课程设计报告(单片机)

实习报告PAGE1-电子与信息工程学院课程设计报告（2010—2011学年第2学期）课程名称：单片机课程设计班级：电子0802学号：姓名：指导教师：2011年03月一、目的1、构造一个控制系统框架的能力；2、检索和阅读文献资料的能力；3、综合运用所学专业知识使之对所设计系统具有独立调试的能力和故障处理的能力；4、绘图能力，计算机运用能力；5、逻辑思维能力与形象思维能力；6、文字及口头表达的能力；7、撰写实习报告的能力。二、内容和要求任务1：交通灯(1)基本要求：以单片机为核心设计一个完整的交通灯模拟系统。所谓模拟就是以每组有绿，红，黄色3支共两组发光二极管表示交通信号灯，数码管2只共两组以递减的方式表示各色信号灯的时间。在双干线路口上，交通信号灯的变化是定时的。假定：⑴．放行线，绿灯亮放行25秒，黄灯亮警告5秒，然后红灯亮禁止。⑵．禁止线，红灯亮禁止30秒，然后绿灯亮放行。使两条路线交替地成为放行线和禁止线，就可以实现定时交通控制。假定以P1口线接6支发光二极管（即交通信号灯），因为电路中有反相器的关系，所以口线输出高电平则“信号灯”熄灭，口线输出低电平则“信号灯“亮。(2)进阶要求：在基本要求的基础上，要求红绿灯时间可通过按键设置，例如红灯60秒，绿灯52秒，黄灯8秒。提示：时间设置一定是要遵循以下规律：红灯时间＝绿灯时间＋黄灯时间；任务2：秒表要求：至少包括4个功能：时间清零；启动计时；暂定计时；继续计时；计时最小单位0.1秒，最大计时时间999.9秒。任务3：音乐要求：利用蜂鸣器播放一段音乐。三、过程三、过程1.交通灯1.1功能概述（1）、复位后系统进入工作状态，若不设置红绿灯的时间，直接按确定键，则系统进入红灯30s，绿灯25s的工作模式。（2）、复位后系统进入工作状态，若要设置红绿灯的时间，按设置键进入设置模式，此模式下通过按键可分别对红灯、绿灯的时间进行设置，因为资源的原因，只添加了加值的方式，设置完成后按确认键进入交通灯的正常工作模式。1.2硬件电路概述1.2.1电源电路图1电源电路电源电路输入为12V的直流电，输出为5V的直流电，用到芯片LM2576。LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，从而为MCU的稳定、可靠工作提供了强有力的保证。LM2576系列是3A电流输出降压开关型集成稳压电路，它内含固定频率振荡器（52kHz）和基准稳压器（1.23V），并具有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路等，利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。

1.2.251单片机概述单片机是集成在一个芯片上的计算机，结构比较复杂，基本部分组成有：中央处理器CPU、内部数据存储器、内部程序存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口、中断控制电路、时钟电路、位处理器、内部总线。1.2.251单片机概述单片机是集成在一个芯片上的计算机，结构比较复杂，基本部分组成有：中央处理器CPU、内部数据存储器、内部程序存储器、定时器/计数器、并行I/O口、串行口、中断控制电路、时钟电路、位处理器、内部总线。设计采用的SST89E58RD：是8位FLASHFLEX51系列单片机，有40K片内FLASHEEPROM程序存储器，存储器被分为两个独立的程序存储器块，基本FLASHBlock0占用32K字节片内程序存储空间，二级FLASHBlock1占用8K字节的片内程序存储器空间；8K字节的二级FLASH块能被映射到32K字节低地址空间它也能从程序计数器中被隐藏掉而用做一个独立的类似EEPROM的数据存储器；工作电压Vdd=4.5~5.5；1K*8的内部RAM。本次设计中将P1口作为红绿灯的输出控制端口，由电路图图2，可知当输出为底电平时，LED灯发光。P2口作系统高位地址线使用，P0口作系统的低地址使用。图251单片机并行口连线图设计中用到定时器/计数器的功能，在时间设置时，用定时器/计数器1的计数功能，外部以脉冲形式输入作为计数器的计数脉冲；用定时器/计数器0的定时器功能，每一个机器周期有一个计数脉冲，一个机器周期等于12个晶振周期，计算公式为：（216-计数初值）*晶振周期*12。1.2.3时钟电路单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成，其中振荡电路由反相器和并联外接的石英晶体和电容构成，用于产生振荡脉冲，分频电路用于把振荡脉冲分频，以得到所需的时钟信号。由图4可知机器周期是振荡脉冲的12分频。 图3振荡电路 图4时钟电路框图1.2.4复位电路复位电路用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，进行复位操作。单片机共使用4种复位电路：积分电路型、微分电路型、比较器型和看门狗型。实验板采用按键电平复位，如图4所示，按键按通后，发出高电平信号。51单片机复位信号是高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期（即2个机器周期）以上。采用的11.0592MHz的晶振，则复位信号持续时间应超过2us以上才有效。 图5按键复位电路 图6LED数码管电路1.2.5LED数码管电路实验板所用的是七段显示数码管，并加有小数点，利用扫描方式使四个数码管分时工作，但加入延时程序，利用人眼的余晖则可看到正常的四位显示值。如图6所示，COM口由A口产生的选通信号选择当前工作的数码管，另八个口接到74HC244的译码输出的0~9的段码。

1.2.68155概述8155有两个8位和一个6位可编程并行I/O接口以及一个14位可编程定时器/计数器的内部结构，是常用的扩展单片机I/O1.2.68155概述8155有两个8位和一个6位可编程并行I/O接口以及一个14位可编程定时器/计数器的内部结构，是常用的扩展单片机I/O资源的芯片，8155原理是只利用单片机的一个并行口来扩展出几个并口，使得单片机可以接入更多的设备，A、B、C各端口可工作于不同的工作方式，使用前要进行初始化（写命令字到命令口）。在本次设计中，利用8155的并行口扩展功能，A口的高四位用来位选，即选择当前工作的LED数码管；B口输出段码值，通过74HC244译码后送到数码管显示。8155的片选信号CE接到51单片机16位地址最高位AD15，地址锁存信号ALE接AD8，再通过送到A、B不同的命令字分别选通A、B口。 1.2.7按键电路 按键电路结构比较简单，未按时输出为高电平，按键后输出低电平。 1.2.8交通灯整体设计电路图（略去电源部分）图7交通灯整体设计电路图1.3软件设计系统复位后，如果不进行红绿灯时间的设定，按确认键系统进入的预设的红灯30s，绿灯25s进行工作；如果按下设置键进入设置状态，在设置状态下，可以通过按键对绿灯和红灯时间的设定，要此状态下，按确认键将按当前设定的时间工作。程序设计流程图如图： 图8交通灯设计流程图 图9设置模式流程图2.秒表2.1功能概述系统带有外部按键使时间清零；通过外部按键启动计时、暂定计时，并能继续计时；计时的最小单位0.1秒，最大计时时间999.9秒。2.2硬件电路2.2.1电源电路（同1.2.1电源电路部分）2.2.251单片机概述（同1.2.2电源电路部分）2.2.3复位电路（同1.2.3电源电路部分）2.2.4晶振电路（同1.2.4电源电路部分）2.2.5LED数码管电路（同1.2.5电源电路部分）2.2.68155概述（同1.2.6电源电路部分）2.2.7秒表整体设计电路图（略去电源部分）图10秒表整体设计电路图2.3软件设计系统通过复位键直接对系统的存储器进行清零，所以不必单独设置系统复位键，秒表启动、暂停、继续是通过对定时器的启动和暂停来控制的，此处采用的中断的方式，在中断中对TR0进行取反即可。因为计时的最小单位为100ms，设计通过定时器0做100ms计时，但是系统11.0592MHz的时钟最多计时时长约为71ms，所以采用计时两次，每次为50ms。最大计时值要达到999.9s，所以应该采用两个存储单元，一个存放低八位，一个存放高八位，16位最大可计数6553.6s，加一个比较单元可以将最大值控制在999.9s。设计流程图如图所示：2.3软件设计系统通过复位键直接对系统的存储器进行清零，所以不必单独设置系统复位键，秒表启动、暂停、继续是通过对定时器的启动和暂停来控制的，此处采用的中断的方式，在中断中对TR0进行取反即可。因为计时的最小单位为100ms，设计通过定时器0做100ms计时，但是系统11.0592MHz的时钟最多计时时长约为71ms，所以采用计时两次，每次为50ms。最大计时值要达到999.9s，所以应该采用两个存储单元，一个存放低八位，一个存放高八位，16位最大可计数6553.6s，加一个比较单元可以将最大值控制在999.9s。设计流程图如图所示： 图11秒表设计流程图 图12中断子程序流程图3音乐播放器3.1功能概述接通电源后，系统利用P3.4端口输出一段音乐，程序的音乐段码为“生日快乐”，播放完后停止一段时间，并能自动重新播放。3.2硬件电路3.2.1电源电路（同1.2.1电源电路部分）3.2.251单片机概述（同1.2.2电源电路部分）3.2.3复位电路（同1.2.3电源电路部分）3.2.4晶振电路（同1.2.4电源电路部分）3.2.3复位电路（同1.2.3电源电路部分）3.2.4晶振电路（同1.2.4电源电路部分）3.2.5蜂鸣器电路通过控制单片机定时器的定时时间产生不同频率的音频脉冲，驱动蜂鸣器发出不同音节的声音。3.2.6音乐播放器整体设计电路图13音乐播放器整体设计电路3.3软件设计程序设计流程图如图所示：图14音乐播放器设计流程图四、小结1、交通灯的基本功能的实现在上学期已能实现，加入时间设置模块，跳转条件均采用查询的方式。因为资源有限，设置值时只做了加值，没有做减值，如果按键过快，使设定值超过预设值则需复位重新设置，因为硬件电路的缺点使得按键有一定的抖动，但加入了去抖动的延时，如果延时过长会使显示值出现明显的晃动，所以程序加的去抖延时要设计好，其他功能的调试上学期的报告有详述，在此不再叙述。2、秒表的功能比较简单，程序的设计也不复杂，关键点在于计数值超过51单片机一个存储单元所能表示的范围，将两个存储单元的值加在一起成16位的值，然后还要将两个存储单元的值处理成四位值送到LED数码管，但要求到999.9s，所以程序中要添加一个比较模块，使计时值不超过最大值。3、本次设计