微控制器實訓報告

2021-03-04 02:31:00 字數 4997 閱讀 6521

目錄一、概述:

1.1設計製作產品的背景、目的、意義

1.2設計製作產品的設計要求

1.3分工情況、工作計畫及本人所總結工作

1.4本課題的基本內容、重點及難點

二、正文:

2.1實驗原理

2.2實驗流程圖

2.3硬體設計

2.4軟體設計

2.5 c語言程式

2.6簡易交通燈硬體接線說明

2.7交通燈電路圖

三、結論:

3.1設計製作過程中遇到的問題及如何解決的

3.2通過設計製作過程有哪些提高還有哪些不足及今後學習提高計畫

四、心得體會

一、概述:

設計製作產品的背景、目的、意義

1.設計背景

在大二的上半個學期我們開了一門叫《微控制器技術與應用》的課程,在期末考試之前有乙個兩個星期的實訓,就是用平時所學的知識在自己的板子上實現乙個功能,比如說:實現乙個交通燈、萬年曆、密碼鎖或計算器等等,或者自己根據實際情況自己設計題目實現乙個功能。設計當中最多三個人乙個小組,最少自備一台電腦。

不僅如此,我們還能把以前所學的數位電路、模擬電路、電路基礎、pcb等知識在這次實訓過程中得到用用。在做中學,在學中作。

2、設計目的

1. 通過本次課程設計進一步熟悉和掌握微控制器的結構及工作原理,鞏固和加深「微控制器原理與應用」課程的基本知識,掌握電子設計知識在實際中的簡單應用。

2. 綜合運用「微控制器原理與應用」課程和先修課程的理論及生產實際知識去分析和解決電子設計問題,進行電子設計的訓練。

3. 學習電子設計的一般方法,掌握at89c52晶元以及簡單電子設計過程和執行方式,培養正確的設計思想和分析問題、解決問題的能力,特別是總體設計能力。

4. 通過計算和繪製原理圖、佈線圖和流程圖,學會運用標準、規範、手冊、圖冊和查閱有關技術資料等,培養電子設計的基本技能。

5. 通過完成乙個包括電路設計和程式開發的完整過程,了解開發微控制器應用系統全過程,為今後從事的工作打基礎。

3、設計意義:交通燈的控制系統對於維持城市交通穩定有序的運轉有著至關重要的作用。考慮到微控制器具有物美價廉、功能強、使用方便靈活、可靠性高等特點,本人擬採用at89c52微控制器來實現十字路**通訊號燈的模擬控制,通過模擬系統的設計來了解交通燈系統的工作原理和一些基本功能是如何通過微控制器來實現的。

此次設計基於本人在校期間所學的有關微控制器等相關知識,通過設計基於at89c52微控制器的交通燈控制系統,將所學知識運用到實踐中並得以深化,進一步加強微控制器知識的理解,掌握微控制器的基本原理和各種基本功能的應用,並且通過交通燈控制系統的設計可以進一步認識微控制器在控制系統中的重要性。

設計製作產品的設計要求

1、在萬能板上組裝焊接乙個十字交通模擬路口

2、利用學習板上的微控制器最小系統、數碼管、按鍵等資源與組裝焊接的模擬路口組成簡易交通燈控制器硬體系統。

3、編寫軟體實現下表及下圖所示交通路口的相位規則,迴圈顯示交通訊號指揮交通。

4、 數碼管倒計時顯示當前相位剩餘時間。

5、 時間控制基於定時器實現。

擴充套件功能要求:

1、 在各路口綠燈變黃燈之前加上3秒鐘綠閃,即實現6相位。

2、 增加各方向綠時時間設定功能。

、增加設定鍵、增加鍵、減少鍵、確認鍵

、按下設定鍵進入更改綠時狀態,數碼管最左面的一位顯示0,右邊兩位顯示當前東西方向綠時時間,再次按下設定鍵數碼管最左面的一位顯示1,右邊兩位顯示當前南北方向綠時時間,依次迴圈。

、在設定狀態下,按下增加按鍵和減少按鍵可以增加或減少當前方向綠時時間,綠時時間範圍10-99秒。

、調整好綠時時間後,按下確認按鍵儲存並更新新的綠時設定。

設計文件要求:

1、繪製系統原理圖及pcb圖。

2、編寫元器件清單

3、上交完整的源程式並對程式進行注釋

4、完成電子產品設計及製作總結報告

分工情況、工作計畫及本人所總結工作

1、了解交通燈控制系統的各項功能要求

1. 根據功能要求設計不同設計方案並擇優選擇

2. 選擇材料並根據所選設計方案進行硬體電路的設計,包括主控制系統、通行燈輸出控制、時間顯示模組、電源電路等

3. 根據功能要求進行主要程式的設計,包括初始化程式、主程式、外中斷1中斷服務程式、定時中斷服務程式等

4. 使用proteus軟體**,檢查是否實現所需功能並在系統上進行除錯以達到預期效果

本課題的基本內容、重點及難

1、基本內容:交通燈控制系統的功能要求;制定不同的設計方案並擇優選擇;系統硬體電路的設計(包括主控制系統、通行燈輸出控制、時間顯示模組、電源電路等);系統主要程式的設計(包括初始化程式、主程式、外中斷1中斷服務程式、定時中斷服務程式等);軟體**(使用proteus軟體**)及系統執行除錯(檢查能否實現功能並改進)。

2、重點:根據交通燈控制系統的功能要求制定出不同的設計方案並擇優選擇;根據設計方案進行硬體電路部分的設計(包括主控制系統、通行燈輸出控制、時間顯示模組、電源電路等)。

3、難點:根據交通燈控制系統的功能要求進行主要程式的設計(包括初始化程式、主程式、外中斷1中斷服務程式、定時中斷服務程式等);使用proteus軟體**並在系統上進行除錯。

二、正文:

實驗原理

1.基本原理

主體電路:交通燈自動控制模組。這部分電路主要由80c51微控制器的i/o埠、定時計數器、外部中斷擴充套件等組成。

本設計先是從普通三色燈的指示開始進行設計,用p0口作為輸出。程式的初始化是南北綠燈亮30秒,同時東西紅燈亮30秒;之後南北黃燈亮3秒,東西紅燈亮3秒;之後南北紅燈亮15秒,東西綠亮15秒;之後南北紅燈亮3秒,東西黃燈量3秒,之後重複執行。倒計時用到定時器t0,用p2口作為led的顯示。

二位一體的led重複執行30秒、3秒、15秒的倒計時。作為突發事件的處理,本設計主要用到外部中斷ex0。用一模擬開關作為中斷訊號。

實際中可以接其它可以產生中斷訊號的訊號源。

2.晶元at89c52

at89c52是乙個低電壓,高效能cmos 8位微控制器,片內含8k bytes的可反覆擦寫的flash唯讀程式儲存器和256 bytes的隨機訪問資料儲存器(ram),器件採用atmel公司的高密度、非易失性儲存技術生產,相容標準mcs-51指令系統,片內建通用8位**處理器和flash儲存單元,功能強大的at89c52微控制器可為您提供許多較複雜系統控制應用場合。

at89c52有40個引腳,32個外部雙向輸入/輸出(i/o)埠,同時內含2個外中斷口,3個16位可程式設計定時計數器,2個全雙工序列通訊口,2個讀寫口線,at89c52可以按照常規方法進行程式設計,也可以**程式設計。其將通用的微處理器和flash儲存器結合在一起,特別是可反覆擦寫的flash儲存器可有效地降低開發成本。

主要功能特性:

相容mcs51指令系統

8k可反覆擦寫(>1000次)flash rom

32個雙向i/o口

256x8bit內部ram

3個16位可程式設計定時/計數器中斷

時鐘頻率0-24mhz

2個序列中斷

可程式設計uart序列通道

2個外部中斷源

共6個中斷源

2個讀寫中斷口線

3級加密位

低功耗空閒和掉電模式

軟體設定睡眠和喚醒功能

實驗流程圖

(一)實現方法

(1)在設計中利用軟體程式延時的方法來控制紅(綠)的亮的時間。考慮延時時間較長所以先用t0產生終端然後通過計數的方法來實現延時。利用p1口的p1.

1、p1.2、p1.3作為紅綠燈控制埠。

(2)南北向的綠燈連在一塊,東西向的紅燈連在一塊,他們一塊與p1.1相連。同樣南北向的紅燈連在一塊,東西向的綠燈連在一塊,他們一塊與p1.

2相連,四個黃燈連在一塊與p1.3相連。

(二)流程圖

硬體設計

1.微控制器的結構

單片微機(single-chip micro***puter)簡稱為微控制器。它在一塊晶元上集中成了**處理單元cpu、隨機儲存器ram、唯讀儲存器rom、定時/計數和多功能輸入/輸出i/o口,如並行口i/o、序列口i/o和轉換a/d等。就其組成而言,一塊微控制器就是一台計算機。

由於它具有體積小、功能強和**便宜等優點,因而被廣泛地應用於產品智慧型化和工業控制自動化上。

2.主要元器件選擇

(1). 開關管的選擇:button按鈕

(2). led發光二極體 led-red, led-yellow ,lde-green

(3). 二位一體數碼管 7seg-mpx2-cat-red:數碼管(紅色)

(4). pn4249:驅動三極體

(5). at89s51系列微控制器

3.設計顯示部分

led數碼顯示部分。led數碼顯示部分由七段數碼顯示管組成。

發光二極體顯示原理:

發光二極體是採用砷化鎵、鎵鋁砷和磷化鎵等材料製成,其內部結構為乙個pn結,具有單向導電性。發光二極體在製作時,使用的材料不同,那麼就可以發出不同顏色的光。

當定時器定時為1秒,時程式跳轉到時間顯示及訊號燈顯示子程式,它將依次顯示訊號燈時間 ,同時一直顯示訊號燈的顏色,這時在返回定時子程式定時一秒,在顯示黃燈的下乙個時間,這樣依次把所有的燈色的時間顯示完後在重新給時間計數器賦初值 ,重新進入迴圈。

軟體設計

1.微控制器中斷系統基本結構

中斷是一項重要的計算機技術,是處理正常工作與緊急狀態的好辦法,是實現人機實時互動的重要途徑,在微控制器應用系統中,中斷技術得到了廣泛應用。下面詳細介紹微控制器中斷系統基本結構、與中斷相關的特殊暫存器的設定及中斷應用系統程式設計方法。

當cpu查詢到系統有中斷請求時,如果系統處於中斷允許狀態,cpu將停止當前的工作,響應中斷請求,轉向中斷服務,中斷服務完成後,返回原程式繼續執行當前任務,這叫微控制器中斷。

8051系列微控制器中斷系統結構如圖3.7所示。能讓cpu產生中斷的訊號源叫中斷源。

8051微控制器有nt0、int1、t0、t1、ti、ri六個中斷源,但只有ex0、et0、ex1、et1、es五個向量,下面簡要介紹六個中斷源。

圖:微控制器中斷系統基本結構

int0、int1:外部中斷源,由p3.2和p3.

2引腳輸入。具有低電平和脈衝兩種觸發方式,在每個機器週期的s5p2取樣引腳訊號,如有效則由硬體將它的中斷請求標誌ie置1,請求中斷。當cpu響應中斷時,由硬體復位。

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