單片機畢業(yè)設(shè)計樣本

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計基于Arduino的急救車音效設(shè)計屆電信工程系專業(yè)移動通信技術(shù)()班級學(xué)號姓名指導(dǎo)教師完成日期12月14日石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書姓名學(xué)號專業(yè)班級畢業(yè)設(shè)計題目基于Arduino的急救車音效設(shè)計指導(dǎo)教師姓名職稱高級工程師工程師工作單位惠遠公司畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容、基本要求、重點研究問題、主要設(shè)計方法(或步驟):一、設(shè)計內(nèi)容:基于Arduino的急救車音效二、基本要求:把Arduino實驗板與蜂鳴器連接起來,經(jīng)過向Arduino實驗板中導(dǎo)入源代碼,來使蜂鳴器發(fā)出急救車的音效。三、重點研究內(nèi)容:利用Arduino與蜂鳴器實現(xiàn)急救車音效四、主要設(shè)計方法:1、Arduino的硬件、軟件(開發(fā)環(huán)境)2、設(shè)備連接,調(diào)試主要參考文獻、資料:[1]李學(xué)海,經(jīng)典80C51單片機輕松入門與上手,清華大學(xué)出版社,[2]班茲,愛上Arduino,人民郵電出版社,[3]程晨,Arduino開發(fā)實戰(zhàn)指南,機械工業(yè)出版社,[4]網(wǎng)絡(luò)資料搜集計劃進度:1、10月08日——10月12日選論題2、10月13日——10月25日資料搜集,進行系統(tǒng)設(shè)計3、10月26日——11月02日購買電路板元器件,焊接電路板4、11月03日——11月20日撰寫論文初稿5、11月21日——12月14日修改,定稿打印6、12月24日——12月26日答辯指導(dǎo)教師簽字:年月日石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評定書姓名學(xué)號專業(yè)班級畢業(yè)設(shè)計題目基于Arduino的急救車音效設(shè)計指導(dǎo)教師評語:指導(dǎo)教師建議成績(60％)指導(dǎo)教師簽字:年月日答辯小組建議成績(40％)組長簽字:年月日答辯委員會最后審定成績主任簽字:年月日備注摘要急救車,專指接載病員由傷病現(xiàn)場往醫(yī)院,或用作載接病情嚴重者作轉(zhuǎn)院服務(wù)的陸上緊急交通工具。急救車的常規(guī)配備包括擔架、輪椅、呼吸輔助器、氧氣筒、藥物、警號燈等。而對于警號燈伴隨著”嘀嘟嘀嘟”的聲音最為我們熟悉,那么這種”嘀嘟嘀嘟”的聲音是怎樣制作出來的呢?當前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域,人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。本文設(shè)計以ATMEGA328P-PU單片機為核心,以Arduino為平臺。把設(shè)置好的源代碼傳到Arduino控制板上,然后把蜂鳴器連接在控制板上,以此發(fā)出”嘀嘟嘀嘟”的音效。目錄1前言 12單片機——Arduino的核心器件 12.1單片機的定義 12.2單片機與個人計算機的異同 12.3單片機的作用 12.4單片機視圖 23Arduino的基本組成 23.1Arduino的定義 23.2Arduino的誕生 23.3Arduino語言 33.3.1關(guān)鍵字 34本次設(shè)計所需的硬件與軟件 64.1ArduinoUNO 64.1.1Arduinouno基本概要 74.1.2通信接口 74.1.3下載程序 84.1.4注意要點 84.2蜂鳴器 84.3開發(fā)環(huán)境 85系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試 95.1準備好硬件開發(fā)平臺 95.2實現(xiàn)原理 95.3程序代碼 95.4下載程序 105.4.1打開文件夾 105.4.2編寫源代碼 115.4.3編譯程序 125.4.4下載程序 146總結(jié) 19致謝 20參考文獻 211前言Arduino是一個開源的電子原型平臺,它基于易于使用的硬件和軟件而設(shè)計。適合于藝術(shù)家,設(shè)計師和業(yè)余愛好者創(chuàng)立交互性的對象和環(huán)境。Arduino經(jīng)過接收來自各種傳感器的輸入來感知環(huán)境的變化,經(jīng)過控制燈光,馬達和其它驅(qū)動器來表現(xiàn)行為。主板微控制器的編程使用Arduino編程語言(基于Wiring)和Arduino開發(fā)環(huán)境(基于Processing)。Arduino項目能夠獨立運行,也能夠與計算機上運行的軟件通信(如Flash、Processing、MaxMSP)。主板能夠經(jīng)過手工制作,或者購買商業(yè)成品,而軟件是能夠免費下載。硬件參考設(shè)計(CAD文件)是開源許可的,能夠根據(jù)需求自由調(diào)整。2單片機——Arduino的核心器件2.1單片機的定義單片機,全稱單片微型計算機(英語:Single-ChipMicrocomputer),又稱微控制器(Microcontroller),是把中央處理器、存儲器、定時/計數(shù)器(Timer/Counter)、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。2.2單片機與個人計算機的異同一臺能夠工作的計算機要有這樣幾個部份構(gòu)成:中央處理單元CPU(進行運算、控制)、隨機存儲器RAM(數(shù)據(jù)存儲)、只讀存儲器ROM(程序存儲)、輸入/輸出設(shè)備I/O(串行口、并行輸出口等)。在個人計算機(PC)上這些部份被分成若干塊芯片,安裝在一個被稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機中,這些部份全部被做到一塊集成電路芯片中了,因此就稱為單片(單芯片)機,而且有一些單片機中除了上述部份外,還集成了其它部份如模擬量/數(shù)字量轉(zhuǎn)換(A/D)和數(shù)字量/模擬量轉(zhuǎn)換(D/A)等。電腦應(yīng)用于高端,單片機應(yīng)用于中低端,二者有著各自的生存空間,至少短期內(nèi)不會出現(xiàn)一種取代另一種的情況。2.3單片機的作用實際工作中并不是任何需要計算機的場合都要求計算機有很高的性能,一個控制電冰箱溫度的計算機難道要用酷睿處理器嗎?應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用,是否有很好的性能價格比。如果一臺冰箱都需要用酷睿處理起來進行溫度控制,那價格就是天價了。單片機一般見于工業(yè)生產(chǎn)的控制、生活中與程序和控制有關(guān)(如:電子琴、冰箱、智能空調(diào)等)的場合。2.4單片機視圖下圖就是一個Atmega328P-PU單片機,基于AVR指令集的8位處理器,頻率20MHz,存儲器空間32KB。圖2-1Atmega328P-PU單片機3Arduino的基本組成3.1Arduino的定義Arduino,是一個開源的單板機控制器,采用了基于開放源代碼的軟硬件平臺,構(gòu)建于開放源代碼simpleI/O介面版,而且具有使用類似Java,C語言的Processing/Wiring開發(fā)環(huán)境。3.2Arduino的誕生冬天,MassimoBanzi和DavidCuartielles討論學(xué)生們抱怨找不到便宜好用的微控制器問題,討論使兩人決定設(shè)計自己的電路板,由Banzi的學(xué)生DavidMellis為電路板設(shè)計編程語言。兩天以后,DavidMellis就寫出了程式碼。又過了三天,電路板就完工了。這塊電路板被命名為Arduino。隨后Banzi,Cuartielles,和Mellis把設(shè)計圖放到了網(wǎng)上。保持設(shè)計的開放源碼理念,因為版權(quán)法能夠監(jiān)管開源軟件,卻很難用在硬件上,她們決定采用共享創(chuàng)意許可。在共享創(chuàng)意許可下,任何人都被允許生產(chǎn)電路板的復(fù)制品,還能重新設(shè)計,甚至銷售原設(shè)計的復(fù)制品。你不需要付版稅,甚至不用取得Arduino團隊的許可。唯一被保留的只有Arduino這個名字。它被注冊成了商標。3.3Arduino語言Arduino語言是建立在C/C++基礎(chǔ)上的,其實也就是基礎(chǔ)的C語言。3.3.1關(guān)鍵字ifif...elseforswitchcasewhiledo...whilebreakcontinuereturngoto3.3.2語法符號;{}///**/3.3.3運算符=+-*/%==<><=>=&&||!++--+=-=*=/=3.3.4數(shù)據(jù)類型boolean 布爾類型char 字符類型byte 字節(jié)類型int 整數(shù)類型unsignedint 無符號整型long 長整型unsignedlong無符號長整型float 實數(shù)類型doublestringarrayvoid3.3.5常量HIGH|LOW表示數(shù)字IO口的電平,HIGH表示高電平(1),LOW表示低電平(0)。INPUT|OUTPUT表示數(shù)字IO口的方向,INPUT表示輸入(高阻態(tài)),OUTPUT表示輸出(AVR能提供5V電壓40mA電流)。true|falsetrue表示真(1),false表示假(0)。以上為基礎(chǔ)C語言的關(guān)鍵字和符號,大家能夠了解,具體使用能夠結(jié)合實驗的程序。3.3.6結(jié)構(gòu)voidsetup()初始化發(fā)量,管腳模式,調(diào)用庫函數(shù)等voidloop()連續(xù)執(zhí)行函數(shù)內(nèi)的語句3.3.7功能數(shù)字I/OpinMode(pin,mode)數(shù)字IO口輸入輸出模式定義函數(shù),pin表示為0～13,mode表示為INPUT或OUTPUT。digitalWrite(pin,value)數(shù)字IO口辒出電平定義函數(shù),pin表示為0～13,value表示為HIGH或LOW。比如定義HIGH能夠驅(qū)動LED。intdigitalRead(pin)數(shù)字IO口讀輸入電平函數(shù),pin表示為0～13,value表示為HIGH或LOW。比如能夠讀數(shù)字傳感器。模擬I/OintanalogRead(pin)模擬IO口讀函數(shù),pin表示為0～5(ArduinoDiecimila為0～5(Arduinonano為0～7)。比如,能夠讀模擬傳感器(10位AD,0～5V表示為0～1023)。analogWrite(pin,value)-PWM數(shù)字IO口PWM輸出函數(shù),Arduino數(shù)字IO口標注了PWM的IO口可使用該函數(shù)。pin表示3,5,6,9,10,11,value表示為0～255。比如,可用于電機PWM調(diào)速或音樂播放。時間函數(shù)delay(ms)延時函數(shù)(單位ms)。delayMicroseconds(us)延時函數(shù)(單位us)。數(shù)學(xué)函數(shù)min(x,y)求最小值max(x,y)求最大值abs(x)計算絕對值constrain(x,a,b)約束函數(shù),下限a,上限b,x必須在ab之間才能返回。map(value,fromLow,fromHigh,toLow,toHigh)約束函數(shù),value必須在fromLow與toLow之間和fromHigh與toHigh之間。pow(base,exponent)開方函數(shù),base的exponent次方。sq(x)平方sqrt(x)開根號4本次設(shè)計所需的硬件與軟件表4-1實驗器件實驗器件個數(shù)Arduinouno1蜂鳴器(無源)1導(dǎo)線24.1ArduinoUNOArduinoUNO是ArduinoUSB接口系列的最新版本,作為Arduino平臺的參考標準模板。UNO的處理器核心是ATmega328,同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口(其中6路可作為PWM輸出),6路模擬輸入,一個16MHz晶體振蕩器,一個USB口,一個電源插座,一個ICSPheader和一個復(fù)位按鈕。UNO已經(jīng)發(fā)布到第三版,與前兩版相比有以下新的特點:在AREF處增加了兩個管腳SDA和SCL,支持I2C接口;增加IOREF和一個預(yù)留管腳,將來擴展板將能兼容5V和3.3V核心板。這樣改進了復(fù)位電路設(shè)計,USB接口芯片由ATmega16U2替代了ATmega8U2。如圖4-1為改進后的ArduinoUNO。圖4-1ArduinoUNO4.1.1Arduinouno基本概要處理器ATmega328工作電壓5V輸入電壓(推薦)7-12V輸入電壓(范圍)6-20V數(shù)字IO腳14(其中6路作為PWM輸出)模擬輸入腳6IO腳直流電流40mA3.3V腳直流電流50mAFlashMemory32KB(ATmega328,其中0.5KB用于bootloader)SRAM2KB(ATmega328)EEPROM1KB(ATmega328)工作時鐘16MHz4.1.2通信接口串口:ATmega328內(nèi)置的UART能夠經(jīng)過數(shù)字口0(RX)和1(TX)與外部實現(xiàn)串口通信;ATmega16U2能夠訪問數(shù)字口實現(xiàn)USB上的虛擬串口。TWI(兼容I2C)接口。SPI接口。4.1.3下載程序ArduinoUNO上的ATmega328已經(jīng)預(yù)置了bootloader程序,因此能夠經(jīng)過Arduino軟件直接下載程序到UNO中。也能夠直接經(jīng)過UNO上ICSPheader直接下載程序到ATmega328。ATmega16U2的Firmware(固件)也能夠經(jīng)過DFU工具升級。4.1.4注意要點ArduinoUNO上USB口附近有一個自恢復(fù)的保險絲,對電路起到保護作用。當電流超過500mA時會斷開USB連接。ArduinoUNO提供了自動復(fù)位設(shè)計,能夠經(jīng)過PC主機復(fù)位。這樣經(jīng)過Arduino軟件下在程序到UNO中,軟件能夠自動復(fù)位,不需要手動復(fù)位按鈕。在印制板上絲印”RESETEN”處能夠使能和禁止該功能。4.2蜂鳴器蜂鳴器是一種一體化結(jié)極的電子訊響器,采用直流電壓供電,廣泛應(yīng)用于計算機、打印機、復(fù)印機、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。按其驅(qū)動方式的不同,可分為:有源蜂鳴器(內(nèi)含驅(qū)動線路)和無源蜂鳴器(外部驅(qū)動)。本設(shè)計使用無源蜂鳴器。4.3開發(fā)環(huán)境本次設(shè)計使用的軟件為Arduino開發(fā)環(huán)境Arduino-0022,如圖4-2所示。圖4-2開發(fā)環(huán)境5系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試5.1準備好硬件開發(fā)平臺把Arduino控制板與其它器件連接好,再把Arduino與微機USB口連接好。5.2實現(xiàn)原理蜂鳴器發(fā)出聲音的時間間隔不同,頻率就不同,因此發(fā)出的聲音就不同。根據(jù)這一原理我們經(jīng)過改變蜂鳴器發(fā)出聲音的時間間隔,來發(fā)出不同種聲音,來模擬各種聲音。本程序首先讓蜂鳴器間隔1ms發(fā)出一種頻率的聲音,循環(huán)80次;接著讓蜂鳴器間隔2ms發(fā)出另一種頻率的聲音,循環(huán)100次。5.3程序代碼intbuzzer=7;//設(shè)置控制蜂鳴器的數(shù)字IO腳voidsetup(){pinMode(buzzer,OUTPUT);//設(shè)置數(shù)字IO腳模式,OUTPUT為輸出}voidloop(){unsignedchari,j;//定義發(fā)量while(1){for(i=0;i<80;i++)//輸出一個頻率的聲音{digitalWrite(buzzer,HIGH);//發(fā)聲音delay(1);//延時1msdigitalWrite(buzzer,LOW);//不發(fā)聲音delay(1);//延時1ms}for(i=0;i<100;i++)//輸出另一個頻率的聲音{digitalWrite(buzzer,HIGH);//發(fā)聲音delay(2);//延時2msdigitalWrite(buzzer,LOW);//不發(fā)聲音delay(2);//延時2ms}}}5.4下載程序5.4.1打開文件夾打開arduino0022文件夾里面有一個標有arduino.exe圖標,雙擊打開會出現(xiàn)如圖5-1的界面。圖5-1工作界面5.4.2編寫源代碼File→new然后編寫蜂鳴器實驗源代碼,如圖5-2所示。圖5-2源代碼5.4.3編譯程序點擊編譯按鈕,這時編譯按鈕會發(fā)成黃色,下面出現(xiàn)英文compiling,這表示軟件正在對你所寫癿程序進行編譯,如圖5-3所示。圖5-3編譯程序等待一會,會看到編譯按鈕恢復(fù)原來的狀態(tài),下面出現(xiàn)Donecompiling,最下面一段文字說明編寫的程序共有896字節(jié)數(shù)。這表明,程序編譯成功,而且沒有語法上的錯誤。如圖5-4所示。圖5-4編譯成功5.4.4下載程序下載程序前先將板子型號和com口選好。點擊Tools->