单片机技术及应用中职PPT完整全套教学课件

单片机技术及应用全套PPT课件

目录单元一基本输入与输出控制单元二字符显示控制单元三定时与计数控制单元四中断编程控制单元一基本输入与输出控制本单元教学内容在学生未来岗位工作中的作用是帮助学生掌握单片机方面的基本专业理论知识，熟悉单片机产品开发的整个流程，能够使用常用的软件开发工具、测试仪器进行软硬件联调，达到项目所要求的各项功能和性能指标。本单元由三个任务组成，任务一是霹雳灯、任务二是汽车转向灯、任务三是智能感应迎宾灯，借助三个任务的学习，了解单片机输入信号和输出信号的特点，掌握单片机基本输入与输出信号的控制方法，熟练掌握单片机C语言的编写规范和流程，为后续程序的编写奠定基础。工作任务1霹雳灯任务描述随着2008年好莱坞电影《霹雳游侠》的再次热播，在全世界爱车一族内掀起了一场改装热潮，本项目正是来源于好莱坞电影《霹雳游侠》中智能汽车装饰灯的设计，为客户的爱车定制一款由单片机控制发光二极管（LED）实现耀眼、炫目效果的霹雳游侠装饰灯。工作任务1霹雳灯任务要求1.电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2.显示电路工作正常：正常通电后，单片机P1口每次点亮一只发光二极管从左至右、从右至左循环点亮。3.微处理器电路工作正常：能按照任务要求正确输出控制信号，实现控制功能。工作任务1霹雳灯任务分析本任务功能的实现应该从硬件和软件两个方面进行分析。1．硬件电路本任务的硬件电路较为简单，主要由显示电路和微控制器电路两部分构成。显示电路是由发光二极管和限流电阻构成，应注意限流电阻的选取。2．软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，驱动发光二极管连续点亮，实现霹雳灯效果。工作任务1霹雳灯任务实施1.识读电路原理图工作任务1霹雳灯2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块。工作任务1霹雳灯3.连接实物模块工作任务1霹雳灯4.绘制电路框图工作任务1霹雳灯5．编制程序流程图工作任务1霹雳灯相关知识工作任务1霹雳灯相关知识工作任务1霹雳灯相关知识工作任务1霹雳灯相关知识工作任务1霹雳灯相关知识工作任务1霹雳灯三、驱动发光二极管发光二极管简称LED，具有体积小、功耗低等特点，常被用以显示信号状态。近年来LED技术发展很快，除了能显示红色、绿色、黄色外，还出现了蓝色与白色。高亮度、低功耗的LED已经逐渐取代了传统的灯泡，成为交通信号灯的发光器件，就连汽车尾灯也开始流行使用LED。工作任务1霹雳灯工作任务1霹雳灯LED具有二极管的特点。正向导通时将发光，反向偏压时，LED将截止不发光；以红色LED为例，正向导通时LED两端电压约为1.7V左右，比普通硅材料二极管的导通电压高很多。LED属于电流型元器件，随着流过电流的增加，LED的亮度也将增加，但电流不能过大，否则会引起LED的损毁，一般导通电流应控制在以10～20mA为宜。由于8051单片机的输入/输出端口属于漏极开路结构，其中的P1、P2与P3内部有30KΩ上拉电阻，因此想从P1、P2或P3输出10～20mA的电流存在困难，即单片机输出电流的能力较差，但其I/O却具有较强的输入电流能力。工作任务1霹雳灯工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯四、创建工程文件工作任务1霹雳灯五、编程知识工作任务2汽车转向灯任务描述北京市汽车保有量逐年攀升，而其中中高档汽车的消费比重也在逐年提高。无论是低档汽车，还是中高档汽车在电控部分都离不开单片机。从雨刷器的控制到车窗的自动升降，汽车档次越高用到单片机的数量也就越多，控制程序也越复杂。从某种角度讲，单片机控制电路的复杂程度也决定了汽车的整体价格。本项目选取了汽车电控部分最为基础的汽车转向灯向大家进行介绍。工作任务2汽车转向灯任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．继电器控制电路工作正常：正常通电后，继电器线圈受单片机P2口控制实现断开或吸合效果。3．按键设定电路工作正常：正常通电后，按键S1按下时，左灯L1闪烁；按键S3按下时，右灯L2闪烁；按键S2按下时L1、L2停止闪烁。4．微处理器及显示电路工作正常：以上3部分正常工作。工作任务2汽车转向灯任务分析1．硬件电路本项目中硬件电路为单片机控制三极管驱动继电器工作，显示电路由灯泡作为发光元件，利用单片机P2口控制继电器断开或吸合实现转向闪烁。在硬件电路中应注意继电器工作时的续流保护，以及可控外接电路中负载的性质。2．软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，利用延时子程序实现单片机驱动控制继电器对灯泡进行控制，实现转向闪烁的控制效果。工作任务2汽车转向灯任务实施1.识读电路原理图工作任务2汽车转向灯2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM403按键模块、EDM402继电器驱动电路模块和EDM604直流灯泡模块。工作任务2汽车转向灯3.连接实物模块工作任务2汽车转向灯4.绘制电路框图工作任务2汽车转向灯4.绘制电路框图工作任务2汽车转向灯一、驱动继电器继电器是一种电子控制器件，它实际上是用较小电流去控制较大电流的一种自动开关。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。工作任务2汽车转向灯二、单片机对继电器的控制当控制信号为高电平时，继电器常开触点吸合（AB导通），当控制信号为低电平时，继电器常开触点断开常闭触点吸合（AC导通），驱动多个输出端口，可使用74405驱动5V继电器、74056驱动最高电压为30V的继电器。工作任务2汽车转向灯4.绘制电路框图工作任务2汽车转向灯当单片机接口电路输入高电平信号，三极管VT将导通使继电器线圈得电。若接口电路输入低电平信号，三极管VT1将截止，继电器线圈不得电。所以只要通过单片机I/O端口输出高低电平信号到三极管基极就能够控制继电器的工作情况。当单片机输出高电平信号时，继电器线圈得电，触头吸合；当单片机输出低电平信号时，继电器线圈不得电，触头断开。请认真分析下面电路原理图，思考如何用单片机实现对继电器的开关控制。工作任务2汽车转向灯工作任务3智能感应迎宾灯任务描述智能感应迎宾灯是近年才应用于中高档轿车的一种电子产品。它的前身是电子防盗报警器，主要作用是当光线较为昏暗时，汽车感应到用户接近车身时，为了便于用户开启车门时看清周围事务而添加的一种辅助电子产品。工作任务3智能感应迎宾灯任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．热释电检测电路工作正常：正常通电后，热释电传感器PIR能正常检测50厘米范围内的红外线辐射信号。3．红外反射检测电路工作正常：正常通电后，当被测物体距红外反射传感器小于15厘米时，红外反射检测电路能输出检测到物体的报警信号。4．继电器电路工作正常：正常通电后，继电器JK能接收来自单片机的控制信号完成断开或吸合操作。5．微处理器及照明电路工作正常：以上4部分正常工作。工作任务3智能感应迎宾灯任务分析硬件电路本项目由信号输入电路、单片机微控制器电路和照明电路三部分组成，在硬件电路中主要学习热释电传感器和红外反射传感器的控制使用方法。软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，实现智能感应迎宾灯的控制效果。工作任务3智能感应迎宾灯任务实施1.识读电路原理图工作任务3智能感应迎宾灯2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM402继电器驱动电路模块、EDM604直流灯泡模块、EDM107热释电电路模块、EDM112红外反射模块。工作任务3智能感应迎宾灯3.连接实物模块工作任务3智能感应迎宾灯4.绘制电路框图工作任务3智能感应迎宾灯5．编制程序流程图工作任务3智能感应迎宾灯一、热释电红外传感器热释电红外传感器也可以叫做热释电传感器，是一种被动式调制型温度传感器。它的工作原理是收集物体表面辐射出来的红外线，然后将红外线能量转换为电气信号作用于电路。在电路图中，热释电传感器通常用字母“PIR”表示。工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯热释电红外传感器通常采用3引脚金属封装，3个引脚分别为：电源供电端用“D”表示，信号输出端用字母“S”表示，接地端用“G”表示。热释电红外传感器侧面有一个凸起标志，这个标志主要是用来识别管脚，将热释电红外传感器管脚朝向自己，距离凸起标志最近的为信号输出端，然后顺时针方向依次为：电源供电端、信号输出端和接地端。工作任务3智能感应迎宾灯请写出各管脚名称工作任务3智能感应迎宾灯二、红外线发光二极管红外线发光二极管由红外辐射效率高的材料（常用砷化镓GaAs）制成PN结，外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。其最大的优点是可以完全无红暴，（采用940～950nm波长红外管）或仅有微弱红暴（红暴为有可见红光）和寿命长。工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯（1）红外发光二极管的极性判别红外发光二极管的正、负电极时。可观察红外发光二极管两个引脚长短，通常长引脚为正极，短引脚为负极。因红外发光二极管呈透明状，所以管壳内的电极清晰可见，内部电极较宽较大的一个为负极，而较窄且小的一个为正极。工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯（2）红外线发光二极管应用红外线发光二极管适用于各类光电检测器的信号光源、光电转换的自动控制仪器、传感器等。工作任务3智能感应迎宾灯三、红外线接收管红外接收二极管又叫红外光电二极管，也可称红外光敏二极管。它广泛用于各种家用电器的遥控接收器中，如音响、彩色电视机、空调器、VCD视盘机、DVD视盘机以及录像机等。红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为940nm的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收。工作任务3智能感应迎宾灯工作任务3智能感应迎宾灯红外接收二极管的外形和发射管基本上一样，若从外观上识别，常见的红外接收二极管外观颜色呈黑色。识别引脚时，面对受光窗口，从左至右，分别为正极和负极。另外，在红外接收二极管的管体顶端有一个小斜切平面，通常带有此斜切平面一端的引脚为负极，另一端为正极。亦可用万用表来测量。红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，虽然电路比较复杂，体积却很小，还不及一个普通小功率三极管体积大。工作任务3智能感应迎宾灯单片机技术及应用

目录单元一基本输入与输出控制单元二字符显示控制单元三定时与计数控制单元四中断编程控制单元二字符显示控制本单元教学内容在学生未来岗位工作中的作用是帮助学生进一步熟悉单片机编程语言，逐步培养学生具备单片机应用程序的调试能力，熟悉单片机硬件结构和指令系统。LED和LCD显示器件均为常用的单片机外围控制器件，在工业控制和日常生活中具有广泛应用，本单元由两个任务组成，任务一是公交车头电子路牌、任务二是点阵广告屏，借助两个任务的学习，帮助学生熟练掌握单片机对字符显示器件的控制方法，为后续程序的编写奠定基础。工作任务1公交车头电子路牌任务描述随着全球气候的变暖，节能减排越来越受到社会重视，新型高效低能耗的公交车头电子路牌被广泛应用于北京各种型号的公交汽车上。这种新型设计即达到了节能减排的目的，也解决了过去由于夜间道路昏暗，乘客无法及时看清公交车牌造成错乘或漏乘的问题。本项目正是利用单片机控制数码管制作一款典型的公交车头电子路牌。工作任务1公交车头电子路牌任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．微处理器及显示电路工作正常：三位数码管DS4、DS3、DS2按照要求分别显示“368”正常工作。工作任务1公交车头电子路牌任务分析硬件电路本项目硬件电路为单片机I/O口直接控制数码管显示，显示电路由三位数码管构成，利用单片机输出口P2直接控制数码管显示数字，实现公交车头路数显示。在硬件电路中应注意数码管的类型，以及控制数码管亮度限流电阻的选择，同时在本项目中学习显示器的静态显示和动态扫描显示。软件程序

主要使用单片机KeilC51编写控制程序，使数码管按照控制要求显示对应的数字或字符，学习利用查表法对数码管送出显示数据，实现公交车头电子路牌控制效果。工作任务1公交车头电子路牌任务实施1.识读电路原理图工作任务1公交车头电子路牌2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM605模块四位数码管显示模块。工作任务1公交车头电子路牌3.连接实物模块工作任务1公交车头电子路牌4.绘制电路框图工作任务1公交车头电子路牌5．编制程序流程图工作任务1公交车头电子路牌一、静态显示与直接驱动7段LED数码管静态显示是指当显示器显示某个字符时，相应段的发光二极管处于恒定导通或截止状态，直到需要显示另一个字符为止。静态显示方式，LED的亮度高，软件编程比较容易，但要占用比较多的I/O端口资源，因此常用于显示位数不多的情况。例如，LED数码管要显示“0”时，段a、b、c、d、e、f导通，g、dp截止；单片机只需将所要显示的数据送出去，直到下一次显示数据需要更新时再传送一次数据。利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0~9的数字，如图2-5所示。对于一位LED来说，大于9的数字显示均为不正常。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌LED数码管根据LED接法不同分为共阴和共阳两类。将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌（1）共阳极7段LED数码管：如图2-6所示，共阳极数码管，把com脚接+VCC，每只阴极引脚接限流电阻。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌（2）共阴极7段LED数码管：如图2-7所示，共阴极数码管，把com脚接GND，每只阳极引脚接限流电阻。工作任务1公交车头电子路牌二、单片机I/O并行口直接驱动LED显示工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌LED数码管a~g七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，根据共阳极7段LED数码管16进制数据值可知，由于显示数字0~9的字形码没有规律可循，只能采用查表的方式来完成我们所需的要求。这样我们按照数字0~9的顺序，把每个数字的笔段代码按顺序排好，如下所示：0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x83,0xf8,0x80,0x98。工作任务1公交车头电子路牌三、多个7段LED数码管组合采用分别驱动7段LED数码管方式，效率低、耗用较多的器件与成本。为此可采用多个7段LED数码管包在一起的数码管模块，如图2-9所示。利用快速扫描的驱动方式，达到只要一组驱动电路显示多个7段LED数码管的目的。有字面向自己，左下脚为第一脚，以逆时针方向依次为1~12脚。1~12脚分别为：e、d、dp、c、g、com0、b、com1、com2、f、a、com4。请在下图中的引脚上填写出相对应的a～dp。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌四、7段LED数码管模块LED数码管如果亮一点，则扫描的频率要低一点。但是如果扫描频率太低，则会有闪烁的感觉。建议把扫描频率限制在60Hz以上，16ms之内完整扫描一周。四位数的扫描：如图2-10所示，可选用75~150Ω的限流电阻，电流限制在22~44mA。整个扫描周期为16ms，每位数约4ms点亮一次。八位数的扫描：可选用50~75Ω的限流电阻，电流限制在44~66mA。整个扫描周期为16ms，每位数约2ms点亮一次。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌五、认识7447/7448选用7447系列BCD码转换成7段LED数码管的译码驱动集成芯片，包括7446、7447、7448、7449，如图2-11所示。其中7446、7447输出低电平驱动共阳极7段LED数码管；而7448、7449输出高电平驱动共阴极7段LED数码管。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌六、认识74138/7413974138为3—8线译码器，74139内含两个2—4线译码器，如图2-12所示。利用2—4线译码器、3—8线译码器来产生4位或8位的扫描信号。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌七、LED数码管模块的动态显示方式LED数码管动态显示的基本原理是利用人眼的“视觉暂留”效应和发光二极管的余晖现象来工作的。接口电路把所有显示器的7个笔段a～g分别并联在一起，构成“字形端口”，每个数码管的公共端COM各自独立地受I/O线控制，成为“位扫描口”。单片机向字形输出口送出字形条码时，所有数码管都能接收到，但是点亮哪一个数码管，取决于此时位扫描口的输出端接通了哪一个LED数码管的公共端。所谓动态，就是利用循环扫描方式，分时轮流选通各数码管的公共端，使各个数码管轮流导通。当扫描速度达到一定程度时，人眼就分辨不出来了，认为是各个数码管同时发光。工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌工作任务1公交车头电子路牌(1)直接驱动工作任务1公交车头电子路牌(2)使用BCD译码器工作任务1公交车头电子路牌工作任务2点阵广告屏任务描述LED点阵显示屏作为一种新兴的显示器件受到市场的广泛重视，它本身具有亮度高、工作电压低、功耗小、寿命长、耐冲击和性能稳定等优点。在结构上是由多个独立的LED发光二极管封装而成，可以显示汉字、数字或符号。LED显示屏分为数码显示屏、图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。随着LED显示屏在广告传媒领域逐渐崭露头角，本项目主要向大家介绍一款图文显示屏的控制方法。工作任务2点阵广告屏任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．显示电路正常：正常通电后，LED点阵屏循环显示“欢迎光临”。3．微处理器工作正常：以上2部分正常工作。工作任务2点阵广告屏任务分析1.硬件电路本项目中的显示电路由32×16LED点阵、32×16行列数据选通驱动电路、8位三态D型锁存器和高耐压、大电流达林顿阵列驱动器等元器件组成，在显示过程中利用单片机I/O口输出行列控制信号及显示数据。在硬件电路中应注意行、列驱动信号和单片机输入显示数据信号的引脚排列顺序。2.软件程序

主要使用单片机KeilC51编写主控制程序，利用数组、定时器中断实现单片机驱动控制LED点阵屏的显示程序，实现显示“欢迎光临”的控制效果。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM601点阵显示屏模块。工作任务2点阵广告屏3.连接实物模块工作任务2点阵广告屏4.绘制电路框图工作任务2点阵广告屏5．编制程序流程图工作任务2点阵广告屏一、LED阵列简介所谓LED阵列是将多个LED以矩阵方式排列成为一个器件，其中各LED的引脚有规律地连接。点阵显示器有单色和双色两类，可显示红、黄、绿、橙等。LED点阵有4×4、4×8、5×7、5×8、8×8、16×16、24×24、40×40等多种。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏8×8单色点阵需要64个发光二极管组成，且每个二极管是放置在行线与列线的叉点上，对于点阵型LED显示可以采用共阴极或共阳极。当对应的某一列置高电平，某一行置低电平，则相应的二极管就亮；因此要实现一根柱形的亮法，对应的一列为一根竖柱，或者对应的一行为一根横柱，因此实现柱的亮的方法如下所述：一根竖柱：对应的列置1，而行则采用扫描的方法来实现。一根横柱：对应的行置0，而列则采用扫描的方法来实现。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏2、8×8点阵工作原理当对应的某一行置高电平，某一列置低电平，则相应的二极管就亮；如要将第一个点点亮，则9脚接高电平13脚接低电平，则第一个点就亮了；如要将第一列点亮，则第13脚接低电平，而（9、14、8、12、1、7、2、5）接高电平，那么第一列就会点亮。工作任务2点阵广告屏下面是一个8×8点阵显示的电路，要求通过程序控制点阵模块依次显示数字0~9。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏因此，形成的列代码为00H，7EH，81H，81H，81H，7EH，00H，00H；只要把这些代码分别送到相应的列线上面，即可实现“0”的数字显示。送显示代码过程如下：首先，送第一列线代码到P3端口，同时置第一行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，其次，送第二列线代码到P3端口，同时置第二行线为“0”，其它行线为“1”，延时2ms左右，如此下去，直到送完最后一列代码，又从头开始送。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏4、LED阵列动态显示在LED阵列里，可以通过动态显示方式让所要显示的文字或图形左右移动或上下移动。工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件工作任务2点阵广告屏5、认识提取字模软件单片机技术及应用

目录单元一基本输入与输出控制单元二字符显示控制单元三定时与计数控制单元四中断编程控制单元三定时与计数控制本单元教学内容在学生未来岗位工作中的作用是帮助学生掌握单片机定时器和计数器的控制方法，熟悉超声波传感器和集成温度传感器的使用方法和键盘的控制方法，能够使用开发工具、测试仪器进行软硬件联调，达到项目所要求的各项功能和性能指标。本单元由两个任务组成，任务一是汽车倒车雷达、任务二是电子密码锁，借助两个任务的学习，了解超声波测距的原理，掌握超声波传感器和集成温度传感器的控制方法，熟悉单片机C语言运算符及表达式的表示方法，为后续程序的编写奠定基础。工作任务1汽车倒车雷达任务描述汽车倒车雷达也称倒车防撞雷达，是一种汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置，由超声波传感器、控制器和显示器或蜂鸣器等部分组成。能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车、倒车和起动车辆时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除了视野死角和视线模糊的缺陷，提高驾驶的安全性。本项目向大家介绍一款设计较为简洁的汽车倒车雷达。工作任务1汽车倒车雷达任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．超声波距离检测电路工作正常：正常通电后，超声波测量范围为20mm~180mm，在EDM111模块transmit信号测试端可以用示波器测量到40KHz的矩形波。当阻挡物体接近超声波测距传感器时，receive端输出信号波形有明显的脉冲形成。3．显示电路工作正常：正常通电后，当测量距离在测量范围内，数码管DS3、DS2、DS1实时显示测量距离数字。4．语音提示电路工作正常：正常通电后，当测量距离不足100mm时，蜂鸣器B1发出报警提示音。5．微处理器电路工作正常：以上4部分正常工作。工作任务1汽车倒车雷达任务分析1.硬件电路本项目中由超声波测距电路、单片机微控制电路、显示电路和语音提示电路等部分组成。本项目主要学习超声波测距电路的控制方法。2.软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，控制单片机接受来自超声波测距电路的输入信号，并能对障碍物和安全距离进行正确判断。当发现存在危险时，及时对语音提示电路和显示电路发出控制信号引起用户的注意。工作任务1汽车倒车雷达工作任务1汽车倒车雷达2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM605四位数码管显示模块、EDM504蜂鸣器模块、EDM111超声波发射和接收模块。工作任务1汽车倒车雷达3.连接实物模块工作任务1汽车倒车雷达4.绘制电路框图工作任务1汽车倒车雷达5．编制程序流程图工作任务1汽车倒车雷达一、超声波传感器频率高于20KHz的机械振动波称为超声波。超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。在应用过程当中必须具有产生超声波和接收超声波的装置，完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头，如图3-5所示。超声波具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。工作任务1汽车倒车雷达工作任务1汽车倒车雷达超声波距离传感器可以广泛应用在物位（液位）监测、汽车倒车雷达、各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域。超生波传感器还广泛应用在医学方面，主要应用于诊断疾病，它已经成为了临床医学中不可缺少的诊断方法。在工业方面，超声波的典型应用是对金属的无损探伤和超声波测厚两种。超声波传感器的应用如图3-6所示。工作任务1汽车倒车雷达工作任务1汽车倒车雷达超声波传感器的发射器用“T”表示，接收器用“R”表示，如图3-7所示。其振子由压电陶瓷制成，加上共振喇叭可提高灵敏度。当处于发射状态时，外加共振频率的电压能产生超声波，将电能转化为机械能；当处于接收状态时，又能很灵敏地探测到共振频率的超声波，将机械能转化为电能，超声波传感器结构如图3-8所示。工作任务1汽车倒车雷达工作任务1汽车倒车雷达工作任务1汽车倒车雷达超声波发射部分采用了压电超声波转换器LS2，它利用压电晶体谐振工作，当它的两极外加脉冲信号，且脉冲信号频率等于压电晶体的固有振荡频率时，压电晶体将会发生共振，并带动共振板振动产生超声波，这时它就是超声波发生器。工作任务1汽车倒车雷达IC1（74LS04）为反向器，作用是组成振荡器，振荡产生的脉冲信号提供给转换器LS2,使LS2产生谐振，发射出信号。压电超声波转换器如没有加电压，当共振板接收到超声波时，将迫使压电振荡器振动，将机械能转换为电信号这时它就成为超声波接收转换器LS1，超声波发射转换器与接收转换器的结构稍有不同。工作任务1汽车倒车雷达集成电路IC2（CX20106A）是一款红外线检波接收的专用芯片，CX20106A接收超声波，具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。更改C3大小，可以改变接收电路的灵敏度和抗干扰能力。工作任务1汽车倒车雷达LS1接收到超声波信号后，从IC2（CX20106A）的1脚输入，连接2脚的C4、R4组成RC串联网络；3脚的C5是检波电容；5脚的R5用以设置带通滤波器的中心频率，这里R5=220KΩ，这时中心频率f0约等于38KHz；6脚的C6是积分电容，标准值为330pF，如果该电容取得太大，会使探测距离变短；7脚的R6是输出负载电阻，没有接收信号时该端输出为高电平，有信号时则为低电平。工作任务1汽车倒车雷达二、了解超声波测距原理通过超声波发射装置发出超声波，根据接收器接到超声波时的时间差就可以计算出距离。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。（超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离S，即：S=340t/2。工作任务1汽车倒车雷达结合超声波测距模块如图8-5所示，在测距时应注意如下问题。（1）采用单片机I/O口触发测距，输入信号应大于10μs的高电平信号；（2）超声波测距模块自动发送8个40KHz的方波信号，并自动检测是否有信号返回；（3）当有信号返回时，通过单片机I/O口输出一高电平信号，高电平信号持续的时间就是超声波从发射到返回的时间。工作任务1汽车倒车雷达工作任务2电子密码锁任务描述电子密码锁是通过密码输入控制电路工作，使机械开关闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。其性能和安全性已大大超过了机械锁，它的种类凡多，有简易的电路产品，也有基于单片机控制芯片的高端产品。本项目以市场上应用广泛的单片机控制电子密码锁为例向大家进行介绍。工作任务2电子密码锁任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮；数码显示管点亮，并显示为“0”。2．按键设定电路工作正常：正常通电后，当按键S1按下后实现“确定”功能；当按键S2按下时，数码管DS4显示数值递增。3．报警提示电路工作正常：正常通电后，按键输入三次密码不正确，就锁定按键3秒钟，同时发出报警声，直到没有按键按下3秒钟后，才打开按键锁定功能；否则在3秒钟内仍有按键按下，就重新锁定按键3秒时间并报警。4．显示电路工作正常：正常通电后，当密码正确时发光二极管VD1点亮表示成功解锁。5．微处理器及显示电路工作正常：以上4部分正常工作。工作任务2电子密码锁任务分析1.硬件电路本项目中的硬件电路由键盘输入电路、微控制器电路、显示电路、报警提示电路组成。其中键盘输入电路是本项目中的全新内容。2．软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，学习单片机行列键盘扫描方式，学会利用单片机对键盘接口电路、显示电路和报警提示电路进行综合控制。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM605四位数码管显示模块、EDM504蜂鸣器模块、EDM403按键模块。工作任务2电子密码锁3.连接实物模块工作任务2电子密码锁4.绘制电路框图工作任务2电子密码锁5．编制程序流程图工作任务2电子密码锁一、认识4×4矩阵键盘输入电路在单片机控制系统中，人机交互是必须的。而人机交互的主要部件是显示器和键盘。键盘作为单片机控制系统的一种输入部件，可以将操作者的指令或参数输入到系统中，使系统按照操作者的指定方式运行。当需要的按键数量较多时，我们常常选用4×4矩阵式键盘如图3-20所示。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁矩阵式键盘是多个按键组成的开关集合，按键分为按压式又叫触点式和触摸式。没有按的时候开关处于断开状态，如图3-21所示，当按下去的时候按键的两个触点处于闭合连接状态。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁在矩阵式键盘中，一根I/O口线不能确定哪一个键被按下，键的两端均接到I/O口线上，通过行线和列线共同确定按键的状态。在上图中行线为输入线，通过上拉电阻接到+5V电源上，处于高电平状态。列线为输出线，当有键按下时，行线电平状态由与之相连的列线的电平状态决定。通过判断列线电平状态的变化来判断按键的位置。同样的，也可以设置列线为输入线，通过上拉电阻接到+5V电源上，然后通过扫描行线电平的变化来判断按键的位置。用单片机的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0~P1.3作输入线，以P1.4~P1.7作输出线；在数码管上显示每个按键的“0~F”序号。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁每个按键有它的行值和列值，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。键盘与单片机连接，单片机需要检测是否有键按下，按下的是哪个键，这个任务称为键盘的扫描。键盘的扫描有两种方式：第一种是利用专用的集成芯片来完成键盘扫描，例如MM74C922、MM74C923芯片，这种键盘称为编码式键盘。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁第二种方式是利用单片机的I/O端口交叉形成开关矩阵，识别按键的任务是由单片机中的用户程序来完成，这种方式称为非编码式键盘。其外部电路连接如图3-24所示。采用非编码式键盘，可以降低单片机系统的成本。工作任务2电子密码锁工作任务2电子密码锁1、扫描法扫描法的接口特点是：每条作为键输入线的行线（或列线）都通过一个上拉电阻接到+5V电源上，并与该行（或列）各按键的测试端相连，每条作为键扫描输出的列线（或行线）都不接上拉电阻和+5V电源，只与该列（或行）各键的接零端相连。工作任务2电子密码锁扫描过程可分为两步：（1）将所有键的输出置为低电平，其余为高电平。（2）逐行检查电平，某行出现由高电平转变为低电平时，则此行、此列的交叉点出的按键被按下。工作任务2电子密码锁2、线反转法反转法行列都通过上拉电阻接到+5V电源。按键所在的行号和列号分别需要两步来判定：（1）将行线编程为输入线，列线编程为输出线，并使全部输出线都输出“0”，则行线中电平由高变低的则为按键所在的行。（2）将行线编程为输出线，列线编程为输入线，并使全部输出线都输出“0”，则列线中电平由高变低的则为按键所在的列。矩阵式键盘的工作方式分为循环查询工作方式、定时中断工作方式、中断工作方式。按键输入中存在键抖动、重键、按键持续时间长短不一的问题。单片机技术及应用

目录单元一基本输入与输出控制单元二字符显示控制单元三定时与计数控制单元四中断编程控制单元四中断编程控制本单元教学内容在学生未来岗位工作中的作用是帮助学生掌握单片机中断程序的控制方法，熟悉按键、光电开关等元器件的使用和制方法，能够使用开发工具、测试仪器进行软硬件联调，达到项目所要求的各项功能和性能指标。本单元由两个任务组成，任务一是歌曲点唱机、任务二是定额感应计数器，借助两个任务的学习，了解声音的产生方法，熟悉按键软硬件去抖动和按键识别的方法，掌握蜂鸣器的驱动方法，熟悉单片机C语言中if语句的使用方法，串行通信和中断程序的控制方法，为全面掌握程序的编写方法奠定基础。工作任务1歌曲点唱机任务描述在家中尽情欣赏歌曲是一种不错的放松方式，相信不少人仍然记得小时候我们玩过的八音盒，它是一种基于机械的放音方式，无法根据用户的实际需要随心所欲的改变播放的曲目。本项目利用单片机对无源蜂鸣器进行控制，通过编制程序改变播放歌曲的音调和节拍，实现不同歌曲的点播效果。工作任务1歌曲点唱机任务要求1．电源工作正常：接上+5V电源，电源指示灯红灯亮。2．按键设定电路工作正常：正常通电后，按S1时数码管DS4显示歌曲标号且数字能够递增，按S2时，可以实现歌曲的停止或播放。3．数码管显示电路工作正常：正常通电后，数码管DS4能够显示歌曲编号1、2、3，并能跟随S1按键按动显示数字递增。4．三极管驱动电路工作正常：正常通电后，达林顿结构PNP型三极管功率驱动无源蜂鸣器发声。5．音频输出电路工作正常：在按下S2键时，无源蜂鸣器B2发出与歌曲编号对应的歌曲。6．微处理器电路工作正常：以上5部分正常工作。工作任务1歌曲点唱机任务分析1.硬件电路本项目中硬件电路由键盘输入电路、控制电路、显示电路和播放电路组成。其中音频输出电路是本项目中的全新内容。在单片机驱动蜂鸣器发声时应注意蜂鸣器的类型及极性。2.软件程序主要使用单片机KeilC51编写控制程序，学习单片机定时器的控制方法，以及如何利用定时器生成不同的音调和节拍，根据曲目的乐谱编制声音数组，实现控制蜂鸣器发声的效果。工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机2.配置电路模块根据电路原理图，组建该电路可配置EDM001-MCS51主机模块、EDM605四位数码管显示模块、EDM504蜂鸣器模块、EDM403按键模块、EDM404NPN驱动模块。工作任务1歌曲点唱机3.连接实物模块工作任务1歌曲点唱机4.绘制电路框图工作任务1歌曲点唱机5．编制程序流程图工作任务1歌曲点唱机一、认识独立按键其特点是具有自动恢复（弹回）的功能。即按下按钮时其中的接点接通（或切断），放开按钮后，接点恢复为切断（或接通）。工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机平时按钮开关为开路状态，其中10KΩ的电阻连接到VCC，使输入引脚上保持为高电平信号；若按下按钮开关，则经过开关接地，将变为低电平信号；放开开关时，将恢复为高信号，这样将可产生一个负脉冲。反之，平时按钮开关为开路状态，其中470Ω的电阻接地，使输入引脚上保持为低电平信号；若按下按钮开关，则经过开关接VCC，输入上将变为高电平信号；放开开关时，输入上将恢复为低电平信号，这样将可产生一个正脉冲。工作任务1歌曲点唱机三、按键去抖按键开关操作时会有很多不确定状况，也就是噪声。工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机（1）硬件防抖动工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机（2）软件防抖动我们在程序设计时，从按键被识别按下之后，延时5ms以上，就可以避开干扰信号区域，我们再来检测一次，看按键是否真得已经按下，若真得已经按下，这时肯定输出为低电平，若这时检测到的是高电平，证明刚才是由于干扰信号引起的误触发，CPU就认为是误触发信号而舍弃这次的按键识别过程，从而提高了系统的可靠性。由于要求每按下一次，命令被执行一次，直到下一次再按下的时候，再执行一次命令，因此从按键被识别出来之后，我们就可以执行这次的命令，所以要有一个等待按键释放的过程，显然释放的过程，就是使其恢复成高电平状态。工作任务1歌曲点唱机工作任务1歌曲点唱机五、声音的产生（1）音调在固定时间里切换输出状态，即可让蜂鸣器（或喇叭）发出声响。常以Do、Re、Mi、Fa、So、La、Si、Do分别代表某一个频率的声音，我们称之为“音调”。工作任务1歌曲点唱机（2