大四電子課程設(shè)計(jì)報(bào)告

電子信息工程應(yīng)用綜合設(shè)計(jì)目錄一． 課程設(shè)計(jì)的目的 2二． 課程設(shè)計(jì)的要求 2三． 硬件設(shè)計(jì) 31． 89C52介紹 32． ADC0804介紹 33． DAC0832介紹 34． AT24C02介紹 35． DS1302介紹 36． DS18B20介紹 3四． 軟件設(shè)計(jì) 31． 按鍵部分 32． 聲音告警 33． LED部分 34． LCD部分 35． DA數(shù)模轉(zhuǎn)換 36． AD模數(shù)轉(zhuǎn)換 37． 串口232通信 38． EEPROM 39． 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 310． 溫度檢測(cè) 311． 紅外接收 3五． 結(jié)束語(yǔ) 3課程設(shè)計(jì)的目的運(yùn)用單片機(jī)原理及其常規(guī)常用電路等知識(shí),根據(jù)題目要求對(duì)各種功能進(jìn)行軟件仿真和制作硬件電路，并在電路板上實(shí)際調(diào)試實(shí)現(xiàn)。從而加深對(duì)本專業(yè)綜合知識(shí)的理解,把學(xué)過(guò)的比較零碎的知識(shí)系統(tǒng)化，比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本步驟和基本方法，使學(xué)生應(yīng)用知識(shí)能力、設(shè)計(jì)能力、調(diào)試能力以及報(bào)告撰寫能力等有一定的提高。課程設(shè)計(jì)的要求（1）按鍵部分：能通過(guò)數(shù)碼管顯示所有20個(gè)按鍵值（能區(qū)別就可以）（2）聲音告警：通過(guò)IO口能控制蜂鳴器發(fā)聲。（3）LED部分：要實(shí)現(xiàn)8個(gè)LED燈的輪流點(diǎn)亮（跑馬燈）（4）LCD部分：液晶屏1602只需要顯示自己的學(xué)號(hào)，12864的液晶屏上還需要顯示自己的中文姓名。顯示要求如：XB123200101張三（5）DA數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路：要求通過(guò)DAC0832芯片，控制一個(gè)紅色的發(fā)光二極管，從亮到滅逐漸變化的過(guò)程（6）AD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：通過(guò)調(diào)節(jié)電位器，改變模擬輸入電壓，通過(guò)ADC0804，進(jìn)行電壓采集轉(zhuǎn)換，并在數(shù)碼管上簡(jiǎn)單實(shí)時(shí)顯示（0~255之間）。（7）串口232通信：實(shí)現(xiàn)電腦與單片機(jī)的通訊（能實(shí)現(xiàn)程序下載就可以）。（8）EEPROM：能夠改變AT24C02某個(gè)單元的內(nèi)容，并顯示到數(shù)碼管上如：對(duì)AT24C02里某個(gè)特定單元每隔一秒加一，并實(shí)時(shí)顯示數(shù)值（9）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：能夠控制時(shí)鐘芯片DS1302，讀寫當(dāng)前日期，并顯示到LCD上顯示要求如：2012/10/2608：18：00（10）溫度檢測(cè)：利用傳感器DS18B02檢測(cè)溫度。并在LCD上顯示最高溫度，最低溫度和當(dāng)前溫度，顯示要求如：TEMP：25.5OC（11）紅外接收：利用紅外接收頭VS1838B能夠接收，紅外遙控器發(fā)射的信號(hào)，并在LCD上顯示要求如：00FF（用戶碼）1CE3（數(shù)據(jù)碼）（12）USB轉(zhuǎn)串口：系統(tǒng)要求實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口電路（使用CH340T），系統(tǒng)可以通過(guò)串口直接對(duì)宏晶STC的單片機(jī)進(jìn)行程序燒寫。（可選做）硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)方面，開(kāi)發(fā)板集成了本次課程設(shè)計(jì)所需要的絕大部分元器件包括AT89C52、數(shù)碼管、LED、ADC0804、DAC0832、AT24C02、DS1302、DS18B20、串口、紅外接收頭等。89C52介紹89C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用ATMEL公司CMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了CMOS的高速和高密度技術(shù)及CMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。ADC0804介紹集成A/D轉(zhuǎn)換器品種繁多，選用時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素選取集成芯片。一般逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器用的比較多，ADC0804就是這類單片集成A/D轉(zhuǎn)換器。ADC0804是一款8位、單通道、低價(jià)格A/D轉(zhuǎn)換器，主要特點(diǎn)是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100us；方便TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)（0～5）V輸入電壓范圍是0～5V；不需要調(diào)零等等。ADC0804是一款早期的AD轉(zhuǎn)換器，因其價(jià)格低廉而在要求不高的場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用。DAC0832介紹DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。AT24C02介紹AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOSEEPROM，內(nèi)部含有256個(gè)8位字節(jié)，CATALYST公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個(gè)8字節(jié)頁(yè)寫緩沖器。該器件通過(guò)IIC總線接口進(jìn)行操作，有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。DS1302介紹DS1302是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。DS18B20介紹DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。軟件設(shè)計(jì)按鍵部分發(fā)0掃描，列項(xiàng)輸入，判斷是否有鍵按下，延時(shí)去抖動(dòng)，如果有鍵按下，逐行掃描初值，返回相應(yīng)的值，無(wú)鍵按下，返回0。硬件圖示如下：圖4-1：按鍵圖4-2數(shù)碼管該部分的主體程序如下：main(){while(1){key=keyscan();DULA=1;SHUMA=0;//鎖存使能端為高時(shí)，對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的。鎖存使能變低時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存。P0=table[key];DULA=0;delay(20);SHUMA=1;P0=0xfe;DULA=1;SHUMA=0;}}其中鍵掃程序如下：/*******************矩陣按鍵*******************/charkeyscan(){unsignedcharkeye;P3=0x0f;if((P3&0x0f)!=0x0f){delay(40);if((P3&0x0f)!=0x0f){P3=0x7f;if(P30==0){while(P30==0)keye=0;}if(P31==0){while(P31==0)keye=1;}if(P32==0){while(P32==0)keye=2;}if(P33==0){while(P33==0)keye=3;}P3=0xbf;if(P30==0){while(P30==0)keye=4;}if(P31==0){while(P31==0)keye=5;}if(P32==0){while(P32==0)keye=6;}if(P33==0){while(P33==0)keye=7;}P3=0xdf;if(P30==0){while(P30==0)keye=8;}if(P31==0){while(P31==0)keye=9;}if(P32==0){while(P32==0)keye=10;}if(P33==0){while(P33==0)keye=11;}P3=0xef;if(P30==0){while(P30==0)keye=12;}if(P31==0){while(P31==0)keye=13;}if(P32==0){while(P32==0)keye=14;}if(P33==0){while(P33==0)keye=15;}}}returnkeye;}聲音告警當(dāng)FM為低電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，F(xiàn)M為高電平時(shí)，蜂鳴器不報(bào)警。硬件圖示如下：圖4-3：蜂鳴器該部分的主體程序如下：while(1)FM=0;LED部分SL74HC573跟LS/AL573的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。圖4-4：LED該部分的主體程序如下：P1=0x00;LEDControl=1;while(1){P1=0xfe;delay(500);P1=0xfD;delay(500);P1=0xfB;delay(500);P1=0xf7;delay(500);P1=0xEF;delay(500);P1=0xDF;delay(500);P1=0xBF;delay(500);P1=0x7F;delay(500);}LCD部分使用LCD1602，第四腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器；第五腳R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作；第六腳E為使能端，當(dāng)E端由高電平跳到低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。選擇1602的優(yōu)點(diǎn)是1602是字符型液晶，顯示字母和數(shù)字比較方便，控制簡(jiǎn)單，成本較低。需要注意的是第一行第一個(gè)位置寫地址0x80，第二行第一個(gè)位置寫地址0xc0圖4-5：LCD該部分的主體程序如下：main(){while(1){for(n=0;n<10;n++){LCD_SET_CURSOR(1,n+1);//光標(biāo)writedat(xuehao[n]);//寫數(shù)據(jù)}}}DA數(shù)模轉(zhuǎn)換此模塊使用了DAC0832，電流放大器和反相器。CS片選信號(hào)，低電平有效；WR1寫信號(hào)1,低電平有效。通過(guò)一個(gè)for循環(huán)語(yǔ)句降低P0口，LED變暗。該部分的主體程序如下：圖4-6：DAC0832該部分的主體程序如下：mian(){P0=0x00;DULA=0;SHUMA=0;while(1){P0=0xff;P32=0;//CSP36=0;//WRfor(i=0;i<100;i++){P0=(5.0-i*0.05)/5.0*255;delay(20);}}}AD模數(shù)轉(zhuǎn)換圖4-7:AD模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖當(dāng)輸入電壓為5V時(shí),A/D輸出為FFH,即輸入電壓=AD數(shù)據(jù)/255*5，所以AD數(shù)據(jù)=輸入電壓/5*255。圖4-8：ADC0804該部分的主體程序如下：main(){LEDControl=0;while(1){SHUMA=1;P0=0;//選通ADCSP36=0;//AD寫入_nop_();P36=1;P0=0xff;//關(guān)閉ADCSdelay(5);SHUMA=0;for(i=20;i>0;i--)//讀寫之間延時(shí)display(A1,A2,A3);SHUMA=1;P1=0xff;//全置1P0=0;//選通ADCP37=0;//AD讀使能adv=P1;//AD數(shù)據(jù)讀取賦給P1口P37=1;P0=0xff;//關(guān)閉ADCSP36=0;P1=adv;//同時(shí)把AD的值送八個(gè)發(fā)光二極顯示A1=adv/100;//分出百，十，和個(gè)位A2=adv%100/10;A3=adv%100%10;}}串口232通信使用串口調(diào)式助手SComAssistant聯(lián)合開(kāi)發(fā)版實(shí)現(xiàn)串口232通信。該部分的主體程序如下：main(){USART_Init();//初始化while(1)//死循環(huán){if(flag==1)//如果有數(shù)據(jù)則進(jìn)入這個(gè)語(yǔ)句{flag=0;ES=0;//進(jìn)入發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先關(guān)閉串行中斷SBUF=ck1;//將數(shù)據(jù)原樣發(fā)回while(!TI);//等待數(shù)據(jù)發(fā)完TI=1發(fā)完TI=0;ES=1;//重新開(kāi)啟串口中斷}}}EEPROM圖4-9：EEPROM流程圖改變AT24C02中的的內(nèi)容，并顯示到數(shù)碼管上，對(duì)AT24C02里某個(gè)特定單元每隔一秒加一，并顯示數(shù)值。圖4-10：AT24C02該部分的主體程序如下：main(){init();EEPROM_FLAG=1;sec=read_add(23);//讀23的數(shù)據(jù)while(1){A1=sec/100;//分出百，十，和個(gè)位A2=sec%100/10;A3=sec%10;display(A1,A2,A3);write_add(23,sec);//寫入數(shù)據(jù)}}實(shí)時(shí)時(shí)鐘圖4-11：實(shí)時(shí)時(shí)鐘時(shí)序圖DS1302工作時(shí)為了對(duì)任何數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行初始化，需要將復(fù)位腳（RST）置為高電平且將8位地址和命令信息裝入移位寄存器。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘（SCLK）的上升沿串行輸入，前8位指定訪問(wèn)地址，命令字裝入移位寄存器后，在之后的時(shí)鐘周期，讀操作輸出數(shù)據(jù)，寫操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)。在對(duì)DS1302輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后將其顯示在LCD上。圖4-12：DS1302該部分的主體程序如下：main(){init_1302(time_1302);initlcd();while(1){get_1302(time_1302);change();sprintf(line1,"Time:");sprintf(line2,"Date:");strcat(line1,times);strcat(line2,date);showline(line1);show2line(line2);}}溫度檢測(cè)圖4-13：溫度檢測(cè)時(shí)序圖溫度檢測(cè)DS13B20的初始化最需要注意的是延時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短。初始化成功后，跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作，然后啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換。再次跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作，讀取溫度寄存器。分別讀取溫度的低八位、高八位，合在一起后轉(zhuǎn)換成攝氏度。通過(guò)lcd1602顯示。圖4-14：DS18B20該部分的主體程序如下：main(){while(1){Init_DS18B20();delay(1);WriteOneChar(0xCC);//跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44);//啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換Init_DS18B20();delay(1);WriteOneChar(0xCC);//跳過(guò)讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0xBE);//讀取溫度寄存器a=ReadOneChar();//溫度低8位b=ReadOneChar();//溫度高8位te1=b;te1<<=8;te1=te1|a;te=te1*0.0625;if(temax>80)temax=0;if(te>temax)temax=te;if(te<temin)temin=te;sprintf(line1,"Now:%.3f`C",te);sprintf(line2,"Max:%.1fMin:%.1f",temax,temin);showline(line1);show2line(line2);}}紅外接收?qǐng)D4-15：紅外接收流程圖VS1838B紅外接收頭接收到的是一串方波，其發(fā)送波形如下圖：圖4-16：發(fā)送波形圖接收到的碼中有32bit，即4個(gè)字節(jié)。第一個(gè)字節(jié)為用戶碼1，接著是第二個(gè)字節(jié)用戶碼2，接著是第三個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)碼，最后是數(shù)據(jù)碼的反碼。“0”的高電平和低電平持續(xù)時(shí)間基本相等，均為0.5ms左右，高低電平一共持續(xù)時(shí)間約為1ms；“1”的低電平持續(xù)時(shí)間約為0.5ms，高電平持續(xù)時(shí)間約為1.5ms，高低電平一共持續(xù)時(shí)間為2ms左右。在分析通過(guò)定時(shí)器得到的時(shí)間值時(shí)的計(jì)算公式為：晶振頻率（11.059MHZ）/12分頻*時(shí)間。該部分的主體程序如下：main(){HW_FLAG=1;IT0=1;//下降沿出發(fā)EX0=1;//外部中斷允許EA=1;TMOD=0x02;//8位自動(dòng)重裝TH0=0x00;TL0=0x00;ET0=1;