基于单片机控制的投票器(分机)设计毕业设计（论文）word格式

1、单片机投票器(分机)设计摘要：近年来随着科技的飞速开展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。基于单片机串行通讯技术的投票器分机的设计制作过程，以MCS-51系列单片机为控制核心设计投票系统的分机控制器。投票器分机由单片机、三个按键、两个指示灯和串行通信接口等组成.三个键分别表示赞成、反对和弃权，可由多台分机与一台主机构成一个投票系统，投票前由主持人按主机复位键对整个系统所有分机进行复位初始化，接着

2、进行投票，到投票结果被主机接收完成投票。本系统功率较小，操作简单，有较强的实用性等特点。关键词:单片机；投票器：分机；接口电路：多机通讯原理目 录1 选题意义、方案论证. 32 系统组成原理与主要功能. .33 硬件电路设计. 5 3.1 MCS-51单片机的选择及芯片参数 .53.2 RS-485芯片选择及其参数 .7 3.3 时钟电路及复位电路 .93.4 按键及指示灯设计.93.5 串行通讯接口的电路设计 . . 94 软件程序设计.941 根本原理 . .942 通讯协议 .105 软、硬件调试及性能分析. 136 结论. 13课程设计体会. 13参考文献 . 15附录.16附录1 电

3、路原理图.16 附录2 程序清单.171 选题意义、方案论证本设计要求利用MCS-51系列单片机为控制核心，设计投票系统的分机控制器，用于表决活动。要求多人投票时人手一台，投票结果以最简单的双绞线实现与主机通讯。由设计要求可知本设计所要求的投票器分机应当考虑其实际工作意义，以此为出发点，最好选用低功耗适合电池供电的且适合于家用电器控制，分布式测控网络的单片机，且要考虑价格等多方面因素。经分析后，按要求采用以MCS51为内核的单片机，最终选定采用 HYPERLINK :/ zymcu /datasheet/atmel/At89c2051.pdf t _blank AT89C2051 8位单片机。

4、在硬件电路设计上，确定分机机号时我们采用了不同的设计方式，一是在单片机的引脚上接电路通过对开关的控制来选择机号，二是将每台分机的机号通过程序刻录到单片机中。按节省的原那么我选择了第二种方法，另外在程序编写上，本人采用了简洁易懂的C语言程序编写。本设计的关键技术在串行通讯接口的电路设计以及多机通讯方法的程序编写。系统组成原理与主要功能本设计原理框图如下：投票器分机由单片机，三个按键，二个指示灯和串行通讯接口组成。三个按键分别表示同意，反对，弃权，投票前由主机对所有分机进行复位初始化，此时红色电源指示灯闪烁，投票时投票者可按下三个键中任意一个，那么红色指示灯停止闪烁，如果主机接受到投票结果那么绿色

5、指示灯亮，表示投票有效。在指示灯熄灭前可以进行改投，一旦所有投票者完成投票，那么绿色指示灯熄灭，完成一次投票。现简单介绍多机通讯的工作原理如下：通过MCS-51单片机串行口实现一台主机与多台从机进行通信，主机和从机之间能够相互发送和接收信息。但从机与从机之间不能相互通信。MCS-51单片机串行口的方式2和方式3是9位异步通信。发送信息时，发送数据的第9位由TB8取得，接收信息的第9位放于RB8中，而接收是否有效要受SM2位影响。当SM2=0时，无论接收的RB8位是0还是1，接收都有效，RI都置1；当SM2=1时，只有接收的RB8位等于1时，接收才有效，RI才置1。利用这个特性便可以实现多机通信

6、。多机通信时，主机每一次都向从机传送两个字节信息，先传送从机的地址信息，再传送数据信息。处理时，地址信息的TB8位设为1，数据信息的TB8位设为0。多机通信过程如下：1所有从机的SM2位开始都置为1，都能够接收主机送来的地址。2主机发送一帧地址信息，包含8位的从机地址，TB8置1，表示发送的为地址帧。3由于所有从机的SM2位都为1，从机都能接收主机发送来的地址，从机接收到主机送来的地址后与从机的地址相比拟，如接收的地址与本机的地址相同，那么使SM2位为0，准备接收主机送来的数据，如果不同，那么不作处理。4主机发送数据，发送数据时TB8置为0，那么只有SM2位为0的从机可以接收主机送来的数据。这

7、样就实现主机从多台从机选择一台从机进行通信了。3 硬件电路设计 MCS-51单片机的选择及芯片参数 AT89C2051是由ATMEL公司推出的一种小型单片机。其主要特点为采用Flash存贮器技术，降低了制造本钱，其软件、硬件与MCS-51完全兼容，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比拟容易。图1 AT89CO51引脚图 引脚 89C2051共有20条引脚：P1口共8脚，准双向端口。P3.0P3.6共7脚保存了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通讯功能，P3.2、P3.3的中断输入功能，P3.4、P3.5的定时器输入功能。 表1 P3口特殊功能P3口引脚特殊功能RXD传行输入口T

8、XD传行输出口INT0外部中断0INT1外部中断1T0定时器0外部输入T1定时器1外部输入3.1.2 电源 89C2051有很宽的工作电源电压，可为2.76V,当工作在3V时，电流相当于6V工作时的1/4。AT 89C2051工作于12Hz时，动态电流为5.5mA，空闲态为1mA,掉电态仅为20nA。这样小的功耗很适合于电池供电的小型控制系统。 存储器89C2051片内含有2k字节的Flash程序存储器，128字节的片内RAM,与80C31内部完全类似。由于2051内部设计全静态工作，所以允许工作的时钟为020MHz,也就是说，允许在低速工作时，不破坏RAM内容。相比之下，一般8031对最低工

9、作时钟限制为3.5MHz，因为其内部的RAM是动态刷新的。89C2051不允许构造外部总线来扩充程序/数据存储器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一类的引脚。3.1.4 内部I/O控制89C2051在内部I/O控制上继承了MCS51的特性： 5路2级优待中断串口，2路定时器/计数器。3.1.5 性能价格比下面就目前国内全胜较多的两种单片机，讨论一下2051的性能价格比。 (1) 与80C31系统相比拟如果需要构成一个80C31的最小系统的话，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系统的有效引脚和89C2051根本相同。从元器件的本钱，电路板的面积和加密性来看，使用89C2051都是

10、合算的。 (2) 与PIC单片机比拟 89C2051的价格高于PIC的OTP型号，但大大低于PIC的EPROM型，89C2051片内不含WatchDog，这是89C2051的缺乏之处，中断系统堆栈结构、串等通讯笔定时器系统都大大强于PIC系统。由于PIC芯片中无标准串等口，所以在单片机的联网应用上面，PIC不太适合。与PIC相比2051更适合于较复杂的应用场合，适合一些软件需要屡次修改的应用。总体来看2051有以下特点：12051采用的是MCS51的核心，十分容易为广阔用户所接受；22051内部根本保持了80C31的硬件I/O功能；32051的Flash存贮器技术，可重复擦/写1000次以上，

11、容易解闷调试手段；4更适合小批量系统的应用，容易实现软件的升级。589C2051适合于家用电器控制，分布式测控网络，I/O量缺乏不是很大的应用系统。3.2 RS-485芯片选择及其参数RS485是美国电气工业联合会(EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分信号进行传输；最大传输距离可以到达1.2 km；最大可连接32个驱动器和收发器；接收器最小灵敏度可达200 mV；最大传输速率可达2.5 Mb/s。由此可见，RS485协议正是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。RS-485具有以下特点：1 RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+26V表示；逻辑“0

12、”以两线间的电压差为-26V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。 2 RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 3 RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。 MAX485接口芯片是MAXim公司的一种RS485芯片。采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 A，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS485电平的功能。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需

13、分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选120的电阻。可以串行口取电，可以驱动MAX232与MAX485实现通信。没加负载时电压有5.16V，加负载后降制3V左右。表

14、2 MAX485 引脚功能定义引 脚名 称功 能MAX4851RO接收器输出,当AB200MV.RO=1,当A0;i-) for(j=20;j0;j-) for(k=248;k0;k-); 整个程序的设计流程图如下所示： 图2 程序流程图5 软、硬件调试及性能分析硬件局部设计好后经过老师的验证可以采用，后编写程序，并将程序在实验室输入伟福仿真器对程序进行编译，但显示无法编译，经分析后知是仿真器中未添加C语言编译器，经过调试，发现有几处编译错误，原因是人为的输入错误。在次经过调试，发现仍有错误，通过电脑指正，猜想应该是在程序编写时由于疏忽而导致的大括号配对出现问题。通过仔细的检查理清思路后改正，

15、顺利编译成功，由硬件支持可观察结果，通过设计的三个按键操作，与双绞线输出端连接的临时替代主机的信号灯有信号显示，但效果不明显，分析后可知原因是信号传输速率太快肉眼无法识别，假设想观察出明显效果，可设置延时程序或多波特率进行调整，经调试后可知该设计符合要求，设计结束。6 结论经过屡次修改，本设计根本符合了实际要求的功能即：利用MCS-51系列单片机为控制核心，设计投票系统的分机控制器，用于表决活动。要求多人投票时人手一台，投票结果以最简单的双绞线实现与主机通讯。并且通过学习不同设计方案，开阔了我们的设计思路。本组同学齐心协力，共同克服了许多困难，较成功的本次设计任务。课程设计体会通过为期两周的课

16、程设计，使我在实践上认识到了单片机的作用。在以前的课堂上学习的只是理论知识，而在实际的应用过程中还有好多不曾学习过的知识，这些东西更加的实用。因此单片机课程设计也促进了我们对单片机的学习兴趣，使自己掌握了更多单片机的用法。单片机的学习不只是理论根底的学习，更重要的是能够应用，在实践中掌握它。在本次设计中我所接到的任务是设计以单片机为核心的投票器分机的设计，从刚开始的时候我看到设计任务书毫无头绪，后来在老师和同学的帮助下，慢慢的找到了设计思路，同学的提醒给了我很大的启发，要把整个设计分成很多局部，让后一步步来，最后就是完成组装就可以了。都是邓老师的指导才让我在短短的时间里掌握了多机通讯的设计原理

17、，后来又经过老师的指点在程序上慢慢的改正最终才有了结果。 另外在单片机课程设计过程中我有一些自己的体悟，希望能和同学们进行交流。1、在设计程序之前,务必要对所用单片机的内部结构有一个系统的了解,知道该单片机片内有哪些资源。2、设计程序采用什么编程语言并不是非常重要,关键要有一个清晰的思路和一个完整的软件流程图。3、在设计程序时,不能想一次就将整个程序设计好,先写好所需的程序段，然后再在写主程序。反复修改,不断改良是程序设计的必经之路。4、要发挥团队合作精神，不管是查找资料还是编写程序，多人的力量是无穷的，特别是写程序过程中要多讨论，可以开拓思路，到达事半功倍的效果。整个设计过程，好比是我们人类

18、成长的历程，常有一些不如意，但毕竟这是第一次做课程设计，难免会遇到各种各样的问题。在设计的过程中发现了自己的缺乏之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，假设遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的还有缺乏的地方，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富。单片机课程设计虽然结束了