单片机应用实例报告.docx
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单片机应用实例报告
单片机应用实例报告
零.序
这个学期一开始便接触了《单片微型计算机原理与接口技术》，听说是《微型计算机控制技术实用教程》的基础，对于工科的我来说学以致用无非是一切的一切，虽然还是个该领域的菜鸟，但是单片机之于自动化的意义不言而喻，对于这篇论文，以下开始展开，不足之处谅解。
一.概述
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
关于80C51：
该系列单片机是采用高性能的静态80C51设计由先进CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器全部支持12时钟和6时钟操作P89C51X2和P89C52X2/54X2/58X2分别包含128字节和256字节RAM32条I/O口线3个16位定时/计数器6输入4优先级嵌套中断结构1个串行I/O口可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片振荡器和时钟电路。
此外，由于器件采用了静态设计，可提供很宽的操作频率围，频率可降至0。
可实现两个由软件选择的节电模式，空闲模式和掉电模式，空闲模式冻结CPU但RAM定时器，串口和中断系统仍然工作掉电模式保存RAM的容但是冻结振荡器导致所有其它的片功能停止工作。
由于设计是静态的时钟可停止而不会丢失用户数据运行可从时钟停止处恢复的。
二.应用领域
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，计算机的网络通讯与数据传输，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，录像机、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、医疗器械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个畴：
1.在智能仪器仪表上的应用
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用
用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用
可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用
现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用
单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
6.在各种大型电器中的模块化应用
某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其部结构。
如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。
如：
音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。
在大型电路中，这种模块化应用极缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。
7.单片机在汽车设备领域中的应用
单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
三.运用实例
实例1.6位数显频率计数器
1．实验任务
利用AT89S51单片机的T0、T1的定时计数器功能，来完成对输入的信号进行频率计数，计数的频率结果通过8位动态数码管显示出来。
要求能够对0－250KHZ的信号频率进行准确计数，计数误差不超过±1HZ。
2．电路原理图
图4.31.1
3．系统板上硬件连线
（1）．把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。
（2）．把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。
（3）．把“单片机系统”区域中的P3.4（T0）端子用导线连接到“频率产生器”区域中的WAVE端子上。
4．程序设计容
（1）．定时/计数器T0和T1的工作方式设置，由图可知，T0是工作在计数状态下，对输入的频率信号进行计数，但对工作在计数状态下的T0，最大计数值为fOSC/24，由于fOSC＝12MHz，因此：
T0的最大计数频率为250KHz。
对于频率的概念就是在一秒只数脉冲的个数，即为频率值。
所以T1工作在定时状态下，每定时1秒中到，就停止T0的计数，而从T0的计数单元中读取计数的数值，然后进行数据处理。
送到数码管显示出来。
（2）．T1工作在定时状态下，最大定时时间为65ms，达不到1秒的定时，所以采用定时50ms，共定时20次，即可完成1秒的定时功能。
5．C语言源程序
#include
unsignedcharcodedispbit[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00,0x40};
unsignedchardispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,10,10};
unsignedchartemp[8];
unsignedchardispcount;
unsignedcharT0count;
unsignedchartimecount;
bitflag;
unsignedlongx;
voidmain（void）
{
unsignedchari;
TMOD=0x15;
TH0=0;
TL0=0;
TH1=（65536-4000）/256;
TL1=（65536-4000）%256;
TR1=1;
TR0=1;
ET0=1;
ET1=1;
EA=1;
while
（1）
{
if（flag==1）
{
flag=0;
x=T0count*65536+TH0*256+TL0;
for（i=0;i<8;i++）
{
temp[i]=0;
}
i=0;
while（x/10）
{
temp[i]=x%10;
x=x/10;
i++;
}
temp[i]=x;
for（i=0;i<6;i++）
{
dispbuf[i]=temp[i];
}
timecount=0;
T0count=0;
TH0=0;
TL0=0;
TR0=1;
}
}
}
voidt0（void）interrupt1using0
{
T0count++;
}
voidt1（void）interrupt3using0
{
TH1=（65536-4000）/256;
TL1=（65536-4000）%256;
timecount++;
if（timecount==250）
{
TR0=0;
timecount=0;
flag=1;
}
P0=dispcode[dispbuf[dispcount]];
P2=dispbit[dispcount];
dispcount++;
if（dispcount==8）
{
dispcount=0;
}
}
实例2.数字电压表
1．实验任务
利用单片机AT89S51与ADC0809设计一个数字电压表，能够测量0－5V之间的直流电压值，四位数码显示，但要求使用的元器件数目最少。
2．电路原理图
图1.28.1
3．系统板上硬件连线
a）把“单片机系统”区域中的P1.0－P1.7与“动态数码显示”区域中的ABCDEFGH端口用8芯排线连接。
b）把“单片机系统”区域中的P2.0－P2.7与“动态数码显示”区域中的S1S2S3S4S5S6S7S8端口用8芯排线连接。
c）把“单片机系统”区域中的P3.0与“模数转换模块”区域中的ST端子用导线相连接。
d）把“单片机系统”区域中的P3.1与“模数转换模块”区域中的OE端子用导线相连接。
e）把“单片机系统”区域中的P3.2与“模数转换模块”区域中的EOC端子用导线相连接。
f）把“单片机系统”区域中的P3.3与“模数转换模块”区域中的CLK端子用导线相连接。
g）把“模数转换模块”区域中的A2A1A0端子用导线连接到“电源模块”区域中的GND端子上。
h）把“模数转换模块”区域中的IN0端子用导线连接到“三路可调电压模块”区域中的VR1端子上。
i）把“单片机系统”区域中的P0.0－P0.7用8芯排线连接到“模数转换模块”区域中的D0D1D2D3D4D5D6D7端子上。
4．程序设计容
i.由于ADC0809在进行A/D转换时需要有CLK信号，而此时的ADC0809的CLK是接在AT89S51单片机的P3.3端口上，也就是要求从P3.3输出CLK信号供ADC0809使用。
因此产生CLK信号的方法就得用软件来产生了。
ii.由于ADC0809的参考电压VREF＝VCC，所以转换之后的数据要经过数据处理，在数码管上显示出电压值。
实际显示的电压值 （D/256*VREF）
5．C语言源程序
#include
unsignedcharcodedispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,
0xef,0xdf,0xbf,0x7f};
unsignedcharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,
0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00};
unsignedchardispbuf[8]={10,10,10,10,0,0,0,0};
unsignedchardispcount;
unsignedchargetdata;
unsignedinttemp;
unsignedchari;
sbitST=P3^0;
sbitOE=P3^1;
sbitEOC=P3^2;
sbitCLK=P3^3;
voidmain（void）
{
ST=0;
OE=0;
ET0=1;
ET1=1;
EA=1;
TMOD=0x12;
TH0=216;
TL0=216;
TH1=（65536-4000）/256;
TL1=（65536-4000）%256;
TR1=1;
TR0=1;
ST=1;
ST=0;
while
（1）
{
if（EOC==1）
{
OE=1;
getdata=P0;
OE=0;
temp=getdata*235;
temp=temp/128;
i=5;
dispbuf[0]=10;
dispbuf[1]=10;
dispbuf[2]=10;
dispbuf[3]=10;
dispbuf[4]=10;
dispbuf[5]=0;
dispbuf[6]=0;
dispbuf[7]=0;
while（temp/10）
{
dispbuf[i]=temp%10;
temp=temp/10;
i++;
}
dispbuf[i]=temp;
ST=1;
ST=0;
}
}
}
voidt0（void）interrupt1using0
{
CLK=~CLK;
}
voidt1（void）interrupt3using0
{
TH1=（65536-4000）/256;
TL1=（65536-4000）%256;
P1=dispcode[dispbuf[dispcount]];
P2=dispbitcode[dispcount];
if（dispcount==7）
{
P1=P1|0x80;
}
dispcount++;
if（dispcount==8）
{
dispcount=0;
}
}
实例三.报警器
1．实验任务
用AT89S51单片机产生“嘀、嘀、…”报警声从P1.0端口输出，产生频率为1KHz，根据上面图可知：
1KHZ方波从P1.0输出0.2秒，接着0.2秒从P1.0输出电平信号，如此循环下去，就形成我们所需的报警声了。
2．电路原理图
图4.18.1
3．系统板硬件连线
（1．把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPKIN端口上，
（2．在“音频放大模块”区域中的SPKOUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭；
4．程序设计方法
（1．生活中我们常常到各种各样的报警声，例如“嘀、嘀、…”就是常见的一种声音报警声，但对于这种报警声，嘀0.2秒钟，然后断0.2秒钟，如此循环下去，假设嘀声的频率为1KHz，则报警声时序图如下图所示：
上述波形信号如何用单片机来产生呢？
（2．由于要产生上面的信号，我们把上面的信号分成两部分，一部分为1KHZ方波，占用时间为0.2秒；另一部分为电平，也是占用0.2秒；因此，我们利用单片机的定时/计数器T0作为定时，可以定时0.2秒；同时，也要用单片机产生1KHZ的方波，对于1KHZ的方波信号周期为1ms，高电平占用0.5ms，低电平占用0.5ms，因此也采用定时器T0来完成0.5ms的定时；最后，可以选定定时/计数器T0的定时时间为0.5ms，而要定时0.2秒则是0.5ms的400倍，也就是说以0.5ms定时400次就达到0.2秒的定时时间了。
5．程序框图
主程序框图
中断服务程序框图
图4.18.2
6．汇编源程序
T02SAEQU30H
T02SBEQU31H
FLAGBIT00H
ORG00H
LJMPSTART
ORG0BH
LJMPINT_T0
START:
MOVT02SA,#00H
MOVT02SB,#00H
CLRFLAG
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#（65536-500）/256
MOVTL0,#（65536-500）MOD256
SETBTR0
SETBET0
SETBEA
SJMP$
INT_T0:
MOVTH0,#（65536-500）/256
MOVTL0,#（65536-500）MOD256
INCT02SA
MOVA,T02SA
CJNEA,#100,NEXT
INCT02SB
MOVA,T02SB
CJNEA,#04H,NEXT
MOVT02SA,#00H
MOVT02SB,#00H
CPLFLAG
NEXT:
JBFLAG,DONE
CPLP1.0
DONE:
RETI
END
7．C语言源程序
#include
unsignedintt02s;
unsignedchart05ms;
bitflag;
voidmain（void）
{
TMOD=0x01;
TH0=（65536-500）/256;
TL0=（65536-500）%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
while
（1）;
}
voidt0（void）interrupt1using0
{
TH0=（65536-500）/256;
TL0=（65536-500）%256;
t02s++;
if（t02s==400）
{
t02s=0;
flag=~flag;
}
if（flag==0）
{
P1_0=~P1_0;
}
}
四．小结
通过以上的实例可以看出51单片机的生活生产中的作用及其带来的便捷，从学习和想深入掌握单片机精髓的角度来说，还是需要熟练掌握汇编语言的使用。
从这次的报告中制作中，从各种文献中我真真正正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，学习单机片机更是如此，程序只有在经常的写与读的过程中才能提高，这就是我在这次课程设计中的最大收获。
单片机是一门应用性和实践性很强的学科，，感觉要学好单片机可不是一件容易的事，倒不是因为单片机很难学，而是进行实际应用。
学习使用单片机只能靠循序渐进的积累。
我会在今后的学习中多实践。
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