学号：
常州大学
毕业设计（论文）
（2012届）
题目
学生
学院专业班级
校内指导教师专业技术职务
校外指导老师专业技术职务
二○一二年六月
基于单片机的数字测速仪设计
摘要：在工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，测量转速的方法分为数字式和模拟式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。数字式通常采用光电编码器，霍尔元件等为检测元件，得到的信号为脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法。
本论文描述了一个以AT89S52单片机控制模块、红外传感器采集模块、电机驱动模块和报警模块为主要部分组成的转速测量系统。该系统以一对红外发射和接收二极管形成光路，通过照射到齿盘上颜色的变化对光路形成脉冲，单片机采用同步M/T法对脉冲计数，经过内部数据处理得出转速，并通过1602液晶显示器显示出结果。同时当转速超过其所设定的数值时，系统对其进行报警。通过L298N电路调节电机转速，从而实现在一个电机上对低转速和高转速的测量。
关键词：AT89S52单片机；同步M/T法；1602液晶；L298N电路
Design of digital speedometer based on single-chip microcomputer
Abstract：In engineering practices, the situation of measuring revolving speed often occurs. There are two ways to measure revolving speed: analog type and digital type. With analog type, tachogenerator is used as detecting element, which brings out analog quantity, while with digital type, photoelectric encoder, Hall element etc. are often used, which brings out pulse signal. With the widespread of microcomputers, especially highly cost-efficient microcontroller, we often use microcontroller as the core of measuring revolving speed.
This paper focuses on describing a revolving speed measuring system composed by AT89S52 microcontroller (controlling module), infrared sensor (collecting module), electrical machine (driving module), and alarming module, which uses a pair of infrared emitting-and-receiving diodes to form the optical path. Through the interval block-out from the change of colors on the fluted disc, electric pulse can be generated. The microcontroller uses synchronic M/T method to measure the time of pulse, then after inner data analysis, the author can get the revolving speed and finally a 1602 LCD is used to show the result. When the revolving speed outstrips the fixed number, system alarms. What’s more, through the use of L298 circuit to adjust the revolving speed of electrical machine, the measurement of low and high revolving speeding in one electrical machine can be realized.
Key words：MCS52; Synchronic M/T method ; 1602 LCD; L298 circuit
目录
摘要....................................................................................................................................... II 目录...................................................................................................................................... III 1引言.. (1)
1.1课题研发的背景和意义 (1)
1.2数字测速仪的国内外研究现状及发展趋势 (1)
1.3课题的主要内容和任务 (2)
2系统分析与总体设计方案 (3)
2.1数字测速仪的基本工作原理 (3)
2.2数字测速仪的整体设计结构 (3)
2.3数字测速仪的测量方案的分析 (4)
2.3.1转速测量方案论证 (4)
2.3.2电机驱动方案论证 (4)
2.3.2键盘显示方案论证 (4)
2.3.3 PWM软件实现方案论证 (4)
2.4转速测量原理 (5)
2.4.1测频法―M法‖ (5)
2.4.2测周期法“T法” (5)
2.4.3测频测周法“M/T法” (6)
3系统硬件电路设计 (8)
3.1控制模块 (8)
3.1.1模块控制的选择 (8)
3.1.2 AT89S52单片机介绍 (8)
3.1.3单片机的最小系统 (12)
3.2红外传感器信号采集模块 (13)
3.2.1红外光电管芯片介绍 (13)
3.2.2红外光电管的工作原理 (13)
3.2.3 LM339电压比较器芯片介绍 (14)
3.2.3电压比较电路设计 (14)
3.2.4红外采集模块电路设计 (15)
3.3电机驱动模块 (16)
3.3.1 L298N芯片介绍 (16)
3.3.2电机驱动模块电路设计 (18)
3.4 液晶显示模块 (19)
3.4.1 LCD1602液晶显示 (19)
3.4.2显示模块的电路设计 (21)
3.5电源模块 (21)
3.6蜂鸣器报警模块 (22)
3.6.1蜂鸣器 (22)
3.6.2发光二极管 (23)
3.6.3报警电路的设计 (23)
4系统的软件设计 (25)
4.1中断服务子程序的设计 (26)
4.2电机驱动模块子程序的设计 (26)
4.3显示子程序的设计 (27)
4.4报警电路子程序的设计 (30)
5系统调试 (31)
5.1硬件调试 (31)
5.2软件调试 (31)
5.3综合调试 (31)
5.4调试结果 (31)
5.4实物展示 (32)
6结论与展望 (34)
参考文献 (35)
致谢 (36)
附录A (37)
附录B (38)
1引言
1.1课题研发的背景和意义
转动物体的速度是测控系统中的重要参数之一，它的应用范围广，实用价强。在实际的应用中，经常会遇到多种测量转速的场合，如机床主轴，发动机，电动机，等旋转设备的测试，在运转和控制中，测速环境和精度要求不同，相应的测量方法不同。对某一些问题，转速测量的要求准度不是太高，而对另一些问题，除了能准确的测转速外，还要保证测量的实时性，要求能测得瞬时速度，转速更加是电动机极为重要的一个参数，其测量精度将直接影响电动机其它有关参数和特性的测试，以及故障检测与诊断的准确性。例如，空载时了解电机自身损耗的大小啊，与同步转速相差太远的话就不能使用了（不在正常转速范围内），重载时可及时发现电机是否过载，避免烧电机。这样可以有效的监控电机的工作状态，避免不必要的损失。
另外，转速测量在工业控制和民用电器中都有较高使用价值。一方面它可以应用于工业控制中的某一部分，如数控车床的电机转速检测和控制、水泵流量控制以及需要利用转速检测来进行控制的许多场合，如车辆的里程表、车速表等。另一方面由于该转速测量系统采用全数字结构，因而可以很方便的和工业控制机进行连接，实行远程管理和控制，进一步提高现代化水平。并且，几乎不需做很大改变就能直接作为单独的产品使用。转速测量的应用系统在工业生产、科技教育、民用电器等各领域的应用极为广泛，往往成为某一产品或控制系统的核心部分，其各种参数在不同的应用中有其侧重，但转速测量系统作为普遍的应用在国民经济发展中，有重要的意义。总之，转速测量系统的研究是一件非常有意义的课题
1.2数字测速仪的国内外研究现状及发展趋势
目前国内外测量电机转速的方法很多，按照不同的理论方法，先后产生过模拟测速法(如离心式转速表、用电机转矩或者电机电枢电动势计算所得)、同步测速法(如机械式或闪光式频闪测速仪)以及计数测速法。计数测速法又可分为机械式定时计数法和电子式定时计数法。传统的电机转速检测多采用测速发电机或光电数字脉冲编码器，也有采用电磁式(利用电磁感应原理或可变磁阻的霍尔元件等)、电容式(对高频振荡进行幅值调制或频率调制)等，还有一些特殊的测速器是利用置于旋转体内的放射性材料来发生脉冲信号．其中应用最广的是光电式，光电式测系统具有低惯性、低噪声、高分辨率和高精度的优点．加之激光光源、光栅、光学码盘、CCD 器件、光导纤维等的相继出现和成功应用，使得光电传感器在检测和控制领域得到了广泛的应用。而采用光电传感器的电机转速测量系统测量准确度高、采样速度快、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点，具有广阔的应用前景。
在过去的转速的测量过程中，模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法，这种测量方技术已不能适应现代科技发展的要求，在测量范围和测量精度上，已不能满足大多数系统的使用。随着超大规模集成电路技术提高，尤其是单片机应用技术以其功能强大，价格低廉的显著特点，使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片
机在测量转速方面具有体积小、性能强、成本低的特点，越来越受到企业用户的青睐，转速涌量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法,智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构,测量转速时,转速直接显示在LED上,这样更加直观,抗干扰性也比传统的仪表更强,操作简易且小巧便携。新型直流电机转速测量仪外壳采用超薄机箱，重量轻，便于携带。同时采用数字同步采样技术通过测量直流电机换向器电火花电流，经过信号的采集—处理—分析—运算，最后准确计算出直流电机的转速。不象目前大多采用红外线测速仪或频闪测速仪等，测试时复杂烦琐。FL1300直流电机转速测量仪特别针对高转速的电机，准确测量直流电机的转速、电压、电流、功率等参数。具有测量速度快，精度高，使用方便，轻巧美观等优点。
由于集成块国产化的成熟和电子技术的飞快发展，转速仪表结构简单化，品种多样化与系列化，进一步要向人性化发展，单片机技术和大规模可编程数字逻辑电路的普及，为转速仪表结构简单化提供了基础，智能芯片的运用，是同一仪表硬件，具有多种不同功能的软件为多样化，系列化带来了便利，智能仪表的软件，可为不同需求量身定做，是智能仪表又具个性化的特点。
目前，智能化转速数字显示仪表，有通用的SQY01T系列，转速数字显示仪，SZC 系列电站用转速数字显示仪，SKY系列透平膨胀机智能数字显示仪，以及各种多功能转速仪表，如ZS-1双路转速表，以及显示差速，速比的ZS-2转速表，带方向的SQYC转速表，可远传的CS-1转速表等。有了科技人员不断汲取新知识，不断运用新器件，不断开拓新思路，才有这些创新的仪表。
智能仪表，要向人性化发展，仪表在满足使用的同时，也要为使用仪表的人带来使用上的方便和舒适，把这种理念不断融入设计和产品造就成功的仪表。
1.3课题的主要内容和任务
数字转速测试仪系统设计包括硬件设计和软件设计两部分内容。在设计中要了解掌握单片机关于C语言的编程，数字电路，模拟电路技术；熟练掌握51系列单片机工作原理及应用技巧；自主设计系列软、硬件。
本设计的主要任务是：能够实现对电机转速的数字化非接触式测量，如电机在电机转动的过程中能够测出任意一时段的转速，并通过液晶1602显示出来，并且通过按键调节L298电路对PWM脉宽速度调整来控制电机转速的大小，实现对不同速度的电机的转速的测量。
2系统分析与总体设计方案
2.1数字测速仪的基本工作原理
数字测速仪的的红外传感器的发射管发出一种无色透明的红外光线，当光线照射到所给定的电机转盘中时，随着照射转盘上颜色的不断变化，它的电路上的电阻会随着接收到红外光的多少而变化。当红外线照到黑色部分时，由于黑色吸光，红外发射管发出的光照射在上面后反射的部分就较小，接收管接收到的红外线也就较少，表现为电阻比较大，通过外接的电路就可以读出检测的状态，同理当照射在白色表面时发射的红外线就比较多，表现为接收管的电阻就比较小。当电阻从小到大变化时，LM339比较器的输出电压也随之变化，当电机连续转动时，LM339比较器就源源不断的输出脉冲。通过单片机内部时钟计时，并且对得到的脉冲每个跳变不断计数，经过内部计算之后，最终将实时转数在液晶1602上显示出来。同时，通过电机驱动模块L298改变电机转数。当转速超过一定速度时，电路的报警系统会立刻进行报警。
2.2数字测速仪的整体设计结构
系统的硬件结构框图如图2.1所示。该系统由AT89S52单片机、红外测速模块、电机驱动电路、显示电路、报警电路等部分组成。。系统以一对红外发射和接收二极管形成光路，通过照射到齿盘上颜色的变化对光路形成脉冲，单片机采用同步M/T法对脉冲计数，，经过内部数据处理得出转速，并通过1602液晶显示器显示出结果。同时当转速超过其所设定的数值时，系统对其进行报警。通过L298N电路调节电机转速，从而实现在一个电机上对低转速和高转速的测量。
，
图2.1 数字测速仪系统框图
2.3数字测速仪的测量方案的分析
2.3.1转速测量方案论证
方案一：采用记数法。具体是通过单片机记单位时间S（秒）内的脉冲数N，则转子的每分钟的转速：M=N/S×60。
方案二：采用定时法。是通过定时器记录脉冲的周期T，这样每分钟的转速：M=60/T。
比较两个方案，记数法测量的数据只是某一秒的转子的转速。不能代表所测物体的整体平均速度。方案二，所测转速为物体在一段时间内的速度，具有代表性。由此明显看出,方案二在测量精度及提高系统控制灵敏度等方面优于方案一，所以本设计采用方案二。
2.3.2电机驱动方案论证
方案一：采用电磁继电器对电机的开或关状态进行控制，通过切换状态对电机的速度进行调整。这个方案的优点是电路简单，缺点是电磁继电器的电路响应时间慢、频繁使用，机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。
方案二：采用小型直流电机驱动芯片。这个方案的优点是驱动电路简单明了，容易上手，几乎不需要加任何其它外围元件就可以实现对电机稳定的控制，使得整个驱动电路的功耗较小，而且此类芯片在市场上种类齐全，价格也相对较便宜。
方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用AT89S52单片机控制达林顿管令其工作在占空比可调的开关状态，从而可以精确调整电动机转速。缺点是电路相对较为复杂些，设计要求较高，目前学生水平不容易实现
通过比较和对市场因素的考虑，本设计采用方案二，使系统的设计核心在PWM控制上。
2.3.2键盘显示方案论证
方案一：采用2*2键盘，可直接输入速度设定值。显示部分使用4位数码管，优点是显示简单明了，缺点是显示单一，功耗大，不符合智能化趋势而且不美观。
方案二：使用2个按键，进行逐位电机调速设置。显示部分是使用支持中文显示的1608LCD液晶，优点是美观大方，有利于人机的互动以及显示丰富的内容扩展；缺点是成本高，抗干扰能力较差。
为了系统简单容易扩展、操作方便以及美观大方，本设计完全采用方案二。
2.3.3 PWM软件实现方案论证
脉宽调制的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。本设计采用了定频调宽方式，采用这种方式的优点是电动机在运转时比较稳定，并且在采用单片机产生PWM 脉冲的软件实现上比较方便。对于实现方式则有两种方案。
方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。
方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，
将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围。由于本设计采用了两片AT89S52单片机，MCU 资源充足，因此选择方案一。
2.4转速测量原理
2.4.1测频法“M 法”
在一定测量时间T 内，测量脉冲发生器（替代输入脉冲）产生的脉冲数m 1来测量转速，如图2.2“M ”法测量转速脉冲所示，设在时间T 内，转轴转过的弧度数为X τ，则转速n 可由下式表示：
n=T
X πτ260 (1) 转轴转过的弧度数X τ可用下式所示m 1
X p
m 12πτ= (2)
图2.2 “M ”法测量转速脉冲 将（2）式代入（1）式得
转速n 的表达式为： n=TP
m 160 （3） P-为转轴转一周脉冲发生器产生的脉冲数；
n-转速单位：（转/分）；
T-定时时间单位：（秒）。
在该方法中，测量精度是由于定时时间T 和脉冲不能保证严格同步，以及在T 内能否正好测量外部脉冲的完整的周期，可能产生的1个脉冲的量化误差。因此，为了提高测量精度，T 要有足够长的时间。定时时间可根据测量对象情况预先设置。设置的时间过长，可以提高精度，但在转速较快的情况下，所计的脉冲数增大（码盘孔数已定情况下），限制了转速测量的量程。而设置的时间过短，测量精度会受到一定的影响。
2.4.2测周期法“T 法”
转速可以用两脉冲产生的间隔宽度T P 来决定。用以采集数据的码盘，可以是单孔
或多孔，对于单孔码盘测量两次脉冲间的时间，就可测出转述数据，T P 也可以用时钟脉冲数来表示。对于多孔码盘，其测量的时间只是每转的1/N ，N 为码盘孔数。如图2.3“T ”法脉宽测量所示。T P 通过定时器测得。定时器对时基脉冲(频率为f c )进行计数定时，在T P 内计数值若为m 2，则计算公式为：
n=P
PT 60 （4） 即： 2
60Pm f n c （5） f c -为硬件产生的基准时钟脉冲频率：单位（Hz ）；
n-转速单位：（转/分）；
m 2-时基脉冲。
图2.3“T ”法脉宽测量
由 “T ”法脉宽测量可知“T ”法测量精度的误差主要有两个方面，一是两脉冲的上升沿触发时间不一致而产生的；二是计数和定时起始和关闭不一致而产生的。因此要求脉冲的上升沿（或下降沿）陡峭和计数和定时严格同步。测周法在低转速时精度较高，但随着转速的增加，精度变差，有小于一个脉冲的误差存在。
2.4.3测频测周法“M/T 法”
所谓测频测周法，即是综合了“T ”法和“M ”法分别对高、低转速具有的不同精度，利用各自的优点而产生的方法，精度位于两者之间，如图2.4“M/T ”法定时/计数测量所示。
“M/T ”法采用三个定时/计数器，同时对输入脉冲、高频脉冲（由振荡器产生）、及预设的定时时间进行定时和计数，m 1反映转角，m 2反映测速的准确时间，通过计算可得转速值n 。该法在高速及低速时都具有相对较高的精度。测速时间T d 由脉冲发生器脉冲来同步，即T d 等于m 1个脉冲周期。由图可见，从a 点开始，计数器对m 1和m 2计数，到达b 点，预定的测速时间时，单片机发出停止计数的指令，因为T c 不一定正好等于整数个脉冲发生器脉冲周期，所以，计数器仍对高频脉冲继续计数，到达c 点时，脉冲发生器脉冲的上升沿使计数器停止，这样，m 2就代表了m 1个脉冲周期的时间。
“M/T ”法综合了“T ”和“M ”两种方法，转速计算如下：
设高频脉冲的频率为f c ，脉冲发生器每转发出P 个脉冲，由式（2）和（5）可得M/T 法转速计算公式为：
2
160Pm m f n c (6) n-转速值。单位：（转/分）；
f c -晶体震荡频率：单位（Hz ）；
m 1-输入脉冲数，反映转角；
m 2-时基脉冲数。
图2.4 “M/T ”法定时/计数测量
通过上面的分析可知，M 法适合于高速测量，当转速越低，产生的误差会越大。T 法适合于低速测量，转速增高，误差增大。M/T 这种转速测量方法的相对误差与转速n 无关，只与晶体振荡产生的脉冲有关，故可适合各种转速下的测量。保证其测量精度的途径是增大定时时间T ，或提高时基脉冲的频率f c 。因此，在实际操作时往往采用一种称变M/T 的测量方法，即所谓变M/T 法，在M/T 法的基础上，让测量时间T c 始终等于转速输入脉冲信号的周期之和。并根据第一次的所测转速及时调整预测时间T c ，兼顾高低转速时的测量精度。基于M 法测量速度，电路和程序均较为简单，且可以在一定的条件下满足精度的要求，所以本设计中采用M/T 法进行测量。
3系统硬件电路设计
整个单片机测量转速系统包括单片机控制模块、红外传感器信号采集模块、电机驱动模块、液晶显示模块和报警模块，各个模块都承担着各自的任务。
3.1控制模块
3.1.1模块控制的选择
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。由于我们学习过51单片机，52和52原理几乎相同，对它比较熟悉，在运用的时候就会比较熟练，所以选择了AT89S52单片机。
3.1.2 AT89S52单片机介绍
AT89S52单片机由数据总线、地址总线和控制总线等三大总线组成，中央处理器（CPU）、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、并行和串行口，定时/计数器等几大单元组成。如图3.1所示AT89S52引脚排列。
图3.1 AT89S52引脚排列
AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O 线，定时器，一个6向量2级中断结构，二个数据指针，三个16位定时器/计数器，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。具体对单片机的引脚和功能进行说明。
（1）P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH 进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
（2）P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
（3）P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写―1‖时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址―1‖时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号
（4）AT89S52的特殊引脚端口：P3口，P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，当P3口写入―1‖后，它们被内部上赋予高电平，P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如表3.1所示：
表3.1 P3口的第二功能
引脚第二功能说明
P3.0 RXD 串行数据输入口
P3.1 TXD 串行数据输出口
P3.2 /INT0 外部中断0输入
P3.3 /INT1 外部中断1输入
P3.4 T0 定时/计数器T0
P3.5 T1 定时/计数器T1
P3.6 /WR 外部数据存储器写选通输出
P3.7 RD 外部数据存储器读选通输出
（3）定时器的初始化
AT89S52有两个定时器/计数器T0和T1，每个定时器/计数器均可设置成为16位，也可以设置成为13位进行定时或计数。计数器的功能是对T0或T1外来脉冲的进行计数，外部输入脉冲负跳变时，计数器进行加1。
定时功能是通过计数器的计数来实现的，每个机器周期产生1个计数脉冲，即每
个机器周期计数器加1，因此定时时间等于计数个数乘以机器周期。定时器工作时，每接收到1个计数脉冲（或机器周期）则在设定的初值基础上自动加1，当所有位都位1时，再加1就会产生溢出，将向CPU提出定时器溢出中断身请。当定时器采用不同的工作方式和设置不同的初值时，产生溢出中断的定时值和计数值将不同，从而可以适应不同的定时或计数控制。
定时器有4种工作方式：方式0、方式2、方式2和方式3，在此对工作方式不做具体介绍。
TMOD各位的含义如下：
◆GATE：门控位，用于控制定时/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。
◆C/T：定时或计数方式选择位，当C/T=1时工作于计数方式；当C/T=0时工作于定时
方式。
M1、M0为工作方式选择位，用于对T0的四种工作方式，T1的三种工作方式进行选择，选择情况如下表3.2：M1M0=00为方式0;M1M0=01为方式1；
表3.2 M1、M0为工作方式选择位
MO M1 工作方式方式说明
0 0 1 1 0
1
1
1
2
3
13位定时/计数器
16位定时/计数器
8位自动重置定时/计数器
两个8位定时/计数器（只有T0有）
（3）时钟晶振电路
时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏。AT89S52有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，在这边我们选择了内部振荡电路，引脚XTAL1与引脚XTAL2分别是它的输入端和输出端。这个放大器和石英晶体（反馈元件）或陶瓷谐振器一起构成了自激振荡器，振荡电路图参见图3.2，外接石英晶体与C1，C2接在放大器的反馈回路中构成了并联振荡电路。我们对于外接电容C1，C2没有十分明确的要求，但是电容容量的大小会影响到振荡频率的高低，振荡器的稳定性，温度稳定性等等，如果使用石英晶体，电容一般选择30pF±10pF，如果石英陶瓷谐振器则选择40pF±10pF。
我们还可以采用外部时钟，电路如图3.3所示。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2悬空。
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第1章前言 1.1项目概述 随着全国公路交通建设的快速发展和机动车辆的普及，厂内公路的不断加宽，路口的增多，机动车的行驶速度也不断加快，这些都增大了交通事故发生的几率，也为管理部门提出了更高的要求。 公路车辆智能监测记录系统，是智能交通系统的一个重要的组成部分。系统利用先进的视频、通讯、微机控制、网络、图像处理、信息处理等技术实现对监控路面的车辆通过时间、地点、车速、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车辆图像等车辆信息进行自动采集和处理，通过对运行车辆的构成、流量分布、违章情况进行常年不间断的记录与分析，为交通规划、交通管理、道路养护部门提供重要的基础和运行数据。 公路车辆智能监测记录系统作为智能交通的一个重要组成部分，主要应用于重要路段路面监控、实现道路安全管理的智能化和自动化。 该系统不仅能够抓拍高清晰的车牌图像还能够抓拍高清晰的车辆全景图图像和司乘人员面部图像，为管理部门加强管理提供了丰富的信息，同时该系统的识别率和抓拍率均高于基于普通摄像机的抓拍系统。 1.2建设目标 智能抓拍识别 采用视频摄像机抓拍技术，能全天候24小时不间断地对出城车辆自动进行实时监测抓拍，实时自动识别机动车辆牌照号码，并记录显示车辆号牌的图片。将图像存储到磁盘相应目录下,车辆通过的信息写入相关数据库,并在全景图像中标明车辆通行数据,如时间、地点、车型、车辆号牌、车牌颜色、车速、方向等。 大容量自动溢出存储 采取循环覆盖技术，单套系统配备大容量硬盘，可存储车辆不低于80万辆。当超出80万辆车时，自动对最前面的图片数据依次进行覆盖，整个系统始终保留至少80万
课程设计报告 学号： 1328403028 姓名：张帅华 班级： 13电子信息工程指导老师：邓晶 苏州大学电子信息学院 2016年4月
摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经成为一种比较成熟的技术，普及到我们生活、工作、科研等各个领域。本次课程设计包含四个基于STC89C52单片机的设计，分别是：基于单总线数字式温度传感器DS18b20的数字温度计的设计；基于2K位串行CMOS 的EEPROM AT24C02的数字密码锁的设计；基于SPI接口实时时钟芯片DS1302的电子日历的设计以及基于无线收发芯片nrf24L01的简单无线通讯系统的设计。 关键词：单片机 DS18B20 AT24C02 DS1302 NRF24L01
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第1章基于DS18B20的数字温度计设计 (3) 1.1 设计要求 (3) 1.2 系统组成 (3) 1.3 系统设计 (3) 1.3.1 硬件设计 (3) 1.3.2软件设计 (4) 1.4 设计结果 (6) 第2章基于AT24C02的电子密码锁设计 (7) 2.1 设计要求 (7) 2.2 系统组成 (7) 2.3 系统设计 (8) 2.3.1 硬件设计 (8) 2.3.2 软件设计 (9) 2.4 设计结果 (9) 第3章基于DS1302的电子日历的设计 (11) 3.1 系统功能 (11) 3.2 系统组成 (11) 3.3 系统设计 (11) 3.3.1 硬件设计 (11) 3.3.2 软件设计 (13) 3.4 设计结果 (14) 第4章基于NRF24L01的无线通信系统的设计 (15) 4.1 系统功能 (15) 4.2 系统组成 (15) 4.3 系统设计 (15) 4.3.1 硬件设计 (15) 4.3.2 软件设计 (16) 4.4 设计结果 (16) 总结 (17)
哈尔滨远东理工学院 课题名称 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2015年10月14日
1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法（至少两例）。答：（1）问题说明： 解决方法： （2）问题说明： 解决方法： 2、教师现场提的问题记录在此（不少于2个问题）。
目录 1 设计任务 (1) 2设计方案 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案设计 (2) 3 系统硬件设计 (3) 3.1时钟电路设计 (3) 3.2复位电路设计 (3) 3.3 灯控制电路设计 (3) 3.4 倒计时显示电路设计 (4) 3.5 按键控制电路设计 (5) 4 系统软件设计 (6) 4.1 1S定时 (6) 4.2 定时程序流程 (6) 4.3交通灯的设计流程图 (6) 4.4定时器0 及中断响应 (7) 5仿真与性能分析 (8) 6心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录1 系统原理图 .......................................................................错误!未定义书签。附录2 系统PCB图 .....................................................................错误!未定义书签。附录3 程序清单 .. (11) II
1 设计任务 支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图1.1所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 1. 基本要求 （1） 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2） 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。 （3） 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz 的频率闪烁。 （4） 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。 2. 选做 （1） 可设置紧急按钮，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态，即主干道和支干道均为红灯亮。 （2） 实现绿波带。所谓‘绿波带’，是指在一定路段，只要按照规定时速，就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离，自动设置信号灯的点亮时间差，以保证车辆从遇到第一个绿灯开始，只要按照规定速度行驶，之后遇到的信号灯将全是绿灯。
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。
基于单片机的测速仪设计
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华北理工大学轻工学院 Ｑｉng Goｎg ColleｇｅＮoｒthＣｈｉnａUniversitｙｏf Science and Ｔechnology 课程设计报告 课程名称:EＤＡ辅助设计 项目名称:基于单片机的测速仪设计 专业班级: 学号： 姓名： 成绩:
一、项目说明 转速是工程中应用非常广泛的一个参数, 其测量方法较多，而模拟量的采集和模拟处理一直是转速测量的主要方法,目前这种测量方法已不能适应现代科技发展的要求。随着大规模及超大规模集成电路的发展，使得全数字测量仪器越来越普及，其转速测量仪器也可以用全数字化处理。在测量范围和测量精度方面都有很大提高。因此，本次设计的目的是：对各种测量转速的方法加以分析,针对不同的应用环境，利用ＡＴ89S52系列单片机设计一种全数字化测速仪器。本设计在通电后就会开始运行进行测速,由数码管进行显示当前转速,按下S1将会重置。 二、项目原理图 １、原理图
图1 项目原理图 2、各部分说明 （1）电源部分 DC０02插座是带有插入断开开关，中心脚为1脚,下面为２脚，侧面为3脚，插入时3脚断开。的一款给单片机提供5v电压的电源。 图2电源 (2）ＳTC8９C52芯片 ＳTC８9C52是一个低功耗，高性能CＭOS8位单片机，片内含具有如下特点:40个引脚，４ｋＢｙtｅsFｌasｈ片内程序存储器，128byｔes的随机存取数据存储器(RAM),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，看门狗(WDTC）电路,片内时钟振荡器。此外，STC89C52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。
我国河流湖泊众多，水网密布，而要测量水流的流速，记录水文数据资料，就需要用到测速仪。雷达测速仪就是众多测速仪中的一种，雷达测流运用的原理是多普勒效应。多普勒效应是为纪念奥地利物理学家克里斯琴约翰.多普勒而命名的。在声学领域中,当声源与接收体(即探头和反射体)之间有相对运动时,回声的频率将有所变化,此种频率的变化称之为频移,即多普勒效应。如下图所示,当雷达流速仪与水体以相对速度V发生对运动时，雷达流速仪所收到的电磁波频率与雷达自身所发出的电磁波频率有所不同, 此频率差称为多普勒频移。通过解析频移与V的关系，得到流体表面流速。 雷达测速仪被广泛应用在河道、灌渠、防汛等水文测量；江河、水资源监测；环保排污、地下水道管网监测；城市防洪、山区暴雨性洪水监测；地质灾害预警监测等诸多领域。 今天我们主要来看看雷达测速仪的特点，主要有如下几个特点： 1、非接触、安全低损、少维护、不受泥沙影响； 2、能胜任洪水期高流速条件下的测量； 3、具有防反接、防雷保护功能； 4、系统功耗低，一般太阳能供电即可满足测流需要； 5、多种接口方式，既有数字接口又具有模拟接口，方便接入系统； 6、无线传输功能（可选），可将数据无线传输到3.5km以外；
7、测速范围宽，测量距离远达40m； 8、多种触发模式：周期、触发、查询、自动； 9、安装特别简单，土建量很少； 10、全防水设计，适合野外使用。 非接触雷达测流方式测速时设备不受污水腐蚀，不受泥沙影响，少受水毁影响，土建简单，便于维护，保障人员安全，特殊的天线设计使得功耗超低，大大降低了供电需求。不仅可用于平时流速监测，而且特别适合承担急难险重观测任务。 航征科技是目前国内具有自主知识产权的雷达方案提供商, 拥有多项专利和软件著作权。航征面向水文、水利、环境保护、城市排水管网等行业用户, 提供雷达流速流量在线监测解决方案。航征分别在上海、无锡建立了运营和研发测试中心,拥有完整的技术研发体系和阵容强大的科研队伍，与清华大学、国防科技大学、上海交通大学等知名院校达成长期战略合作,有多位业内专家作为公司的技术后盾，立志成为全球优秀的智能传感解决方案提供商。
福建工程学院软件学院 题目：51开发洗衣机 班级：物联网工程1202 成员： 座号：04 28 指导老师： 日期：年月日课设报告
目录 1摘要 (1) 2.设计需求 (1) 2.1功能需求 (1) 2.1.1 基本功能 (1) 2.1.2扩展功能 (1) 2.2 设计要求 (2) 2.2.1 单片机芯片部件功能 (2) 2.2.2 LCD数码显示管部件功能 (2) 2.2.3 按键部件功能 (2) 2.2.4 蜂鸣器部件功能 (2) 3硬件设计及描述 (2) 3.1总体描述 (2) 3.2系统总体框图 (3) 3.3Proteus电路图 (3) 3.4各部分硬件介绍 (4) 3.4.1晶振Protues仿真 (4) 3.4.2LCDProtues仿真 (5) 3.4.3 按键Protues仿真 (5) 3.4.4上拉电阻Protues仿真 (6) 3.4.5C51芯片Protues仿真 (6) 3.4.6上电复位电路Protues仿真 (8) 3.4.7蜂鸣器Protues仿真 (9) 4 软件设计流程及描述 (10) 4.1程序流程图 (10) 4.2函数模块及功能 (10) 5功能实现 (11) 5.1程序烧入上电调试 (11) 5.2时间递增跳变 (12) 5.3比分更变 (13) 5.4比赛得分复位 (14) 5.5比赛时间复位 (14) 6 心得体会 (15) 7源程序代码： (16)
1摘要 是为了方便足球比赛时计时与计分及时与准确公开而引申出的实用产品。在此设计中接入了一个1602液晶显示屏，第一行用来记录赛程的时间，第二行用于显示比赛的得分情况。赛程计时用倒计时来计时。在比赛结束时按下相应按键蜂鸣器会响起，提醒比赛时间结束。 这次试验运用C语言进行编程，编程后利用Keil uVision来进行编译，再生成.hex文件装入芯片中，采用Proteus软件来仿真，检验功能是否能够正常实现，最后利用单片机MCS-51实机来实现功能。 本设计以AT89S51单片机作为核心，综合应用单片机定时器、中断、LCD1602 液晶显示等知识，设计一款单片机和简单外设控制的足球计分器应用，同时显示当前的比赛进行时间，比赛队伍，比分状况。 2.设计需求 2.1功能需求 2.1.1 基本功能 （1）屏上显示比赛已运行时间 （2）屏上显示A队和B队的得分 （3）屏上显示上下半场（H-L） （4）通过按键控制比分的增减 2.1.2扩展功能 （1）按键实现比赛场次的更换 （2）按键实现比赛计时的复位 （3）按键实现比赛比分的复位 （4）在比赛结束时，蜂鸣器在主裁判的控制下响起
题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限
x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..
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
移动测速仪技术方案 一、系统组成 移动测速系统由高分辨率数字摄像机，具有自动方向判别的定角式测速雷达，工业级控制计算机，专用高速智能闪光灯，专用蓄电锂电池及充电器，系统软件，专用车载吸盘，支撑三角架及系统附件等组成。 二、系统功能和性能要求 （1）系统设备应为工业化设计，产品化程度高，结构合理，使用方便，性能稳定可靠，既可用于高速公路又可用于普通公路，既可在车载巡逻状态下使用该设备，又可以安装于三角架上放置路边使用。该设备应能对超速违法行为进行自动抓拍取证，并应具有数据网络传输功能、车辆稽查功能、车牌识别功能、GPS车辆定位等功能。 （2）设备应可以在车载巡逻状态下使用，又可以安装于三角架上放置路边使用，可自动抓拍车头，也可选择自动抓拍车尾； （3）高清晰度抓拍：系统要求采用200万像素工业级高速、高分辨率数字摄像机捕获违法车辆的照片；系统采能根据环境光的亮度自动调整摄像机增益，保证在不同环境条件均能输出高质量图片。 （4）夜间拍摄功能要求：设备应采用高速同步闪光灯，夜间拍摄的图片清楚，车型、车身颜色、车牌号码及颜色清晰可辩。 （5）要求有完善的现场下载软件和后台管理软件，并可进行功能扩展，可以应客户的需求和现有的违法系统对接，实现网络化管理。 （6）图像输出功能要求：系统可通过U盘，移动硬盘，现场无线下载（无线局域网）、CDMA，3G无线网络等方式将图片信息传输到主处理终端； （7）电源要求：配备专用动力锂电池电源，无需外接电源,可在野外环境下连续工作12小时以上，能适应野外各种场合使用；具有欠压、过载等保护设计。 （8）规范的外部接口：系统要求有USB、键盘、串口（RS232）、VGA、网口等通用接口，软件提供标准的文本及XML格式违章图文信息方便与其它系统集成；支持标
单片机电子时钟课程设 计实验报告 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
《单片机原理与应用》课程设计 总结报告 题目：单片机电子时钟（带秒表）的设计 设计人员：张保江江润洲 学号： 班级：自动化1211 指导老师：阮海容 目录 1.题目与主要功能要求 (2) 2.整体设计框图及整机概述 (3) 3.各硬件单元电路的设计、参数分析及原理说明 (3) 4.软件流程图和流程说明 (4) 5.总结设计及调试的体会 (10) 附录 1.图一：系统电路原理图 (11) 2.图二：系统电路 PCB (12) 3.表一：元器件清单 (13) 4.时钟程序源码 (14)
题目：单片机电子时钟的设计与实现 课程设计的目的和意义 课程设计的目的与意义在于让我们将理论与实践相结合。培养我们综合运用电子课程中的理论知识解决实际性问题的能力。让我们对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立完成某些单片机应用系统的开发和设计打下一个坚实的基础。 课程设计的基本任务 利用89C51单片机最小系统，综合应用单片机定时器、中断、数码显示、键盘输入等知识，设计一款单片机和简单外设控制的电子时钟。 主要功能要求 最基本要求 1)使用MCS-51单片机设计一个时钟。要求具有6位LED显示、3个按键输入。 2)完成硬件实物制作或使用Pruteus仿真（注意位驱动应能提供足够的电流）。 3)6位LED数码管从左到右分别显示时、分、秒(各占用2位)，采用24小时标准计时制。开始计时时为000000，到235959后又变成000000。 4)使用3个键分别作为小时、分、秒的调校键。每按一次键，对应的显示值便加1。分、秒加到59后再按键即变为00；小时加到23后再按键即变为00。在调校时均不向上一单位进位 (例如分加到59后变为00，但小时不发生改变)。 5) 软件设计必须使用MCS-51片内定时器，采用定时中断结构，不得使用软件延时法，也不得使用其他时钟芯片。 6）设计八段数码管显示电路并编写驱动程序，输入并调试拆字程序和数码显示程序。7）掌握硬件和软件联合调试的方法。 8）完成系统硬件电路的设计和制作。 9）完成系统程序的设计。 10）完成整个系统的设计、调试和制作。
课程设计报告 课程名称单片机原理及应用 设计题目电子琴的设计 专业班级自动化1142 姓名周太永 学号1104421242 指导教师蔡长青张卓 起止时间2014.6.23-2014.7.11 成绩评定 考核内容设计 表现 设计 报告 答辩 综合 评定 成绩 电气与信息学院
2013/2014学年第二学期 《单片机控制系统设计与调试》课程设计任务书 指导教师：蔡长青班级：自动化1141、2班 地点：机房、单片机实验室（实训中心415） 课程设计题目：基于单片机原理的电子琴设计 一、课程设计目的 1.灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计， 到PCB制版，再到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。 2.能够上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。 3.独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问 题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 1.焊接。认真、仔细，避免缺焊、漏焊。 2.频率计算。会计算脉冲值与频率的关系。 3.工作过程。开机时，第一步是对定时器T0进行初始化，设定它的工作状态(对 于本系统将T0设定为工作方式0)；然后判断是否有键按下，如果没有按键按下，继续判断，如果有按键按下，则判断是哪个键按下；再根据按键的功能将计数初值装入定时器T0中中并启动T0，当T0定时完毕后，重新装入计数初值继续定时并将P3.3取反，再次定时完毕后再一次的装入计数初值 继续定时并将P3.3取反，一直循环此操作直到按键释放为止，按键释放后 停止T0工作并再次判断是否又有按键按下，并继续执行以前的过程。 三、时间安排 1．布置任务、查资料1天 2．硬件电路图设计及PCB制版3天 3．硬件电路图及PCB制版验收、电路板焊接1天 4．软件编程设计3天 5．系统调试3天 6．调试验收1天 7．完成设计报告3天 四、基本要求 1.画出硬件电路图，完成PCB制版； 2.画出软件流程图，编写程序（C51语言/汇编语言）； 3.完成系统调试； 4.提交设计报告。
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。
NANHUA University 单片机课程设计 题目基于单片机的测速仪 学院名称电气工程学院 指导教师 职称副教授 班级 学号 学生姓名 2010年 12 月 31日
《单片机课题设计》任务书
3．主要参考文献： [1] 胡汗才. 单片机原理及其接口技术[M].北京：清华大学出版社，2004 [2] 钱晓捷. 汇编语言程序设计[M].北京：高等学校教材，2005 [3] 张洪润. 张压凡.传感器与应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005 [4] 张洪建.蒙建波.自动检测技术与装置[M].北京：化学工业出版社，2004 [5] 吕宁. 水箱水位PLC 自动控制系统的设计[J].电子技术，2005 [6] 刘东红.利用单片机89C52的一个并行I∕O口实现多个LED显示的一种简单方法,国外电子元器件.2002年（8） [7]童诗白．模拟电子技术基础．高等教育出版社，1999 [8]何立民．单片机高级教程——应用与设计．北京航空航天大学出版社，2000 [9]李嗣福．计算机控制基础．中国科技大学出版社，2001 [10]黄丹辉. 党向荣．微机测控系统中的接地系统设计， 2002．4.20 [11]蒋亚东. 敏感材料与传感器. 电子科技大学出版社，2008.12 [12]陈艾. 敏感材料与传感器. 化学工业出版社，2004.10.1 [13]戴佳、戴卫恒刘博文 .51单片机C语言应用程序设计电子工业出版社，2008.12 [14] 谢淑如，郑光钦，杨渝生 .Protel PCB 99 SE电路板设计.清华大学出版社，2001 [16] 江晓安、董秀峰. 模拟电子技术. 西安电子科技大学出版社, 2007.1 4．课程设计工作进度计划： 序号起迄日期工作内容 1 2010.12.15 布置任务，教师讲解设计方法及要求 2 2010.12.16--2011.12.20 学生查找阅读资料，初定方案,小组会议讨论并确定方案 3 2010.12.21-2010.12.27 硬件电路设计及程序编写 4 2010.12.28-2010.12.30 仿真、实验并写说明书，小组讨论 5 2010.12.31 答辩 主指导教师肖金凤日期： 2010 年 12月 14日
SY-800速度监控仪说明书 一、概述： SY-800型速度监控仪是新一代智能皮带保护装置，它采用微电脑芯片为核心以及先进的传感方式，实现高水准的皮带打滑监测与报警功能。是电力、矿山、石油、化工行业的理想选择。 二、功能说明 为了适应各种情况，本装置用户可以设置使用参数，如：报警带速，警告带速预置等。SY-800速度监控仪面板示意图如图1所示。 图1 SY-800速度监控仪面板示意图 1.显示区域，采用3位数码显示。 2.指示区域（数码管下部的4只LED），采用LED指示灯报警，其中 正常指示为绿色，报警为红色。另外，有信号指示灯显示传感器信
号（绿色）。 3.输入区域，采用三个输入键：设置键，加一键(向上的三角)，移位键 （向左的三角）。 4.工作状态指示区域（数码管左部的4只红色LED），对应的LED亮， 表示速度监控仪工作于相应的状态。 4种工作状态分别是： 1）速度，表示此时数码管显示的是皮带测速值； 2）预置速度，表示此时数码管显示的是预置速度值； 3）预置打滑I，表示此时数码管显示的是预置打滑I值； 4) 预置打滑II，表示此时数码管显示的是预置打滑II值。 注意：无论在那种工作状态，速度监控仪都会不间断地监测速度并 进行控制。 5.工作状态 (1)运行： 设备运行后，设备开始检测带速，带速实时显示，当带速下降到警告带速时，LED报警并输出控制信号，如停机等控制等。 (2)设置： 在设置过程中，数码管小数点将点亮，小数点并不代表数值，而只是指示当前修改的数位。 设置键：按第一下预置速度指示灯亮，进入预置速度设置；按第二 下预置打滑Ⅰ指示灯亮，进入预置打滑Ⅰ设置；按三下预置打滑Ⅱ 指示灯亮，进入预置打滑Ⅱ设置；第四下返回速度。 加一键：更改小数点所指示位的数据值。 移位键：将小数点移至所要更改的数据位上。 6.输出： 本装置打滑信号的输出，采用继电器节点输出。各项报警均为一组 常开，一组常闭。采用继电器节点输出，具有可靠性好，触点使用 寿命长，利于程控接口。 三、技术指标： 1.适应检测转速30-999 rpm 2.要求检测的速度打滑率：10~50% 3.测量转速误差±1转 4.继电器运行寿命：10万次 5.触点容量：AC220V 3A 6.供电电压：AC220V 50Hz 7.使用环境温度：-25°—+50℃ 8. 转速显示范围：0 –999 rpm 9.传感器防护等级：IP67 四．安装说明 1．传感器可放在胶带机从动辊侧安装方便的部位，并在从动辊端面外缘 的合适部位水平固定一个直径大于1cm的螺栓，螺栓的长度视安装方式 而定。见图2。
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
单片机系统课程设计报告 专业：自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2011 年 3 月17 日
目录 1 设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务............................................................................ 错误！未定义书签。 2 设计方案 (4) 2.1任务分析 (4) 2.2方案设计 (4) 3 系统硬件设计 (5) 3.1时钟的电路设计 (5) 3.2复位电路设计 (5) 3.3灯控电路设计 (5) 3.4倒计时电路设计 (6) 3.5按键控制电路设计 (7) 4 系统软件设计 (8) 4.11秒定时 (8) 4.2定时程序流程 (8) 4.3交通灯的设计流程图 (9) 4.4定时器0与中断响应 (10) 5 仿真及性能分析 (10) 5.1仿真结果图 (11) 5.2仿真结果与分析 (12) 6 心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录1 系统原理图 (15) 附录2 系统PCB图 .................................................................. 错误！未定义书签。附录3 程序清单 (17)
1.1设计任务 利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图5.1所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 图5.1 交通灯示意图 1. 基本要求 （1） 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干 道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2） 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒， 支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。 （3） 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。 黄灯亮时，原红灯按1Hz 的频率闪烁。 （4） 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。 2. 选做 （1） 可设置紧急按钮，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆 禁行而行人通行状态，即主干道和支干道均为红灯亮。 （2） 实现绿波带。所谓‘绿波带’，是指在一定路段，只要按照规定时速， 就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离，自动设置信号灯的点亮时间差，以保证车辆从遇到第一个绿灯开始，只要按照规定速度行驶，之后遇到的信号灯将全是绿灯。 南 北 东 西
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
单片机课程设计报告 单 片 机 秒 表 系 统 课 程 设 计 班级： 课程名称：秒表设计 成员： 实训地点：北校机房 实训时间：6月4日至6月15日
目录 1课程设计的目的和任务 1.1 单片机秒表课程设计的概述 1.2课程设计思路及描述 1.3 课程设计任务和要求 2硬件与软件的设计流程 2.1系统硬件方案设计 2.2所需元器件 3 程序编写流程及课程设计效果 3.1源程序及注释 3.2原理图分析 3.3课程设计效果 4 心得体会
1. 课程设计的目的和任务 1.1单片机秒表课程设计的概述 一、课程设计题目 秒表系统设计——用STC89C51设计一个4位LED数码显示“秒表”，显示时间为000.0~9分59.9秒，每10毫秒自动加一，每1000毫秒自动加一秒。 二、增加功能 增加一个“复位”按键（即清零），一个“暂停”和“开始”按键。 三、课程设计的难点 单片机电子秒表需要解决几个主要问题，一是有关单片机定时器的使用；二是如何实现LED的动态扫描显示；三是如何对键盘输入进行编程；四是如何进行安装调试。 四、课程设计内容提要 本课程利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，结合集成电路芯片8051、LED数码管以及课程箱上的按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，数码管能够正确地显示时间。其中本课程设计有三个开关按键：其中key1按键按下去时开始计时，即秒表开始键，key2按键按下去时数码管清零，复位为“00.00”. key3按键按下去时数码管暂停。 五、课程设计的意义 1)通过本次课程设计加深对单片机课程的全面认识复习和掌握，对单片机课程的 应用进一步的了解。 2)掌握定时器、外部中断的设置和编程原理。 3)通过此次课程设计能够将单片机软硬件结合起来，对程序进行编辑，校验。 4)该课程通过单片机的定时器/计数器定时和计数原理，设计简单的计时器系统， 拥有正确的计时、暂停、清零，并同时可以用数码管显示，在现实生活中应用广泛，具有现实意义 1.2课程设计思路及描述