机械加工夹具设计.docx

1、机械加工夹具设计黄河科技学院课程设计任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 13 级 专升本 班学号 1303050009 姓名 靳优 指导教师 常 静 题目: 动态数码管显示的设计 课程: 单片机应用技术课程设计 课程设计时间 2014年 10月27 日 至2014年11 月 10 日 共 2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）1设计要求利用AT89C51单片机作为微控制器，p0端口接动态数码管的字形码笔段，p2端口接动态数码管的数位选择端，p1.7接一个开关，当开关接高电平时，显示“03050009”字样；当开关接

2、低电平时，显示“ACEFFECA”字样。2. 设计任务与要求2.1系统硬件电路设计根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus绘制整个系统电路原理图。2.2软件设计根据该系统要求的功能进行软件设计，绘制整个系统的软件流程图；根据流程图编写程序并汇编调试通过；列出软件清单，软件清单要求逐条加以注释。2.3 Proteus仿真用Proteus对系统软硬件进行仿真调试并通过。2.4 编写设计说明书内容包括任务书、设计方案分析、硬件部分设计、软件部分设计、调试结果整理分析、设计调试的心得体会等，字数不少于5000字；硬件部分设计要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原

3、理做出说明；软件设计部分要（用visio2003画图软件）绘制整个系统框图及各部分的软件流程图，列出程序清单，逐条加以注释，并注明各程序功能块的功能。3工作计划 序号设计内容所用时间1布置任务及调研天3制作与调试天4撰写设计报告书2天合 计14天 指导老师签字: 日 期: 摘 要本课程设计主要设计一个基于AT89C51单片机的动态数码显示，通过硬件、软件的设计，并在进行数码显示的时候，要对显示单元开辟八个显示缓冲区，且每个显示缓冲区有显示的不同数据即可。本次设计是通过keil来验证汇编语言的对错，应用Proteus软件实现单片机数码显示系统的设计与仿真。通过本次课程设计进一步对单片机学习和应用

4、，从而更熟悉单片机的原理和相关设计并提高了开发软、硬件的能力。本次课程设计需对keil软件比较熟悉，74LS164器件的工作原理、延时程序的方法以及数码动态显示的工作原理非常熟悉。关键字：单片机；工作原理；需求分析；功能分析目 录1 单片机简介 11.1单片机介绍 11.2单片机的工作过程 11.3单片机的应用 12 设计简介及设计方案论述 32.1设计目的 32.2元器件清单 32.3实验任务 43 硬件设计 53.1设计思路 53.2电路原理图 53.3硬件连线 54 程序设计 74.1程序设计内容 74.2系统框图 74.3程序框图 84.4C语言源程序 85 系统联调及操作说明 115

5、.1仿真与调试 115.2硬件接线及调试 12总 结 13参考文献 141 单片机简介1.1单片机介绍单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。1.2单片机的工作过程单片机自动完成赋予它的任务的过程，也就是单片机

6、执行程序的过程，即一条条执行的指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来，这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的，一条指令对应着一种基本操作；单片机所能执行的全部指令，就是该单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令（这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令），这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元（最小的存储单位）组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯

7、一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。1.3单片机的应用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、医疗器械以及各种智能机械了。因此，单片机的学

8、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，大致可分如下几个范畴：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

9、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芯片理，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，从电饭煲、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，从手机，电话机、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电话，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

10、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。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。2 设计简介及设计方案论述2.1设计目的在实际的单片机系统中，往往需要多位显示。动态显示是一种最常见的多位显示方法，应用非常广泛。本次课程设计要求实验两位动态显示，并通过调试程序达到最佳显示效果。通过实验应掌握以下知识要点： 1数码管动态显示电路的连接方

11、法。2练习动态显示程序的结构及调试方法。3掌握数码管显示及其一般电路结构。4掌握动态显示程序的一般设计方法。2.2元器件清单表2.1元器件列表本次课程设计需要的元器件清单位下表:元件名称型号数量/个用途单片机AT89C511控制核心拨码开关BUTTON1发出信号电容30uf、10uf各1晶振电路排阻Respack81上位电阻电阻10k、4.7k各1复位电路数码管7SEG-MPX8-CC1显示电路拨码开关BUTTON1发出信号电源+5v1提供电源2.3实验任务如图所示，p0端口接动态数码管的字形码笔段，p2端口接动态数码管的数位选择端，p1.7接一个开关，当开关接高电平时，显示“03050009

12、”字样；当开关接低电平时，显示“ACEFFECA”字样。3 硬件设计3.1设计思路动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮。在进行数码显示的时候，要对显示单元开辟8个显示缓冲区，每个显示缓冲区装有显示的不同数据即可。3.2电路原理图图3.1电路原理图3.3硬件连线1 把“单片机系统”区域中的p0.0/ad0p0.7/ad7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ah端口上；2 把“单片机系统”区域中的p2.0/a8p2.7/a15用8芯排线连接到“动态数

13、码显示”区域中的s1s8端口上；3 把“单片机系统”区域中的p1.7端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的sp1端口上；4 程序设计4.1程序设计内容1.动态扫描方法动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人眼的暂留特性，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出（字形选择），另一接口完成各数码管的轮流点亮（数位选择）。2.在进行数码显示的时候，要对显示单元开辟8个显示缓冲区，每个显示缓冲区装有显示的不同数据即可。3.对于显示的字形码数据我们采用查表方法来完成。4.2系统框图单片机图4.1系统框图系统框图为下图：4.3程序框图图4.2程序框图4.4C语言

14、源程序#include #define uchar unsigned char sbit K1=P17;void delay_ms(uchar ms);void main(void) unsigned char code table1=0x3f,0x4f,0x3f,0x6d,0x3f,0x3f,0x3f,0x6f; unsigned char code table2=0x77,0x39,0x79,0x71,0x71,0x79,0x39,0x77; unsigned char bitDisp=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f; unsigned ch

15、ar i; while(1) P2=0xff; delay_ms(1); if(K1=1) delay_ms(5); if(K1=1) for(i=0;i8;i+) P2=0xff; P0=table1i; P2=bitDispi; delay_ms(1); if(K1=0) delay_ms(5); if(K1=0) for(i=0;i8;i+) P2=0xff; P0=table2i; P2=bitDispi; delay_ms(1); void delay_ms(uchar ms) / 延时毫秒12M,ms最大值255 char i; while(ms-) for(i = 0; i 11

16、0; i+); 5 系统联调及操作说明5.1仿真与调试操作如下：1、在Proteus软件中绘制出硬件电路图。根据系统设计要求，选择元器件，设计出硬件电路图。2、编写系统程序。根据系统要求，画流程图。在WAVE（或keil）中编程，过程中先将各模块搞好，分别调试各模块，调试好后，编写主程序，将各系统结合，使成为系统软件。各模块调试后，在调试主程序，看是否能实现系统功能。3、硬件和软件电路的联合模拟调试在Proteus软件中进行。先将编译好的HEX文件加载到AT89C51中，在运行硬件电路。观察数码管显示器显示的数值是否与理想数据一致。若一致，则电路设计成功。若还是不同，继续检查调试，直到成功。图

17、5.1动态数码显示结果图5.2动态数码显示结果5.2硬件接线及调试虽然软件模拟调试是非常重要的，但是还是纸上谈兵啊，真正要到了调试的时候，这又是一个比设计还头痛的事，我们说它令人头痛是有原因的，按理是通的，但调试不一定可以出来，甚至于设计是错误的，调试是设计的试金石啊！单片机系统进行软件盒硬件调试成功后最后一步是进行硬件的连接和物制作，我们的硬件调试是在试验台上进行的，虽然与设计的电路不太相同，不过可以适当修改源程序，以适应实验台的要求。1.根据情况和设计要求连接电路图。2.行模块测试，就是用简单的程序进行调试以确定电路连接正确。3.将修改后的程序下载到单片机里，可以用伟福仿真系统，进行单步和

18、断点调试。4.将运行结果和实验现象与预定值进行比较，再适当修改程序以达到要求。总 结上个学期的单片机课已经早早的上完了，但是理论纯属理论，没有与实践的结合总让我们学的不踏实，感觉没有达到学以致用的效果。所庆幸的是在这个学期老师给我们安排了这次单片机课程设计，给了我们学以致用的好机会。通过本次的实验，让我复习了知识点，也让我在次掌握了新的知识。在完成这次实验后，让我想到可以用多个按键控制多个数码管实现加减和暂停和开始。我觉得这次的课程实验让我知道，一次次的失败，并不会让我放弃去追求，相反它会引领着我去发现问题，从而解决问题，完成更深入的探索。也让我明白理论知识的重要性，并且与实际相结合，多动手，

19、在实践中成长。所以我会很重视每一次的实验。我坚信：每次实验都会给我自身很大帮助。慢慢的积累点滴的知识，到最后就会多的。此次的设计，其实也是我们所学知识的一次综合运用，让我深深的认识到了学习单片机要有一定的基础，要有电子技术方面的数字电路和模拟电路等方面的理论基础，特别是数字电路；也要有编程语言的汇编语言或C语言。要想成为单片机高手，我们首先要学好汇编语言，然后转入C语言学习，所以我们不能学到后面就忘了前面的知识，更应该将所学的知识紧紧的结合在一起，综合运用，所谓设计，就是要求创新，只有将知识综合运用起来才能真正的设计好。综上所述，这一次课程设计使我受益匪浅，这是与平时的理论学习所不同的是更加生动形象的学习体验，通过自己的学习方式达到目的，是我对未来生活与学习的新认识，这为了今后的学校打下坚实基础。通过这次课程设计，我懂得在以后学习中都要脚踏实地，一步一个脚印，不能轻易放弃。最后我希望要是做出来一个事物就更好了。参考文献1.单片机课程设计指导书 皮大能 北京理工大学出版社 2012.72.8051单片机实践与应用 吴金戎 清华大学出版社 2003.83.单片机技术基础教程与实践 夏路易 电子工业出版社 2008.14.单片机原理及应用 张毅刚 高等教育出版社 2012.115.基于Proteus的单片机系统设计与仿真实例 蒋辉平 机械工业出版社 2007.7