摘要
随着互联网技术带动下的物联网的发展，智能家居逐渐开始迅猛发展。照明作为家庭用电中的重要部分，智能照明也拥有广阔的发展前景。而且随着人们对能源节约的越来越深入人心的认识，设计一种可以随着光照强度的变化来调节自身亮度的照明设备显得很有必要。
针对这一问题，本设计采用光照传感器模块采集环境光照强度，然后利用STC89C51单片机对灯光亮度进行控制，完成了光照强度的实时检测与显示，同时可对灯光进行相应的亮度调节，完成了各功能模块的硬件电路设计和软件程序编写，最后用Proteus进行了模拟仿真。仿真结果表明该设计实现了光照强度的实时检测与显示并能对灯光亮度进行适当调节。
关键词：智能照明；光照强度检测；STC89C51；灯光自动控制；
Abstract
With the development of Internet technology, the smart home is beginning to develop rapidly.As an important part of the household,intelligent illumination also has a huge development prospect.And as the understanding of energy saving is deeply rooted in people’s mind, designing a kind of light which can change its light intensity with the surrounding is very necessary.
In order to solve this problem, this design uses the light sensor module to collect environmental light intensity and then use STC89C51 microcontroller to control the light https://www.doczj.com/doc/354405539.html,pleted the real-time detection and display for the light intensity, and to adjust the brightness of the lighting accordingly a system of the design of the hardware system and software program. After the simulation with the Proteus. The simulation results show that the design realizes the real-time detection and display of the light intensity and can adjust the brightness of the light.
Keywords：Intelligent lighting；Light intensity test；STC89C51；Automatic lighting control
目录
摘要.............................................................. I
目录............................................................ III
1 绪论......................................................... - 1 -
1.1 课题研究的背景及意义..................................... - 1 -
1.2 国外研究现状............................................. - 2 -
1.4 本设计主要内容........................................... - 3 -
2 方案分析..................................................... - 4 -
2.1 光照传感器的方案分析..................................... - 4 -
2.2 调光方式的方案分析....................................... - 4 -
3 硬件设计..................................................... - 6 -
3.1 硬件选型及电路设计....................................... - 6 -
3.1.1 单片机............................................ - 6 -
3.1.2 晶振电路.......................................... - 7 -
3.1.3 复位电路.......................................... - 8 -
3.1.4 光照强度传感器.................................... - 8 -
3.1.5 显示电路......................................... - 10 -
3.1.6 调光电路.......................................... - 11 - 3.2 整体电路设计............................................ - 12 -
4 软件设计.................................................... - 13 -
4.1 系统软件功能............................................ - 13 -
4.2 程序调试................................................ - 14 -
4.3 仿真分析................................................ - 16 -
致谢......................................................... - 23 -
参考文献.................................................... - 24 -
附录：程序代码................................................. - 26 -
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
电灯是人类最伟大的发明之一。自从有了电灯，人类就没有了对黑夜的恐惧。自从有了电灯，人类就增添了光明的信心。自从爱迪生发明第一盏炭丝白炽灯以来，电灯光源经历了由白炽灯到低气压气体放电灯，到HID高强度气体放电灯，再到LED发光二极管的演变。电灯光源演变的动力基本在于更高的亮度需求，更低的能耗要求等等。
随着科学水平的发展和社会的进步，人们对能源的需求量愈来愈大[1]。而受限于目前大比例使用的化石能源的不可取代性。能源的节约与合理利用成为社会科学中迫切需求的研究课题。在能量消耗之中，照明所消耗的电量在每一个国家的用电总量中都占比较大的比例。据相关部门统计，照明应用消耗的能源大约占全球消耗总能源的19%[2]。其中我国每年照明消耗的电量占全国总耗电量的12%；随着我国经济社会的快速发展，照明用电量还在以大约每年5%的速度增长。在很多使用照明设备场合，由于大多数照明设备灯光不可调节，所以产生许多不必要的能量浪费和由此产生的经济损失。因此设计一种可以随着外界光照强度变化来调节照明设备的照明强弱的系统具有重大深远的经济效益和社会意义。在众多照明设备中，LED灯比其他比如荧光灯，节能灯、高压，钠灯等更容易实现而且能耗也更低[3]。
现阶段社会公民的节能意识的淡薄，造成了电能的极度浪费，一般存在以下几种浪费现象：①由于我国大多数人的节能意识还很淡薄，对能源的使用很随意。而且由于在阳光照射条件人眼对照明设备发出的相对微弱的光不很敏感，在自然光照的条件下，人们往往不太容易觉察到灯光的存在，因此，设计一种可以进行光照强度自动调节的系统可以在很大程度上方便我们的生活；②楼道里安装的灯在不需要时往往并不引人注意，而且也由于其使用情况的随机性，也并太容易对其进行很好的控制[4]。如果楼道里安装的灯能在有人或者无人的条件下自动调节灯光光照强度，将促使我们在生活的点点滴滴上注意节约能源；从全国范围来看，这些也同样是对电力资源的一种极大的浪费，同时，这种有形和无形的浪费，给社会越来越带来了沉重的负担，不利于社会的可持续发展[5]。
总的来说，一个好的光照度自动调节系统可以改善工作环境，提高工作效率；
一个好的光照自动调节系统也可以为我们提供一个良好的节能效果，并且可以延长灯具使用寿命；一个好的光照度自动控制调节系统可以提高管理水平；一个好的光照度自动调节系统还可以产生较好的投资收益效果[6]。因此，设计一个高效的光照度自动调节系统是有意义而且有需要的。
1.2 国外研究现状
目前在全球范围内，丹麦一直走在能源的利用与节约前列。其在能源利用与节约方面的成功经验给我们提供了一个很好的借鉴。他们不断地建设或经自主研发或由国外引进的先进节能照明及供热系统。政府及其注重家庭耗电和公共照明的节约，并且规定了许多各类住房节能目标的硬性指标。该国统计数据显示，所有居民入住未装有各种节能装置的房屋时，他们最终将会花费比拥有节能方案的同类房屋高出8%的费用[7]。该国的节能项目经验教训在已经欧盟国家中广为流传。国外研究并成功开发的智能照明及控制系统，按照网络拓扑可以为集中式和分布式。集中式主要为星状结构，该结构以中央节点为控制核心，把其他节点全部连接起来。其中所有的照明控制器、信息采集器和控制面板等都在中央节的控制器上，由中央控制器向周围的执行单元发送指令从而来调节设备的发光情况；与之相对应的另一种系统结构为分布式，该系统以中央节点来统筹全局，组建起主干网络和若干子网[8]。各个设备都有独立的信息处理及逻辑控制单元，显示和控制部分直接连在子网，从而有更加高效的调节速率。
1.3 国内研究现状
在我国目前还不太成熟的市场中，尽管智能照明及其控制设备发展前景十分广阔，但受限于当前市场环境条件和由于未能普及所造成的价格较高等特点，智能照明及其控制设备目前在我国仍未得到较大面积的推广和使用。而且目前社会仍缺少智能照明及其光照控制产品的消费意识，商家和厂家也未对其进行及时的宣传，因此我国当前的智能照明仍具有较大发展前景[9]。然而，智能照明设备对于国内目前的消费水平仍显得有些奢侈，智能照明设备的价格十分高昂，相比其节约的能源，民众还是难以负担智能照明设备相比传统照明设备产生的额外费用，所以智能照明产品及控制设备在当今社会上还难以真正实现大规模普及。国内智能照明行业已逐步兴起，海尔、瑞郎等都已投入大量精力于智能照明和相关设备的研发[10]。随着互联网时代的到来，以及现代通信技术等一系列先进技术的
发展，人们越来越重视数字化家居。智能照明及设备作为智能家居的重要部分，能在很大程度上促进家居智能化的发展，随着智能家居的热潮，智能照明市场也渐渐有兴旺发展的势头。鉴于当前发展势头，智能照明设备和技术将很快走进人们身边[11]。
1.4 本设计主要内容
本设计以外界环境光照强度的实时检测及灯光光照强度的控制为研究方向，研究了各种目前可行的数据采集方案和灯光光照强度的调节方式，经分析比较最后确定了合适的方案。设计了一个以STC89C51单片机为核心的控制电路，用罗姆半导体公司生产的BH1750FVI型光照强度传感器进行外界环境光照强度信息的获取，通过C
I2总线将光照强度数据信息送给单片机，经过单片机处理后，通过LCD1602液晶进行当前光照强度的显示，并根据采集到的光照强度数据进行判断，调节通电发光二极管的数量，从而实现自动光照调节。
本文主要内容如下：
第1章主要介绍了光照自动调节设备及技术的研究背景，其在国内和国外的研究发展状况等，为本设计提供了相关理论依据和应用前景分析。
第2章主要介绍了系统拟采用的光照强度信息获取方案的选择及调光方案的选择，详细分析比较了各种方案的优缺点，并最终确定了本设计所采用的方案。
第3章主要介绍了本系统所采用的硬件电路，完成了从各元器件的选则到各模块原理图的绘制，以及整个系统的搭建。
第4章主要介绍了本系统控制程序的编写编译和仿真，并对所得结果进行了详细的分析。
2 方案分析
2.1 光照传感器的方案分析
信息是控制的前端，只有获取目标信息后才能对系统进一步进行控制。为了控制灯光亮度，本系统需要采集外界光照强度信息，获取该信息后下才能继续之后的信息处理及灯光控制工作，故而需研究与讨论光照强度信息的获取方式。
方案一：光敏电阻器
光敏电阻器主要由半导体光电晶体组成。当有阳光照射到光电晶体表面时，该晶体内的载流子数量将会随光照强度的增加而随之增长，与此同时电导率会随之增强[11]。光敏电阻器本质上就是利用半导体的光电效应而制成的一种阻值会随入射光的变化而变化的可变电阻器。当入射光的光照强度大时，阻值将下减，当入射光的光照强度小时，阻值会变大。将其与一已知且固定阻值的电阻串联接入电路，就可以根据其分压值的变化来测量光照强度的对应改变。但其输出的电压信号是模拟信号，还需继续增加一模数转换，并需要对硬件进行不断调试，而且还需要对不同的光照强度进行标定，增加了成本和难度，且可靠性较低。
方案二：光照强度传感器
成熟的商业光照强度采集模块的内部集成了传感器、调理电路、放大电路和模数转换。拥有精度高，可靠性好，实时性优，性价比高等诸多优点[12]。
目前已经商业化的光照采集模块有Intersil公司生产的ISL29033，罗姆半导体生产的BH1750FVI，On Electronics公司生产的On9658等等。这种类型传感器具有片内高集成度，很强的可靠性，和高性价比的特点，能够实时监测光强并将数据传递给控制芯片。
依据以上比较，在能够达到目的的条件下，方案二中的BH1750FVI是更加合适的方案。故本设计中采用罗姆半导体生产的BH1750FVI作为光照强度采集模块。
2.2 调光方式的方案分析
目前光照调光方案有模拟调光、可控硅调光和控制点亮LED数量调光三种方案。下文会以这三种方案来展开分析：
方案一：模拟调光
模拟调光的原理是通过改变电流的强弱，来实现改变灯的亮度[13]。普遍采取的实现方法有两种：其一是调节与灯串联的限流电阻Rs 的大小，从而实现调节电流的目的；其二是采取控制电流调节芯片的模拟调光功能引脚来控制输出电流的大小，进而调节灯光亮度。
模拟调光具有一个很大的缺点：驱动器的能量利用效率会随输出电流的减小大幅度下降，而这必将使整体耗能加大，使能源利用的效率下降，不符合节能趋势。再有由于灯光的电流和色温之间存在着相关关系，因而灯光色温会随着电流的变化而产生变化[14]。因此在许多对灯光颜色有要求的条件下，不适宜运用模拟调光。
方案二：可控硅调光
三端双向可控硅是一个电压驱动开关，其工作原理是通过与其并联的滑动变阻器调节其两端电压从而控制其两端电压，进而控制其开关动作。通过迅速的开关动作来调节灯光的总体亮度[15]。因此采用可控硅会使灯产生100Hz的频闪，对人眼健康不利，要想去掉频闪则需要增加负载调节电路，而这必将使驱动器的能量利用效率下降，也与节能的出发点不合。
方案三：通过控制导通的LED数量控制亮度
每个LED亮度基本相同，因此可以在需要高光强的情况下增加导通LED数目，在不需要高光强的情况下减少导通LED数目。LED具有亮度高，价格低，控制简单的优点。
根据以上分析可以得出，最简单易行且可靠的调光方案是通过控制导通LED 的数量调光。
3 硬件设计
3.1 硬件选型及电路设计
本设计采用BH1750FVI来获取当前外界环境的光强度信息，得到的信息送给STC89C51单片机处理。处理后的数据会通过LCD1602进行实时显示，此即为外界的光照强度。同时单片机将该光照强度值与初设数值来对比，根据对比结果来调节导通LED灯的数量，从而实现灯光的控制。硬件电路框图如图3.1所示。
图3.1 系统硬件电路框图
3.1.1 单片机
本设计采用STC89C51单片机作为控制芯片。它有4KB可重复编程的片内Flash，512Byte的RAM，4组8位的I/O接口和三个定时器[16]，满足本设计需求。并且还有功耗低、价格便宜的优势。
该单片机的控制主要通过其4组I/O接口实现。其4组I/O接口特点描述如表1。
表1 STC89C51 I/O口描述
图3.2是该单片机的引脚图。
图3.2 单片机引脚图
3.1.2 晶振电路
晶振虽然不复杂但对单片机运行是不能缺少的，由它提供使单片机正常工作的时钟信号。因为石英晶振拥有极好的频率稳定特性以及很强的抵抗外界干扰能力，因此它是十分理想的基准频率产生器件。如图3.3是单片机的晶振电路。其中单片机的内部电路和片外器件一起作用而构成一个简单的时钟发生电路，单片机内部振荡器的频率与外部晶振的频率十分相似，通常情况下在 1.2MHz～24MHz之间选则，为了方便计算，常常选择12MHz。反馈电容C1和C2的作用是对电路进行充电和放电，它们的电容值一般在20pF～100pF之间选则，本电路二者均选用30pF的电容[17]。
图3.3 晶振电路硬件原理图
3.1.3 复位电路
复位电路也是单片机不复杂却很重要的模块之一，其功能是对单片机进行复位的初始化操作。它的工作条件是在单片机的RST引脚加上稳定的大于2个机器周期的高电平信号。因此按下复位按键以后，仍然需要经过一定时间的信号保持才能撤去该信号，否则无法进行有效复位操作。为了有效复位，避免因在按键过程的抖动影响复位操作，通常采用RC复位电路来避免该情况[18]。其原理图如图3.4所示。
图3.4 复位电路硬件原理图
3.1.4 光照强度传感器
光照强度传感器的主要作用是感知与获取当前外界环境的光照强度，采集到
I2总线与单片机通信，单片机将以该光照强度当前环境的光照强度值后，通过C
信息作为下一步动作的依据。该传感器的原理是其中的光敏二极管PD在不同光照强度的照射时，产生的电流不一样，运算放大电器AMP能将电流的改变转化为容易测量的电压的波动，接下来由片内模数转换模块将电压信号转变为数字信号[19]。原理框图如3.5所示。由于在Protues元器件库中并没有BH1750FVI这一型号传感器。故在模拟仿真中，使用光敏电阻和固定电阻串联分压，再加一A/D 转换芯片来模拟光照强度传感器。
PD
AMP OSC GN
ADC
VC DVI
SCL SDA
Logic +
I 2C Interface
图3.5 光照采集系统原理图
BH1750FVI 转换完成的光照强度数字信号依据C I 2
通信协议与单片机通信。
C I 2总线时序图如图3.6。
图3.6 C I 2
总线时序图
C I 2总线由PHILIPS 公司设计，多用于主控制器和从器件间的主从通信，适合在小数据量场合使用，传输距离比较短，并且在任意时刻可以有多个从机，却只能有一个主机。市场上已有许多种类非常丰富的C I 2兼容芯片。C I 2已成为工
业标准而广泛应用。C I 2通信协议硬件部分由两条线路构成，其一是数据线SDA ，
其二是时钟线SCL 。连到总线线路上的所有器件能通过唯一的7位二进制硬件地址和其它器件之间实现通信，主/从机角色可实时配置，主机即可当成数据发送端也可成为数据接收端。该协议要求在高电平时钟周期内，SDA 上的数据一定要维持稳定不可发生跳变，否则会出现误判。SDA 上信号的变化仅可以发生在SCL 线为低电平的时候。通信的开始条件规定为当SCL 为高电平的时候，SDA 线上由高电平跳变到低电平，通信结束条件规定为当SCL 为高电平的时候，SDA
线上由低电平跳变到高电平。应该注意，无论是起始信号还是终止信号，都是由主机发出的。只要具有C
I2总线硬件接口的器件连到总线，就能检测到该信号。总线在起始信号之后，就为繁忙状态，停止条件之后为空闲状态。每当主机向从机发送完一字节的数据后，主机需要等待从机给出应答信号，以确认从机是否成功收到了该数据，应答信号有固定的规范：低电平0表示应答，高电平1表示非应答。C
I2总线上传送的信息既能是器件地址信号，也可以是数据信号。起始信号后要求由主机发送一个由7位从机硬件地址加上1位读写位构成的一字节信号，信息传输都必须由主机发出终止信号表示本次传输完成[20]。STC89C51并没有单独的C
I2总线的数I2总线接口，因此必须利用软件模拟C
I2时序。以实现C
据传输。模拟具体时间如图3.7所示。
I2时序时间
图3.7 模拟C
3.1.5 显示电路
显示电路是本系统的输出端，这里将实时显示外界的光强照度值。本设计采用的显示模块为LCD1602液晶。LCD液晶屏相对于LED数码管，其可读效果更好，可展示的信息也更丰富。在本设计中，LCD1602液晶负责显示当前外界光照强度值。其原理图如图3.8所示。
图3.8 LCD1602液晶硬件原理图
3.1.6 调光电路
调光电路是本系统中的被控部分。当单片机从光照强度传感器获取光照强度值，判断当前环境光照强度在某一光照强度范围时，点亮对应数量的LED，即可实现对光源强度的控制。原理图如图3.9所示。
图3.9 调光电路硬件原理图
3.2 整体电路设计
本设计采用的硬件原理图均使用Altium Designer13绘制。该软件功能十分强大，内部拥有许多电子元器件模型[21]，应用时只需寻找所需元器件就能对其应用调试。还可对该元器件的每个参数分别改变，从而迎合用户所需。
依据前面的整体框架思路，用Altium designer13画出了整体的原理图。整体硬件原理图如图3.10所示。
图3.10整体硬件原理图
4 软件设计
4.1 系统软件功能
本系统软件运行流程如图4.1所示。程序进入主函数后，BH1750FVI传感器模块将不停地采集光照强度数据，STC89C51单片机内部程序会将采集到的数据传送至LCD1602液晶实时显示并与设定值进行比较。如果测得数值大于或等于200，所有的LED都不会被点亮；如果数值小于200但大于或等于160，LED1被点亮；如果数值小于160但大于等于125，LED1和LED2被点亮；如果数值小于125，但大于等于50，LED1，LED2和LED3被点亮；如果数值小于50，则所有LED灯均被点亮。
图4.1 系统软件流程图
4.2 程序调试
STC89C51单片机可采用C或汇编作为编程语言，因为汇编阅读起来不方便，可移植性也不好，故而选择使用C语言编程。本设计采用KeiluVision4来对控制程序编写和编译。
如图4.2，打开Keil uVision4程序后，首先需要新建一个工程，为了保证良好的识别，该工程名尽量使用英文和数字，避免出现中文。为了跟硬件很好的配合，要确定所采用的单片机具体种类。由于型号库里并没有STC89C51，这里选择具有相同8051内核的Atmel公司生产的AT89C51，确定后就建立了一个工程。
图4.2 KeiluVision4确定单片机种类
然后新建文件，文件名也最好避免使用中文，以c为后缀名，保存。如图4.3所示。
图4.3 Keil uVision4工程里新建C语言程序
最后将C文件添加到左侧刚刚新建的工程里，如图4.4所示。然后就能里面
中写入C语言控制源程序了。
图4.4 KeiluVision4工程里添加C语言程序
程序编写完成后，最好及时保存，已防止出现意外情况丢失，而产生不必要
的麻烦。选择编译程序，KeiluVision4将对控制源代码开始纠错和编译，并会在
Build Output对话框中提示出编译中出现的错误和警告结果。假若编写的代码中有错误，对话框中就会提醒出错原因和大概地点，点击报错的那一段就能找到源
代码中有问题的地方附近。更改源代码之后，继续查错，到没有出现错误提示。
源程序没有问题后，点击‘Target Options’按钮，找到‘Output’，把‘Create Hex File’的前面勾上，点击后继续编译，就会在工程路径产生了以.hex为扩展名的文件。如图4.5，代码编译之后提醒信息错误数为0，警告数为0。
图4.5 程序编译
4.3 仿真分析
想出了设计方案，搭建出完整电路图，调试了代码并编译生成可被单片机识别的文件，还有必要来检查设想的实施方案可否实行，代码有没有BUG。可以使用Proteus软件来进行模拟仿真。Proteus是一款专业的电路设计仿真软件[22]。此软件拥有十分丰富的元件库，如果未找到所需元件也能亲自动手设计，基本能够满足本设计所需。
如图 4.6所示，按照完整电路图，画出了仿真图。由于其元件库中没有BH1750FVI，所以改用一固定电阻和一光敏电阻串联分压，然后由A/D转换输出光照强度值，这个一过程与BH1750FVI的工作过程是相似的。
图4.6 系统仿真图
要想使其可以开始运行，必须在单片机中添加控制代码。左键点击单片机芯片中心区域，在出现对话框中“Program File”这里点击，然后找到在前面编译完成的.hex文件，选择确定之后就可以把编译生成的.hex文件下载到51单片
机中。如图4.7所示。
基于51单片机的多路温度采集控制系统设计 言： 随着现代信息技术的飞速发展，温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色，它对人们的生活具有很大的影响，所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。 本次设计的目的在于学习基于51单片机的多路温度采集控制系统设计的基本流程。本设计采用单片机作为数据处理与控制单元，为了进行数据处理，单片机控制数字温度传感器，把温度信号通过单总线从数字温度传感器传递到单片机上。单片机数据处理之后，发出控制信息改变报警和控制执行模块的状态，同时将当前温度信息发送到LED进行显示。本系统可以实现多路温度信号采集与显示，可以使用按键来设置温度限定值，通过进行温度数据的运算处理，发出控制信号达到控制蜂鸣器和继电器的目的。 我所采用的控制芯片为AT89c51，此芯片功能较为强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，来达到对某一车间温度的控制和调节功能。 关键词：温度多路温度采集驱动电路 正文： 1、温度控制器电路设计 本电路由89C51单片机温度传感器、模数转换器ADC0809、窜入并出移位寄存器74LS164、数码管、和LED显示电路等组成。由热敏电阻温度传感器测量环境温度，将其电压值送入ADC0809的IN0通道进行模数转换，转换所得的数字量由数据端D7-D0输出到89C51的P0口，经软件处理后将测量的温度值经单片机的RXD端窜行输出到74LS164，经74LS164 窜并转换后，输出到数码管的7个显示段，用数字形式显示出当前的温度值。89C51的P2.0、P2.1、P2.2分别接入ADC0809通道地址选择端A、B、C，因此ADC0809的IN0通道的地址为F0FFH。输出驱动控制信号由p1.0输出，4个LED为状态指示，其中，LED1为输出驱动指示，LED2为温度正常指示，LED3为高于上限温度指示，LED4为低于下限温度指示。当温度高于上限温度值时，有p1.0输出驱动信号，驱动外设电路工作，同时LED1亮、LED2灭、LED3亮、LED4灭。外设电路工作后，温度下降，当温度降到正常温度后，LED1亮、LED2亮、LED3灭、LED4灭。温度继续下降，当温度降到下限温度值时，p1.0信号停止输出，外设电路停止工作，同时LED1灭、LED2灭、LED3灭、LED4亮。当外设电路停止工作后，温度开始上升，接着进行下一工作周期。 2、温度控制器程序设计 本软件系统有1个主程序，6个子程序组成。6个子程序为定时/计数器0中断服务程序、温度采集及模数转换子程序ADCON、温度计算子程序CALCU、驱动控制子程序DRVCON、十进制转换子程序METRICCON 及数码管显示子程序DISP。 （1）主程序 主程序进行系统初始化操作，主要是进行定时/计数器的初始化。 （2）定时/计数器0中断服务程序 应用定时计数器0中断的目的是进行定时采样，消除数码管温度显示的闪烁现象，用户可以根据实际环境温度变化率进行采样时间调整。每当定时时间到，调用温度采集机模数转换子程序ADCON，得到一个温度样本，并将其转换为数字量，传送给89C51单片机，然后在调用温度计算子程序CALCU，驱动控制子程序DRVCON，十进制转换子程序MERTRICCON，温度数码显示子程序DISP。
课程设计(论文)任务书 电气学院电力系统及其自动化专业12（1 ）班 一、课程设计(论文)题目：简易信号发生器设计 二、课程设计(论文)工作自 2015年1 月12 日起至2015 年 1月16 日止。 三、课程设计(论文) 地点:电气学院机房 10-303 四、课程设计(论文)内容要求： 1．课程设计的目的 （1）综合运用单片机原理及应用相关课程的理论知识和实际应用知识，进行单片机应用系统电路及程序设计，从而使这些知识得到进一步的巩固，加深和发展；（2）熟悉和掌握单片机控制系统的设计方法，汇编语言程序设计及proteus 软件的使用； （3）通过查阅图书资料、以及书写课程设计报告可提高综合应用设计能力，培养独立分析问题和解决问题的能力。 2．课程设计的内容及任务 （1）可产生频率可调的正弦波（64个点）、方波、锯齿波或三角波。 （2）显示出仿真波形。 （3）通过按键选择输出波形的种类。 （4）在此基础上使输出波形的幅值可控。
3.课程设计说明书编写要求 （1）设计说明书用A4纸统一规格，论述清晰，字迹端正，应用资料应说明出处。（2）说明书内容应包括（装订次序）：题目、目录、正文、设计总结、参考文献等。应阐述整个设计内容，要重点突出，图文并茂，文字通畅。 （3）报告内容应包括方案分析;方案对比;整体设计论述;硬件设计（电路接线，元器件说明，硬件资源分配）;软件设计（软件流程，编程思想，程序注释，） 调试结果;收获与体会;附录（设计代码放在附录部分，必须加上合理的注释）（4） 学生签名： 2015年1月16 日 课程设计(论文)评审意见 （1）总体方案的选择是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）（2）程序仿真能满足基本要求；满足（）、较满足（）、基本满足（）（3）设计功能是否完善；完善（）、较完善（）、基本完善（）（4）元器件选择是否合理；合理（）、较合理（）、基本合理（）（5）动手实践能力；强（）、较强（）、一般（）（6）学习态度；好（）、良好（）、一般（）（7）基础知识掌握程度；好（）、良好（）、一般（）（8）回答问题是否正确；正确（）、较正确（）、基本正确（）、不正确（） （9）程序代码是否具有创新性；全部（）、部分（）、无（） （10）书写整洁、条理清楚、格式规范；规范（）、较规范（）、一般（）总评成绩优（）、良（）、中（）、及格（）、不及格（） 评阅人：
题目：基于单片机的智能压力检 测系统的设计
基于单片机的智能压力检测系统的设计 摘要 压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。本设计主要通过单片机及专用芯片对传感器所测得的模拟信号进行处理,使其完成智能化功能。介绍了智能压力传感器外围电路的硬件设计,并根据硬件进行了软件编程。 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。是通过压力传感器将压力转换成电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。而在显示的过程中通过键盘，向计算机系统输入各种数据和命令，让单片机系统处于预定的功能状态，显示需要的值。 本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。 关键词:压力；AT89C51单片机；压力传感器；A/D转换器；LED显示；
Design of pressure detecting system based on single-chip Abstract Pressure is one of the important parameters in the process of industrial production. Pressure detection or control is an essential condition to ensure production and the equipment to safely operating, which is of great significance. The single-chip is infiltrating into all fields of our lives, so it is very difficult to find the area in which there is no traces of single-chip microcomputer. In this graduation design, primarily through by using single-chip and dedicated chip, handling of analog signal measured by the sensor to complete intelligent function. This design illustrates external hardware circuit design of intelligent pressure sensor, and conduct software development to the hardware. The design is based on measurement and display of AT89C51 single-chip. This is the pressure sensors will convert the pressure into electrical signals. After using operational amplifier, the signal is amplified, and transferred to the 8-bit A/D converter. Then the analog signal is converted into digital signals which can be identified by single-chip and then converted by single-chip into the information which can be displayed on LED monitor, and finally display output. In the course of show, through the keyboard to input all kinds of data and commands into the computer, the single-chip will locate in a predetermined function step to display required values. The end result of this design is that by downloading software to the hardware, it will get the data which is required to display by debugging. When the input analog signals change, the LED monitor will display different values through the A/D converting. Key words:pressure; AT89C51 single-chip; pressure sensor; A/D converter; LED monitor;
徐州工程学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称：基于单片机的住宅小区煤气 泄露实时报警器设计 学生姓名：学号： 指导教师：职称： 所在学院： 专业名称： 徐州工程学院 20 年月3日
说明 1．根据《徐州工程学院毕业设计(论文)管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。 2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。 3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。 4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。 5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。 6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它
课题 名称 基于单片机的住宅小区煤气泄露实时报警器设计 课题 来源 社会生产实践课题类型工程设计类 选题的背景及意义 近年来随着人民生活水平的提高，管道煤气和罐装煤气已深入到寻常百姓家。但由于使用不当或设备老化等原因导致的煤气泄漏极大地威胁着人们的生命财产安全。煤气泄漏而大量产生的一氧化碳是煤气中毒事件的根源，如采用煤气泄漏报警器就能得到及时的警示。单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施。为了防止中毒事件再次发生，提出利用单片机系统进行有效的预防对策。为此设计出家用煤气泄漏报警控制器。 煤气泄漏的危害 一氧化碳的浓度与健康成年人中毒的可能症状 50ppm 健康成年人在八小时内可以承受的最大浓度 200ppm 2-3小时后，轻微头痛、乏力 400ppm 1-2小时内前额痛；3小时后威胁生命 800ppm 45分钟内，眼花、恶心、痉挛；2小时内失去知觉；2-3小时内死亡1600ppm 20分钟内头痛、眼花、恶心；1小时内死亡 3200ppm 5-10分钟内头痛、眼花、恶心；25-30分钟内死亡 6400ppm 1-2分钟内头痛、眼花、恶心；10-15分钟死亡 12800ppm 1-3分钟内死亡
基于51单片机的水温自动控制系统 0 引言 在现代的各种工业生产中 ,很多地方都需要用到温度控制系统。而智能化的控制系统成为一种发展的趋势。本文所阐述的就是一种基于89C51单片机的温度控制系统。本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。 1 设计任务、要求和技术指标 1.1任务 设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围（30℃到96℃）内自动调节温度，使水温保持在一定的范围（30℃到96℃）内。 1.2要求 （1）利用模拟温度传感器检测温度，要求检测电路尽可能简单。 （2）当液位低于某一值时，停止加热。 （3）用AD转换器把采集到的模拟温度值送入单片机。 （4）无竞争-冒险，无抖动。 1.3技术指标 （1）温度显示误差不超过1℃。 （2）温度显示范围为0℃—99℃。 （3）程序部分用PID算法实现温度自动控制。 （4）检测信号为电压信号。 2 方案分析与论证 2.1主控系统分析与论证 根据设计要求和所学的专业知识，采用AT89C51为本系统的核心控制器件。AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8位微处理器。其引脚图如图1所示。 2.2显示系统分析与论证 显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0～99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件。在显示驱动电路中拟订了两种设计方案： 方案一：采用静态显示的方案 采用三片移位寄存器74LS164作为显示电路，其优点在于占用主控系统的I/O口少，编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。 方案二：采用动态显示的方案 由单片机的I/O口直接带数码管实现动态显示，占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电 ,但编程比较复杂，亮度不如静态的好。 由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省I/O口线的前提下选用方案一的静态显示。
. .. . .. .. 西南科技大学 2011级微机原理与接口技术 课程设计报告 课题名称微机原理与接口技术 姓名 学号 院、系、部制造科学与工程学院 专业 指导教师 2014年月日
目录 一、绪言 (1) 二、系统设计 (1) 2.1系统整体流程图 (1) 2.2日历时钟的控制方案论证 (1) 2.3单片机的选择方案论证 (2) 2.4键盘选择方案论证 (2) 2.5显示模块的选择方案论证 (2) 2.6模块的选择方案论证 (2) 三、硬件电路设计 (2) 3.1日历时钟的控制电路图 (2) 3.2行列式键盘的设计 (3) 3.3数码管显示电路的设计 (3) 3.4蜂鸣器驱动电路的设计 (4)
3.5主要元器件选择 (4) 四、程序流程图 (5) 五、c语言程序设计 (5) 六、日历时钟的控制器仿真 (19) 6.1K e i l调试 (19) 6.2P r o t e u s调试 (19) 七、结束语 (20) 八、参考文献 (21) 1、绪言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。本设计采用AT89C51单片机作为主要核心部件，附以上电复位电路，时钟电路及按键调时电路组成。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
基于单片机的智能语音识别系统设计 （硬件部分） 系别： 专业班： 姓名： 学号： 指导教师：
基于单片机的智能语音识别系统设计 (硬件部分) The Design of Intelligent Speech Recognition System Based on Single-chip Computer (HardWare)
摘要 本文设计一个让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术的语音识别系统。本语音识别系统以LD3320语音识别芯片为核心部件，主控MCU选用STC10L08XE。主控MCU通过控制LD3320内部寄存器以及SPI flash实现语音识别和对话。通过麦克风将声音信息输入LD3320进行频谱分析，分析后将提取到的语音特征和关键词语列表中的关键词语进行对比匹配，找出得分最高的关键词语作为识别结果输出给MCU，MCU针对不同的语音输入情况通过继电器对语音命令所对应的电器实现控制。同时也可以通过对寄存器中语音片段的调用，实现人机对话。 设计中，电源模块采用3.3V供电，主要控制及识别部分采用LM1117-3.3稳压芯片，语音播放及继电器部分采用7812为其提供稳定的电流电压。寄存器采用一片华邦SPI flash芯片W25Q40AVSNIG，大小为512Kbyte。系统声音接收模块采用的传感器为一小型麦克风——驻极体话筒，在它接收到声音信号后会产生微弱的电压信号并送给MCU。另外系统还采用单片机产生不同的频率信号驱动蜂鸣器来完成声音提示，此方案能完成声音提示功能，给人以提示的可懂性不高，但在一定程度上能满足要求，而且易于实现，成本也不高。 关键词：语音识别 LD3320 STC10L08XE单片机频谱分析
1.1核心芯片8051单片机 (2) 1.2 ADC0809转换芯片 (5) 1.2.1 ADC0809的逻辑结构 (5) 1.2.2 ADC0809 的通道选择 (6) 1.2.3 ADC0809的引脚图及各引脚作用 (6) 1.3 MC14499芯片 (8) 1.3.1.MC14499的结构及功能介绍 (8) 1.3.2 MC14499在单片机中的应用 (10) 1.4 74LS373芯片 (13) 1.5 LED数码管 (15) 1.5.1 LED数码管显示器的结构 (15) 1.5.2 LED数码管显示器的显示段码 (17) 1.5.3 LED显示器的参数 (18) 1.6 X25045 (18) 2 系统硬件设计 (20) 2.1系统设计原理和系统框图 (21) 2.1.1设计原理 (21) 2.1.2系统框图 (21) 2.2液位传感器设计 (22) 2.2.1 传感器原理 (22) 2.2.2 传感器的组成 (22) 2.2.3 测量原理 (23) 2.2.4 将电容转化成电信号部分 (24) 2.2.5 电信号放大电路设计 (25) 2.3 A/D0809模数转换 (25) 2.4 显示电路的设计 (27) 2.5 键盘电路 (29) 2.5.1矩阵式键盘的工作原理 (30) 2.5.2 硬件电路设计及电路图 (30) 2.6 继电器控制水泵加水电路 (31) 2.7 报警电路 (32) 2.8 电源电路 (33) 2.8.1 直流电源电路 (33) 2.8.2 备用电源切换电路 (34) 2.9看门狗电路 (35) 3 系统软件的设计 (38) 3.1 软件设计流程图 (38) 3.2矩阵键盘程序设计 (40) 3.2.1 程序设计内容 (40) 3.2.2系统程序 (40) 3.3 ADC0809模数转换流程图 (42) 4 结论 (45) 附录A (46)
基于单片机的温度控制系统设计 1.设计要求 要求设计一个温度测量系统，在超过限制值的时候能进行声光报警。具体设计要求如下： ①数码管或液晶显示屏显示室内当前的温度； ②在不超过最高温度的情况下，能够通过按键设置想要的温度并显示；设有四个按键，分别是设置键、加1键、减1键和启动/复位键； ③DS18B20温度采集； ④超过设置值的±5℃时发出超限报警，采用声光报警，上限报警用红灯指示，下限报警用黄灯指示，正常用绿灯指示。 2.方案论证 根据设计要求，本次设计是基于单片机的课程设计，由于实现功能比较简单，我们学习中接触到的51系列单片机完全可以实现上述功能，因此可以选用AT89C51单片机。温度采集直接可以用设计要求中所要求的DS18B20。报警和指示模块中，可以选用3种不同颜色的LED灯作为指示灯，报警鸣笛采用蜂鸣器。显示模块有两种方案可供选择。 方案一：使用LED数码管显示采集温度和设定温度； 方案二：使用LCD液晶显示屏来显示采集温度和设定温度。 LED数码管结构简单，使用方便，但在使用时，若用动态显示则需要不断更改位选和段选信号，且显示时数码管不断闪动，使人眼容易疲劳；若采用静态显示则又需要更多硬件支持。LCD显示屏可识别性较好，背光亮度可调，而且比LED 数码管显示更多字符，但是编程要求比LED数码管要高。综合考虑之后，我选用了LCD显示屏作为温度显示器件，由于显示字符多，在进行上下限警戒值设定时同样可以采集并显示当前温度，可以直观的看到实际温度与警戒温度的对比。LCD 显示模块可以选用RT1602C。
3.硬件设计 根据设计要求，硬件系统主要包含6个部分，即单片机时钟电路、复位电路、键盘接口模块、温度采集模块、LCD 显示模块、报警与指示模块。其相互联系如下图1所示： 图1 硬件电路设计框图 单片机时钟电路 形成单片机时钟信号的方式有内部时钟方式和外部时钟方式。本次设计采用内部时钟方式，如图2所示。 单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为此放大器的输入端和输出端，其频率范围为~12MHz ，经由片外晶体振荡器或陶瓷振荡器与两个匹配电容一 起形成了一个自激振荡电路，为单片机提供时钟源。 复位电路 复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPU 和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作，以防止电源系统不稳定造成CPU 工作不正常。在系统中，有时会出现工作不正常的情况，为了从异常状态中恢复，同时也为了系统调试方便，需要设计一个复位电路。 单片机的复位电路有上电复位和按键复位两种形式，因为本次设计要求需要有启动/复位键，因此本次设计采用按键复位，如图3。复位电路主要完成系统 图2 单片机内部时钟方式电路 图3 单片机按键复位电路
单片机模块设计论文
1 引言 著名数学家华罗庚说过：时间是由分秒积成的，善于利用零星时间的人，才会做出更大的成绩来。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。 单片机模块中最常见的是数字钟，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字时钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2 单片机的基本组成与特点 单片机也称单片微型计算机，在结构上它采用大规模集成电路技术把微处理器（CPU）和随机存取数据存储器（RAM）、只读程序存储器（ROM）、输入输出电路（I/O口）以及定时计数器、串行通信口（SCI）、时钟电路、脉宽调制电路（PWM）、模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到单独的一块芯片上，构成一个最小的完善的计算机系统。这些电路能在软件的控制下单独、准确、迅速、高效的完成程序设计者事先规定的任务。 2．1 单片机的基本组成 单片机是通过内部总线把计算机的各主要部件接为一体，其内部总线包括地址总线、数据总线和控制总线。其中，地址总线的作用是在进行数据交换时提供地址，CPU通过它们将地址输出到存储器或I/O接口；/数据总线的作用是在CPU 与存储器或I/O接口之间，或存储器与外设之间交换数据；控制总线包括CPU 发出的控制信号线和外部送入CPU的应答信号线等。
毕业设计论文_基于单片机肺活量测量仪
目录 引言 (1) 1. 绪论 (2) 1.1 本课题的研究意义 (2) 1.2 本课题的发展现状 (2) 1.2.1电子类肺活量测量仪 (2) 1.2.2非电子类肺活量测量仪 (2) 1.3 本课题的发展趋势 (2) 1.4 智能肺活量测量仪研究目的及其可行性 (2) 1.5 课题的主要研究工作和各章内容安排 (3) 2. 相关技术和基础理论介绍 (3) 2.1 肺活量测量相关概述 (3) 2.1.1肺活量 (3) 2.1.2气压传感器 (3) 2.2 通过气压传感器测量肺活量的原理 (4) 2.3 数据采集 (4) 2.3.1A/D转换器 (4) 2.3.2A/D转换的基本原理 (5) 2.4 串口通信 (6) 2.5 主要器件功能说明 (10) 2.5.1 AT89S5单片机 (10) 2.5.2 MAX232串行通信芯片 (12) 2.5.3 AD620 (12) 2.5.4 气体压力传感器ATP015G (13) 3. 系统设计方案及原理 (15) 3.1 总体方案 (15) 3.2 系统原理 (15) 4. 硬件原理与设计 (16) 4.1 输入部分电路 (16) 4.2 A/D转换部分电路 (17) 4.3 液晶显示电路 (17) 4.4 串口通信部分电路 (18)
4.5 电源部分电路 (18) 4.6 电路布线，调试及故障分析 (19) 4.6.1 PCB设计一般步骤 (20) 4.6.2 PCB布线工艺要求 (21) 4.6.3 电路的故障及调试分析 (22) 5.软件设计 (23) 5.1 下位机程序流程图 (23) 5.2 A/D转换程序及TLC549工作时序 (24) 5.3 上位机显示界面 (25) 6. 误差与干扰分析 (26) 6.1 测量仪器的影响 (26) 6.2 测量的随机性 (26) 7. 实现功能与结论 (26) 8. 总结 (28) 谢辞 (28) 参考文献 (29) 附录 (30) 附录1：系统PCB图 (30) 附录2：系统源程序 (31)
单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第4章 单片机系统的设计 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure
2016-2017学年第1学期 单片机应用系统设计/工程实践 (课号:103G06B/D/E) 实验报告 项目名称：基于AT89C51单片机温度报警系统 学号 姓名 班级 学院信息科学与工程学院 完成时间
目录 一、项目功能及要求 (3) 1.1、课程设计的性质和目的 (3) 1.3、项目设计要求 (3) 二、系统方案设计及原理 (3) 2.1、设计主要内容 (3) 2.2 、AT89C51单片机简介 (3) 2.3 、DS18B20简介 (4) 2.4 、数码管显示 (5) 2.5、报警电路 (6) 三、系统结构及硬件实现 (7) 3.1、总电路图 (7) 3.2、单片机控制流程图 (8) 四、软件设计过程 (8) 五、实验结果及分析 (8) 5.1 、Proteus仿真 (8) 5.2 、C程序调试 (9) 六、收获及自我评价 (14) 七、参考文献 (15)
一、项目功能及要求 1.1、课程设计的性质和目的 本温度报警器以AT89C51单片机为控制核心,由一数字温度传感器DS18B20测量被控温度，结合7段LED以及驱动LED的74LS245组合而成。当被测量值超出预设范围则发出警报，且精度高。 利用现代虚拟仿真技术可对设计进行仿真实验，与单片机仿真联系紧密的为proteus仿真，利用keil软件设计单片机控制系统，然后与proteus进行联合调试，可对设计的正确性进行检验。 1.2、课程设计的要求 1、遵循硬件设计模块化。 2、要求程序设计结构化。 3、程序简明易懂，多运用输入输出提示，有出错信息及必要的注释。 4、要求程序结构合理，语句使用得当。 5、适当追求编程技巧和程序运行效率。 1.3、项目设计要求 1、基于AT89C51单片机温度报警系统； 2、设计3个按键分别为：设置按钮、温度加、温度减； 3、DS18B20温度传感器采集温度，并在数码管上显示按键的区别； 二、系统方案设计及原理 2.1、设计主要内容 本设计以AT89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制温度，以达到设置温度上下限的功能，并在数码管上显示三个数字当前的温度上下限设置值和DS18B20温度采集值的显示（精确到小数点后一位），当温度高于上限或者低于下限蜂鸣器报警。 2.2 、AT89C51单片机简介 AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用A TMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及89C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案.AT89C51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器，32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，片内时钟振荡器。 此外，AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。AT89C51单片机的基本结构和外部引脚如下图所示。
基础强化训练任务书 学生姓名：董勇涛专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院 题目：基于51单片机最小系统设计 一、训练目的 主要目的就是对学生进行基础课程、基本技能、基本动手能力的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。 二、训练内容和要求 1、基础课程和基本技能强化训练 (1)设计一个基于51单片机最小系统电路； (2)对所设计电路的基本原理进行分析； 2、文献检索与利用、论文撰写规范强化训练 要求学生掌握基本的文献检索方法，科学查找和利用文献资料，同时要求学生获得正确地撰写论文的基本能力，其中包括基本格式、基本排版技巧和文献参考资料的写法、公式编排、图表规范制作、中英文摘要的写法等训练。 3、基本动手能力和知识应用能力强化训练 (1)学习PROTEL软件； (2)绘制电路的原理图和PCB版图，要求图纸绘制清晰、布线合理、符合绘图规范； 4、查阅至少5篇参考文献，按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写基础强化训练报告书，全文用A4纸打印。 三、初始条件 计算机；Microsoft Office Word 软件；PROTEL软件 四、时间安排 1、20011年7 月 11日集中，作基础强化训练具体实施计划与报告格式要求的说明； 学生查阅相关资料，学习电路的工作原理。 2、2011年7 月 12日，电路设计与分析。 3、2011年7 月 13日至2010年7 月 14日，相关电路原理图和PCB版图的绘制。 4、2011年7 月15日上交基础强化训练成果及报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
目录 第一部分设计任务和要求 1.1单片机课程设计内 容 (2) 1.2单片机课程设计要求………………………………………………… 2 1.3系统运行流程………………………………………………………… 2 第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 (2) 2.2 系统方框图 (3) 2.3 系统流程图 (3) 第三部分主要器材及基本简介 3.1 主要器材 (4) 3.2 主要器材简介 (4) 第四部分系统硬件设计 4.1 最小系统 (6) 4.2 LCD显示电路 (6) 4.3 键盘输入电路 (7) 4.4 蜂鸣器和LED灯电路 (7)
第五部分仿真电路图与仿真结果 (8) 第六部分课程设计总结 (8) 第七部分参考文献 (9) 附录A 实物图 附录B 系统源程序 第一部分设计任务和要求 1.1 单片机课程设计内容 利用STC89C51单片机和LCD1602电子显示屏实现电子时钟，可由按键进行调时和12/24小时切换。 1.2 单片机课程设计要求 1．能实现年、月、日、星期、时、分、秒的显示； 2．能实现调时功能； 3．能实现12/24小时制切换； 4．能实现8：00—22：00整点报时功能。 1.3 系统运行流程 程序首先进行初始化，在主程序的循环程序中首先调用数据处理程序，然后调用显示程序，在判断是否有按键按下。若有按键按下则转到相应的功能程序执行，没有按键按下则调用时间程序。若没到则循环执行。计时中断服务程序完成秒的计时及向分钟、小时的进位和星期、年、月、日的进位。调时闪烁中断服务程序
用于被调单元的闪烁显示。调时程序用于调整分钟、小时、星期、日、月、年，主要由主函数组成通过对相关子程序的调用，如图所示。实现了对时间的设置和修改、LCD显示数值等主要功能。相关的调整是靠对功能键的判断来实现的。第二部分设计方案 2.1 总体设计方案说明 1．程序设计及调试 根据单片机课程设计内容和要求，完成Protues仿真电路的设计和用Keil软件编写程序，并进行仿真模拟调试。 2．硬件焊接及调试 根据仿真电路图完成电路板的焊接，并进行软、硬件的调试，只到达到预期目的。3．后期处理 对设计过程进行总结，完成设计报告。 2.2 单片机系统方框图
摘要 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。本论文详细的阐述了功率测量系统的设计思路和具体设计步骤。依据单片机的接口技术的原理，以测量功率为主要设计意图。以单片机为核心，着重的介绍了51单片机在系统中的重要地位，以及其外围硬件电路的芯片结构特点、功能和管脚知识。集测量、显示等功能于一体，设计完整、结构清晰、操作简单。在本设计中，是采用对电路中电压和电流分别进行采样，再经模数转换器ADC0809，将模拟量变为对应的数字量，利用6合一的数码管显示电压和功率。本文详细论述了硬件电路的组成。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。 关键词单片机模数转换功率表采样 正文 1 引言 近年来，随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞度发展，给电力系统测量也带来了巨大的革命。提高电能测量技术-改机械式功率表为智能型数字功率表已成为时代的要求。电力测量系统的智能型数字表通常是以单片机为核心，配置一定的外围电路和软件，能够实现多种功能。在软件和硬件的设计中，系统的抗干扰性和系统的实时性与准确度成了解决数字表的关键所在。单片机具有成本低、可靠性高、应用灵活的特点。由各具体行业的业内人士使用单片机来开发或改造一般仪表是一条可行的道路。在电工与电子技术应用中,经常要测量功率。它是利用通有电流的可动线圈在另一个通电线圈形成的磁场中产生转动力矩而工作的仪表,其显着缺点是结构复杂、过载能力较差，本身消耗功率较大,且易受外磁场的影响，同时这样的功率表一般都是多量程的，在测量过程中需有电压表和电流表配合选定电压和电流量程，在选择不同的电压和电流量程时，刻度盘上每一分格代表不同的瓦特数，读得格数需要进行换算才能得出所要测量的功率,致使测量很不方便。另外在功率测量中，经常遇到被测电路的功率因数很低的情况,这时必须采用专门的低功率因数功率表。基于功率表是电工仪表中最常用的一种仪表，目前常用的是指针式电动系功率表。而为了更为精确的显示测量结果，数字功率表的设计成为了必
单片机课程设计报告 多功能电子数字钟 姓名: 学号: 班级: 指导教师:
目录 一课程设计题目-------------------------------- 3 二电路设计--------------------------------------- 4 三程序总体设计思路概述------------------- 5 四各模块程序设计及流程图---------------- 6 五程序及程序说明见附录------------------- ** 六课程设计心得及体会---------------------- 11 七参考资料--------------------------------------- 12
一题目及要求 本次单片机课程设计在Proteus软件仿真平台下实现，完成电路设计连接，编程、调试，仿真出实验结果。具体要如下：用8051单片机设计扩展6位数码管的静态或动态显示电路，再连接几个按键和一个蜂鸣器报警电路，设计出一个多功能电子钟，实现以下功能： (1)走时（能实现时分秒，年月日的计时） (2)显示（分屏切换显示时分秒和年月日，修改时能定位闪 烁显示） (3)校时（能用按键修改和校准时钟） (4)定时报警（能定点报时） 本次课程设计要求每个学生使用Proteus仿真软件独立设计制作出电路图、完成程序设计和系统仿真调试，验收时能操作演示。最后验收检查 结果，评定成绩分为： (1)完成“走时+显示+秒闪”功能----及格 (2)完成“校时修改”功能----中等 (3)完成“校时修改位闪”----良好 (4)完成“定点报警”功能，且使用资源少----优秀
基于51单片机的交通控制系统模拟设计 学院：电气与控制工程学院 专业：自动化 姓名：
目录 1. 设计思路 (2) 2.2显示界面方案 (2) 2.3输入方案： (2) 3 单片机交通控制系统总体设计 (2) 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 (2) 3.2单片机交通控制系统的功能要求 (3) 3.3单片机交通控制系统的基本构成及原理 (3) 4智能交通灯控制系统的硬件设计 (4) 4.1系统硬件总电路构成及原理 (4) 4.2系统硬件电路构成 (4) 4.3系统工作原理 (4) 5 系统软件程序的设计 (6) 5.1程序主体设计流程 (6) 参考文献 (17) 设计心得体会 (18) 附录 (19) 基于单片机的交通控制系统模拟设计
1. 设计思路 （1）分析目前交通路口的基本控制技术以及各种通行方案，并以此为基础提出自己的交通控制的初步方案。 （2）确定系统交通控制的总体设计，包括，十字路口具体的通行禁行方案设计以及系统应拥有的各项功能，在这里，本设计除了有信号灯状态控制能实现基本的交通功能，还增加了倒计时显示提示，基于实际情况，又增加了紧急状况处理和通行时间可调这两项特特殊功能。 （3）进行显示电路，灯状态电路，按键电路的设计和对各器件的选择及连接，大体分配各个器件及模块的基本功能要求。 （4）进行软件系统的设计，对于本系统，采用单片机C语言编写，对单片机内部结构和工作情况做了充足的研究，了解定时器，中断以及延时原理，总体上完成了软件的编写。 2.单片机交通控制系统方案的比较、设计与论证 2.1 电源提供方案 采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要， 节约成本；缺点是输出功率不高。 2.2 显示界面方案 采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。 2.3 输入方案： 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用，故选择方案二。 3 单片机交通控制系统总体设计 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下所示。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始。 通过具体的路口交通灯状态的演示分析我们可以把这四个状态归纳如下： ◆南北方向红灯灭，同时绿灯亮，东西方向黄灯灭，同时红灯亮，倒计时30秒。此状态下，东西向禁止通行，南北向允许通行。 ◆南北方向绿灯灭，东西方向红灯灭，同时黄灯亮，倒计时3秒。此状态下，除了已经正在通行中的其他所以车辆都需等待状态转换。