单片机课程设计修改版oc

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摘要

随着电子产品向智能化和微型化的不断发展,单片机已成为电子产品研制和开发中首选的控制器。本文介绍了一种应用 AT89S52单片机设计的防盗自动报警电子密码锁系统。经实验验证该系统具有软硬件设计简单,易于开发,成本较低,安全可靠,操作方便等特点,可作为产品进行开发,应用于住宅、办公室的保险箱及档案柜等需要防盗的场所,所以电子密码锁凭着比较强的实用性、锁密匙量大,又要制造简单;既安全可靠,又成本低廉;既保密性强,又实用性广,在密码锁的巨大市场上占有一席之地。

本文讲述了基于AT89S52单片机的“电子密码锁”的设计与实现,首先在绪论中介绍了此系统的简介、研究本系统的目的和意义。此后,本文在第二、三、四章论述了系统整体结构框图,系统各模块功能,论述了系统工作原理并对所使用各种芯片的功能与特性进行了介绍、系统硬件设计;在第五章中重点剖析了软件设计开发的过程。而在最后一章简述了本次设计的总结,个人感受。此外,通过对系统软硬件的不断调试,进一步完善功能,同时也加深了对单片机、LCD液晶显示器、电路设计等方面知识。

关键词: 单片机;AT89S52;电子密码锁; LCD显示

1.密码锁

1.1密码锁的介绍

安全问题是现代社会各界普遍关注的焦点之一。在现实生活中,很多场合都用到了电子密码锁,比如说门禁系统,银行账户管理,保险箱等等地方都要用到电子密码锁,而且对其要求也很高。所以高安全性能密码锁的研究就成了一个必需的话题。近几年各种安全产品(如指纹识别、卡辨识、红外防盗等)已相继问世,但这类产品的特点是针对特定指纹或有效卡。只能适用于保密要求高或供个人使用的保险箱保险柜等,虽然这些产品安全性高,但其生产成本高,携带、安装及使用不方便,这在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。

随着单片机的迅速发展,其应用领域越来越广,如消费电子、家用电器、办公设备、商业营销设备、工业控制和机电一体化控制系统、智能测量仪表以及汽车与航空航天电子系统中都广泛采用了单片机。51系列单片机由于具有可靠性好,以及扩展控制功能强等优点,成为国内目前应用最广泛的一种8为单片机之一。随着单片机的应用领域越来越广泛,可以看出其的优越性和可靠性,所以将其应用到保密和安全方面是必然的,也是相当可靠,相当有意义的,基于单片机的电子密码锁的研究在保护财产和人身安全方面可以给人们带来更多更好的选择。

本文介绍的是一种由单片机编程控制实现的多功能密码锁,这种电路设计具有密码输入有效提示、错误指示、控制开锁电平、控制报警电路、密码修改等功能。可在意外泄密的情况下及时修改密码,密码可以是1-16位,保密性强、灵活性高、特别适用于家庭、办公室学生宿舍及宾馆等场所,具有社会推广价值。

1.2电子密码锁发展趋势

从目前的技术水平和市场认可程度看,使用最为广泛的是键盘式电子密码锁,该产品主要应用于保险箱、保险柜和金库,还有一部分应用于保管箱和运钞车。键盘式电子密码在键盘上输入,与打电话差不多,因而易于掌握,其突出优点是“密码”是记在被授权人脑子里的数字和字符,既准确又可靠,不会丢失(除了忘记),难以被窃(除非自己泄露)。但是密码不能太简单,太简单了就容易被他人在键盘上试探出来,或者可能被旁观者窥测出来,造成保密性不足。当然,密码又不能太复杂,太复杂了可能自己都糊涂了,或者输入密码操作成功率低,造成使用不便。因此,为了发扬优点、克服弱点,键盘式电子密码也在不断发展中,如“任意设定密码”技术使得被授权人可以根据自己的需要或喜好设定密码,常用常新;而“自动更改密码”技术使得本次输入的密码将自动更改成下次应输入的密码,更改的规律不为他人所知,因而不怕旁观者窥测;独出心裁的“键盘乱序显示”技术使得键盘上的固定键位每次显示出的字符不固定,并且显示的窄小角度只能由操作者正面看得到,因而即使旁观者看见操作动作也难以窥测出密码;“多重密码设定”技术使得单组密码不一定有效,适合多人分权使

用,需要输入两组以上的密码才被认可,大大提高了保密性,如果限定输入这些密码的先后顺序或时间区段,则保密性还可提高。在输入密码的过程中,为了限制试探密码的企图,通常输入错误码若干次或若干时间内输入不正确,即“封锁”键盘,不再接受输入操作。总之,尽管新式电子防盗锁层出不穷,但键盘式电子密码防盗锁仍然“老树发新芽”,不仅在市场上居于主流地位,而且,还经常作为其他类型电子防盗锁的辅助输入手段。电子防盗锁广泛应用于金融业,其根本的作用是“授权”,即被“授权”的人才可以存取钱、物。广义上讲,金融业的“授权”主要包括以下三种层次的内容:1、授予保管权,如使用保管箱、保险箱和保险柜;2、授予出入权,如出入金库、运钞车和保管室;3、授予流通权,如自动存取款。目前,金融行业电子防盗锁的应用主要集中在前两个层面上。当然,以上所说的授权技术再高超,都必须由精良的“锁具”担当承载结构部件,实现开启、闭锁的功能,而且承担实体防护作用,抵抗住或尽量延迟破坏行为,让电子防盗锁“软、硬不吃”。一般情况下,锁具防盗的关键是锁身外壳、闭锁的部件(如伸缩的锁舌或锁栓、锁扣盒锁扣板以及依靠电磁力直接闭锁的电磁部件等)的强度(应有足够的机械强度和刚度,能够承受一定数值、一定方向的静压力和冲击力以及力矩)、锁止型式(能承受某些方式和工具的作用)、配合间隙(防止采用机械的、电子的方法探入锁具内部而被开启)和布局(将薄弱的、与锁的开启直接相关的零部件和电路置于壳体保护之下,并且不易被识别出来)。提高电子防盗锁之防护能力的必然途径是报警,在金融业的许多场所有人值守、有电视监控,具有报警功能,可以综合物理防范和人力防范两种作用。报警的前提是具备探测功能,根据电子防盗锁的使用场所和防护要求,可选择多种多样的探测手段。在中国的城市金融业中,实现联网报警已经成为对各金融网点的基本要求。根据国内外的实践经验,金融业实行安全防范风险等级很有必要,即依据使用的防盗报警器材的性能、安装布局和人员值守状况等,可以评估被防护物或区域的防护能力,得出风险等级,其中,电子防盗锁的性能至关重要。

1.3设计原理

单片机电子锁是以51系列单片机为核心,配以相应硬件电路,完成密码的设置、存贮、识别和显示、驱动电磁执行器并检测其驱动电流值、接收传感器送来的报警信号、发送数据等功能。单片机接收键入的代码,并与存贮在EEPROM中的密码进行比较,如果密码正确,则驱动电磁执行器开锁;如果密码不正确,则允许操作人员重新输入密码,最多可输入三次;如果三次都不正确,则单片机通过通信线路向智能监控器报警。单片机将每次开锁操作和此时电磁执行器的驱动电流值作为状态信息发送给智能监控器,同时将接收来自传感器接口的报警信息也发送给智能监控器,作为智能化分析的依据。

为了防止通信线路的人为破坏和电磁执行器因某种原因造成流过电磁线圈的电流过大而烧毁线圈,可以加入电流监视技术模块采用MAXIM公司生产的电流/电压转换芯片MAX471。该芯片能将被测电流I转化成对地输出电压U,且有测量范围大、精度高、输出电压U和被测电流I成正比等特点。电流监视器输出电压送A/D转换器,单片机通过读取A/D转换结果,获知线路中电流的变化情况,通过分析及时发现异常,发出报警信号。本设计因为使用了LED灯替代电磁执行器,所以没有采用该保护。

1.4实现功能

在日常的生活和工作中, 住宅与部门的安全防范、单位的文件档案、财务报表以及一些个人资料的保存多以加锁的办法来解决。若使用传统的机械式钥匙开锁,人们常需携带多把钥匙, 使用极不方便, 且钥匙丢失后安全性即大打折扣。随着科学技术的不断发展,人们对日常生活中的安全保险器件的要求越来越高。为满足人们对锁的使用要求,增加其安全性,用密码代替钥匙的密码锁应运而生。密码锁具有安全性高、成本低、功耗低、易操作等优点。

在安全技术防范领域,具有防盗报警功能的电子密码锁逐渐代替传统的机械式密码锁,克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点,使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提高一步。随着大规模集成电路技术的发展,特别是单片机的问世,出现了带微处理器的智能密码锁,它除具有电子密码锁的功能外,还引入了智能化管理、专家分析系统等功能,从而使密码锁具有很高的安全性、可靠性,应用日益广泛。

随着人们对安全的重视和科技的发展,许多电子智能锁(指纹识别、IC卡辨认)已在国内外相继面世。但是这些产品的特点是针对特定的指纹和有效卡,只能适用于保密要求的箱、柜、门等。而且指纹识识别器若在公共场所使用存在容易机械损坏,IC卡还存在容易丢失、损坏等特点。加上其成本较高,一定程度上限制了这类产品的普及和推广。鉴于目前的技术水平与市场的接收程度,电子密码锁是这类电子防盗产品的主流。

本文所涉及的是市场占有率最高的是MCS—51系列,因为世界上很多知名的IC生产厂家都生产51兼容的芯片。到目前为止,MCS—51单片机已有数百个品种,还在不断推出功能更强的新产品。

本设计是基于单片机的密码锁设计方案,根据要求,给出了该单片机密码锁的硬件电路和软件程序,同时给出了单片机型号的选择、硬件设计、软件流程图、单片机存储单元的分配、汇编语言源程序及详细注释等内容。

基于以上思路,本次设计使用 ATMEL公司的 AT89C51 实现一基于单片机

的电子密码锁的设计,其主要具有如下功能:

(1)密码通过键盘输入,若密码正确,则将锁打开。

(2)报警、锁定键盘功能。密码输入错误数码显示器会出现错误提示,若密码输入错误次数超过 3 次,蜂鸣器报警并且锁定键盘。

电子密码锁的设计主要由三部分组成:4×4 矩阵键盘接口电路、密码锁的控制电路、输出八段显示电路。另外系统还有 LED 提示灯,报警蜂鸣器等。

密码锁设计的关键问题是实现密码的输入、清除、更改、开锁等功能:

(1)密码输入功能:按下一个数字键,一个“-”就显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有“-”向左移动一位。

(2)密码清除功能:当按下清除键时,清除前面输入的所有值,并清除所有显示。

(3)开锁功能:当按下开锁键,系统将输入与密码进行检查核对,如果正确锁打开,否则不打开。

主要的设计实施过程:首先,选用 ATMEL公司的单片机 AT89C51,以及选购其他电子元器件。第二步,使用protel设计硬件电路原理图。第三步,使用

Keil uVision3 软件编写单片机的 C 语言程序、仿真、软件调试。第四部,使用 PROTEUS 软件进行模拟软、硬件调试。最后,联合软、硬件调试电路板,完成本次课程设。

1.5研究的主要内容

本设计采用的是串行的EEPROM芯片,使用I2C总线传输数据,这样可以少占用单片机的端口,I2C总线是由PHILIPS公司开发一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即在于连接总线上的器件之间传送信息。这种总线的

主要特点有:1、总线只有两根线,这样可以在设计中大大减少了硬件接口;2、每接到总线上的器件都有一个用于识别的器件地址,避免了片选线的连接方法,并建立了简单的主从关系,每个器件既可以作为发送器,又可以作为接收器;3、同步时钟允许器件以不同的波特率进行通讯;同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手信号;5、串行的数据传输位数率在标准模式下可达

100Kbit/s,快速模式下可达400Kbit/s,高速模式下可达3.4Mbit/s。

矩阵式键盘又叫行列式键盘.用I/O口、接口线组成行、列结构,键位设在行、列的交点上。这样在按键比较多的情况下就比独立按键有优势,本设计有16个按键,只需要8个I/O口,大大节省了单片机的I/O口开销。

本设计是基于AT89S52单片机实现电子密码锁功能,具有修改密码和防多次试探功能,并对系统进行研究分析,调节各个部件正常工作,同时,根据实际情况对其软、硬件进行改良、改进,并提出系统总体方案。首先,细致分析单片机电子密码锁的各模块工作原理及相关技术。其次,掌握并将程序烧录进单片机AT89S52内,控制各器件的协调工作,以便能实现I2C传输数据的功能及显示功能。

整个过程需要寻找大量的相关资料,和学习相关的软件并运用到实践,还有焊接电路版,要有很好的动手意识和知识的积累,也是考验这将近四年来对专业知识学习的一次总结和汇集。经过几个月的努力,完成了系统软硬件的设计,并对实际工作中遇到的问题进行讨论解决,最后经运行调试实现了单片机电子密码锁的功能。通过这次毕业设计,亲身体会到一个系统的制作过程,也深刻的理会该系统各部件的运行原理和实物调试,能够很好地学习掌握和利用单片机AT89S52,且设计出该单片机电子密码锁,能够模拟其工作过程,从而

熟悉控制系统的开发流程和具体内容,体会理论联系实际的重要性,增强自身实践应用能力。

2.系统设计总方案

2.1 任务分析

根据设计要求,电子密码锁可以有数字电路控制完成单片机方案有较大的活动空间,不但能实现所要求的功能而且能在很大的程度上扩展功能,而且还可以方便的对系统进行升级,所以我们采用单片机。

2.2 方案设计

采用一种是用以AT89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的IO端口,及其控制的准确性,不但能实现基本的密码锁功能,还能添加调电存储、声光提示甚至添加遥控控制功能。其如图2-1所示。

图2-1

本方案采用一种是用以89C51为核心的单片机控制方案。利用单片机灵活的编程设计和丰富的I/O端口,及其控制的准确性,实现基本的密码锁功能。

初步设计思路如下:

输入密码用矩形键盘,包括数字键和功能键。

LED数码管显示输入密码,用74JS247驱动数码管发光显示数码,用

74LS138控制各位显示器分时进行显示。

用发光二极管代替开锁的电路,发光表示开锁。

输入密码错误次数超过3次,系统报警。

打开电源后,显示器显示“000000”,设原始密码为“123456”,只要输入此密码便了开门。这样可预防停电后再来电时无密码可用。

按“C”键,清除显示器为“000000”。

欲重新设定密码,先输入密码在案“*”。

输入密码,再按“D”键。若密码与设定密码相同,则开门。否则显示器清为“000000”。

软件的设计主要包括键值的读取,LED显示程序,密码比较程序和报警程序。

3 密码锁的工作原理

3.1 系统工作原理简介

该电子密码锁采用4*4键盘作为输入信号,输入到作为主机AT89c51中,通过软件编程的程序,做出判断,结果再经液晶显示器作为输出显示。晶振电路提供单片机运行脉冲。每按一次键盘按钮会通过蜂鸣器响一次,达到更好的控制效果。

3.2 AT89C51单片机

AT89C51低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造,与工业80C51 产品

指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上,拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash,使得应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

具有准功能: 8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定

时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT8C52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保。

图3-2 AT89C52引脚结构

VCC:电源

GND:地

P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。

对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。

P1口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL逻辑电平。

对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入

(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表3-1所示。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。

P2口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。

对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR)时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上发送1。在使用8位地址(如MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如表3-1所示。

表3-1

在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。

RST: 复位输入。

晶振工作时,RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后,RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。

ALE/PROG:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时,此引脚(PROG)也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器或时钟使用。

PSEN:外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。

当AT89C52从外部程序存储器执行外部代码时,PSEN在每个机器周期被激活两次,而在访问外部数据存储器时,PSEN将不被激活。

EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。

为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令,EA必须接GND。为了执行内部程序指令,EA应接VCC。在flash编程期间,EA也接12伏VPP电压。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

4. 1602LCD液晶显示模块

4. 1显示特性

(1)单5V电源电压,低功耗、长寿命、高可靠性

(2)内置192种字符(160个5×7点阵字符和32个5×10点阵字符)

(3)具有64个字节的子定义字符RAM,可自定义8个5×8 点阵字符或四个5×11点阵

(4)显示方式:STN、半透、正显

(5)驱动方式:1/16DUTY,1/5BIAS

(6)视角方向:6点

(7)背光方式:底部LED

(8)通讯方式:4位或8位并口的通讯方式

(9)标准的接口特性,适配MC51和M6800系列MPU的操作时序

4. 2物理特性

4. 3外型尺寸图

图4-1 602LCD液晶显示模块外型图

4. 4模块显示特性详解

(1)本模块适宜与4位或者8位MPU接口,接口由使能信号E控制;

标BF模块内部工作状态标志,MPU访问模块时,首先应判断状态标志位E 在电源Vdd=+5V情况下,模块与MPR通讯速度可以达到2MHz;

(2)本模块提供5X8点阵、带光标显示的字符结构的显示模式,用户通过指

令设置可以方便地进行选择;

(3)本模块提供了显示数据缓冲区DDRAM、字符发生器CGROM和字符发生器

CGRAM;用户可以使用CGRAM来存储自己定义的最多8个5X8点阵的图形

字符的字模数据;

(4)本模块字符在LCD显示屏上的显示位置与该字符的字符代码

在显示缓区 DDRAM内的存储地址一一对应;

(5)本模块通过指令设置来选择占空比(duty)周期,选择参数如下:

(6)单行5X8点阵字符带光标显示:1/8;

单行5X10点阵字符带光标显示:1/11;单行5X8点阵字符带光标显1/16。本模块提供了较丰富的指令设置:

清显示;光标回原点;显示开/关;光标开/关;显示字符闪烁;光标移位;显示移位通过选择相应的指令设置,用户可以实现多种字符显示样式;

(7)本模块提供了内部上电自动复位电路,

当外加电源电压超过+4.5v时自动对模块进行初始化操作,将模块

设置位认的显示工作状态;

(8)本模块采用低功耗CMOS设计。

5系统硬件的总设计

5.1 键盘电路设计

使用矩阵键盘,所以本设计就采用行列式键盘,同时也能减少键盘与单片机接口时所占用的I/O线的数目,在按键比较多的时候,通常采用这样方法。其原理如图5-1所示。

图5-1 键盘电路图

每一条水平(行线)与垂直线(列线)的交叉处不相通,而是通过一个按键来连通,利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线,即可组成具有N×M个按键的键盘。

在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中,键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。

当确认有按键按下后,下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法:一种是常用的逐行扫描查询法;另一种是速度较快的线反转法。

对照图5-1所示的4×4键盘,说明线反转个工作原理。

首先辨别键盘中有无键按下,有单片机I/O口向键盘送全扫描字,然后读入行线状态来判断。方法是:向行线输出全扫描字00H,把全部列线置为低电平,然后将列线的电平状态读入累加器A中。如果有按键按下,总会有一根行线电平被拉至低电平从而使行线不全为1。

判断键盘中哪一个键被按下使通过将列线逐列置低电平后,检查行输入状态来实现的。方法是:依次给列线送低电平,然后查所有行线状态,如果全为1,则所按下的键不在此列;如果不全为1,则所按下的键必在此列,而且是在与零电平行线相交的交点上的那个键。

具体的功能设计如表5-1所示。

5.2LED显示电路

本系统设计的显示电路是为了给使用者以提示而设置的。本系统的显示采用串行显示的方式,只使用单片机的一个串行口,利用74LS247驱动数码管发光显示数码和74LS138控制位选信号,就可以完成单片机的显示功能,显示电路的电路原理图如图5-2所示。

图5-2显示电路

P0.0—P0.3接74LS247的A,B,C,D四端口,74LS247的输出口接LED的七段显示;而P0.4—P0.6接74LS138的A,B,C三个输入口,74LS138的输出口接LED的位显示。通过软件实现数字和位控制

5.3 开锁电路

在本次设计中,基于节省材料的原则,暂时用发光二极管代替电磁锁,发光管亮,表示开锁;灭,表示没有开锁。如电路图5-3所示。当P2.0口输出低

图5-3开锁电路

电平时,二极管发光,表示开锁。

5.4报警电路

报警模块由蜂鸣器和单片机组成。选择一只压电式蜂鸣器,压电式蜂鸣器工作时约需要100mA驱动电流。蜂鸣器电路如图所示。当89C51的P2.1口输出为低电平时,蜂鸣器产生蜂鸣音,89C51输出为高电平时,蜂鸣器不发声如图5-4所示。

图5-4报警电路

6.系统件设计

6.1系统软件介绍

Keil 是美国Keil公司的C51编译器,它被嵌入到了Keil uVision集成开发环境中。Keil是目前最常用的编译器,支持浮点等到类型,支持多维数组,能生成对应的汇编代码,能直接编译汇编代码程序和内嵌多种工具,可以方便的链接,生成可执行文件。Keil uVision 2 IDE 是Keil software 公司的产品,它集项目管理、编译工具、代码编写工具、代码调试以及完全仿真于一体,适合个人开发或人数少、对开发过程的管理还不成熟的开发团体。这一功能强大的软件提供简易的开发平台,可以让开发者在开发过程中集中精力于项目本身,加快开发速度。如图uVision2的界面6-1所示。

图6-1uVision的界面

6.2软件开发

上述原理,已对密码锁整体运行环境有了充分认识,绘制主程序和子程序流程图,利用Keil软件,对单片机进行编程,C语言主程序及各子程序流程图如所示图6-2。

图6-2程序流程图

图6-3 密码修改程序流程图

总结

单片机电子密码锁主要应用矩阵键盘扫描技术、单片机、LCD显示器等方面的知识,寻找了大量的文献资料,硬件和软件相结合,制作出实物模型,并且产生了很好的效果。本设计主要应用于防盗的场所,虽然这只是一个简单的系统,但对以后关于LCD显示和键盘扫描进一步研究提供了重要的入门准备。特别是加深对硬件的调试的认识。通过本次毕业设计,让我对单片机C语言的有了更高的理性认识,对单片机的C语言编程和LCD有了更深入的了解,提高了自己的实践动手综合能力。

让我复习啦学的专业知识,并且还学到了一些实践经验。与此同时,我也充分认识到自身的许多不足:缺乏综合运用及理论联系实际的能力,让我在以后的工作和学习之中更有意识的弥补不足,积累经验。

参考文献

[1]李全, 迟荣强.单片机原理及接口技术[M]. 高等教育出版社,2004.1

单片机课程设计 简易计算器的设计

目录 摘要 (1) 绪论 (1) 1.设计要求及功能分析 (1) 1.1 设计要求 (1) 1.2 基本功能 (2) 2.设计方案 (2) 2.1 硬件部分设计方案 (2) 2.1.1 单片机部分 (2) 2.1.2 按键部分 (2) 2.1.3 显示部分 (2) 2.2 软件部分设计方案 (2) 3.系统的硬件总体设计 (4) 3.1 系统的总体硬件设计 (4) 3.2 键盘连接电路 (4) 3.3 显示屏连接电路 (5) 3.4 单片机芯片AT89C51 (6) 3.5 外接电路 (7) 4.系统的软件总体设计 (8) 4.1 键盘识别程序设计 (8) 4.2 显示程序 (11) 4.3 运算程序 (11) 5.元器件清单及程序清单 (12) 5.1 元器件清单 (12) 5.2 程序清单 (12) 6.软件仿真 (18) 6.1 仿真验证 (18) 6.2 性能分析 (20) 6.3 出现故障及其原因 (20) 6.4 解决方法 (20) 结论 (20) 参考文献 (21) 致谢 (21) 附录PCB图 (22)

简易计算器的设计 学生:李飞马鹏超舒宏超 指导老师:王孝俭 摘要:单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内存、内部和外部总线系统,目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器,实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。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衣机、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。它是一种在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。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。事实上单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还要多。 关键词:单片机、计算器、控制电路、仿真。 绪论 设计要求掌握数码管移位动态扫描显示的编程方法,掌握矩阵扫描的编程方法,掌握数据在内部运算的编程方法。设计任务实现最大8位正整数加、减、乘、除,具备清零、等于功能,16个按键功能依次为:数字0、数字1、数字2、数字3、数字4、数字5、数字6、数字7、数字8、数字9、清零、等于、加、减、乘、除。 1.设计要求及功能分析 1.1设计要求: 本次单片微型计算机与接口技术课程设计做的是利用C51单片机为主体的计算器,实现了简单的加、减、乘、除功能。采取的是键盘输入和液晶显示屏的输出结果显示。主要硬件构成部分由四个,一个AT89C51单片机芯片,一个液晶显示屏,一个4*4键盘和一个排阻(10K)做P0口的上拉电阻,可以实现16位的数值操作计算。 1.2基本功能: 首先,计算器可现实8位数字,开机运行时,只有数码管最低位显示为“0”,其他位全部不显示;

51单片机课程设计

课程设计说明书
课程设计名称






学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日

课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排: 设计任务:分两部分: (一)、设计实现类:进行软、硬件设计,并上机编程、联线、调试、 实现; 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声(自己选曲) 7.键盘液晶显示系统 (二)、应用系统设计类:不须上机,查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明:第 1--7 题任选其二即可。(二)里题目自拟。 日程安排: 本次设计共二周时间,日程安排如下: 第 1 天:查阅资料,确定题目。 第 2--4 天:进实验室做实验,连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天:编写程序,并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天:整理资料,撰写课程设计报告,准备答辩。 第 10 天:上交课程设计报告,答辩。 设计报告要求:
1. 设计报告里有两个内容,自选题目内容+附录(实验内容),每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现,要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括: 1) 设计题目、任务与要求 2)硬件框图与电路图 3) 软件及流程图 (a)主要模块流程图 (b)源程序清单与注释 4) 总结 5) 参考资料 6)附录 实验上机调试内容
注:此任务书由指导教师在课程设计前填写,发给学生做为本门课程设计 的依据。

单片机课程设计完整版样本

课程设计( 论文) 课程名称单片机 题目名称简易密码锁的设计学院高等技术学院 专业班级高1 1 0 9 学号3869 学生姓名刘欢 指导教师胡立强 11月28 日 目录

一,任务目的 (3) 二,任务要求 (3) 三,电路与元器件 (4) 四,程序设计 (5) 五,程序运行测试 (6) 六,任务小结 (7) 七,心得体会 (8) 八,参考文献 (9) 1.任务目的

经过对具有四个按键输入和一个数码管显示的简易密码锁的设计与制作, 让读者理解C语言中数组的基本概念和应用技术, 并初步了解单片机与键盘和LED数码管的接口电路设计及编程控制方法。 2.任务要求 在一些智能门控管理系统, 需要输入正确的密码才能开锁。基于单片机控制的密码锁硬件电路包括三部分: 按键、数码显示和电控开锁驱动电路, 三者的对应关系如图表3.16所示。 表3.16 简易密码锁状态 简易密码锁的基本功能如下: 4个按键, 分别代表数字0,1,2,3: 密码在程序中事先设定, 为0-3之间的一个数字; 上电复位后, 密码锁初始状态为关闭, 密码管显示符号”—”; 当按下数字键后, 若与事先设定的密码相同, 则数码管显示字符”P”, 打开锁, 3秒后恢复锁定状态, 等待下一次密码的输入, 否则显示字符”E”持续3秒, 保持锁定状态并等待下次输入。 3.电路与元器件 根据任务要求, 用一位LED数码管作为显示器件, 显示密码锁的状态信息, 数码管采用静态连接方式; 4个按键连接到P0口的低四位

P0.0-P0.3引脚, 设P0.0连接数字”0”按键、P0.1连接数字”1”按键, 依次类推; 锁的开、关电路用P3.0控制的一个发光二极管代替, 发光二极管点亮表示锁打开, 熄灭表示锁定。根据以上分析, 采用如图3.21所示的连接电路。 图3.21 简易密码锁电路 简易密码锁电路所需元器件清单如表3.17所示。 元器件名称参数数量元器件名 称 参数数量 插座DIP40 1 电阻103 1 单片机AT89SC51 1 电解电容22UF 1

单片机课程设计选题

单片机课程设计选 题

单片机原理与接口技术课程设计题目 以下题目任选其一,1-2人一组,自由组合,组内各人必须有明确的分工,原则上同一组最多一个同学得优。 可使用任何单片机或ARM,1-4要求自己设计全部硬件和焊接电路板,5-10题可用现成的单片机开发板,5-6题亦可用proteus仿真。自拟题的根据题目难度由指导老师决定能否用现成的单片机开发板。 一、PC机看门狗(每班最多6人选此题,难度系数:低) 功能:当PC机死机时能自动使其重新启动。 硬件:可使用串口或USB与PC机通讯。 软件:PC机上软件编程可选用任何一种面向对象开发软件,如VC,Delphi等。 实现原理:PC机正常时,每隔一段时间经过串口向单片机发送一些固定的数据,单片机如果收到此数据,说明PC机正常,如果超时未收到,则控制PC机重新启动。 二、电子琴设计(每班最多6人选此题,难度系数:中) 使用4×4行列式键盘和蜂鸣器实现电子琴的功能。键盘符号定义如下: 按下1-7,实验箱上的蜂鸣器发出对应的音调(中音),当同时按下L和1-7时是,蜂鸣器发出低音,同时按下H和1-7时,蜂鸣

器发高音。只要按键没松开,蜂鸣器一直发声,直到松开按键。 扩展功能:在彩屏LCD上显示电子琴图片,用触摸屏控制发音,就像真正弹电子琴一样。 三、自行车测速仪 (难度系数:中偏高) 基本功能:能实时显示自行车的行驶速度 附加功能:实时时钟,行驶里程累计 要求具备一定的实用价值,即要考虑如下问题(也是答辩时的考察和评分指标): 1、体积要做到尽量小 2、为了省电,要使用低电压工作的单片机,比如使用2.0-3.3V 工作电压的单片机 3、供电采用可充电的聚合物锂电池(普通手机电池),一次充 电后的使用时间最少12小时 4、最好能直接用单车轮子的旋转为电池充电(选做)。 四、计算器设计 1、使用4×4行列式键盘和1602液晶(其它液晶亦可)或数码 管,实现普通十进制计算器的功能,键盘符号定义如下:

单片机课程设计报告模板资料

哈尔滨远东理工学院 课题名称 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2015年10月14日

1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法(至少两例)。答:(1)问题说明: 解决方法: (2)问题说明: 解决方法: 2、教师现场提的问题记录在此(不少于2个问题)。

目录 1 设计任务 (1) 2设计方案 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案设计 (2) 3 系统硬件设计 (3) 3.1时钟电路设计 (3) 3.2复位电路设计 (3) 3.3 灯控制电路设计 (3) 3.4 倒计时显示电路设计 (4) 3.5 按键控制电路设计 (5) 4 系统软件设计 (6) 4.1 1S定时 (6) 4.2 定时程序流程 (6) 4.3交通灯的设计流程图 (6) 4.4定时器0 及中断响应 (7) 5仿真与性能分析 (8) 6心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录1 系统原理图 .......................................................................错误!未定义书签。附录2 系统PCB图 .....................................................................错误!未定义书签。附录3 程序清单 .. (11) II

1 设计任务 支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图1.1所示。设东西向为主干道,南北为支干道。 1. 基本要求 (1) 主干道处于常允许通行的状态,支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。 (2) 主、支干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行30秒,支干道每次放行20秒,设立30秒、20秒计时、显示电路。 (3) 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时,原红灯按1Hz 的频率闪烁。 (4) 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0~99秒内任意设置。 2. 选做 (1) 可设置紧急按钮,在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态,即主干道和支干道均为红灯亮。 (2) 实现绿波带。所谓‘绿波带’,是指在一定路段,只要按照规定时速,就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离,自动设置信号灯的点亮时间差,以保证车辆从遇到第一个绿灯开始,只要按照规定速度行驶,之后遇到的信号灯将全是绿灯。

单片机课程设计计算器

课程设计说明书 课程设计名称:单片机课程设计 课程设计题目:四位数加法计算器的设计学院名称:电气信息学院 专业班级: 学生学号:

学生姓名: 学生成绩: 指导教师: 课程设计时间:至

格式说明(打印版格式,手写版不做要求) (1)任务书三项的内容用小四号宋体,倍行距。 (2)目录(黑体,四号,居中,中间空四格),内容自动生成,宋体小四号。 (3)章的标题用四号黑体加粗(居中排)。 (4)章以下的标题用小四号宋体加粗(顶格排)。 (5)正文用小四号宋体,倍行距;段落两端对齐,每个段落首行缩进两个字。 (6)图和表中文字用五号宋体,图名和表名分别置于图的下方和表的上方,用五号宋体(居中排)。(7)页眉中的文字采用五号宋体,居中排。页眉统一为:武汉工程大学本科课程设计。 (8)页码:封面、扉页不占页码;目录采用希腊字母Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…排列,正文采用阿拉伯数字1、2、3…排列;页码位于页脚,居中位置。 (9)标题编号应统一,如:第一章,1,,……;论文中的表、图和公式按章编号,如:表、表……;图、图……;公式()、公式()。

课程设计任务书 一、课程设计的任务和基本要求 (一)设计任务(从“单片机课程设计题目”汇总文档中任选1题,根 据所选课题的具体设计要求来填写此栏) 1. 系统通过4x4的矩阵键盘输入数字及运算符。 2. 可以进行4位十进制数以内的加法运算,如果计算结果超过4位十进制数,则屏幕显示E。 3. 可以进行加法以外的计算(乘、除、减)。 4. 创新部分:使用LCD1602液晶显示屏进行显示,有开机欢迎界面,计算数据与结果分两行显示,支持小数运算。 (二)基本要求 1.有硬件结构图、电路图及文字说明; 2.有程序设计的分析、思路说明; 3.有程序流程框图、程序代码及注释说明; 4.完成系统调试(硬件系统可以借助实验装置实现,也可在Proteus 软件中仿真模拟); 5.有程序运行结果的截屏图片。

单片机课程设计——基于51单片机的温度监控系统设计

单片机课程设计报告 题目:温度监控系统设计 学院:能源与动力工程学院 专业:测控技术与仪器专业 班级: 2班 成员:魏振杰 二〇一五年十二月

一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同,则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同;产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同,则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同,因而,对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展,微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术,也便随之而生,并得到日益发展和完善,越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步,其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此,了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解,尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途,基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合,应用性比较强,本系统可以作为仓库温度监控系统,如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统,以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测,利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便,控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机,温度采集模块,显示模块,按键控制模块,报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控,完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计

单片机课程设计报告电子密码锁完整版

单片机课程设计报告电 子密码锁 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

山东交通学院 单片机原理与应用课程设计院(部):轨道交通学院 班级:自动化121 学生姓名: 学号: 指导教师: 时间:— 课程设计任务书 题目电子密码锁设计 系 (部) 轨道交通学院 专业班级自动化121 学生姓名 学号 06 月 01 日至 06 月 12 日共 2 周 指导教师(签字) 系主任(签字) 年月日

目录 3.总体设计 (2)

4 密码比较模块 (6) (6) (8) (9) 附录 (10)

摘要 设计运用了ATMEL公司的AT89S52芯片系统,将微处理器、总线、蜂鸣器、矩阵键盘、存储器和I/O口等硬件集中一块电路板上,通过读取键盘输入的数据(密码)并储存到ATMEL912 24C08存储器中,然后判断之后键盘输入的数据与已存储的数据是否相同来决定打开密码箱或锁键盘或报警。在keil4软件中编程,系统可实现6位密码的处理,并通过控制步进电机控制密码箱门的电子锁,同时还可以修改改密码。利用单片机系统制作的密码箱安全性能更高,更易操作且体积小。 关键词:单片机、密码锁、修改密码 1.设计要求 本实验将实现六位数的电子密码锁。要求使用4X4 行列式键盘作为输入,并用LCD 实时显示。具体要求如下:1. 开机时LCD显示“welcome to use”,初始化密码为“123456”,密码可以更改。 2. 按下“10”,开始则显示“Enter Please:”。3. 随时可以输入数值,并在LCD上实时显示‘*’。当键入数值时,为了保密按从左到右依次显示‘*’,可键入值为0~9。 4. 按下“13”键,则表示确定键按下,进行密码对比。如相符则在LCD第一行显示“Open the door!”,同时指示灯亮起并且步进电机旋转一定的角度;如不符,则LCD第一行显示“Wrong password!”,并且蜂鸣器同时提示一下。如果密码连续三次错误则蜂鸣器连续响5下,并且持续5秒不能进行任何操作 5.在开锁状态下按下“12”键,进入修改密码状态,LCD同时提示“Enter new code!”。为删除按键,出入之后可以进行删除。按键为关闭按键,只有在打开状态下才可以关闭,按下之后LCD显示“Close the door!”。 2.功能概述 此设计分为四个功能模块。 第一模块:按键输入模块,用于密码的输入以及其他的密码操作按键。 第二模块:LCD模块,是与使用者交流的界面,用于显示各种状态下的内容。 第三模块:步进电机模块,用于控制密码锁的打开与关闭。 第四模块:24C08模块,用于储存输入的密码并读出来。 3.总体设计 本次设计作品的主要构成部分包括80C51单片机、LCD1602、24C08、矩阵按键、LED 等、蜂鸣器。如图1总体仿真图,图2实物图。 图1 总体电路图 图2 密码锁实物图 4.硬件设计 矩阵按键设计 如图3所示矩阵按键由P1口控制,了加强密码的保密性,采用一个4×4的矩阵式键盘可以任意设置用户密码(1-16位长度),从而提高了密码的保密性,同时也能减少与单片机接口时所占用的I/O口线的数目,节省了单片机的宝贵资源,在按键比较多的时候,通常采用这种方法。 每一行与每一列的交叉处不相同,而是通过一个按键来连通,利用这种行列式矩阵结构只需要N根行线与M根列线,即可组成具有N × M 个按键的矩阵键盘。 在这种行列式矩阵键盘编码的单片机系统中,键盘处理程序首先执行等待按键并确

基于单片机的定时闹钟课程设计报告书

任务书 一、设计目的 本设计主要是对51单片机的一个方面的扩展,是能实现一般定时闹钟功能的设计。需要实现某一功能时,按对应的按键即可,经过多次验证,此设计灵活简便,可以实现显示、定时、修改定时、定时时间到能发出报警声的功能。 二、设计要求 1、能显示时时—分分—秒秒。 2、能够设定定时时间,并修改定时时间。 3、定时时间到能发出警报声。

目录 1.绪论 (1) 2.方案论证 (1) 3.方案说明 (2) 4.硬件方案设计 (2) 4.1单片机STC89C52 (2) 4.2 时钟电路 (4) 4.3数码管显示电路 (4) 4.4键盘电路 (6) 4.5报警电路 (7) 5.软件方案设计 (7) 5.1系统软件设计 (7) 5.2键盘程序 (7) 5.3 LED (8) 5.4音响报警电路 (8) 5.5 程序流程图 (8) 6.调试 (9) 7.小结 (10) 8.参考文献 (11) 9.附录:定时闹钟源程序 (12)

1.绪论 系统采用单片机STC89C52作为本设计的核心元件,在其基础上外围扩展芯片和外围电路,附加时钟电路,复位电路,键盘接口及LED显示器。键盘采用独立连接式。还有定时报警系统,即定时时间到,通过扬声器发出报警声,提示预先设定时间时间到,从而起到定时作用。 外围器件有LED显示驱动器及相应的显示数字电子钟设计与制作可采用单片机来完成。由于其功能的实现主要通过软件编程来完成,那么就降低了硬件电路的复杂性,而且其成本也有所降低,所以在该设计与制作中采用单片机STC89C52,它是低功耗、高性能的CMOS型8位单片机。片内带有8KB的Flash 存储器,且允许在系统内改写或用编程器编程。另外, STC89C52的指令系统和引脚与8051完全兼容,片内有512B的RAM、32条I/O口线、3个16位定时计数器、4个外部中断、一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构)等。 在LED显示器中,分成静态显示和动态显示两类,在这个设计的最小系统中主要用了它的动态显示功能,动态显示器利用了人视觉的短暂停留,在数据的传输中是一个一个传输的,且先传输低位。 2.方案论证 单片机作为核心的控制元件,使得电路的可靠性比较高,功能也比较强大,而且可以随时的更新系统,进行不同状态的组合。 本系统采用单片机STC89C52作为本设计的核心元件,利用两个4位7段共阴LED作为显示器件。接入共阴LED显示器,可显示时,分钟,秒,单片机外围接有定时报警系统,定时时间到,蜂鸣器发出报警声,提示预先设定时间到。 电路由下列部分组成:时钟电路、复位电路、控制电路、LED显示、报警电路,芯片选用STC89C52单片机。 系统基本框图如图2.1所示:

AT89C51单片机C实现简易计算器

AT89C51单片机简易计算器的设计 一、总体设计 根据功能和指标要求,本系统选用MCS-51系列单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路,实现对计算器的设计。具体设计如下:(1)由于要设计的是简单的计算器,可以进行四则运算,为了得到较好的显示效果,采用LCD 显示数据和结果。 (2)另外键盘包括数字键(0~9)、符号键(+、-、×、÷)、清除键和等号键,故只需要16 个按键即可,设计中采用集成的计算键盘。 (3)执行过程:开机显示零,等待键入数值,当键入数字,通过LCD显示出来,当键入+、-、*、/运算符,计算器在内部执行数值转换和存储,并等待再次键入数值,当再键入数值后将显示键入的数值,按等号就会在LCD上输出运算结果。 (4)错误提示:当计算器执行过程中有错误时,会在LCD上显示相应的提示,如:当输入的数值或计算得到的结果大于计算器的表示范围时,计算器会在LCD上提示溢出;当除数为0时,计算器会在LCD 上提示错误。 系统模块图:

二、硬件设计 (一)、总体硬件设计 本设计选用AT89C51单片机为主控单元。显示部分:采用LCD 静态显示。按键部分:采用4*4键盘;利用MM74C922为4*4的键盘扫描IC,读取输入的键值。 总体设计效果如下图:

(二)、键盘接口电路 计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键,如果采用独立按键的方式,在这种情况下,编程会很简单,但是会占用大量的I/O 口资源,因此在很多情况下都不采用这种方式,而是采用矩阵键盘的方案。矩阵键盘采用四条I/O 线作为行线,四条I/O 线作为列线组成键盘,在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。 矩阵键盘的工作原理: 计算器的键盘布局如图2所示:一般有16个键组成,在单片机中正好可以用一个P口实现16个按键功能,这种形式在单片机系统中也最常用。 图 2 矩阵键盘布局图 矩阵键盘内部电路图如图3所示:

单片机课程设计题目..(DOC)

单片机课程设计题目 1 基于单片机的数字电压表设计 2 基于单片机的智能电压表设计(温度检测器) 3 基于单片机的智能船模设计 4 基于单片机的电梯控制模型设计 5 基于单片机的水位控制系统设计(STC89—51型) 6 基于单片机的多路数据采集系统设计 7 基于单片机的8路抢答器设计 9 基于单片机的数字温度计设计 10 基于单片机的智能小车设计 11 基于单片机的数字温度计设计 12 基于单片机的遥控器设计 13 基于单片机的串行通信发射机设计 14 基于单片机的简易智能电动车设计 15 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 16 基于单片机的太阳能热水器控制器设计 17 MCS-51单片机温度控制系统的设计 18 直流电动机的转速检测与脉宽调速 19 基于单片机的智能机器人的设计 20 基于单片机的简易无线竞赛系统的设计 21 基于单片机的车辆闯红灯监控系统设计(89C51) 22 基于单片机控制的井下瓦斯监控系统设计 23 基于单片机的煤气泄漏检测报警装置设计 24 基于单片机的井式渗碳炉控制系统设计 25 基于单片机的蔬菜大棚温湿度智能控制系统设计 26 基于单片机的电子钟设计 27 基于单片机的电力线载波节电群控设计 28 基于单片机的液位控制器设计

29 基于单片机的串行通信发射机设计 30 基于单片机的智能八路抢答器设计 32 基于单片机的水位监控器设计(STC12C2052AD) 32 基于单片机的点阵电子显示屏设计 33 基于单片机的智能温度控制系统设计 34 基于单片机的智能时钟控制器设计 35 基于单片机的智能温控系统设计 36 基于单片机的智能寻迹避障小车设计 37 基于单片机的家用太阳能热水器控制器设计 38 基于单片机的新型抢答计分器设计 39 基于单片机的热敏电阻测温系统设计 40 基于单片机的林火监测系统-飞艇姿态控制系统设计 41 基于单片机的人性化时钟控制器设计 42 基于单片机的智能型电话远程遥控器设计 43 基于单片机的远程通讯控制器设计 45 基于单片机的智能水位控制器设计 46 基于单片机的水位控制系统设计 47 基于单片机的智能电动小车设计 48 基于单片机的数码电子时钟设计 49 -基于单片机的数控直流电源设计 50 基于单片机的交通灯控制器设计 51 基于单片机的数字温度计设计(STC89C51) 52 基于单片机的智能小车设计 53 基于单片机的温度控制器设计 54 基于单片机的串行通信发射机设计(版本3) 55 基于单片机的温度控制系统设计(版本1) 56 基于单片机的交通灯控制系统设计 D58-基于单片机的电子万年历设计 D59-基于单片机的水位控制器设计 D60-基于单片机的水位控制系统设计(版本2)

单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》

单片机原理及应用课程设计报告设计题目: 学院: 专业: 班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 年月日 目录

设计题目:PWM直流电机调速系统 本文设计的PWM直流电机调速系统,主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED 液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式,PWM是脉冲宽度调制,通过51单片机改变占空比实现。通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制,LED实现对测量数据(速度)的显示。电机转速利用霍尔传感器检测输出方波,通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数,计算出电机的速度,实现了直流电机的反馈控制。 关键词:直流电机调速;定时中断;电动机;波形;LED显示器;51单片机 1 设计要求及主要技术指标: 基于MCS-51系列单片机AT89C52,设计一个单片机控制的直流电动机PWM调速控制装置。 设计要求 (1)在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298,驱动直流测速电动机。 (2)使用定时器产生可控的PWM波,通过按键改变PWM占空比,控制直流电动机的转速。 (3)设计一个4个按键的键盘。 K1:“启动/停止”。 K2:“正转/反转”。 K3:“加速”。 K4:“减速”。 (4)手动控制。在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。在

手动状态下,每按一次键,电动机的转速按照约定的速率改变。 (5)*测量并在LED显示器上显示电动机转速(rpm). (6)实现数字PID调速功能。 主要技术指标 (1)参考L298说明书,在系统中扩展直流电动机控制驱动电路。 (2)使用定时器产生可控PWM波,定时时间建议为250us。 (3)编写键盘控制程序,实现转向控制,并通过调整PWM波占空比,实现调速; (4)参考Protuse仿真效果图:图(1) 图(1) 2 设计过程 本文设计的直流PWM调速系统采用的是调压调速。系统主电路采用大功率GTR为开关器件、H桥单极式电路为功率放大电路的结构。PWM调制部分是在单片机开发平台之上,运用汇编语言编程控制。由定时器来产生宽度可调的矩形波。通过调节波形的宽度来控制H电路中的GTR通断时间,以达到调节电机速度的目的。增加了系统的灵活性和精确性,使整个PWM脉冲的产生过程得到了大大的简化。 本设计以控制驱动电路L298为核心,L298是SGS公司的产品,内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器,即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器,接收标准TTL逻辑电平信号,可驱动46V、2A以下的电机。可驱动2个电机,OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。 本设计以AT89C52单片机为核心,如下图(2),AT89C52是一个低电压,高性能 8位,片内含8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(),器件采用的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。 图(2) 对直流电机转速的控制即可采用开环控制,也可采用闭环控制。与开环控制相比,速度控制闭环系统的机械特性有以下优越性:闭环系统的机械特性与开环系统机械特性相比,其性能大大提高;理想空载转速相同时,闭环系统的静差(额定负载时电机转速降落与理想空载转速之比)要小得多;当要求的静差率相同时, 闭环调速系统的调速范

单片机课程设计题目汇总(全)

单片机原理与接口技术课程设计题目汇总 说明:为便于同学提前探讨开发思路,特将本课程设计的可选题目发给大家。 每个同学可以在以下题目中选一题要求:课程设计考核内容包括:源程序;设计报告文档基于单片机的电子时钟设计设计内容:1、用LCD液晶作为显示设备(30分) 2、可以分别设定小时,分钟和秒,复位后时间为:00: 00:00 (30 分) 3、能实现日期的设置,年、月、日(30分) 4、其他创新内容(10分)如:闹钟功能;显示星期;整点音乐报时等。 图示: 2010-04-09 MON 11:06:42 基于单片机的交通灯显示系统(一) 设计内容:1、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯;(30 分) 2、带紧急制动按钮,按钮按下,所有方向亮红灯;再次按下,恢复正常显 示(20分) 3、夜间模式按钮按下,所有方向显示黄灯闪烁(20分) 4、实时提醒绿灯亮的剩余时间(30分)图示: 基于单片机的交通灯显示系统(二) 设计内容:1、东西干道和南北干道的通行分左行、右行、直行,其中左行、右行固定15秒;直行固定30秒(40分) 2、信号灯分绿灯(3种)、红灯、黄灯,每次绿灯换红灯时,黄灯亮3秒 钟。(30分) 3、东西干道和南北干道交替控制,每次干道绿灯交替时,有 3 秒钟所有干道的交通灯都是黄灯闪烁3秒钟,提示已经进入路口的车辆迅速通过。(30分)

4、其他创新内容。(10分) 图示: 四、基于单片机的波形发生器设计 设计内容:1、设计一款能产生3种以上波形的波形发生器(30分) 2、设计波形选择按钮(采用3个独立按键)(10分) 3、点阵显示波形图案(20分) 4、能同时输出两种波形(30分) 5、显示频率(10分) 图示: 五、基于单片机的LED点阵广告牌设计 设计内容:1、能显示不同字符、图形的LED点阵广告牌(30分) 2、用独立按键控制不同字符的切换效果(如闪烁、静止、平移)(30 分) 3、可通过串口从电脑下载更新需要显示的字符(30分) 4、其他创新功能(10分) 图示:略 六、基于单片机的篮球计分器设计 设计内容:1、设计LCD显示篮球比分牌(30分) 2、通过加分按钮可以给A队或B队加分(20分) 3、设计对调功能,A队和B队分数互换,意味着中场交换场地。(20 分) 4、显示比赛倒计时功能(20分) 5、创新内容:如显示第几小节(10分) 显示: A 083: B 079 4th Period 10:25

单片机课程设计——基于C51简易计算器

单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、3位无符号数字的简单运算,并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑,首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机,输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析,针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现,最终选用KEIL公司的μVision3软件,采用汇编语言进行编程,并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论,还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计,使所学的知识更深一层的理解,十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真用户程序,来加深对单片机的认识,充分发挥学生的个人创新能力,并提高学生对单片机的兴趣,同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词:单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减

目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求

单片机课程设计题目

1.电子秒表设计:设计一个4位LED数码显示“秒表”,显示时间为00.00~99.99秒,每0.01 秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。(2人) 2.简易4位(0—9999)计算器(+、-、*、/、四种运算)设计:设计一个能实现0-9整数 加法运算的计算器,利用LCD显示。键盘包括0-9及“+、-、*、/”和“=”及“清除” 16个按键。(除法应保留足够的的小数,满足共4位的显示)要有错误显示Err。(2人) 3.频率数显表:设计一个能实现对脉冲频率测量显示的电路。输入频率范围(0-10k),显 示为xxx.xx,用两个指示灯指示显示数字的单位,Hz和KHz两档,根据输入频率自动切换显示档。(脉冲信号是由外部信号发生器提供)(2人) 4.信号灯控制系统:南北线有红黄绿三只信号灯,东西线有红黄绿三只信号灯。 要求:(闪烁3次,每次亮灭时间各1s)时序要求如下(原始状态) 设计一个递增键和一个递减键,用于调节功能键选定的方向的绿灯时间,时间范围(10s-50s),每次以0.5S为增量。(2人) 5.简易电子时钟:用4位LED数码管分别显示小时数分钟和秒数,两个按键,一个为功能 键,用于切换显示界面(两个显示界面,一个是小时分钟,一个是秒数)长按此键3S 进入当前界面的参数修改界面。另一个按键用于参数修改(参数递增或递减),长按此键3s退参数修改,时间要求用单片机自带的定时器得到。(2人) 6.智能电子钟(LCD显示):以A T89C51单片机为核心,制作一个LCD显示的智能电子 钟:(1) 计时:秒、分、时、天、周、月、年。(2) 闰年自动判别。(3) 五路定时输出,可任意关断(最大可到16路)。(4) 时间、月、日交替显示。(5) 自定任意时刻自动开/关屏。(6) 计时精度:误差≤1秒/月(具有微调设置)。(7) 键盘采用动态扫描方式查询。所有的查询、设置功能均由功能键K1、K2完成。采用时钟芯片DS1302进行制作 7.多路报警器设计。用AT89C51单片机设计报警系统,用16个开关模拟报警点,当有 开关闭合时,用P1.0产生方波信号驱动蜂鸣器作为报警信号,同时用2位数码管显示报警点(即是第几个开关)。(2人) 8.简易数字电压表设计。利用单片机AT89S51与AD设计一个数字电压表,能够测量0- 36V之间的直流电压值,用LCE显示(根据测量精度,自定显示的位数)。(2人) 9.波形发生器。三种信号:正弦波、方波、三角波。利用DA转换器设计一波形发生器,

单片机课程设计——基于C51简易计算器

单片机十进制加法计算器设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的十进制计算器系统设计,可以完成计 算器的键盘输入,进行加、减、乘、除3位无符号数字的简单四则运算,并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑,首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机,输入采用4×4矩阵键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计,再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C 语言和汇编语言进行比较分析,针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现,最终选用全球编译效率最高的KEIL公司的μVision3软件,采用汇编语言进行编程,并用proteus仿真。 引言 十进制加法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后,我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用,但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚,实际动手能力不够,因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论,还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计,使所学的知识更深一层的理解,十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件,编写和调试,最后仿真用户程序,来加深对单片机的认识,充分发挥学生的个人创新能力,并提高学生对单片机的兴趣,同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词:单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减乘除

目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阳极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单..................................

单片机课程设计题目11级1

题目1 电子时钟(LCD显示) 设计要求 以AT89C51单片机为核心的时钟,在LCD显示器上显示当前的时间: ●使用字符型LCD显示器显示当前时间。 ●显示格式为“时时:分分:秒秒”。 ●用4个功能键操作来设置当前时间,4个功能键接在P1.0~P1.3引 脚上。 功能键K1~K4功能如下。 ●K1—进入设置现在的时间。 ●K2—设置小时。 ●K3—设置分钟。 ●K4—确认完成设置。 程序执行后工作指示灯LED闪动,表示程序开始执行,LCD显示“00:00:00”,然后开始计时。 题目2 基于数字温度传感器的数字温度计 设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号,计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为?55℃~125℃,精确到0.5℃。所测量的温度采用数字显示,控制器使用单片机AT89C51,测温传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED数码管以串口传送数据,实现温度显示。 题目3 十字路口交通灯控制 设计要求 设计一个十字路口交通灯控制器。用单片机控制LED模拟交通灯。东西

向通行时间为80s,南北向通行时间为60s,缓冲时间为3s。 本项目为典型的LED显示和中断定时电路。利用定时器T0产生每10ms 一次的中断,每100次中断为1s。对两个方向分别显示红、绿、黄灯,并显示相应的剩余时间。值得注意的是,A方向红灯时间=B方向绿灯时间+黄灯缓冲时间。 题目4 节日彩灯控制器的设计 设计要求 以单片机为核心,设计一个LED显示的节日彩灯控制器,P1.2~P1.5引脚上接有4个按键,4个按键的各自的功能如下: ●P1.2—开始键,按此键则灯开始流动(由上而下)。 ●P1.3—停止键,按此键则停止流动,所有灯为暗。 ●P1.4—上,按此键则灯由上向下流动。 ●P1.5—下,按此键则灯由下向上流动。 本题目本质上是由按键控制功能的流水灯,LED工作的方式通过键盘的扫描实现。其中的LED采取共阳极接法,通过依次向连接LED的I/O口送出低电平,即可实现所要求的功能。 题目5 数字音乐盒的设计 设计要求 以单片机为核心,设计一个数字音乐盒: 利用I/O口产生一定频率的方波,驱动蜂鸣器,发出不同的音调,从而演奏乐曲(最少3首乐曲,每首不少于30s)。采用LCD显示信息。开机时有英文欢迎提示字符,播放时显示歌曲序号(或名称)。可通过功能键选择乐曲、暂停、播放。 题目6 单片机控制步进电机 设计要求

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