第一篇：北京交大單片機課程設(shè)計聲控燈
單片機課程設(shè)計報告
一． 設(shè)計說明
聲控燈
目前的照明燈調(diào)節(jié)一般都是單一亮度的，通過S51和聲音傳感器調(diào)節(jié)LED亮的個數(shù)實現(xiàn)亮度的調(diào)節(jié)。
二． 總體設(shè)計
系統(tǒng)總體設(shè)計
三． 硬件電路設(shè)計
整體電路如圖所示
(聲音傳感器用按鈕開關(guān)代替)
聲音傳感器
燒寫電路： 由于AT89S51支持ISP，所以可以直接使用USBISP下載線下載，十分方便。
四． 軟件設(shè)計
單片機程序設(shè)計使用C語言，在Keil uVision3環(huán)境下調(diào)試完成；
調(diào)試中使用的ISIS 7 Professional USBISP使用progisp1.68下載。
主程序流程：該程序邏輯比較復雜，使用了5個變量作為標志，分別用作外部中斷計數(shù)，定時器0、1計數(shù)，所處模式標志。單片機復位后燈全滅，程序運行在模式0，當有聲音作為外部中斷進入程序后，開始計時2S，記錄2S內(nèi)聲音響起的次數(shù)，同時有0.4S的消抖延時。2S后進入中斷服務程序中模式0的分支，之后再通過聲音次數(shù)重新選擇模式。這時按照不同的模式亮燈，同時再次有中斷后進入相應的模式分支中。
五． 問題與解決
管腳的預定義：設(shè)計中使用的頭文件為ATmel提供的AT89X51的標準頭文件，剛開始編程時沒有注意到該頭文件中是如何定義端口的，以為是P0^2，編譯后通過查找錯誤，并到頭文件中找相關(guān)定義才知道應該是P0_2.模式切換的問題:剛開始編程時把程序想的太簡單，有很多問題沒有考慮清楚，流程不完整，導致仿真時不出結(jié)果，經(jīng)過2天的思考，把各個模式都想清楚了，再用幾個標志變量，整個流程得以完整實現(xiàn)。
芯片的選擇:由于燈用于照亮，選用的高亮LED，電流較大，不能用IO口直接驅(qū)動，經(jīng)過查找資料，最終選用8路達林頓管ULN2803作為驅(qū)動電路，效果比較理想。
消抖:在編程前我用示波器觀察過聲音傳感器的輸出，有聲音時會有一個尖脈沖，波形比較穩(wěn)定，所以我以為這個程序不需要消抖，但是當最終板子出來后實驗發(fā)現(xiàn)還是會有抖動干擾。所以加了0.4S的消抖。
六． 設(shè)計成果
板子上電后進入待機狀態(tài)，以拍手為例，2S內(nèi)拍1下，亮2個燈（亮度等級1），拍2下亮4個燈（亮度等級2），拍3下亮6個燈（亮度等級3），拍4下亮8個燈（亮度等級4）。之后再拍1下是降1個亮度等級，拍2下是升1個亮度等級。
七． 設(shè)計感想
這次單片機課程設(shè)計中，雖然使用到的器件非常簡單，程序涉及的知識也不多，但是整個程序在邏輯上要求比較高，在編程初期思考了很久。在整個設(shè)計過程中，硬件電路的焊接比較順利，在調(diào)試中也只遇到了消抖的問題。在整個實驗中熟悉了C語言在單片機編程中的應用，感覺高級語言有很大優(yōu)勢，如果邏輯比較復雜的程序用匯編來做的話無法想象。
附件：程序代碼 #include
i=0;
j=0;
t=0;
k=0;
LED1 = 0;
LED2 = 0;
LED3 = 0;
LED4 = 0;
PX0=1;
PT0=0;
PT1=0;
EX0=1;
ET0=1;
ET1=1;
IT0=0;
EA=1;
while(1);}
//變量初始化
//IO口初始化
//外部中斷優(yōu)先級高
//定時器中斷優(yōu)先級低
//外部中斷允許
//定時器中斷允許
//邊沿觸發(fā)
//總中斷允許 4
/****************************************/ /*函數(shù)名：外部中斷***********************/ /*功能：定時器初始化、外部中斷標志數(shù)累加*/ /****************************************/ void sound_int(void)interrupt 0 {
EX0=0;
//關(guān)外部中斷
k=0;
//定時器1中斷計數(shù)清0
j=j+1;
//外部中斷計數(shù)
TMOD=0x22;
//定時器0工作方式2 ,定時器1作方式2
TH0=56;
//定時中斷1次200us
TL0=56;
TF0=0;
//定時器0清0
TR0=1;
//啟動T0
TH1=56;
TL1=56;
TF1=0;
TR1=1;
} /**********************************************/ /*函數(shù)名：定時器中斷0**************************/ /*功能：從第一次外部中斷開始計時，2S后選擇分支*/ /**********************************************/ void t0(void)interrupt 1 { t=t+1;
//進中斷次數(shù)累加，使定時時間為200us*10000=2S if(t==10000)
//從第一次外部中斷開始計時，2S后選擇分支
{
switch(i)
{
case 0:t0_0();break;
case 1:t0_1();break;
case 2:t0_2();break;
case 3:t0_3();break;
case 4:t0_4();break;
}
} } /**********************************************/ /*函數(shù)名：定時器中斷1**************************/ /*功能：400ms消抖******************************/ /**********************************************/ void t1(void)interrupt 3 { k=k+1;if(k==2000)
EX0=1;} /**********************************************/ /*功能：不同狀態(tài)下對外部中斷的不同響應*********/ /**********************************************/ //----------------void t0_0(void)
{ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright0();break;
case 1:bright1();break;
case 2:bright2();break;
case 3:bright3();break;
default:bright4();break;} } //----------------void t0_1(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright1();break;
case 1:bright0();break;
default:bright2();break;} } //----------------void t0_2(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright2();break;
case 1:bright1();break;
default:bright3();break;} } //----------------void t0_3(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 0:bright3();break;
case 1:bright2();break;
default:bright4();break;} } //----------------void t0_4(void){ TR0=0;TR1=0;EA=0;switch(j){
case 1:bright3();break;
default:bright4();break;} } /**********************************************/ /*功能：燈的四個顯示狀態(tài)***********************/ /**********************************************/ void bright0(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=0;j=0;t=0;k=0;EA=1;} //----------------
void bright1(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=1;j=0;t=0;k=0;LED1=1;EA=1;}
//----------------void bright2(void){ TR0=0;LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=2;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;EA=1;
} //----------------void bright3(void){ LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=3;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;LED3=1;EA=1;}
//----------------void bright4(void){
LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;i=4;j=0;t=0;k=0;LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;EA=1;}
//----------------
第二篇：數(shù)電課程設(shè)計 聲控燈設(shè)計
聲光控延時照明燈的設(shè)計
一、設(shè)計目的
本次設(shè)計是以實踐性為課題，起到鞏固所學知識，加強綜合能力，培養(yǎng)電路設(shè)計能力，提高實驗技術(shù)，啟發(fā)創(chuàng)新思想的效果。
用聲光控延時開關(guān)代替住宅小區(qū)的樓道上的開關(guān)，只有在天黑以后，當有人走過樓梯通道，發(fā)出腳步聲或其它聲音時，樓道燈會自動點亮，提供照明，當人們進入家門或走出公寓，樓道燈延時幾分鐘后會自動熄滅。在白天，即使有聲音，樓道燈也不會亮，可以達到節(jié)能的目的。聲光控延時開關(guān)不僅適用于住宅區(qū)的樓道，而且也適用于工廠、辦公樓、教學樓等公共場所，它具有體積小、外形美觀、制作容易、工作可靠等優(yōu)點。
二、方案設(shè)計
電路由直流供電電路、控制電路、延時電路三部分組成。控制電路采用基本數(shù)字邏輯單元進行設(shè)計。
直流供電電路 由D1-D4組成橋式整流電路。交流220V電壓經(jīng)橋式整流橋后變成脈動的直流電，供后續(xù)電路工作。
控制電路由四與非門CD4011、駐極體話筒BM、光敏電阻R5、三極管9014、單向可控硅SCR等元器件組成。由CD4011的選定的輸出端控制晶閘管的關(guān)閉，從而控制整個燈的關(guān)滅。光敏電阻在白天時，電阻值小，CD40011輸出永遠為低電平，晶閘管為低電壓，不導通，燈不亮。光敏電阻在夜晚時阻值大，光敏電阻與聲音信號的有無一起控制CD4011的輸出。夜晚當有聲音時，聲音信號經(jīng)過放大，與光敏電阻控制的CD40011輸出為高電平，晶閘管導通，燈亮。無聲音信號時，不亮。
延時電路 有電容C和電阻R的沖放電里控制。
三、電路設(shè)計及理論分析
1、原理框圖
圖1 聲控燈原理框圖
圖2 聲控電路原理圖
2．單元電路設(shè)計及分析
電路由直流供電電路、控制電路、延時電路三部分組成。2.1 直流供電電路
直流供電電路由D1-D4組成橋式整流電路。交流220V電壓經(jīng)橋式整流橋后變成脈動的直流電，供后續(xù)電路工作。
2.2 控制電路
控制電路由四與非門CD4011、駐極體話筒BM、光敏電阻R5、三極管9014、單向可控硅SCR等元器件組成。
白天，由于光敏電阻R5阻值低，其兩端電壓低，CD4011的一腳為低電平，3腳即變成高電平，導致11腳為低電平，即單向可控硅控制極G為低電平，單向可控硅截止，燈泡不亮。
夜晚，由于光敏電阻沒有受到陽光照射，其阻值很高，兩端電壓較高，即1腳變成高電平，此時3腳的狀態(tài)受2腳控制，若2腳為高電平，則3腳為低電平，若2腳為低電平，則3腳位高電平。
當駐極體接收到聲音信號后，經(jīng)C1的濾波作用，被三極管Q1放大，當被放大的信號達到峰值時，此時2腳即便為高電平，3腳變?yōu)榈碗娖剑?1腳高電平，單向可控硅控制極變成高電平，單向可控硅導通，燈泡點亮。
當駐極體沒有接收到聲音信號時，2腳為低電平，燈泡不亮，工作原理類同白天情況。
2.3 延時電路
由C3、R7組成，通過C3的充放電來維持燈泡的點亮狀態(tài)，延時的時間由C3的容量及R7的阻值來決定。
3、整個電路的工作原理分析
圖5 電路的工作原理詳細框圖
聲光控延時開關(guān)的電路原理圖見圖2所示。電路中的主要元器件是使用了數(shù)字集成電路CD4011，其內(nèi)部含有4個獨立的與非門VD1~CD4，使電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠性高。顧名思義，聲光控延時開關(guān)就是用聲音來控制開關(guān)的“開啟“，若干分鐘后延時開關(guān)“自動關(guān)閉”。因此，整個電路的功能就是將聲音信號處理后，變?yōu)殡娮娱_關(guān)的開動作。明確了電路的信號流程方向后，即可依據(jù)主要元器件將電路劃分為若干個單元，由此可畫出圖5電路的工作原理詳細框圖來分析圖2。
聲音信號(腳步聲、掌聲等)由駐極體話筒BM接收并轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)C1耦合到9014的基極進行電壓放大，放大的信號送到與非門(VD1)的2腳，R3、R6是9014的偏置電阻，C2是電源濾波電容。為了使聲光控開關(guān)在白天開關(guān)斷開，即燈不亮，由光敏電阻R5等元件組成光控電路，R4和R5組成串聯(lián)分壓電路，白天光敏電阻兩端的電壓低，不管有沒有聲音信號傳來，CD4011的3號端口始終為低電平，整個CD4011輸出端11號端口為低電平，晶體閘始終處于斷開狀態(tài)，燈不亮。夜晚環(huán)境無光時，光敏電阻的阻值很大，R5兩端的電壓高，即CD401，改變R7或C3的值，可改變延時時間，滿足不同目的。VD3和VD4構(gòu)成兩級整形電路，將方波信號進行整形。當C3充電到一定電平時，信號經(jīng)與非門VD3、VD4后輸出為高電平，使單向可控硅導通，電子開關(guān)閉合；C3充滿電后只向R7放電，當放電到一定電平時，經(jīng)與非門VD3、VD4輸出為低電平，使單向可控硅截止，電子開關(guān)斷開，完成一次完整的電子開關(guān)由開到關(guān)的過程。
二極管D1～D4將交流220v進行橋式整流，變成脈動直流電，又經(jīng)R3降壓，C2濾波后即為電路的直流電源，為BM、9014、IC CD4011等供電。
四、心得體會
通過此次課程設(shè)計，學習到了如何應用理論知識驗證并解決實際生活中遇到的相關(guān)問題以及各種元器件的工作原理和實際應用，使之受益匪淺。
第三篇：單片機課程設(shè)計
單片機課程設(shè)計
課題： 簡易電子琴設(shè)計
學
院：
電氣與信息工程學院 專
業(yè)：
電子信息工程 姓
名：
李琳琳 學
號：
093411106
指導老師：
田巍
河南城建學院
2014年
01 月
01 日
第四篇：單片機課程設(shè)計
課 程 設(shè) 計
設(shè)計題目： 基于單片機的8*8點陣顯示數(shù)字設(shè)計
學生姓名： 指導教師： 二級學院： 專
業(yè)： 班
級： 學
號：
目 錄
摘要??????????????????????????Ⅱ 1 方案選擇及總體設(shè)計???????????????????1 1.1方案確定?????????????????????1 1.1.1功能要求????????????????????1 1.1.2方案確定????????????????????1 1.2器件選擇?????????????????????1 2 控制系統(tǒng)設(shè)計??????????????????????2 2.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計?????????????????2 2.1.1整體模塊設(shè)計??????????????????2 2.1.2單片機AT89C51?????????????????2 2.1.3單片機最小系統(tǒng)設(shè)計???????????????5 2.1.3.1晶振電路設(shè)計?????????????????5 2.1.3.2復位電路設(shè)計?????????????????5 2.1.4驅(qū)動電路設(shè)計??????????????????6 2.1.5LED點陣顯示設(shè)計????????????????9 2.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計?????????????????11 2.2.1軟件設(shè)計思想??????????????????11 2.2.2主程序流程圖??????????????????11 2.2.3子程序流程圖??????????????????13 3 系統(tǒng)仿真及調(diào)試????????????????????14 3.1系統(tǒng)調(diào)試?????????????????????14 3.2系統(tǒng)仿真?????????????????????14 3.2.1protrus軟件仿真????????????????14 3.2.2程序??????????????????????14 總結(jié)?????????????????????????^?17 參考文獻????????????????????????18
I
摘 要
現(xiàn)在市場上各類基于LED的顯示屏較多，但大部分產(chǎn)品為單一模式的LED顯示屏，其在顯示內(nèi)容的更換及顯示屏的重組等方面都存在不便之處。但隨著信息化社會的迅速發(fā)展，LED顯示屏正在向顯示內(nèi)容豐富、信息更改方便等方面發(fā)展。因此制作一款多功能的LED廣告顯示屏是非常有意義地。
LED驅(qū)動顯示采用動態(tài)掃描方法，動態(tài)掃描方式是逐行輪流點亮，這樣掃描驅(qū)動電路就可以實現(xiàn)多行的同名列共用一套列驅(qū)動器。以8×8點陣為例，把所有同一行的發(fā)光管的陽極連在一起，把所有同一列的發(fā)光管的陰極連在一起（共陽的接法），先送出對應第1行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第1行使其燃亮一定的時間，然后熄滅；再送出第2行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第2行使其燃亮相同的時間，然后熄滅；第8行之后，又重新燃亮第1行，反復輪回。當這樣輪回的速度足夠快（每秒24次以上），由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形。該方法能驅(qū)動較多的LED，控制方式較靈活，而且節(jié)省單片機的資源。
本次課程設(shè)計的題目為8×8點陣數(shù)字顯示，設(shè)計的任務為使用單片機控制8×8的點陣顯示0到9的數(shù)字，不僅顯示清晰，并且每經(jīng)過一定時間，顯示的數(shù)字加一，從0 到 9 循環(huán)。以AT89C51單片機為核心，采用串行傳輸、動態(tài)掃描技術(shù)，制作一款模塊化LED多功能顯示屏。
在資料收集方面，主要是參考了《51單片機原理及應用—基于Keil C與Proteus》一書，結(jié)合了一些網(wǎng)絡資料，以及一些集成塊的使用說明書。
在整個工作過程中，根據(jù)收集來的資料繪制出大概的原理圖，然后通過Proteus仿真，與此同時運用Keil 編程，用Keil 與Proteus進行聯(lián)調(diào)，調(diào)試成功后確定了原理圖和控制程序。
II
第一章 方案選擇及總體設(shè)計
1.1 方案確定
1.1.1 功能要求
1、采用STC-51單片機作為微處理器。
2、設(shè)計一個8×8點陣LED數(shù)碼字符顯示器。
3、在目測條件下LED顯示屏各點亮度均勻、充足、穩(wěn)定、清晰無串擾。
4、動態(tài)顯示“0——9”幾個字符。
1.1.2 方案確定
采用ST89C51單片機作為微處理器，將共陽極二極管用共陰型接法連接成8×8點陣LED數(shù)碼字符陣列，通過程序控制，采用動態(tài)顯示，建立字符庫“0——9”。
1.2 器件選擇
微處理器采用ST89C51系列單片機，ST89C51單片機是這幾年在我國非常流行的單片機，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）高性能單片機，可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次，具有低功耗、高性能的特點。
AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。
第二章 控制系統(tǒng)設(shè)計
2.1控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1.1整體模塊設(shè)計
本設(shè)計行、列驅(qū)動電路，顯示器電路，運用單片機的智能化，系統(tǒng)的將每個功能電路模塊連接在一起，總體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2-1所示。
點陣顯示器行驅(qū)動電路PC上位機單片機8×8點陣LED顯示器電路點陣顯示器列驅(qū)動電路
圖2-1 硬件系統(tǒng)框圖
此次需要實現(xiàn)的功能是利用一個ST89C51，一個8×8LED點陣，動態(tài)顯示“0——9”10個字，采用PC上位機驅(qū)動顯示電路。
2.1.2 單片機AT89C51 AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS8位單片機,片內(nèi)含4k bytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn), 兼容標準MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強大AT89C51單片機能提供許多高性價比的應用場合,可靈活應用于各種控制領(lǐng)域。
AT89C51單片機引腳圖如圖2-2所示。
圖2-2 AT89C51引腳圖
AT89C51管腳說明： VCC：供電電壓。GND：接地。
P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。
P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。
P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行
存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。
P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。
P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： P3口管腳
備選功能： P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）P3.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）
P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。
RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。
ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。
/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。
/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。
XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：
來自反向振蕩器的輸出。
2.1.3 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計
單片機的最小系統(tǒng)是能夠讓單片機工作的最小硬件電路。除了單片機外，最小系統(tǒng)還包括復位電路和時鐘電路。
復位電路：單片機的復位電路接在復位信號RST上，復位電路用于將單片機內(nèi)部電路的狀態(tài)恢復到初始值。需要復位時按下按鈕即可。
時鐘電路：時鐘電路為單片機工作提供基本時鐘。時鐘電路中包含一個晶體振蕩器，簡稱晶振，頻率范圍是1.2~12MHz。晶體振蕩頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率也越高，單片機的運行速度也就越快
ST89C51單片機最小系統(tǒng)電路由復位電路、晶振電路兩部分組成。2.1.3.1 晶振電路設(shè)計
ST89C52單片機芯片內(nèi)部設(shè)有一個由反向放大器構(gòu)成的振蕩器，XTAL1和XTAL2分別為振蕩電路的的輸入端和輸出端，時鐘可有內(nèi)部或外部生成，在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就會產(chǎn)生自激振蕩。系統(tǒng)采用的定時元件為石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶振頻率采用12MHZ，C1、C2的電容值取30pF，電容的大小起頻率微調(diào)的作用。晶振電路圖如圖2-3所示。
C1XTAL130pFC2XTAL230pF圖2-3 晶振電路圖
X112MHZ
2.1.3.2 復位電路設(shè)計
ST89C51單片機在啟動運行時或者出現(xiàn)死機時需要復位，使CPU以及其他功能部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機有多種復位方式，常用的復位操作有上電復位和手動復位方式。本設(shè)計采用最簡單的上電復位方式，電路如圖2-4所示。上電復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，復位電路產(chǎn)生的復位信號（高電平有效）由RST引腳送入到內(nèi)部的復位電路，對ST89C51單片機進行復位，復位信號要持續(xù)兩個機器周期（24個時鐘周期）以上，才能使ST89C51單片機可靠復位。當上電時，C1相當于短路，有時碰到干擾時會造成錯誤復位，可在復位端加個去耦電容，可以取得很好的效果。
ST89C51單片機復位電路如下圖所示：
VCCAT89C51VCCC510MF/25VRSTR94.7KVSSR24.7KVSSRSTR1C10MF/25VS5 RSTVCCAT89C51VCC
圖2-4 上電復位電路圖
圖2-5 按鍵電平復位電路圖
復位電路工作原理：
上電瞬間RST引腳的電位與VCC等電位，RST引腳為高電平，隨著電容C5充電電流的減少，RST引腳的電位不斷下降，可以保持RST引腳在為高電平的時間內(nèi)完成復位操作。
當單片機已在運行當中時，按下復位鍵S5后再松開，也能使RST引腳為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)ST89C51單片機復位。
2.1.4 驅(qū)動電路設(shè)計
驅(qū)動電路圖如圖2-6所示。
圖2-6 驅(qū)動電路圖
74LS245引腳圖如圖2-7所示。
圖2-7 74LS245引腳圖
引出端符號： A A總線端
B B總線端
/G 三態(tài)允許端(低電平有效)DIR 方向控制端
74LS245是用來驅(qū)動LED或者其他的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。
如果用89C51的P0口輸出到數(shù)碼管，那就要考慮到數(shù)碼管的亮度以及P0口帶負載的能力，當89C51單片機的P0口總線負載達到或超過P0最大負載能力時，必須接入74LS245等總線驅(qū)動器。選用74LS245提高驅(qū)動能力。P0口的輸出經(jīng)過74LS245提高驅(qū)動后，輸出到數(shù)碼管顯示電路。
工作原理：
當片選端/CE低電平有效時，DIR=“0”，信號由B向A傳輸;（接收）DIR=“1”，信號由A向B傳輸；（發(fā)送）當CE為高電平時，A、B均為高阻態(tài)。
正向點亮一顆LED，至少也要10～20mA，若電流不夠大，則LED不夠大。而不管是ST89C51的I/O口，還是TTL、CMOS的輸出端，其高態(tài)輸出電流都不是很高，不過1～2mA而已。因此很難直接高態(tài)驅(qū)動LED，這時候就需要額外的驅(qū)動電路，通常有共陽型與共陰型LED陣列驅(qū)動電路，本設(shè)計才用共陰型高態(tài)掃描信號驅(qū)動電路。
共陰型LED陣列驅(qū)動電路采用高態(tài)掃描，也就是任何時間只有一個高態(tài)信號，其它則為低態(tài)。一行掃描完成后，再把高態(tài)信號轉(zhuǎn)化到近鄰的其他行，掃描信號接用一個反向驅(qū)動器，ST89C51本身內(nèi)置一個反向驅(qū)動器，本設(shè)計將ST89C51作為點矩陣顯示控制系統(tǒng)的控制核心，通過點矩陣實時顯示并移動字符。
單片機的串口與行驅(qū)動器相連，用來發(fā)送顯示數(shù)據(jù)信息。P3口與LED陣列的行引腳相連，送出數(shù)據(jù)、地址以及系統(tǒng)控制信號。輸出低態(tài)時，最大可吸取0.5A，即500mA，若每個LED取30mA，7個LED同時點亮，需要210mA，完全滿足LED點亮的基本條件。
所要顯示的信號送入74LS245芯片，然后連接到LED陣列的列陣腳。對于高態(tài)的顯示信號，將可提供其所連接LED的驅(qū)動電流，而這個驅(qū)動電流經(jīng)過LED到輸出端，形成正向回路，即可點亮該LED。其中每個晶體管任何時間只需負
責驅(qū)動一個LED，所以選擇30mA射極電流的晶體管。驅(qū)動電路如圖2-6所示。
2.1.5 LED點陣顯示設(shè)計
本設(shè)計采用ATMEL公司的AT89C51作矩陣顯示控制系統(tǒng)控制核心，12MHZ晶振,8?8點陣共陽LED顯示器。其中，P0口作為字符數(shù)據(jù)輸出口,P3口為字符顯示掃描輸出口,第31腳(EA)接電源，改變電阻（270×8）的大小可改變顯示字符的亮度，驅(qū)動用74LS245芯片。
本設(shè)計LED矩陣顯示器電路選用8×8點陣模塊，系統(tǒng)由單片機控制。LED顯示屏是將發(fā)光二極管按行按列布置的，在掃描驅(qū)動方式下可以按行掃描按列控制，也可以按列掃描按行控制。本文就是使用1塊8×8點陣，采用按列掃描按行控制控制方式，掃描順序自左向右，以滿足數(shù)字顯示的要求。8×8點陣LED結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。
8×8點陣LEDabcdefgh12345678
圖2-8 LED數(shù)碼顯示管
8×8 點陣LED的工作原理：LED點陣的顯示方式是按顯示編碼的順序，一行一行地顯示。對于共陽型的點陣來說，當某一點所在的行對應高電平“1”并且其所在的列對應低電平“0”的時候，這一點就會被點亮。將每一行的顯示時間進行一定的延時,由于人的視覺暫留現(xiàn)象，就會感覺到8行LED是在同時顯示的。若顯示的時間太短，則亮度不夠，若顯示的時間太長，將會感覺到閃爍。圖2-9為8×8點陣LED外觀及引腳圖，其等效電路如圖2-10所示，只要其對應的X、Y軸順向偏壓，即可使LED發(fā)亮。例如如果想使左上角LED點亮，則Y0=1，X0=0即可。應用時限流電阻可以放在X軸或Y軸。一個8×8點陣是由64個發(fā)光二極管按規(guī)律組成的，如圖2-10所示。圖中，行接高電平，列接低電平，發(fā)光二極管導通發(fā)光。
圖2-9 8×8點陣LED外觀及引腳圖
圖2-10 8×8點陣LED等效電路
8×8點陣數(shù)字顯示的編碼原理: 8×8點陣數(shù)字顯示主要應用行掃描動態(tài)顯示的方法實現(xiàn)，如圖2-11所示，將行線依次置零，一次對列線編碼，有紅色填充部分為1，無填充部分為0。
圖2-11 8×8點陣數(shù)字顯示的編碼原理
如此可得到“0”的編碼為{0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00},同理可得到：
{0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00}
//1 {0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00}
//2 {0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//3 {0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00}
//4 {0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00}
//5 {0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00}
//6 {0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00}
//7 {0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00}
//8 {0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00}
//9 2.2控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
2.2.1 軟件設(shè)計思想
主程序先進行設(shè)置中斷，并啟動，再進行鍵盤掃描載入“0——9”字型，然后判斷一組字型是否掃描完，按不同情況進行循環(huán)調(diào)用子程序。進入子程序后，首先設(shè)置相應的程序，反復調(diào)用顯示子程序，并在顯示過程中反復調(diào)用鍵盤掃描子程序進行延時，判斷是否退出相應的方式顯示子程序。設(shè)計過程中，能很好得提高按鍵響應速度。
2.2.2 主程序流程圖
主程序首先設(shè)置并啟動T0中斷，然后調(diào)用初始化程序，為后面程序要用到的數(shù)據(jù)調(diào)入，并清零一些用到的數(shù)據(jù)單元，然后載入“0——9”字型，進行掃描。圖2-12為主程序流程圖。
圖2-12 主程序流程圖
2.2.3 子程序流程圖（定時中斷服務程序）
圖11 子程序流程圖（定時中斷服務程序）
第三章 系統(tǒng)仿真及調(diào)試
3.1系統(tǒng)調(diào)試
根據(jù)硬件電路圖核對了元器件的型號、極性，安裝是否正確，檢查硬件電路連線是否與電路原理圖一致，檢查電路元器件是否都已經(jīng)連接好。
通電后，用示波器檢測單片機的復位和晶振電路是否有復位信號和振蕩信號。
3.2 系統(tǒng)仿真
3.2.1 proteus軟件仿真
使用proteus原理及仿真如圖3-1所示。
如圖3-1 proteus原理及仿真圖
3.2.2 程序
#include
{ 0x00,0x3e,0x41,0x41,0x41,0x3e,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x21,0x7f,0x01,0x00,0x00，//0 //1 0x00,0x27,0x45,0x45,0x45,0x39,0x00,0x00，//2 0x00,0x22,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，//3 0x00,0x0c,0x14,0x24,0x7f,0x04,0x00,0x00，//4 0x00,0x72,0x51,0x51,0x51,0x4e,0x00,0x00, 0x00,0x3e,0x49,0x49,0x49,0x26,0x00,0x00, 0x00,0x40,0x40,0x40,0x4f,0x70,0x00,0x00，0x00,0x36,0x49,0x49,0x49,0x36,0x00,0x00，0x00,0x32,0x49,0x49,0x49,0x3e,0x00,0x00
};uchar i=0,t=0,Num_Index;//主程序 void main(){ P3=0x80;
Num_Index=0;
//從0開始顯示
TMOD=0x00;
//T0方式0 TH0=(8192-2000)/32;//2ms定時
TL0=(8192-2000)%32;IE=0x82;
//允許T0中斷
TR0=1;
//啟動T0 while(1);}
//T0中斷函數(shù)
void LED_Screen_Display()interrupt 1 { TH0=(8192-2000)/32;
//恢復初值
TL0=(8192-2000)%32;P0=0xff;
//輸出位碼和段碼
P0=~Table_of_Digits[Num_Index*8+i];P3=_crol_(P3,1);
//P3循環(huán)向左一位 //5 //6 //7
//8 //9
}
if(++i==8)i=0;if(++t==250){
} t=0;
//每屏一個數(shù)字由8個字節(jié)構(gòu)成 //每個數(shù)字刷新顯示一段時間
if(++Num_Index==10)Num_Index=0;//顯示下一個數(shù)字
總結(jié)
經(jīng)過單片機的課程設(shè)計，我有了很大的收獲。
首先，就是讓我加深了對單片機的掌握和理解與應用，知道單片機到底是怎樣控制點陣，怎樣應用在生活中的。并且讓我懂得了要善于思考，追求嚴謹，認真解決問題，才會有更多的收獲。
然后，提高了通過查閱資料解決問題的能力。通過查閱大量的相關(guān)資料，詳細了解了LED的發(fā)光原理和LED顯示屏的原理，了解了LED的現(xiàn)狀，清楚地了解了LED顯示屏與其它顯示屏相比較有那些優(yōu)點，明確了研究目標。并且通過對單片機資料的查閱和應用，更進一步增加了對單片機知識的理解和運用能力。并證實了自己的思路：“查資料→思考總結(jié)→運用→找出差錯，再查資料和向別人詢問→再次運用”的正確性。
最后，本系統(tǒng)能夠完成設(shè)計任務，能夠顯示數(shù)字0-9，并且顯示也較為穩(wěn)定清晰。本系統(tǒng)具有硬件少，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，性能穩(wěn)定可靠，成本低等特點。在本次課程設(shè)計中，主要使用了Proteus和Keil等軟件進行硬件電路和控制程序的設(shè)計，加深了對這些軟件的了解。感到Proteus對電子專業(yè)的同學來說是一個很有用的軟件?？傮w來說這次的課程設(shè)計很成功，達到了預想的目的：學到了知識，提高了能力，完成了任務。
參考文獻
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[4] 張毅剛，彭喜元等 《新編MCS-51單片機應用設(shè)計 》黑龍江 哈爾濱工業(yè)大學出版社 [5] 李朝青，劉艷玲編著 《單片機原理及接口技術(shù)》北京 航空航天大學出版社
第五篇：單片機課程設(shè)計
基于單片機的火災智能報警控制系統(tǒng)的設(shè)計
前言
在各種災害中，火災是最經(jīng)常、最普通地威脅公眾安全和社會發(fā)展的災害之一。人類能夠?qū)疬M行利用和控制，是文明進步的一個重要標志?；?，給人類帶文明進步、光明和溫暖。但是，失去控制的火，就給人類造成災害。據(jù)統(tǒng)計，我國 70 年代火災年平均損失不到 2.5 億元，80 年代火災年平均損失不到
3.2 億元。進入 90 年代，特別是 1993 年以來，火災造成的直接財產(chǎn)損失上升到年均十幾億元，年均死亡 2000 多人。2010年上海靜安區(qū)高層住宅著火，導致58人死亡，70余人受傷。2014年1月云南香格里拉大火，燒毀房屋100多棟，直接經(jīng)濟損失1億多元人民幣?；馂氖录?jīng)常發(fā)生，防止火災事故關(guān)系到人民群眾的生命財產(chǎn)安全和社會和諧穩(wěn)定?，F(xiàn)在各種電子產(chǎn)品的普及，再加上人們防火意識的不強，這些都給火災的發(fā)生帶來了巨大的安全隱患。
對于火災最關(guān)鍵的問題在于預防，目前防火報警系統(tǒng)趨于智能化、自動化，靈敏程度也越來越高。在這種背景下，基于單片機的火災智能報警控制系統(tǒng)能突顯出其巨大的優(yōu)越性。目前，國內(nèi)大多數(shù)偏重于商場、賓館、高級寫字樓、大型倉庫等大型火災報警系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計。本系統(tǒng)側(cè)重于小型火災智能報警系統(tǒng)的設(shè)計，可在火災發(fā)生初期檢測到并且報警，還能夠?qū)崟r顯示溫度和煙霧濃度。
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