基于單片機(jī)控制的投票器(分機(jī))設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）word格式

1、單片機(jī)投票器(分機(jī))設(shè)計(jì)摘要：近年來(lái)隨著科技的飛速開(kāi)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善?；趩纹瑱C(jī)串行通訊技術(shù)的投票器分機(jī)的設(shè)計(jì)制作過(guò)程，以MCS-51系列單片機(jī)為控制核心設(shè)計(jì)投票系統(tǒng)的分機(jī)控制器。投票器分機(jī)由單片機(jī)、三個(gè)按鍵、兩個(gè)指示燈和串行通信接口等組成.三個(gè)鍵分別表示贊成、反對(duì)和棄權(quán)，可由多臺(tái)分機(jī)與一臺(tái)主機(jī)構(gòu)成一個(gè)投票系統(tǒng)，投票前由主持人按主機(jī)復(fù)位鍵對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所有分機(jī)進(jìn)行復(fù)位初始化，接著

2、進(jìn)行投票，到投票結(jié)果被主機(jī)接收完成投票。本系統(tǒng)功率較小，操作簡(jiǎn)單，有較強(qiáng)的實(shí)用性等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞:單片機(jī)；投票器：分機(jī)；接口電路：多機(jī)通訊原理目 錄1 選題意義、方案論證. 32 系統(tǒng)組成原理與主要功能. .33 硬件電路設(shè)計(jì). 5 3.1 MCS-51單片機(jī)的選擇及芯片參數(shù) .53.2 RS-485芯片選擇及其參數(shù) .7 3.3 時(shí)鐘電路及復(fù)位電路 .93.4 按鍵及指示燈設(shè)計(jì).93.5 串行通訊接口的電路設(shè)計(jì) . . 94 軟件程序設(shè)計(jì).941 根本原理 . .942 通訊協(xié)議 .105 軟、硬件調(diào)試及性能分析. 136 結(jié)論. 13課程設(shè)計(jì)體會(huì). 13參考文獻(xiàn) . 15附錄.16附錄1 電

3、路原理圖.16 附錄2 程序清單.171 選題意義、方案論證本設(shè)計(jì)要求利用MCS-51系列單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)投票系統(tǒng)的分機(jī)控制器，用于表決活動(dòng)。要求多人投票時(shí)人手一臺(tái)，投票結(jié)果以最簡(jiǎn)單的雙絞線實(shí)現(xiàn)與主機(jī)通訊。由設(shè)計(jì)要求可知本設(shè)計(jì)所要求的投票器分機(jī)應(yīng)當(dāng)考慮其實(shí)際工作意義，以此為出發(fā)點(diǎn)，最好選用低功耗適合電池供電的且適合于家用電器控制，分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的單片機(jī)，且要考慮價(jià)格等多方面因素。經(jīng)分析后，按要求采用以MCS51為內(nèi)核的單片機(jī)，最終選定采用 HYPERLINK :/ zymcu /datasheet/atmel/At89c2051.pdf t _blank AT89C2051 8位單片機(jī)。

4、在硬件電路設(shè)計(jì)上，確定分機(jī)機(jī)號(hào)時(shí)我們采用了不同的設(shè)計(jì)方式，一是在單片機(jī)的引腳上接電路通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)的控制來(lái)選擇機(jī)號(hào)，二是將每臺(tái)分機(jī)的機(jī)號(hào)通過(guò)程序刻錄到單片機(jī)中。按節(jié)省的原那么我選擇了第二種方法，另外在程序編寫(xiě)上，本人采用了簡(jiǎn)潔易懂的C語(yǔ)言程序編寫(xiě)。本設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)在串行通訊接口的電路設(shè)計(jì)以及多機(jī)通訊方法的程序編寫(xiě)。系統(tǒng)組成原理與主要功能本設(shè)計(jì)原理框圖如下：投票器分機(jī)由單片機(jī)，三個(gè)按鍵，二個(gè)指示燈和串行通訊接口組成。三個(gè)按鍵分別表示同意，反對(duì)，棄權(quán)，投票前由主機(jī)對(duì)所有分機(jī)進(jìn)行復(fù)位初始化，此時(shí)紅色電源指示燈閃爍，投票時(shí)投票者可按下三個(gè)鍵中任意一個(gè)，那么紅色指示燈停止閃爍，如果主機(jī)接受到投票結(jié)果那么綠色

5、指示燈亮，表示投票有效。在指示燈熄滅前可以進(jìn)行改投，一旦所有投票者完成投票，那么綠色指示燈熄滅，完成一次投票?，F(xiàn)簡(jiǎn)單介紹多機(jī)通訊的工作原理如下：通過(guò)MCS-51單片機(jī)串行口實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)與多臺(tái)從機(jī)進(jìn)行通信，主機(jī)和從機(jī)之間能夠相互發(fā)送和接收信息。但從機(jī)與從機(jī)之間不能相互通信。MCS-51單片機(jī)串行口的方式2和方式3是9位異步通信。發(fā)送信息時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位由TB8取得，接收信息的第9位放于RB8中，而接收是否有效要受SM2位影響。當(dāng)SM2=0時(shí)，無(wú)論接收的RB8位是0還是1，接收都有效，RI都置1；當(dāng)SM2=1時(shí)，只有接收的RB8位等于1時(shí)，接收才有效，RI才置1。利用這個(gè)特性便可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信

6、。多機(jī)通信時(shí)，主機(jī)每一次都向從機(jī)傳送兩個(gè)字節(jié)信息，先傳送從機(jī)的地址信息，再傳送數(shù)據(jù)信息。處理時(shí)，地址信息的TB8位設(shè)為1，數(shù)據(jù)信息的TB8位設(shè)為0。多機(jī)通信過(guò)程如下：1所有從機(jī)的SM2位開(kāi)始都置為1，都能夠接收主機(jī)送來(lái)的地址。2主機(jī)發(fā)送一幀地址信息，包含8位的從機(jī)地址，TB8置1，表示發(fā)送的為地址幀。3由于所有從機(jī)的SM2位都為1，從機(jī)都能接收主機(jī)發(fā)送來(lái)的地址，從機(jī)接收到主機(jī)送來(lái)的地址后與從機(jī)的地址相比擬，如接收的地址與本機(jī)的地址相同，那么使SM2位為0，準(zhǔn)備接收主機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)，如果不同，那么不作處理。4主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)TB8置為0，那么只有SM2位為0的從機(jī)可以接收主機(jī)送來(lái)的數(shù)據(jù)。這

7、樣就實(shí)現(xiàn)主機(jī)從多臺(tái)從機(jī)選擇一臺(tái)從機(jī)進(jìn)行通信了。3 硬件電路設(shè)計(jì) MCS-51單片機(jī)的選擇及芯片參數(shù) AT89C2051是由ATMEL公司推出的一種小型單片機(jī)。其主要特點(diǎn)為采用Flash存貯器技術(shù)，降低了制造本錢(qián)，其軟件、硬件與MCS-51完全兼容，其程序的電可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比擬容易。圖1 AT89CO51引腳圖 引腳 89C2051共有20條引腳：P1口共8腳，準(zhǔn)雙向端口。P3.0P3.6共7腳保存了全部的P3的第二功能，如P3.0、P3.1的串行通訊功能，P3.2、P3.3的中斷輸入功能，P3.4、P3.5的定時(shí)器輸入功能。 表1 P3口特殊功能P3口引腳特殊功能RXD傳行輸入口T

8、XD傳行輸出口INT0外部中斷0INT1外部中斷1T0定時(shí)器0外部輸入T1定時(shí)器1外部輸入3.1.2 電源 89C2051有很寬的工作電源電壓，可為2.76V,當(dāng)工作在3V時(shí)，電流相當(dāng)于6V工作時(shí)的1/4。AT 89C2051工作于12Hz時(shí)，動(dòng)態(tài)電流為5.5mA，空閑態(tài)為1mA,掉電態(tài)僅為20nA。這樣小的功耗很適合于電池供電的小型控制系統(tǒng)。 存儲(chǔ)器89C2051片內(nèi)含有2k字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器，128字節(jié)的片內(nèi)RAM,與80C31內(nèi)部完全類(lèi)似。由于2051內(nèi)部設(shè)計(jì)全靜態(tài)工作，所以允許工作的時(shí)鐘為020MHz,也就是說(shuō)，允許在低速工作時(shí)，不破壞RAM內(nèi)容。相比之下，一般8031對(duì)最低工

9、作時(shí)鐘限制為3.5MHz，因?yàn)槠鋬?nèi)部的RAM是動(dòng)態(tài)刷新的。89C2051不允許構(gòu)造外部總線來(lái)擴(kuò)充程序/數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以它也不需要ALEPSEN、RD、WR一類(lèi)的引腳。3.1.4 內(nèi)部I/O控制89C2051在內(nèi)部I/O控制上繼承了MCS51的特性： 5路2級(jí)優(yōu)待中斷串口，2路定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。3.1.5 性能價(jià)格比下面就目前國(guó)內(nèi)全勝較多的兩種單片機(jī)，討論一下2051的性能價(jià)格比。 (1) 與80C31系統(tǒng)相比擬如果需要構(gòu)成一個(gè)80C31的最小系統(tǒng)的話，除了CPU之外，至少需要一片27C64,而系統(tǒng)的有效引腳和89C2051根本相同。從元器件的本錢(qián)，電路板的面積和加密性來(lái)看，使用89C2051都是

10、合算的。 (2) 與PIC單片機(jī)比擬 89C2051的價(jià)格高于PIC的OTP型號(hào)，但大大低于PIC的EPROM型，89C2051片內(nèi)不含WatchDog，這是89C2051的缺乏之處，中斷系統(tǒng)堆棧結(jié)構(gòu)、串等通訊筆定時(shí)器系統(tǒng)都大大強(qiáng)于PIC系統(tǒng)。由于PIC芯片中無(wú)標(biāo)準(zhǔn)串等口，所以在單片機(jī)的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上面，PIC不太適合。與PIC相比2051更適合于較復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)合，適合一些軟件需要屢次修改的應(yīng)用?？傮w來(lái)看2051有以下特點(diǎn)：12051采用的是MCS51的核心，十分容易為廣闊用戶所接受；22051內(nèi)部根本保持了80C31的硬件I/O功能；32051的Flash存貯器技術(shù)，可重復(fù)擦/寫(xiě)1000次以上，

11、容易解悶調(diào)試手段；4更適合小批量系統(tǒng)的應(yīng)用，容易實(shí)現(xiàn)軟件的升級(jí)。589C2051適合于家用電器控制，分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，I/O量缺乏不是很大的應(yīng)用系統(tǒng)。3.2 RS-485芯片選擇及其參數(shù)RS485是美國(guó)電氣工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點(diǎn)通訊標(biāo)準(zhǔn)。它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以到達(dá)1.2 km；最大可連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)200 mV；最大傳輸速率可達(dá)2.5 Mb/s。由此可見(jiàn)，RS485協(xié)議正是針對(duì)遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點(diǎn)通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。RS-485具有以下特點(diǎn)：1 RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+26V表示；邏輯“0

12、”以兩線間的電壓差為-26V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。 2 RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 3 RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 MAX485接口芯片是MAXim公司的一種RS485芯片。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 A，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平的功能。MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需

13、分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選120的電阻?？梢源锌谌‰?，可以驅(qū)動(dòng)MAX232與MAX485實(shí)現(xiàn)通信。沒(méi)加負(fù)載時(shí)電壓有5.16V，加負(fù)載后降制3V左右。表

14、2 MAX485 引腳功能定義引 腳名 稱(chēng)功 能MAX4851RO接收器輸出,當(dāng)AB200MV.RO=1,當(dāng)A0;i-) for(j=20;j0;j-) for(k=248;k0;k-); 整個(gè)程序的設(shè)計(jì)流程圖如下所示： 圖2 程序流程圖5 軟、硬件調(diào)試及性能分析硬件局部設(shè)計(jì)好后經(jīng)過(guò)老師的驗(yàn)證可以采用，后編寫(xiě)程序，并將程序在實(shí)驗(yàn)室輸入偉福仿真器對(duì)程序進(jìn)行編譯，但顯示無(wú)法編譯，經(jīng)分析后知是仿真器中未添加C語(yǔ)言編譯器，經(jīng)過(guò)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)有幾處編譯錯(cuò)誤，原因是人為的輸入錯(cuò)誤。在次經(jīng)過(guò)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)仍有錯(cuò)誤，通過(guò)電腦指正，猜想應(yīng)該是在程序編寫(xiě)時(shí)由于疏忽而導(dǎo)致的大括號(hào)配對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)仔細(xì)的檢查理清思路后改正，

15、順利編譯成功，由硬件支持可觀察結(jié)果，通過(guò)設(shè)計(jì)的三個(gè)按鍵操作，與雙絞線輸出端連接的臨時(shí)替代主機(jī)的信號(hào)燈有信號(hào)顯示，但效果不明顯，分析后可知原因是信號(hào)傳輸速率太快肉眼無(wú)法識(shí)別，假設(shè)想觀察出明顯效果，可設(shè)置延時(shí)程序或多波特率進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)調(diào)試后可知該設(shè)計(jì)符合要求，設(shè)計(jì)結(jié)束。6 結(jié)論經(jīng)過(guò)屢次修改，本設(shè)計(jì)根本符合了實(shí)際要求的功能即：利用MCS-51系列單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)投票系統(tǒng)的分機(jī)控制器，用于表決活動(dòng)。要求多人投票時(shí)人手一臺(tái)，投票結(jié)果以最簡(jiǎn)單的雙絞線實(shí)現(xiàn)與主機(jī)通訊。并且通過(guò)學(xué)習(xí)不同設(shè)計(jì)方案，開(kāi)闊了我們的設(shè)計(jì)思路。本組同學(xué)齊心協(xié)力，共同克服了許多困難，較成功的本次設(shè)計(jì)任務(wù)。課程設(shè)計(jì)體會(huì)通過(guò)為期兩周的課

16、程設(shè)計(jì)，使我在實(shí)踐上認(rèn)識(shí)到了單片機(jī)的作用。在以前的課堂上學(xué)習(xí)的只是理論知識(shí)，而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中還有好多不曾學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，這些東西更加的實(shí)用。因此單片機(jī)課程設(shè)計(jì)也促進(jìn)了我們對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，使自己掌握了更多單片機(jī)的用法。單片機(jī)的學(xué)習(xí)不只是理論根底的學(xué)習(xí)，更重要的是能夠應(yīng)用，在實(shí)踐中掌握它。在本次設(shè)計(jì)中我所接到的任務(wù)是設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的投票器分機(jī)的設(shè)計(jì)，從剛開(kāi)始的時(shí)候我看到設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)毫無(wú)頭緒，后來(lái)在老師和同學(xué)的幫助下，慢慢的找到了設(shè)計(jì)思路，同學(xué)的提醒給了我很大的啟發(fā)，要把整個(gè)設(shè)計(jì)分成很多局部，讓后一步步來(lái)，最后就是完成組裝就可以了。都是鄧?yán)蠋煹闹笇?dǎo)才讓我在短短的時(shí)間里掌握了多機(jī)通訊的設(shè)計(jì)原理

17、，后來(lái)又經(jīng)過(guò)老師的指點(diǎn)在程序上慢慢的改正最終才有了結(jié)果。 另外在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中我有一些自己的體悟，希望能和同學(xué)們進(jìn)行交流。1、在設(shè)計(jì)程序之前,務(wù)必要對(duì)所用單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個(gè)系統(tǒng)的了解,知道該單片機(jī)片內(nèi)有哪些資源。2、設(shè)計(jì)程序采用什么編程語(yǔ)言并不是非常重要,關(guān)鍵要有一個(gè)清晰的思路和一個(gè)完整的軟件流程圖。3、在設(shè)計(jì)程序時(shí),不能想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好,先寫(xiě)好所需的程序段，然后再在寫(xiě)主程序。反復(fù)修改,不斷改良是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。4、要發(fā)揮團(tuán)隊(duì)合作精神，不管是查找資料還是編寫(xiě)程序，多人的力量是無(wú)窮的，特別是寫(xiě)程序過(guò)程中要多討論，可以開(kāi)拓思路，到達(dá)事半功倍的效果。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，好比是我們?nèi)祟?lèi)

18、成長(zhǎng)的歷程，常有一些不如意，但畢竟這是第一次做課程設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，并在小組中互相討論，交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，假設(shè)遇到實(shí)在搞不明白的問(wèn)題就會(huì)及時(shí)請(qǐng)教老師，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的還有缺乏的地方，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富。單片機(jī)課程設(shè)計(jì)雖然結(jié)束了