单片机课程设计 董菁菁02452203

单 片 机 课 程 设 计 ——15路电路遥控器

班 级：电子0252班 姓 名：董菁菁 指导教师：董增寿 武晓嘉 同 组 人：邓 芊 日 期：2005年12月30日 单片机课程设计 15路电路遥控器

第 1 页 共11页 目 录

一、 设计目的要求 ………………………………………2 二、 原理与方案 …………………………………………2 三、 硬件连接与说明……………………………………3 四、 软件流程图及说明 ………………………………7 五、 程序清单……………………………………………8 六、 实验结论……………………………………………11 七、 设计体会及今后改进意见………………………11 八、 参考文献……………………………………………11 单片机课程设计 15路电路遥控器

第 2 页 共11页 15路电器遥控器 一、设计目的与要求 1、设计目的： 通过本课程设计，熟悉单片机的应用，单片机与单片机的通讯，学习键盘编程的方法和遥控的基本原理。用单片机制作15路电器遥控器，可以分别控制15个电器的电源开关，并且可对1路电灯进行亮度遥控，可采用脉冲个数编码，4×4键盘开关。 2、设计要求： 本课程设计为15路电器遥控器，采用单片机制作15路电器遥控器，单片机是整个遥控器的核心部件，利用4×4键盘编程技术，编制按键程序，4×4键盘作为单片机与人之间的人机交互方式，通过用户按不同的按键，选择不同的电器，从而对该电器进行开关控制，分别控制15个电器的电源开关，并且可对1路电灯进行亮度遥控，可采用脉冲个数编码，4×4键盘开关。本课程设计采用15只电灯来模拟15路电器，并且可以对选中的电灯进行亮度的遥控。完成实验的主要内容与要求。

二、原理与方案 1、设计思路： 利用单片机实现键盘的编程，通过4×4键盘编程原理，编制程序，输入合适的键盘数据，进入单片机，单片机处理后通过P0口的低4位输出数据，再通过4选16数据选择器实现15路中某一路的开关信号，将每一路输出信号与电灯之间接一个小型电磁继电器，通过1或0的开关量的控制，实现继电器的控制功能，从而控制接于220V电灯的亮灭。实现根据按键控制单片机，再由单片机控制某一路电灯开关的功能。同时，当系统开机开始工作时，让单片机的P2口输出全为1，经过D/A转换器0832输出的模拟电压为最高值，再将此模拟电压经过多级变压器，变压成适合电灯的额定电压，从而电灯能够点亮，将电磁继电器的输出两端和经过多级变压器变压的高压的两端并联在一起，分别一同接入每个15电灯的两端，从而电灯点亮的条件有：电磁继电器必须接通。电灯可调亮度的条件有：（1）、电磁继电器必须接通；（2）、经过多级变压器产生的高压必须能够变化，亮度根据接在电灯两端的电压的变化而变化。从而能够实现本课程设计的任务要求。 单片机课程设计 15路电路遥控器 第 3 页 共11页 2、设计方案： 本课程设计采用单片机控制15路电器。设计中利用单片机处理后通过P0口的低4位输出数据，再通过4选16数据选择器实现15路中某一路的开关信号，将每一路输出信号与电灯之间接一个小型电磁继电器，通过1或0的开关量的控制，实现继电器的控制功能，从而控制接于220V的电灯的亮灭。实现根据按键控制单片机，再由单片机控制某一路电灯开关的功能。同时，当系统开机开始工作时，让单片机的P2口输出全为1，经过D/A转换器0832输出的模拟电压为最高值，再将此模拟电压经过多级变压器，变压成适合电灯的额定电压，从而电灯能够点亮，将电磁继电器的输出两端和经过多级变压器变压的高压的两端并联在一起，分别一同接入每个15电灯的两端。优点：控制能力强，利用低压变化控制高压变化，单片机编程简单，实现微控制。 3、工作原理： 利用单片机实现键盘的编程，通过4×4键盘编程原理，编制程序，输入合适的键盘数据，进入单片机，单片机处理后通过P0口的低4位输出数据，再通过4选16数据选择器实现15路中某一路的开关信号，将每一路输出信号与电灯之间接一个小型电磁继电器，通过1或0的开关量的控制，实现继电器的控制功能，从而控制接于220V的电灯的亮灭。实现根据按键控制单片机，再由单片机控制某一路电灯开关的功能。同时，当系统开机开始工作时，让单片机的P2口输出全为1，经过D/A转换器0832输出的模拟电压为最高值，再将此模拟电压经过多级变压器，变压成适合电灯的额定电压，从而电灯能够点亮，将电磁继电器的输出两端和经过多级变压器变压的高压的两端并联在一起，分别一同接入每个15电灯的两端，从而电灯点亮的条件有：电磁继电器必须接通。电灯可调亮度的条件有：（1）、电磁继电器必须接通。（2）、经过多级变压器产生的高压必须能够变化，亮度根据接在电灯两端的电压的变化而变化。

三、硬件连接及说明 1、设计仪器： 软件环境：windows2000，伟福6000w 硬件环境：计算机 1 台 8051单片机 1 台 4×4矩阵式键盘 1 块 单片机课程设计 15路电路遥控器 第 4 页 共11页 4选16数据选择器 1 块 多级变压器 1 台 D/A转换器0832 1 块 连线 若干 根 电灯 15 个 电磁继电器 15 台 锁存器 15 个

2、端口定义: P0端口：本端口的所有8位口中，仅用到了低4位，通过4位口不用高低电压的组合，一共有16种组合，将低4位端口接入4选16数据选择器实现15路中某一路的电器的开关信号的控制信号。 P1端口：P1端口用与键盘按键连接，通过P1端口接受来自键盘按键的信号。将信号通过P1端口送入单片机进行按键的解析。 P2 端口：本端口用于连接D/A转换器0832，通过D/A转换器0832将P2口输出的8位模拟信号转换位模拟信号。当系统开机开始工作时，让单片机的P2口自动输出全为1，经过D/A转换器0832输出的模拟电压为最高值。当系统上电开机时，仅能够对电灯进行变暗的调节，不能进行变亮的调节，因为如果进行变亮的调节，经过多级变压器变压后的电压就会超过电灯的额定电压，从而对电灯损坏。本设计的思想是保护用电器，保护电灯。 P3端口：本端口只要实现与D/A转换器0832和多个锁存器的编选信号及控制信号的连接。

3、单片机的数据处理： 单片机通过P1口连接到键盘，从P1口采集到键盘的数据，通过4×4矩阵式键盘，确认出所按的按键。通过P0口的低四位送给4选16数据选择器。本端口的所有8位口中，仅用到了低4位，通过4位口不用高低电压的组合，一共有16种组合，将低4位端口接入4选16数据选择器实现15路中某一路的电器的开关信号的控制信号。 P2 端口：本端口用于连接D/A转换器0832，通过D/A转换器0832将P2口输出单片机课程设计 15路电路遥控器 第 5 页 共11页 的8位模拟信号转换位模拟信号。当系统开机开始工作时，让单片机的P2口自动输出全为1，经过D/A转换器0832输出的模拟电压为最高值。当系统上电开机时，仅能够对电灯进行变暗的调节，不能进行变亮的调节，因为如果进行变亮的调节，经过多级变压器变压后的电压就会超过电灯的额定电压，从而对电灯损坏。本设计的思想是保护用电器，保护电灯。 P3端口：本端口只要实现与D/A转换器0832和多个锁存器的编选信号及控制信号的连接。 4、单片机外围器件： （1）4×4矩阵式键盘 A、矩阵式键盘的结构与工作原理： 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，如下图所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4×4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。

图（1）4×4矩阵式键盘结构 由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。 矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输出端都是高电平，代表无键按下。单片机课程设计 15路电路遥控器 第 6 页 共11页 行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。具体的识别及编程方法如下所述。 B、矩阵式键盘的按键识别方法： 识别矩阵式键盘有无按键被按下常采用“行扫描法”，行扫描法又称为逐行（或列）扫描查询法，是一种最常用的按键识别方法，如上图（1）所示键盘，过程如下： （1）判断键盘中有无键按下: 将行线接至单片机的输入口，列线接至单片机的输出口。首先使所有列线为低电平，然后读行线状态，若行线均为高电平，则没有键按下；若读出的行线状态不全为高电平，则可以断定有键按下。 （2）判断按下得是哪一个健： 在确认有键按下后，即可进入确定具体闭合键的过程。其方法是：依次将行线置为低电平，即在置某根行线为低电平时，其它线为高电平。在确定某根行线位置为低电平后，再逐行检测各列线的电平状态。若某列为低，则该列线与置为低电平的行线交叉处的按键就是闭合的按键。 为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都处在低电平，可在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，另一时刻，让下一列处在低电平，依此循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描。

（2）继电器： 本课程设计中，继电器起到开关的作用，一端接锁存器，一端接高压部分，通过4选16数据选择器将锁选择的电器的电磁继电器接通，从而达到控制电器的目的。 继电器的定义：继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。 继电器是一种基本的电气设备，它用来打开或关闭一定数量互相独立的电路。这种操作是利用由电压控制的线圈绕组所产生的电磁场来实现的。

（3）变压器： 本课程设计采用多级变压器，将从D/A转换器0832输出的小电压进行升压，达到电灯的额定电压。 变压器的工作原理：变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传