下载文档原格式
基于AT89S51单片机的数码显示八路抢答器毕业设计摘要本文介绍了一种用51系列单片机的数码显示八路抢答器的电路组成、设计思路及功能。
该抢答器除具有基本的抢答功能外，还具有计时和报警功能。
主持人通过时间预设开关计算抢答时间。
系统将完成自动倒计时。
若在规定的时间内有人抢答，则计时将自动停止；若在规定的时间内无人抢答，则系统中的蜂鸣器将发响，提示主持人本轮抢答无效，实现报警功能。
关键字：八路, 抢答器, 设计,定时，计时，报警AbstractIn this paper, the electric circuit and designing thought of an answering racer based on the common-used series of 74 IC with 8-wire is introduced, and its function is also described. The answering race’s function includes timing, counting, and alarming, besides the basic function of an answering racer. The the time automatically. If anybody answer the question on time, the counting of time will stop; If nobody answer the question on time, the alarm will give out some sound, this turn is of no use, so the function of alarming is achieve d.Key words：8-wire, answering racer, design, timing, counting, alarming1目录前言…………………………………………………………… (1)第一章设计的依据 (2)1.1 课题的提出 (2)1.2 设计目的 (2)1.3 设计的内容 (2)第二章总体方案确定 (2)第三章AT89S51芯片简介 (3)3.1 AT89S51芯片简介 (3)第四章硬件电路 (4)4.1 复位电路设计 (4)4.2 显示电路的设计 (5)4.3 控制电路实现 (7)第五章电路调试 (8)5.1 硬件调试 (8)5.2 软件调试 (8)总结…………………………………………………………………… (9)致谢 (10)参考文献…………………………………………………………………… (11)附图（1）数字抢答器原理图附图（2）数字抢答器单面PCB板图附录附录（3）AT89S51芯片主程序前言抢答器又称第一信号鉴别器,应用于各种知识竟赛、文娱活动等场合。
基于AT89S51的单片机直流电机控制器设计一、设计目的：1、了解PWM控制技术、2、了解PID调节、3、直流电机的特性及调速方式二、系统功能：1、本设计是要利用89S51单片机控制PWM调速电路实现小功率直流电机的转速调节。
而本系统必须符合以下几点要求：2、在(1000—5500)转/分内对直流电机进行任意调速，最小调速级差为1转/分。
3、电机能在所设速度下稳定运转，运转速度与设定速度之差小于±20转/分。
4、电机启动和加减80%额定负载时,其转速能迅速回到设定值，转速超调±5%内。
5、电机能进行正反转控制。
三、系统设计硬件设计本设计在硬件电路上共分为6个部分，单片机部分、按键输入、PWM斩波电路、测速电路、转向调节电路以及模拟负载。
3.1 单片机部分及其接口电路图1 单片机部分原理图本设计采用的是AT89S51单片机，因为它是宽电压供电，工作电压范围为5.5V-3.4V，比起一般51系列单片机的5.5V-4.5V更能有效的避免电源抖动所带来的问题。
晶振选用石英晶振，频率为20MHz，比起传统的12MHz能有更快的处理速度。
在第9脚-RST，复位脚外，加了一个复位按键和复位电路，复位原理为：第一次上电时，+5V通过给电容充电，于是此时电容相当于短路，+5V直接加到RST脚上，单片机自动复位。
过了极短的时间，电容充电完毕，此时电容则相当于开路，于是RST脚被电阻R113拉为低，单片机开始正常工作。
当RESET 键按下时，+5V通过按键加到RST脚上，单片机复位，RESET键弹起之后，RST脚重新被R113拉为低，单片机开始正常工作。
单片机供电方面，采用的是12V直流通过7805三端稳压器稳压到5V，给单片机和显示部分供电。
3.2 按键输入电路图2 按键部分原理图在本设计中，按键输入比较简单，就是在按键信号输入I/O口与地线间串接一按键。
在按键没有按下的情况下，I/O口悬空，所以为高（由于单片机的I/O口是有内部上拉电路的，所以当其悬空时，内部将其上拉为高）；当按键按下后，地线的把I/O口的电平拉低，单片机便可识别有键按下。
基于AT89S51单片机的单轴步进电机控制器设计The Design of Single Axis Stepper MotorController Based on AT89S51MCU目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................ I I 引言 (1)第一章设计背景 (2)1.1 步进电机发展史 (2)1.2 我国步进电机的发展 (2)1.3 步进电机的发展趋势 (3)第二章方案设计 (4)2.1 提出设计课题 (4)2.2 步进电机的工作原理 (5)2.3 步进电机的控制 (6)2.3.1 步进电机的驱动 (6)2.3.2 步进电机的调速 (9)2.3.3 步进电机的开环控制 (11)2.4 确定设计方案 (11)第三章硬件设计 (14)3.1 单片机最小系统 (14)3.2 步进电机驱动电路 (14)3.3 显示电路 (19)3.4 独立按键电路 (21)第四章软件设计 (23)4.1 系统主程序 (23)4.2 系统初始化子程序 (25)4.3 按键子程序 (27)4.4 显示子程序 (30)第五章仿真调试 (32)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)附录A：整体设计原理图 (36)附录B：整体仿真图 (37)附录C：C源程序代码 (41)基于AT89S51单片机的单轴步进电机控制器设计摘要：本文阐述了步进电动机的驱动、调速、开环控制的原理，并对步进电机控制器进行了设计。
步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
通过单片机对步进电机的转速进行控制，在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。
单片机第3章 AT89S51单片机的指令系统在单片机的世界里，指令系统就像是指挥单片机工作的“语言”，它决定了单片机能够完成哪些任务以及如何高效地完成这些任务。
AT89S51 单片机的指令系统丰富多样，为我们实现各种功能提供了强大的支持。
首先，让我们来了解一下指令的基本格式。
AT89S51 单片机的指令通常由操作码和操作数两部分组成。
操作码指明了要执行的操作，比如加法、减法、数据传送等；操作数则提供了操作所需的具体数据或者数据的地址。
AT89S51 单片机的指令可以分为数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令等几大类。
数据传送类指令是最为基础和常用的指令之一。
比如 MOV 指令，它可以实现将一个数据从一个位置传送到另一个位置。
例如 MOV A,50H ，就是将十六进制数 50H 传送到累加器 A 中。
算术运算类指令用于进行加、减、乘、除等运算。
例如 ADD A, R0 ，就是将累加器 A 的内容和寄存器 R0 的内容相加，结果存放在累加器A 中。
逻辑运算类指令则用于对数据进行与、或、异或等逻辑操作。
比如ANL A, 0FH ，就是将累加器 A 的内容和十六进制数 0FH 进行与运算。
控制转移类指令在程序的流程控制中起着关键作用。
比如JZ label ，如果累加器 A 的内容为 0 ，则程序跳转到指定的 label 处执行。
在实际编程中，我们需要根据具体的需求灵活运用这些指令。
比如，当我们要实现一个简单的加法运算时，可以使用算术运算类指令；当需要在不同的程序段之间跳转时，就需要用到控制转移类指令。
为了更好地理解和运用 AT89S51 单片机的指令系统，我们还需要了解一些指令的执行周期和寻址方式。
指令的执行周期决定了指令执行的速度。
不同的指令执行周期可能不同，这会影响程序的运行效率。
而寻址方式则决定了如何获取操作数。
AT89S51 单片机支持直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址等多种寻址方式。
基于ＡＴ８９Ｓ５１与Ｖ／Ｆ转换器的新型温度采集系统Ａ Ｎｅｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＴ８９Ｓ５１ ａｎｄ Ｖ／Ｆ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ孙艳菱Ｓｕｎ Ｙａｎｌｉｎｇ（长江师范学院物理电子系，重庆涪陵４０８１００）（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＦｕｌｉｎｇ４０８１００）摘要： 介绍了通过测量频率方式的单片机温度采集系统的设计，使用软件与ＰＣ机实时通信，对温度进行实时采集及温度曲线的绘制，并给出了系统软硬件的设计方法。
该系统具有体积小，硬件电路简单，性价比高，用户操作界面简单、直观、实时性好等特点。
关键词： 温度采集； 热敏电阻； Ｖ／Ｆ转换器中图分类号：ＴＰ３６８．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－４７９２－（２００８）５－００６３－０２Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＣＵ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ａｎｄ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｄｒａｗｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ ｇｒａｐｈ ｕｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅ ｗｉｔｈＰＣ． Ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｍａｌｌ ｖｏｌｕｍｅ，ｓｉｍｐｌｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｃｉｒｃｕｉｔ， ｈｉｇｈ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃｏｓｔ， ｓｉｍｐｌｅ ａｎｄ ｖｉｖｉｄ ｕｓｅｒ＇ｓ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆａｃｅ， ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅａｌ ｔｉｍｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ； Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ； Ｖ／Ｆ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ０引言在目前众多的单片机测温电路中，对温度采集信号的处理多采用Ａ／Ｄ模数转换器转换为数字信号后再交由单片机处理、执行［１］。
基于AT89S51单片机的V/F压频转换的设计摘要：电压频率转换作为一种新型的技术被广泛应用，其将模拟电压量变换为脉冲信号，使输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比。
本文设计了一种基于AT89S51单片机的V/F转换系统，主要由两部分组成：电压频率转换部分及频率计数显示部分，主要使用了LM331芯片及AT89S51单片机。
本文首先探讨了电压频率转换工作原理，然后分析了LM331作为压频转换器与AT89S51单片机接口，完成电压频率转换，设计V/F 变换电路，最后通过不断调试达到了设计的指标要求。
关键词：电压频率转换；LM331芯片；计数；LED显示Abstract:V oltage to frequency conversion as a new technology has been widely applied, the analog voltage is transformed to a pulse signal, the output pulse signal frequency and the input voltage is proportional to the size of. This paper describes the design of a AT89S51 conversion system based on single-chip microcomputer and V/F, consists of two parts mainly: voltage frequency conversion and frequency counting and displaying part, the main use of the LM331 chip and AT89S51 chip. This paper discusses the working principle of voltage to frequency conversion, and then analyze the LM331 as a voltage to frequency converter and AT89S51 MCU interface, complete the voltage frequency conversion, design of V/F conversion circuit, finally through continuous debugging has reached the design requirements of the target.Key words:V oltage to frequency conversion；LM331；Count；LED display1 引言随着电子技术和计算机科学技术的迅速发展，集成的电压频率变换电路在电子技术、自动控制、数字仪表、通信设备、调频、锁相和模数变换等许多领域得到广泛的应用。
基于AT89S51单片机的V/F压频转换的设计摘要：电压频率转换作为一种新型的技术被广泛应用，其将模拟电压量变换为脉冲信号，使输出脉冲信号的频率与输入电压的大小成正比。
本文设计了一种基于AT89S51单片机的V/F转换系统，主要由两部分组成：电压频率转换部分及频率计数显示部分，主要使用了LM331芯片及AT89S51单片机。
本文首先探讨了电压频率转换工作原理，然后分析了LM331作为压频转换器与AT89S51单片机接口，完成电压频率转换，设计V/F 变换电路，最后通过不断调试达到了设计的指标要求。
关键词：电压频率转换；LM331芯片；计数；LED显示Abstract:Voltage to frequency conversion as a new technology has been widely applied, the analog voltage is transformed to a pulse signal, the output pulse signal frequency and the input voltage is proportional to the size of. This paper describes the design of a AT89S51 conversion system based on single-chip microcomputer and V/F, consists of two parts mainly: voltage frequency conversion and frequency counting and displaying part, the main use of the LM331 chip and AT89S51 chip. This paper discusses the working principle of voltage to frequency conversion, and then analyze the LM331 as a voltage to frequency converter and AT89S51 MCU interface, complete the voltage frequency conversion, design of V/F conversion circuit, finally through continuous debugging has reached the design requirements of the target.Key words:Voltage to frequency conversion；LM331；Count；LED display1 引言随着电子技术和计算机科学技术的迅速发展，集成的电压频率变换电路在电子技术、自动控制、数字仪表、通信设备、调频、锁相和模数变换等许多领域得到广泛的应用。
电压/频率变换电路简称V/F 变换电路或者V/F 变换器（VFC）。
模拟电压变换成频率转换以后，其抗干扰能力增强了，因此尤其适用于遥控系统、干扰较大的场合和远距离传输等方面。
电压/频率转换电路稳定，具有较高的转换精度和良好的线性度。
本文对电压频率转换技术做了探讨，电压频率转换技术是一种模拟量和数字量之间的转换技术。
当模拟信号（电压或电流）转换为数字信号时，转换器的输出是一串频率正比于模拟信号幅值的矩形波。
电压频率转换也可以称为伏频转换。
把电压信号转换为脉冲信号后，可以明显地增强信号的抗干扰能力，也利于远距离的传输。
通过和单片机的计数器接口，可以实现电压频率转换的量化显示。
2 系统设计原理本设计把模拟信号送LM331进行电压频率转换，然后将AT89S51的定时器T0设为定时状态，T1设为计数状态，对脉冲信号进行计数。
定时器读取T1计数值，经“二--十”转换后送LED数码管显示。
AT89S51单片机片内的计数器把V/F转换器输出的频率信号作为计数脉冲，同时定时器作为定时计数。
这样的计数器的计数值与V/F转换器输出的脉冲频率信号之间的关系为：f=D/T （2—1）式中，D是计数器计得的值，T是已知的计数时间。
3 系统总体方案设计针对本课题的设计任务，在总体上大致可分为以下两个部分组成：电压/频率转换部分和频率计数显示部分。
利用集成芯片LM331设计电压/频率变换电路所用元件较少，电路相对简单，而且转换精度高，所以采用LM331设计电压/频率变换电路。
被测电压转换为与其成比例的频率信号后送入AT89S51A单片机进行处理，最后通过数码管显示定时器的值。
该V/F转换器的设计，通过不断修改与调试后达到了设计的指标要求。
系统原理框图如图3-1所示：图3-1 系统原理框图4 硬件电路设计4.1 利用LM331实现电压频率转换电路设计LM331是一种非常理想的精密电压/频率转换器，可用于制作简洁、低成本的模数转换器，特长积分周期的数字积分器，线性频率调制与解调及其其他各种功能电路。
当作为压/频转换器使用时，其输出脉冲链的频率精确地与输入端施加的电压成比例变化，体现了压/频转换器的特有的优势，LM331可以达到很高的精度——温度稳定性[1]。
LM331内部由输入比较器、定时比较器、RS 触发器、输出驱动、基准电路等组成。
输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应TTL 、DTL 和CMOS 等不同的逻辑电路。
此外，LM331 可采用单/双电源供电，输出高达40V 。
R I （1IN P ）为电流源输出端，在0f （3IN P ）输出逻辑低电平时，电流源R I 输出对电容L C 充电，内部相当于脉冲恒流源，脉冲宽度与内部单稳态电路相同。
引脚2（2IN P ）为增益调整，改变S R 的值可调节电路转换增益的大小，S R 越小，输出电流越大。
0f （3IN P ）为频率输出端，为逻辑低电平，输出脉冲宽度及相位同单稳态电路相同，脉冲宽度由t R 和t C 决定，不用时可悬空或接地。
引脚4（4IN P ）为电源地。
引脚5（5IN P ）为定时比较器正相输入端。
引脚6（6IN P ）为输入比较器反相输入端。
引脚7（7IN P ）为输入比较器正相输入端。
引脚8（8IN P ）为电源正端[2]。
输入电压LM331AT89S51定时器/计数器LED 数码管显示示波器LM331具有的特点：具有良好的线性度，最大可达0.01%。
数字脉冲输出端与所有5V 的标准逻辑电路兼容。
出色的温度稳定性，温漂小于±50ppm/℃。
低功耗，15mW 典型值（5V 工作电压）。
动态范围宽，在100kHz 的频率范围下，最小为100dB 。
1Hz —100kHz 的满量程宽频率范围。
电特性参数：电源电压：+15V 、输入电压范围：0—10V 、输出频率：10Hz —11KHz 、非线性失真：±0.03％[3]。
4.1.2 LM331实现电压/频率转换原理图4-1 LM331内部引脚图如图4-1,当输入端(7管脚) i U 输入一正电压时，输入比较器输出高电平，然后R －S 触发器置位1，输出高电平，输出驱动管导通，3管脚输出端0f 为逻辑低电平，同时电源CC V 也通过电阻t R 对电容t C 充电。
当电容t C 两端充电电压大于CC V的2/3时，定时比较器输出一高电平，使R －S 触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端0f 为逻辑高电平。
同时，复零晶体管导通，电容t C 通过复零晶体管迅速放电。
电子开关使电容L C 对电阻L R 放电。
当电容L C 放电，电压6u 等于输入电压i U 时，输入比较器再次输出高电平，使R －S 触发器置位。
如此反复循环，构成自激振荡。
输出脉冲频率0f 与输入电压i U 成正比，从而实现了电压－频率的线性变换[4]。
通过理论值计算，发现其输入电压和输出频率的关系为：011.90 1.12.09s i s i t t L t t LR U R U f T R C R R C R ⨯⨯===⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯ （4—1） 由式知电阻t R 、L R 、S R 和t C 直接影响转换结果0f ，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。
电阻i R 和电容i C 组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。
4.1.3 理论值的计算输入管脚的电阻i R 和电容i C 组成低通滤波器电路，取值对电路影响不大，接地电容i C 取漏电流小的电容器，可以取0.01uF ，i R 取100k 。
RC 回路的充电时间t 由定时元件t R 和t C决定，其关系是：1.1t R C =⨯⨯ （4—2）典型值取t R =6.8kΩ，接地电容一般取t C =0.01μF，则t=7.5μs。
假设电容L C 的充电时间为1t ，放电时间为2t ，则根据电容L C 上电荷平衡的原理，我们有：12V (-)R t t S l LVI t t R ⨯=⨯ （4—3） 从上式可得：式中S I 由内部基准电压源供给的 1.90V 参考电压和2管脚的外接电阻S R 决定，S I =1.90/S R ，改变S R 的值，可调节电路的转换增益。
1t =1.1⨯t R ⨯t C （4—4） 1.9S SI R =（4—5） 代入上式可得到（4—1）式[5]。
4.2 V/F 转换器与单片机接口被测电压转换为与其成比例的频率信号后送入AT89S51单片机进行处理。
V/F 转换器可以直接与AT89S51单片机接口。
这种接口方式比较简单，把频率信号接入AT89S51单片机的定时器/计数器输入端即可。
4.2.1 接口电路由于V/F 转换器最大输出频率为10KHz ，输入电压范围为0~10V 。
基于本设计V/F 输出频率较低，如果作为计数脉冲则会降低精度，因此采用测周期的方法。
V/F 输出的频率经二分频后接至0INT ，作为T0计数器的控制信号。
T0计数器置定时器状态，取方式1，将TMOD ．3（T0的GATE 位）置1，这样就由0INT 和TR0来共同决定计数器是否工作[6]。
这种方法适用测量信号周期小于65535个机器周期的信号。
AT89S51与LM331的接口电路如图4-2所示：图4-2 AT89S51与LM331的接口电路4.3 AT89S51单片机A T89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes 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ATMEL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80C51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，AT89S51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。
