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单片机课程设计--以智能速度里程表为主的多功能系统设计.doc
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2022-07-08
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单片机课程设计--以智能速度里程表为主的多功能系统设计
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《单片机原理及应用》课程设计报告
一、课程设计目的
《单片机原理及应用》课程设计是一项重要的实践性教育环节,是学生在校
期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中,在教师指导下,运用工程的
方法,通过一个简单课题的设计练习,可使学生通过综合的系统设计,熟悉应用
系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法,了解必须提交
的各项工程文件,也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。
通过课程设计,应能加强学生如下能力的培养:
(1) 独立工作能力和创造力;
(2) 综合运用专业及基础知识,解决实际工程技术问题的能力;
(3) 查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力;
(4) 工程绘图的能力;
(5) 编写技术报告和编制技术资料的能力。
二、设计要求
1、总体要求
(1) 独立完成设计任务
(2) 绘制系统硬件总框图
(3) 绘制系统原理电路图
(4) 制定编写设计方案,编制软件框图,完成详细完整的程序清单和注释;
(5) 制定编写调试方案,编写用户操作使用说明书
(6) 写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计
思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明,并
对所完成的设计作出评价,对自己整个设计工作中经验教训,总结收获和今后研
修方向。
2、具体要求
本次工程实践主要以单片机为基础,进行单片机软件编程,目的是为了提高
学生的软件编程和系统设计能力,整个设计系统包括两个部分,硬件及软件部分,
硬件部分已经制作成功,学生只需要掌握其原理和焊接相应的元器件,掌握元器
件的辨别和元器件的作用以及应用场所即可,另外对所焊接的电路还需要进行仔
细的检查,判断是否有焊接错误的地方或者短路的地方,对出现的异常情况要能
够根据现象判别原因,并具备解决问题的能力,从而切实提高学生的硬件电子电
路的分析、判断能力。
软件编程是本次工程实践的重要环节。在为期两周的工程实践中,将占据主
要时间,学生要完成的软件编程任务主要包括以下几点:
1)、熟悉 Keil C51 编程平台及 Proteus 仿真;
2)、编写、调试蜂鸣器、继电器动作、方波程序并进行软硬件联调;
3)、编写、调试 LED 流水灯(循环显示)程序并进行软硬件联调;
4)、编写、调试键盘扫描子程序并进行软硬件联调;
5)、编写、调试数码管动态扫描程序并进行软硬件联调 。
3、具体课题:
本题属于多功能任务设计,基于本实验室所提供的电路模板,具体题目为:
以智能速度里程表为主的多功能任务设计;
课题名字的多功能任务的含义是:要求所设计的电路和程序必须实现 4 个功
能,电路提供四个按键,要求同学们能编写、调试对应的键盘扫描子程序,从而
实现,当按下 A 按键,实现蜂鸣器或继电器动作,当按下 B 按键,实现 LED 流水
灯(循环显示),当按下 C 按键,实现数码管动态扫描显示(显示内容可以自己
确定),前 3 个功能,对于每个课题都是相同,只有最后一个按键不同,其功能
取决于所选课题名称,即当按下 D 按键,要求实现相应课题的最主要的功能,例
如,对于“以智能温度计为主的多功能任务设计”的课题,当按下该课题所对应
的 D 按键,就要实现显示温度的功能,其余类似。
三、设计步骤
3.1 硬件初步设计
图 1 硬件总框图
3.1.1 按键控制扫描模块:
按键用于控制数码显示、LED 显示、扬声器等模块的工作。通过扫描按键是
否按下,来设定上述各模块的工作情况,使各模块可以在按键的控制下,有序地
进行工作。
3.1.2 扬声器模块:
本设计是通过 P3.7 口控制扬声器发出连续,断续的声音。当按键 1 按下时,
则由 P3.7 口输出方波信号,使扬声器发出声音。
3.1.3LED 显示模块:
根据流水灯的形式,建立流水灯显示程序。本设计中通过 P2 口控制流水灯
的显示,8 个 LED 共阳极,故 P2 口低电平有效。
3.1.4 数码显示模块:
根据实际确定字形码表,建立显示子程序。本设计中采用四位共阳极数码管,
通过单片机 AT89C52 的 P1 口控制其位选,以达到动态显示的效果,再通过 P0 口
控制其段选以显示相应的数值。
数码管有共阳和共阴之分,可用静态显示,也可用动态显示。静态显示,原
理简单,容易编程,但电路复杂占用的资源较多。动态显示电路,控制较难,但
电路简单,在资源紧张时是首选。这里用的是动态显示。数码管动态显示接口是
单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的 8 个显
示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起。
汇编语言
单片机
LED 流水灯
蜂鸣器
动态数码管
速度里程表
字型
共阳极段码
字型
共阳极段码
0
C0H
5
92H
1
F9H
6
82H
2
A4H
7
F8H
3
B0H
8
80H
4
99H
9
90H
表 1 数码管动态显示接口地址
3.2 硬件原理电路图
图 2 硬件原理电路图
本设计中所用的单片机型号为AT89C52 ,其主要特性为:
1)有 CHMOS 工艺的节能运行方式
2)兼容 MCS51 指令系统
3)3 个 16 位可编程定时/计数器中断
4)2 个串行中断
5)2 个外部中断源
6)2 个读写中断口线
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