2015届毕业设计
基于51单机片的公交智能收费系统的设计
院、部：电气与信息工程学院
学生姓名：颜凯康
指导教师：黄海波职称实验师
专业：电气工程及其自动化
班级：电气本1105班
完成时间：2015年6月
摘要
公交车如今已成为都市重要的交通工具，收费的方式也从人工收费慢慢转变成智能收费，利用智能收费先是便利，再是快捷，还有就是有利于减少现金流动。公交车智能收费系统成为现代公交系统重要的组成部分，研究操作方便，可靠性高的智能收费系统具有广阔应用前景。
论文拟采用51单片机为主控芯片来设计一套公交车智能收费系统，设计系统包括车载刷卡机，与后台收费系统。车载刷卡机能实现对公交卡内金额的扣除，余额的显示等功能。后台收费系统能实现卡内金额的调整，卡的挂失，等功能。通过仿真基本达到了预期目标。
关键词：单片机；非接触式IC卡；读写器
ABSTRACT
Nowadays, bus has become an important tool for urban transportation, and the charging mode has gradually transformed from manual toll collection to the intelligent one. Intelligent toll collection is convenient and fast, and also advantageous to the decrease of cash flow. Intelligent toll collection system equipped on bus has become an important constituent part of modern public transportation system. The research of the intelligent toll collection system, which is convenient and highly reliable, enjoys a vast prospect in application.
It is planed that 51 single-chip microcomputer should be adopted as the main control chip to design an intelligent toll collection system equipped on bus. Thedesigned system includes bus-mounted card-swiping machine and backstage toll collection system. The bus-mounted card-swiping machine can realize such functions as balance deducting and displaying, etc. The backstage toll collection system also enables several functions, such as balance adjustment and loss reporting, etc. By virtue of simulation, the anticipated objectives can basically be reached.
Key words Single-chip microcomputer; Non-contact IC card; Card reader
目录
1 绪论 (1)
1.1 公交智能收费系统现状及发展趋势 (1)
1.1.1 概述 (1)
1.1.2 现状 (2)
1.1.3 发展 (2)
1.2 设计的内容 (3)
2 设计方案 (4)
2.1 硬件设计选择 (4)
2.2 89C52的接口介绍 (6)
2.2.1 I/O口介绍 (6)
2.2.2 89C52的功能口介绍 (7)
2.3 软件设计选择 (7)
3 硬件设计 (8)
3.1 读/写卡程序 (10)
3.2 显示电路 (10)
3.3 I2C存储器24C64 (11)
3.4 监控电路概述 (12)
3.5 上、下位机通信设计 (12)
3.6 时钟电路 (13)
3.7 蜂鸣器模块概述 (14)
4 软件设计 (16)
4.1 读卡器流程图 (16)
4.2 公交收费系统软件功能结构 (16)
4.3 公交管理软件系统软件 (17)
结束语 (21)
参考文献 (22)
致谢 (25)
附录程序清单 (26)
附录A 刷卡及监控程序 (26)
附录B 智能收费程序 (42)
1 绪论
公交如今已成为城市重要的交通工具，收费的时候有人工的收费方式也有采用了智能的收费系统。利用智能收费先是便利，再是快捷，还有就是有利于减少现金流动。公交车智能收费系统在公交系统中极大地促进了非接触式IC卡的发展。国外已有许多知名的公司已使用这方面的技术。中国虽开始较晚，但成长迅速。公交IC卡作为非接触卡，操作方便，可靠性高，寿命长，发展潜力巨大[1]。
公交收费系统的读写操作，只需要将卡放在读写区间内就可以实现数据交换，没有任何接触，使用十分方便，速度快，不易损坏。所以，除了用在公交系统，在门禁、学校、企业人事管理、娱乐场所等领域有极大的应用前景。
1.1 公交智能收费系统现状及发展趋势
交通行业涵盖范围非常广。从智能交通应用领域看，包括城市轨道交通、城市公交智能化、高速公路智能化及高速铁路智能化；从智能交通行业主要子系统产品范围看，包括智能交通信息服务系统产品、交通视频监控系统产品、智能化车辆控制系统产品、智能交通管理系统产品、智能收费系统主要产品及智能公交运营系统产品等[2]。城市化和汽车普及进程的加快使得通过智能交通缓解交通拥堵的需求上升。根据资料显示，中国城市人均道路面积只有10.6平方米,远低于外国城市人均道路面积15到20平方米,与此同时，城市的机动车所有权很高，以15%的速度加强，城市道路的增长率只有3％[3]。这种矛盾让包括上海，北京，广州，重庆等城市都面临着交通不便和不安全。在有限的土地资源，公路建设下大规模的道路拓宽成本高，只有通过智能交通信息化建设，有效缓解交通拥堵的状况才能减少成本。目前国内从事智能交通行业有2000多家企业，主要集中在道路监控，高速公路收费，全球定位系统，地理信息和系统集成。智能交通行业可分为设备提供商、软件开发商、系统集成商和运营商的平台[4]。智能交通的每个链接都是最初的阶段，但由于前端设备如传感线圈、视频、微波、等广泛使用的成本很低，因此发展迅速。
1.1.1 概述
公交智能收费总线结构可以说是比较的复杂，所以，公交车IC卡收费系统包含公交车载机、后台上位机和读卡程序的三个部分。智能公交系统紧密结合当下城市中的公共交通的实际情况，随着先进的科学技术的发展，加上结合设计理念人性化，构建了一套复杂的网络视频监控管理系统[5]。公共交通运营系统提供了可视化的管理服务，为人们出行提供方便，为公共安全提供强有力的保障。
1.1.2 现状
如今，公交车收费系统发展迅速，其接触式IC卡与人工收费渐渐被非接触式IC卡所取代。在接触式IC卡的普及过程中，逐渐发现了许多的弊端：卡在读写器上经常拔插造成的磨损导致接触不良，从而引起数据传输错误，并且卡与读写器之间的磨损也大大缩短了卡和读写器的使用寿命；另外，接触式IC卡的通讯速率较低，再加上插拔卡的动作延误，造成每一笔交易需要较长时间的等待。
越来越多的应用除了对非接触卡的接口提出了要求，还对传统非接触卡的应用开发提出了进一步的要求。原来非接触卡的指令比较简单，功能比较少。要完成一个复杂的操作如建立一个文件需要对非接触卡的数据结构十分了解而且要编写许多条指令。特别是非接触卡中存放的许多资料是比较敏感的，如金额之类，在对这些资料进行读写时，如果发生意外使操作中断，如何正确恢复资料是一个很头痛的问题，这需要很高软件技巧。所有这些大大阻碍了非接触卡的应用开发。所以怎么样解决这些问题是非常关键的，但是在所设计的非接触IC卡中难题逐一被解决[6]。
1.1.3 发展
公交智能收费系统以非接触式IC卡收费为标准，在国际ISO组织上确定了两个主要标准，一个是以菲利蒲、西门子公司为代表的TYPE A，一个是以摩托罗拉、意法半导体公司为代表的TYPE B。两者各有优缺点。
以菲利蒲、西门子公司为代表的TYPE A。这种标准是目前广泛运用的一种标准，即MIFARE标准。它与TYPE B的区别主要是卡与读写器的通讯调制方式。MIFARE采用的是一种间断是调制方式，即当表示信息为1时，有信号传到卡，当表示信息为0时没有信号传到卡，当然这个间隔是相当短的，不会影响到卡的正常工作。这种方式的优点是信息区别明显，受干扰的机会少，不容易误操作。缺点是在需要持续不断的提供能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。
在公共汽车上干扰很大，打卡时间又必须非常快，误信号出现的机率越小越好，从这个方面来说，采用TYPE A相对来说适合一些。另外，由于受国情限制，公交在短期内采用非接触CPU卡的机会不大，一般采用非接触逻辑加密卡。在使用非接触逻辑加密卡的过程中，由于卡里没有CPU在工作，对能量的持续性要求并不是很强，所以TYPE A可以很好地工作。
我国引进的射频IC卡主要有PHILIPS公司的Mifare和ATMEL公司的Temic 卡。制作的IC卡读写器可以实现制卡、售卡、自动收费等功能，具有安全、实用、方便、快捷、可靠性高的特点，解决了城市公共交通服务行业既频繁又琐碎的收费管理问题，有广泛的应用前景。
在我国应用最广的就是Mifare系列非接触式IC卡。每年超过几亿张的IC
卡发卡量，使我国成为世界IC卡应用发展最快的国家之一。根据估测，近年来所售出的非接触式IC卡的50％是使用在公共交通领域。我国每年的IC卡销售额的大幅度上升，让我国快速成长为最快的公交卡使用国家，在这之外，这些年来有将近一半的非接触型IC卡也陆陆续续的出现了[7]。
1.2 设计的内容
该设计研究的是公交智能收费系统的收费系统，由于是以非接触式通信为技术基础，以车载刷卡机、后台PC机连接系统和收费系统为重点进行设计。
设计中是以射频技术为基础，以单片机编程来控制MF RC500的读写卡操作，然后卡里的内容跟时钟信息一起存放在存储器里，之后显示模块显示卡的扣除费用等，同时蜂鸣器在操作无误时响一声。而DS1232为控制芯片，能解决程序跑飞的问题。然而在存储器存储的信息达到最大值时，就会通过TC232和上位机相接，然后把信息发给PC机。
2 设计方案
设计中设计了一种智能收费系统，其特色是收费合理，使用方便[8]。克服了现有“分段计费”的缺点，其创新点为系统由“公交车计价器”与“多费率收费机”组成：1、采用“公交车计费器”统计价格，使用电子屏幕给司机以及消费者显示“计费表”，司机和了解路程的消费者在1到3秒就可以得知所需要支付的价格[9]。由于每到一站“票价表”都会重新计算生成，这样的话可以有效解决固定分段所产生的收费不合理等问题的出现。2、若分段收费按1元、2元、3元扣费，现有公交车收费机一般只有一种扣费率，如1元/次，交3元需刷卡3次，若乘客多将使上车时间大大延迟。为解决分段收费的弊端，设计了一种“多费率收费机”，具有几个不同扣费率的刷卡区，各种票价只需上车时在相应刷卡区刷卡一次就能完成。
单片机的程序主要有：一个计时器显示程序，读写卡程序，和PC通信中断程序，蜂鸣器提醒程序。
2.1 硬件设计选择
MCU选用是单片机89C52，首先其操作非常稳定且89C52相比于89C51更省电，其高性能的CMOS 8位单片机编程闪存，使其具有8K，256字节的内存，超过一倍89C51。更重要的是，89C52中很多指令在89C51单片机产品中可以兼容[10]。
公交收费系统结构复杂，环节较多，包括公交售卡机、公交车载机和公交制卡机三个部分。除了售卡机要求有键盘外，其余的硬件组成大体相同[11]。
图1为STC89C52为主芯片的非接触式IC卡的整体框图，主要由显示模块、DS1232监控模块、键盘模块、报警系统、TC232模块、掉电保护模块和IC卡通信模块组成。
图1 整体框图
当IC 卡在100MM 内接受到感应天线发送的频率时，全程工作开始。IC 卡防冲突系统就会启动，读写器立马获取到卡里的数据信息，然后单片机立马把读到的数据进行处理，之后LED 屏显示根据规定需要扣除路费的额度，然后显示扣费后的当前余额，将余额写入IC 卡，如果写卡成功，蜂鸣器响一声。最后将数据与这一刻的时间储存在单片机EEPROM （带电可擦可编程只读储存器）内，接着在LED 上显示出所有的数据[12]。如果写卡失败了，LED 显示出错的标志。如果没有卡在工作范围内时，LED 就是显示此时的时间。在与上位机通讯时，单片机里EEPROM 所存的信息就将发送至上位机。
最小系统
DS1232监控系统
TC 通信模块
报警系统
掉电保护
键盘模块
IC 卡模块
显示模块
2.2 89C52的接口介绍
图2 89C52的引脚图
2.2.1 I/O口介绍
P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P2: 当P2输出缓冲区可以让4个TTL逻辑电平稳定的时候，P2端口写“1”,此时P2口是一个内部上拉电阻8位双向I / O端口。在内部上拉电阻即将结束时，可作为输入端口，P2端口发送高8个地址。整个过程,P2口会产生一个非常强大的拉力送“1”[13]。
P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为STC89S52特殊功能（第二功能）使用。
2.2.2 89C52的功能口介绍
RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个周期的高电平使单片机80C52复位。
ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）正常，ALE在一个固定频率的脉冲下输出第六个晶体，用作外部定时器或时钟。在Flash编程中，引脚（PROG）也用作编程的输入脉冲。
中断寄存器：中断IE寄存器的起始位，其6个中断源可以在IE浏览器上的STC89C52中设置中断源，且拥有两个中断优先级。
T2CON：定时器/计数器为2的控制寄存器
串行口控制寄存器SCON：SCON是一个可位寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制。其单元地址为98H，位地址为98H-9FH。
RB8：在方式2或方式3中，RB8为接收到的第9位数据。
TI：是指发送中断的标志。如果设置成功，那么一帧信息将发送置终端，或用中断方式发送数据，根据需要，从而通过软件查询方式所获得信息。而此时TI必须清0。
RI：接收中断标志。RI一帧数据接收完毕后，可用查询的方法来接收数据使其中断，然后用软件清0。
电源控制寄存器：PCON寄存器主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设的专用寄存器，单元地址为87H，最高位SMOD是串口波特率倍增位。当SMOD=1时，串行口波特率加倍。系统复为时SMOD=0。
在定时器为2的定时寄存器T2CON2中，当程序进入中断服务时，硬件实现动作清除。事实上可以说，在中断服务程序中，必须确定TF2或EXF2是否激活成为中断标志之后才能通过软件来置0。在定时器1和定时器0中,当TF0和TF1的S5P循环溢流时，设置为2。由电路捕获下一周期之后定时器2的TF2将被设置在同一周期的S2P2中。
2.3 软件设计选择
读卡器的软件控制可采用汇编语言和C语言编程，这两种语言各有各的特点，汇编：效率高，对硬件的可操控性更强，体积小，不易维护，可移植性很差且汇编语言是低级语言，能够直接操作硬件，并且生成机器码的效率高。但汇编对平台的依赖性强，可移植性差，开发效率低[14]。
C语言：移植性比较好，代码效率也比较高，可以对部分硬件直接访问。开发效率较高。在目前的嵌入式系统中，C语言是使用最广泛的语言。
所以，两者各有优缺点，本设计采用的是汇编语言的软件设计方案。
3 硬件设计
系统程序重点任务是让射频区所发射出的射频天线能够检测并且使用IC 卡，并将结果存储、显示出来，然后记录送入PC机中。存储卡读卡器是使用24C64芯片，存储的内容主要为：机号、金额的总数和记录单。而每一张卡所储存的信息包括：增加卡的额度、IC卡所对应的证件号、售卡的时间与售卡时的负责人姓名[15]。
图3 24C64芯片
当射频卡距离天线一定范围时，读卡器就读到卡中的信息。系统单片机要把所读信息进行分析和处理，一旦符合条件，就读卡成功，然后指示灯亮一下，蜂鸣器响一声。然后卡片数据跟此刻时间一起存储在单片机内的存储器24C64里。同时LED显示器上显示卡所读数据。要是无卡在读卡器的范围内时，则LED上显示此刻的时间。倘若读卡出错什么的，并显示出错了错误标志。则在和上位机进行通讯的时候，把单片机里EEPROM所存储的信息发向上位机[16]。主程序流程图如图4所示：
图4 主程序流程图
开始
系统初始化载入密码是否有读写卡的进入？卡是否合法？读写卡操作计数器是否
已满？相关记录送PC
报警处理
数据处理及储存
送 L E D 显 示 器 显 示 相 关 信 息
是否为串口中断？数据包是否有效？执行PC 命令
读时钟及转换
显
示时钟
N
y
N
Y
N
Y
Y
N
Y N
3.1 读/写卡程序
N
Y
N
Y
图5 读写器针对IC卡的操作流程图
卡的读写过程是相当复杂的一个执行过程，要完成许多的操作指令，调用很多的函数。其中应该包括装载密码，选卡，询卡，防冲突，读写卡，验证密码，停卡的操作[17]。并且在读卡程序验证密码和卡正确无误后，把读卡时间和卡号以及相关数据信息当作一条记录存储在E2PROM里，同时在显示器上显示当前的数目。如图5所示。
3.2 显示电路
显示部分采用数字显示，一般显示的是其工作状态的读和写或读卡错误这三种消息,而且串行输入主要是用BCD码(十进制MC1449解码驱动器显示装置)来完成，从而使单片系统的输入数据显示在LED屏上。这主要是：在整个通道输出的
装置里拥有一个20位的位移寄存器。当BCD码输出解码时，则一个小数点DP 和一个七段输出的驱动器开始工作。
在显示电路中，用P1口3根I/O口线(P1.0、P1.1、P1.2)分别提供时钟信号(CLK)、串行数据(DA)和使能信号(EN)。MC14499每次可接收20位串行输入数据，前面4位可以用于控制数码管的小数点显示，后16位则是4个数码管的BCD 码输入数据。只要在每帧数据传送之前，就必须把EN置0；然后传送20位数，数据传送完后，再将EN置1。
时钟初始化
EN置0
传送位数R2赋值
显示数据
N
R2是否为0？
Y
置EN为1锁存数据
图6 显示流程图
3.3 I2C存储器24C64
在读写器中还设计了存储器24C64。在车载机中主要存放乘客IC卡号、司机号和刷卡总数等信息。这些信息都需要保存一定的时间周期后从读写器中取出，放置在管理中心，然后由管理中心的工作人员将储存在读卡器里中所有的信
息放入PC机中进行保存处理。设计中所选用的储存器则是24CXX系列中的串行E2PROM。其内存读写器的设计采用24C64，存储大小为8KB，所以最大能存储1023张售卡记录。如果需要,公共汽车公司可以使用拥有更高的存储容量的读写器,例如:24C128或24C256等等。
24C64为I2C总线的E2PROM。SCL 400kHz时钟线，SDA为双向数据线，A2、A1、A0是三个选定的地址，即I2C总线上最多可并联8个串行E2PROM芯片。对E2PROM的操作方式由读写控制命令字决定其中"1010"为4位读写控制码，R/W 为读写控制位："0"为写操作，"1"为读操作。所以结合电路图可知A2H为写控制命令字，A3H为读控制命令字。
对存储器写操作，首先，单片机向24C64发一个START命令，产生启动信号；然后，发写命令控制字(如A2H)。当24C64应答后，进入一个写周期，再由单片机发送写数据地址，即确定数据写入到存储器的哪个地址；当有应答，单片机将要存储的数据送入到SDA数据线上；写周期结束时，单片机再发一停止位(STOP)。
对存储器读操作，首先，单片机向24C64发一个START命令，产生启动信号；然后由单片机给出读数据地址；发送成功后，单片机又向24C64发一个START 命令，产生开始条件，然后发读命令控制字(A3H)；当24C64应答后，进入一个读周期，单片机从SDA数据线上读出指定存储地址中的数据。读周期结束时，单片机再发停止位(STOP)。值得注意的是，对存储器操作时，每读写一个字节，单片机必须送一个应答位(ACK)，释放一下SDA数据线，以便存储器能继续接收数据[18]。
3.4 监控电路概述
监控电路为DS1232L芯片——又称看门狗定时器，功能是：断电和上电时向89C52产生复位信号；看门狗进行系统监控，以防范死机的出现。
设计中的定时器的ST信号能够在微处理器的数据信号、控制信号或地址信号里获得，但是不管哪一种信号都必须能周期性的访问DS1232。在DS1232计数没有溢出时单片机发一个信号就能使DS1232再进行重新计数，若一定时间内DS1232计数清零未完成，则DS1232就会发复位信号来促使单片机复位。所以编程的时候，必须在一定时间内给ST脚发送一个信号。
3.5 上、下位机通信设计
通过232 TTL电平实现单片机与PC机之间的通信（0～5V）和RS232电平（+ 10V～10V）转换。设计中采用中断方式，在此基础上，若采用方式1、2，则当1帧的数据接收或发送完后，TI/RI就会自动置为1，然后请求串行中断，但若是CPU中断，就进行串行中断，使得TI/RI清0而再次中断。方式1是10位异步
通信方式，其包括1个停止位，8个数据位和1个起始位。而波特率是由串口控制寄存器SMOD 的状态和定时器T1的溢出率决定，在CPU 晶振是11.0592MHz 时，波特率就为9600bit/s 。
SBUF 执行写操作就可以启动发送，当在发送移位时钟的同时，就从TXD 先送出起始位，然后是8位数据位，最后是停止位，这样来完成1帧数据的发送，中断标志TI 置位。在允许接收的条件下(REN ＝1)，当接收来自负跳变为1至0，即被当成1帧数据的起始位，启动1次接收过程。当8位数据接收完，并检测到高电平停止位后，就把收到的8位数据装入SBUF ，置位RI ，1帧数据的接收过程完成。发送时，数据从TXD 引脚输出，当数据写入发送缓冲器SBUF 时，就启动发送。发送一帧数据后，有硬件将TI 置1，并申请中断，通知CPU 可以发送下一个数据，单片机即从存储器中将历史记录数据上传给PC 机。
图7 下位机发送流程图
3.6 时钟电路
下图为DS1302的实时时间流程。单片机对DS1302的读写控制主要包括读取DS1302的时间和日期和DS1302的初始化，初始化过程即给DS1302赋予初始日期和时间，当时钟芯片启动后，在新的初始化指令没有接收到的情况下，就会一直不停地运行其内部的时钟，以保证时的准确性和实时性；单片机在任何时候都可以通过读取DS1302内部时间和日期，DS1302过程图如下所示。
关中断
数据首地址
记录的个数
读24C64
打开TC232
发送数据
是否发送完？
关闭TC232
Y
N
图8 DS1302实时时间流程
3.7 蜂鸣器模块概述
蜂鸣发声器程序：通过在P1.7送出的音频范围的方波，驱动蜂鸣器发出响声，其中延时子程序的作用是使输出在人耳朵听觉能力之内的20KHZ 以下的方波频率，要是没有延时程序的话，输出频率将会大大地超出人耳朵的听觉能力范围，无法听到发出声音。只要更改延时常数，就可以改变输出频率来调整音调。所以在设计中可以更改#228为其他值，以改变蜂鸣器音调来达到设计的目的。蜂鸣器连接图如图9所示：
开始
变量初始化
使DS1302不具有写保护
复位产生一个高电平
写入DS1302
延时一段时间
写入数据
地址增加
数据是否写完？
复位端产生一个高电
平
写入DS1302
延时一段时间
读出该地址数据
地址增加
数据是否写完？
显示数据
Y
N
N
Y
P1.7
图9 蜂鸣器连接图
工装夹具设计知识 一、工装夹具设计的基原则 1.满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性; 2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程; 3.满足装夹过程中的简单与快速操作; 4.易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行; 5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性; 6.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵; 7.尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件; 8.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规; 9.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则; 10.形成公司内部产品的系列化和标准化。 二、工装夹具设计基本知识 1、夹具设计的基本要求 (1)工装夹具应具备足够的强度和刚度(2)夹紧的可靠性(3)焊接操作的灵活性 (4)便于焊件的装卸(5)良好的工艺性 2.工装夹具设计的基本方法与步骤 (1)设计前的准备 夹具设计的原始资料包括以下内容： 1)夹具设计任务单; 2)工件图样及技术条件; 3)工件的装配工艺规程; 4)夹具设计的技术条件; 5)夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等。 (2)设计的步骤 1)确定夹具结构方案2)绘制夹具工作总图阶段3)绘制装配焊接夹具零件图阶段
4)编写装配焊接夹具设计说明书5)必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能、使用注意事项等内容。 3.工装夹具制造的精度要求夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件 分为四类： 1)第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头定位件、V形块、定位 销等定位元件。 2)第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置。 3)第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。 4)第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。 4.夹具结构工艺性 (1)对夹具良好工艺性的基本要求 1)整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳 动量和降低费用。 2)各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。3)便于夹具的维护和修理。(2)合理选择装配基准 1)装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。 2)装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚 须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。 (3)结构的可调性 经常采用的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。 还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。 (4)维修工艺性进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。 (5)制造工装夹具的材料
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
51单片机最小系统制作 第一章概述 1.1 缘起 1. 给51初学者提供一个简单的DIY的教材。 第二章跑马灯和串口 2.1 第一步：准备 准备一下器件： 1、烙铁（质量好点） 2、焊锡（细） 3、烙铁架（带一个专用海绵） 4、松香块 5、万用表（要有带响的，听听红黑表笔短接时的声音出来快不快） 6、PCB面万用板1块 7、40pin 插座1个 8、11.0592M晶振1个 9、30P瓷片电容2个 10、11个LED 11、电阻排1K 1个到VCC，做跑马灯LED的限流电阻 12、max232或者兼容的芯片 13、16pin的插座上去 14、STC89C51 15、其它杂物 以上的投资加起来，不会超出100元。
价格数量和封装如下： STC的单片机可以串口下载。 解释一下： LED：8个挂在P1口，排电阻是上拉限流的；2个作为串口收发的指示灯；1个LED作为电源指示灯； 独石电容6个：5个是使用在max232上的；一个是使用在单片机上，作为电源去耦的； 10K电阻1个，接在EA上，上拉到5V； 电解电容和电阻构成上电复位电路；（STC单片机不需要）
自己买2个DB9的母头，焊接一根串口电缆； 准备一个3PIN的插座，焊接在PCB的面包板上； 还有电源，Dc5V的电源很多，电源电压差一点问题不大；很多单片机现在电源范围都宽； STC单片机应该可以工作在4V以上，具体查资料。 准备好以上物品，可以准备焊接好了。 来一张全家福： 2.2 第二步：焊接单片机最小系统
2.3 第三步：焊接串口指示灯 2.4 第四步：在P1口上焊接跑马灯
2.5 第五步：焊接Dc5V电源指示灯 2.6 第六步：焊接max232的5个0.1u电容
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。
跟我学51单片机（一）：单片机最小系统组成与I/O输出控制 1 单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Stud y-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM （数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。
单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，内容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、内容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。 图1 单片机最小系统框图 三、电路详解 依据上文的内容，设计51 系列单片机最小系统见图2。
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
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。
一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 1．零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。 ②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm；平行度为0.3mm。 ③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。 ④φ11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①φ28H7孔及两端面。 ②φ10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻，刀具为通用 标准工具。 2．确定夹具类型 本工序所加工两孔(φ10H9和φ11)，位于互 成90°的两平面内，孔径不大，工件质量较小、 轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式 钻模。 3．拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点，其定位方 案如下。 ①以φ28H7孔及一组合面(端面K和φ10H9一端面组合而成)为定位面，以φ10H9孔端外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。这一定位方案，由于尺寸885.00 mm公
差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。 ②以孔φ28H7孔及端面K 定位，以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承，如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案，初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及其端面的定位元件，如图2-2-23所示。定位副配合取6 7 28 g H 。
②选择可调支承钉为φ11孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件，如图2-2-24(a)所示。 构简单，现选用图2-2-24(a)所示结构。 (3)定位误差计算 ①加工φ10H9孔时孔距尺寸(80±0.2)mm的 定位误差计算。 由于基准重合，故ΔB＝0。
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
教学】单片机最小系统制作方案(适合初学者） 在写本单片机教程前，先自我介绍一下，我今年刚28岁，从事单片机教学二年。教学经验不足，写的不好，还请谅解，但是，我一定会尽力的。同时也希望大家能把我当朋友，共同进退。 本人喜欢上网，不喜欢运动，所以比较胖。我很喜欢在房间里做自己想做的事，如做网站，并建有自己的网站：〖教师吧〗：https://www.doczj.com/doc/ec9439847.html,保证长期有效。QQ是569 43772，E-MAIL：99xsw@https://www.doczj.com/doc/ec9439847.html, 单片机最小系统制作 一、确定任务 开发单片机最小系统 二、任务分析: 该系统具有的功能: （1）具有2位LED数码管显示功能。 （2）具有八路发光二极管显示各种流水灯。 （3）可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。 （4）具有复位功能。 三、功能分析 （1）两位LED数码管显示功能，我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能；（2）八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能； （3）各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。 （4）利用单片机的第9脚可以设计成复位系统，我们采用按键复位；利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路，我们利用单片机的内部振荡方式设计的。 四、设计框图
五、硬件电路设计 根据本系统的功能，和单片机的工作条件，我们设计出下面的电路图。
六、元件清单的确定： 数码管：共阴极2只（分立） 电解电容：10UF的一只 30PF的电容2只 220欧的电阻9只 4.7K的电阻一只 1.2K的电阻一只 4.7K的排阻一只， 12MHZ的晶振一只 有源5V蜂名器一只 AT89S51单片机一片 常开按钮开关1只 紧锁座一只（方便芯取下来的，绿色的） 发光二极管（5MM红色）8只 万能板电路版15*17CM S8550三极管一只 4．5V电池盒一只，导线若干。 七、硬件电路的焊接 按照原理图把上面的元件焊接好，详细步骤省略。 八、相关程序编写 针对上面的电路原理图，设计出本系统的详细功能： （1）、第一个发光二极管点亮，同时数码管显示“1”。 （2）、第二个发光二极管点亮，同时数码管显示“2”。 （3）、依次类推到第八个发光二极管点亮，同时数码管显示“8”。以上出现的是流水灯的效果
第一节夹具设计的要求方法和步骤 一、夹具设计的要求 夹具设计时，应满足以下主要要求： 1.夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加玉工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和形状位置公差等。 2.夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3.夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。 4.能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选择将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的低成本设计，目前在世界各国都已相当重视。为此，夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产中，宜采用如气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。 5.要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。 6.具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使用和维修。 以上要求有时是相互矛盾的，故应在全面考虑的基础上，处理好主要矛盾，使之达到较好的效果。 例如钻模设计中，通常侧重于生产率的要求；镗模等精加工用的夹具则侧重于加工精度的要求等。 二、夹具设计的方法 夹具设计主要是绘制所需的图样，同时制订有关的技术要求。夹具设计是一种相互关联的、工作，它涉及到很广的知识面。通常，设计者在参阅有关典型夹具图样的基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最后确定夹具的结构。其设计方法可用图5-1表示。 显然，夹具设计的过程中存在着许多重复的劳动。近年来，迅速发展的机床夹具计算机辅助设计(CAD)，为克服传统设计方法的缺点提供了新的途径。
基于51单片机的4人抢答器设计 设计要求： 以单片机为核心，设计一个4位竞赛抢答器：同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0～S3表示。 设置一个系统清除和抢答控制开关S，开关由主持人控制。 抢答器具有锁存与显示功能。即选手按按钮，锁存相应的编号，并在优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。 当主持人启动“开始”键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间为0.5s左右。 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 工作原理： 通过键盘改变抢答的时间，原理与闹钟时间的设定相同，将定时时间的变量置为全局变量后，通过键盘扫描程序使每按下一次按键，时间加1（超过30时置0）。同时单片机不断进行按键扫描，当参赛选手的按键按下时，用于产生时钟信号的定时计数器停止计数，同时将选手编号（按键号）和抢答时间分别显示在LED上。
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课程设计任务书 （指导教师填写） 课程设计名称电路板设计与制作学生姓名专业班级 设计题目51单片机最小系统学习板的设计与制作 一、课程设计的任务和目的 任务: 设计并制作51单片机最小系统电路板，包括电路原理图设计、版图规划与设计、系统单面电路板制作。 要求： 1)电路原理图准确、版图结构清晰、布局合理。 2)使用插针型元件，成品PCB板面布局合理，密度适当； 3)板上资源包括LED灯、数码管、蜂鸣器、按钮、串行通讯及USB接口； 4)电路板面积适中便于携带，长度15cm，宽8.5cm。 目的： 1)掌握并完成基本PCB板的设计与制作工艺； 2)学习并掌握实现单片机应用系统的软硬件设计、调试、实现的技能； 3)了解单片机最小系统的工作原理与系统开发方法，锻炼动手能力，为毕业设计做准备。 二、设计内容、技术条件和要求 1.设计并制作具有实际功能的单片机最小系统： 可选择实现的功能⑴.流水灯⑵.电子时钟⑶.数字温度计⑷.交通灯控制器； 2.根据所选电路功能，画出电路框图和原理总图。 3.根据电路所需元件及周边设备规划和设计电路板版图，描画版图。 4.根据版图生成gerber工艺文件，进行电路板制作，包括刻板，钻孔，覆铜等。 5.撰写设计总结报告。 三、时间进度安排 本课程设计共两周时间。 第一周：功能设计与理论学习 周一上午：布置设计任务；提出课程设计的目的和要求；明确对撰写总结报告、手工绘制原理图和电路板版图的要求；安排答疑、实验室开放时间。讲解印制电路板的制板流程，介绍PCB刻板机等制板设备的软硬件操作方法以及注意事项。 周一下午：讲解电路原理图与PCB版图设计方法。 周二至周五：学生查阅资料，确定设计题目；进行功能设计，在实验室完成电路原理图与PCB 版图的设计和绘制，导出电路总原理图及版图文件。期间安排两次答疑，指导学生设计。周五，交设计草图-原理图和版图供老师审阅。 第二周：电路板制作、撰写设计总结报告 周一至周四：分组在电子系统加工及评测实验室(225)操作刻板工具和设备进行电路板成品的加工和制作，成品需通过老师验收。 周五：撰写设计总结报告。 四、主要参考文献 1. 《单片机原理及应用》. 冯文旭等著. 第一版, 2008年8月. 机械工业出版社. 2. 《乐普科快速PCB制板系统操作使用流程》手册。 3. 单片机系统开发和PCB设计的相关参考教材； 指导教师签字：2018年9 月3 日
51单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系 统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典 型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的 取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的, 原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定 量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率, 用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机
特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的. 因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易: 总共40个脚,电源用2个(Vcc和GND),晶振用2个,复位1个,EA/Vpp用1个,剩下还有34个.29脚PSEN,30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处,一般情况下不用考虑,这样,就只剩下32个引脚,对于初学者,这32个引脚就是要经常跟它们打交道的了.它们是: P0端口P0.0~P0.7共8个 P1端口P1.0~P1.7共8个 P2端口P02.0~P2.7共8个 P3端口P3.0~P3.7共8个 使得单片机工作的最小电路 80C51为例 首先，我们在使用protel和proteus的软件画电路图时，你会发现原先40个引脚的芯片变成了38个引脚，那是因为它把第40和第20个引脚VCC和GND隐藏了，所以要是的单片机开始工作至少需要一个VCC(电源)和GND(接地)。 其次，学习过组成原理的同学或者说学习过计算机导论的同学一定知道，计算机的冯·诺依曼体系，什么是冯·诺依曼体系。简单的说就是程序(指令)存储，顺序执行，也就是说指令是一条一条执行的，即CPU从ROM(他可以称为程序存储器，但不准确)中取出指令然后再执行。取指令并执行有严格的先后顺序，那么就需要一个时钟来准确的使CPU 稳定工作。 所以，第二个需要的就一个时钟电路。一个内部时钟电路是由两个电容(CAP)和一个石英晶振(Crystal)组成。CPU的时钟周期(震荡周期)由石英晶振决定(常用6MHZ或12MHZ)，两个电容取10~30pF，并把他们接在XTAL1(输入)和XTAL2(输出)两端。
夹具设计方法及步骤 一、设计前的准备工作 1.生产纲领；（中批生产）--手动专用夹具 2.零件图及工序图；(工艺卡上的工序简图) 3.工序内容； (1)工序的具体内容 (2)工序的精度要求 (3)已加工的表面 二、夹具总体方案的确定 1.定位方案 根椐定位基准面的形状与尺寸，首先选用标准定位元件，若无合适的，可参照标准定位元件自行设计。(参考夹具设计手册） 2.夹紧方案 首先选用典型的夹紧机构，若无合适的，可参照典型的夹紧机构自行设计。(参考夹具设计手册） 3.夹具的型式 在满足要求的前提下，选用的标准件越多越好，夹具越简单越好。 例：车床支架 三、夹具装配草图的绘制 1.绘制工件图： 在可能的情况下，应该按1:1的比例绘出工件的三面投影图。线型用细的双点划线，表示工件的假想位置。工件应该是“透明”的，不遮挡夹具有关部分。同时工件图只需绘出外形轮廓，以及与定位、夹紧有关部分，其他细部均可略去。
2.绘制定位元件： 在绘制好工件轮廓图后，就可以按预定的定位方案，选用合适的标准定位元件，或是设计特殊定位元件，并合理布置，绘制成图。 3. 绘制导向元件及其他元件： 画好定位元件后，便可进行导向元件、对刀元件、分度元件及有关装置的设计及绘图。 钻套与工件间距离：钢h =（0.7～1.5）d 铁h =（0.6～0.7）d 4. 设计夹紧机构：
根据确定的夹紧方案，参考有关资料，按照夹紧力的大小，决定夹紧机构的尺寸及具体结构。 5. 绘制夹具体： 当夹具的有关元件、机构、装置设计好了之后，最后用夹具体把它们联接起来，形成一个有机的整体。夹具体有铸造及焊结两大类。 四、绘制夹具的装配图及零件图 夹具草图画好后，应该经过审定修改，然后便可绘制正式的装配图，并拆出零件图。在夹具装配图上，应该标注下列尺寸、偏差及配合。 1.轮廓尺寸，及夹具的长、宽、高尺寸。 2.配合尺寸及配合种类。夹具上有配合要求的部位，均应标注其公称尺寸及配合种类。 3.联系尺寸及偏差。夹具上各个定位元件之间，定位元件与导向元件、对刀元件、定向键之间，各导向元件之间等等，一般都有严格的尺寸要求，应该标注出它们的尺寸及偏差。联系尺寸的公差，一般按工件相应公差的(1/2 - 1/3)选取。其位置精度要求也按工件要求的位置公差的(1/2 - 1/3)选取。
单片机课程设计报告 万年历的设计
基于51单片机的万年历 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，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。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，LCD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。显示器使用了1602液晶显示，并且使用蜂鸣器实现了整点报警的功能，温度测试的功能实现使用了DS18B20，并实现了温度过高或过低时的温度报警。 软件方面主要包括日历程序、时间调整程序，显示程序等。程序采用C语言编写。所有程序编写完成后，在KeilC51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，并最终实现基本要求。 综上所述此万年历具有读取方便、显示直观、功能多样、电路简洁、成本低廉等诸多优点，符合电子仪器仪表的发展趋势，具有广阔的市场前景。 一、设计要求 基本要求： 1，8 个数码管上显示,显示时间的格式为（假如当前时间是19:32:20）“19-32-20”； 2，具有日历功能； ③时间可以通过按键调整。 发挥部分： ④具有闹钟功能（可以设定多个）。 二：总体设计 电路设计框图
STC89C52单片机简介 概述 STC89C52是51系列单片机的一个型号，它是STCMEL公司生产的。 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用STCMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 STC89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。 主要功能特性 兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM 32个双向I/O口 ? 256x8bit内部RAM 3个16位可编程定时/计数器中断 ? 时钟频率0-24MHz 2个串行中断 可编程UART串行通道 2个外部中断源 共8个中断源 2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能 8051单片机的引脚功能 MCS-51系列单片机一般采用40个引脚，双列直插式封装，用HMOS工艺制造，其外部引脚排列如图所示。其中，各引脚的功能为： (a) DIP引脚图 (b) 逻辑符号 8051单片机的引脚 ⑴主电源引脚 Vcc（40脚）：接＋5V电源正端 Vss（20脚）：接＋5V电源地端 一般Vcc和Vss间应接高频去耦电容和低频滤波电容。 ⑵外接晶体或外部振荡器引脚 XTAL1（19脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一个反