单片机课程设计报告书.docx
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单片机课程设计报告书
湖北民族学院科技学院
信息工程系
单片机课程设计报告书
题目:
PC中控系统
专业：
电气工程及其自动化
班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
2016年5月12日
信息工程系单片机课程设计任务书
学号
学生姓名
专业（班级）
设计题目
PC中控系统
设
计
技
术
参
数
51单片机，光电隔离器，电磁继电器，MAX232芯片，
设
计
要
求
PC通过MAX232串口模块给51单片机发送指令，实现单片机对继电器开关的控制。
工
作
量
字数4546
图纸7张
工
作
计
划
第一周：
熟悉课题选择课题
第二周：
课题设计方案答辩
第三周：
搭建硬件电路
第四周:
软件部分的设计
第五周：
综合仿真调试
第六周：
设计总结PPT答辩，完成设计报告
参
考
资
料
【1】张新.陈跃琴.51单片机应用开发25例-基于Proteus仿真.北京：
电力电子工业出版社
【2】胡汉才．单片机原理及其接口技术．北京：
清华大学出版社
【3】丁明亮、唐前辉．51单片机应用设计与仿真北京：
北京航空航天大学出版社
【4】王燕．单片机原理与应用北京：
北京航空航天大学出版社
指导教师签字
2016年5月12日
学生姓名：
学号：
专业（班级）：
课程设计题目：
PC中控系统
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
2016年5月12日
信息工程系单片机课程设计成绩评定表
摘要
本文介绍了PC中控系统设计的具体过程，以及各个元器件的参数设定。
PC中控系统是pc对51单片机发送指令，再由51单片机控制电磁继电器的一个小系统。
串口通信部分用了一个max232芯片，用来将PC发送过来的模拟型号处理成数字型号后反送给51单片机。
51单片机和继电器之间加了一个光电隔离器，以隔绝继电器对51单片机的干扰。
关键词：
51单片机，MAX232芯片，光电隔离器，继电器
目录
任务提出与方案论证6
1.1PC中控系统的背景介绍6
总体设计6
2.2PC中控系统的设计思路6
2.2.1PC中控系统的工作流程6
2.2.2中控系统的需求分析与设计6
2.2.3PC和51单片机应用系统的通信方式7
详细设计8
3.3PC中控系统的硬件设计8
3.3.1硬件系统模块划分8
3.3.2硬件系统的电路图8
3.3.3硬件模块基础---51单片机的串口模块9
3.3.4硬件模块基础---MAX2329
3.3.5硬件模块基础---光电隔离器9
3.3.6硬件基础---继电器9
3.4PC中控系统的软件设计9
3.4.1软件模块划分和流程设计9
3.4.2软件综合10
3.5PC中控系统的仿真与总结11
总结14
参考文献16
任务提出与方案论证
1.1PC中控系统的背景介绍
PC中控系统是指使用PC作为系统的主要控制核心，用户在PC设进行相应的操作时，现场的51单片机会根据PC的相应操作完成相应的动作。
本次课题是应用一个PC通过串口向现场端的51单片机应用系统发送不同的控制命令，以控制1个继电器打开和关闭的实例。
总体设计
2.2PC中控系统的设计思路
2.2.1PC中控系统的工作流程
PC中控系统工作流程如图1.1所示。
2.2.2中控系统的需求分析与设计
设计PC中控系统，需要考虑以下几个方面：
1.PC和51单片机应用系统采用何种通道进行数据交互；
2.PC和51单片机的数据包采用和组织方式；
3.51单片机使用何种方式对继电器进行驱动；
4.需要设计合适的单片机软件；
2.2.3PC和51单片机应用系统的通信方式
在51单片机的应用系统中，常常需要在单片机和单片机之间、单片机和PC之间，以及单片机和其他处理器之间进行数据交互，这种数据交互被称为51单片机的数据通信。
51单片机的数据通信方式按照数据格式可以分为串行通信和并行通信；按照信号媒介可分为有线通信和无线通信；按照硬件通信协议可分为RS-232、RS-485、CAN和I²C等。
1.串行和并行的通信方式
1.串行通信方式是指51单片机将数据以bit为单位进行传输。
创星通信一般使用51单片机内置的串口模块，常见的通信协议有RS-232、RS-485等。
2.并行通信方式是指51单片机将数据以Byte为单位景星传输。
并行通信一般外扩一个或者多个数据单元来进行数据交换，如双口PAM、CPLD等。
在51单片机应用系统的实际数据通信中，常常采用并-串行结合的方式，在这种通信方式中，51单片机和通信模块之间的数据交换是并行的，而通信模块和通信模块之间的数据交换是串行的，如CAN、以太网络接口等，这种方式的好处是既有并行通信方式的数据交换简单的优点，又有串行通信方式的通信没接设计简单的优点。
2．有线通信凡是和无线通信方式
1.有线通信方式是利用金属导线、光纤等有形媒介来传输数据的方式，常用的媒介是各种屏蔽双绞线。
2.无线通信方式是和有线通信方式相对的，它使用电磁波信号可在自由空间中传播的特性进行数据传输的方式。
详细设计
3.3PC中控系统的硬件设计
3.3.1硬件系统模块划分
PC中控系统模块划分如图1.2所示，由51单片机、串行数据通信模块和继电器控制模块组成，其各个部分详细说明如下
图1.2PC中控系统的硬件模块
1.51单片机：
PC中控系统的核心控制器。
2.继电器控制模块：
对继电器的开关状态进行控制的模块。
3.串行数据通信模块：
51单片机和PC进行数据交换的数据通道。
3.3.2硬件系统的电路图
PC中控系统的硬件电路图如图1.3所示，51单片机使用一片MAX232通过一个COMPIM接口和PC进行数据交互，其1.7引脚通过光电隔离器驱动了一个12V的继电器。
图1.3PC中控系统的硬件电路
3.3.3硬件模块基础---51单片机的串口模块
51单片机的串口模块是51单片机应用系统的数据通信基础，是内置最少的一个串行接口模块，可以通过外部引脚TXD。
RXD和其他处理器进行串行的数据交换。
3.3.4硬件模块基础---MAX232
MAX232是美信公司出产的最常见的RS-232C通信接口芯片，其通常用于和PC或者多个处理器直接的中、短距离的通信。
3.3.5硬件模块基础---光电隔离器
光电隔离器是51单片机系统中最常用的避免外界干扰的器件，同时也常常用于驱动小功率的外围器件，其原理是将电信号转换为光信号，接着把光信号传输到接收侧后再转换为电信号。
由于光信号的传送不需要共地，因此可以将两侧的低信号隔离，从而杜绝了干扰信号通过信号地的传输，应用此种工作原理制造的器件称为光电隔离器/光耦器件。
它是一种以中间媒介来传输电信号的器件，通常将发光器件和光检测器封装在器件内部，当输入端被加上电信号后发光器件发光信号，而光检测器接收到光信号后，会产生电信号从输出端输出，从而实现“电-光-电”的转换。
3.3.6硬件基础---继电器
在某些51单片机的应用系统中，需要使用I/O引脚来控制一些大电流设备的启动或者停止。
此时就需要使用继电器作为中间节食，是单片机的I/O引脚来控制继电器的通/断，然后再用继电器来控制这些设备的启动或者停止。
继电器是一种电子控制器件，它由控制系统和被控制系统组成，通常应用于自动控制电路中，其实质上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”，在应用系统中起着自动调节、安全保护和转换电路等作用。
3.4PC中控系统的软件设计
3.4.1软件模块划分和流程设计
PC中控系统的软件流程如图1.4所示。
图1.4PC中控系统的软件流程
3.4.2软件综合
PC中控系统的软件综合代码如例1.1所示。
PC中控系统在Serial中断服务子函数中对接收到的PC命令数据进行判断，如果是关闭继电器命令则闭合继电器。
【1.1】PC中控系统的应用代码。
#include
#defineON0
#defineOFF1
sbitRelay=P2^7;//继电器控制引脚
//初始化串口
voidInitUART（void）
{
TMOD=0x20;//9600bps
SCON=0x50;
TH1=0xFD;
TL1=TH1;
PCON=0x00;
EA=1;
ES=1;
TR1=1;
}
//发送一个字节的数据
voidSend（unsignedcharx）
{
SBUF=x;
while（TI==0）;
TI=0;
}
voidSerial（void）interrupt4using0
{
unsignedchartemp;
if（RI==1）//接收数据
{
RI=0;
temp=SBUF;
if（temp==0x01）//如果是打开继电器
{
Relay=ON;//打开继电器
Send（0x01）;//反馈继电器状态信息
}
elseif（temp==0x02）//如果是关闭继电器
{
Relay=OFF;
Send（0x02）;//反馈继电器状态
}
else
{
Send（0x03）;//无动作
}
}
}
main（）
{
InitUART（）;
Relay=OFF;//继电器断开
while
（1）
{
}
}
3.5PC中控系统的仿真与总结
1.COMPIM模块的参数设置如图1.5所示
图1.5COMPIM属性设置对话框
2.Proteus中的虚拟终端
Proteus中的虚拟终端以及其参数设置如图1.6所示，在仿真过程中用他来模拟PC来给串口发送命令。
图1.6虚拟终端的模型
图1.6虚拟终端的属性设置对话框
总结
此次课程设计的题目并不是很难，前期通过书本了解了相关方面的知识之后很顺利的做出了设计方案，并建立起了电路模型。
之后是编写软件，在编写过程中因为对软件的认识不足遇到了一些问题，不过通过老师的知道和自己上网查找相关资料成功解决。
在电路仿真的过程中也出现了一些小的波折，通过反复的检查、同学之间的交流还有老师的指导，顺利的解决了问题，并成功完成了电路仿真。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关51单片机方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。
在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获龋最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。
在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可!
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。
同时，设计让我感触很深。
使我对抽象的理论有了具体的认识。
通过这次课程设计，我掌握了Proteus常用元件;熟悉了Proteus中常用仪器、仪表;了解了Proteus的基本功能;以及如何使用Keil与Proteus进行联合调试等等，通过查询资料，也了解了课题在现实生活中的应用。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。
而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。
要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。
这对于我们的将来也有很大的帮助。
以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。
就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。
实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。
果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。
此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。
参考文献
【1】张新.陈跃琴.51单片机应用开发25例-基于Proteus仿真.北京：
电力电子工业出版社
【2】胡汉才．单片机原理及其接口技术．北京：
清华大学出版社
【3】丁明亮、唐前辉．51单片机应用设计与仿真北京：
北京航空航天大学出版社
【4】王燕．单片机原理与应用北京：
北京航空航天大学出版社
【5】张靖武．单片机系统的Proteus设计与仿真北京：
电子工业大学出版社
【6】夏路易．电路原理图与电路板设计教程北京：
北京希望电子出版社
【7】Atmel公司.Atmel8051MicrosoftrollerHardwareManul.2005
【8】周立功.增强型80C51单片机速成与实践.北京:
北京航空航天大学出版社
【9】李朝青．单片机原理及接口技术．北京：
北京航空航天大学出版社
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