智能电子产品设计与制作_2

项目1单片机最小系统的设计与制作项目2霹雳灯的设计与制作项目3自动计数报警器的设计与制作项目4自动演奏简易电子琴的设计与制作项目5单片机双机通信的设计与制作附录项目2霹雳灯的设计与制作[e-mail]电子工程系项目2霹雳灯的设计与制作任务1不可控霹雳灯的设计与制作任务2可控霹雳灯的设计与制作相关知识2项目2霹雳灯的设计与制作表格任务1不可控霹雳灯的设计与制作1)熟悉8051单片机存储器的结构。2)熟悉单片机的I/O端口的功能及应用。3)熟悉单片机的指令格式、寻址方式和数据传送类指令的作用。4)熟悉汇编程序的格式及编程方法。5)熟悉程序的烧录方法。6)熟悉仿真方法及调试方法。1)会设计仿真电路图。2)会设计并制作霹雳灯电路(输出电路)。3)会画程序流程图。4)会设计实现霹雳灯的程序。5)会将程序烧录到CPU芯片。6)能对软硬件仿真并调试。任务1不可控霹雳灯的设计与制作任务1-1分析任务并写出设计方案一、分析任务二、设计方案1.LED的设计1)将LED阳极接到5V的电源上，阴极接到单片机的输出端口上。2)将LED阳极接到单片机的输出端口上，阴极接地。2.限流电阻的设计图2-1限流电阻的设计任务1不可控霹雳灯的设计与制作1.51系列单片机有4个并行的I/O端口，那么它们如何使用，用哪个端口输出低电平比较合适呢？2.如果选择第二种LED的设计方案，还需要用限流电阻吗？单片机的输出口能不能输出10～20mA的电流通过LED呢？任务1-2在PROTUES环境下设计仿真电路图根据已设计的方案，在PROTUES环境下设计图2⁃2所示的霹雳灯仿真电路图。1)启动PROTUES仿真软件。2)根据表2-1，在PROTUES元器件库中选择元器件。任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-2霹雳灯仿真电路图任务1不可控霹雳灯的设计与制作表2-1元器件表3)设计图2-2所示的仿真电路图。4)保存仿真电路图文件，文件名为“霹雳灯_1”。任务1-3画出实现功能要求的程序流程图在一个项目的设计过程中，当仿真电路图设计完成后，要用软件（程序）来实现控制，让其实现功能要求。1.功能分析2.画程序流程图任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-3程序流程图1.何谓程序流程图？如何画出程序流程图呢？任务1不可控霹雳灯的设计与制作2.如果按表2-2所示的花样图表实现，又如何画出程序流程图呢？表2-2实现花样亮灯数据表任务1-4设计实现不可控霹雳灯的程序并仿真1.建立工程(1)启动KeilC51双击桌面上的快捷方式图标，即可进入编辑程序环境，如图2-4所示。任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-4KeilC51界面(2)建立一个工程单击“Project”菜单，任务1不可控霹雳灯的设计与制作选择弹出的下拉式菜单中的“NewProject”，如图2-5所示，这时将打开图2-6所示的对话框。图2-5“Project”菜单任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-6保存对话框(3)保存工程名在“(reateNewProject”对话框中的“保存在”栏任务1不可控霹雳灯的设计与制作找到要保存工程的位置，”然后在“文件名”栏输入项目名称“P2”，单击“保存”按钮(“保存”后的文件扩展名为uv2，这是KeiluVision2项目的文件扩展名)，这时将打开图2-7所示的选项卡。(4)选择CPU单击图2-7中“CPU”选项卡中的“Atmel”，这里选择Atmel公司的CPU，也可选择其他的CPU。图2-7选择CPU任务1不可控霹雳灯的设计与制作(5)选择CPU芯片单击“Atmel”前面的“+”号，可打开Atmel公司CPU芯片列表，然后单击“AT89C51”，选择AT89C51CPU，如图2-8所示。图2-8选择CPU芯片任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-9选择建立程序编辑2.建立汇编程序(1)新建汇编程序在已经建立的工程中单击“File”菜单下的“New”即可新建汇编程序，如图2-10所示。任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-10新建汇编程序(2)保存汇编程序单击工程中“File”菜单下的“Save”或“Save任务1不可控霹雳灯的设计与制作As”选项，可打开图2-11所示的对话框。图2-11保存汇编程序任务1不可控霹雳灯的设计与制作(3)在工程中添加汇编程序在工程区中右键单击“SourceGroup1”，再单击“AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”项，如图2-12所示。图2-12添加汇编程序到工程任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-13选择添加汇编程序(4)编辑汇编程序任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-14编辑汇编程序3.建立可执行文件任务1不可控霹雳灯的设计与制作(1)建立“.hex”文件右键单击“Target1”，打开“OptionsforTarget'Target1'”对话框，选择“Output”选项卡，在“NameofExecutable”栏输入可执行文件名，默认为工程名，如前面建立的工程名为P2。(2)编译、调试程序单击工程中“Project”菜单下的“Buildtarget”选项，调试程序，如果没有错误，信息框中将出现图2-16所示的提示信息。图2-15建立“.hex”文件任务1不可控霹雳灯的设计与制作图2-16信息框4.仿真操作任务1不可控霹雳灯的设计与制作1)进入PROTUES环境，打开已设计的仿真电路图文件“霹雳灯_1”。2)双击仿真电路图中的“CPU”，即可打开图2-17所示对话框，在其中将“.hex”文件装入。图2-17装入“.hex”文件任务1不可控霹雳灯的设计与制作3)单击已打开的“霹雳灯_1”仿真电路图界面左下方的运行按钮。4)检测P0、P1口上的电平信号并观察发光二极管的亮、灭情况。图2-18点亮二极管任务1不可控霹雳灯的设计与制作1.分析上面的程序，想一想汇编程序是如何构成的。2.在程序中需用到哪些寻址方式和指令？任务1-5制作电路板1.设计电路图图2-19可控霹雳灯仿真电路图任务1不可控霹雳灯的设计与制作2.填表3.工具1)万用表20块(每小组2人一块)。2)直流稳压电源20台。表2-3元器件表3)芯片烧录器20个。4)电烙铁40个、焊锡丝若干。4.制作工艺要求1)输出模块电路布局要合理、美观。任务1不可控霹雳灯的设计与制作2)控制板I/O接线端口的位置要方便与主板接口电路连接。3)焊点要均匀。4)在设计电路板焊接图时要考虑尽量避免出现跨接线。5)所有接地线都连接在一起，所有电源线也连接在一起。6)焊接时，每一步都要按焊接工艺要求去做。5.画出制板焊接图6.选择、测试元器件7.安装元器件并焊接任务1-6烧录程序及软硬件联调1.烧录程序任务1不可控霹雳灯的设计与制作1)将编制好的“.hex”文件烧录到AT89S51CPU中，步骤为：①将CPU放在芯片烧录器上并锁定；②将芯片烧录器接上电源；③打开烧录器驱动程序；④单击“Device”→“Select”→选择“AT89S51CPU”；⑤单击“File”中的“Load”，找到保存“.hex”文件的文件夹，打开“.hex”文件；⑥单击工具栏上的“Program”按钮。2)关闭烧录器的电源，将写好程序的CPU从芯片烧录器上取出。2.软硬件联调1)将写好程序的CPU装到主板的CPU插座上。2)霹雳灯电路控制板与主板按表2-4进行连接。任务1不可控霹雳灯的设计与制作表2-4参考连线表3)将主板与霹雳灯电路控制板都接上5V电源。4)运行程序，观察二极管的亮灭情况。5)填写表2-5所示的调试记录表。表2-5调试记录表任务1不可控霹雳灯的设计与制作表2-6花样图表1.编写汇编程序(1)方法1用MOV指令，向P0、P1口逐个传送数据，传送一个数据之后延时1s再传送下一个数据。任务1不可控霹雳灯的设计与制作(2)方法2从上面的程序可见，如果程序中将大量数据传送给相同的端口，用MOV指令实现就显得程序很繁琐，很冗长，若用MOVC指令，通过查表法向P0、P1口逐个传送数据，就可以简化程序。2.生成可执行文件3.烧录程序任务2可控霹雳灯的设计与制作1)熟悉计数循环指令的功能及使用方法。2)熟悉延时程序的编程。3)熟悉转移指令的功能及使用方法。4)熟悉比较跳转指令的功能及使用方法。5)熟悉子程序操作指令的功能及使用方法。1)能设计按键的输入电路原理图。2)能编写按键的防抖动程序。3)能设计程序控制霹雳灯按要求亮、灭。4)能选择单片机主板的输出口与输入电路连接。5)能联机调试，最终实现霹雳灯编程智能电子产品的制作。任务2-1分析任务并写出设计方案一、分析任务任务2可控霹雳灯的设计与制作二、设计方案1)一个开关控制一个灯，即当一个开关拨下去时，其对应的一只LED亮，当开关拨上去时，其对应的一只LED灭。2)一个开关控制一种花样，即三个开关控制三种花样。1.如果实现一个一个地控制灯亮灭，如何实现？2.如果控制霹雳灯有不同的花样，又如何实现？任务2-2在PROTUES环境下设计仿真电路图根据自己设计的方案，在PROTUES环境下设计图2⁃20所示的仿真电路图。1)启动PROTUES仿真软件。2)根据表2-7，在PROTUES元器件库中选择元器件。任务2可控霹雳灯的设计与制作图2-20可控霹雳灯的仿真电路图任务2可控霹雳灯的设计与制作表2-7元器件表3)设计图2-20所示的仿真电路图。4)保存仿真电路图文件，文件名为“霹雳灯_2”。任务2-3设计实现控制每个灯的程序并仿真1)建立工程“Tast2-2”。2)建立汇编程序“Tast2-2.asm”。3)建立可执行文件“Tast2-2.hex”。4)在图2-20中进行仿真。任务2可控霹雳灯的设计与制作任务2-4设计实现可控霹雳灯的程序并仿真1)建立工程“Tast2-3”。2)建立汇编程序“Tast2-3.asm”。3)建立可执行文件“Tast2-3.hex”。4)在图2-20中进行仿真。任务2-5烧录程序及软硬件联调1.烧录程序2.软硬件联调1)霹雳灯电路控制板与主板按表2-8进行连接。任务2可控霹雳灯的设计与制作表2-8参考连线表2)根据电路图编写霹雳灯汇编程序。3)将编制好的“.hex”文件烧录到AT89S51CPU中。4)将烧录好的CPU芯片装到主板的CPU插座上。5)将主板与霹雳灯电路控制板连接好，并接上5V电源。6)运行程序，观察二极管的亮灭情况。7)填写表2-9所示的调试记录表。任务2可控霹雳灯的设计与制作表2-9调试记录表任务2-6写项目设计报告项目2设计报告任务2可控霹雳灯的设计与制作表格任务2可控霹雳灯的设计与制作表格任务2可控霹雳灯的设计与制作表格1.调试经验1)当发光二极管不能正常发光时：①查看电源是否接好。②查看主板与霹雳灯电路控制板连接线是否接好。任务2可控霹雳灯的设计与制作③查看霹雳灯电路控制板是否虚焊。④查看发光二极管是否焊接反向，是否烧坏。⑤查看限流电阻的阻值是否正确，LED的驱动电路必须加限流电阻，一般可取一百欧至几百欧，视电源电压而定。2)如果电路没有问题，就查看CPU程序烧录是否有问题。2.焊接经验1)发光二极管极性不得接反，一般引线较长的为正极，引线较短的为负极。2)使用中各项参数不得超过规定极限值。3)焊接时间应尽量短，焊点不能在管脚根部。4)严禁用有机溶液浸泡或清洗。3.检查发光二极管好坏的经验任务2可控霹雳灯的设计与制作1)发光二极管具有单向导电性，使用R×10k档可测出其正、反向电阻。2)测量一只型号不明的发光二极管，其步骤如下：①判定正、负极。用MF30型万用表的R×10k档测得正向电阻为26kΩ，反向电阻接近无穷大。测正向电阻时，黑表笔接的就是正极。②将两块MF30型万用表均拨至R×1档采用双表测量，被测管发出艳丽的红光。若把发光二极管的极性反接，加上反向电压时被测管就不能发光。③将两块万用表拨至R×10档，被测管发光暗淡。一、理论题(一)填空题任务2可控霹雳灯的设计与制作1.一台计算机的指令系统就是它所能执行的集合。2.以助记符形式表示的计算机指令就是它的语言。3.按长度分，MCS-51指令有字节的