51单片机控制闪烁灯设计

课程名称：传感器产品设计

  题目：51单片机控制闪烁灯

专业班级：通信1002班

学号：    46号

姓名：    许冠平

组号:      15组

指导老师：屈辉立

完成日期：2011.12.03

目录

1.       设计内容及要求···································3页

2.        产品设计的目的·······································3页

3.       设计原理及参考电路·······························4页

4.       设备及元器件清单·································5页

5.       Proteus的仿真过程及现象··························7页

6.       组装与调试···············································8页

7.       实物焊接·················································8页

8.       遇到的问题及解决方法·····························9页

9.       改进方法````````````````````````````````````````````````````````````````9页

10.   产品设计收获及心得···································10页

基于51单片机开关控制闪烁灯的设计

一．            设计的内容及要求

设计题目：51单片机控制闪烁灯

设计任务：

（1）      复习电子技术设计的基础知识

（2）       分析AT89C51芯片电路的工作原理

（3）       根据设计的方案，能够画出原理图

（4）       正确购买元器件

（5）       会焊接，连线以及调试

二．            设计原理及参考电路

参加电路图如下：

设计原理：

串口下载电路：

主要是实现电脑与单片机最小系统的通信。它是由MAX232芯片与三个0.1UF的电容串联构成，连接ISP下载端口并与单片机的烧录工具协助实现与电脑连接。

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路.

复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍.

晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作)

单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机

特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的.

复位电路：

一、复位电路的用途

单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。

二、复位电路的工作原理

在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。开机的时候为什么为复位在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。按键按下的时候为什么会复位在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。

LED闪烁灯与单片机的连接电路如下：

首先：发光二极管（LED）具有单项导电，体积小，耗电省，寿命长，响应速度快，显示清晰等特点，广泛用于电子电路中，当作LED数码管，LED指示灯，LED电子显示屏，是51单片机最小系统调试助手，当然要对其进行最简单的电话设计与编程。

三．            产品设计的目的

1.通过对电子技术的综合应用，使学到的理论知识相互融会贯通，在 认识上产生一个飞跃。

2.初步掌握一般电子电路设计的方法，得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。

3.培养自学能力，独立分析问题解决问题的能力。

4.通过课程设计这一环节，树立严肃认真，文明仔细，实事求是 的科学作用，树立生产观点，经济观点和全局观点。

5.主要是做出单片最小系统后，对以后的学习有很大的帮助，可以在单片机最小系统的基础上用DS18B20设计温度数字传感器。

6.对单片机的学习进行动手制作，对软件编程以及硬件制作方面都有帮助。

1.3 设计要求

1.要求组成员独立完成设计任务，通过课程设计，锻炼自己综合运用所学知

识的能力以及团队能力，并初步掌握电子技术设计的方法和步骤。

2.熟悉KEIL4编程软件及电子线路仿真IS IS PROFESSIONAL软件的使用方法。

3.学会查阅资料和手册，学会选用各种电子元器件。

4.掌握常用的电子仪器仪表使用，如直流稳压电源，直流电压，电流

表，信号源，示波器等。

11.   学会掌握安装电子线路的基本技巧和调试方法，善于在调试中发现

四．设备及元器件清单：

五．Proteus的仿真过程及现象

一．点击文件，打开Proteus的集成环境，新建设计，根据  元件

   明细表中的元件，点击 ，在keywordOK中输入所找的元件名单，然后点击右下角的  ，元件被 添加了。

二，依次放好元件，使元件摆放美观。

三，连接电路，在需要连接的元件接线处，点击左键，移动鼠标，可看到导线的出现，再在导线的另一端在另一个元件的端点处点击，从而连接了电路。

.仿真图如下：

（2）KEIL4软件编程代码如下：

#include <reg51.h>

void delay(void)

{

unsigned char a,b;

for(a=0;a<250;a++)

for(b=0;b<250;b++);

}

void main(void)

{

while(1)

{

if(k==0)

P3=0xff;

delay();

else

P3=0X00;

delay();

}

}

                       六． 组装与调试

       在经过前面几个阶段的设计后，51单片机控制闪烁灯块已经设计完毕，根据总体设计时的方案框图，将各个子电路 组合起来，加入信号，对电路进行总体测试。  经测试，电路可以使得LED发亮调整无误。闪烁灯闪烁状态间隔时间T=5MS。

七 实物焊接

       当在Proteus 集成环境调试成功时，接下来，只需利用实物， 按上述的实验原理在电路板上摆放好每个元件的位置，把每个元器件焊接接起来。焊接完成后，在实物板的电源正极和负极接入稳压器中，调节好合适的电压，观察发光二极管是否会亮即可，调节实物开关控制发光二级管的闪亮。

八 遇到的问题及解决方法

1.设计过程中遇到不明白的地方及时查阅相关的书籍，或者上网查询。

2.在仿真的过程中遇到问题时跟组成员讨论解决方法以，找出最佳的解决方案。

3.实物组装时我们全组成员讨论并设计方案框图，这样，可以使实物组装美观，漂亮。

4.在实物焊接的过程中，专门由一个组成员负责，接线，最后由另一个组成员检查有没有漏焊漏接的地方。

5.在实物调试中，我们由不参与焊接连接的成员负责检查调试，这样做的目的是为了提高效率同时保证每个成员都参与这个过程。

九改进方法

如图：

单片机最小系统是设计一切与单片机相关产品的基础硬件，如我们可以利用设计好的产品一进步拓展，在另一个电路板上设计一个温度数字传感器，用DS18B20连接一个LCD或者连接一个两位的数码管再连接到单片机相应的I/O端口，编写相应的程序代码烧录到DS18B20的ROM里面就可以设计出一个有一定技术的温度传感器，温度的数据会在相应的LCD或者数码管上显示出来。因为时间有限，目前这一个产品还没有设计出来，但是我们组成员会继续努力，争取把它设计成功，因为能设计出一个电子产品它会让我们感到很自豪，也很有成就感，对我们的学习有相当大的作用。

十产品设计收获及心得

经过长达差不多一个学期的设计与思考，最终在Protfessional 软件上完 成了单片机控制闪烁灯的模拟仿真，并制作出了单片机的最小系统最终实现了控制闪烁灯这个电子产品，其间遇到了许多问题，但最后都一一得到解决。在整个设计过程中，我主要负责产品设计以及Protfessional软件的仿真及产品设备的安装焊接，在整个仿真及设计的过程中，通过自己借阅相关的书籍，我熟悉掌握了Protfessional 的基本操作和程序代码的调试，开拓了知识面。在此次课程设计中，我认真学习了Protfessional仿真软件，受益匪浅。总体来说，实验还是比较顺利的 现将心得体会总结如下：

1.  设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个问题，进行详细了解，选择最合适的方法动手设计。总体 设计原理在整个设计过程中非常重要，应该充分了解电路的原理。

2.  设计时，多使用已学的方法，如keil 4 和Protfessional的操作方法等，要整体考虑，不可看一步，做一步。在整体设计都正确后，再寻求简化的方法。

3.  在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间， 但这比空想要有效的多。

4.  尽可能使电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改。

5.  很多难点的突破都来自于与同学的交流，请教于老师，交流使自己获得更多信息，所以不要怕去问问题。

6.  应该有较好的理论基础，整个实验都是在理论的指导下完成了，设计过程中使用了许多理论课上学的内容，如单片机的应用技术等。

本次设计把理论应用到了实践中，同时通过设计，也加深了自己对理论知识的理解和掌握。

感谢我的组员们，在我们的共同努力下我们成功的完 成了此次实验，从而得到了很多宝贵的经验。

第二篇：传感器实验课程总结

实验九  精密二极管检波特性的测量

【实验目的】

1. 了解精密二极管的工作原理与使用条件。

2. 比较精密二极管与普通二极管的检波特性。

3. 学习信号发生器、交流毫伏表及数字电压表的使用。

【实验原理】

    在电子工程和通信工程中常会用到检波，检波就是将交变信号的幅度拾检出来，类似于低频的整流。最常用、最基本的检波元件是检波二极管，检波二极管的结电容较小，开关速率快，主要工作于高频小电流状态。由于实际使用的各类二极管均是由PN结构成，在二极管正向导通情况下总会产生一定的结电压，结电压的存在会是检波效率下降，特别是小信号时结电压对检波效率的影响更大，这是由于二极管特性的非理想性所决定的；因此，为了提高二极管的检波效率就必须克服二极管结电压的影响，即要对二极管的结电压影响实行补偿。精密二极管是一种可以对二极管的结电压影响实行主动补偿的有源电路，图9-1给出了一个简单的精密二极管检波电路；精密二极管主要由检波二极管、高速运算放大器和外围电路元件所构成，通过运算放大器的虚地效应自动补偿检波二极管结电压的影响，使得其输出特性近似于理想二极管；因此在检波过程中，从整体上看信号在通过精密二极管时峰值电压没有损耗，即精密二极管在一定程度上起到理想二极管的作用。利用精密二极管可以大幅度地提高检波效率，在精密二极管的通频带内检波效率接近100%；利用精密二极管还可以方便地将交流信号的幅度逼真地转换为直流信号，便于进行精确测量，达到智能检测的目的，例如：精密二极管与压控振荡器、计算机数据采集系统结合在一起可方便地构成一台智能频率特性测试仪（扫频仪）。另外，由于受到运算放大器带宽增益积的限制，精密二极管的检波频率一般要小于运算放大器带宽的1/500，否则运算放大器的非理想性会增大，从而造成检波效率大幅度下降甚至无法检波，这是精密二极管的一个主要缺陷，在设计和使用精密二极管检波器时应加以注意。

图9-1 简单的精密二极管检波电路

【实验仪器和装置】

精密二极管检波特性实验仪、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。

【实验内容】

1. 精密二极管检波效率的测量：

    调整函数信号发生器为正弦波输出，输出频率1000Hz，函数信号发生器的输出端接入精密二极管检波器和普通检波二极管检波器的共同输入端，用交流毫伏表监测信号发生器的输出幅度，调整信号发生器的输出幅度为有效值0.125V、0.25V、0.50V、0.75V、1.00V、1.25V、1.50V、1.75V、2.00V、2.25V、2.50V、2.75V、3.00V，用数字万用表直流电压档分别测量精密二极管检波器和普通检波二极管检波器的输出直流信号幅度和，记录入表9-1，计算精密二极管检波器和普通检波二极管的检波效率：、，在直角坐标纸上绘出检波效率曲线和  。

2. 精密二极管检波频率带宽的测量：

    调整函数信号发生器正弦波输出信号幅度为有效值1.00V，在输出频率分别为：0.2KHz、0.4K Hz、0.6KHz、0.8KHz、1.0KHz、1.2KHz、1.4KHz、1.6KHz、1.8KHz、2.0KHz、2.2KHz、2.4KHz、2.6KHz、2.8KHz、3.0KHz、3.2KHz、3.4KHz、3.6KHz、3.8KHz、4.0KHz时测量精密二极管检波器的输出直流信号幅度，记录入表9-2，在直角坐标纸上绘出精密二极管检波器检波频率的带宽曲线，确定检波频率的通带宽度（为（）所对应的频率）[即=1V时所对应的频率]。

【数据记录与数据处理】

1. 精密二极管检波效率的测量：

表9-1   精密二极管检波效率的测量

2. 精密二极管检波频率带宽的测量：

   =        V，=            V

表9-2  精密二极管检波频率带宽的测量

【思考题】

1. 运算放大器LF353的带宽为4MHz，试计算用LF353构成精密二极管检波器的检波频率带宽为多少？

2.           试根据图9-1中的、参数，计算用图9-1所示精密二极管检波电路构成调幅波检波器所能检出的调制波最大频率为多少？