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1、电子设计培训设计报告学院：启新学院班级：09 电信实验班学号： Q 09610137姓名：虞鸿鸣指导老师：张琪君、张国萍日期： 2011/6/3电子设计培训课程设计任务书一、课程设计目的1、加强学生理论联系实际的能力，提高学生的动手能力；2、学会基本电子元器件的识别和检测；3、学会应用EDA软件Proteus进行电路的设计和仿真；4、基本掌握单片机的基本原理，并能将其应用于系统的设计。5、通过实训，提高学生的学习兴趣，激发自主学习能力，培养创新意识二、设计任务与要求先焊制一个单片机最小系统，并以制作的单片机最小系统为核心，设计并制作一个应 用系统。要求以两个学生为一组，每组学员可以根据自身的兴
2、趣爱好自选题或从下提供的 几个选题中任选一个设计任务。1、多功能密码锁用单片机控制密码锁，当输入密码正确的条件下，输出开锁电平，表示电控锁的指 示灯亮，当输入密码错误时，发出错误警告声音，即蜂鸣器报警，同时电控锁指示灯灭。 当连续输入三次错误密码时，密码锁报警灯和蜂鸣器同时报警。另外，该密码锁还可以实 现对密码的修改。在锁开状态下，可输入新密码。2、智能交通灯东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、黄、绿三色的指示灯，指挥车辆和行人安全通行。要求用单片机控制交通灯，实现以下功能：（1）A道和B道上均有车辆要求通过时，A B道轮流放行。A道放行5分钟（调试时改为5秒钟），B
3、道放行4分钟（调试时改为4秒钟）。（2）一道有车而另一道无车（实验时用开关K0和K1控制），交通灯控制系统能立即让有车 道放行。（3）有紧急车辆要求通过时，系统要能禁止普通车辆通行，A、B道均为红灯，紧急车由K2开 关模拟，有紧急车时紧急灯亮。（4）绿灯转换为红灯时黄灯亮 1 秒钟。3、电子秒表用单片机实现电子秒表，要求具有以下功能：(1) 基本时、分、秒、100m计时;(2) 单击启动计时；(3) 单击锁定计时;(4) 具有时、分、秒显示切换按键，启动计时键、清除计时键;(5) 可以同时显示 4位数据;4、数字温度计 用单片机实现数字式温度计，要求具有以下功能：(1) 采用DS18B2作为温
4、度传感器进行温度检测；(2) 对采集温度进行显示(显示温度分辨率0.1 C)；(3) 采集温度数值应采用数字滤波措施，保证显示数据稳定；(4) 显示数据，无数据位必须消隐。三、设计步骤1 、用 Proteus 绘制单片机最小系统电路图，并进行简单应用；2、焊接单片机最小系统，并进行调试；3、 在最小系统的基础上，根据所选题使用Proteus 绘制应用系统；4、使用 keil 编写程序；5、使用 Proteus 的联调和仿真功能，对程序进行调试；6、根据设计制作应用的扩展电路部分，并进行简单的通路测试；7、扩展电路与最小系统连接，进行系统的整体调试；8、撰写课程设计报告。四、设计报告要求课程设计
5、报告需包含以下内容：1、设计题目；2、设计内容及要求；3、设计原理，说明系统方案并画出系统框图；4、给出完整的硬件电路图，并说明电路的工作原理及主要芯片的性能；5、给出软件流程框图，在附录内给出程序清单并加必要的注释；6、说明调试结果；7、总结所设计电路的特点和方案的优缺点；8、收获、体会；9、列出参考文献。书写课程设计报告时要求结构合理、层次分明，在分析时注意语言的流畅五、成绩考核课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格评定，最终考核成绩由三部分组成：1. 现场验收： 50%主要考察设计方案、程序质量、演示效果、创新程度、答辩情况等。2. 平时成绩： 30%主要考察出勤和学习态度等。3. 报告
6、： 20%；目录1. 设计原理 61.1. 键盘接口介绍 71.2. 1602LCD液晶显示器原理 81.3. 单片机小系统基本组成 91.4. 硬件电路图 141.5. 相关运行原理和性能说明 151.6. 程序设计流程图 172. 实际操作 172.1. 仿真和烧写芯片异同 1722不同芯片仿真、烧写的区别 1823仿真和实际电路区别 183. 调试过程 183.1. 调试结果 183.2. 调试出现的问题 194. 电路特点及方案优缺点 205. 收获与体会 216. 参考文献 217. 附录 211.设计原理电子密码锁内部的单片机是核心处理设备，它负责获取由键盘输入的密码，将输入的密码
7、和预设定的密码进行比较，如果相同则产生相应的输出；如果输入的密码与预设值不 同，则提示重新输入，并且记录用户输入错误密码的次数，若输入的错误次数超过预设的 限制次数，则采用相应的保护措施，防止他人反复试探密码。此外，还应具有修改相应密 码的功能，以提高密码锁的安全系数。图-0 设计流程图在产品的设计过程中，实现人机交互越来越重要，所以键盘与显示器是必不可少的配 置，接下来介绍一下键盘接口电路。1.1.键盘接口介绍本案例采用矩阵式键盘。矩阵式键盘适用于按键较多的场合，按键位于行列的交叉点上，行列线分别接到按键的两端，列线接到 +5V,无按键动作时，列线处于高电平状态，有按键按下时，列线电平将由于
8、此列线相连的行线电平决定。如果行线为低电平，则列线为图-1 4 X 4的矩阵式键盘示意图F面介绍4X4的矩阵式键盘的识别过程。 假定这16个按键各代表十六进制的0F,按键被按下时，与此线相连的列电平将由 与线相连的行电平决定。列电平在无按键按下的时候处于高电平，让所有的行线处于低电 平，当有按键按下时，按键所在的列线就会被拉成低电平。 为了进一步判断到底哪一行的按键被按下，可以在某一时候只让一条行线处于低电 平，其余所有行线处于高电平。 当第一行为低电平，其余各行为高电平，假定第一行与第一列交叉点的按键被按下, 第一列为低电平，其余各列为高电平。这样就可以确定是第一行和第一列交叉点处的按键被按
9、下。 要识别一个按键，最少从单片机的I/O 口低4位输出一次数据，据从I/O 口高4位读回一次数据，这称为一次扫描。当按下第二行的按键时，需要两遍扫描；第三行需要三遍扫描；第四行需要四次扫描。1.2. 1602LCD液晶显示器原理1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780,带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别。1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如下:第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接+5V正电源。图-2 LCD引脚连接方式第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高。第4
10、脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据 寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS为低电平R/W为高电平时可以读 出信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D旷D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。在设计中将第3脚VL与一个滑动变阻器相连，通过改变滑动变阻器相应阻值来实现对 LCD的对比度调节。此外，还将第15脚接+5V正电源，第16脚接地电源。相应的引
11、脚连 接方式如图-21.3. 单片机小系统基本组成在本例中，单片机小系统主要由 AT89S52芯片、晶振电路、复位电路、ISP下载线接 口电路、供电电路等组成。(1) AT89S52芯片图-3 AT89S52AT89S52为低功耗高性能CMOS 8位单片机，其器件以ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术为前提而制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，片上Flash允许程序存储器在系统进行编程，同时也适于常规编程器。单芯片上，拥有 8位CPU及在系统可编程FLASHAT89S52的特点：a) 与MCS-51单片机产品兼容；b) 8K字节在系统可编程Flash存储器;c) 100
12、0 次擦写周期；d) 全静态操作： 0Hz-33MHz；e) 三级加密程序存储器；f) 32 个可编程 I/O 口线；g) 三个 16位定时器/计数器；h) 六个中断源；i) 全双工UART串行通道；j) 低功耗空闲和掉电模式；k) 掉电后中断可唤醒；l) 看门狗定时器；m) 双数据指针；n) 掉电标识符 ?AT89S52引脚分布情况如图-3所示(2) 供电电路AT89S52单片机的工作电压范围：4.0V5.5V,所以通常给单片机外接5V直流电源连接方式为VCC(40脚)：接电源+5V端VSS(20脚)：接电源地端供电电路如图-4所示(3) 晶振电路单片机工作的时间基准，决定单片机工作速度。时
13、钟电路就是振荡电路，向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。晶振电路如图-5示(4) 复位电路复位电路用以确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。其原理图如图-6供电图-5晶振电路所示图-6复位电路串口通讯口图-8 MAX232图-7 串口通讯口串口通讯口如图-7所示,在这里重点介绍MAX23芯。MAX2325片是美信公司专门为电脑的 RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电，如图-8所示。第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v 和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转
14、换通道。由 7、& 9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中 13 脚（R1IN）、12 脚（R1OUJ、11 脚（T1IN）、14 脚（T1OUT 为第一数据通道。8 脚（R2IN）、9 脚（R2OU）、10 脚（T2IN）、7 脚（T2OUT 为第二数据通道。TTL/CMOS 数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头 的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS据后从R1OUT R2OU输出。第三部分是供电。15脚GND 16脚VCC（ +5v）。其主要特点为：a）符合所有的RS-232C技术标准;b) 只需要单一 +5V 电源供电；c) 片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-；d) 功耗低，典型供电电流 5mA；e) 内部集成2个RS-232CW动器；f) 内部集成两个RS-232C接收器；g) 高集成度，片外最低只需 4 个电容即可工作。14硬件电路图图-9小系统整体图图-10 整体电路图整体电路图如图 -10 所示1.5. 相关运行原理和性能说明（ 一）复位电路的运行原理复位电路由电容串联电阻构成，由图并结合“电容两端电压不能突变”的性质可以知 道，当系统接通电源，RS
