本科生毕业论文(设计) 51单片机实现车辆超速报警器设计
目录
中文摘要 (2)
英文摘要 (3)
引言 (4)
1.设计方案的选择 (5)
1.1 设计要求 (5)
1.2方法选择 (5)
2.测速传感器的确立 (6)
2.1测速传感器的选择 (6)
2.2测速传感器的工作原理 (6)
3.系统硬件设计 (9)
3.1系统总体方框图 (9)
3.1.1电源单元 (9)
3.1.2光电耦合器单元 (10)
3.1.3 蜂鸣报警单元 (10)
3.2电路的连接 (11)
3.2.1测速传感器与单片机连接 (11)
3.2.2单片机与报警器连接 (11)
3.2.3单片机与显示电路连接 (12)
3.2.4单片机与按键电路的连接 (13)
4.系统软件设计 (14)
4.1系统流程图 (14)
4.2主程序 (15)
4.3初始化程序 (15)
4.4按键扫描程序 (16)
结束语 (17)
参考文献 (18)
致谢 (19)
附录 (20)
51单片机实现车辆超速报警器设计
摘要：近年来，随着现代汽车控制技术和高速公路的飞速发展，在世界各国特别是发达国家，无论是运输业还是个人，汽车都已成为长距离运输的主要交通工具。在高速公路上长时间高速行驶时，驾驶员长时间操纵加速踏板而得不到活动，容易造成疲劳。在限速路段总会出现超速现象，对他人和自己都造成安全隐患。本设计就是为了解决这一问题而诞生的。
本设计从驾驶员自身安全角度出发，设计了一种检测车辆超速的报警系统。该报警系统允许驾驶员通过自带键盘设置本车辆安全行驶的最高速度，当车辆处于行驶状态中，该系统通过速度传感器时刻监测机动车辆速度。当发现车辆速度超过驾驶员设置的最高值时，蜂鸣器开始报警，提醒驾驶员减速。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。此设计就是一种利用51单片机对机动车超速行驶情况进行蜂鸣报警和灯光报警的系统。该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。该设计详细介绍了系统的总体设计方案，给出了界面模块与89C51接口电路，系统硬件电路及外围设计电路，最后介绍了软件设计方法度程序流程图。通过LED显示出来。
关键字：单片机；汽车超速；传感器；报警；LED显示
The Design of the Intelligent Alarm System in Controlling the Automobile Speed
Abstract: In recent years, with the rapid development of modern automotive control technology and highway, in the whole world especially developed countries, whether it is transport or personal, vehicles have become a major mode of transport for long distance transport. In a long time at high speed on the highway, the driver for a long time to manipulate the accelerator pedal to be deprived of the activities likely to cause fatigue. Speeding phenomenon in the speed limit section may cause security risk. This design could solve this phenomenon well.
This design is a microprocessor controlled speed alarm system.Alarm systems to detect speeding vehicles from the driver's own safety point of view.The alarm system allows the driver to set the maximum speed of this vehicle safe driving when the vehicle is in running state use keyboard.When the vehicle speed exceeds the highest value set by the driver, the buzzer alarm to alert the driver to slow to achieve the purpose of proactive. In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the micro-controller is often used as a core component to.This design is a 51 MCU motor vehicle speeding alarm buzzer and light alarm system.The system is si mple structure, high reliability, easy operation, can be widely used in motorcycles, cars and other motor vehicles. The design describes the overall design of the system, given the 89C51 MCU interface module and interface circuit, the system hardware circuit and the external design of the circuit, and finally introduced the program flow chart of the software design methods. It can be display by LED.
Key words: speed measurement; cycle measurement; safety alarm; automobile driving，LED display
引言
随着汽车工业和高速公路建设的发展,每年由各种交通事故造成的人员伤亡数目相当惊人,同时也造成了巨大的经济损失。据统计，造成各种交通事故的主要原因是车辆的超载和超速行驶,而后者随机性很大,纠章困难,而且由于中国公路条件复杂,不同等级的公路允许的最高速度不同,现有的限速装置难以适应这种情况。针对这种状况，开发具有智能决策模块的汽车速度报警控制系统对自动驾驶显得极为重要。因此，大力研究开发如汽车防撞装置等主动式汽车辅助安全装置,减少驾驶员的负担和判断错误,对于提高交通安全将起到重要作用。设计限速路段超速自动提示和报警系统主要是为了防止司机在一些繁华人多车多路段超速驾驶。交通事故往往发生在一些人流动大，车多的地方，司机有意无意的超速是引发交通事故的最大因素。装有本系统的汽车能够有效地在装有无线发射装置的限速路段，防止以下几种原因所造成交通事故的。首先车主不知道该路段的最高限制速度，而开车过快所造成的交通事故；其次车主醉酒驾驶无意超速所引起的交通事故；最后车主有意开快车所造成交通事故。我们设计的限速路段超速自动提示和报警系统与安全气囊等设施相比，更为主动有效，将可能产生的交通事故防患于未燃，它与警察用的雷达测速等防止司机超速装置相比，显得实用有效，交警可以在不同路段根据不同情况设定不同的最高限速值，主动有效地限制车速。使用车速报警器可以减少财产损失，甚至是生命损失。汽车报警器具有实用性，易操做性，便于维修的优点，因此被广泛采用与应用。我们本着主动性的思路，实现设定最高速度可以随时修改，声光报警等特点，在车辆行驶过程中，该系统通过速度传感器时刻监测机动车辆，并通过LED显示车辆的实际车速和用户设置的安全参数。当车辆速度超过驾驶员设置的最高速度时，蜂鸣器开始报警，警告灯点亮，提醒驾驶员减速。该系统结构简单，可靠性高，操作方便，可广泛应用于摩托车、汽车等机动车辆。
1.设计方案的选择
1.1 设计要求
我们要求设计一个具有数字显示功能的单片机系统, 实现车辆当前速度输出，当达到所设定的速度上限时并报警，以保证驾驶人员的人身安全。首先要进行系统的总体方案设计，在设计中一般应考虑以下几点：
(1)遵循从整体到局部的设计原则。在过程中，应遵循从整体到局部的设计原则，把复杂难处理的问题分为若干个较为简单的、容易处理的问题，分别加以解决。
(2)经济性要求。为了获得较高的性能价格比，设计时不应盲目追求复杂高级的方案。在满足性能指针的前提下，应尽可能采用简单的方案，因为方案简单意味着所用的元器件少，可靠性高，而且比较经济。
(3)可靠性要求。所谓可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性指针除了可用完成功能的概率表示外，还可以用平均无故障时间、故障率、失效率或平均寿命等来表示。
(4)操作和维护要求。在车速报警系统的硬件和软件设计时，应当考虑操作方便，尽量降低对操作人员的专业知识的要求，以便产品的推广应用。系统的输入输出方式，操作程序应尽量简单明了，无须专门训练就能掌握其使用方法。
1.2方法选择
方案一：采用模拟电路的方法，通过积分器得到电压，然后用比较器来控制报警输出，这种方法其原理简单，易于实现。但测量精度会比较粗，不能精确设置速度。此方法运用电子元器件较多，不能很好的得到测量精度的控制要求，不便于维修。
方案二：采用车载GPS系统，能提供车辆的定位信息，包括车速信息，但价格昂贵。
方案三：采用嵌入式车载限速装置，在设计汽车时就已经考虑并在制造时嵌入整车电子控制系统中。传感器将车速转化为脉冲信号，传入单片机，单片机将输入的一定值的脉冲转换为对应的速度值。
方案一是模拟电路，特别是运放和比较器。
方案二价格昂贵。不符合我们设计的要求。
方案三在2005年以后国内生产的中高档乘用车中已初见端倪，但是国内约4000万辆在用汽车中的近90%并未安装。鉴于此为在用汽车设计一种外挂式汽车超速报警器有着巨大的市场需求。嵌入式车速
综上所述，我们选择方案三。运用单片机实现车辆超速报警。
2.测速传感器的确立
2.1测速传感器的选择
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。测速传感器是能测量被测物运行速度的仪器。我们要实现对速度的报警，故应该选择测速传感器。测速传感器包括测量线速度传感器和测量转速度传感器。
线速度传感器是用来测量直线运动速度的传感器，它的输出电压和被测物体运动速度成线性关系，该传感器具有极高的频率响应，可检测小模数齿轮和其它物体的转速，具有稳定的工作性能。输出为方波信号，能实现远距离传输。线速度传感器具有结构简单可靠，不用外加电源稳压器，频率响应好，输出灵敏度高，测量范围大，抗干扰能力强等优点，它的输出直流电压可直接由高输入阻抗的直流电压表显示。
转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器，属于间接式测量装置。按信号形式的不同，转速传感器可分为模拟式和数字式两种。前者的输出信号值是转速的线性函数, 后者的输出信号频率与转速成正比, 或其信号峰值间隔与转速成反比。常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及测速发电机等。
在实际测量中我们要测量车轮的转速，要输出方波信号，不加电源稳压器，我就要选择转速度传感器。
在测速传感器中，旋转运动速度测量较多，而且直线运动速度也经常通过旋转速度间接测量。目前广泛使用的测速传感器是直流测速发电机，可以将旋转速度转变成电信号。测速机要求输出电压与转速间保持线性关系，并要求输出电压陡度大，时间及温度稳定性好。测速机一般可分为直流式和交流式两种。直流式测速机的励磁方式可分为他励式和永磁式两种，电枢结构有带槽的、空心的、盘式印刷电路等形式，其中带槽式最为常用。其中，由于磁电式传感器具有易于计算的特点，故我们选择了磁电式感应传感器。
2.2测速传感器的工作原理
磁电感应式传感器简称感应式传感器，也称电动式传感器。它把被测物理量的变化转变为感应电动势，是一种机电能量变换型传感器，不需要外部供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围(一般为10～
1000Hz)，适用于振动、转速、扭矩等测量。按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器。
磁路系统产生恒定的直流磁场，磁路中的工作气隙固定不变，因而气隙中磁通也是恒定不变的。其运动部件可以是线圈（动圈式），也可以是磁铁（动铁式），动圈式和动铁式的工作原理都是完全相同的。当壳体随被测振动体一起振动是，当振动频率足够高（远大于传感器固有频率）时，运动部件惯性很大，来不及随振动体一起振动，近乎静止不动，振动能量几乎全被弹簧吸收，永久磁铁与线圈的相对运动速度接近振动体振动速度，磁铁与线圈的相对运动切割磁力线，从而产生感应电动势。线圈相对磁场运动的速度v或角速度ω表示，则所产生的感应电动势e为
e=-NBLv
e=-NBSω
式中：N—线圈在工作磁场中的匝数；L—每匝线圈的平均长度；B—线圈所在磁场的磁感应强度；S—每匝线圈的平均截面积。
在传感器中当结构参数确定后，B、L、N、S均为定值，感应电动势e与线圈相对磁场的运动速度(v或ω)成正比，所以这类传感器的基本形式是速度传感器，能直接测量线速度或角速度。如果在其测量电路中接入积分电路或微分电路，那么还可以用来测量位移或加速度。但由上述工作原理可知，磁电感应式传感器只适用于动态测量。
变磁通式又称 (变) 磁阻式或变气隙式，常用来测量旋转物体的角速度.线圈和磁铁静止不动，测量齿轮（导磁材料制成）每转过一个齿，传感器磁路磁阻变化一次，线圈产生的感应电动势的变化频率等于测量齿轮1上齿轮的齿数和转速的乘积。
图2-1车速传感器结构
以Audi100轿车为例，其车速传感器由一个舌簧开关管和一个带有4对磁极的塑料环构成 (如图2所示) 。后者安装在变速器左输出轴上，与轴一同旋转形
成旋转磁场。舌簧开关管安装在靠近塑料环的变速器壳体上，它是在一个玻璃管内装有2个细长的触头构成的开关元件，其触头由磁性材料制成。舌簧开关管与塑料环间具有很小的间隙，当塑料环旋转时，舌簧开关管内触点接近塑料极时闭合，离开塑料极时断开，由此得到与汽车行驶速度相对应的方波信号 (如图2-2所示) 。
图2-2车速信号图形
汽车超速报警器的工作原理：汽车行驶过程中，车轮每转一圈，车速传感器产生8个脉冲。对已知车型可知其车轮直径D，例如规格为l85／70VRl4的轮胎，185表示轮胎宽度为185mm，70代表轮胎高／宽比为70，l4表示轮辋直径为14inch，据此可计算出轮胎直径
D=18.5×0.7×2+14×2.54=61.46cm
根据欲限定的汽车速度，可计算车轮在单位时间内转过的圈数：n=v/πD。产生脉冲数f0=8n。比较，如果f＞f0，则车速报警器发出声光报警；反之，车速报警器将执行下一个比较任务。
3.系统硬件设计
3.1系统总体方框图
首先我们设计系统总框图。当车辆处于行驶状态时，该系统通过测速传感器时刻监测车辆速度，故我们需要测速传感器来测量速度传送到单片机中，为了减少系统误差和信号的干扰，实现非接触测量我们就需要在单片机和测速传感器之间加上一个关电耦合单元【1】。对于单片机我们需要稳定的电压，所以我们需要电源单元。最后采集的速度与设定的速度送往液晶屏，相比较，超速就需要报警，我们就需要报警单元。故可以画出以下的超速报警系统总框图。
图3-1超速报警系统总框图
汽车超速报警器的硬件设计将车速传感器产生的车速信号送入光电耦合器单元，得到一个与车速信号频率一致的信号，送人单片机记数。记数满后与单片机内部设定值相比较。如果超过了预设值则可判断汽车超速，蜂鸣器报警提示。系统以AT89C5l单片机为核心，由电源单元、光电耦合器单元、凋速单元和声光报警单元组成。
3.1.1电源单元
电源单元由三端集成稳压器W7805组成（如图3-2所示）。三端稳压器由启动电路、基准电压电路、采样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。
图3-2电源单元
电容C用来抵消因输入线太长而产生的电感效应，防止产生自激振荡，连线不长时可以不用，容量一般在0.1～0.33μF【2】。用来消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，即在负载电流变化时不致引起输出端产生较大的波动。当电路的输入端u大于5V时，输出端输出稳定的5V电压。
3.1.2光电耦合器单元
光电耦合器是以光为媒介，传输信号的一种电一光一电转换器件，由发光源和受光器组成(如图3-3所示)。车速传感器信号位于高电平时，发光源发光并控制受光器导通，则受光器输出端产生与车速传感器频率一致的电压信号。采用光电耦合器PC817传输车速信号的目的是为了隔离车速传感器与单片机的直接联系，消除车速传感器信号对单片机的不利影响。车速传感器产生的是恒流低阻抗信号，电压值受外部负载的影响大。以Audil00轿车为例，车速传感器信号送入单片机T0端口后，其高电平电压值迅速由9V下降为0.25V，而T0端口需要的最低识别电压为2V。
图3-3信号耦合电路
3.1.3蜂鸣报警单元
压电式蜂鸣器约需10mA的驱动电流，因此可以用系列集成电路7406或7407低电平驱动, 驱动器的输入端接89C51的P2.7。当P2.7输出高电平1时，7406的输出为低电平0，使蜂鸣器引线获得接近5V的直流电压，而产生蜂鸣音。当P2.7端输出低电平0时，7406的输出端升高的约+5V，压电蜂鸣器两引线间的直流电压降接近于0V，发生停止。我们用单片机的P2.7与蜂鸣器相连，输出高电平，则报警。
3.2电路的连接
3.2.1测速传感器与单片机连接
图3-4传感器与单片机连接
测速传感器两个电刷，将车轮转过的频率——方波信号，传送给光电耦合器，实现非接触测量，再将信号送到单片机的P3.5口，单片机接驱动电压。实现单片机与测速传感器的连接。其主要作用是测试的速度可以用非接触的方式传送到单片机内部,是报警电路的关键一步。
3.2.2单片机与报警器连接
图3-5 声光式报警电路
报警模块主要负责声音报警和灯光报警，报警电路均比较简单，声音报警由单片机引脚接上拉电阻，晶体管及扬声器构成，灯光报警由两个发光二极管构成。
传感器 +
_
光电耦合器
单片机
Vcc
P3.5
电源
当速度没有超速的时候，绿灯点亮，不报警。当速度大于设定速度的时候单片机就将P2.7，P1.7口置为高电平,将红灯点亮，同时绿灯熄灭。P2.7高电平就将三极管发射极导通，实现speak报警。
3.2.3单片机与显示电路连接
显示电路由MAX7219芯片完成，MAX7219是一种高集成化的串行输入/输出的共阴极LED显示驱动器。每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管。SEGA~SEGG（图中为A到G）为LED七段显示器段驱动端，SEGDP为小数点驱动端；SEGA~SEGG，DP驱动显示器7段及小数点的输出电流，一般为40 mA 左右，可软件调整，关闭状态时，接入GND【3】。DIG7~DIG0：8位数值驱动线。输出位选信号，从每个LED公共阴极吸入电流，吸收显示器共阴极电流的位驱动线。其最大值可达500 mA，关闭状态时，输出＋VCC。
图3-6显示电路连接图
计数器可以统计输入脉冲的个数，可以用其来统计汽车轮子在1s内的转动圈数，本电路采用两片十进制计数器组成模值为100的计数器。锁存器的作用是在1s 信号结束后将计数器的状态锁存并送至译码显示器，直到新的信号到来为止，以保证显示器能稳定的显示数据。选用8D锁存器可以完成上述功能，当时钟脉冲CP的正跳变来到时，锁存器的输出等于输入，即Q=D，从而将计数器的
输出值送到锁存器的输出端。正脉冲结束后，无论D为何值，输出端Q的状态仍保持原来的状态Qn不变，所以在计数期间内，计数器的输出不会送到译码显示器。
3.2.4单片机与按键电路的连接
本设计为了能够自行设定最高上限速度，故设计了按键电路，我们选用单片机的P2.3、P2.4、P2.5、P2.6口分别与K0、K1、K2、K3相连。当按键按下去，产生低电平将数据传送单片机。其图如下：
3-7 单片机与按键电路的连接
4.系统软件设计
4.1系统流程图
汽车超速报警器的总体流程图如图所示。软件编程采用C语言，用单片机的T1作为定时器，设定定时时间为1S。由于单片机最大允许时间只有65S，需扩展定时时间。一般有硬件扩展和软件扩展两种方式，本文采用软件扩展方式。设T0定时时间为50ms，定时时间一到，溢出中断，在中断服务程序中，对中断次数寄存器加1，重复定时中断20次，时间为1s。1s定时时间到，读取定时器T1(P3.5引脚) 输入的脉冲数，为实时车速的频率值。将该频率值与单片机内部设定阈值比较，判定是否超速。
开始
初始化
初始化T0
关中断
接收传感信号
开中断
按键输入Vm
计算车速
Y
V>Vm
N
声光报警
显示
结束
图4-1软件设计流程图
主程序主要完成硬件初始化、子程序调用以及显示、报警等功能。数据处理子程序主要完成监测车辆速度即主要是计算出车辆的时速，为报警子程序提供参考数据；按键中断子程序主要实现合法参数的输入；报警子程序主要实现在车辆超速行驶状态下发出报警信号，包括SPEAKER输出子程序和警报灯的闪烁子程序；显示子程序设计采用数字化显示用户设定的最高时速和车辆实际时速，用MAX7219芯片驱动LED进行动态显示。
软件分为主程序、初始化程序、按键子程序、中断服务子程序等。
4.2主程序
此系统由众多单元组成，为了便于修改，采用模块化分层管理。主程序中应该包含单片机初始化，MAX7219_Init初始化，数据、地址传人模块，显示测量速度，显示设定的初始速度，报警等单元。
图4-2主程序流程图
4.3初始化程序
单片机初始化，我们先来写TCON的控制字，首先将EA置为0，屏蔽所有的中断请求。接下来设定时器/计数器控制寄存器TCON。TCON用于控制T0、T1的启动和停止。我们选择电平触发方式，故IT=0，其最位D0应该设为0；IE0为外部中断请求0的中断请求标志位，在每个机器周期的S5P2采样/INT0引脚，若/INT0脚为低电平，则IE0清“0”，故D1为设为0。同理，D2、D3是对外部中断1设定的，与外部中断0一样都设为0。当启动T0计数后，定时器/计数器T0从初值开始加1计数当最高位产生溢出时，由硬件使TF0置“1”，向CPU申请中断。CPU响应TF0中断时，TF0自动清“0”，TF0也可由软件清“0”，我们将其D5设为0。同理D7=0。故TCON状态字设为0x00。
特殊功能计数器TMOD用于选择定时器/计数器T0、T1的工作模式和工作方式，接下来我们来写TMOD的状态字。TMOD高4位控制T1方式，最高位
D7为门控位，当其为0时，金庸运行控制位TRx（x=0,1）来控制定时器/计数器计数。将其设定为方式1，16位定时计数器/计数器，故D5,D4设定为0和1。将T1设定为计数器，故D6=1。同理，T0工作在方式1下，T0为定时器模式。故其状态字设为0x51。
将定时器/计数器写好初值后，将TR0，TR1置为1，均打开，写中断允许寄存器IE将其最高位D7设为1，允许所有的中断请求，允许T1，T0溢出中断，故D3，D1均写。故其状态字为0x8a。
4.4按键扫描程序
图4-3按键扫描流程图
先检测K1是不是低电平（按下），若没有按下，就执行延时程序，等待其输入数据；再次，检测K2是否按下，以此类推检测K3，就可以设定其最大速度。
该系统的设计思想是主动式的，从人本主义出发，考虑的是时刻提醒驾驶员的自我安全意识，最大限度避免因为车辆超速造成交通事故。
此系统硬件主要包括以下四大模块: 89C51主控模块、传感器模块、报警模块和显示模块等。其中89C51 主要完成外围硬件的控制以及一些运算功能; 传感器完成信号的采样功能,报警模块主要负责声音报警和灯光报警,显示模块完成字符、数字的显示功能。
此基于单片机的车速报警系统利用51单片机及高集成化的串行输入/输出的共阴极LED显示驱动器MAX7219实现, 这里叙述了该系统硬件设计方面的理论分析、软件设计方面的理论分析以及有关电路设计的实践经验。利用MAX7219芯片仅使用单片机三根引脚即可，电路设计简单，驱动共八位7段加小数点的共阴极数码管，每四位分别显示当前速度和设定的速度上限，通过四个按键可以对速度上限不同要求地进行更改设置，方便使用。该系统具有硬件简单"可靠性高"抗干扰性强"实用性好等优点，可以广泛应用在各种机动车辆上。
通过了广泛地寻找资料，结合各种资料总结，掌握Proteus的基本用法及了解了不少新知识，参考其他相关的设计资料，并设计出相应的报警系统。对于C 语言编程有了更进一步的了解。同时通过Proteus仿真验证了设计的正确性，使理论结果与实践相结合, 加深理论的理解。通过本次课程设计，理解到知识的广泛性，本身知识仍然不够，以后将会继续努力拓展知识面。
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致谢
本文是在尊敬的修磊老师的悉心指导和大力支持下完成的，在这期间，无论我遇到什么困难，修老师和郭老师总是不辞辛苦地指导我。在几次的改稿中，修老师和郭老师都非常细心，耐心地指正我的错误，在此我表示非常地感谢。
同时也要感谢施教授和陈吕强老师的悉心指导，施教授和陈老师为自动化专业付出很多，平时我遇到学习和实验上的问题，施教授和陈老师都细心指道，感谢您们。
最后还要谢谢同学们对我的帮助，没有你们的帮助，我也不能及时完成毕业论文，以后我还会继续努力学习专业技能和理论知识，在实践中磨砺成长。
西安文理学院物理与机械电子工程学院课程设计任务书
目录 摘要 (3) 1 引言 (3) 1.1课题背景 (3) 1.2研究内容和意义 (5) 2 芯片介绍 (5) 2.1 DS18B20概述 (5) 2.1.1 DS18B20封装形式及引脚功能 (6) 2.1.2 DS18B20内部结构 (6) 2.1.3 DS18B20供电方式 (9) 2.1.4 DS18B20的测温原理 (10) 2.1.5 DS18B20的ROM命令 (11) 2.2 AT89C52概述 (13) 2.2.1单片机AT89C52介绍 (13) 2.2.2功能特性概述 (13) 3 系统硬件设计 (13) 3.1 单片机最小系统的设计 (13) 3.2 温度采集电路的设计 (14) 3.3 LED显示报警电路的设计 (15) 4 系统软件设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.1 流程图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 4.2 温度报警器程序．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 4.3 总电路图．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 5总结 (20)
摘要 随着时代的进步和发展，温度的测试已经影响到我们的生活、工作、科研、各个领域，已经成为了一种非常重要的事情，因此设计一个温度测试的系统势在必行。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的数字温度报警器系统。详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，对各部分的电路也一一进行了介绍，该系统可以方便的实现温度的采集和报警，并可以根据需要任意上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当做温度处理模块潜入其他系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度报警系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机；温度检测；AT89C52;DS18B20; 1 引言 1.1课题背景 温度是工业对象中主要的被控参数之一，如冶金、机械、食品、化工各类工业生产中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的温度处理要求严格控制。随着科学技术的发展，要求温度测量的范围向深度和广度发展，以满足工业生产和科学技术的要求。 基于AT89C51单片机提高了系统的可移植性、扩展性，利于现代测控、自动化、电气技术等专业实训要求。以单片机为核心设计的温度报警器，具有安全可靠、操作简单方便、智能控制等优点。 温度对于工业生产如此重要，由此推进了温度传感器的发展。温度传感器主要经过了三个发展阶段[1]： （1）模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、
《单片机技术》 课程设计报告 题目：基于MCU-51单片机的秒表设计班级： 学号： 姓名： 同组人员： 指导教师：王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日
目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (4) 2.2设计指标 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计容提要 (4) 3 课程设计报告容 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计过程 (6) 3.3 程序流程及实验效果 (7) 3.4 实验效果 (16) 4 心得体会 (17)
基于MCS-51单片机的秒表设计 摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计容为以8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计容以硬件电路设计，软件设计和PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求
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。
1引言 (1) 1.1 单片机的应用背景 (1) 2 总体设计方案 (2) 2.1 功能简介 (2) 2.2 设计思路 (2) 2.3 芯片器材 (3) 3 硬件设计 (3) 3.1 AT89C51 (3) 3.1.1 AT98C51引脚图 (3) 3.1.2 AT89C51结构特点 (5) 3.2 温度获取 (5) (7) 3.3 时钟电路 (8) 3.4 温度显示电路 (8) 3.5报警电路 (10) (10) 4 程序设计 (10) 4.1 程序流程图 (11) 4.2 初始化子程序 (11) 4.3 读子程序 (12) 4.4 写子程序 (13) 4.5 数据处理子程序 (13) 4.6 显示子程序 (15) 4.7报警子程序 (17) 5 实验仿真 (18) (18) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录 (21) 1引言 1.1 单片机的应用背景 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通信与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机，更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗机械了。
世面上主要的单片机类型有Motorola 单片机、Microchip 单片机、东芝单片机、8051单片机、Atmel 单片机等。此次课设中用到的是ATMEL公司，下面着重介绍一下ATMEL公司的单片机。 ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存储器和数字集成电路的一流半导体制造公司。ATMEL 公司最令人注目的是它的EEPROM 电可擦除技术闪速存储器技术和质量高可靠性的生产技术。在CMOS 器件生产领域中，ATMEL 的先进设计水平优秀的生产工艺及封装技术一直处于世界的领先地位。这些技术用于单片机生产，使单片机也具有优秀的品质在结构性能和功能等方面都有明显的优势，ATMEL 公司的单片机是目前世界上一种独具特色。 而性能卓越的单片机它在计算机外部设备通讯设备自动化工业控制宇航设备仪器仪表和各种消费类产品中都有着广泛的应用前景。其生产的AT90系列是增强型RISC内载FLASH单片机,通常称为A VR系列。AT91M系列是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16/32 微处理器系列中的一个新成员，该处理器用高密度的16 位指令集实现了高效的32 位RISC 结构且功耗很低。另外ATMAL的增强型51系列单片机目前在市场上仍然十分流行,其中AT89S51十分活跃。 当今社会，人们在追求高质量的生活，所以生活中离不开单片机，根据国家权威统计显示，目前我国的单片机容量达3亿片，且每年以大约20％的速度增长，但在世界市场我国的占有率还不到1％。沿海地区尤其像电子产品高度发达的深圳大部分单片机应用更是广泛，这种发展趋势也不断向内地辐射，因此，学好单片机有很重要的意义。 2 总体设计方案 2.1 功能简介 8位LED数码管直接显示DS18B20所测量的温度，超出-50~110℃范围时喇叭报警，并且对应的发光二极管开始闪烁，在温度范围内时喇叭停止报警并且数码管显示其温度，测量精度为0.5℃。 2.2 设计思路
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51单片机的一氧化碳报警器的设计 本文设计了一款能够自动检测房间内一氧化碳气体浓度的报警器，当气敏传感器检测到的浓度值大于安全值时，报警器发出报警信号并控制外部的排风扇和电磁阀进行事故处理；整个过程中通过LED实时显示一氧化碳气体的浓度值。 标签：一氧化碳；气体传感器；单片机；检测；浓度 一、引言 现今，单片机技术快速发展、应用广泛，涉及到现实生活中的各个领域，单片机技术产品和设备的应用促进了生产技术水平的不断提高。本文中的气体浓度检测系统正是单片机应用系统中的一种。这次设计使用的气体传感器就是要测量一氧化碳浓度的动态信号，然后利用A/D转换芯片将浓度值转换为数字值，实现整个系统的检测与事故处理功能，实现智能控制。 二、系统硬件设计 （一）系统硬件电路组成 本系统属于单片机在系统检测及工程控制方面的应用。为保证可靠运行，整个硬件系统包括三个部分：主控模块、浓度检测及显示模块、报警及事故处理模块，其中，主控模块以单片机为中心，对其他模块的运行进行控制；浓度检测及显示模块的功能是将房间中的一氧化碳浓度值转换成为单片机能够处理的数字信号，并且将浓度值通过LED显示出来；报警及事故处理模块是此系统的外围电路，它的功能实现形式最人性化，体现了智能控制，在检测到一氧化碳的浓度超过指定值时会启动蜂鸣器报警，报警无效后即会进行事故处理，启动排气扇和关闭电磁阀来防止事故的发生。 （二）系统各个模块功能说明 1.主控模块 系统选用单片机控制，采用MCS-51单片机。MCS-51系列单片机是美国Intel 公司1980年推出的一种高性能8位单片微型计算机，内带4K字节的内存和程序保护系统，便于程序的调试修改和保密。它的主要功能是和ADC0809芯片一起共同接收检测信号，通过对数字信号的处理来控制外围电路及显示电路。模数转换芯片采用ADC0809，接收经过运算放大器处理后的一氧化碳传感器的检测值，检测结果经过ADC0809处理后送单片机进行数据处理。处理后的信息将通过单片机控制，在LED显示管上显示出来，并且控制事故处理模块。 2.气体浓度检测模块
摘要：随着传感器在生产生活中更加广泛的应用，一种新型的数字式温度传感器实现对温度的测试与控制得到了更快的开发。本文设计了一种基于单片机AT89C52的温度检测及报警系统。该系统将温度传感器DS18B20接到单片机的一个端口上，单片机对温度传感器进行循环采集。将采集到的温度值与设定的上下限进行比较，当超出设定范围的上下限时，通过单片机控制的报警电路就会发出报警信号，从而实现了本次课程设计的要求。该系统设计和布线简单、结构紧凑、体积小、重量轻、抗干扰能力较强、性价比高、扩展方便，在工农业等领域的温度检测中有广阔的应用前景。本次课程设计的测量范围为0℃--99℃，测量误差为±2℃。 关键字：温度传感器、单片机、报警、数码管显示 一、概述 本次设计可以应用到许多我们用过的软件设计，将前面所学的知识融汇在一起实现温度监测及其报警的功能，来提醒农民当前大棚内温度是否适合农作物的生长。 电子技术是在十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，在二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。 随着电子技术的飞速发展，电子技术在日常生活中得到了广泛的应用，各类转换电路的不断推出以及电子产品的快速更新，电子技术已成为世界发展和人们生活中必不可少的工具。 本次课设应用Protues软件设计一个温度检测报警系统，用温度传感器DS18B20采集大棚内的温度，当大棚内的温度高于30℃。或低于15℃。时，电路发出报警信号并显示当前温度，达到提醒农民的效果。 本次课设要求设计一个温度监测报警显示电路，要求温度范围：0℃--99℃；测量误差为±2℃；报警下限温度为：15℃；报警上限温度为：30℃。 二、方案论证 设计一个用于温室大棚温度监测系统。大棚农作物生长时，其温度不能太低，也不能太高，太低或太高均不适合农作物生长。该系统可实时测量、显示大棚的温度，当大棚温度超过农作物生长的温度范围时，报警提醒农民。 方案一： 方案一原理框图如图1所示。 图1 大棚温度检测系统的原理框图 方案二： 方案二原理框图如图2所示。
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。
引言 网络通信技术的发展，使监控系统广泛应用于工农业生产等领域，因此，粮情检测技术粮情检测属监控系统范畴，近年来，由于计算机技术、超大规模集成电路技术和的研究在软、硬件等方面都有了一定的进展。 早期粮情监测主要采用温度计测量法，它是将温度计放入特制的插杆中，根据经验插在粮堆的多个测温点，管理人员定期拔出读数，确定粮温的高、低，决定是否倒粮。这种方法对储粮有一定的作用，但由于温度计精度、人工读数的人为因素等原因，温度检测不仅速度慢，而且精度低，抽样不彻底，局部粮温过高不易被及时发现，导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。随着科技的发展，从1978 年开始，采用电阻式温度传感器、采样器、模数转换器、报警器等组成的储粮监测系统出现，它可对各粮库的各个测温点进行巡回检测，检测速度、精度大大提高，降低了劳动强度，但由于电阻传感器的灵敏度低，致检测精度、系统可靠性还不够理想。至1990 年，粮情检测系统有了很大的改善和提高，系统在布线上采用矩阵式布线技术，简化了数据采集部分的线路，在传感器方面应用了半导体、热电偶等器件；在线路传输上采用了串行传输方式，从而减少了传输线根数；采用单板机进行数据处理，并采用各种手段提高数据传输及检测速度，通过软硬件技术的结合，检测精度和可靠性较前有很大提高。但温度传感器的线性度差，系统的检测精度仍不理想，无法大面积推广。近年来，随着单片机功能的日益强大和计算机的广泛应用，粮情检测的准确性、稳定性要求越来越高。寻找最佳配置和最好的性价比成为粮情监测研究的热点国外在粮情监控技术上已达到了很成熟的地步，高科技数字式传感器广泛应用于粮情检测系统。这种传感器采用了半导体集成电路与微控制器最新技术，在一个管芯上集成
单片机原理与应用 课程设计报告 { 课程设计名称：温度报警器设计 专业班级： 13计转本 | 学生姓名：张朝柱肖娜 学号： 140 113 指导教师：高玉芹 设计时间： 2016-11—2017-12 成绩： 信电工程学院
摘要 2009年6月14日随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。 本文主要介绍了一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析，特别是数字温度传感DS18B20的数据采集过程。对各部分的电路也一一进行了介绍,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，它使用起来相当方便，具有精度高、量程宽、灵敏度高、体积小、功耗低等优点，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量，也可以当作温度处理模块嵌入其它系统中，作为其他主系统的辅助扩展。DS18B20与AT89C52结合实现最简温度检测系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景。 关键词：单片机AT89C51；DS18B20温度传感器；液晶显示LCD1602。
目录 1绪论 (1) 温度报警器简介 (1) 温度报警器的背景与研究意义 (1) 温度报警器的现状及发展趋势 (1) 2 系统整体方案设计 (2) 设计目标 (2) 系统的基本方案 (2) 系统方案选择 (2) 各模块方案选择 (3) 主要元器件介绍 (3) STC89C52的简介 (3) DS18B20的简介 (4) 3 系统的硬件设计与实现 (5) 系统硬件概述 (5) 主要单元电路的设计 (5) 键盘扫描模块电路的设计 (5) 单片机控制模块电路的设计 (5) 报警模块电路的设计 (6) LCD1602显示模块电路的设计 (7) 4 系统的软件设计与实现 (8) KEIL软件介绍 (8) 系统程序设计流程图 (8) 主程序软件设计 (8) 按键软件设计 (9) 密码设置软件设计 (9) 开锁软件设计 (10) 5 系统仿真设计 (12) Proteus 软件介绍 (12) Proteus 仿真图 (12) 硬件调试 (13) 调试结果 (13) 6 结论 (14)
1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。
综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能：
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
引言 报警器，防盗报警器,是对用于发生警情、危险、紧急情况等状况下以声音、光线、气压等形式发出警报的电子产品的统称。随着科技的进步，机械式报警器越来越多地被先进的电子报警器代替，经常应用于系统故障、安全防范、交通运输、医疗救护、应急救灾等领域，与社会生产、生活密不可分。 防盗报警系统通常由:探测器（又称报警器）、传输通道和报警控制器三部分构成。报警探测器是由传感器和信号处理组成的，用来探测入侵者入侵行为的，由电子和机械部件组成的装置，是防盗报警系统的关键，而传感器又是报警探测器的核心元件。采用不同原理的传感器件，可以构成不同种类、不同用途、达到不同探测目的的报警探测装置，单片微型计算机，通常简称为单片机，它采用大规模集成电路技术把微处理器和随机存取数据存储器，只读程序存储器，输入输出电路以及定时计数器。串行通信口，时钟电路。脉冲调制电路。模拟多路转换器，A/D转换器等电路集成到单独的一块芯片上，构成一个最小的完善的计算机系统，这些电路能在软件的控制下单独。准确，迅速，高效的完成程序设计者现规定的任务。因为由单片机构成的电路玩玩具有体积小，成本低，功能强，可靠性高，功耗低，电路简洁，开发和改进容易等等一系列有点，因此就有优异地性价比，从而使它在多方面得到了越来越多的使用，本次设计就是基于单片机的报警器设计。
一设计基本电路原理和思路 该报警器得设计思路是首先，利用光敏电阻构成光敏开关，光敏开关的作用是为单片机报警主电路提供报警信号，即通过光敏开关实现高低电平信号的转换，报警信号通过单片机软件处理实现信号的转换，在利用转换的信号驱动扬声器继而用声音输出进行报警，本次实验是通过光照的变化，利用光敏电阻随光照强度变化，阻值发生变化的特性首先实现的开关电路，即报警信号的来源是关照，报警主电路由单片机和音频放大模块组成，利用单片机上写入的程序，实现当报警信号输入单片机，其就会产生频率不等的信号。以驱动扬声器报警。 采用光敏电阻的光控开关 这是两种开关电路的主要原理：利用功率MOS场效应管可以作功率开关，开关的敏感元件可以采用光敏电阻LDR，当光线照射的光敏电阻上时，LDR呈低阻值，有信号加在场效应晶体管的栅极上，源漏极间导通，从而使继电器线圈K改变状态，产生控制作用或发出信号，如果将光敏电阻LDR接在地电位处，则在暗时无光线照射的光敏电阻，光敏电阻阻值高，故VMOS管栅极电位高，导通使灯L亮，反之，当有光线照射到LDR上时，VMOS栅极处于低电位截止，灯L 不亮。 本次试验采用试验一电路，即利用继电器线圈构成的电子开关达到采集信号的目的。具体是当有光线照到LDR上时，光敏电阻阻值减小，对应VMOS门级电压增加，电磁开关上流过的电流增加，引起电磁开光开启，开关k1闭合，端口输入高电平，报警电路导通，即可实现报警功能，光敏开关控制电路置于端口P1.0与总开关K1之间。
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
本科课程设计报告 题目：基于C51单片机的声光报警器设计院（系）：电气与信息工程学院 专业：电子信息工程 班级： 姓名： 学号：2009021986 指导教师： 设计日期：2012年11月29日 报告书写要求
1、报告封皮标题栏为宋体小三号居中，下划线需右边对齐。 2、报告的撰写要求条理清晰、语言准确、表述简明。报告中段首空两个字符，中文字体为宋体五号，数字、字符、字母为Times New Roman五号，且单教研室主任意见: 3、报告中插图应与文字紧密配合，文图相符，技术容正确。每个图都应配有图题（由图号和图名组成）。图题（宋体小五号）置于图下居中，其中图号按顺序编排，图名在图号之后空一格排写。图中若有分图时，分图号用(a)、(b)等置于分图之下。 4、报告中插表应与文字紧密配合，文表相符，技术容正确。表格不加左、右边线，每个表应配有表题（由表号和表名组成）。表题（宋体小五号）置于表上居中，其中表号按顺序编排，表名在表号之后空一格排写。 5、报告中公式原则上居中书写。若公式前有文字（如“解”、“假定”等），文字顶格书写，公式仍居中写。公式末不加标点。公式序号按顺序编排，如报告中第一部分的第一个公式序号为“（1-1）”，文中引用公式时，一般用“见式（1-1）”或“由公式（1-1）”。 6、参考文献反映报告的取材来源，是报告不可缺少的组成部分，参考文献数量一般为8～10篇。引用文献标示应置于所引容最末句的右上角，用小五号字体。所引文献编号用阿拉伯数字置于方括号“[ ]”中，如“二次铣削[1]”。参考文献应按在文中出现的顺序编排，常用参考文献编写项目和顺序规定如下：(1)著作图书文献：序号└─┘作者．书名．版次．出版者，出版年：引用部分起止页 第一版应省略 (2)翻译图书文献：序号└─┘作者．书名．译者．版次．出版者，出版年：引用部分起止页 第一版应省略 (3)学术刊物文献：序号└─┘作者．文章名．学术刊物名．年，卷（期）：引用部分起止页 (4)学术会议文献：序号└─┘作者．文章名．编者名．会议名称，会议地址，年份．出版地，出版者，出版年：引用部分起止页 (5)学位论文类参考文献：序号└─┘研究生名．学位论文题目．学校及学位论文级别．答辩年份：引用部分起止页 7、若设计完成实物制作需在报告后附录硬件电路原理图和实物测试图，附录的序号采用“附录1”、“附录2”等，并注明附录的容。 8、设计报告应按如下容和顺序A4纸双面打印（标注页码）、左侧装订成册。
安徽商贸职业技术学院毕业论文设计 课题：基于51单片机温度报警器设计 系部： 学制：专业： 姓名：学号： 2013年10月20日
目录 一、摘要 (1) 二、设计方案论证 (2) （一）系统主机选择 (2) （二）温度传感器选择 (2) （三）液晶选择 (2) （四）报警电路选择 (3) 三、硬件电路设计 (3) （一）设计思路： (3) （二）总体设计方框图2-1： (3) （三）原理图 (4) （四）单片机最小系统设计 (5) （五）AT89C52单片机芯片引脚功能介绍...................................... 5、6 （六）测温电路设计 . (8) （七）显示电路设计 ...................................................... 9、10 （八）报警电路设计 (10) 四、软件设计 ........................................................ - 10 -（一）主程序流程图 ..................................................... - 11 - （二）测温程序 ......................................................... - 11 - （三）报警程序 ......................................................... - 12 - 五、系统仿真 ........................................................ - 12 - 六、总结与体会...................................................... - 13 -参考文献................................................................................................... - 14 -附录Ⅰ原理图.. (16)
课程设计报告 华中师范大学武汉传媒学院 传媒技术学院 电子信息工程2011 仅发布百度文库，版权所有.
AD转换 要求： A.使用单片机实现AD转换 B.可以实现一位AD转换，并显示（保留4位数字）设计框图：
方案设计： AD转换时单片机设计比较重要的实验。模数转换芯片种类多，可以满足不同用途和不同精度功耗等。 外部模拟量选择的是简单的电位器，通过控制电位器来改变模拟电压。显示电压值采用一般的四位七段数码管。而AD转换芯片采用使用最广的ADC0809 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 下面说明各引脚功能： ?IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ?2-1～2-8：8位数字量输出端。 ?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。?ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 ?START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 ?EOC： A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 ?OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 ?CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。
?REF（+）、REF（-）：基准电压。 ?Vcc：电源，单一+5V。 ?GND：地 工作原理： 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 本次实验采用中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 采用中断可以减轻单片机负担。并可以使程序有更多的空间作二次开发。