模拟智能传输2

××大学××学院××系××课程设计报告××大学××学院××系课程设计模拟智能传输学生姓名学号所在系专业名称班级指导教师成绩××大学××学院二○一二年六月××大学××学院××系××课程设计报告1摘要：“传送装置”可实现货物重量检测，改变装置的传输方向，超重记录及超重报警功能。“传送装置”的硬件电路主要由单片机控制电路、数码管显示电路、模数转换电路、EEPROM存储电路、按键控制电路、蜂鸣器及继电器电路组成。AT24C02模块：AT24C02采用IIC协议与微控制器之间通信，并提供2Kbit的E2PROM。本系统中微控制器的P2_0作为系统时钟端口（SCL）、P2_1作为数据输入输出端口（SDA），从而实现对本系统的掉电保护功能；键盘扫描：采用4个独立键与P3口相连。显示模块：本系统通过1片74HC138来控制2片74HC573锁存器，利用总线方式（P0口控制）实现对8位数码管的操作。从而，实现对数据进行实时显示；数据采集模块：通过PCF8591进行模数（A/D）转换后发送至微控制器处理，最后将其送入显示Abstract:Transmissioncanachievethegoodsweightdetection,changethetransmissiondirection,overweightandoverweightalarmrecording.Transmissionhardwarecircuitiscomposedofasingle-chipmicrocomputercontrolcircuit,digitaldisplaycircuit,ananalog-to-digitalconversioncircuit,EEPROMmemorycircuit,keycontrolcircuit,abuzzerandrelaycircuit.TheAT24C02:AT24C02moduleusingIICprotocolandthecommunicationbetweenthemicrocontroller,andprovidingthe2KbitE2PROM.ThesystemmicrocontrollerP2_0asthesystemclockport(SCL),P2_1asthedatainputandoutputport(SDA),therebyrealizingthesystempoweroffprotectionfunction;Keyboardscanning:using4independentkeysandP3export.Displaymodule:thesystemthrough174HC138tocontrol274HC573latch,thebus(P0portcontrol)toachieve8digitaltubeoperation.Thus,toachievedatareal-timedisplay;Dataacquisitionmodules:throughPCF8591module(A/D)afterconversionissenttothemicrocontrollerprocessing,senthertotheshow××大学××学院××系××课程设计报告2目录前言…………………………………………………………………………………………11.总体设计方案………………………………………………………………………11.1智能传输装置总体结构…………………………………………………………12.单元模块设计………………………………………………………………………32.1智能传输装置电路设计…………………………………………………………32.1.1电源电路…………………………………………………………………32.1.2键盘电路…………………………………………………………………42.1.3单片机震荡电路…………………………………………………………62.1.4单片机复位电路…………………………………………………………72.1.5PCF8591电路……………………………………………………………72.1.6DS18B20电路……………………………………………………………82.1.7主要元器件介绍…………………………………………………………92.2智能传输装置系统程序设计……………………………………………………123.系统功能……………………………………………………………………………134.设计总结……………………………………………………………………………145.参考文献……………………………………………………………………………14前言本课程设计是一个基于单片机的学习模拟智能传送装置，能够学习不同的遥控器的××大学××学院××系××课程设计报告3某个按键功能。利用单片机STC89C52对PCF8591应用。,讲述了电路各部分的设计原理及所能实现的功能,它要求要对各种编码器、锁存器、触发器、计数器、定时器以及多谐振荡器、PCF8591等多种数字电子芯片熟悉，并能加以运用有助于提高自己的动手能力，丰富课余生活。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。××大学××学院××系××课程设计报告41.总体设计方案1.1模拟智能传送装置图1模拟智能传送装置总体结构图2.单元模块设计2.1模拟智能传送装置电路设计2.1.1电源电路图2外接电源供电电路图STC89C52蜂鸣器继电器24C02(EEPROM)AD8位数码管显示独立键盘LED××大学××学院××系××课程设计报告5此电路为单片机外接电源供电电路，这个电源电路具备两种电源供电方式：一种是直接采用PC的USB接口5V直流电源供电，然后在电源电路中加入一个500mA电流限制的自恢复保险丝给PC的USB电源提供保护的作用；另一种是采用小型号直流稳压电源供电，输出的9V直流电源加入到电源电路中，通过LM7805稳压芯片的降压作用，给电路提供工作所需的5V电源。为了显示外接电源供电，在系统中增加了电源指示灯电路，如图4。发光二极管工作在正常状态时，流过LED的电路只需要5mA到10mA左右就行，故连接LED的限流电阻值可采用680Ω。图3电源指示灯电路图××大学××学院××系××课程设计报告62.1.2键盘电路图4键盘电路图键盘是一组按键的集合，它是最常用的单片机输入设备。矩阵式键盘，也即通常所讲的行列式键盘，由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行、列分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到高电平。无按键动作时，行线处于高电平状态;有按键按下时，交点的行线和列线接通，行线电平状态将由与此行线相连的列线电平决定。列线电平如果为低电平，则行线电平为低电平;列线电平如果为高电平，则行线电平也为高电平。这一点是识别矩阵式键盘的按键是否被按下的关键所在。由于矩阵式键盘中行、列线为多键公用，各按键均影响该键所在的行和列的电平，所以必须将行、列线信号配合起来作适当的处理，才能确定闭合键所在的位置。矩阵式键盘节省了好多的I/O口，适用于按键较多的场合。每一条水平（行线）与垂直线（列线）的交叉处不相通，而是通过一个按键来连通，利用这种行列式矩阵结构只需要N条行线和M条列线，即可组成具有N×M个按键的键盘。在这种行列式矩阵键盘非键盘编码的单片机系统中，键盘处理程序首先执行等待按键并确认有无按键按下的程序段。当确认有按键按下后，下一步就要识别哪一个按键按下。对键的识别通常有两种方法：一种是常用的逐行扫描查询法；另一种是速度较快的线反转法。通过行列键盘扫描[1]××大学××学院××系××课程设计报告7的方法可获取键盘输入的键值，从而得知按下的是哪个按。，具体过程如下:▲查询是否有键按下。单片机向行扫描口输出全为“0”的扫描码，然后从列检测口检测信号，只要有一列信号不为“1”，则表示有键按下，且不为“1”的列即对应为按下的键所在的列。▲查询按下键所在的行、列位置。前面已经取得了按下键的列号，接下来要确定键所在的行，这需要进行逐行扫描。单片机首先使第1行为“0”，其余各行为“1”，接着进行列检测，若为全“1”，表示不在第1行，否则即在第1行;然后使第2行全为“0”，其余各行为“1”，再进行列检测，若为全“1”，表示不在第2行，否则即在第2行;这样逐行检测，直到找到按下键所在的行。当各行都扫描以后仍没有找到，则放弃扫描，认为是键的误动作。▲对得到的行号和列号译码，得到键值。对于4×4的行列式键盘，因为按键的位置由行号和列号惟一确定，且行列各4位，所以用一个字节(8位)来对键值编码是很合适的。本设计中，将字节的高4位(D7、D6、D5、D4)表示列号(4、3、2、1)，低4位(D3、D2、D1、D0)表示行号(4、3、2、1)，比如11H(00010001)表示第1行第1列，21H(00100001)表示第1行第2列，24H(00100100)表示第3行第2列。在扫描键盘过程中，应注意以下问题:▲当操作者按下或松开按键时，按键会产生机械抖动。这种抖动经常发生在按下或松开的瞬间，一般持续几到十几毫秒，抖动时间随按键的结构不同而不同。在扫描键盘过程中，必须想办法消除按键抖动，否则会引起错误。消除按键抖动可以用硬件电路来实现，也可以利用现成的专用消抖电路。较为简单的方法是用软件延时方法来消除按键的抖动，也就是说，一旦发现有键按下，就延时20ms以后再测按键的状态。这样就避开按键发生抖动的那一段时间，使CPU能可靠地读按键状态。在编制键盘扫描程序时，只要发现按键状态有变化，即无论是按下还是松开，程序都应延时20ms毫秒以后再进行其他操作。▲在键盘扫描中，应防止按一次键而有多个对应键值输入的情况。这种情况的发生是由于键扫描速度和键处理速度较快，当某一个按下的键还未松开时，键扫描程序和键处理程序已执行了多遍。这样，由于程序执行和按键动作不同步而造成按一次键有多个键值输入的错误状态。为避免发生这种情况，必须保证按一次键，CPU只对该键作一次处理。为此，在键扫描程序中不仅要检测是否有按键按下，在有键按下的情况，作一次键处理，而且在键处理完毕后，还应检测按下的键是否松开，只有当按下的键松开以后，程序才往下执行。这样每按下一个键，只作一个键处理，使两者达到同步，消除按××大学××学院××系××课程设计报告8一次按键有多次键值输入的错误情况。本设计通过4*1独立键盘，构成了智能传输装置输入操作键盘，如图6。通过对键盘的操作，达到控制传输的目的。2.1.3单片机震荡电路图5震荡电路图震荡电路是单片机正常工作不可缺少的最小系统之一，在单片机内部有一个高增益反向放大器，其输入端引脚为XTL1，输出端为引脚XTL2。而在其内部，XTL1和XTL2之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激震荡器。时钟电路产生的震荡脉冲经过触发器进行二分频之后，成为单片机的时钟脉冲信号。2.1.4单片机复位电路图6复位电路图复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从用的××大学××学院××系××课程设计报告90000H单元开始执行程序，并使其他功能单元处于一个确定的初始状态。本复位电路采用的是按键复位，它是通过复位端经电阻与VCC电源接通而实现的，它兼具上电自动复位功能。2.1.5PCF8591电路PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bitCMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0,A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总