单片机课程设计(论文)单片机万历(含仿真).doc
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1、 单片机 课程设计(论文)仿真联系,153893706题 目单片机万年历 专 业 班 级2009通信01 学 号0904140124 姓 名指 导 教 师学 院 名 称电气信息学院 2012年 6 月 8 日 附件1:中文摘要式样摘 要单片机就是微控制器,是面向应用对象设计、突出控制功能的芯片。单片机接上晶振、复位电路和相应的接口电路,装载软件后就可以构成单片机应用系统。将它嵌入到形形色色的应用系统中,就构成了众多产品、设备的智能化核心。本设计就是应用单片机强大的控制功能制作而成的电子万年历,该电子万年历包括三大功能:实时显示年、月、日、时、分、秒;本设计采用的是AT89C51单片机,该单片机
2、是一种带4K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器,AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。该万年历系统利用C语言开发,并在软硬件设计中分别使用了Protel 99se 、keilC51开发平台。关键词:AT89C51单片机 ;万年历;C语言附件2:摘要和关键词写法摘要摘要包括中文摘要与外文摘要。摘要是对课程设计内容不加注释和评论的简短陈述,要求扼要说明研究工作的目的、主要材料和方法、研究结果、结论、科学意义或应用价值等,是一篇具有独立性和完整性的短文。摘要中不宜使用公式、图表以及非公知公用的符号和术语,不标注引用文献编号。中文摘要350字左右,
3、特殊情况字数可以略多;外文摘要应与中文摘要内容一致。中、外文摘要与关键词分别单独成页置于目录前,编排上中文在前,外文在后。关键词关键词是为了文献标引工作从论文中选取出来用以表示全文主题内容信息款目的单词或术语。应采用能覆盖论文主要内容的通用词条(参照相应的专业术语标准),一般列38个,按词条的外延层次从大到小排列,应在摘要中出现。附件3:英文摘要式样AbstractSingle-chip microcontroller, application-oriented object design, highlighting the control function of the chip. Micr
4、ocontroller connected to the oscillator, reset circuit and the corresponding interface circuit, after loading software can constitute a single-chip applications. Embed it into all kinds of applications, on a wide range of products, equipment, intelligent core. This design is the application of a pow
5、erful single chip control functions made of electronic calendar, the electronic calendar includes three major functions: real-time display year, month, day, minutes, seconds; used in this design is AT89C51 microcontroller, the microcontroller is a with 4K bytes of FLASH memory low voltage, high perf
6、ormance CMOS 8-bit microprocessor the microcontroller AT89C many embedded control system provides a high flexibility and low cost solution. The calendar system using C language, and were used in the hardware and software design of Protel 99se, keilC51 development platformKeywords: AT89C51SCM;Calende
7、r;C language 目 录 摘要 (II) Abstract (IV)1 绪论1.1选题背景与意义 (6)2 正文2.1 单片机的定义和特点 (7) 2.1.1 单片机的定义2.1.2 单片机的特点2.2 单片机的应用与发展趋势 (7)2.3 单片机芯片的选择 (8)2.4 显示模块选择 (8)2.5实时环境温度采集模块 (8)2.6 元器件的选择 (9)3 硬件设计 3.1 主要的单元电路模块 (10)3.1.1 AT89C51单片机的简介 (10)3.1.2 数码管简介 (12)3.1.3 温度传感器DS18B20 (13)3.1.4 排阻respack-8 (16)3.1.5 按键
8、系统 (16)3.1.6系统硬件PROTEUS仿真原理图 (17)4 软件设计 4.1.1程序流程图 (18) 4.1.2程序的设计 (19)5 心得与体会 (24)参考文献 答辩记录 1 绪论液晶显示的万年历已经越来越流行,特别适合在家庭居室、办公室、大厅、会议室、车站和 广场等地方使用,它具有显示清晰直观、走时准确、可以进行夜视等功能,并且还可以扩 展出其它多种功能。1.1选题背景与意义2万年历是我国古代传说中最古老的一部太阳历。为纪念历法编撰者万年的功绩,便将 这部历法命名为“万年历” 。而现在所使用的万年历,实际上就是记录一定时间范围内(比 如 100 年或更多)的具体阳历或阴历的日期
9、的年历,方便有需要的人查询使用,与原始历 法并无直接联系。随着新技术的不断开发与应用,近年来单片机发展十分迅速,一个以微 机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起。单片机具有集成度高,通用性好,功能强, 特别是体积小,重量轻,耗能低,可靠性高,抗干扰能力强和使用方便等独特优点,在数 字、智能化方面有广泛的用途。单片机的应用已经渗透到工业控制、家用电器、通信设备、 信息处理、尖端武器等各个领域。而随着单片机的发展,人类用于计时的工具也在不断发 展更新,单片机技术使得万年历有了新的发展方向。目前世界上单片机年产量已达十多亿 片,通常是当年微处理器产量的 4-5 倍以上。用最少的芯片就能实现最强大的功
10、能,这是 将来电子产品的主流方向,它将无可置疑地一步步取代其它同类产品,其数量之大和应用 面之广,是其它任何类型的计算机所无法比拟的。本设计的主要内容:1、了解单片机技术的发展现状,熟悉万年历各模的工作原理;2、选择适当的芯片和元器件,确定系统电路,绘制电路原理图,尤其是各接口电路;3、熟悉单片机使用方法和 C 语言的编程规则,编写出相应模块的应用程序。2 正文2.1 单片机的定义和特点 2.1.1 单片机的定义单片机是一种集成的电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O接口和中断系统、定时器、计时器等功能集成到一块
11、硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 2.1.2 单片机的特点单片机在控制领域中,具有种类多,型号全,集成度高,通用性好,功能强,性价比高,特别是体积小,重量轻,耗能低,成本相对较低,抗干扰能力强等优点。最重要的是可以采用C语言开发环境,具有友好的人机互交环境。2.2 单片机的应用及发展趋势一、更生活化 目前,随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高,人们在忙于工作之余,人们对生活的质量要求越来越高。 举例:豆浆机是一种新型的家用饮料机,以黄豆为原料,直接加工成熟的热豆浆。豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、 豆浆加热器和控制电路三大部分组成。用单片机研制的全自动豆浆机的控制电路,只要按
12、下启动按键,豆浆机就开始工作。整个过程由单片机全自动控制,用起来更加地方便、更加的安全。 二、低碳化 2010 世博会已逐渐离我们远去,但是上海世博会的理念一直与我们紧密相连。 1、低功耗 CMOS 化, CMOS 电路的特点是低功耗、 高密度、低速度、低价格。CMOS 虽然功耗较低,但由于其物理特征决定其工作速度不够高,而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点, 这些特征, 更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。 所以我相信这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。2、低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力,使产品能适应恶劣的工作环境,满足电磁兼容性方面更高标准的要求,各单
13、片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 三、 高性能化 主要是指进一步改进 CPU 的性能, 加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。由于这类单片机有极高的指令速度,就可以用软件模拟其 I/O 功能,由此引入了虚拟外设的新概念。随着半导体集成工艺的不断发展,单片机的集成度将更高、体积将更小、功能将更强。2.3 单片机芯片的选择方案一:采用 AT89C51 芯片作为硬件核心,内部具有 4KB ROM 存储空间,能于3V 的超低压工作,而且与 MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备 ISP在线编程技术,所以在对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能
14、需要烧 入程序时,对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二: 采用 STC89C52 芯片,STC89C52 是一种低功耗、高性能的 8 位 CMOS 微控制器,具有 8K 的可编程 Flash 存储器。同样具有 AT89C51 的功能,且具有在线编程可擦除技术, 当对电路进行调试时,由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时,不需要对芯片多次拔插,所以不会对芯片造成损坏,因此选择采用 STC89C52 作为主控制系统核心。 2.4 显示模块选择方案一: 采用 LED 数码管动态扫描,LED 数码管价格适中,对于显示数字合适,采用动态扫描法与单片机连接时,虽然占用的单片机口线少,
15、但连线还需要花费一点时间,所以也不用此种作为显示。 方案二: 采用点阵屏显示,点阵屏是由八行八列的发光二极管组成,对于显示文字比较适合, 若采用显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以在此也不用此种作为显示。 方案三: 采用 LCD1602 液晶显示屏,该液晶显示屏的显示功能强大,内置 192 种字符,可显示 大量符号、数字,清晰可见,而且功率消耗小寿命长抗干扰能力强。所以在此设计中采用 LCD1602 液晶显示屏。2.5实时环境温度采集模块方案一:热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件热敏电阻由半导体陶瓷材料组成,利用的原理是温度引起电阻变化通过一定的电路可以将周围环境的温度变化
16、转化成电压的变化,通过AD转化器件将信号传输给单片机进行分析,从而测出当前环境温度,但误差大,不稳定,对环境要求较高。方案二:DS18B20是美国DALLAS公司生产的数字温度传感器,采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20 的双向通讯。 单总线具有经济性好,抗干扰能力强,适合于恶劣环境的现场温度测量,使用方便等优点,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。测量温度范围宽,测量精度高 ,在使用中不需要任何外围元件,支持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在惟一的单线上,实现多点测温,供电方式灵活 DS18B20 可以通过内部
17、寄生电路从数据线上获取电源。因此,当数据线上的时序满足一定的要求时,可以不接外部电源,从而使系统结构更趋简单,可靠性更高。因此非常适合本系统使用。综上比较上述两种方案,宜采用方案(2)构成本设计的实时温度采集模块。最终方案:本设计采用AT89C51 芯片作为硬件核心,采用 LED 数码管动态扫描,采用DS18B20温度传感器2.6 元器件的选择用单片机自制电路图,一般会用到以下元器件: 电阻:常用的有100R,220R,1K,2.2K,5,1K,10K,47K和100K。一般选1/16W或1/8W就足够了。通常都是用来限流、分压、上拉等。 电容:常用的电容一般有电解电容、瓷片电容等。其中电解电
18、容常用的有1u、10u、100u、470u等,具有容量大、有极性等特点,基本都用于电源滤波、退耦等。瓷片电容常用的有22p、27p和30p几种,具有小型、高耐压和频率特性好等特点,基本都用于晶振电路做负载电容,为CPU提供工作时钟。 二极管:单片机开发常用的二极管主要有以下几种。1N4148,这大概是单片机和数字电路里最常用的型号了,通常用于单向信号隔离(如键盘/显示电路)或信号钳位(常见于脉冲收发电路和整形电路)。1N4001/4007/5401等,用于电源整流,把变压器的交流信号变成脉动直流。根据电压和电流不同而选择不同的型号。稳压二极管,常用于AD转换电路的参考电压源,也常用于对单片机电
19、源进行稳压。高频检波二极管,常用的有2AP9,一般用于无线收发电路中。变容二极管,通常用于调频无线发射或电调谐接收。 还有发光二极管,常用的有各种可见光发光管、双色发光管等。还有红外发光管(用于红外遥控)和红外接收管,还有可以用来感受可见光的光敏二极管(通常用于光控,比如防盗、自动灯等)。3 硬件的设计3.1 主要的单元电路模块3.1.1 :AT89C51单片机的简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器,俗称单片机。AT89C2
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