微控制器原理课程设计报告.doc
《微控制器原理课程设计报告.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微控制器原理课程设计报告.doc(66页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、北京信息科技大学微控制器技术课程设计报告 课 程 设 计 报 告 课程设计名称 微控制器技术 指导教师 设计起止日期 系 别 自动化学院控制工程系 专 业 自动化 学生姓名 _ _班级/学号 _ _ 成 绩 _1 前言(一)MCS-51单片机: 8051是一种8位元的单晶片微电脑,属于MCS-51单晶片的一种,由英特尔公司于1981年制造。到现在,有更多的IC设计商,如ATMEL、飞利浦、华邦等公司,相继开发了功能更多、更强大的相容产品。 8051单晶片是同步式的顺序逻辑系统,整个系统的工作完全是依赖系统内部的时脉信号,用以来产生各种动作周期及同步信号。在8051单晶片中已内建时脉产生器,在使
2、用时只需接上石英晶体谐振器(或其它振荡子)及电容,就可以让系统产生正确的时脉信号。8051能够达到以一般工业配线盘更小的体积,来达成自动控制作业,如感测讯号的撷取、循序控制等,它皆能轻易的完成。近年来单晶片的功能不断加强,价格愈加便宜,传统的8051已经成为学校的教材。 单晶片具备了便宜、电路简单、体积小与耗电低等优点,所以目前在业界使用的极为广泛。比如要控制一个马达就不需要使用一台PC来控制,只要一颗单晶片加上驱动电路就可以加以控制这颗马达的运转了。1、中央处理器: 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个
3、单元系统协调的工作,完成运算和控制输入输出功能等操作。 2、数据存储器(RAM) 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。 3、程序存储器(ROM): 8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 4、定时/计数器(ROM): 8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 5、并行输入输出(I/O)口: 8051共有4组
4、8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 6、全双工串行口: 8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。 7、中断系统: 8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。 8、时钟电路: 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051单片机需外置振荡电容。 单片机的结构有两种类型,一种是程序存储器和数据存储器分开的形式,即哈佛(Harvard)结构,另一种是采用通用计算
5、机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构,即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL的MCS-51系列单片机采用的是哈佛结构的形式,而后续产品16位的MCS-96系列单片机则采用普林斯顿结构。 MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构,右图是它们的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。图 前言-1 8051单元8051 单晶片的接脚名称与功用,8051 总共有40 支接脚,4 个8 位元双向I/O,其中PORT3 除了可以当作I/O以外,也兼具其
6、他特殊功能。 VCC:接正电源5V GND:接地 PORT0:可做一般I/O 使用,当作输入或输出时应在外部接提升电阻外部记忆体扩充时,当作资料汇流排(D07)及位址汇流排(A07) PORT1:一般I/O 使用,内部设有提升电阻。 PORT2:一般I/O 使用,内部也有提升电阻,外部记忆体扩充时,当作位址汇流排(A815)使用。 RST:晶片重置信号输入脚,只要输入一高电位脉冲,大于2个机械周期,就可以完成重置动作 ALE/PROG:接外部记忆体时,位址栓锁致能输出脉冲,利用此信号将位址栓锁住,以便取得资料码未接外部记忆体时,有1/6 石英晶体的振荡频率,可做为外部时脉在烧录PROM时,此接
7、脚也是烧录脉波之输入端 PSEN:当作程式储存致能外部程式记忆体之读取脉波,在每个机械周期会动2 次,外接 ROM时, 与ROM 的OE 脚连接 EA/VPP:接高电位时,读取内部程式记忆体;接低电位时,读取外部程式记忆体。欲烧录内部EPROM 时,利用此脚接收21V之烧录供应电压 XTAL1, XTAL2:接石英晶体振荡器,工作机械周期=石英晶体12图 前言-2 MSC-51外部总线结构RESET由高电平下降为低电平后,系统即从0000H地址开始执行程序。然而,初始复位不改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态,8051的初始态。 8051的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位。此外
8、,RESET/Vpd还是一复用脚,Vcc掉电其间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢失。 Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时,ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时,ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号,这个信号可以用于识别单片机是否工作,也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点,当访问外部程序存储器,ALE会跳过一个脉冲。 如果单片机是EPROM,在编程其间, 将用于输入编程脉冲。 Pin29: 当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号,PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上,外部程序存储器则把指令数据放到P0口上,由C
9、PU读入并执行。 Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线,8051和8751单片机,内置有4kB的程序存储器,当EA为高电平并且程序地址小于4kB时,读取内部程序存储器指令数据,而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平,则不管地址大小,一律读取外部程序存储器指令。显然,对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。 在编程时,EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压。2 目录基础题目 1、在数码管上显示012345基础题目 2、步进电机控制系统设计基础实验 3、直流电机 PWM 调速设计设计题目:1. 点阵LED广告屏设计2. 接触式IC卡读写设计3. 字符型LCD显示设计4
10、. 直流电机控制系统设计5. 电梯控制系统建议模型设计6. 停车场车位控制7. 数字电压表设计8. 智力竞赛抢答器9. 具有闹钟功能的电子时钟设计3 正文基础题目1、在数码管上显示0123451、 系统工作原理利用单片机实现在数码管上显示012345 键盘扫描及数码管显示单元原理图2、 总体设计硬件部分:使用C51单片机,数码管以及8255软件部分:keil23、硬件电路设计及描述键盘扫描及数码显示接线图4、 软件设计流程及描述源程序:ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV R0,#7AH MOV R6,#06H MOV A,#01HLOOP: MOV R
11、0,A INC A INC R0 DJNZ R6,LOOP MOV DPTR,#7F03H MOV A,#81H MOVX DPTR,AA1: LCALL DIR6 NOP SJMP A1DIR6: MOV R0,#7AH MOV R3,#0FEH MOV A,R3 DISP1: MOV DPTR,#7F00H MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,R0 ADD A,#0DH MOVC A,A+PC MOVX DPTR,A ACALL DELAY INC R0 MOV A,R3 JNB ACC.5,DISP2 RL A MOV R3,A AJMP DISP1 DISP2: RE
12、T SEG: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H DELAY: MOV R5,#02H DELAY1: MOV R4,#0FFH DELAY2: DJNZ R4,DELAY2 DJNZ R5,DELAY1 RET END MAIN5、 综合调试结果分析与展示6、 系统操作说明按图将数码管与C51相连,加载程序之后数码管显示012345基础题目2、步进电机控制系统设计1、系统工作原理:通过单片机的I/O接口控制步进电机运转。使用开环控制方式能对步进电机的方向、速度和角度进行调节。所谓步进,就是指每给
13、步进电机一个递进脉冲,步进电机各绕组的通电顺序就改变一次,即电机转动一次。根据步进电机控制绕组的多少可以将电机分为三相、四相和五相。课程设计中所使用的步进电机为四相八拍电机,电压为DC5V,其励磁线圈及其励磁顺序如图及表所示。 图 励磁线圈表励磁顺序2、总体设计:关于步进电机:步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。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,即给电机加一个脉冲信号,电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在,加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单
14、。 步进电机的主要特性: 1)步进电机必须加驱动才可以运转。转动的速度和脉冲的频率成正比。 2) 步进电机具有瞬间启动和急速停止的优越特性。 3)改变脉冲的顺序, 可以方便的改变转动的方向。 因此,目前打印机,绘图仪,机器人,等等设备都以步进电机为动力核心。 3、硬件电路设计及描述:此进电机的驱动电压12V,步进角为 7.5度。一圈 360 度 , 需要 48 个脉冲完成。该步进电机有6根引线,排列次序如下:1:红色、2:红色、3:橙色、4:棕色、5:黄色、6:黑色。图 实验6-1 硬件连接图4、软件设计流程及描述:源程序:1. #include2. unsigned char v8=0x0e
15、,0x0c,0x0d,0x09,0x08,0x03,0x07,0x06;3. void delay()4. 5. unsigned int i;6. for(i=0;i30000;i+)7. ;8. 9. void main()10. 11. unsigned char m,n;12. P0=0x00;13. while(1)14. 15. for(n=0;n12;n+)16. 17. for(m=0;m8;m+)18. P0=vm;19. delay();20. 21. 22. for(n=0;n0;m-)25. P0=vm;26. delay();27. 28. 29. 30. 5、 综合
16、调试结果分析与展示:步进电机一步一步移动,转速可调。6、系统操作说明:8051单片机的P0口低四位接驱动电路,反相输出接步进电机的4、3、2、1口。基础实验3、直流电机 PWM 调速设计1、实验要求:利用单片机控制直流电机,掌握脉宽调制直流调速的方法。通过调节脉冲宽度,改变占空比,从而改变输出,达到改变直流电机转速的目的。2、总体设计:基于单片机用软件实现直流电机PWM调速系统中, 定时器定时初值。可以通过设定不同的定时初值 ,从而改变占空比D,进而达到控制电机转速的目的。高电平占越大速度越快。3、硬件电路设计及描述:通过单片机的 P1.7 口来模拟 PWM 输出,经过驱动电路来驱动直流电机,
17、实现脉宽调速。将 P1.7直接与驱动电路的 A端连接,驱动单元的输出A连接直流电机单元的2端。直流电机接线图4、软件设计流程及描述:源程序:1. #include2. sbit P1_7=P17;3. void main()4. 5. TMOD=0x01;6. TH0=0xD8;TL0=0xF0;7. EA=1;8. ET0=1;9. TR0=1;10. P1_7=1;11. while(1);12. 13. void time(void) interrupt 114. 15. TH0=0xD8;TL0=0xF0;16. P1_7=!P1_7;17. 程序中所设置的方波占空比为50%,高低电平
18、相同,可以任意改变初值,从而改变占空比,进一步达到改变周期调速的目的。5、综合调试结果分析与展示:直流电机转动,改变初值,直流电机转速发生变化。6、系统操作说明:按硬件连线图连线,P1.7口接驱动器,反相接直流电机。加载程序,便可运行,改变转速应修改程序参数。题目1、点阵LED广告屏设计1、 系统工作原理16*16 LED阵由四块8*8LED阵组成。控制点阵的扫描显示,使16*16 LED点阵循环显示汉字 例如“新年好,同学们好,欢迎您。”2、 总体设计硬件:C51单片机,8255,LED显示屏软件:keil23、 硬件电路设计及描述 点阵显示接线图4、 软件设计流程及描述#include s
19、st89x5x4.h#include Absacc.h/#include hzdot.h#include hzdot1.h#define Row1 XBYTE0xef00/ 端口定义#define Row2 XBYTE0xdf00#define Col1 XBYTE0xbf00#define Col2 XBYTE0x7f00void Delay(void)/ 延时子程序unsigned char i;for(i=0; i60; i+);void clear(void)/ 清屏Row1 = 0x00;Row2 = 0x00;Col1 = 0xff;Col2 = 0xff;void main(vo
20、id)unsigned char Scan=0x01, i, j;unsigned int count=0;clear();while(1)for(i=0; i50; i+)for(j=0; j8; j+)Row1 = 0x00;Col1 = hzdotcount;/ 0-7列Col2 = hzdotcount+1;/ 8-15列count+=2;Row1 = Scan;/ 0-7行Scan = (Scan7);/ 行扫Delay();Row1 = 0x00;for(j=0; j8; j+)Row2 = 0x00;Col1 = hzdotcount;Col2 = hzdotcount+1;co
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 控制器 原理 课程设计 报告
链接地址:https://www.31doc.com/p-3268059.html