单片机原理与接口技术课程设计报告书模板 (1)

任务及要求信息工程学院《专业工程技术应用训练》报告（2016-2017学年第2学期）课程设计题目：XXXXXXXXXX姓名：学号：班级：专业：电子信息工程任务及要求《专业工程技术应用训练》考查评分表姓名学号班级设计题目评分项目平时表现(20％)1、出勤率：□全勤□缺勤较少□缺勤较多□全缺2、进度：□较快□正常□较慢□没有按时完成硬件制作(20％)布局焊接：□合理□较合理□基本合理□错误较多□原则性错误软件编程(20％)1、程序编写框架：□合理□较合理□基本合理□错误较多□原则性错误2、程序编写过程：□正确□较正确□基本正确□错漏较多功能调试(10％)系统调试结果：□实现□基本实现□不能实现设计报告(15％)1、硬件设计：□合理□较合理□基本合理□不合理2、软件设计：□合理□较合理□基本合理□不合理3、联调结果：□正确□较正确□基本正确□错漏较多4、过程体会：□属实□较属实□基本属实□不属实答辩(15％)□思路清晰，内容正确□思路较清晰，内容较正确□思路基本清晰，内容基本正确□思路较混乱，内容错漏较多总评□优秀□良好□中等□及格□不及格指导教师：2017年月日任务及要求一、设计任务及要求：设计任务：1、利用MCS-51内部定时器定时，编程实现年、月、日、时、分、秒的显示，显示格式为：年月日：10-06-18时分秒：09-12-35也可自行设定显示格式，两部分可按键切换显示；2、能按键调整日期、时间的数值；3、可设定时间报警，报警的时间至少有2个，报警时应有报警指示。4、要求至少调试出任务的前两项。要求：首先进行预设计，根据设计的任务要求，先确定设计的硬件电路方案，然后进行硬件电路的初步设计，在计算机上画出硬件电路图，在老师的指导下进行修正硬件电路图，并对所涉及的参数进行计算。在确定硬件的基础上，要进行软件的总体设计，包括软件主流程的设计以及各子程序的设计，同时，要写出详细的操作说明，如时间的调整方法，显示窗口的时间切换等，以配合软件的设计。然后进入硬件的调试及编程工作，设计组内的同学可根据任务分工，有调试硬件各功能模块的，如键盘子程序、显示子程序等，有进行整体程序的编制的，各模块的编制过程中要注意资源的衔接。最后进入联机调试，联机调试的原则也要采用分步走的原则，各个功能模块要逐步套入，通过一个再增加一项功能，从而达到设计的总体要求，不要上来编制个最大的程序，最后无法查找错误。最后写出设计报告。指导教师签名：2017年月日任务及要求目录1、绪言.................................................................12、系统设计..............................................................12.1设计任务.........................................................12.2方案比较与论证...................................................13硬件电路设计...........................................................33.1电子密码锁控制电路图.............................................33.2行列式式键盘的设计...............................................33.3数码管显示电路的设计.............................................33.4蜂鸣器驱动电路的设计.............................................43.5主要元器件选择...................................................44软件设计...............................................................5时间程序流程图...........................................................55仿真与调试运行.........................................................55.1Keil调试.........................................................55.2Proteus调试......................................................66结束语.................................................................17参考文献...............................................................18附录...................................................................2绪言1/141、绪言近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。本设计采用AT89C51单片机作为主要核心部件，附以上电复位电路，时钟电路及按键调时电路组成。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。绪言1/142、系统设计2.1设计任务1、利用MCS-51内部定时器定时，编程实现年、月、日、时、分、秒的显示，显示格式为：年月日：10-06-18时分秒：09-12-35也可自行设定显示格式，两部分可按键切换显示；2、能按键调整日期、时间的数值；3、可设定时间报警，报警的时间至少有2个，报警时应有报警指示。4、要求至少调试出任务的前两项。2.2方案比较与论证2.2.1系统整体流程图2.2.2电子密码锁的控制方案论证用4*3的行列式键盘组成0-9数字键及确认键、删除键，从矩阵键盘输入8位数密码，起始密码由程序设定，输入完后按确定键开锁，取消键清除所有输入。用8位数码管组成显示电路提示信息，当输入密码时，只显示“-”，当密码位输入完毕按下确认键时，对输入的密码与设定的密码进行比较，若密码正确，则开锁，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。当密码不正确时，禁止按键输入3秒，同时启动蜂鸣器发出“嘀、嘀”报警声。2.2.3单片机的选择方案论证方案一：采用可编程逻辑期间CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、IO资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需人机接口显示电路软件控制程序电源电路单片机控制电路绪言2/14要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高，且从使用及经济的角度考虑我们放弃了此方案方案二：采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。AT89S52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。综合考虑，选择方案二，采用Atmel公司的AT89S52单片机作为控制器。2.2.4键盘选择方案论证方案一：采用独立式键盘。由于各键相互独立，每个按键各接一根输入线，通过检测输入线的电平状态可以很容易的判断哪个按键被按下。此种键盘适用于按键较少或操作速度较高的场合。但本题发挥部分要求12个功能键，按键数目较多，这就需要较多的输入口线，而且电路结构复杂。故此方案不可取。方案二：采用行列式键盘。它由行线和列线组成，按键位于行列的交叉点上，行线信号和列线信号分别通过两个接口和CPU相连，通过行列扫描法判定按键的位置，此方案适用于按键较多的场合。通过对电子密码锁题目的分析，采用4*3行列式键盘。2.2.5显示模块的选择方案论证方案一：采用带字库LCD模块显示。能显示复杂的信息，具有质量轻，体积小，功耗低，指令功能强，接口简单，可靠性强等优点，显示内容丰富，图形美观，易于人机交流。但是价格昂贵。方案二：采用LED数码管显示。数码管能显示数字和符号，但是占用IO口资源较多，对于简单的电路可以选用此方案。电子密码锁，电路简单，选用方案二，显示所需信息。2.2.6模块的选择方案论证当输入密码时，若密码正确，则开锁，此处用LED发光二极管亮一秒钟做为提示。当密码不正确时，禁止按键输入3秒，同时发出“嘀、嘀”报警声，为实现此功能我们选用LED发光二极管和蜂鸣器混合使用。绪言3/143硬件电路设计3.1电子密码锁控制电路图图2电子密码锁控制线路图3.2行列式式键盘的设计键盘电路如图3所示。设计数字键0～9的键号依次为0～9，取消键的键号为10，确认键的键号为11，键号可按键值＝行首键号（0、4、8、12）＋列键号（0、1、2、3）公式计算。图3键盘电路3.3数码管显示电路的设计数码管驱动采用8个共阴极数码管显示，由于单片机的驱动能力有限，采用74LC245作为数码管的驱动，在7段码输出线上串联100欧姆电阻起限流作用。其电路如图3所示。绪言4/14图4数码管显示电路3.4蜂鸣器驱动电路的设计蜂鸣器的驱动采用NPN三极管2484来驱动，低电平有效。其电路如图5所示。图5蜂鸣器电路图3.5主要元器件选择主要元器件选用型号和数量如表1所示：表1主要元器件清单序号材料名称规格型号数量元件代号1单片机AT89C511U12晶振12MHz1X13电容22PF2C1、C24键盘4*3125数码管MPX816蜂鸣器17发光二极管1D18驱动74LS451U29三级管24841Q110排阻10k1RP1绪言5/144软件设计主程序流程图定时程序流程图报警程序流程图时间程序流程图5仿真与调试运行在完成了电子密码锁硬件设计和软件设计以后，便进入系统的调试阶段。系统的调试步骤和方法基本上是相同的，但具体细节和所采用的开发系统以及用户系统选用的单片机型号有关，如可选用Keil软件进行软件调试，用Proteus软件完成硬件调试。5.1Keil调试绪言6/145.2Proteus调试5.3绪言1/146结束语通过这次课程设计，使我得到了一次用专业知识和专业技能去分析问题、解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及用c语言设计程序的思路技巧等方面都能向前迈了一大步，为日后成为合格的应用型人才打下良好的基础。绪言1/147参考文献1.期刊类【格式】[序号]作者.篇名[J].刊名，出版年份，卷号（期号）：起止页码.【举例】[1]王海粟.浅议会计信息披露模式[J].财政研究，2004,21(1)：56-58.[2]夏鲁惠.高等学校毕业论文教学情况调研报告[J].高等理科教育，2004(1):46-52.[3]Heider,E.R.&D.C.Oliver.Thestructureofcolorspaceinnamingandmemoryoftwolanguages[J].ForeignLanguageTeachingandResearch,