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51單片機課題

發布時間:2022-10-23 20:26:58

Ⅰ 51單片機十六路彩燈控制的畢業設計 求大神給個答案

Ⅱ 51單片機做數字電子鍾

這么復雜的東西給這么少分 暈死了 你也太小氣了吧,分多的話還可能幫你動動腦

Ⅲ 基於51單片機的數字電壓表簡述本課題在國內外的發展概況及存在的問題

需要幫你寫嗎

Ⅳ 利用51單片機,4個數碼管設計一個計時器,要求在數碼管上顯示的數據從0開始每1秒鍾加1。

沒有定時器的不過有數字鍾的
你可以參考下
其中可有有用的

摘要
本題給出基於單片機的數字中的設計,設計由單片機作為核心控制器,通過頻率計數實現計時功能,將實時時間經由單片機輸出到顯示設備——數碼管上顯示出來,並通過鍵盤來實現啟動、停止、復位和調整時間的功能。
關鍵詞: 單片機、數字鍾、AT89S52、LED
1 引言
在單片機技術日趨成熟的今天,其靈活的硬體電路的設計和軟體的設計,讓單片機得到了廣泛的應用,幾乎是從小的電子產品,到大的工業控制,單片機都起到了舉足輕重的作用。單片機小的系統結構幾乎是所有具有可編程硬體的一個縮影,可謂是「麻雀雖小,五臟俱全」。
現在是一個知識爆炸的新時代。新產品、新技術層出不窮,電子技術的發展更是日新月異。可以毫不誇張的說,電子技術的應用無處不在,電子技術正在不斷地改變我們的生活,改變著我們的世界。在這快速發展的年代,時間對人們來說是越來越寶貴,在快節奏的生活時,人們一旦遇到重要的事情而忘記了時間,這將會帶來很大的損失,因此我們需要一個計時系統來提醒這些忙碌的人。 然而,隨著科技的發展和社會的進步,人們對時鍾的要求也越來越高,傳統的時鍾已不能滿足人們的需求。多功能數字鍾不管在性能上還是在樣式上都發生了質的變化,如電子鬧鍾、數字鬧鍾等等。 單片機在多功能數字鍾中的應用已是非常普遍的,基於單片機的數字鍾給人們帶來了極大的方便。
現今,高精度的計時工具大多數都使用了石英晶體振盪器,由於電子鍾,石英錶,石英鍾都採用了石英技術,因此走時精度高,穩定性好,使用方便,不需要經常調校,數字式電子鍾用集成電路計時,解碼代替機械式傳動,用LED顯示器代替指針顯示進而顯示時間,減小了計時誤差,這種表具有時,分,秒顯示時間的功能,還可以進行時和分的校對,片選的靈活性好。本文利用單片機實現數字時鍾計時功能的主要內容,其中AT89S52是核心元件同時採用數碼管動態顯示「時」,「分」,「秒」的現代計時裝置。與傳統機械表相比,它具有走時精確,顯示直觀等特點。它的計時周期為24小時,顯滿刻度為「23時59分59秒」,另外具有校時功能,斷電後有記憶功能,恢復供電時可實現計時同步等特點。
2 方案論證
2.1 方案一
數字鍾採用FPGA作為主控制器。由於FPGA具有強大的資源,使用方便靈活,易於進行功能擴展,特別是結合了EDA,可以達到很高的效率。此方案邏輯雖然簡單一點,但是一塊FPGA的價格很高,對於做電子鍾來說有一點浪費,而且FPGA比較難掌握,本設計中不作過多研究,也不採用此方案。
2.2 方案二
數字鍾由幾種邏輯功能不同的CMOS數字集成電路構成,共使用了10片數字集成電路,其原理圖如圖2.1所示。它是由秒信號發生器(時基電路)、小時分鍾計數器及解碼和驅動顯示電路3部分組成,其基本工作過程是:時基電路產生精確周期的脈沖信號,經過分頻器作用給後面的計數器輸送1HZ的秒信號,最後由計數器及驅動顯示單元按位驅動數碼管時間顯示,但是這樣設計的電路比較復雜,使用也不靈活,而且價格比較高,故不採用此方案。

圖2.1 方案二原理示意圖

2.3 方案三
AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術製造,與工業80C51產品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統可編程,亦適於常規編程器。在單晶元上,擁有靈巧的8位CPU和在系統可編程Flash,使得AT89S52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。它具有串列口,片內晶振及時鍾電路。另外,AT89S52可降至0Hz 靜態邏輯操作,支持2種軟體可選擇節電模式。空閑模式下,CPU停止工作,允許RAM、定時器/計數器、串口、中斷繼續工作。掉電保護方式下,RAM內容被保存,振盪器被凍結,單片機一切工作停止,直到下一個中斷或硬體復位為止。
基於AT89S52單片機來實現系統的控制,外圍電路比較簡單,成本比較低,此系統控制靈活能很好地滿足本課題的基本要求和擴展要求,因此選用該方案。其硬體框圖如圖2.2所示,原理圖見附錄圖6.1。

圖2.2 數字鍾硬體框圖

2.4 電路組成及工作原理
本文數字時鍾設計原理主要利用AT89S52單片機,由單片機的P0口控制數碼管的位顯示,P2口控制數碼管的段顯示,P1口與按鍵相接用於時間的校正。在設計中引入220V交流電經過整流、濾波後產生+5V電壓,用於給單片機及顯示電路提供工作電壓。
整個系統工作時,秒信號產生器是整個系統的時基信號,它直接決定計時系統的精度,將標准秒信號送入「秒計數器」,「秒計數器」採用60進制計數器,每累計60秒發出一個「分脈沖」信號,該信號將作為「分計數器」的時鍾脈沖。「分計數器」也採用60進制計數器,每累計60分鍾,發出一個「時脈沖」信號,該信號將被送到「時計數器」。「時計數器」採用24進制計時器,可實現對一天24小時的累計。顯示電路將「時」、「分」、「秒」計數器的輸出,通過六個七段LED顯示器顯示出來。校時電路是直接加一個脈沖信號到時計數器或者分計數器或者秒計數器來對「時」、「分」、「秒」顯示數字進行校對調整。在本設計中,24小時時鍾顯示、秒錶的設計和顯示都是依靠單片機中的定時器完成。使用定時器T0產生1s的中斷,在中斷程序中完成每一秒數字的變化,並在主程序中動態顯示該字元。其功能框圖如圖2.3所示。

圖2.3 秒錶外中斷的功能示意圖

數字鍾的電路設計主要功能是提供單片機和外部的LED顯示、273地址鎖存和片選以及外部存儲器2764的介面電路,此外還需要設計相關的LED驅動電路。
(1)電路原理和器件選擇
本實例相關的關鍵部分的器件名稱及其在數字鍾電路中的主要功能:
89S52:單片機,控制LED的數據顯示。
LED1--LED6:用於顯示單片機的數據,其中三個採用7段顯示用於顯示時、分、秒的十位,另三個採用8段顯示用於顯示時、分、秒的個位。
74LS273:鎖存器,LED顯示擴展電路中的段碼和位碼使用了兩片74LS273,上升沿鎖存。
74LS02:與非門,與單片機的讀寫信號一起使用,選中外部的74LS273,決定LED的欄位和字位的顯示內容。
7407:驅動門電路,提供數碼管顯示的驅動電流。
74LS04:非門,對單片機的片選信號取反,並和讀寫信號一起使用,決定74LS273的片選。
L1--L4:發光二極體,通過單片機的P1.4--P1.7控制,用以顯示秒錶和時鍾的時間變化。
BUZZER:揚聲器,在程序規定的情況下,發出聲音,提示計時完畢。
74LS373:地址鎖存器,將P0口的地址和數據分開,分別輸入到2764的數據和地址埠。
2764:EPROM,為單片機提供外部的程序存儲區。
開關K0、K1、K2分別調整秒、分、時。
按鍵RESET:在復位電路中,起到程序復位的作用。
按鍵PULSE:提供單脈沖,從而實現單片機對外部脈沖的計數功能,利用單脈沖實現相應位加1。
(2)地址分配和連接
P2.7:和寫信號一起組成字位口的片選信號,字位口的對應地址位8000H
P2.6:和寫信號一起組成欄位口的片選信號,欄位口的對應地址位4000H
D0--D7:單片機的數據匯流排,LED顯示的內容通過D0--D7數據線從單片機傳送到LED
P2.0--P2.5:單片機的P2口,和2764的高端地址線相連,決定2764中的存儲單元的地址。
P1.4--P1.7:單片機的P1口,和反光二極體L1--L4相連,通過單片機的P1.4--P1.7控制,用以顯示秒錶和時鍾的時間變化。
(3)功能簡介
LED顯示模塊與單片機的連接中,對LED顯示模塊的讀寫和字位、欄位通道的選擇是通過單片機的P2.6、P2.7口完成。其中,P2.6、P2.7口的片選信號需要和讀寫信號做一定的邏輯操作,以保證字位和欄位選擇的正確性。
外部存儲器2764是通過74LS373和單片機相連,並且通過P2口的相關信號線進行地址的分配。地址范圍為0000H--1FFFH。
3 各電路設計和論證
3.1電源電路設計
在各種電子設備中,直流穩壓電源是必不可少的組成部分,它不僅為系統提供多路電壓源,還直接影響到系統的技術指標和抗干擾性能。要想得到我們所要的+5V輸出電壓,就需將交流220V的電壓經過二極體全波整流、電容濾波、7805穩壓輸出穩定的5V直流電壓為整個電路提供電源。

圖3.1 電源電路圖
4個IN4004組成橋式整流電路,電容(104uf)用於濾波,LM7805將經過整流濾波的電壓穩定在5V輸出。
3.2 晶體振盪器
51系列單片機內部有一個時鍾電路(其核心時一個反相放大器),但並沒有形成時鍾的振盪信號,因此必須外接諧振器才能形成振盪。如何用這個內部放大器,可以根據不同的場合做出不同的選擇。這樣就對應了單片機時鍾產生的不同方式:若採用這個放大器,產生振盪即為內部方式;若採用外部振盪輸入,即為外部方式。
方案一、內部方式
如果在51單片機的XTAL1和XTAL2引腳之間外接晶體諧振器,便會產生自激振盪,即可在內部產生與外加晶體同頻率的振盪時鍾。
最常見的內部方式振盪圖如圖3.2所示。

圖3.2 晶體振盪電路

不同單片機最高工作頻率不一樣,如AT89C51的最高工作頻率為24MHZ,AT89S51的最高工作頻率可達33MHZ。由於製造工藝的改進,現在單片機的工作頻率范圍正向兩端延伸,可達40MHZ以上。振盪頻率越高表示單片機運行的速度越快,但同時對存儲器的速度和印刷電路板的要求也就越高。頻率太高有時反而會導致程序不好編寫(如延時程序)。一般來說,不建議使用很高頻率的晶體振盪器。51系列的單片機應用系統一般都選用頻率為6~12MHZ的晶振。
這個電路對C1、C2的值沒有嚴格的要求,但電容的大小多少會影響振盪器的穩定性、振盪器頻率的高低、起振的快速性等。一般外接晶體時,C1、C2的值通常選為20~100PF。
晶體振盪器是數字鍾的核心。振盪器的穩定度和頻率的精確度決定了數字鍾計時的准確程度,通常採用石英晶體構成振盪器電路。一般說來,振盪器的頻率越高,計時的精度也就越高。在此設計中,信號源提供1HZ秒脈沖,它是採用晶體分頻得到的。AT89S52單片機有一個用於構成內部振盪器的反相放大器,XTAL1和XTAL2分別是放大器的輸入、輸出端。石英晶體和陶瓷諧振器都可以用來一起構成自激振盪器。從外部時鍾源驅動器件,XTAL2可以不接,而從XTAL1接入,由於外部時鍾信號經過二分頻觸發後作為外部時鍾電路輸入的,所以對外部時鍾信號的占空比沒有其它要求,最長低電平持續時間和最少高電平持續時間等還是要符合要求的。反相放大器的輸入端為XTAL1,輸出端為XTAL2,兩端連接石英晶體及兩個電容形成穩定的自激振盪器。電容通常取30PF左右。振盪頻率范圍是1.2~12MHz。
晶體振盪器的振盪信號從XTAL2端輸出到片內的時鍾發生器上。時鍾發生器為二分頻器。向CPU提供兩相時鍾信號P1和P2。每個時鍾周期有兩個節拍(相)P1和P2,CPU就以兩相時鍾P1和P2為基本節拍指揮AT89S52單片機各部件協調工作。在本次設計中取石英晶體的振盪頻率為11.0592MHz。
另外在設計電路板時,晶振、電容等均應盡量靠近單片機晶元,以減小分布電容,進一步保證振盪器的穩定性。
方案二、外部方式
在較大規模的應用系統中可能會用到多個單片機,為保證各單片機之間時鍾信號的同步,應當引入唯一的公用外部脈沖信號作為各單片機的共同的振盪脈沖,也就是要採用外部方式,外部振盪信號直接引入XTAL1和XTAL2引腳。
由於HMOS、CHMOS單片機內部時鍾進入的引腳不同,因此外部振盪信號的接入方式也不一樣。所以不選用此方案。
3.3 校時電路
當數字鍾走時出現誤差時,需要校正時間。校時控制電路實現對「秒」、「分」、「時」的校準。其電路圖如圖3.3所示:

圖3.3 校時電路
3.4 解碼顯示電路
解碼電路的功能是將「秒」、「分」、「時」 計數器中每個計數器的輸出狀態(8421碼),翻譯成七段(或八段)數碼管能顯示十進制數所要求的電信號,然後再經數碼管把相應的數字顯示出來。解碼器採用74LS248解碼/驅動器。顯示器採用七段共陰極數碼管。顯示部分是整個電子時鍾最為重要的部分,共需要6位LED顯示器。採用動態顯示方式,所謂動態顯示方式是時間數字在LED上一個一個逐個顯示,它是通過位選端控制在哪個LED上顯示數字,由於這些LED數字顯示之間的時間非常的短,使的人眼看來它們是一起顯示時間數字的,並且動態顯示方式所用的介面少,節省了CPU的管腳。由於埠的問題以及動態顯示方式的優越性,在此設計的連接方式上採用共陰級接法。顯示器LED有段選和位選兩個埠,首先說段選端,它由LED八個埠構成,通過對這八個埠輸入的不同的二進制數據使得它的時間顯示也不同,從而可以得到我們所要的時間顯示和溫度。但對於二十個管腳的AT89S52來說,LED八個段選管腳太多,於是我選用2764晶元來擴展主晶元的管腳,74LS164是數據移位寄存器,還選用了74LS373作為數據緩存器。
選用器件時應注意解碼器和顯示器的匹配,包括兩個方面:一是功率匹配,即驅動功率要足夠大。因為數碼管工作電流較大,應選用驅動電流較大的解碼器或OC輸出解碼器。二是邏輯電平匹配。例如,共陰極型的LED數碼管採用高電平有效的解碼器。推薦使用的顯示解碼器有74LS48、74LS49、CC4511。
3.5 顯示電路結構及原理
(1)單片機中通常用七段LED構成 「8」 字型結構,另外,還有一個小數點發光二極體以顯示小數位!這種顯示器有共陰和共陽兩種!發光二極體的陽極連在一起的(公共端)稱為共陽極顯示器,陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。
一位顯示器由8個發光二極體組成,其中,7個發光二極體構成字型「8」的各個筆劃,另一個發光二極體為小數點為。當在某段發光二極體上施加一定的正向電壓時,該段筆畫即亮;不加電壓則暗。為了保護各段LED不被損壞,需外加限流電阻。
在本設計中時、分、秒的十位採用七段顯示,個位採用八段顯示,使得更易於區分時、分、秒。
(2)LED顯示器介面及顯示方式
LED顯示器有靜態顯示方式和動態顯示方式兩種。靜態顯示就是當顯示器顯示某個字元時,相應的段恆定的導通或截止,直到顯示另一個字元為止。LED顯示器工作於靜態顯示方式時,各位的共陰極接地;若為共陽極則接+5V電源。每位的段選線分別與一個8位鎖存器的輸出口相連,顯示器中的各位相互獨立,而且各位的顯示字元一經確定,相應鎖存的輸出將維持不變。
正因為如此,靜態顯示器的亮度較高。這種顯示方式編程容易,管理也較簡單,但佔用I/O口線資源較多。因此,在顯示位數較多的情況下,一般都採用動態顯示方式。
由於所有6位段皆由一個I/O口控制,因此,在每一瞬間,6位LED會顯示相同的字元。要想每位顯示不同的字元,就必須採用掃描方法流點亮各位LED,即在每一瞬間只使某一位顯示字元。在此瞬間,段選控制I/O口輸出相應字元段選碼(字型碼),而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平(因為LED為共陰,故應送低電平),以保證該位顯示相應字元。如此輪流,使每位分時顯示該位應顯示字元。
在多位LED顯示時,為了簡化電路,降低成本,將所有位的段選線並聯在一起,由一個8位I/O口控制。而共陰(共陽)極公共端分別由相應的I/O口線控制,實現各位的分時選通。
段選碼,位選碼每送入一次後延時2MS,因人的視覺暫留效應,給人看上去每個數碼管總在亮。

圖3.4 六位LED動態顯示電路
3.6 鍵盤部分
它是整個系統中最簡單的部分,根據功能要求,本系統共需三個按鍵:分別對時、分、秒進行控制。並採用獨立式按鍵。
按鍵按照結構原理可分為兩類,一類是觸點式開關按鍵,如機械式開關、導電橡膠式開關等;另一類是無觸點式開關按鍵,如電氣式按鍵,磁感應按鍵等。前者造價低後者壽命長。目前,微機系統中最常見的是觸點式開關按鍵。
按鍵按照介面原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類,這兩類鍵盤的主要區別是識別鍵符及給出相應鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬體來實現對鍵的識別,非編碼鍵盤主要是由軟體來實現鍵盤的定義與識別。
全編碼鍵盤能夠由硬體邏輯自動提供與鍵對應的編碼,此外,一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護電路。這種鍵盤使用方便,但需要較多的硬體,價格較貴,一般的單片機應用系統較少採用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣,其它工作均由軟體完成。由於其經濟實用,較多地應用於單片機系統中。在本套設計中由於只需要幾個功能鍵,此時,可採用獨立式按鍵結構。
獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路,其特點是每個按鍵單獨佔用一根I/O口線,每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態。獨立式按鍵的典型應用如圖3.5 所示。
獨立式按鍵電路配置靈活,軟體結構簡單,但每個按鍵必須佔用一根I/O口線,因此,在按鍵較多時,I/O口線浪費較大,不宜採用。

圖3.5 獨立式按鍵結構圖
3.7 復位電路
復位時使CPU和系統中的其他功能部件都處於一個確定的初始狀態,復位後計算機就從這個狀態開始工作。在復位期間,CPU並沒有開始執行程序,是在做准備工作。
無論時在計算機剛上電時、斷電後、還是系統出現故障時都需要復位。
51單片機的復位條件靠外部電路實現。當時鍾電路工作時,只要在單片機的RESET引腳上持續出現2個TP以上的高電平就可以使單片機復位。但時間過短往往使復位部可靠。為了確保復位,RESET引腳上的高電平一般要維持大約10ms以上。
常見的復位電路有上電復位和按鍵復位電路。在此我們選用按鍵復位電路。
(1)上電復位電路
上電復位電路是利用電容充電來實現的。在接通電源的瞬間,RESET端的電位與VCC相同,都是+5V。隨著RC電路的充電,RESET的電位逐漸下降,只要保證RESET為高電平的時間大於10ms就能正常復位了。如圖3.6(1)所示。

圖3.6(1)上電復位電路
(2)按鍵復位電路
在單片機已經通電的情況下,只需要按下圖3.6(2)的K鍵也可以復位,此時VCC經過電阻Rs、Rk分壓,在RESET端產生一個復位高電平。
在圖3.6(2)的電路中,干擾容易竄入復位端,雖然在大多數情況下不會造成單片機的錯誤復位,但可能會引起內部某些寄存器的錯誤復位。這時可在RESET端接上一個去耦電容。
另外有些單片機應用系統中的外圍晶元也需要復位,如果這些復位端的復位電平要求和單片機的復位要求一致,則可以直接與之相連。常將RC電路接施密特電路後再接入單片機的復位端。這樣系統可以有多個復位端,以便保證外部晶元和單片機可靠地同步復位。

圖3.6(2) 按鍵復位電路
4 軟體設計
4.1 程序流程
程序整體設計:定時模塊,顯示模塊,時間調整模塊,狀態調整模塊。
(1)總體介紹:此部分主要介紹定時模塊,和顯示模塊。定時部分採用經典的定時器定時。它實現了數字鍾的主要部分和秒錶的主要部分,以及進行定時設置。顯示模塊是實現數字鍾的又一重要部分,其模塊的獨立程度直接影響到數字鍾的可視化程度。在此部分的設計中,設置專用顯示數據緩沖區,與分、時及其他數據緩沖區數據區別,在其中存放的是顯示段碼,而其他緩沖區存放的是時間數據。在顯示時,首先將時間十進制數據轉化為顯示段碼,然後送往數碼管顯示。顯示段碼採用動態掃描的方式。在要求改變顯示數據的類別時,只須改變指向數據緩沖區的指針所指向的十進制數據緩沖區即可。
(2)時間調整:時間調整有多種方式。一、可以直接進入相關狀態進行有關操作,二、將調整分兩步,先進入狀態,然後執行操作,這兩步分別由兩個鍵控制。方式一,比較直接,設計思想也比較簡單,但是,這種方式存在操作時間和控制鍵數目的矛盾。如果用比較少的鍵,那麼可能會在進入狀態後處於數據調整等待狀態,這樣會影響到顯示的掃描速度(顯示部分可以採用8279晶元來控制,可以解決此問題)。 當然在這種方式下,還可以使用多個狀態鍵,每個狀態鍵,完成一個對應數據的調整。如果採用二的方式,就不會出現這種情況。因為狀態的調整,與狀態的操作可以分別由兩個鍵控制,其狀態的調整數可以多達256個(理論上),操作的完成是這樣的,一鍵控制狀態的調整,一鍵控制數據的調整。以上兩種方式的實現都可以採用查詢和中斷的方式。兩種方式必須注意的問題是兩者進行相關操作的過程不能太長否則會影響顯示的掃描。利用查詢的方式,方法傳統,對此就不作過多的討論,以下是採用中斷的方式實現的數字鍾的一些討論和有關問題作的一些處理。基於以上的討論可以設計如下:將調整分為狀態調整和數據調整兩部分,每次進入中斷只執行一次操作,然後返回,這樣,就不必讓中斷處於調整等待狀態,這樣,可以使中斷的耗時很小。將定時器中斷的優先順序設置為最高級,那麼中斷的方式和查詢的方式一樣不會影響到時鍾的記數。
(3)中斷方式應注意的問題:
採用中斷的方式,最好將定時器中斷的優先順序設置為最高級,關於程序數據的穩定性應注意兩個問題:一、在低優先順序中斷響應時,應在入棧保護數據時禁止高優先順序的中斷響應。二、在入棧保護有關數據後,對中斷程序執行有影響的狀態位,寄存器,必須恢復為復位狀態的值。例如,在用到了十進制調整時,在中斷進入時,需將PSW中的AC,CY位清零,否則,十進制調整出錯。
(4)定時准確性的討論:
程序中定時器,一直處於運行狀態,也就是說定時器是理想運作的,其中斷程序每隔0.1秒執行一次,在理想狀態下,定時器定時是沒有系統誤差的,但由於定時器中斷溢出後,定時器從0開始計數,直到被重新置數,才開始正確定時,這樣中斷溢出到中斷響應到定時器被重新置數,其間消耗的時間就造成了定時器定時的誤差。如果在前述定時器不關的情況下,在中斷程序的一開始就給定時器置數,此時誤差最小,誤差大約為:每0.1秒,誤差7—12個機器周期。當然這是在定時器定時剛好為0.1秒時的情況,由以上分析,如果數字鍾設計為查詢的方式或是在中斷的方式下將定時器中斷設置為最高級,我們在定時值設置時,可以適當的扣除9個機器周期的時間值。但如果在中斷的情況下,沒有將定時器中斷設置為最高級,那就要視中斷程序的大小,在定時值設置時,扣除相應的時間值。
(5)軟體消抖:
消抖可以採用硬體(施密特觸發器)的方式如圖4.4所示,也可以採用軟體的方式。在此只討論軟體方式。軟體消抖有定時器定時,和利用延時子程序的方式。一,定時器定時消抖可以不影響顯示模塊掃描速度,其實現方法是:設置標志位,在定時器中斷中將其置位,然後在程序中查詢。將其中斷優先順序設置為低於時鍾定時中斷,那麼它就可以完全不影響時鍾定時。二,在採用延時子程序時,如果顯示模塊的掃描速度本來就不是很快,此時可能會影響到顯示的效果,一般情況下,每秒的掃描次數不應小於50次,否則,數碼的顯示會出現閃爍的情況。因此,延時子程序的延時時間應該小於20毫秒,如果採用定時器定時的方式,延時時間不影響時鍾。
如果,設計時採用的是中斷的方式來完成有關操作,同樣可以採用軟體的方式來消抖,其處理思想是:中斷不能連續執行,兩次之間有一定的時間間隔。
4.1.1 系統主程序流程圖

圖4.1 主程序流程圖
4.1.2 各子程序流程圖

圖4.2 時鍾調整子程序流程圖 希望可以幫到你.!

Ⅳ 跪求,本人畢設課題「基於51單片機的交通燈控制」,誰能給一個Protel的原理圖和模擬圖

模擬實例,供參考

Ⅵ 51單片機初學者,做哪些課題比較好

我勸你還是做時鍾程序課題。算是一種匯總吧。如果你感覺這個太簡單,你可以做樓上說的溫濕度檢測,那個是感測器,比較通用

Ⅶ 跪求...基於51單片機自動跟蹤陽光太陽能熱水器控制系統的設計

對綠色能源的開發和利用是響應我國節能減排,環保政策的舉措,太陽能作為可持續,零污染,具有很高的環保價值和經濟效益,高效利用太陽能還可以有效替代部分化石能源,從而降低因石化能源燃燒導致的污染,減輕霧霾。然而農村太陽能豐富,卻沒能得到很好的利用,即便現有的發電產品對太陽能電池板也大多採用固定支架。課題對此提出了能夠跟蹤太陽方向的雲台支架,可實現太陽能電池板自動調節而始終面向光線最強的一面,提高太陽能發電的利用率。課題從雲台,電機驅動,控制器,光線感測器,液晶顯示等構成,課題成果不僅可以用到太陽能發電,還可以用到其它的向光場所,如天文觀測等具有較高的實用價值。

隨著時代的進步與科技的飛速發展,使得對能源的需求隨之增加,對不可再生能源的過度依賴[1],從而使得不可再生能源的存儲量急劇減少,一些不可再生能源(石油)被視為戰略資源,據目前統計,煤炭、石油、天然氣也會在歲月的實踐中而日趨枯竭,消耗殆盡。這些不可再生能源的產生顯然跟不上人類對其的需求,為更好的實現可持續發展,本課題提出了一種太陽追蹤的可行方案,可以大大提升對太陽能的利用,減少對不可再生資源的過度依賴。

為了解決人們對不可再生資源的過度依賴和對清潔能源的高利用率。提出設計一款零污染高效率的裝置——太陽追蹤器。通過電機,控制器,採光板光線感測器等元器件之間的相互配合,實現對太陽光照射最強的方位,實現全方位無死角跟蹤,恰巧正好急需這樣一款具有安全、環保、高效率、以及取之不盡用之不竭的特點,也很方便就可以獲取,如風能和潮汐能一樣是絕對的無污染清潔能源,這也就很好的闡述了光能的可行性[2]。——對此提出太陽跟蹤裝置設計與製作。

優點:太陽作為一個取之不盡用之不竭的能源。在《太陽能利用技術》[3]就有相關的提到,所到達地球表面能量等同於每秒向地球源源不斷的投放了500萬噸煤炭。陽光所到之處,皆為財富,免費使用的同時也不需要考慮任何的運輸費用以及零污染等特性。

缺點:即便如此的看似完美無缺,也存在著兩個致命性缺點[4]:一是能流密度很小;二是太陽的光照強度也會因為(天氣、白夜等)因素的不同而有著很大的差距,很難長時間維持在恆定值,這也在一定程度上大大的影響了使用效率[5]。

國外太陽追蹤器:對太陽能的使用在兩千零四年到兩千零六年太陽能的發電量都是驚人的4961MW[6],在一九九七年,美國的Blackace研製了單軸追蹤器,熱接收率提高了百分之十五......,後期圍繞高效率,輕質量展開。在太陽能遊艇、太陽能飛機、太陽能瓦片等方面得到運用,也見證了太陽能利用的高效率性[7]。

國內太陽追蹤器:在應用市場上面得到了不斷擴張,對於太陽能追蹤器的利用那也是一個相當熱門的談話主題,途徑多年的經驗,將其用在了太陽能熱水器、太陽能路燈以及西部計劃、利用太陽能發電、太陽能供暖等等[8]。

更多的往往是採用單軸跟蹤的方式,相比之下更需要多軸,實現全方位無死角跟蹤。

針對不同條件下,提出了自動控制和手動調節的兩種工作方式:

其中以「自動模式」概述:在自動追尋的過程中,會自動判斷光的強度的大小,若下面光照強度大於上面光照強度,STM32單片機就會直接驅動上端電機向下翻轉;以便於在下午太陽西落的時候,獲得更多的光照,若上面光照強度大於下面光照強度,STM32單片機就會直接驅動上端步進電機向上運動;若上下兩個方位的光照強度均等,上端步進電機不進行動作。在上下光照均勻,左右方向運動的情況,右方位的光照強度大於左方位,STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位一定角度轉動;若左方位的光照強度大於右方位的光照強度,STM32單片機就直接驅動下方位第一個步進電機向左方位進行運動;當左右方位採光度也保持幾乎均應的時候光照,那麼下方位的第一個電機也將保持不動。
「手動模式」狀態進行使用按鍵手動來完成設備狀態的切換。四個按鍵對應控制電機完成:上、下、左、右的翻轉動作。通過點動的方式來控制驅動步進電機的實際運動。
在給設備系統進行上電後,系統最初為「自動模式」,這樣可以更好的在不受人為干預的情況下實現對太陽能的最大接收。
編譯語言的選取

方案一:C語言

簡潔緊湊、靈活方便;運算符的豐富性;數據結構的豐富性;結構式語言;語法局限性小,程序編寫自由度大;通過對物理地址的直接訪問,使得完全可以對硬體實現直接控制;程序執行效率高。

C語言面向過程,最主要的在於演算法和數據結構。通過一個過程,對輸入進行運算處理得到輸出。

方案二:C++

C++語言是面向對象的語言,在C的基礎上添加了面向對象、模板等現在程序設計語言的特性。拓展了面向對象設計的內容,使之更加符合現代程序設計的需要。

看似C++比C多了很多優點和特性,但C++並不是所有場合都適用,很多嵌入式開發系統,都只提供了C語言的開發環境,而沒有提供C++的開發環境。很多C++語言不願意乾的臟活累活,C語言干起來快活得很。而C++因為過於復雜,在這方面就稍遜一籌了。

方案三:java

Java是一種解釋性語言,Java人氣極高,但其代碼由於需要在運行前進行解釋因此性能表現更差。C++會被編譯為二進制形式,因此其能夠立即運行且速度更快。兩個程序都足夠大、而且C++的代碼經過優化,兩者的速度差就會變得很顯著甚至很驚人,C++會比java快很多。

從系統的復雜性出發來考慮,同時整個過程的計算量比較大,因此我選用了浮點數的計算方式,選用方案一作為整個系統編譯方式。

2.2 控制系統總體方案選取

方案一:視日尋跡追蹤模式

這樣的一種模式,是基於天文學公式來得出太陽在不同時候的理論性的方位角和俯仰角,在後根據太陽每天在當地實際的運行軌跡位置編寫控制演算法程序,通過使用控制演算法的方式來實現對太陽所在位置的計算,最後通過驅動太陽能板的兩個步進電機來達到俯仰和方位上的轉動。有點是對外界環境的依賴小,同是也存在弊端,那就是不管外界環境是何種天氣,它都會以同樣的工作方式運動,增加了不必要的能耗和元器件的壽命磨損。

太陽的俯仰角h和方位角A的兩個位置參數,可表達如下所示:

δ為赤緯角,Φ是本地緯度,Ω表示太陽時角。

方案二:光電追蹤模式

該模式的核心演算法是利用光敏感測器對太陽位置進行檢測。具體方法:在遮陽板兩側完全對稱地安裝光敏感測器,當太陽光垂直照射在太陽能光伏電池板上時,安裝在兩側上的光敏感測器所產生的電信號相等,將這兩路信號經過放大後送入比較器進行比較,此時不驅動步進電機進行轉動。當太陽位置移動後,遮陽板對陽光進行遮擋,此時兩側的光敏感測器產生的電信號不相等,從而經過放大比較後產生差信號,電機開始運動,完成太陽跟蹤過程。

通過兩者的比較,選擇方案二,簡單易操作性,更適合被普及廣泛使用,在同等使用條件下,最簡方案,則是最優方案。

2.3主控系統選擇

方案一:51單片機作為控制晶元。主要是表現在:主要控制參數是使用設置寄存器變數得以實現,在程序的修改方面,也是相當的方便快捷,成本也是相對低廉,性能與相對簡單的太陽能跟蹤裝置系統匹配;數字化的控制系統,可以達到較高的精度。

方案二:採用FPGA這樣的大規模可編程邏輯器件,但本題屬於控制類,即現場可編程門陣列[WJ1] ,它是在PAL、EPLD等可編程器件的基礎上進-一步發展的產物。

方案三:ARM作為一種高性能嵌入式系統。考慮到方案的可實行性,STM32可以很好的解決數據處理和控制功能,十分適用於太陽能跟蹤,雖是ARM價格昂貴,但是在後期的可拓展空間更大。[WJ2]

結合本次設計的任務要求,以及上訴三種方案的相對比較,最後選用方案三更適合本課題的設計標准,具體採用STM32F103C8T6。

2.4電機選擇

方案一:選擇步進電機,然而步進電機的最大優點就是可以精確地控制電機步數和角度,缺點是價格昂貴。

方案二:選擇直流電機。價格便宜是它的一大亮點,通過減速齒可以提高扭力,具有更大的負載,但是對電機的高精度控制直流電機達不到設計要求。

步進電機作為一種將電脈沖轉換成相應角位移或線位移的電磁機械裝置。通過直接控制輸入的脈沖數量,直接控制其啟停,啟動是速度快,步距角和轉速只取決於脈沖頻率,受外界影響因素小。因此,對於本設計任務要求,為更精確地完成對角度值的精度把控,更好地利用太陽能,因此我選用方案一作為本次課程設計的驅動電機。

2.5步進電機驅動系統選擇

方案一:L298專業電機驅動模塊的選擇,這類驅動模塊的操作方便以及介面簡單同時他們既可以驅動步進電機,也可驅動直流電機。

方案二:三極體等分立元件搭H橋。亮點在於實惠型,控制方式簡單以及結構簡單。優點的同時也伴隨著弊端的存在,電流的承載能力比較小,相同的驅動能力受到限制,分立元件則體積較大同時穩定性也得不到保證。

方案三:採用集成晶元,ULN2003。 .

達林頓管ULN2003,該晶元最多可一次驅動八塊步進電機,本設計作用於兩個步進電機,在實際的使用中,往往起著放點輸出的作用用於驅動大負載的步進電機等。

本次設計綜合考慮,依據實際設計需求,選擇方案三作為步進電機的驅動系統。

2.6實體結構框架選擇

方案一:兩電機互相處以垂直狀態,電機一是左右的轉動而電機二是上下的轉動,在不引入外界條件輔助設備的情況下會出現運動死角,從成本化出發是不可取的。

方案二:將兩個電機由之前的垂直安裝,改變為大於90°的安裝,在不引入外部設備的情況下,可以很好的避開運動死角,從而可實現全方位無死角跟蹤,綜合上述情況選擇方案二進行本次的實體結構設計。

2.2系統設計

2.2.1 單片機構成如下圖:

邏輯不通順,要指出FPGA不適用於本題的缺點

STM32整體比FPGA便宜很多,這條論證建議修改,或者做一個成本對比表再下結論

控制方式:第一步就是將數據程序輸入到輸入設備裡面,輸入設備將程序傳輸給運算器CPU和存儲器,各自程序都對應的傳輸到控制器裡面,由控制器完成完成相互的指令傳遞,最後都是作用於輸出設備,在輸出設備上顯示出來的結果就是最初程序所要表達的效果。

2.2.2 系統整體控制框圖如下:

圖2–2–2 系統整體控制框圖

控制方式:完成整個驅動控制,第一步就是感光元件及光敏電阻感測器對外界光的採集,完成電壓跟隨,通過A/D轉換,然後通過電壓的比較,使用STM32F103C8T6單片機控制電機的驅動,最終完成不同電機在不同的光照強度情況下不同方向的運動,最後實現對光的最大化接收。

2.2.3 電機控制框圖如下:

圖2–2–3 電機控制框圖

控制方式:通過光敏感測器對光的採集,實現了最後對電機運動方式的不同選擇和控制。

當感光元器件第一組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時,那麼電機完成水平方向的電機正轉,並返回最初狀態。
當感光元器件第二組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時,那麼電機完成水平方向的電機反轉,並返回最初狀態。
當感光元器件第三組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時,那麼電機完成垂直方向的電機正轉,並返回最初狀態。
當感光元器件第四組接受到的光照強度值大於其它三個方位的光照強度時,那麼電機完成垂直方向的電機反正,並返回最初狀態。
當所有的感光元器件都處於接受管的均勻照射時,此時的光照強度幾乎大小相等,也就電機的狀態保持不運動。

2.2.4整體電路原理圖如下:

圖2-2-4 整體電路原理圖

系統軟體總體設計流程如圖 2-2-4 所示。系統啟動後,軟體先進行初始化等工作,當程序初始化完成後,通過 感光元器件獲得當前的光照強度,然後根據初始化的參數,控制步進電機將太陽能光伏板轉動到理論的初始狀態,預定方位。將太陽能光伏板轉動到理論位置後,程序開始判斷步進電機轉動模式是手動模式還是自動,初始默認狀態是自動跟蹤模式。

當手動模式時,人為調整電機控制上下左右 4 個按鍵的狀態,使得電機按照人們預想的方向進行運動,以此來得以控制四個方位的不同垂直轉動和水平移動的俯仰角和方位角。當程序判斷為自動模式後,開始自動讀取檢測電路的返回信號,當檢測到是各個方位的光照強度值有較大的的差異是,那麼單片機就發出控制指令控制步進電機進行轉動,升壓模塊是為了給整個系統穩定供電而存在。

Ⅷ 利用51單片機,4個數碼管設計一個計時器,要求在數碼管上顯示的數據從0開始每1秒鍾加1。

共陽數碼管中斷程序:

#include<reg52.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uchar code table[]=

{

0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,

0x99,0x92,0x83,0xf8,

0x80,0x90,0x88,0x83,

0xc6,0xa1,0x86,0x8e};

uint num,a;

uchar ,shi,ge;

void init();

void delay(uint);

void display(uchar,ucharshi,ucharge);

uint fb();

uint fs();

uint fg();

void main()

{

init();

while(1)

{

display(fb(),fs(),fg());

}

}

void init()

{

num=0;

a=0;

TMOD=0x01;

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

void display(uchar,ucharshi,ucharge)

{

P1=0xfd;

P0=table[];

delay(1);

P1=0xfb;

P0=table[shi];

delay(1);

P1=0xf7;

P0=table[ge];

delay(1);

}

void timeoff() interrupt 1

{

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65526-50000)%256;

a++;

if(a%20==0)

{

num++;

if(num==999)

{

num=0;

}

}

}
void delay(uint z)
{

uint x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

uint fb()

{

=num/100;

return ;

}

uint fs()

{

shi=num%100/10;

return shi;

}

uint fg()

{

ge =num%100%10;

return ge;

}

(8)51單片機課題擴展閱讀

2個可編程定時/計數器·5個中斷源,2個優先順序(52有6個)

一個全雙工串列通信口

外部數據存儲器定址空間為64kB

外部程序存儲器定址空間為64kB

邏輯操作位定址功能·雙列直插40PinDIP封裝

單一+5V電源供電

CPU:由運算和控制邏輯組成,同時還包括中斷系統和部分外部特殊功能寄存器;

RAM:用以存放可以讀寫的數據,如運算的中間結果、最終結果以及欲顯示的數據;

ROM:用以存放程序、一些原始數據和表格;

I/O口:四個8位並行I/O口,既可用作輸入,也可用作輸出

T/C:兩個定時/記數器,既可以工作在定時模式,也可以工作在記數模式;

五個中斷源的中斷控制系統;

一個全雙工UART(通用非同步接收發送器)的串列I/O口,用於實現單片機之間或單片機與微機之間的串列通信;

片內振盪器和時鍾產生電路,石英晶體和微調電容需要外接。最佳振盪頻率為6M—12M。

參考資料來源:網路-51單片機



Ⅸ 關於單片機的畢業設計

單片機的畢業設計,不同的設計要求,難度不一樣。
你的課題是溫度測量與語音播報系統。這個課題的設計思路:
(1)溫度測量與語音播報系統的電路設計———— 主要需要完成單片機最小系統電路+LCD液晶顯示電路+溫度感測器採集電路+語音播報電路+報警電路
(2)溫度測量與語音播報系統的軟體程序:———— 主要需要完成LCD液晶顯示電路的驅動程序+溫度感測器採集電路的驅動程序+語音播報電路的驅動程序+報警電路的驅動程序
(3)溫度測量與語音播報系統的實物調試———— 購買有關溫度測量與語音播報系統的電路設計所需要的電子器件,結合軟體程序來調試有關的功能。
頭像賬號也是騰訊賬號。有問題可以添加@
生活不止有眼前的苟且,還有詩和遠方

Ⅹ 51單片機溫度計設計課題報告

1.小子太摳了——懸賞分:0 ;
2.現在學點東西沒壞處——整天想著沒有過程的結果。

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