单片机课程设计自动滚动广告牌设计Word格式文档下载.docx
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（1）选用ATMEL公司的AT89C51单片机。
·
与MCS-51兼容
4K字节可编程FLASH存储器
寿命：
1000写/擦循环
数据保留时间：
10年
全静态工作：
0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
128×
8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
（2）通过I/O口直接控制广告彩页的切换，通过程序实现显示延时，通过debug确定准确延时时间长度。
（3）通过扫描按键实现监测自动与手动、正转与反转按键状态。
由于选用单片机没有足够的外部中断，且扫描按键的方法更加简洁，故此处违背了设计任务书，希望可以得到谅解。
（4）利用比较器设计光感电路（仿真中使用电位器模拟光敏电阻），提供光线信号。
通过I/O口输出信号，控制背景灯驱动器（仿真中使用74HC573驱动一拍黄色LED小灯模拟），进而控制背景灯开关。
（5）利用L298驱动器驱动直流电机，通过I/O口信号控制L298输出信号，进而控制电机正转，反转及停转的状态。
（6）通过I/O口信号直接控制“手动/自动”状态显示指示灯亮灭。
（7）使用四个行程开关（仿真中使用按键模拟）在自动状态下控制电机正转，反转及停转。
通过扫描按键的方式实现监测行程开关状态。
（8）设计外部晶振及复位电路。
（9）由于以上任务较简单，较早完成了任务，经过组内商议，为挑战一下自己，决定添加温度检测并显示的功能。
通过DS18b20芯片完成温度检测，A/D转换，使用串口通信单片机将检测的温度读取，经数据转换，并通过I/O口显示在四位共阴极数码管上。
任务分工
分四个工段：
独立模块功能单独设计电路、程序，仿真；
各模块整合，调试，仿真；
修整，优化，添加扩展及附加功能；
整理产品说明书、课程报告及其他材料。
分三个小组：
任务分工表：
按键模块
电机驱动模块
行程开关监测
自动展示程序
光感模块
背景灯模块
电路原理图
仿真电路图
程序整合
程序调试
提前整理产品说明书
添加扩展及附加功能
修整，优化
整理产品说明书，确定初稿
修正产品说明书，整理课程报告及其他材料。
电路原理图及各器件原理介绍
（1）整体电路图展示
（2）各模块原理介绍
1.光感比较电路
光线越强RV1越小，U3越小，当小到一定值（设定5KΩ）U3<
U2。
通过比较器比较U2、U3，U3<
U2时输出0，控制背景灯关，U3>
U2时输出1，控制背景灯开。
2.DS18b20温度传感器
DSl820数字温度计提供9位（二进制）温度读数，指示器件的温度。
信息经过单线接口送入DSl820或从DSl820送出，因此从主机CPU到DSl820仅需一条线（和地线），DSl820的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。
DSl820的测量范围从-55到+125增量值为0.5可在ls（典型值）内把温度变换成数字。
每一个DSl820包括一个唯一的64位长的序号，该序号值存放在DSl820内部的ROM（只读存贮器）中，开始8位是产品类型编码（DSl820编码均为10H）接着的48位是每个器件唯一的序号，最后8位是前面56位的CRC（循环冗余校验）码DSl820中还有用于贮存测得的温度值的两个8位存贮器RAM，编号为0号和1号，1号存贮器存放温度值的符号如果温度为负，则1号存贮器8位全为1，否则全为0，0号存贮器用于存放温度值的补码LSB（最低位）的1表示0.5摄氏度，将存贮器中的二进制数求补再转换成十进制数，并除以2就得到被测温度值（-55~125摄氏度）。
3.L298芯片驱动电机
L298N为SGS-THOMSONMicroelectronics所出产的双全桥步进电机专用驱动芯片（DualFull-BridgeDriver），内部包含4信道逻辑驱动电路，可同时驱动2个减速直流电机，内含二个H-Bridge的高电压、大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑准位信号，可驱动46V、2A以下的步进电机，且可以直接透过电源来调节输出电压；
此芯片可直接由单片机的IO端口来提供模拟时序信号，控制转速。
OUTl、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电机；
input1~input4输入控制电位来控制电机的正反转；
Enable则控制电机停转。
4.四位共阴极数码管的驱动
74HC573芯片驱动数码管显示接口，通过单片机I/O接口直接控制数码管位选。
共阴极数码管真值表
十六
进制
0x3f
0x06
0x5b
0x4f
0x66
0x6d
0x7d
0x07
0x7f
0x6f
0x00
0x40
显示符号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
空
-
74HC573为八进制3态非反转透明锁存器，输入是和标准CMOS输出兼容的；
加上拉电阻，他们能和LS/ALSTTL输出兼容。
当锁存使能端LE为高时，这些器件的锁存对于数据是透明的（也就是说输出同步）。
当锁存使能变低时，符合建立时间和保持时间的数据会被锁存。
5.独立按键模块
按键一端接地，另一端与单片机I/O口相连并外接上拉电阻。
按键按下时I/O口由高电位转为低点位，经单片机读取引脚信号，将按键状态输入。
6.外部晶振电路
51单片机
单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1为输入端，XTAL2为输出端。
两个引脚间跨接晶体振荡器与微调电容组成并联谐振电路，构成一个自激振荡器为内部时钟提供振荡时钟。
振荡期的频率主要取决于晶体的振荡频率，一般晶体可在1.2MHz~12MHz之间任选。
电容C1，C2通常取30pF左右。
7.复位电路
51系列单片机系统通常有上电复位和按键复位两种方式。
最简单的一种上电复位及按键复位电路图如上图所示。
上电后，由于电容充电，使RST持续一段时间的高电平，完成复位操作；
当单片机处于运行中或者死锁时，按下“复位”按钮，也可以使单片机进入复位状态。
程序模块
1.数码管动态扫描函数
voidrefresh_led（）
{
P2=Disp_Tab[a[0]];
P1=dispbit[0];
P1=0xff;
//每个数码管按负值、打开、关闭的顺序
P2=Disp_Tab[a[1]];
P1=dispbit[1];
P2=Disp_Tab[a[2]]|0x80;
P1=dispbit[2];
P2=Disp_Tab[a[3]];
P1=dispbit[3];
}
每个数码管依次按负值、打开、关闭的顺序受控，从而实现动态扫描。
2.温度转换模块程序
voidstart_temp_sensor（void）
DS18b20_reset（）;
write_byte（0xCC）;
//发SkipROM命令
write_byte（0x44）;
//发转换命令
}
/**读存温度*/
voidread_temp（）
uint8temp_data[2];
//读出温度暂放
uint16temp=0,c;
doublewd;
start_temp_sensor（）;
delay_ms（100）;
//复位
//发SkipROM命令
write_byte（0xBE）;
//发读命令
temp_data[0]=read_byte（）;
//温度低8位
temp_data[1]=read_byte（）;
//温度高8位
temp=temp_data[1];
//一下三步将温度高八位低八位整合
temp<
<
=8;
temp|=temp_data[0];
if（temp_data[1]&
0xf0）//判断温度是否为负
{
temp=（~temp）+1;
//为负时，取反加一
wd=temp*0.0625;
//转为摄氏温度，0.0625为温感芯片储存精度
a[0]=11;
//为负时，第一个数码管显示负号
}
else
a[0]=10;
//为正时，第一个数码管不显示
c=wd;
//将摄氏温度转为整型
a[2]=c%10;
//第三个数码管显示个位
a[1]=c/10%10;
//第二个数码管显示十位
c=wd*10;
a[3]=c%10;
//第四个数码管显示小数位
3.背景灯控制模块程序
voidbeijingdeng（）
if（ggxh）led_bjd=1;
elseled_bjd=0;
光感信号为高电平时，背景灯控制引脚输出高电平，控制背景灯关；
光感信号为低电平时，背景灯控制引脚输出低电平，控制背景灯亮。
4.自动控制模块程序
voidzidong（）
led_zs=0;
//点亮自动/手动指示灯
while
（1）
if（i）//判断电机正反转状态，并控制电机正反转
{
dj_zz=1;
dj_fz=0;
}
else
dj_zz=0;
dj_fz=1;
if（kg1==0）//监测行程开关1状态
//关闭电机并延时
delay_ms（100）;
i++;
//控制电机下次启动换向
read_temp（）;
//读存温度信息
}
if（kg2==0）//监测行程开关2状态
if（kg3==0）//监测行程开关3状态
if（kg4==0）//监测行程开关4状态
i--;
beijingdeng（）;
//调入背景灯控制函数，监测感光信号
refresh_led（）;
//显示温度信息
if（aj_qh==0）//监测自动/手动切换_按键状态
//监测到切换到手动状态时，电机停转
break;
//跳出自动控制循环，进入主函数
自动控制状态下，手动/自动指示灯控制引脚输出为低电平，指示灯亮；
判断电机正反转状态，并控制电机正反转；
监测行程开关1状态，若为低电平，则关闭电机，延时并控制电机下次启动换向；
若为高电平，则不变。
然后读存温度信息并依次监测行程开关2、3状态，若为低电平，则关闭电机，延时并读存温度信息。
然后监测行程开关4状态，若为低电平，则关闭电机，延时并控制电机下次启动换向。
最后监测自动/手动切换_按键状态，若为低电平，则电机停转，跳出自动控制循环，进入主函数。
5.手动控制模块程序
voidshoudong（）//手动控制子函数
led_zs=1;
//关闭自动/手动指示灯
while
（1）
if（aj_zz==0）//按下正转按键时，电机正转
{
if（aj_fz==0）//按下反转按键时，电机反转
if（aj_fz==1&
&
aj_zz==1）//无按键按下，电机停转
if（aj_qh==1）//监测自动/手动切换_按键状态
//监测到切换到自动状态时，跳出手动控制循环，
}//进入主函数
手动控制状态下，手动/自动指示灯控制引脚输出为高电平，指示灯灭；
若按下正转按键，则L298芯片OUT1输出+12V，OUT2输出0V，电机正转；
若按下反转按键，则L298芯片OUT1输出0V，OUT2输出+12V，电机反转；
若无按键按下，则L298芯片OUT1输出0V,OUT2输出0V，电机停转。
6.主程序模块程序
main（）
if（aj_qh==0）//监测自动/手动切换_按键状态，
{//并控制进入相应子函数
shoudong（）;
zidong（）;
}
若自动/手动切换_按键按下时，控制引脚输出为低电平，电机状态为手动控制；
若自动/手动切换_按键无按下时，控制引脚输出为高电平，电机状态为自动控制。
#include<
reg52.h>
externvoid_nop_（void）;
typedefunsignedcharuint8;
typedefunsignedintuint16;
typedefunsignedlonguint32;
typedefcharint8;
typedefintint16;
codeuint8Disp_Tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x00,0x40};
codeuint8dispbit[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7};
//数码管位选控制变量
uint8a[4];
//数码管显示控制变量
uint8i=0;
//电机正反转控制变量
#definenops（）;
{_nop_（）;
_nop_（）;
}//定义空指令，调整控制温感驱动时序
sbitdj_zz=P3^0;
//定义电机正反转控制引脚
sbitdj_fz=P3^1;
sbitled_bjd=P3^2;
//定义背景灯控制引脚
sbitled_zs=P3^3;
//定义指示灯控制引脚
sbitDQ=P3^6;
//温度输入口
sbitggxh=P3^7;
//定义感光信号引脚
sbitkg1=P0^0;
//定义行程开关1信号引脚
sbitkg2=P0^1;
//定义行程开关2信号引脚
sbitkg3=P0^2;
//定义行程开关3信号引脚
sbitkg4=P0^3;
//定义行程开关4信号引脚
sbitaj_fz=P0^4;
//定义电机正反转_按键信号引脚
sbitaj_zz=P0^5;
sbitaj_qh=P0^6;
//定义自动/手动切换_按键信号引脚
/*数码管动态扫描函数*/
voidrefresh_led（）
P2=Disp_Tab[a[2]]|0x80;
/*两个延时函数*/
voiddelay（uint16n）
while（n--）;
voiddelay_ms（uint16n）
uint8m=120;
while（n--）
while（m--）
//刷新显示温度信息
/*18B20复位函数*/
voidDS18b20_reset（void）
bitflag=1;
while（flag）
while（flag）
DQ=1;
delay
（1）;
DQ=0;
delay（50）;
//延时550us
delay（6）;
//延时66us
flag=DQ;
delay（45）;
//延时500us
flag=~DQ;
DQ=1;
/**18B20写1个字节函数*/
voidwrite_byte（uint8val）
uint8i;
for（i=0;
i<
8;
i++）
DQ=1;
_nop_（）;
DQ=0;
nops（）;
//4us
DQ=val&
0x01;
//最低位移出
delay（6）;
//延时66us
val>
>
=1;
//右移一位
DQ=1;
delay
（1）;
/**18B20读1个字节函数*/
uint8read_byte（void）
uint8i,value=0;
DQ=1;
value>
//延时4us
//延时4us
if（DQ）
value|=0x80;
return（value）;
/**启动温度转换*/
voidstart_temp_sensor（void）
voidread_temp（）
doublewd;
temp<
//为负时，第一个数码管显示负号
//为正时，第一个数码管不显示
//第三个数码管显示个位
//第二个数码管显示十位
//第四个数码管显示小数位
/*背景灯控制子函数*/
voidbeijingdeng（）
/*自动控制子函数*/
voidzidong（）
//点亮自动/手动指示灯
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