiàn)手動加減計數(shù)。k1為加計數(shù)鍵，k2為減計數(shù)鍵，數(shù)碼管可以顯示０～９、Ａ、ｂ、Ｃ、ｄ、Ｅ、Ｆ。另外當顯示為“０”且按下k2鍵，或者當顯示為“Ｆ”且按下k1鍵時，蜂鳴器響，同時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)動蜂鳴器和LED。通過適當編程就可以實現(xiàn)這樣的要求：當按下k1時顯示加１，而當按下k2時顯示減１，當顯示為“０”且按下k2鍵，或者當顯示為“Ｆ”且按下k1鍵時，蜂鳴器響，同時LED亮。另個在這里附帶共陰極八段數(shù)碼管引腳功能圖和AT89C51單片機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>　　此圖同時包含了P1.0輸出通過三極管驅(qū)動蜂鳴器和LED模塊，硬件復位模塊，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、功能模塊電路設計</p><p>　?。?２.３.１　LED和蜂鳴器模塊</p><p>　　因為課題要求為LED亮時蜂鳴器同時響，這樣就可以把它們并聯(lián)到一起，鑒于單片機P1口帶負載能力有限，我們選擇了PNP三極管9012作為驅(qū)動，同時，為了給LED限流，我們又串入了電阻，這樣可以達到理想的結(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位模塊，即單片機的最小系統(tǒng)，它由復位開關和10uF電容并聯(lián)而成，分別接到單片機的EA和RESET接口，當開關閉合后，RESET接口為高電平，實現(xiàn)復位功能。</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20pF的電容構(gòu)成，接到單片

16、機的X1、X2端口，為單片機提供外部時鐘脈沖，從而使單片機可以運行。</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，因為單片機本身有一定的帶負載能力，可以驅(qū)動一個數(shù)碼管。共

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

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

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

20、 8個</p><p>　　1kΩ電阻 1個</p><p>　　10kΩ電阻 1個</p><p>　　導線 若干</p><p>　　萬用電路板 1

21、個</p><p>　　焊錫、松香 適量</p><p>　?。?４ 實際電路板成品圖</p><p>　　在焊接時我們以PCB板圖作為參考，充分利用萬用板的優(yōu)勢，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導線，更有少些短導線我們用從電阻上剪下的引腳做

22、成裸導線代替，同時保證導線之間不發(fā)生短路的可能。焊點全部在印刷電路一側(cè)，多余導線全用明線，這樣使得電路板做出來方便放置并容易檢測，但由于萬用板孔距的限制因而使實際接線不太美觀，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>　?。?６.２　　代碼分析</p><p>　　結(jié)合程序流程圖，本程序可以識為由INT0和INT1構(gòu)成的兩個“主程序”MAIN1和MAIN2，利用它們之間的相互跳轉(zhuǎn)來等待兩個中斷的鍵入，在按鍵去抖之，保護好中斷現(xiàn)場后可進入各自的中斷子程序。利用“while”和“for”循環(huán)語句來實現(xiàn)“0~F”的加減計數(shù)循環(huán)，利用“if”語句判斷顯示值為“F”時或者“0”時，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現(xiàn)。</p><p><b>　　3、課程設計結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過兩周的設計工作，我們最終完成了任務，實現(xiàn)了我們單片機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。從這個意義上它不只是一塊有功能的電路板，更是我們勞動和智慧的象征。</p><p&g

36、t;　　課程設計是一個大項目，集中體現(xiàn)團隊合作，協(xié)調(diào)配合的精神。在設計之前我們已初步根據(jù)各自的特長分工進展。開始我們拿到任務書后感覺很簡單，首先因為實現(xiàn)功能并不復雜，所謂的脈沖控制器其實就是加減計數(shù)器，其次用到的元件也不多，如同上面元件清單里所列。但實際做起來就開始遇到這樣或那樣的麻煩，有時讓人心急如焚。</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，為了簡化設計電路，所以就改成了P2

37、口作為段碼輸出。在選擇中k1、k2按鍵時也作了小小改動，開始由T0作為k1，INT0作為k2，可是同學建議如果采用中斷控制最好兩個都是外部中斷，所以最后改為INT0和INT1作為兩個按鍵。</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)上得到了詳細的資料，這樣保證了主體電路原理圖的正確性。</p><p>　　在指導老師初步檢查并協(xié)助修改后我們得到更為合理

38、的原理圖，領取元件和工具后我們就開始焊接電路板了。經(jīng)過反復的設計與布局，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間完成編寫，期間參考了不少書籍資料和網(wǎng)絡資料，但剛開始使用計算機模擬仿真后卻發(fā)現(xiàn)很多錯誤，后來經(jīng)過一邊一邊的改正和調(diào)試，終于在計算機仿真上成功實現(xiàn)所要求的功能。但仿真成功不代表實際成功，理論上行得通的程序，真正運行起來就未必能夠成功。程序下載進單片機之后，運行

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)問題的地方一個一個排查，最終終于排除故障，成功實現(xiàn)脈沖控制器的功能。</p><p>　　這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的指導下，終于迎刃而解。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在此我們對指導老師表示感謝！感謝老師辛勤的工作，透徹的講解，耐心的點撥以及不厭其煩的糾正我們的錯誤。同時，對給過

40、我們幫助的所有同學和實驗室的老師表示忠心的感謝！ </p><p>　　課程設計是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課上的學習并不能很好的理解和運用這些知識，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設計過程中，我們了解了很多綜合布線設計過程中的細節(jié)環(huán)節(jié)，對其在有了更多的認識。有些平時不太懂得問題，做完課程設計也就迎刃而解了，而且印象深刻。通過這次課設，我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠

41、不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，以后還需更加努力。</p><p>　　通過兩周的課程設計，也加深了我對團隊精神的認識。我們的工作是一個團隊

42、的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神。某個人的離群都可能導致整項工作的失敗。團結(jié)協(xié)作是我們實習成功的一項非常重要的保證。而這次實習也正好鍛煉我們這一點，這也是非常寶貴的。</p><p>　　此次的課程設計，我學到了很多課本上學不到的東西，比如獨立思考解決問題，出現(xiàn)差錯的隨機應變，和與人合作共同提高。這些都讓我受益非淺。兩個星期的實習，一度熱情高漲，也曾無比失落，有歡笑，也有汗水。從開始

43、時滿腔熱情到中途的揮灑汗水再到最后成功的喜悅，點點滴滴無不令我回味無長。這份財富，會伴隨這我一直前進。</p><p>　　最后，再次感謝xx老師，xx老師的細心指導，感謝學校給我們這次實習的機會，感謝實驗室提供的器件和好的學習環(huán)境，也同樣謝謝其他各組同學的無私幫助！</p><p><b>　　4、參考文獻</b></p><p>　　[1]

44、張毅剛，彭喜元，董繼成．《單片機原理及應用》．北京：高等教育出版社．2003</p><p>　　[2]王守中．《51單片機開發(fā)入門與典型實例》．北京：人民郵電出版社．2007</p><p>　　[3]龔運新．《單片機C語言開發(fā)技術》．北京：清華大學出版社．2006.10</p><p>　　[4]王東鋒，王會良，董冠強．《單片機C語言應用100例》．電子工業(yè)出版