基于51单片机的温室大棚控制系统

基于51单片机的温室大棚控制系统
基于51单片机的温室大棚控制系统

目录

1 绪论 (5)

1.1 问题的提出 (5)

1.2 课题的研究意义 (5)

2 系统概述 (6)

2.1 系统的功能要求 (6)

2.2 系统的组成 (6)

3 方案的比较和论证 (7)

3.1 所采集信号的传输方式的选择 (7)

3.2 模数转换的方案选择 (7)

3.3 控制电路的方案选择 (8)

4 单片机系统硬件设计 (8)

4.1 单片机最小系统 (8)

4.2 传感器信号采集电路 (10)

4.3 A/D转换电路 (14)

4.4 液晶显示电路 (15)

4.5 继电器控制电路 (17)

4.6 串口通信模块 (19)

4.7 nRF905无线传输模块 (21)

4.8 3.3V电源设计 (22)

4.9 GSM手机模块 (22)

5 单片机系统软件设计 (23)

5.1 DS18B20温度采集子程序流程图 (24)

5.1 nRF905无线模块收发流程图 (24)

6 uPLC可编程逻辑控制器设计 (26)

6.1 uPLC可编程逻辑控制器简介 (26)

6.2 uPLC主要性能参数 (26)

6.3 uPLC的运算功能 (27)

6.4 uPLC梯形图语言 (27)

7 Fameview组态软件设计 (29)

7.1 Fameview组态软件简介 (29)

7.2 Fameview组态特点 (30)

7.3 Fameview组态性能指标 (30)

7.4 Fameview组态软件设计步骤 (31)

8TeamViewer远程控件设计 (36)

8.1 TeamViewer简介 (36)

8.2 建立TeamViewer远程连接 (37)

9 系统调试 (40)

9.1 硬件电路调试 (40)

9.2 软件调试 (40)

9.3 软硬件结合调试 (41)

结论 (41)

参考文献 (41)

附录 (42)

西昌学院农业设施大棚远程控制系统

文俊指导教师:施智雄

(2008级电子信息工程)

摘要:随着电子技术及其应用需求的发展,单片机技术在高集成度、高速度、低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展和农业产业结构的调整,中国农业走上了现代化、设施化的道路。现代化农业大棚智能控制系统以其环境可控、易于管理、生产效率高等特点得到了越来越广泛的应用。本设计主要以STC51单片机为主控制芯片,结合传感器、uPLC可编程逻辑控制器、Fameview组态软件、nRF905无线传输模块、GSM手机模块以及网络资源设计的实现对大棚内空气温湿度、土壤温湿度、光照的采集、显示、自动控制和远程监控的智能控制系统。通过控制大棚内各因素(空气温湿度、土壤温湿度、光照)使大棚作物处于一个最适合的生长的环境,达到提高作物产量的目的。

关键词:单片机传感器组态无线传输大棚控制

Abstract:With the development of electronic technology and its application needs, SCM technology has made great progress in terms of high integration, high speed, low power and high performance. Accompanied by scientific and technological development and the agricultural structure adjustment, China's agriculture has embarked on a modernization of facilities of the road. Modern agriculture greenhouse intelligent control system with its controlled environment, ease of management, production efficiency has been more widely used. The design of the main to STC51 SCM, combined with sensors, uPLC Fameview programmable logic controller, NRF905 wireless transmission module, GSM mobile phone module, and network resources on the greenhouse air temperature, humidity, soil temperature and humidity light collection, display, intelligent control system for automatic control and remote monitoring. Various factors within the control greenhouse (air temperature and humidity, soil temperature and humidity, light) to the greenhouse crop is one of the most suitable growth environment to achieve the purpose of crop production.

Keywords:SCM Sensors Configuration Wireless transmission Greenhouse control

1 绪论

1.1 问题的提出

随着温室大棚技术的普及,大棚数量不断增多,大棚内温度、湿度和光照等的控制便成为一个十分重要的研究课题。传统的大棚控制是在大棚内部悬挂温度计、湿度计和照度计,通过读取温度值、湿度值、光照值以了解实际温度、湿度、光照,然后根据现有值与额定的值进行比较,看其是否过高或过低,然后进行相应的通风、洒水、遮光、补光等措施。这些操作都是在人工情况下进行的,耗费了大量的人力物力。现在,随着国家经济的快速发展,农业产业规模的不断提高,农产品在大棚中培育的品种越来越多,对于数量较多的大棚,传统的大棚控制措施就显现出很大的局限性。温室大棚的建设对大棚内温度、湿度和光照等检测与控制技术也提出了越来越高的要求。

今天,我们的生活环境和工作环境有越来越多称之为单片机的小电脑在为我们服务。单片机在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等各测控领域的应用中独占鳌头。时下,家用电器和办公设备的智能化、遥控化、模糊控制化已成为世界潮流,而这些高性能无一不是靠单片机来实现的。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中必不可少且广泛应用的器件,尤其在日常生活中也发挥越来越大的作用。以单片机为核心的控制问题是一个工农业生产中经常会遇到的问题。本设计是采用单片机来对温室大棚进行控制,不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高被控温度、湿度、光照值的技术指标,从而能够大大提高产品的质量和数量。本课题则是围绕单片机而设计的温室大棚远程控制系统。

1.2 课题的研究意义

我国人多地少,人均占有耕地面积少。因此,要改变这种局面,只靠增加耕地面积是不可能的,要用新的方法来提高单位亩产量,温室大棚技术就是其中的一个好的方法。温室大棚是植物栽培生产过程中必不可少的设施之一,而大棚内温度、湿度、光照强度以及土壤的温度和含水量等因素,对大棚作物的生长起着关键性作用。本课题介绍的温室大棚远程控制系统是基于单片机技术设计的集监、控、管于一体的温室智能化远程监控系统,能够对大棚内温度、湿度、光照等因素进行实时检测和自动调节,创造植物生长的最佳环境,使温室内的环境接近人工设想的理想值,以满足温室作物生长发育的需求。该系统抗干扰能力强,具有较高的测量精度,安装简单方便,性价比高,可维护性

好,是一种智能化、节能化、网络化的方案,适于大力推广以促进农作物的生长,从而提高温室大棚的亩产量,带来更好的经济效益和社会效益。

2 系统概述

2.1 系统的功能要求

A、能将大棚内空气温湿度、土壤温湿度和大棚内光照值进行准确的数据采集并将数据

显示在LCD1602液晶屏上。

B、通过nRF905无线传输模块将采集的各参量数据无线传输至控制室的LCD12864液晶

屏和Fameview组态画面中显示。

C、通过单片机控制继电器与uPLC可编程逻辑控制器的结合,系统将自动控制大棚内温

湿度和光照的控制设备。

D、通过Fameview组态软件能够人工控制大棚内温湿度和光照的控制设备,并在组态中

实现对温湿度和光照的超值报警、历史报警信息查询和历史监测数据查询等。

E、通过GSM手机模块能在手机上显示大棚内温湿度和光照值,并能通过手机控制大棚

内温湿度和光照的控制设备。

F、能够在远程PC机上通过网络连接到控制计算机上对大棚内温湿度和光照进行远程监

视和控制。

2.2 系统的组成

该系统的组成模块包括:单片机最小系统模块、传感器信号采集模块、A/D转换模块、液晶显示模块、继电器控制模块、uPLC可编程逻辑控制器、nRF905无线传输模块、GSM手机模块和所需的网络资源等。

系统模块的组合框图(图1)如下:

图1 系统的组合框图

3 方案的比较和论证

3.1 所采集信号的传输方式的选择

温室大棚环境信息的采集与传输技术以及在线远程监控需要运用适宜的现代通信手段来实现。按通信技术传输介质的不同可分为有线和无线两种方式。

方案一:有线通信方式具有设备互操作性强、系统可靠性高、抗干扰能力强等优点。而温室环境湿度高、酸性大、光照强会导致线缆的老化,降低系统的可靠性。此外传感器与执行机构数量多且分散,导致线缆纵横交错,作物变更时需重新布置,导致系统安装与维护成本增加。

方案二:无线通信方式以组网灵活无需布线等优点在温室局域范围内采用,将各种检测装置、执行机构以及控制器连接起来,实现对温室环境等各项参数的自动检测和控制,应用在环境恶劣的条件下将是非常有意义的[1]。

经方案比较,本设计采用方案二。

3.2 模数转换的方案选择

方案一:采用8位AD 转换芯片ADC0809实现模数转换。

ADC0809是美国国家半导体公司生产的CMOS 工艺8通道,8位逐次逼近式A/D

interne

nRF905

5

模数转换器。其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。是目前国内应用最广泛的8位通用A/D 芯片。ADC0809有28条引脚。

方案二:采用8位AD转换芯片PCF8591实现模数转换。

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程,允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件,而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。PCF8591有16条引脚。

考虑到STC单片机引脚有限的问题,经比较本设计采用方案二。

3.3 控制电路的方案选择

方案一:直接用继电器电路控制大棚内各增减设备。

本设计所采用的是5V电磁继电器,而控制设备所用电压可达到220V。如果用5V 继电器驱动220V的控制设备,设计简单,但如果在电路板上实现低电压控制高电压存在一定的危险性。所以不采用此方案。

方案二:用继电器结合uPLC的系统控制大棚内各增减设备。

由于本设计采用的是5V电磁继电器,uPLC可编程逻辑控制器的低电压控制是12V,uPLC可以实现12V低电压控制高电压的的控制。所以通过继电器来控制UPLC,在通过uPLCD来控制大棚内高电压的增减设备。此方案是比较适用且安全的方法。

从可行性和安全性考虑,本设计采用方案二。

4 单片机系统硬件设计

4.1 单片机最小系统

STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有 8K 在系统可编程Flash 存储器512字节RAM, 32 位I/O口线,看门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,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。

STC89C52引脚说明如下:

A、主电源引脚VSS(接地)和VCC(+5V);

B、外接晶振引脚XTAL1和XTAL2;

C、控制或与其它电源复用引脚RST、ALE/PROG 和EA/VPP;

D、输入/输出引脚P0.0 - P0.7、P1.0 - P1.7、P2.0 - P2.7、P3.0 - P3.7。

STC89C52单片机最小系统(图2)电路如下:

图2STC89C52单片机最小系统

4.1.1复位电路

为确保微机系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%,即4.75~5.25V。由于微机电路是时序数字电路,它需要稳定的时钟信号,因此在电源上电时,只有当VCC 超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时,复位信号才被撤除,微机电路开始正常工作。

本设计采用的是手动按钮复位,手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入

高电平(图1)。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时,则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒,所以,完全能够满足复位的时间要求。

单片机复位电路图(图3)如下:

图3 单片机复位电路

4.1.2晶振电路

单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。

单片机晶振电路图(图4)如下:

图4 单片机晶振电路

4.2 传感器信号采集电路

4.2.1.DHT11温湿采集电路

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4 针单排引脚封装。测量分辨率分别为8bit(温度)、8bit(湿度)。

DHT11的供电电压为3-5.5V。传感器上电后,要等待1s 以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚(VDD,GND)之间可增加一个100nF 的电容,用以去耦滤波。DHT11的应用电路和实物图(图5)如下:

图5 DHT11的应用电路和实物图

DHT11采集数据方式:用户MCU发送一次开始信号后,DHT11从低功耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集数据后转换到低速模式。DHT11通讯过程图(图6)如下:

图6 DHT11通讯过程图

4.2.2.DS18B20温度采集电路

Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点,使用户可轻松地组建传感器网络,为测量系统的构建引入全新概念。DS18B20也支持“一线总线”接口,测量温度范围为-55°C~+125°C,在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。DS1822的精度较差为± 2°C 。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输,大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量,如:环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率,精度为±0.5°C。可选更小的封装方式,更宽的电压适用范围。分辨率设定,及用户设定的报警温度存储在EEPROM中,掉电后依然保存[6]。

DS18B20的应用电路图和实物图(图7)如下图:

图7 DS18B20的应用电路图和实物图

4.2.3.光照采集电路

本设计采集光照强度采用的是利用PCF8591实现光敏电阻的模数转换。

光敏电阻受光照后,其阻值会变小。用来制作光敏电阻的典型材料有硫化镉(Cds)及硒化镉(CdSe)两种。这些制作材料具有在特定波长的光照射下,有阻值迅速减小的

特性[5]。这是由于光照产生的载流子都参与导电,在外加电场的作用下作漂移运动,电子奔向电源的正极,空穴奔向电源的负极,从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光弱,电阻增大。

光敏电阻的电器阻抗R(图8)如下:

图8光敏电阻电气阻抗

光照强度采集电路图和光敏电阻实物图(图9)如下:

图9 光照强度采集电路图和光敏电阻实物图

4.2.4.土壤湿度采集电路

本设计采集土壤湿度采用的是利用PCF8591实现HR31湿敏电阻的模数转换。

湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分导致电阻值发生变化这一原理制成的。HR31 温湿度计用新型湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型湿度敏感元件,具有

感湿范围宽,响应迅速,抗污染能力强,无需加热清洗及长期使用性能稳定可靠等诸多特点。

HR31湿敏电阻的电器阻抗R(KΩ)(图10)如下:

图10HR31湿敏电阻电气阻抗

土壤湿度采集电路图和HR31湿敏电阻电阻实物图(图11)如下:

图11 土壤湿度采集电路图和HR31湿敏电阻电阻实物图

4.3 A/D转换电路

PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件,具有4个模拟输入、一个输出和一个串行I2C总线接口。3个地址引脚A0、A1和A2用于编程硬件地址,允许将最多8

个器件连接至I2C 总线而不需要额外硬件。器件的地址、控制和数据通过两线双向I2C 总线传输。器件功能包括多路复用模拟输入、片上跟踪和保持功能、8位模数转换和8位数模拟转换。最大转换速率取决于I2C 总线的最高速率[7]。

PCF8591引脚(图12)说明如下:

AIN0~AIN3:模拟信号输入端。

A0~A3:引脚地址端。

VDD 、VSS :电源端。(2.5 ~6V )

VREF :基准电源端。

AGND :模拟信号地。

AOUT :D/A 转换输出端。

SDA 、SCL :I2C 总线的数据线、时钟线。

OSC :外部时钟输入端,内部时钟输出端。 EXT :内部、外部时钟选择线,使用内部时钟时

EXT 接地。

PCF8591A/D 转换电路(图13)如下:

图13 PCF8591A/D 转换电路

4.4 液晶显示电路

4.4.1.LCD1602液晶显示电路

1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作

图12 PCF8591引脚

用,正因为如此所以他不能显示图形。

1602的引脚介绍如下:

第1脚:VSS为电源地

第2脚:VDD接5V电源正极

第3脚:V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。第4脚:RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。第5脚:RW为读写信号线,高电平(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。

第6脚:E(或EN)端为使能(enable)端。

第7~14脚:D0~D7为8位双向数据端。

第15~16脚:空脚或背灯电源。15脚背光正极,16脚背光负极。

本设计中LCD1602的电路原理图如下(图14):

图14 LCD1602显示电路

4.4.2.LCD12864液晶显示电路

LCD12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64, 内置8192个16*16点汉字,和128个16*8点ASCII字符集.利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字. 也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方

案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比,不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多,且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

LCD12864的引脚功能(表1)如下表:

管脚号管脚名称电平管脚功能描述

1 VSS 0V 电源地

2 VCC 3.0+5V 电源正

3 V0 - 对比度(亮度)调整

4

RS(CS)H/L RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据

RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据

5

R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0

R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的数据被写到IR或DR

6 E(SCLK) H/L 使能信号

7-14 DB0 H/L 三态数据线

15 PSB H/L H:8位或4位并口方式,L:串口方式

16 NC - 空脚

17 /RESET H/L 复位端,低电平有效

18 VOUT - LCD驱动电压输出端

19 A VDD 背光源正端(+5V)

20 K VSS 背光源负端

表1 LCD12864的引脚功能表

本设计中LCD12864的电路原理图如下(图15):

图15 LCD12864显示电路

4.5 继电器控制电路

继电器是一种电控制器件。它具有控制系统和被控制系统之间的互动关系,通常应

用与自动化控制电路中。它实际上是用小电流去控制大电流动作的一种“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。当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时,继电器使被控制的输出电路导通或断开。继电器具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。本设计运用的继电器为电磁继电器。

电磁继电器工作原理(图16):

电磁继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯,从而带动衔铁的动触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来的静触点(常闭触点)释放。这样吸合、释放,从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来区分:继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点称为“常开触点”;处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

图16电磁继电器工作原理

本设计中电磁继电器的控制电路(图17)如下:

图17电磁继电器控制电路

利用三极管饱和导通和截止的的特性就可以实现接通和断开的功能,但由于它的带载功率有限,所以需配继电器扩流,并且可以扩充触点的数量。该电路Q1是PNP三极管,所以采用集电极接低电平方式输出,R11为上拉电阻,当基极没有输入脉冲或电压时,基极为高电平,因为这是反极性三极管,所以平时是截止的,只有基极输入低电平,降低基极电压,这时三极管导通,继电器线圈得电吸合,原常闭触点断开,常开触点吸合,完成设备的接通与断开功能。图中D6二极管反向接在线圈两端,是保护线圈不受反峰电压的冲击,对继电器起到保护作用。

4.6 串口通信模块

4.6.1.RS-232串口

RS-232也称标准串口,是最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线,采用标准25芯D型插头座(DB25),后来使用简化为9芯D型插座(DB9)。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负

载为3~7k Ω。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

RS-232引脚(图18)说明如下:

1、DCD :载波检测

2、RXD :接收数据

3、TXD :发送数据

4、DTR :数据终端准备好

5、GND :信号地

6、DSR :数据准备好

7、RTS :请求发送

8、CTS :清除发送

9、RI :振铃提示

4.6.2.MAX232芯片

MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v 单电源供电。MAX232的引脚说明如下:

第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v 和-12v 两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。

第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚(R1IN )、12脚(R1OUT )、11脚(T1IN )、14脚(T1OUT )为第一数据通道。8脚(R2IN )、9脚(R2OUT )、10脚(T2IN )、7脚(T2OUT )为第二数据通道。

第三部分是供电。15脚GND 、16脚VCC (+5v )。

4.6.3.串口通信电路

本设计单片机和PC 机的串口通信电路(图19)如下:

图18 RS-232引脚

基于51单片机课程设计

基于51单片机课程设计报告 院系:电子通信工程 团组:电子设计大赛1组 姓名: 指导老师:

目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)

一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集,并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分,包括:温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理,从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分,在这里采用模块化结构,主要模块有:数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词:STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能: 不加热时实时显示时间,并可手动设置时间; 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度,范围在20~70度之间,打开开关后,根据设定温度与水温确定是否加热,及何时停止加热,可实时显示温度; 设定加热时间功能。限定烧水时间,加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警,并可实时显示温度。 2、系统设计的框架

本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元,以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括:电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度,单片机STC8951获取采集的温度值,经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值,再根据当前设定的温度上下限值,通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时,单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ,当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ,这里采用通过LED1和LED2取代!!! 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障,或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候,单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声,这里采用HLLED提示。

基于51单片机的数字频率计_毕业设计

毕业论文声明 本人郑重声明: 1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。 3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。 4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。 学位论文作者(签名): 年月

关于毕业论文使用授权的声明 本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据 库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 论文作者签名:日期: 指导教师签名:日期:

单片机最小系统设计

单片机最小系统设计 时间:2011-05-01 22:47:54 来源:作者: 单片机最小系统设计 该单片机最小系统具有的功能: (1)具有2位LED数码管显示功能。 (2)具有八路发光二极管显示各种流水灯。 (3)可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 (4)具有复位功能。 功能分析 (1)两位LED数码管显示功能,我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能;(2)八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能; (3)各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 (4)利用单片机的第9脚可以设计成复位系统,我们采用按键复位;利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路,我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 设计框图 硬件电路设计 根据本系统的功能,和单片机的工作条件,我们设计出下面的电路图。

元件清单的确定: 数码管:共阴极2只(分立) 电解电容:10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只, 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只(方便芯取下来的,绿色的) 发光二极管(5MM红色)8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4.5V电池盒一只,导线若干。七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好,详细步骤省略。 相关程序编写 针对上面的电路原理图,设计出本单片机最小系统的详细功能:(1)、第一个发光二极管点亮,同时数码管显示“1”。 (2)、第二个发光二极管点亮,同时数码管显示“2”。 (3)、依次类推到第八个发光二极管点亮,同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果 (4)、所有的发光二极管灭了,同时数码管现实“0”。

基于51单片机的温度控制系统

创作编号: GB8878185555334563BT9125XW 创作者:凤呜大王*

毕业论文设计 基于51单片机的温度控制系统

摘要 在日常生活中温度在我们身边无时不在,温度的控制和应用在各个领域都有重要的作用。很多行业中都有大量的用电加热设备,和温度控制设备,如用于报警的温度自动报警系统,热处理的加热炉,用于融化金属的坩锅电阻炉及各种不同用途的温度箱等,这些都采用单片机技术,利用单片机语言程序对它们进行控制。而单片机技术具有控制和操作使用方便、结构简单便于修改和维护、灵活性大且具有一定的智能性等特 点,可以精确的控 制技术标准,提高了温控指标,也大大的提高了产品的质量和性能。 由于单片机技术的优点突出,智能化温度控制技术正被广泛地采用。本文介绍了基于单片机AT89C51 的温度控制系统的设计方案与软硬件实现。采用温度传感器DS18B20 采集温度数据,7段数码管显示温度数据,按键设置温度上下限,当温度低于设定的下限时,点亮绿色发光二极管,当温度高于设定的上限时,点亮红色发光二极管。给出了系统总体框架、程序流程图和Protel 原理图,并在硬件平台上实现了所设计功能。 关键词:单片机温度控制系统温度传感器

Abstract In daily life, the temperature in our side the ever-present, the control of the temperature and the application in various fields all have important role. Many industry there are a large number of electric heating equipment, and the temperature control equipment, such as used for alarm automatic temperature alarm systems, heat treatment furnace, used to melt metal crucible resistance furnace, and all kinds of different USES of temperature box and so on, these using single chip microcomputer, using single chip computer language program to control them. And single-chip microcomputer technology has control and convenient in operation, easy to modify and maintenance of simple structure, flexibility is large and has some of the intelligence and other characteristics, we can accurately control technology standard to improve the temperature control index, also greatly improve the quality of the products and performance. Because of the advantages of the single chip microcomputer intelligent temperature control technology outstanding, is being widely adopted. This paper introduces the temperature control based on single chip microcomputer AT89C51 design scheme of the system and the hardware and software implementation. The temperature sensor DS18B20 collection temperature data, 7 period of digital pipe display, the upper and lower limits of temperature button when temperature below the setting of the lower limit, light green leds, when the temperature is higher than the set on the limit, light red leds. Given the system framework and program flow chart and principle chart, and in Protel hardware platform to realize the function of the design. Keywords:SCM Temperature control system Temperature sensors

基于51单片机简易电子琴的课程设计

基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物,属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此,单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物,是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色,单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性,它已经溶入现代人们的生活中,成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件,设计一个电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有8个按键,和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析,并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶,最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图,主要芯片,个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的,而每个音阶对应着不同的频率,这样我们就可以利用不同的频率的组合,构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便,我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号,因此,我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1,2,3,4,5,6,7,8八个键,能够发出7个不同的音调,而且有一个按键可以自动播放歌曲,要求按键按下时发声,松开延时一小段时间,中间再按别的键则发另外一音调的声音,当系统扫描到键盘按下,则快速检测出是哪一个按键被按下,然后单片机的定时器启动,发出一定频率的脉冲,该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后,就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下,则启动中断系统。前面的发音停止,转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成,它几乎不存在噪声,音响效果较好,而且由于所需驱动功率较小,且价格低廉,所以,被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块

基于51单片机系统设计

基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言: 随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元,为了进行数据处理,单片机控制数字温度传感器,把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后,发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态,同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示,可以使用按键来设置温度限定值,通过进行温度数据的运算处理,发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51,此芯片功能较为强大,能够满足设计要求。通过对电路的设计,对芯片的外围扩展,来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词:温度多路温度采集驱动电路 正文: 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度,将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换,转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口,经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164,经74LS164 窜并转换后,输出到数码管的7个显示段,用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C,因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出,4个LED为状态指示,其中,LED1为输出驱动指示,LED2为温度正常指示,LED3为高于上限温度指示,LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时,有p1.0输出驱动信号,驱动外设电路工作,同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后,温度下降,当温度降到正常温度后,LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降,当温度降到下限温度值时,p1.0信号停止输出,外设电路停止工作,同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后,温度开始上升,接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序,6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 (1)主程序 主程序进行系统初始化操作,主要是进行定时/计数器的初始化。 (2)定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样,消除数码管温度显示的闪烁现象,用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到,调用温度采集机模数转换子程序ADCON,得到一个温度样本,并将其转换为数字量,传送给89C51单片机,然后在调用温度计算子程序CALCU,驱动控制子程序DRVCON,十进制转换子程序MERTRICCON,温度数码显示子程序DISP。

51单片机最小系统实验报告

51单片机最小系统实验报告 1.实验目的: 1).学习、了解单片机原理,即单片机的各引脚功能、特殊功能寄存器、中断系统、定时/计数器和通信方式等; 2).了解指令系统,各指令的功能; 3).学习电路原理设计,PC板设计以及编排; 2.方案设计: 1).最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理,运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、USB 接口设计等; 2).扩展电路的设计对于51最小系统CPU芯片等在芯片出厂时不可能让片内存储器的大小满足所有功能的要求,如果将片内存储器做太大,必然造成芯片成本的提高。所以合适的外部RAM、液晶、外部中断和串行接口电路设计等。 3.任务:51单片机最小系统的设计 1)CPU选择:STC15W4K系列 选择原因:a.宽电压(2.5V-5.5V) b. 大容量4K字节SRAM和多组并行端口 c.16/32/56/61/63.5字节多选Flash程序储存器以及普通定时、计数器T0-T4外部管脚可掉电唤醒。 d.内置高精准时钟(5-28MHz任意设置)和集成MAX810专用复位电路

e.看门狗、对外输出时钟及复位 2).系统要实现的功能: 以UPU为核心器件,并利用外存储器对最小系统电路进行扩展。在介绍CPU基本特点的基础上,通过学习指导,开展出51单片机最小系统板。系统要实现以下功能,最小系统部分的设计能够用于基本的数字信号处理,运行一些简单的程序。此部分主要包括电源电路、复位电路、时钟电路、中断系统,USB 接口的设计和相对扩展等。 4.外围器件选择及说明: 1).外部RAM:IS62C256AL。ISSI的IS62C256AL是一个32Kx8位字长的低功耗CMOS静态随机存取存储器。IS62C256AL采用ISSI公司的高性能,低功耗CMOS工艺制造。 当/CE处于高电平(未选中)时,IS62C256AL进入待机模式。在此CMOS 输入标准的待机模式下,功耗低至150 μW(典型值)。 使用IS62C256AL的低触发片选引脚(/CE)和低触发输出使能引脚(/OE),可以轻松实现存储器扩展。低触发写入使能引脚(/WE)将完全控制存储器的写入和读取。 IS62C256AL在引脚上完全兼容其他32Kx8的塑料SOP或TSOP1封装的SRAM。 2).USB接口。接收、传送数据。 3).USB转串口芯片:CH340G。支持USB1.1或者USB2.0/USB3.0通信.具有仿真接口,可以升级外围串口设备,支持常用的MODE联络信号、STC全系

基于51单片机的电子琴设计课程设计

目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)

前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容,它在陶冶情操、提高素养、开发智力,特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来,我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩,探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今,电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面,它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间:瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法;瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施,这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室,让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中,电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表,体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性,以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求,都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格,对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育,更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前,市场上的电子琴可谓琳琅满目,功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心,设计并制作的电子琴系统运行稳定,其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等,具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件,设计一台电子琴。以单片机作为主控核心,与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块,在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能:音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理,使用单片机C语言,利用定时器来控制频率,而每个音符的符号只是存在自定义的表中。

基于51单片机的数字频率计毕业论文

基于51单片机的数字频率计 目录 第1节引言 (2) 1.1数字频率计概述 (2) 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 (2) 1.3基本设计原理 (3) 第2节数字频率计(低频)的硬件结构设计 (4) 2.1系统硬件的构成 (4) 2.2系统工作原理图 (4) 2.3AT89C51单片机及其引脚说明 (5) 2.4信号调理及放大整形模块 (7) 2.5时基信号产生电路 (7) 2.6显示模块 (8) 第3节软件设计 (12) 3.1 定时计数 (12) 3.2 量程转换 (12) 3.3 BCD转换 (12) 3.4 LCD显示 (12) 第4节结束语 (13) 参考文献 (14) 附录汇编源程序代码 (15)

基于51单片机的数字频率计 第1节引言 本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识,以及查阅资料,培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维,把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中,不断的学习,思考和同学间的相互讨论,运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难,掌握单片机系统一般的开发流程,学会对常见问题的处理方法,积累设计系统的经验,充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力,开拓了思维,为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。 1.1数字频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号,方波信号及其他各种单位时间变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。 本数字频率计将采用定时、计数的方法测量频率,采用一个1602A LCD显示器动态显示6位数。测量围从1Hz—10kHz的正弦波、方波、三角波,时基宽度为1us,10us,100us,1ms。用单片机实现自动测量功能。 基本设计原理是直接用十进制数字显示被测信号频率的一种测量装置。它以测量周期的方法对正弦波、方波、三角波的频率进行自动的测量。 1.2频率测量仪的设计思路与频率的计算 频率测量仪的设计思路主要是:对信号分频,测量一个或几个被测量信号周期中已知标准频率信号的周期个数,进而测量出该信号频率的大小,其原理如右图1所示。 1 图可知: T=NT o 为标准信号的周期,所以T为分频后信号的周期,则可以算出被测量信(注:T o

跟我学51单片机(一):单片机最小系统组成与IO输出控制

跟我学51单片机(一):单片机最小系统组成与I/O输出控制 1 单片机是一门实践性较强的技术,很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水,不知何从下手。为此,笔者结合自己使用单片机多年的经验,特意设计了单片机开发所需的Stud y-c 整机和硬件套件,并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深,循序渐进,内容力求完整、实用、趣味并存,使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED(发光二极管)为例,简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成,并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前,首先让我们思考一个问题,什么是单片机,单片机有什么用?这是一个有意思的问题,因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念,那到底什么是单片机呢?普遍来说,单片机又称单片微控制器,是在一块芯片中集成了CPU(中央处理器)、RAM (数据存储器)、ROM(程序存储器)、定时器/ 计数器和多种功能的I/O(输入/ 输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件,从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里,我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机,特别在使用C 语言编写程序的时,不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说,通过从简单的程序入手,慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后,然后我们来构建单片机的最小系统,单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分,也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等(见图1)。

基于51单片机的智能家居控制系统方案

基于51单片机的智能家居控制系统 目录

作品简介 (3) 智能家居服务背景 (4) 技术与工艺创新 (4) 可行性分析 (5) 行业背景 (8) 竞争优势 (9) 市场前景 (10) 投资分析 (12) 参考文献 (14) 基于51单片机的智能家居控制系统

作品简介 21世纪是信息化的世纪,各种电信运营商和互联网新技术推动了社会文明的巨大进步。本文介绍的智能化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、电视等)进行远程控制;也可以在下班途中,预先将家中的空调打开调节室温度,这一切的实现都仅仅是发一条简单的短信。此外,该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能,如果不幸出现某种险情,您和110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志,智能家居控制系统能够在不改变家中任何家电的情况下,对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制,使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。 实现智能化离不开运算和控制单元,本系统采用STC89C52RC作为主控器件,单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件由单片机扩展的输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成;而且外置红外控制遥控,可以不改变家居摆设情况下随意控制带红外控制功能的家电,如(空调、电视等)。软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。本设计的STC89C52RC与各个芯片和模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准,为以后的产品化提供了良好的基础。 本系统的远程控制是基于全球移动通信系统(GSM)通信方式,程控交换信令作为系统控制命令,采用Siemens TC35 GSM模块实现,单片机通过Siemens TC35 GSM模块识别接收来自手机的控制信号,用户可以根据设定的指令远程控制;各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量,再经过单片机进行数据处理,实现实时测控;短消息发送部分采用基于SIEMENS TC35 GSM模块和TI公司的电平转换芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。 一、智能家居的服务背景

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

基于51单片机的数字频率计的设计

1 前言 频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。 1.1频率计概述 数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,产品不但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点。 1.2频率计发展与应用 在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以AT89S52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要。

2 系统总体设计 2.1测频的原理 测频的原理归结成一句话,就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号, 通过输入通道的放大器放大后,进入整形器加以整形变为矩形波,并送入主门的输入端。由晶体振荡器产生的基频,按十进制分频得出的分频脉冲,经过基选通门去触发主控电路,再通过主控电路以适当的编码逻辑便得到相应的控制指令,用以控制主门电路选通被测信号所产生的矩形波,至十进制计数电路进行直接计数和显示。若在一定的时间间隔T内累 计周期性的重复变化次数N,则频率的表达式为式: N fx= T 频率计数器严格地按照 N f= T 公式进行测频。由于数字测量的离散性,被测频率在计数 器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的1 ±量化误差,在不计其他误差影响的情况下,测量精度将为: 1 () fA N δ= 应当指出,测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定的,一方面是单位时间内计数脉冲个数越多时,精度越高,另一方面T越稳定时,精度越高。为了增加单位时间内计数脉冲的个数,一方面可在输入端将被测信号倍频,另一方面可增加T来满足,为了增加T的稳定度,只需提高晶体振荡器的稳定度和分频电路的可靠性就能达到。 上述表明,在频率测量时,被测信号频率越高,测量精度越高。 2.2总体思路 频率计是我们经常会用到的实验仪器之一,频率的测量实际上就是在单位时间内对信号进行计数,计数值就是信号频率。本文介绍了一种基于单片机AT89S52 制作的频率计的设计方法,所制作的频率计测量比较高的频率采用外部十分频,测量较低频率值时采用单片机直接计数,不进行外部分频。该频率计实现10HZ~2MHZ的频率测量,而且可以实现量程自动切换功能,四位共阳极动态显示测量结果,可以测量正弦波、三角波及方波等各种波形的频率值。 2.3具体模块 根据上述系统分析,频率计系统设计共包括五大模块:单片机控制模块、电源模块、放大整形模块、分频模块及显示模块。各模块作用如下:

(完整word版)基于51单片机的温度控制系统设计

基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统,可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。 1.2要求 (1)利用模拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。 (2)当液位低于某一值时,停止加热。 (3)用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 (4)无竞争-冒险,无抖动。 1.3技术指标 (1)温度显示误差不超过1℃。 (2)温度显示范围为0℃—99℃。 (3)程序部分用PID算法实现温度自动控制。 (4)检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识,采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间,由于显示范围为0~99℃,因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案: 方案一:采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路,其优点在于占用主控系统的I/O口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁,但电路消耗的电流较大。 方案二:采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示,占用资源少,动态控制节省了驱动芯片的成本,节省了电 ,但编程比较复杂,亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大,因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。

单片机最小系统(详解)设计报告

摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 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。 本次课程设计包括STC89C51单片机最小系统(包括复位和时钟电路)还有蜂鸣器电路、LED电路和RS232串口电路以及用于扩展功能的四排与I/O端口相连的插孔。利用Protel电路设计软件进行原理图设计,PCB布线,借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件protel的使用。 关键词:最小系统,I/O端口,STC89C51, PCB

Abstract Recent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are constantly deepening, while driving traditional control detects the rapidly growing updated. In the real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component, only the microcontroller knowledge is not enough, should be based on the specific hardware architecture, as well as application-specific software features object combine to make perfect . The curriculum includes the SCM STC89C51 minimum system (including reset and clock circuit) and the buzzer circuit, eight digital tube display circuit, RS232 serial port circuitry, and used to extend the functionality of the four rows with the I / O ports are connected jack. Protel circuit design software for the use of schematic design, PCB layout, thereby consolidating microcontroller applications, analog circuits, digital circuits courses and learn to use engineering software Protel. Keyword:minimum system,I/O Port, STC89C51, PCB

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

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