基于89C51的IC卡读写控制系统设计
摘要
在IC卡管理应用系统中，作为IC卡数据读写的终端IC卡读写器是必不可少的。IC卡读写器除了完成基本的IC卡数据读写功能外，还要完成数据收集传送、控制命令输入和显示输出、提供上位机控制管理接口和数据加密处理等等功能。本文主要介绍了一种IC卡读写终端的设计，IC卡读写终端是一个单片机嵌入式应用系统。论文介绍了实现IC卡数据存储的控制方法，并以西门子公司的SLE4442型逻辑加密卡为基础，详细介绍了单片机控制IC卡数据读写的软、硬件实现方法。
关键词：单片机；IC卡；控制系统
ABSTRACT
Being interface device of IC cards, the IC card read-write terminal is necessary in all IC card information management systems. Besides fulfilling the base function of IC card data reading and writing, IC card read-write terminals also need other functions such as collecting data transferring, user command inputting and display message outputting, control interface providing, data encrypting and so on. To design a read-write terminal with needed functions and excellent performance is a key to composing an efficient IC card management application system. This paper introduces the designing of a type IC card read-write terminal mainly. The terminal is a MCU embedded application system.The paper has introduced the reading and writing technique of IC card data.The paper has specified the software and hardware realization of IC card data reading and writing on the base of SLE4442 which is a kind of Smart Card with Security Logic made by SIEMENS.
Keyword: Micro controller unit ;IC card; Control system
目录
摘要 .............................................................................................................................. I ABSTRACT................................................................................................................... II 目录 ....................................................................................................................... III 图表目录 ....................................................................................................................... I V 第一章绪论 . (1)
1.1 引言 (1)
1.2 IC卡的发展和使用情况 (1)
1.3 IC卡应用技术 (2)
第二章SLE4442卡接口电路和读写控制 (5)
2.1 接触式IC卡的接口电路和一般控制 (5)
2.1.1 IC卡供电电路 (5)
2.1.2 IC卡卡座接口电路 (5)
2.2 SLE4442芯片 (6)
2.2.1 芯片的特点 (6)
2.2.2 芯片的引脚配置 (6)
2.2.3 芯片的功能 (7)
第三章系统的软硬件实现 (10)
3.1 读写终端整体结构设计 (10)
3.2 控制芯片AT89C51 (11)
3.2.1 主要功能部件 (12)
3.2.2 AT89C51接口分配及系统电路设计 (12)
3.3 AT89C51与IC卡接口电路 (13)
3.4 键盘及其接口技术 (14)
3.5 显示器接口设计技术 (17)
3.5.1 LED显示器基本原理 (17)
3.5.2 LED显示电路的软件和硬件设计 (18)
3.6 IC卡读写程序设计 (20)
3.6.1 IC卡的命令格式 (20)
3.6.2 IC卡读写程序 (20)
第四章IC卡系统安全问题 (23)
4.1 对IC卡及其系统的潜在攻击 (23)
4.2 IC卡管理系统的安全性考虑 (24)
第五章总结与展望 (26)
参考文献 (27)
致谢 ....................................................................................... 错误！未定义书签。附录 .. (28)
图表目录
图2.1 IC卡接口设备的供电回路 (5)
图2.2 IC卡的卡座接口电路 (6)
图2.3 SLE4442芯片引脚图 (7)
表2.1 芯片引脚功能 (7)
图3.1 读写器方框原理图 (10)
图3.2 89C51内部结构 (12)
图3.3 AT89C51最小系统 (13)
图3.4 IC卡与单片机接口电路原理图 (14)
图3.5 4*4矩阵键盘示意图 (15)
图3.6 键盘扫描流程图 (17)
图3.7 显示电路示意图 (19)
表3.1 IC卡命令格式及功能 (20)
图3.8 复位和应答模式图 (21)
图3.9 命令模式时序图 (21)
图3.10 输出数据模式时序图 (21)
图3.11 图数据处理模式时序图 (22)
第一章绪论
1.1 引言
IC卡是利用安装在卡中的集成电路(IC)来记录和传递信息，是一种将个人信息有效地送入信息网络并获得所需结果的有效办法。IC卡与磁卡相比，具有存储容量大，可靠性和安全性高等特点，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。因此IC卡将逐渐代替磁卡广泛应用于金融和商贸等信息管理领域，其本身有着广阔的发展前景。
1.2 IC卡的发展和使用情况
卡片是作为个人身份识别的手段而引进的，而作为交易凭证的一片则早在19世纪80年代就萌芽于英国了，1950年，美国商人设计了第一张现代的塑料信用卡，1951年美国富兰克林银行作为金融机构率先发行了信用卡，到60年代中期，人们在塑料金融交易卡的背面贴上磁条，发展成为能够自动读取信息进行在线处理的磁卡，磁卡因为结构简单，价格低廉，得到迅速推厂，IC卡是近年从欧洲开始出现的，IC卡具有突出的3S特点，即Standard(国际标准化)、Smart(灵巧智能化)、和Security(安全性)。因而发展迅速，在金融、通讯、交通等众多领域中后来居上，即使那些磁卡己经普及应用的范围也将被取而代之。IC卡不仅改变了现有多种卡的使用方法和功能作用，还不断开创出新的应用领域。将IC卡和其他设备组成系统就能提供非常丰富的服务功能，把这些功能与生产或流通领域有机地结合起来，将出现令人意想不到的奇迹，创造出巨大的经济和社会效益。随着信息技术的发展，IC卡作为一种先进的信息存储介质，它的应用已经渗透到各国的经济、社会生活、军事等各个方而，将来更有着广阔的发展空间。IC卡的应用在国外发展很快。法国作为IC卡的诞生地，也是IC卡应用的先驱。据Innovation国际发明组织的统计，1988.10至1989.9全世界IC卡硬件产品中，IC卡及读写器产量分别为4200万张和87700台，其中法国分别占98%和71%，处于领先地位。现在，法国在IC卡应用的广泛程度和普及性方而也都处于先进行列。美国是信用卡的发源地，拥有两家最大的发卡组织Master和VISA, 1993年仅Master卡和VISA 卡的发卡量即达6.6亿张，消费额达8250亿美元。当前，金融中已开始用IC卡取代磁卡。在美国，IC卡还成功应用在校园，交通部门，身份验证，作战指挥等领域。德国的德意志银行从93年5月起，为它的160万客户提供了智能卡，持卡者不仅可以在德意志银行国内1400个ATM机中提款，还可在17000个其他银行的ATM机中提款，并且还适用于全欧4万个ATM机。德国从94年年底开始，
还把使用了近100年的医疗证退役，由智能IC卡取代。在港台方面，台湾发展IC 卡不仅在于台湾本身的应用，还在于要发展成为世界上最重要的IC卡生产基地。金融IC卡将把公共汽车卡、加油卡、停车卡、家庭/企业银行卡、自动售货卡五者结合成为五合一卡。香港是世界上三大金融中心之一，信用卡的发卡量超过500万张，平均每人0.4张以上。香港有两大ATM自动提款及网络，汇丰系统有1300台ATM机，银通系统有1000余台ATM机。另外还有大大小小80个网络支持着300万台阅读器组成的信用卡/储蓄卡网络。可以看到我国的一些领域，如电信、交通、医疗等等部门，使用IC卡也己经很普遍，很多单位也已经使用IC卡来进行人员和财务管理。在金融上我国还基本上是使用磁卡，但是由于IC卡的诸多优点，在不久将来用IC卡取代磁卡己经是必然趋势。1993年7月我国电子工业部协同银行、邮电及有关部门提出了命名为“金卡”的专项工程，总目标是:用10年左右的时间，在个国400个大中城市及部分经济发达县区推广使用卡基支付工具，在这些覆盖了3亿城市人口的地区，发卡总量要达到2亿张，年交易额达到一万亿元。预计在未来的十年中，按金卡工程的总目标为2亿张卡估算，如果到2005年，在3亿城市人日中推广信用卡，若人均一张就是3亿张卡，IC卡所需芯片达3亿张。若ATM的应用达到台湾当前水平，全国就需要4.5万台ECR和POS，在全国大、中型市场的配备率如要达20%，则至少需要200万台，而这些设备的寿命仅3-5年，十年之需至少在500万台以上，专家们预测在未来十年间，金卡工程对电子产品、软件产业的需求，将提供1000亿元以上的市场，这对我国电子信息产业既是机遇也是挑战，更是巨大的推动力。
1.3 IC卡应用技术
IC卡比磁卡存储容量大，可靠性和安全性高，在应用上除了覆盖磁卡的全部应用范围以外，还提供了许多磁卡所不具备的应用特性。正是这些特性，使IC卡在脱机业务处理和联网数据一致性等方面表现出前所未有的优势。
IC卡虽然有很强的功能，但仅当IC卡加入到应用系统中，构成发行商、应用系统和持卡人之间的数据传输媒介时，才能有效地发挥其优势。一个好的IC卡应用系统，应具备良好的应用特性和性能价格比，还要有好的安全特性。
IC卡最初是为了解决金融交易中的安全性问题而设计的，它带来全新的交易概念与巨大的优势。很快，这一优势也为其他应用部门所看中，使之广泛应用于电话、医疗保健、路禁控制和门锁控制等等系统中。随着时间的推移，应用范围还在不断扩大，使用IC卡的数量呈几何级数增长。同时，为了不同应用场合的需求，IC卡制造商们人在不断地向市场推出新的IC卡，IC卡的价格将随着使用量
的增加而逐年下降，所有这些，无疑又会大大推进IC卡在各个领域的普及。IC 卡在应用中的技术优势在于良好的机器读写能力、共同认可的安全防范技术和相对较大的数据存储能力：
1.良好的机器读写性能便于人机卡之间的会话
IC卡是一种电路卡，它在机器读写性能上远优于磁卡和光卡，无需往复的机械动作即可完成人机卡之间的多次会话过程，使卡在应用时更容易进行操作与相互验证，给卡的应用开发者和使用者都带来了极大的便利。
2.良好的安全防范技术是卡能够脱离网络使用
IC卡采用了为国际上各种开发者与使用者所共同认可的半导体密码存放于软件加密技术，它可以有效地阻止卡的非法复制与数据的篡改。应用设备可以在脱离网络的情况下，不需要人工干预，即可对IC卡进行鉴别，以确定该卡是否是本系统所许可的，是否可在该应用场合中使用等。通过持卡人输入PIN，与卡内一组密码比较，可以确认持卡人的身份。这些特点使IC卡能成为传导媒体，再加上认证和数据加密等功能，使卡能够脱离网络使用。
3.大容量的数据存储能力使IC卡成为数据媒体
在一个应用系统使用中，系统必须对所有持卡人建立一份身份与使用的档案。在磁卡系统中，这组档案存放在中心数据库系统内，持卡人每次使用都需通过终端，以网络形式从数据库系统中提出那份与自己相关的档案。现在IC卡的存储能力增加了，这份相关信息可以存放在IC卡中，终端设备交易的实时性明显改善，使用的灵活性也大大增加。
IC卡三大特点的结合，构成了IC卡应用的强大优势，它一方面降低了对网络的依赖程度，提高了相应速度；另一方面对发行商、应用商和持卡者三方面的利益提供了有效的保护手段，解决了以前所难于解决的关键问题，为IC卡的广泛应用铺平了道路。IC卡应用范围相当广泛，这里仅根据现有的应用提供部分应用领域：
1.应用于金融领域，可以作为信用卡、现金卡、证券卡或电子资金转账卡等。
2.可以作为身份证明卡使用，如身份证、驾驶执照、会员卡等。
3.在医疗、保健等领域，IC卡可以用于健康卡、少儿疫苗卡、就诊卡等。
4.在商业及服务领域，可以用IC卡作为优惠卡、结算卡、服务卡等。
5.在交通领域，可以用IC卡取代公交或地铁月票，可以改变原有对月票的当月有效限制为有效次数限制。还可用于公路付费和停车付费等场合。
6.IC卡电话卡，这是至目前为止IC卡用量最大的一种应用。用IC卡公用电话替代磁卡电话与投币电话即可杜绝欺诈行为，又可省去携带零钱所带来的麻烦。此外，IC卡在数字移动通讯网中，以身份卡及保密卡方式投入使用，避免了
因冒用用户电话号码给用户带来的损失，是通讯行业中一个成功的应用。
7.IC卡在门禁系统、设备使用等情形中，以钥匙卡的形式出现，使“锁”有了新的一个层次定义。
8.IC卡还可集各种服务功能于一身，如企业的员工卡、校园“一卡通”等即属此类，持卡人可以用卡进行考勤、开门、就餐、借阅图书等。
第二章SLE4442卡接口电路和读写控制
2.1 接触式IC卡的接口电路和一般控制
IC卡的接口电路是连接IC卡与读写机具的通路，由它实现对IC卡的供电，并满足不带电插拔的要求。
2.1.1 IC卡供电电路
IC卡接口设备中的IC卡供电电路应是一个相对独立于其他回路，并提供完善的过流保护措施的稳压电路，这是由于IC卡接口设备是一个独立于IC卡的设备，当有卡插入时，接口设备便开始向IC卡提供其所需的电力。如果插入的是一张电源与地击穿的坏卡，或是一个金属片之类的物质，就会造成供电回路的短路现象，若IC卡接口设备中无过流保护回路，就会干扰整个设备的正常工作。图2.1所示是供电电路示意。
IC
2.1.2 IC卡卡座接口电路
IC卡的逻辑接口电路一般采用集电极开路(OC)输出及非箱位保护式输入结构，如图2.2所示。上拉电阻R源端与IC卡的供电电源相连接。当IC卡处于供电状态时，整个接日电路接通，接口设备与IC卡间构成逻辑通路:而当IC卡处于下电状态时，上拉电阻R的源端失去了供电，整个与卡接口的电路均处于不带电状态。所有的IC卡接口部分都加入了箱位保护二极管，这些箱位二极管可以使各引脚上的电压严格地限定在-VD-VCC-VD之间(VD是挤位二极管的正向压降，通常为0.6V左右)。这样，可以抑制由于线路干扰和逻辑电平变化的边沿产生抖动
所带来的瞬问过压，为IC卡提供了进一步的保护措施。
IC
2.2 SLE4442芯片
SLE4442是由德国西门子公司设计的逻辑加密存储卡，它具有2K位的存储容量和完全独立的可编程加密代码存储器。内部电压提升电路保证了芯片能够以单5V电压供电，较大的存储器容量能够满足应用领域的各种要求，是目前国内应用较多的一种IC卡芯片。
2.2.1 芯片的特点
1.采用多存储器结构。
2.2线连接协议，串行接口满足ISO7816同步传送协议。
3.芯片采用NMOS工艺技术，每字节的擦除/写入编程时间为2.5MS。
4.存储器采用至少10000次的擦除/写入周期，数据保持时间至少为10年。
2.2.2 芯片的引脚配置
芯片的引脚与国际标准兼容，表2.1是引脚的定义和功能说明:
表2.1 芯片引脚功能
18
765423引 脚卡触点C8
C7C6C5C4C3C2C1符 号未用
双向数据线(漏极开路)
地NC
I/O NC GND 功能未用NC 未用
时钟操作电压（5V ）
复位RST Vcc CLK
图2.3 SLE4442芯片引脚图
2.2.3 芯片的功能
SLE4442IC 卡芯片主要包括三个存储器：256×8位EEPROM 型主存储器、32×1位PROM 型保护存储器和4×8位EEPROM 型加密存储器。
（1）主存储器:主存储器为可重复擦除使用的EEPROM 型存储器。按字节寻址，擦除/写入。在擦除时，一个数据字节的所有8位被全部置“1”。在写入时，在
EEPROM单元中的信息则根据输入的数据，按字位方式变换成逻辑“0”，(即在EEPROM中，新写入的数据与原来存在的数据进行“逻辑与”)。通常，要改变数据需要先进行擦除，再进行写入两项操作。如果在被寻址的字节中8位没有一个字位需要从0变为1，则可以不进行擦除处理。反之亦然，在被寻址的字节中，如果没有一个字节需要从1变为0,则可以不做写入处理，写入或擦除操作一次至少耗费2.5ms时间。主存储器的地址是从00H到FFH。但主存储器可分为两个数据区:保护数据区和应用数据区。保护数据区是主存储器前32个字节数据区。其地址是从0(00H)到31(1FH)。这部分的数据读出不受限制，但擦除和写入操作均受到保护存储器内部数据状态的限制。当保护存储器中第N位为0时，则对应主存储器中第N个字节就不允许进行擦除和写入操作。故保护数据区一般均作为IC 一片的标识数据区，存放一些固定不变的标识参数。应用数据区为主存储器后224个字节。其地址从32(20H)到255(FFH)。这部分的数据读出不受限制，但擦除和写入受控于加密存储器数据校验比较结果的影响。当需要修改应用数据区的内容时，必须首先输入一个3字节长的“校验字”。这个新输入的“校验字”与原来存在在加密存储器中的“参照字”进行一对一的比较。只有当两者完全一致时，芯片的加密控制逻辑才打开芯片的主存储器，允许后而的擦除和写入操作。芯片允许在有限的次数内重试比较操作。如果在连续三次比较失败之后，芯片的错误计数器计数到“0"，并将锁死主存储器，禁止随后的任何比较操作和写入擦除操作。这时整个主存储器变成一个只读存储器。芯片中各存储器的内容不能再改变。
（2）保护存储器:保护存储器是一个32×1位的一次性可编程只读存储器(PROM)。它是按字位方式寻址和写入。保护存储器从0-32的每一位对应着住存储器地址从0到31的每个字节。因此可以理解为每个字节单元的控制熔丝。从出厂到被初始化之前，保护存储器的状态为全“1"。从控制方面来说，保护存储器的内容只能从“1”写成“0"而不能从“0”擦除成“1"。保护存储器每个被写“0”的单元所对应控制的主存储器的字节单元将不再接收任何擦除和写入命令，从而使得改字节单元的数据不可再改变。从使用方面来讲，如果需要防止一些固定的标识参数被改动，不至于引起混乱，可以将这类参数先写入主存储器的保护存储区，然后将对应单元的保护存储器的字位写位“0"，从而使这一部分单元中的参数内容永远不可更改。保护存储器本身的读出操作不受限制。但对其写入操作仍然受到加密存储器比较校验操作结果的控制。当输入的“校验字”与芯片内的“参照字”一致，则可以执行后续的写入操作。如果比较不成功，则控制逻辑将闭锁保护存储器。
（3）加密存储器:加密存储器是一个4×8位的EEPROM型存储器。在这个存储器中，第0字节为密码输入错误计数器。密码输入错误计数器的有效位是低3位。在芯片初始化时，计数器设置成“111"。这一字节是可读的。每次比较密码时，先
判断计数器中是否还有“1"。如果还有“1"。则将其中一个“1”写成“0"，然后进行比较“校验字”操作。如果比较结果一致，密码错误计数器将允许进行擦除操作(芯片不能自动进行擦除操作)，同时打开主存储器、保护存储器和加密存储器，并允许进行擦除和写入操作。如果比较结果不一致，则密码错误计数器中为“1”的个数将减少一位。只要计数器的内容不全为0，则芯片的比较“校验字”操作还允许进行。当密码计数器减数为零，则芯片的存储单元将全部锁死。加密存储器的第1，2，3字节为“参照字”存储区。这3个字节的内容作为一个整体被称为可编程加密代码(PSC)。值得注意的是:这3个字节的内容在PSCEr较成功前是不可读的，只能进行比较操作。而“写入、擦除”操作也受自身“比较”操作结果的控制。只有当“比较”成功，加密存储器各字节内容才可以进行读出、写入和擦除。
第三章系统的软硬件实现
一个完整的IC卡读写终端除了完成基本的IC卡数据读写功能，还要提供其他功能。独立型读写器要求可以脱离上位机独立工作，所以读写器要提供键盘和显示功能作为用户界面。人机界面是用户是对设备进行操作和控制的接口，用户根据显示的提示，使用键盘输入命令，从显示得到设备输出的结果。
3.1 读写终端整体结构设计
读写器相对于IC卡来说就是一种外部接口设备。对一个具有一般功能的读写器来说，它必须有显示模块，输人模块以及其它辅助模块。本文所介绍的IC卡读写器是通过使用智能芯片AT89C51及其外部接口来实现的。它包括键盘输人模块，数码管显示模块，IC卡接口模块等。其构成框图如图3.1所示。
图3.1 读写器方框原理图
在本系统中，键盘输人模块电路简单，占用中央处理器端口少。IC卡接口电路主要由IC卡片座构成，本系统的IC卡卡座是采用带滑动触点的卡座.它有一对常开触点，用来检测IC卡是否插人卡座。这种拔插式卡座的优点是电路接触良好，通信可靠，但是不适于刷卡频繁的场合。显示模块是通过数码管LED来显示。AT89C51是一种低功耗，高性能的8位CMOS微控制器，它是整个读写器的核心，它内含有4k字节的闪电存储器(FLASH MEMERY)。128字节RAM,32条I/O线。两个16位定时/计数器，五源两级中断结构，全双工串行口。片内振荡器及时钟电路等等。这种器件是以ATMEL高密度不挥发存储技术制造，与工业标准MCS-51
指令系统和引脚完全兼容片内闪电存储的程序代码或数据可在线写人，亦可通过常规的编程器编程。
本读写器系统的软件系统是采用的MCS-51的指令系统来进行编程的。软件的工作原理是：读写器上电复位之后，等待用户刷卡，一旦读写器检测到IC卡后，读写器开始读卡，读出卡号。此时，用户可以通过键盘输人密码，然后，读写器系统开始校验密码，如果密码正确，则各种交易可以进行了。如果不正确，本系统将允许用户有三次输入密码的机会，否则IC卡将永久损坏。如果能进行各种交易，待交易完成之后将数据送往中央主机(读写器管理中心)。这样一次交易完成，系统回到最初的等待状态。
3.2 控制芯片AT89C51
AT89C51单片机在存储器结构上，严格地将程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）在空间上分开，并使用不同的寻址方式和地址指针。ROM用来存放调试好的程序指令、常数及数据表格，RAM则用来存放少量的随机数据。采用这种存储器结构主要考虑到单片机的控制特点，即需要较大的程序存储空间和较小的随机数存储空间。由于集成度的限制，在单片机内的存储器容量不会很大，但允许用户在片外扩展存储器。因此，CPU可以进行操作的存储器可分为内部程序存储器、外部程序存储器及内部数据存储器、外部数据存储器。单片机芯片上集成了很多的元器件，需要的引脚就很多，但由于工艺和成品率等原因，芯片上的引脚又不能太多。为了解决实际允许的引脚数和需要的引脚数之间的矛盾，单片机的引出线一般都设计为多功能型。每条引线在某一时刻起什么作用，由指令和机器状态决定。因此，单片机对外并不存在专用的数据总线和地址总线，而是采用分时复用技术来解决片外数据和地址的传送问题。在单片机中，有21个颇具特色的特殊功能寄存器SFR。要理解单片机的工作原理，必须对这些特殊功能寄存器的工作过程有清楚的了解。正是由于有了SFR，才使一个只有40个脚封装的单片机系统的功能获得很大的扩充，并使I/O口在程序的控制下具有第二功能。利用SFR还可以完成对定时/计数器、串行口和中断的控制。单片机的另一个特点是在其内部有一个全双工的串行接口，在程序的控制下，串行口能工作于四种方式。用户可根据需要将它设定为移位寄存器方式，以扩充I/O接口和外接同步输入、输出设备；或用作异步通信接口，以实现双机或多机通信。因此，单片机能很方便地组成分布式控制系统。最后，在单片机内部有一个能进行独立操作的位处理器，它有自己的累加器以及可寻址的RAM、特殊功能寄存器和I/O口，并设有专门的按位操作的指令。利用这些功能，可以方便地进行组合逻辑设计和用软件模拟组合逻辑的功能，这一点在工业控制中十分有用。
AT89C51内部结构方框图如图3.2所示，它包括CPU、存储器（ROM、RAM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制器等。这些部件集成在一块芯片内，片内各功能部件通过内部总线相互连。
图3.2 89C51内部结构
3.2.1 主要功能部件
89C51的主要功能部件包括：
1.8位CPU。
2.片内振荡器：振荡频率0Hz~24MHz。
3.4KB片内FlashROM，片内外程序存储器寻址范围64KB。
4.128B片内RAM，片外数据存储器寻址范围64KB。
5.21个专用存储器。
6.4个8位并行I/O接口：P0，P1，P2，P3。
7.1个全双工串行接口。
8.2个16位定时/计数器C/T0、C/T1。
9.5个中断源，可编为二个优先级。
10.111条指令，含乘、除法各1条。
11.单总线结构。
12.单一+5V电源。
3.2.2 AT89C51接口分配及系统电路设计
AT89C51单片机是该系统的核心器件，其控制着所有的外围电路，并及时响应外部请求。整个系统电路设计如下：
（1）按键S17，电容C8，电阻R13构成单片机的人工复位装置；两个30pF 的电容，12M的晶振构成单片机的振荡电路。
（2）矩阵式键盘由P1口来控制，P1.0，P1.1，P1.2，P1.3接行线，P1.4、P1.5、P1.6、P1.7接列线。单片机对键盘进行行列扫描读取键值。
（3）数码管显示电路由P2口控制，单片机对数码管进行动态扫描。P2.0与P2.1口通过一串入并出的74LS164与所有LED的a，b，c，d，e，f，g，sp引线相连，P2口接LED的控制端，单片机通过P3口控制各LED是否点亮。
（4）P0口设计为与IC卡卡座的接口，AT89C51单片机通过IC卡座完成单片机与IC卡的连接。
图3.3 AT89C51最小系统
3.3 AT89C51与IC卡接口电路
AT89C51单片机通过IC卡座完成单片机与IC卡的连接，其硬件电路图3.4所示。这里简单介绍一下IC卡引脚信号连接：VDD、GND——电源，工作电压+5V；
图3.4 IC卡与单片机接口电路原理图
RST——IC卡复位信号；CLK——IC卡传输数据所需的时钟信号；I/O——双向数据线,所有数据均通过该引脚进行传送(漏极开路)。
3.4 键盘及其接口技术
键盘实质上是一组按键开关的集合，控制CPU通过按键来识别特定的用户命令，从而转入相应的程序来执行用户命令。键盘的软硬件设计涉及下面几个方面的问题:
(1)按键的确认
键的闭合与否反应在电压上就是呈现出高电平或低电平，如果高电平表示断开，那么低电平则表示闭合，通过电平的高低状态的检测便可确认键按下与否。
为了确保CPU对一次按键动作只确认一次，并且防止干扰信号的影响，必须加入消除电平抖动的措施。消除抖动通常有硬件、软件两种消除方法。硬件消除抖动可采取双稳态电路或滤波消抖电路;软件消抖是在第一次检测到有键按下时，执行一段延时程序(一般几十毫秒)再确认该键是否仍闭合，如果还是闭合状态则确认该键按下，从而消除抖动和干扰影响。当按键较多时，我们多采用软件消抖法。
(2)按键接口设计和按键识别方法
按键接口设计有两种方法，独立式按键和矩阵式键盘。独立式按键是各键互相独立，每个按键各接一根输入线，只要检测输入线的电平就可以识别按键的状态。这种方法电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键需占用一根输入口线，I/O资源浪费大。故此方法只适用于按键少，或其他控制功能很简单的场合。矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合，它把键盘输入线分为行线和列线，按键位于行、列的交叉点上。按键的识别需要软件分别扫描行线和列线，根据扫描结果判
断具体按下的按键。
(3)键盘的工作方式
键盘扫描只是CPU的工作内容之一，CPU在忙于各项工作时，如何处理键盘的输入取决于键盘的工作方式，键盘工作方式的选择应根据应用系统中CPU工作的忙、闲情况而定。通常键盘工作方式有三种:编程扫描、定时扫描和中断扫描。在编程扫描中，CPU反复地扫描键盘，等待用户的输入命令，而执行键入命令或处理输入数据时，CPU不再响应输入要求，直到CPU返回重新扫描键盘为止。定时扫描工作方式利用单片机内部定时器产生定时中断，CPU响应定时器中断后对键盘进行扫描，在有键按下时识别出该键并执行相应功能程序。使用中断方式时，在没有键按下时，不占用CPU处理时间，只有当有键按下时产生键盘中断，由中断程序识别键并执行功能程序，这种方式使用最多。人机交互由单片机应用系统中配置的外部设备构成，它是应用系统与操作人员间交互的窗口，是系统与外界联系的纽带和界面。通常，键盘有编码和非编码两种。编码键盘使用方便，所需程序简单，但硬件电路复杂。非编码键盘硬件电路极为简单。当键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。
本设计中采用非编码键盘，设计成矩阵形式，键盘原理图如图3.5所示。该键盘有4行4列，共有16个按键，分为两类：一是数字键0～9共十个；二是功能键两个：确认键，清除键，结束键，此外还有一个单位键W，一个小数点键。其他几个空白键，留待后续开发使用。
图3.5 4*4矩阵键盘示意图
单片机的P1口用作键盘I/O口，键盘的列线接到P1口的高4位，行线接到低4位，同时通过上拉电阻接到+5V。无按键动作时，行线处于高电平状态，而
单片机类毕业设计题目汇总
单片机类毕业设计题目汇总 1.孔子时钟的设计 2.?全自动节水灌溉系统--硬件部分 3.?数字式温度计的设计 4.?温度监控系统设计 5.?基于单片机的语音提示测温系统的研究 6.?简易无线电遥控系统 7.?数字流量计 8.?基于单片机的全自动洗衣机 9.冰塔智能水位控制系统 10.?温度箱模拟控制系统 11.?超声波测距仪的设计 12.?基于51单片机的LED点阵显示屏系统的设计与实现 16X16点阵显示屏 13.?基于AT89S51单片机的数字电子时钟 14.?基于单片机的步进电机的控制 15.?基于单片机的交流调功器设计 16.?基于单片机的数字电压表的设计 17.弹片机的数字钟设计 18.?智能散热器控制器的设计 19.弹片机打铃系统设计 20.?基于单片机的交通信号灯控制电路设计 21.?基于单片机的电话远程控制家用电器系统设计 22.?基于单片机的安全报警器 23.?基于单片机的八路抢答器设计 24.?基于单片机的超声波测距系统的设计 25.?基于MCS-51数字温度表的设计 26.?电子体温计的设计 27.?基于AT89C51的电话远程控制系统 28.?基于AVR单片机幅度可调的DDS信号发生器 29.?基于单片机的数控稳压电源的设计 30.?基于单片机的室内一氧化碳监测及报警系统的研究 31.?基于单片机的空调温度控制器设计
32.?基于单片机的可编程多功能电子定时器 33.?单片机的数字温度计设计 34.?红外遥控密码锁的设计 35.?基于51单片机的语音识别系统设计 36.?家用可燃气体报警器的设计 37.?基于数字温度计的多点温度检测系统 38.?基于凌阳单片机的语音实时采集系统设计 39.?基于单片机的数字频率计的设计 40.?基于单片机的数字电子钟设计 41.?设施环境中温度测量电路设计 42.?汽车倒车防撞报警器的设计 43.?篮球赛计时记分器 44.?基于单片机的家用智能总线式开关设计 45.?设施环境中湿度检测电路设计 46.?基于单片机的音乐合成器设计 47.?设施环境中二氧化碳检测电路设计 48.?基于单片机的水温控制系统设计 49.?基于单片机的数字温度计的设计 50.?基于单片机的火灾报警器 51.?基于单片机的红外遥控开关设计 52.?基于单片机的电子钟设计 53.?基于单片机的红外遥控电子密码锁 54.?大棚温湿度自动监控系统 55.?基于单片机的电器遥控器的设计 56.?单片机的语音存储与重放的研究 57.?基于单片机的电加热炉温度控制系统设计 58.次外遥控电源开关 59.?基于单片机的低频信号发生器设计 60.?基于单片机的呼叫系统的设计 61.?基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 62.?基于单片机的密码锁设计 63.?单片机步进电机转速控制器的设计 64.術AT89C51控制的太阳能热水器
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
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
安徽工业大学继续学院《单片机原理》期末课程设计 题目：单片机计时时钟设计与制作 专业：电气工程及其自动化 班级：14 电升 姓名：夏云飞 学号：1410102003035 指导老师：贺容波 成绩： ( 2015.12 )
目录 一、绪论 (1) 1.1单片机简介 (1) 二、硬件系统设计方案 (3) 2.1 时钟电路的设计 (3) 2.2复位电路的设计 (4) 2.3 数码显示电路的设计 (5) 2.4按键电路的设计 (7) 2.5 蜂鸣器电路的设计 (8) 2.6接线图 (9) 三、软件系统设计方案 3.1 模块化设计方案 (10) 3.2 主程序的设计 (11) 3.3 LED动态显示程序的设计 (14) 3.4 计时程序模块的设计 (17) 3.5 键盘程序的设计 (19) 3.6 蜂鸣器程序的设计 (22) 3.7整个程序 (23) 四、总结 总结与致谢 (28) 参考文献 (29) 使用说明 (29)
安徽工业大学继续教育学院《单片机原理》期末课程设计——单片机计时时钟设计与制作 一绪论 1.1单片机简介 1.1.1单片机的产生 计算机的发展经历了从电子管到大规模集成电路等几个发展阶段，随着大规模集成电路技术的发展，使计算机向性能稳定可靠、微型化、廉价方向发展，从而出现了单片微型计算机。 所谓单片微型计算机，是指将组成微型计算机的基本功能部件，如中央处理器CPU、存储器ROM和RAM、输入/输出（I/O）接口电路等集成在一块集成电路芯片上的微型计算机，简称单片机。总体来讲，单片机可以用以下“表达式”来表示：单片机=CPU+ROM+RAM+I/O+功能部件 1.1.2单片机的特点 随着现代科技的发展，单片机的集成度越来越高，CPU的位数也越来越高，已能将所有主要部件都集成在一块芯片上，使其应用模式多、范围广，并具有以下特点： ①体积小，功耗低，价格便宜，重量轻，易于产品化。 ②控制功能强，运行速度快，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制问题，满足工业控制要求，并有很强的位处理和接口逻辑操作等多种功能。 ③抗干扰能力强，适用温度范围宽。由于许多功能部件集成在芯片内部，受外界影响小，故可靠性高。 ④虽然单片机内存储器的容量不可能很大，但存储器和I/O接口都易于扩展。 ⑤可以方便的实现多机和分布式控制。 1.1.3单片机的应用 单片机的应用具有面广量大的特点，目前它广泛的应用于国民经济各个领域，对技术改造和产品的更新起着重要作用。主要表现在以下几个方面： ①单片机在智能化仪器、仪表中的应用：由于单片机有计算机的功能，它不仅能完成测量，还既有数据处理、温度控制等功能，易于实现仪器、仪表的数字化和智能化。 ②单片机在实时控制中的应用：单片机可以用于各种不太复杂的实时控制系统中， 第1页
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文） 论文题目：基于51单片机的电子日历设计 教学点：重庆科创职业学院 指导老师：张忠雨职称：讲师 学生姓名：聂燕学号: 2011700558 专业：应用电子技术 成都电子机械高等专科学校成教院制 2012 年 3 月 9 日
成都电子机械高等专科学校成教院毕业设计（论文）任务书 题目：基于51单片机的电子日历设计 任务与要求： 通过单片机设计电子日历数码管正常显示阳历、阴历日期，显示的格式为年-月-日，利用外部按键的操作实现阳历和阴历之间的 转换，实现阴历和阳历显示的暂停、运行等功能。 时间：2011年12月15日至2012 年3月15日共12 周教学点：重庆科创职业学院 学生姓名：聂燕学号：2011700558 专业：应用电子技术 指导单位或教研室： 指导教师：张忠雨职称：讲师 成都电子机械高等专科学校成教院制
毕业设计(论文)进度计划表
摘要 设计以单片机AT89C51为核心部件的电子日历，利用74LS245作为驱动器，74LS138作为译码器使用，六个七段数码管均采用共阴极的方式，P0口作为段选码输出口，P2口作为位选码输出口。 本次设计的题目是基于单片机的电子日历设计，可以正常的显示年、月、日，还可以利用外部按键实现阴历和阳历之间的转换以及暂停等功能。电子日历具有性能稳定、精确度高、成本低、易于产品化，以及方便、实用等特点。适用于家庭、公司、机关等众多场所。为人们的日常生活、出行安排提供了方便，成为人们日常生活中不可缺少的一部分。 本次设计可分为两部分：硬件系统、软件系统。 硬件系统包括：AT89S51单片机、74LS245驱动器、74LS138译码器、RC复位电路、+5V直流电源电路、去抖电路、动态显示扫描电路。 软件系统主要有单片机的编程构成。 关键词：单片机，日历，位码，段码，显示
基于51单片机简易电子琴 1 课题背景 单片微型计算机室大规模集成电路技术发展的产物，属于第四代电子计算机它具有高性能、高速度、体积小、价格低廉、稳定可靠、应用广泛的特点。他的应用必定导致传统的控制技术从根本上发生变革。因此，单片机的开发应用已成为高科技和工程领域的一项重大课题。 电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。它在现代音乐扮演重要的角色，单片机具有强大的控制功能和灵活的编程实现特性，它已经溶入现代人们的生活中，成为不可替代的一部分。本文的主要内容是用AT89S52单片机为核心控制元件，设计一个电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有8个按键，和一个复位按键。 主要对使用单片机设计简易电子琴进行了分析，并介绍了基于单片机电子琴硬件的组成。利用单片机产生不同频率来获得我们要求的音阶，最终可随意弹奏要表达的音符。并且分别从原理图，主要芯片，个模块原理及各莫奎的程序的调试来详细阐述。 一首音乐是许多不同的音阶组成的，而每个音阶对应着不同的频率，这样我们就可以利用不同的频率的组合，构成我们想演奏的那首曲目。当然对于单片机来产生不同的频率非常方便，我们可以利用单片机的定时/计数器T0来产生这样的方波频率信号，因此，我们只要把一首歌曲的音阶对应频率关系编写正确就可以达到我们想要的曲目。 2 任务要求与总体设计方案 2.1 设计任务与要求 利用所给键盘的1，2，3，4，5，6，7，8八个键，能够发出7个不同的音调，而且有一个按键可以自动播放歌曲，要求按键按下时发声，松开延时一小段时间，中间再按别的键则发另外一音调的声音，当系统扫描到键盘按下，则快速检测出是哪一个按键被按下，然后单片机的定时器启动，发出一定频率的脉冲，该频率的脉冲经喇叭驱动电路放大滤波后，就会发出相应的音调。如果在前一个按下的键发声的同时有另一个按键被按下，则启动中断系统。前面的发音停止，转到后按的键的发音程序。发出后按的键的音调。 2.2 设计方案 2.2.1 播放模块 播放模块是由喇叭构成，它几乎不存在噪声，音响效果较好，而且由于所需驱动功率较小，且价格低廉，所以，被广泛应用。 2.2.2 按键控制模块
基于单片机的毕业论文题目有哪些 很多物联网专业的学生对单片机非常感兴趣，不光是对专业的热爱，另外由于单片机是集成电路芯片，是控制整个流程最基础的环节，大多数理科生对这种控制式设计充满着好奇，下面，我们学术堂整理了多个基于单片机的毕业论文题目，欢迎各位借鉴。 基于单片机的毕业论文题目一： 1、基于单片机的压电加速度传感器低频信号采集系统的设计 2、基于单片机的超声测距系统 3、基于C8051F005单片机的两相混合式直线步进电机驱动系统的设计 4、基于单片机的工业在线数字图像检测系统研究与实现 5、基于FPGA的8051单片机IP核设计及应用 6、基于单片机的军需仓库温湿度测控系统研究 7、单片机多主机通信模式在粮库温湿度监控系统中的应用 8、基于单片机的中小水电站闸门控制系统 9、基于单片机的正弦逆变电源研制 10、单片机实验教学仿真系统的设计与开发 11、基于单片机的温湿度检测系统的设计 12、基于单片机的蓝牙接口设计及数据传输的实现 13、基于单片机的多功能温度检测系统的设计与研究 14、基于单片机的温度控制系统的研究 15、行为导向教学策略在职校单片机课程教学中的应用研究 16、逻辑电路与单片机的虚拟实验系统设计与实现
17、基于单片机的LED显示系统 18、基于单片机的校园安防系统 19、基于MSP430单片机的红外甲烷检测仪设计及实现 20、基于高性能单片机的无线LED彩灯控制系统的设计与实现 21、基于AVR单片机教学实验板的设计 22、基于单片机的阀岛控制系统的研究 23、基于AT89S51单片机实验开发系统设计 24、基于单片机和GPRS数据传输技术的研究 25、基于HCS12单片机的智能车底层控制系统研究 26、单片机GPRS智能终端及远程工业监控技术研究 27、基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究 28、基于单片机的室内智能通风控制系统研究 29、基于单片机的通用控制器设计与实现 30、基于单片机控制的PTCR阻温特性测试系统的设计与实现 31、Proteus在单片机教学中的应用 32、基于单片机的变频变压电源设计 33、基于单片机的监控系统控制部分的设计 34、基于单片机的葡萄园防盗报警系统设计 35、基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 36、基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 37、基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现 38、基于单片机的高精度随钻测斜仪系统开发 39、基于16位单片机MC9S12DG128B智能车系统的设计 基于单片机的毕业论文题目二： 40、基于单片机的压力/液位控制系统的设计研究 41、单片机与Internet网络的通信应用研究 42、基于单片机控制的温室环境测控装置研究 43、具有新型接口的MCS-51单片机实验系统设计 44、基于单片机控制的直流恒流源的设计 45、基于单片机的模糊控制方法及应用研究 46、基于AT89S52单片机的煤矿瓦斯监测系统的研制 47、基于AT89C51单片机的脉象信号采集系统研究 48、基于DTMF技术的单片机远程通信系统研究 49、基于单片机的GPRS无线数据采集与传输系统的设计 50、基于单片机控制的柴油机喷油泵数据采集系统的设计与实现 51、基于谐振技术及MK单片机的多路升压器研究设计 52、基于单片机的数据串口通信 53、基于单片机的智能寻迹系统设计 54、压电式阀门定位器与单片机实验装置研制 55、基于单片机的微型电子琴研究与实现 56、基于单片机的恒温恒湿孵化器系统设计 57、基于16位单片机MC9S12XS128的两轮自平衡智能车的系统研究与开发
目录 前言 (2) 第1章基于51单片机的电子琴设计 (3) 1.1 电子琴的设计要求 (3) 1.2 电子琴设计所用设备及软件 (3) 1.3 总体设计方案 (3) 第2章系统硬件设计 (5) 2.1 琴键控制电路 (5) 2.2 音频功放电路 (6) 2.3 时钟-复位电路 (6) 2.4 LED显示电路 (6) 2.5 整体电路 (6) 第3章电子琴系统软件设计 (7) 3.1 系统硬件接口定义 (7) 3.2 主函数 (8) 3.2.1 主函数程序 (8) 3.3 按键扫描及LED显示函数 (9) 3.3.1 键盘去抖及LED显示子程序 (10) 3.4 中断函数 (11) 3.4.1 中断程序 (12) 第4章电子琴和调试 (12) 4.1 调试工具 (12) 4.2 调试结果 (13) 4.3 电子琴设计中的问题及解决方法 (14) 第5章电子琴设计总结 (15) 参考文献 (16) 附录 (17)
前言 音乐教育是学校美育的主要途径和最重要内容，它在陶冶情操、提高素养、开发智力，特别是在培养学生创新精神和实践能力方面发挥着独特的作用。近年来，我国音乐教育在理论与实践上都取得了有目共睹的成绩，探索并形成了具有中国特色的、较为完整的音乐教育教学体系。但我国音乐教育的改革力度离素质教育发展的要求还存在一定距离。如今，电子琴作为电子时代的新产物以其独特的功能和巨大的兼容性被人们广泛的接受和推崇。而在课堂教学方面，它拥有其它乐器无法比拟的两个瞬间：瞬间多元素思维的特殊的弹奏方法；瞬间多声部(包括多音色)展示的乐队音响效果的特点。结合电子琴自身强大的功能及独特的优点来进行音乐教育的实施，这样就应该大力推广电子琴进入音乐教室，让电子琴教学在音乐教育中发挥巨大的作用。现代乐器中，电子琴是高新科技在音乐领域的一个代表，体现了人类电子技术和艺术的完美结合。电子琴自动伴奏的稳定性、准确性，以及鲜明的强弱规律、随人设置的速度要求，都更便于人们由易到难、深入浅出的准确掌握歌曲节奏和乐曲风格，对其节奏的稳定性和准确性训练能起到非常大的作用。电子琴所包含的巨量的音乐信息和强大的音乐表现力可以帮助音乐教学更好地贯彻和落实素质教育，更有效地提高人们的音乐素质和能力。目前，市场上的电子琴可谓琳琅满目，功能也是越来越完备。以单片机作为主控核心，设计并制作的电子琴系统运行稳定，其优点是硬件电路简单、软件功能完善、控制系统可靠、性价比较高等，具有一定的实用与参考价值。这就为电子琴的普及提供了方便。 二、电子琴设计要求本设计主要是用AT89C51单片机为核心控制元件，设计一台电子琴。以单片机作为主控核心，与键盘、扬声器等模块组成核心主控制模块，在主控模块上设有7个按键和1个复位按键。本系统主要是完成2大功能：音乐自动播放、电子琴弹奏。关于声音的处理，使用单片机C语言，利用定时器来控制频率，而每个音符的符号只是存在自定义的表中。
单片机类 业设计 刷电子时钟的设计 刷全自动节水灌溉系统--硬件部 刷数 式温度计的设计 刷温度 控系统设计 刷基于单片机的语音提示测温系统的研究 刷简易无线电遥控系统 刷数 流 计 刷基于单片机的全自动洗衣机 刷水塔智能水 控 系统 刷温度箱模拟控 系统 刷超声波测距仪的设计 刷基于51单片机的L司号点阵显示屏系统的设计与实 16×16点阵显示屏 刷基于A切89分51单片机的数 电子时钟 刷基于单片机的步 电机的控 刷基于单片机的交流调 器设计 刷基于单片机的数 电压表的设计 刷单片机的数 钟设计 刷智能散热器控 器的设计 刷单片机打铃系统设计 刷基于单片机的交通信 灯控 电路设计 刷基于单片机的电话 程控 家用电器系统设计 刷基于单片机的安全 警器 刷基于单片机的 路抢答器设计 刷基于单片机的超声波测距系统的设计 刷基于MC分-51数 温度表的设计 刷电子体温计的设计 刷基于A切89C51的电话 程控 系统 刷基于A三R单片机幅度 调的号号分信 发生器 刷基于单片机的数控稳压电源的设计 刷基于单片机的室内一氧化碳 测及 警系统的研究 刷基于单片机的空调温度控 器设计 刷基于单片机的 编程多 能电子定时器 刷单片机的数 温度计设计 刷红外遥控密码锁的设计 刷基于61单片机的语音识别系统设计 刷家用 燃气体 警器的设计 刷基于数 温度计的多点温度检测系统 刷基于凌 单片机的语音实时采集系统设计 刷基于单片机的数 频率计的设计 刷基于单片机的数 电子钟设计 刷设施 境中温度测 电路设计 刷汽车倒车 撞 警器的设计 刷篮球赛计时记 器
刷基于单片机的家用智能总线式开关设计 刷设施 境中湿度检测电路设计 刷基于单片机的音乐合成器设计 刷设施 境中二氧化碳检测电路设计 刷基于单片机的水温控 系统设计 刷基于单片机的数 温度计的设计 刷基于单片机的火灾 警器 刷基于单片机的红外遥控开关设计 刷基于单片机的电子钟设计 刷基于单片机的红外遥控电子密码锁 刷大棚温湿度自动 控系统 刷基于单片机的电器遥控器的设计 刷单片机的语音 储与 放的研究 刷基于单片机的电 热炉温度控 系统设计 刷红外遥控电源开关 刷基于单片机的 频信 发生器设计 刷基于单片机的呼叫系统的设计 刷基于PIC16F876A单片机的超声波测距仪 刷基于单片机的密码锁设计 刷单片机步 电机转速控 器的设计 刷由A切89C51控 的太 能热水器 刷 盗与恒温系统的设计与 作 刷A切89分52单片机实验系统的开发与 用 刷基于单片机控 的数 气压计的设计与实 刷智能压力传感器系统设计 刷智能定时器 刷基于单片机的智能火灾 警系统 刷基于单片机的电子式转速 程表的设计 刷 交车汉 显示系统 刷单片机数 电压表的设计 刷精密三F转换器与MC分-51单片机的接口技术 刷基于单片机的居室安全 警系统设计 刷基于89C2051 IC卡读/写器的设计 刷PC机与单片机串行通信设计 刷球赛计时计 器设计 刷 系列PCL五层电 控 系统设计 刷自动起闭光控窗帘设计 刷单片机控 交通灯系统设计 刷基于单片机的电子密码锁 刷基于51单片机的多路温度采集控 系统 刷点阵电子显示屏-- 业设计 刷超声波测距仪-- 业设计 刷单片机对玩 小车的智能控 业设计论文 刷基于单片机控 的电机交流调速 业设计论文
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单片机课程设计报告 题目：温度监控系统设计 学院：能源与动力工程学院 专业：测控技术与仪器专业 班级： 2班 成员：魏振杰 二〇一五年十二月
一、引言 温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用。对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测方法以及对温度的控制方法也将不同；产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同，因而，对温度的测控方法多种多样。 随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。 作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域较广泛。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。因此，了解并掌握各类传感器的基本结构、工作原理及特性是非常重要的。 为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本系统利用传感器与单片机相结合，应用性比较强，本系统可以作为仓库温度监控系统，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统，以及构成智能电饭煲等等。课题主要任务是完成环境温度监测，利用单片机实现温度监测并通过报警信号提示温度异常。本设计具有操作方便，控制灵活等优点。 本设计系统包括单片机，温度采集模块，显示模块，按键控制模块，报警和指示模块五个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。整个系统的核心是进行温度监控，完成了课题所有要求。 二、实验目的和要求 2.1学习DS18B20温度传感芯片的结构和工作原理。 2.2掌握LED数码管显示的原理及编程方法。 2.3掌握独立式键盘的原理及使用方法。 2.4掌握51系列单片机数据采集及处理的方法。 三、方案设计
毕业设计（专科）设计题目单片机电子时钟 学院贵州师范大学职业技术学院 系部机电系 专业电气自动化技术专业 班级 2011电气 姓名刘超 指导教师高飞 2014年 5 月
摘要 单片机即单片微型计算机。（Single-Chip Microcomputer ）,是集 CPU ,RAM ,ROM ,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。他体积小，成本低，功能强，广泛应用于工业自动化上和智能产品。时钟，自从它被发明的那天起，就成为了人类的好朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，时钟的应用越来越广范，人们对时间计量的精度要求也越来越高。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友再次焕发青春呢？这就要求我们不断设计出新型的时钟，来不断满足人们的日常生活需要。然而市场上的时钟便宜的比较笨重，简单实用的又比较昂贵。那么，有没有一款既简单实用价格又便宜的时钟呢? 我们课程设计小组设想：可不可以利用单片机功能集成化高，价格又便宜的特点设计一款结构既简单，价格又便宜的单片机电子时钟呢？ 基于这种情况,我们课程设计小组成员多方查阅资料，反复论证设计出了这款既简单实用，又价格便宜的——单片机电子时钟。 关键词：单片机；时钟；计时 前言 电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。 培养德、智、体全面发展，具有良好的科学素养和创新精神，培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域工作的宽口径复合型高级工程技术人才。
本专业主要学习电子技术、电工技术、信息控制、电气测量、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和专业知识。本专业主要特点是强电弱电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有解决电气工程与自动化领域技术问题的基本能力。 该专业是强电和弱电、计算机技术与电气控制技术交叉渗透的综合型专业学科。电气工程及其自动化专业培养出的毕业生，以理论基础扎实、专业知识面宽广、实践动手能力强、适应性强在国内有较好的声誉 主干课程电路原理、电子技术基础、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机）、信号与系统、电磁场理论与应用、自动控制原理、电机学、电力电子技术、电气测量、电力拖动与控制等。 就业方向适合到国民经济各部门从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发等方面的工作，也能在科研院所、高等学校从事电气信息与自动化技术相关的研究开发、技术引进与改造及教学工作。 目录 目录 (1) 绪论 (2) 一MCS-51单片机的结构 （一）控制器 (3) （二）存储器的结构 (4) 1程序存储器 (4) 2内部数据存器 (4) 3特殊功能寄存器 (5) （三）并行I/O口 (5) （四）时钟电路与时序 (5) （五）单片机的应用领域 (5)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
单片机双字节十六进制减法实验设计 摘要 本设计是基于51系列的单片机进行的双字节十六进制减法设计，可以完成计 算器的键盘输入，进行加、减、3位无符号数字的简单运算，并在LED上相应的显示结果。 设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件方面从功能考虑，首先选择内部存储资源丰富的AT89C51单片机，输入采用5个键盘。显示采用3位7段共阴极LED动态显示。软件方面从分析计算器功能、流程图设计，再到程序的编写进行系统设计。编程语言方面从程序总体设计以及高效性和功能性对C语言和汇编语言进行比较分析，针对计算器四则运算算法特别是乘法和除法运算的实现，最终选用KEIL公司的μVision3软件，采用汇编语言进行编程，并用proteus 仿真。 引言 十六进制减法计算器的原理与设计是单片机课程设计课题中的一个。在完成理论学习和必要的实验后，我们掌握了单片机的基本原理以及编程和各种基本功能的应用，但对单片机的硬件实际应用设计和单片机完整的用户程序设计还不清楚，实际动手能力不够，因此对该课程进行一次课程设计是有必要的。 单片机课程设计既要让学生巩固课本学到的理论，还要让学生学习单片机硬件电路设计和用户程序设计，使所学的知识更深一层的理解，十进制加法计算器原理与硬软件的课程设计主要是通过学生独立设计方案并自己动手用计算机电路设计软件，编写和调试，最后仿真用户程序，来加深对单片机的认识，充分发挥学生的个人创新能力，并提高学生对单片机的兴趣，同时学习查阅资料、参考资料的方法。 关键词：单片机、计算器、AT89C51芯片、汇编语言、数码管、加减
目录 摘要 (01) 引言 (01) 一、设计任务和要求............................. 1、1 设计要求 1、2 性能指标 1、3 设计方案的确定 二、单片机简要原理............................. 2、1 AT89C51的介绍 2、2 单片机最小系统 2、3 七段共阴极数码管 三、硬件设计................................... 3、1 键盘电路的设计 3、2 显示电路的设计 四、软件设计................................... 4、1 系统设计 4、2 显示电路的设计 五、调试与仿真................................. 5、1 Keil C51单片机软件开发系统 5、2 proteus的操作 六、心得体会.................................... 参考文献......................................... 附录1 系统硬件电路图............................ 附录2 程序清单.................................. 一、设计任务和要求
基于单片机的电子时钟设计 摘要 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 现代生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那些对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻烦，所以以数码管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管显示的时间简单明了而且读数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震荡器，可能会导致误差。 数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。数字钟的精度、稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计中，我们采用LED数码管显示时、分、秒，以24 小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定 时器计数。在此次设计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。 关键字：数字电子钟单片机 数字电子钟的背景 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。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。 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法
专科毕业设计（论文） 题目51单片机电子万年历论文 51单片机电子万年历论文 摘要： 电子万年历是一种非常广泛日常计时工具，对现代社会越来越流行。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，还具有闰年补偿等多种功能，而且DS1302的使用寿命长，误差小。对于数字电子万年历采用直观的数字显示，可以同时显示年、月、日、周日、时、分、秒和温度等信息，还具有时间校准等功能。该电路采用AT89S52单片机作为核心，功耗小，能在3V的低压工作，电压可选用3~5V电压供电。 本设计是基于51系列的单片机进行的电子万年历设计，可以显示年月日时分秒及周信息，具有可调整日期和时间功能。在设计的同时对单片机的理论基础和外围扩展知识进行了比较全面准备。在硬件与软件设计时，没有良好的基础知识和实践经验会受到很大限制，每项功能实现时需要那种硬件，程序该如何编写，算法如何实现等，没有一定的基础就不可能很好的实现。在编写程序过程中发现
以现有的相关知识要独自完成编写任务困难重重，在老师和同学的帮助下才完成 了程序部分的编写。 万年历的设计过程在硬件与软件方面进行同步设计。硬件部分主要由AT89C52单片机，LED显示电路，以及调时按键电路等组成。在单片机的选择上本人使用了AT89C52单片机，该单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。显示器使用2片7SEG-MPX8-CA和一片7SEG-MPX4-CA。7SEG-MPX8-CA是一种八个共阳二极管显示器，7SEG-MPX4-CA是一种四个共阳二极管显示器。为了能更轻松的控制这三片显示器，本人使用了3片74HC164来驱动。74HC164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，公历转阴历程序，显示程序等。程序采用汇编语言编写，以便更简单地实现调整时间及阴历显示功能。所有程序编写完成后，在wave软件中进行调试，确定没有问题后，在Proteus软件中嵌入单片机内进行仿真。最后总在老师同学的帮助以及自己的努力下完成了此次电子万年历的设计。 关键词： 时钟电钟；DS1302；DS18B20；动态扫描；单片机 Abstract E-calendar day time is a very wide range of tools, increasingly popular in modern society. It can be year, month, day, Sunday, hours, minutes, seconds for time, but also has a leap year compensation to a variety of functions, and the DS1302's long life, small error. For the digital electronic calendar using an intuitive digital display can simultaneously display year, month, day, Sunday, hours, minutes, seconds, and temperature and other information, but also a time-calibration and other functions. The circuit uses AT89S52 microcontroller as the core, power consumption, low-voltage work in 3V, the voltage can choose 3 ~ 5V voltage supply. The design is based on 51 series of microcontrollers to the design of electronic calendar, you can display date information on when the minutes and seconds, and weeks, with adjustable date and time functions. At the same time in the design of the theoretical basis of the MCU and peripheral expansion of knowledge of the more comprehensive preparation. The hardware and software design, there is no good basic knowledge and practical experience will be greatly limited, each feature is required to achieve the kind of hardware, procedures, how to write, how to implement such algorithms, there is no certain foundation can not be good implementation. Found during the preparation process to the existing knowledge to complete the preparation of the task alone difficult, In the help of teachers and students to complete the program part of the preparation. Calendar of the design process in hardware and software to synchronize the design. Hardware mainly by the AT89C52 microcontroller, LED display circuit, and the tune composed of the circuit when the button. In the SCM choice I used the AT89C52 microcontroller, which is suitable for many of the more complex control applications. Monitor the use of two 7SEG-MPX8-CA and a 7SEG-MPX4-CA. 7SEG-MPX8-CA is a total