单片机课程设计报告书.docx

1、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P

2、PT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

3、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 61.1PC中控系统的背景介绍 6总体设计 62.2 PC中控系统的设计思路 6 2.2.1 PC中控系统的工作流程 62.2.2 中控系统的需求分析与设计 62.2.3 PC和51单片机应用系统的通信方式 7详细设计 83.3 PC中控系统的硬件设计 8 3.3.1硬件系统模块划

4、分 83.3.2硬件系统的电路图 83.3.3硬件模块基础-51单片机的串口模块 93.3.4硬件模块基础-MAX232 93.3.5硬件模块基础-光电隔离器 93.3.6硬件基础-继电器 9 3.4PC中控系统的软件设计 93.4.1软件模块划分和流程设计 93.4.2软件综合 103.5PC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1.1 PC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

5、，以控制1个继电器打开和关闭的实例。总体设计2.2 PC中控系统的设计思路2.2.1 PC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；2.2.3 PC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。

6、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IC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

7、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3.3 PC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

8、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

9、模块基础-MAX232MAX232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，

10、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。3.4 PC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

11、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 #define ON 0#define OFF 1sbit Relay = P27; /继电器控制引脚/初始化串口void InitUART(void) TMOD = 0x20; /9600bps SCON = 0x50; TH1 = 0xFD; TL1 = TH1; PCON = 0x00; EA = 1; ES = 1; TR1 = 1;

12、/发送一个字节的数据void Send(unsigned char x) SBUF = x; while(TI=0); TI = 0;void Serial(void) interrupt 4 using 0 unsigned char temp; 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 else if(temp = 0x02) /如果是关闭继电器 Relay = OFF; Send(0x02); /反馈继电器状态 else

13、 Send(0x03);/无动作 main() InitUART(); Relay = OFF; /继电器断开 while(1) 3.5 PC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

14、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。

15、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

16、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

17、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

18、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.Atmel8051 Microsoftroller Hardware Manul.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