嵌入式课程设计论文

武汉工程大学

课程设计（论文）

题 目 单片机实验课程设计 姓 名 学 号 指导老师 指导教师职称 讲师 年级专业班级 13级信息02班 所在学院

2015年1月14日

目录

摘要 3 前言 4

第一章 IO输入/输出---半导体温度传感器DS18B20实验 5

1.1 系统总体方针图 5

1.2 系统的设计与实验 5

1.3 proteus仿真图 6

1.4 实验现象 7

第二章 单片机外部中断实验 8

2.1 实验内容 8

2.2 实验电路及连线 8

2.3 实验现象 9

第三章 计数器实验 10

3.1 最小控制系统的设计 10

3.2 电路的设计 11

3.3 实验现象 13

第四章 IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验 14

4.1 全速运行程 14

4.2 电路原理图 14

4.3 实验现象 14

第五章 总结 15 参考文献 15

摘要

随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活、工作、科研、各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。

本文主要介绍了一些单片机的实验，如一个基于AT89C52单片机的测温系统，详细描述了利用液晶显示器件传感器DS18B20开发测温系统的过程。另外还有单片机外部中断实验、计数器实验以及IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验，这些都对各部分的电路一一进行了介绍。从实验中可以看出，单片机在我们的日常生活中的作用越来越明显，越来越广泛了。

关键字 单片机AT89C52；DS18B20温度传感器；IO输出驱动继电器

前 言 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。

本次课程设计，就是用单片机通过各种实验，实现温度控制，外部中断，以及计数器等实验，充分展示了单片机的庞大作用。

第一章 IO输入/输出---半导体温度

前 言 目前，单片机已经在测控领域中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用很多领域。 单片机是一种特殊的计算机,它是在一块半导体的芯片上集成了CPU,存储器，RAM，ROM，及输入与输出接口电路，这种芯片称为:单片机。由于单片机的集成度高，功能强，通用性好，特别是它具有体积小，重量轻，能耗低，价格便宜，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便的优点，使它迅速的得到了推广应用，目前已成为测量控制系统中的优选机种和新电子产品中的关键部件。单片机已不仅仅局限于小系统的概念，现已广泛应用于家用电器，机电产品，办公自动化用品，机器人，儿童玩具，航天器等领域。

本次课程设计，就是用单片机通过各种实验，实现温度控制，外部中断，以及计数器等实验，充分展示了单片机的庞大作用。

第一章 IO输入/输出---半导体温度

传感器DS18B20实验

目的：学习IO引脚编程实现交替输入、输出的方法。 内容：通过单片机的IO引脚与半导体温度传感器实现单线通讯。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：根据18B20的资料（见备注），将IO引脚设置在输出状态，分别模拟出不同的命令时序，例如复位、读寄存器等；再改变IO引脚的为输入状态，接收传感器输出的数据。 电路原理图如图1.3.4所示：

算法：在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_INOUTPUT下的工程文件IO_INOUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，按照程序注释说明设置断点，全速运行程序到断点处，观察观察变量temperature的值，用手摸住传感器DS18B20芯片，再运行到断点处，比较观察temperatur的变化。

实验现象：

用手摸住传感器DS18B20芯片，再运行到断点处，观察

temperatur的变化。

第二章 外部中断----脉冲计数实验

目的：学习单片机的外部中断使用方法。

内容：对外部中断计数显示。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先第一步设置单片机的IO为输入状态，第二步设置引脚的中断触发方式，一般设置为边沿触发，第三步，设置外部中断的优先级，第四步，编写中断服务程序，包括中断入口跳转等，第五步，设置中断使能，允许外部引脚触发中断。第六步，设置死循环，主程序结束，交给中断服务程序完成计数。

电路图：

算法：1.将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2.连线：用导线将MCU的INT0连接到单脉冲输出孔P-，

连接好仿真器。

3.实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_INT1

实验现象：num初值为0x01,每按下一次单脉冲开关Paulse，

num都会加一。

第三章 计数器实验

实验1 计数器实验

目的：学习单片机的定时/计数器的计数功能使用方法。 内容：对外部单脉冲信号进行计数，计数10个后产生计数中断。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：使用定时/计数器的计数功能，将外部时钟信号加在计数器的计数时钟输入引脚上，实现计数的功能。

电路图

算法：

1. 单脉冲开关Paulse连接MCU的INT0；

2. 初始化函数，设置触发方式为边沿触发，允许外部中断0，开总中断；

3. 每按下一次单脉冲开关Paulse，程序运行到断点处一次，运行一次外部中断0服务函数，变量num加一，当num=100时，再按一次开关Paulse，num重置为0；

现象：

1.

2. 按下开关Paulse，观察到num加1； 当按键次数等于100次时，num=100，再按一次，num=0,继续按键，重复之前过程

第四章 PC机串口通讯实验

目的：学习单片机串口的使用方法。

内容：与PC机实现通讯。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

注意：使用的是仿真芯片，掉电以后程序丢失，所以做串口实验的时候需要用任务管理器强制关掉keilC，才能保证程序正常运行。

编程：第一步，配置串口工作在8位，波特率可变异步通讯工作方式，波特率由定时器1确定，同时使能其中断并清除其中断标志位；第二步，配置定时器1，工作在8位自动重装入模式，根据波特率计算其初值。第三步，编写串口中断服务程序，只处理接收中断，对发送中断只清除标志，不做其他处理。第四步，设置死循环，交由中断服务程序处理。

电路图：

算法：1.将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2.实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打

开实验程序文件夹RS232下的工程文件RS232.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化,全速运行程序，强制关闭RS232工程。

3.打开串口调试助手，设置波特率9600、数据位

8、无流控、无校验等信息，PC机全速运行实验程序，在串口调试助手里输入可显示字符，观察串口调试助手的接收区，断开连接的串口线，再输入字符，观察显示有什么不同。

实验现象：

第五章 蜂鸣器实验

目的：学习AT89S51的定时器定时功能使用方法。

内容：用定时器产生PWM方波驱动蜂鸣器鸣叫。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

电路图：

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 用导线将MCU的IO1连接到BUZZER的BUZZER孔，连接好仿真器。

3. 在PC机上打开Keil C环境，打开试验程序文件夹BUZZER 实验现象：通过改变定时器初值，已达到蜂鸣器频率。

第六章HD7279LED数码管显示实验

目的：学习HD7279的通讯方法。

内容：利用IO向HD7279写入控制命令和数据。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：配置IO，向HD7279写入控制命令，控制数码管的显示。

电路图：

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹HD7279DISP下的工程文件HD7279DISP.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后相关寄存器的变化。

3. 全速运行程序，观察LED数码管的显示变化。

实验现象：数码管显示数据0~9从左到右循环变化。

第七章 HD7279键盘实验

目的：学习HD7279的通讯方法。

内容：利用总线向HD7279写入控制命令并显示键值。 设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：配置2个IO输出作为SPI的CS和CLK，配置1个IO做I2C的LDA。使能外部中断，并将中断引脚连接到 HD7279的中断输出INT上。

电路图：

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 连线：用导线将MCU的IO1----IO3、INT0分别连接到HD7279的7279_CS、7279_CLK、7279_DATA、7279_KEY；用导线将HD7279的7279_A、7279_B、7279_C、7279_D、7279_E、7279_F、7279_G、7279_DP分别连接到LED DISP的LED_A、LED_B、LED_C、LED_D、LED_E、LED_F、LED_G、LED_DP；用导线将HD7279的7279_C1、7279_C2、7279_C3、7279_C4分别连接到LED DISP的LED_C1、LED_C2、LED_C3、LED_C4；用导线将HD7279的7279_A、7279_B、7279_C、7279_D、7279_E、7279_F、7279_G、7279_DP分别连接到KEY的KEY7、KEY6、KEY5、KEY4、KEY3、KEY2、KEY1、KEY8；用导线将HD7279的7279_C1连接到KEY的插孔KEY。连接好仿真器。

3. 实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹HD7279下的工程文件HD7279.Uv2，编译程序，上电，进入调试状态，单步运行程序观察每条语句执行后

相关寄存器的变化。

4. 上电，运行程序，按键，观察LED显示的数据是否与键盘一一对应。

实验现象：key1~key8依次对应数字1~8，例如，当按下key1时数码管末位显示“1”；当再次按下key2时，末位显示为“2”。此时倒数第二为显示1，呈现犹如进位的现象。

第八章 步进电机正反转实验

目的：学习步进电机的控制方法。

内容：用单片机的IO口控制步进电机正转。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。 编程：用单片机的IO口模拟产生PWM，使步进电机正转。 电路图：

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 连线：用导线将MCU的IO1---- IO4分别连接到STEP MOTOR的ORANGE、YELLOW、PINK、BLUE管脚。。

3. 实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹BuJin4下的工程文件BuJin4.Uv2，编译程序，进入调试状态，

单步运行程序，观察IO口的变化。

4. 全速运行程序，电机开始正转，交换ELLOW与BLUE两根线，电机反转。

实验现象：为交换yellow与blue时电机呈现顺时针旋转，交换之后逆时针。

第九章IO输出驱动继电器（或光电隔离器）实验

目的：学习IO输出控制方法。

内容：通过单片机的IO引脚驱动继电器（或光电隔离器）动作。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先要把相关的引脚设置在IO的输出状态，然后写一个循环，依次输出高低电平。

电路图：

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹IO_OUTPUT下的工程文件IO_OUTPUT.Uv2编译程序，上电，进入调试状态，打开窗口Peripherals-->IO-Port-->P0，单步运行程序，观察窗口的数值变化。

3. 全速运行程序，观察继电器的发光二极管的亮灭变化，同时确定

继电器动作（或光电隔离器导通）与IO输出电平的关系。

实验现象：通过改变延时函数的参数值，会改变灯泡熄灭周期

第十章 电机转速实验

目的：学习外部中断的应用方法。

内容：对外部中断计数处理，显示电机的转速。

设备：EL-EMCU-I试验箱、EXP-89S51/52/53 CPU板。

编程：首先第一步设置单片机的IO为输入状态，第二步设置引脚的中断触发方式，一般设置为边沿触发，第三步，设置外部中断的优先级，第四步，编写中断服务程序，包括中断入口跳转等，第五步，设置定时器中断，中断时间设为1秒（方法在定时器部分详细说明）。第六步，设置中断使能，允许外部引脚触发中断。设置死循环，主程序结束，交给中断服务程序完成计数并显示。

算法：

1. 将CPU板正确安放在CPU接口插座上，跳线帽JP2短接在上侧。

2. 连线：用导线将MCU的INT0连接到DC_MOTOR的SPEED，DC_MOTOR的DRV连接到ANOUT，连接好仿真器。

3. 实验箱上电，在PC机上打开Keil C环境，打开实验程序文件夹EXT_INT下的工程文件EXT_INT.Uv2，编译程序，进入调试状态。按照程序注释说明设置断点，全速运行程序到断点处，观察采样的速度也会相应的变化（观察寄存器R0的数值。）

4. 调节电位器POT1,调整电机转速，再运行到断点处，观察寄存器R0的数值

实验现象：电机顺时针快速旋转，PoT1控制其转速，K22为开关。

总结

总结 经过一周的努力，我们小组终于完成关于单片机课程设计，通过一周不断的查资料让我们积累了许多实际操作经验，已初步掌握了单片机的应用技术，以及电路的知识和有关器件的应用，我深刻体会到了单片机技术对当今现代社会的重要作用。 经过这次设计，我们学会了许多东西，学会了严密的思考，构想及怎样把计划付诸于实际行动之中。同时与社会的不断高速发展的步伐相比，我认识到自己所学的知识和技能还远远不足，有些实际性的问题还不能够解决，缺少很多有实际运用价值的知识储备，缺乏应有的动手解决实际问题的能力，缺乏高效利用及筛选大量资料的能力，缺乏资源共享及应有的团队合作精神，有待进一步提高，我们应当学好自己的专业知识以适应不断发展的社会。

参考文献：

[1] 李学龙. 使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器[J]. 电子电路制作, 2003,9:13~15.

[2] 耿长清.单片机应用技术[M].北京：化学工业出版社，2001,8:14~16.

致谢

感谢老师对我们生活和工作的关怀。在您的帮助和陪伴下我们走过了大学的又一个学期，感谢您给了我们最好的锻炼和最快的成长，谢谢老师。