單片機課程設計報告書

1、湖 北 民 族 學 院 科 技 學 院信息工程系單片機課程設計報告書題目: PC中控系統(tǒng)專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 學 號： 學生姓名： 指導教師： 2016年5月12日 信息工程系單片機課程設計任務書學 號學生姓名專業(yè)（班級）設計題目PC中控系統(tǒng)設計技術參數(shù)51單片機，光電隔離器，電磁繼電器，MAX232芯片，設計要求PC通過MAX232串口模塊給51單片機發(fā)送指令，實現(xiàn)單片機對繼電器開關的控制。工作量字數(shù)4546圖紙7張工作計劃第一周：熟悉課題 選擇課題第二周：課題設計方案答辯第三周：搭建硬件電路第四周: 軟件部分的設計第五周：綜合仿真調試第六周：設計總結PPT答辯，完成設計報

2、告參考資料【1】張新.陳躍琴.51單片機應用開發(fā)25例-基于Proteus仿真.北京：電力電子工業(yè)出版社 【2】胡漢才單片機原理及其接口技術北京：清華大學出版社 【3】丁明亮、唐前輝51單片機應用設計與仿真 北京：北京航空航天大學出版社 【4】王燕單片機原理與應用 北京：北京航空航天大學出版社 指導教師簽字 2016年5月12日 學生姓名： 學號： 專業(yè)（班級）： 課程設計題目： PC中控系統(tǒng) 指導教師評語： 成績： 指導教師： 2016年 5月 12日信息工程系單片機課程設計成績評定表摘 要本文介紹了PC中控系統(tǒng)設計的具體過程，以及各個元器件的參數(shù)設定。PC中控系統(tǒng)是pc對51單片機發(fā)送指令

3、，再由51單片機控制電磁繼電器的一個小系統(tǒng)。串口通信部分用了一個max232芯片，用來將PC發(fā)送過來的模擬型號處理成數(shù)字型號后反送給51單片機。51單片機和繼電器之間加了一個光電隔離器，以隔絕繼電器對51單片機的干擾。關鍵詞：51單片機，MAX232芯片，光電隔離器，繼電器目錄任務提出與方案論證61.1PC中控系統(tǒng)的背景介紹6總體設計62.2 PC中控系統(tǒng)的設計思路6 2.2.1 PC中控系統(tǒng)的工作流程62.2.2 中控系統(tǒng)的需求分析與設計62.2.3 PC和51單片機應用系統(tǒng)的通信方式7詳細設計83.3 PC中控系統(tǒng)的硬件設計8 3.3.1硬件系統(tǒng)模塊劃分83.3.2硬件系統(tǒng)的電路圖83.3

4、.3硬件模塊基礎-51單片機的串口模塊93.3.4硬件模塊基礎-MAX23293.3.5硬件模塊基礎-光電隔離器93.3.6硬件基礎-繼電器9 3.4PC中控系統(tǒng)的軟件設計93.4.1軟件模塊劃分和流程設計93.4.2軟件綜合103.5PC中控系統(tǒng)的仿真與總結11總結14參考文獻16任務提出與方案論證1.1 PC中控系統(tǒng)的背景介紹PC中控系統(tǒng)是指使用PC作為系統(tǒng)的主要控制核心，用戶在PC設進行相應的操作時，現(xiàn)場的51單片機會根據(jù)PC的相應操作完成相應的動作。本次課題是應用一個PC通過串口向現(xiàn)場端的51單片機應用系統(tǒng)發(fā)送不同的控制命令，以控制1個繼電器打開和關閉的實例。總體設計2.2 PC中控系

5、統(tǒng)的設計思路2.2.1 PC中控系統(tǒng)的工作流程PC中控系統(tǒng)工作流程如圖1.1所示。2.2.2 中控系統(tǒng)的需求分析與設計設計PC中控系統(tǒng)，需要考慮以下幾個方面：1. PC和51單片機應用系統(tǒng)采用何種通道進行數(shù)據(jù)交互；2. PC和51單片機的數(shù)據(jù)包采用和組織方式；3. 51單片機使用何種方式對繼電器進行驅動；4. 需要設計合適的單片機軟件；2.2.3 PC和51單片機應用系統(tǒng)的通信方式在51單片機的應用系統(tǒng)中，常常需要在單片機和單片機之間、單片機和PC之間，以及單片機和其他處理器之間進行數(shù)據(jù)交互，這種數(shù)據(jù)交互被稱為51單片機的數(shù)據(jù)通信。51單片機的數(shù)據(jù)通信方式按照數(shù)據(jù)格式可以分為串行通信和并行通信

6、；按照信號媒介可分為有線通信和無線通信；按照硬件通信協(xié)議可分為RS-232、RS-485、CAN和I²C等。1. 串行和并行的通信方式1. 串行通信方式是指51單片機將數(shù)據(jù)以bit為單位進行傳輸。創(chuàng)星通信一般使用51單片機內置的串口模塊，常見的通信協(xié)議有RS-232、RS-485等。2. 并行通信方式是指51單片機將數(shù)據(jù)以Byte為單位景星傳輸。并行通信一般外擴一個或者多個數(shù)據(jù)單元來進行數(shù)據(jù)交換，如雙口PAM、CPLD等。在51單片機應用系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)通信中，常常采用并-串行結合的方式，在這種通信方式中，51單片機和通信模塊之間的數(shù)據(jù)交換是并行的，而通信模塊和通信模塊之間的數(shù)據(jù)交換是

7、串行的，如CAN、以太網(wǎng)絡接口等，這種方式的好處是既有并行通信方式的數(shù)據(jù)交換簡單的優(yōu)點，又有串行通信方式的通信沒接設計簡單的優(yōu)點。 2有線通信凡是和無線通信方式 1. 有線通信方式是利用金屬導線、光纖等有形媒介來傳輸數(shù)據(jù)的方式，常用的媒介是各種屏蔽雙絞線。2. 無線通信方式是和有線通信方式相對的，它使用電磁波信號可在自由空間中傳播的特性進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健?詳細設計3.3 PC中控系統(tǒng)的硬件設計3.3.1硬件系統(tǒng)模塊劃分PC中控系統(tǒng)模塊劃分如圖1.2所示，由51單片機、串行數(shù)據(jù)通信模塊和繼電器控制模塊組成，其各個部分詳細說明如下圖1.2PC中控系統(tǒng)的硬件模塊1.51單片機：PC中控系統(tǒng)的核心控

8、制器。2.繼電器控制模塊：對繼電器的開關狀態(tài)進行控制的模塊。3.串行數(shù)據(jù)通信模塊：51單片機和PC進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通道。3.3.2硬件系統(tǒng)的電路圖PC中控系統(tǒng)的硬件電路圖如圖1.3所示，51單片機使用一片MAX232通過一個COMPIM接口和PC進行數(shù)據(jù)交互，其1.7引腳通過光電隔離器驅動了一個12V的繼電器。圖1.3PC中控系統(tǒng)的硬件電路3.3.3硬件模塊基礎-51單片機的串口模塊51單片機的串口模塊是51單片機應用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信基礎，是內置最少的一個串行接口模塊，可以通過外部引腳TXD。RXD和其他處理器進行串行的數(shù)據(jù)交換。3.3.4硬件模塊基礎-MAX232MAX232是美信公司出產(chǎn)的

9、最常見的RS-232C通信接口芯片，其通常用于和PC或者多個處理器直接的中、短距離的通信。3.3.5硬件模塊基礎-光電隔離器光電隔離器是51單片機系統(tǒng)中最常用的避免外界干擾的器件，同時也常常用于驅動小功率的外圍器件，其原理是將電信號轉換為光信號，接著把光信號傳輸?shù)浇邮諅群笤俎D換為電信號。由于光信號的傳送不需要共地，因此可以將兩側的低信號隔離，從而杜絕了干擾信號通過信號地的傳輸，應用此種工作原理制造的器件稱為光電隔離器/光耦器件。它是一種以中間媒介來傳輸電信號的器件，通常將發(fā)光器件和光檢測器封裝在器件內部，當輸入端被加上電信號后發(fā)光器件發(fā)光信號，而光檢測器接收到光信號后，會產(chǎn)生電信號從輸出端輸出

10、，從而實現(xiàn)“電-光-電”的轉換。3.3.6硬件基礎-繼電器在某些51單片機的應用系統(tǒng)中，需要使用I/O引腳來控制一些大電流設備的啟動或者停止。此時就需要使用繼電器作為中間節(jié)食，是單片機的I/O引腳來控制繼電器的通/斷，然后再用繼電器來控制這些設備的啟動或者停止。 繼電器是一種電子控制器件，它由控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)組成，通常應用于自動控制電路中，其實質上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”，在應用系統(tǒng)中起著自動調節(jié)、安全保護和轉換電路等作用。3.4 PC中控系統(tǒng)的軟件設計3.4.1軟件模塊劃分和流程設計PC中控系統(tǒng)的軟件流程如圖1.4所示。圖1.4PC中控系統(tǒng)的軟件流程3.4.2軟件綜

11、合PC中控系統(tǒng)的軟件綜合代碼如例1.1所示。PC中控系統(tǒng)在Serial中斷服務子函數(shù)中對接收到的PC命令數(shù)據(jù)進行判斷，如果是關閉繼電器命令則閉合繼電器。【1.1】 PC中控系統(tǒng)的應用代碼。#include <AT89X52.h>#define ON 0#define OFF 1sbit Relay = P27; /繼電器控制引腳/初始化串口void InitUART(void) TMOD = 0x20; /9600bps SCON = 0x50; TH1 = 0xFD; TL1 = TH1; PCON = 0x00; EA = 1; ES = 1; TR1 = 1;/發(fā)送一個字節(jié)的

12、數(shù)據(jù)void Send(unsigned char x) SBUF = x; while(TI=0); TI = 0;void Serial(void) interrupt 4 using 0 unsigned char temp; if(RI = 1) /接收數(shù)據(jù) RI = 0; temp = SBUF; if(temp = 0x01) /如果是打開繼電器 Relay = ON; /打開繼電器 Send(0x01); /反饋繼電器狀態(tài)信息 else if(temp = 0x02) /如果是關閉繼電器 Relay = OFF; Send(0x02); /反饋繼電器狀態(tài) else Send(0x

13、03);/無動作 main() InitUART(); Relay = OFF; /繼電器斷開while(1)3.5 PC中控系統(tǒng)的仿真與總結1. COMPIM模塊的參數(shù)設置如圖1.5所示圖1.5COMPIM屬性設置對話框2. Proteus中的虛擬終端Proteus中的虛擬終端以及其參數(shù)設置如圖1.6所示，在仿真過程中用他來模擬PC來給串口發(fā)送命令。 圖1.6虛擬終端的模型 圖1.6虛擬終端的屬性設置對話框總結此次課程設計的題目并不是很難，前期通過書本了解了相關方面的知識之后很順利的做出了設計方案，并建立起了電路模型。之后是編寫軟件，在編寫過程中因為對軟件的認識不足遇到了一些問題，不過通過老

14、師的知道和自己上網(wǎng)查找相關資料成功解決。在電路仿真的過程中也出現(xiàn)了一些小的波折，通過反復的檢查、同學之間的交流還有老師的指導，順利的解決了問題，并成功完成了電路仿真。通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關51單片機方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲齲最終的檢測調試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利

15、完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可!課程設計誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設計，我掌握了Proteus常用元件;熟悉了Pro

16、teus中常用儀器、儀表;了解了Proteus的基本功能;以及如何使用Keil與Proteus進行聯(lián)合調試等等，通過查詢資料，也了解了課題在現(xiàn)實生活中的應用。我認為，在這學期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學習、實踐，再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實驗結束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情?；仡櫰鸫苏n程

17、設計，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。果然是團結就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。此次設計也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢，只要認真鉆研，動腦思考，動手實踐，就沒有弄不懂的知識，收獲頗豐。參考文獻【1】張新.陳躍琴.51單片機應用開發(fā)25例-基于Proteus仿真.北京：電力電子工業(yè)出版社 【2】胡漢才單片機原理及其接口