单片机综合实习报告
单片机综合实习报告
一、目的与要求
二、系统工作原理
1、LED点阵显示原理2、8051简介及串行口工作原理3、74LS07、74LS164介绍及在本系统中的功能
4、电路原理
三、开发环境及工具材料
四、焊接重点及过程
1、焊接重点
2、焊接过程中遇到的难题及解决过程（可选）
五、程序调试
1、程序流程图
2、调试过程
3、调试总结
六、实习总结及经验心得
班级：自动化姓名：第1页
单片机综合实习指导教师： 附录Ⅰ本文中所用程序源代码
附录Ⅱ系统电路图
1 功能扩展思路
整个功能扩展以配备GSK980TD系统的数控综合实验台为载体。首先利用单片机与接口技术以及电气故障设置电路与故障检测电路对数控综合实验台进行电气故障点设置与诊断, 然后利用高级程序语言设计电气故障设置与诊断界面, 实现电气故障点设置与诊断界面化, 进而简化故障诊断过程, 为数控机床电气故障诊断提供一种新的思路与方法。
2 软件设计
软件设计是功能扩展的核心, 主要包括单片机软件设计与计算机操作界面设计。单片机包括主控单片机与检测单片机。其中主控单片机的功能是负责传输数据和执行相应的命令, 主控单片机主流程软件设计思想如图1所示, 软件设计主要包括通讯部分、I2C方式通讯的部分、故障的设置以及故障的解除四个部分;而检测单片机的软件采用的是等待主控单片机发送命令过来的方式。当主控单片机发送起始信号到来, 首先确认信号是否有效, 若为无效的信号, 则退出, 若是有效的信号则向下执行与主控单片机同步, 同步完成后则开始收集一次数据, 并将数据暂时寄存起来, 开始采用I2C的方式传送数据到主控单片机。完成后则返回主程式, 重新等待下一次的数据传输请求。
计算机的控制软件是采用VC语言写成的。本软件一共分为三个窗体, 第一个窗体为欢迎窗体, 第二个为主操作窗体。主操作窗体如图2所示, 包括端口设置与打开区、实时状态显示开关区、监测点状态显示区、故障点设置区、故障点解除区以及图片显示区。其中监测点状态显示区主要用于显示监测点的实时状态与标准状态, 当设置故障后, 可以根据监测点的实时状态与标准状态的对比[2,3], 找出可能故障点, 并结合图片显示区显示的电气原理图判断出故障点。当确定故障点后, 通过故障点解除区点击相应故障接触按钮, 故障解除。如果判断错误, 提示“判断出错”。如果出现三次错误, 则此故障不能再解除。
3 硬件设计
整个硬件电路设计包括电源电路、主控电路、故障设置电路和故障检测电路。具体设计思想如下。
(1) 电源电路。采用稳压块的方法来获得系统所需的工作电压, 其中采用了L7812和电容C2来获得12V的稳定直流电压, 为故障设置继电器提供12V的工作电压;采用L7805和电容C3来获得5V的稳定直流电压, 为后续的单片机提供5V的工作电压。
(2) 主控电路。包括通讯电路与单片机电路。其中单片机电路如图3所示。整个电路采用了两片单片机连接的方式来构成主要系统, 包括主控单片机和检测单片机。其中主控单片机负责接收计算机发过来的命令, 并将命令转化成相应的控制点, 同时负责把检测单片机检测得到的数据返回到计算机。而检测单片机主要负责检测外部信号。
(3) 故障设置电路与故障检测电路。故障的设置采用了继电器的方式来控制相应的线路通和断。由于单片机不能直接控制继电器动作, 所以使用三极管S9014作开关之用。单片机通过P1端口输出的控制信号通过电阻R1和发光二极管D1构成降压作用和指示作用。降压后的信号输入到三极管的基极中, 信号经三极管放大控制继电器K1的线圈是否得电。而线圈的常闭点的两端接入电路中, 在未设置故障的时候, 保证电路能正常工作。当设置了故障后, 由于继电器吸合断开电路, 而使电路表现出故障。故障检测电路采用了跟故障设置相反的方法设计电路。
4 软件与界面操作
软件与界面操作过程如下:
(1) 双击程序*.EXE“演示程序”文件, 弹出欢迎窗口;
(2) 等待1.5秒后即可进入主程序;
(3) 运行示教机, 检查是否有故障设置。当故障设置成功后, 按下实时状态开, 即可得到如图4所示界面。
通过对比实时状态与标准状态可以得知4号点的状态与标准状态不一致, 而3号点的状态与标准状态一致, 所以可以确认故障是存在8号线上。从而得出故障所在位是KA1与KM1断路。然后按下解除故障按钮, 故障即可消失。
5 结论与讨论
本文以配备GSK980TD系统的数控综合实验台为载体, 针对一种新的数控机床电气故障诊断与维修方法进行了软件与硬件设计。该方法操作简单, 可以通过操作界面直接判断出故障点所在。如果进一步开发, 可以形成数控机床电气故障诊断与排除考试系统, 规范数控机床装调维修工考证。另外, 从另一个角度看, 假如在数控机床上能够显示该数控机床电气控制原理图, 将会在一定程度上降低数控机床故障诊断与排除难度, 提高数控机床工作效率。
参考文献
[1]余建熙.高职院校学生职业能力培养研究[J].内江科技, 2010 (9) :167-168.
[2]韩俊, 陶军, 盛堰, 等.基于单片机控制的孔隙水自动采样器[J].机电工程, 2009 (8) :37-40.
学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 武汉理工大学 题 目: 单片机原理与应用初始条件：
STC89C52 温度采集芯片DS18B20 数码管 MAX232 开关 74LS04 仿真软件
要求完成的主要任务:
1)利用PROTEL等软件进行硬件设计;
2)利用Keil uV2软件完成应用系统软件设计;
3)利用PROTEUS软件进行仿真设计;
4)完成单片机最小系统和应用系统电路板的焊接;
5)对电路进行调试;
6)利用stc-isp软件完成在系统编程、下载，并完成系统软件调试;
7)题目由指导教师提供;
8)要求每个学生单独完成硬件软件设计、仿真、焊接、调试任务;
9)写出实习报告，实习报告主要包括以下内容：目录、摘要、关键词、基
本原理、方案论证、硬件设计、软件设计(带流程图、程序清单)、仿真
结果、实物运行结果照片、结论、参考文献等;
10)实习完成后通过答辩;
11)答辩时交实习报告电子文档，通过答辩后根据修改意见修改并打印、装订成册。
时间安排：
实习时间20xx年12月17日---20xx年12月30日。
指导教师签名： 年 月 日
系主任(或责任教师)签名： 年 月 日
目录
摘 要 ...................................................................... 3
Abstract ................................................................... 4
1 基本原理................................................................... 5
1.1基本原理及原理框图 ....................................................... 5
1.2 STC89C52结构功能介绍 .................................................... 5
2 方案论证................................................................... 7
2.1 数字温度计方案 ........................................................... 7
3 硬件设计................................................................... 8
3.1复位电路 ................................................................. 8
3.1.1上电复位 ................................................................................................................ 8
3.1.2按键复位 ................................................................................................................ 8
3.2振荡电路 ................................................................. 9
3.3 单片机最小系统单片机 .................................................... 10
3.4 显示电路 ................................................................ 10
3.5矩阵键盘电路 ............................................................ 11
3.6 温度采集电路 ............................................................ 11
3.7串口通信电路 ............................................................ 12
3.8总设计电路 .............................................................. 13
4 软件设计.................................................................. 14
4.1 软件介绍 ................................................................ 14
4.1.1设计软件Protel ................................................................................................. 14
4.1.2 程序编写软件Keil ............................................................................................ 14
4.1.3仿真软件Proteus ............................................................................................... 15
4.2 数码管显示 .............................................................. 15
4.3数字温度计的设计 ........................................................ 16
4.4串口通信的设计 .......................................................... 17
5仿真结果 .................................................................. 18
5.1数字温度计仿真 .......................................................... 18
5.2键盘扫描仿真 ............................................................ 18
6 实物调试结果 .............................................................. 19
7元件列表 .................................................................. 20
8参考文献 .................................................................. 22
9实习日记 .................................................................. 23
10附录 ..................................................................... 40
摘 要
单片微型计算机简称单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。随着电子技术的发展，大规模及超大规模集成电路和制造工艺的进一步提高，单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，广泛应用于控制系统、数据采集系统、智能化仪器表等领域。
本次课程设计包括单片机最小系统(包括复位和时钟电路)及供电系统、4*4矩阵键盘、独立6个8段LED数码管显示电路及DS18B20温度传感器。利用Protel电路设计软件进行原理图设计，利用keil软件编程以及proteus软件仿真，借此巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会各种工程软件的使用。
关键字：单片机 最小系统 矩阵键盘 仿真 硬件设计
Abstract
Single chip microcomputer short chip, also known as the micro controller, is a microcomputer is an important branch of. With the development of electronic technology, large-scale and ultra large scale integrated circuit and manufacturing process to further improve, chip for its high reliability, high cost, low voltage, low power consumption and a series of advantages, widely used in control system, data acquisition system, intelligent instrument and meter etc.
The curriculum design, including the smallest single-chip system ( including a reset and clock circuit and power supply system ), 4*4 matrix keyboard, the independent 6 8 LED digital tube display circuit and the temperature sensor DS18B20. Using Protel circuit design software schematic design, using keil software and Proteus Software simulation, to consolidate the SCM application, analog circuit, digital circuit course and learn all kinds of engineering software use.
1 基本原理
1.1基本原理及原理框图
单片机最小系统，是指用最小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、按键输入、显示输出等。单片机接口电路主要用来连接计算机和其他外部设备。本次设计主要完成的扩展电路包括键盘显示电路、数字温度计两大模块。
1.2 STC89C52结构功能介绍
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能COMOS8位微处理器，又称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
一、实习目的 《单片机原理与接口技术》课程实习安排在该课程理论教学结束后进行。其目的是通过实习，使学生进一步弄懂所学到的课本知识，巩固和深化对单片机的结构、指令系统、中断系统、键盘/显示系统、接口技术、系统扩展、定时/计数控制、程序设计、应用开发等基本理论知识的理解，提高单片机应用技术的实践操作技能，掌握单片机应用系统设计、研制方面的一般方法，培养利用单片机进行科技革新、开发和创新的基本能力、为毕业后从事和单片机相关的工作打下一定的基础。
二、实习内容要求 要求能输出4种花型，并能由人工进行花型的切换。可以使用按键，也可以使用波动1)开关来实现切换，方法不限。参考花型：（1）使彩灯从右到左逐一循环点亮。（2）使彩灯交替闪烁。（3）使彩灯从左到右逐一点亮，当全部点亮后同时闪烁一次。（4）使彩灯从两边到中间顺序点亮，直至全部点亮；再将彩灯从中间到两边熄灭，直至全部熄灭。2)循环彩灯的循环速度可调。按键要求：(1)启动/暂停。按动一次启动，再按一次暂停。是一个双态转换键。(2)花型变化。按一次，立即停止当前花型的显示，转换为下一种花型。4种花型可以循环切换。(3)速度+。按键一次，速度略加快一点。(4)速度-。按键一次，速度略减慢一点。(5)在LED显示器上显示相应的花型号。利用TDN86/51二合一微机实验教学系统设计一个用8051单片机控制的循环彩灯控制系统。
三、程序设计
1、程序分模块设计 1)基本程序模块：延时程序、设置按键处理程序、主程序初始化及初值设定 2）LED控制程序
3）取消按键抖动程序 4）控制程序
2、设计流程图
开始
字型码赋值 8155初始化字位码初始值 总控制开关 字位码 C口 花型控制开关 显示数据
查表字形码
C口 花型 显示字形 显示 选择花型 结束
调速 P3.4=0? 否 P3.2=1? 是 否 是 P3.3=1? 加速 P3.1=0? P3.0=0? 是 否 是 否 减速 00 01 10 11 花型1 花型2 花型3 花型4
3、总体设计
充分利用TDN86/51二合一微机实验教学系统的硬件资源来实现循环灯的功能，因此：(1)利用8051的P1端口接发光二极管，以模拟彩灯控制。(2）利用8051的P3端口接拨动开关；利用拨动开关提供逻辑0和逻辑1，模拟按键操作，以实现4种花型之间的切换、加快循环速度、减慢循环速度以及暂停循环灯循环等操作，具体定义如表1.1和表1.2所示。表1.1 拨动开关与对应的花型
K1 K2 花型 0 0 花型1 0 1 花型2 1 0 花型3 1 1 花型4 表1.2 拨动开关功能表 K3 K4 K5 功能 功能 功能 0 0 0 加速无效 减速无效 暂停 1 1 1 加速 减速 启动（3）8051通过8155对LED显示器控制显示相应的花型编号。（4）利用软件子程序或单片机内部的定时/计数器实现定时功能，以模拟循环速度的基准值。
4、设计程序如下： ORG 0000H SETB ET0 LJMP MAIN SETB EX0 ORG 0003H SETB ET1 LJMP JIAN SETB EX1 ORG 0013H SETB EA LJMP JIA LOOP:LCALL KEY ORG 1000H LJMP
LOOP MAIN: MOV
SP, #60H JIAN:JNB P3.2,$ MOV 20H,#8 INC 20H MOV P1,#0FFH INC 20H
MOV
A,20H JIA: JNB
P3.3,$
CJNE A,#14,YY DEC 20H MOV A,#14 DEC 20H YY: MOV 20H,A MOV A,20H RETI JNZ YY MOV A,#02 MOV DPTR, #SEGTAB MOV 20H,A MOVC
A, @A+DPTR
RETI MOV
DPTR, #8002H KEY:MOV A,P3 MOVX @DPTR, A ANL A,#03H MOV A, R2 MOV 19H,A MOV DPTR, #8001H CJNE A,#00H,L1 MOVX @DPTR, A LJMP LP0 MOV R3, #00H L1: CJNE A,#01H,L2 DISP3: DJNZ R3, DISP3 LJMP LP1 INC R0 L2: CJNE A,#02H,L3 RR A LJMP LP2 MOV R2, A L3: LJMP LP3 JB ACC.7, DISP1 DISP: MOV A,#03H RET MOV DPTR,#8000H PUTT: MOV R1,A MOVX @DPTR,A ANL A, #0FH MOV R0,#4FH MOV @R0, A MOV A,27H RET ACALL PUTT LP0: MOV 27H, #01H MOV R0,#4FH LCALL DISP MOV R2,#0FEH MOV DPTR, #TABLE DISP1: MOV DPTR,#8002H MOV R4, #09 MOV A,#00H L6:MOV A, #09 MOVX @DPTR,A SUBB A, R4 MOV A,@R0 LCALL XX
DJNZ R4, L6 MOV A, #09H RET LCALL XX LP1: MOV 27H, #02H MOV A,#10 LCALL DISP LCALL XX MOV DPTR, #TABLE RET LP2: MOV 27H, #03H CJNE A , 19H, PP LCALL DISP MOV R2, 20H MOV DPTR, #TABLE D1:MOV R3, #30 MOV R5, #11 D2:MOV R1, #120 L7: MOV A, #22 DJNZ R1, $ SUBB A, R5 DJNZ R3, D2 LCALL XX DJNZ R2, D1 DJNZ R5, L7 RET RET PP:LJMP LOOP LP3:MOV 27H, #04H SEGTAB:
LCALL
DISP DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H
MOV DPTR, #TABLE TABLE: MOV R6, #09 DB 0FFH L8:MOV A, #30 DB 0FEH ,0FDH ,0FBH ,0F7H ,0EFH ,0DFH ,0B SUBB A, R6 FH ,07FH
LCALL
XX
DB 0AAH,55H DJNZ
R6, L8
DB
RET 7FH,3FH,1FH,0FH,07H,03H,01H,00H,0FFH, 00H XX: MOVC A, @A+DPTR
DB
MOV
P1, A 7EH,3CH,18H,00H,18H,3CH,7EH,0FFH LCALL DEL1S DB 00H RET END DEL1S: JNB P3.4, $ MOV A, P3 ANL A, #03H
四、软、硬件调试 将程序装载进MD51，用U命令调试检查有没有错误，生成HEX文件，装载进8031内，装载成功后，输入G=0000按回车运行，看LED数码显示器显示花形号，二极管按花型的设计亮起。没有装载成功按复位键重装。
五、设计仿真图
六、实习总结与心得 通过这次的实习设计使我认识到我对单片机方面的知识学习得不够透彻，对书本上的很多知识还不能灵活的运用，有很多我们必须的知识没有掌握，还需要在以后的学习中弥补所缺失的知识。了解和掌握了一些编程思想和对I/O口的使用。本次实习的设计是以单片机8051为核心，结合相关的元器件（共阴极LED数码显示器、通用I/O接口芯片8155等），再加上装载设计的汇编程序，以达到LED二极管实现多种花样彩灯的功能及实习设计要求的功能。在实习准备前期，对编程设计不懂，就查阅了很多有关资料，最后还是没能解决实习要求控制彩灯“加减速”的功能，仿真图及程序见附页。实习的时候，“加减速”程序不符合要求，就拿其他程序进行调试，在实习调试的过程
中，遇到很多困难，插线没插好，导致“加减速”按键没能正常工作，还有就是数码管没能正常显示相应花样样式以及运行一段时间后会卡机；最后卡机问题还是没能解决。最后就是觉得自己对本次实习的态度不够认真。附页：
1、设计准备阶段仿真图：
2、设计程序： ORG 0030H JNB P3.2,STAR3 MOV A,#03H LJMP STAR4 MOV DPTR,#8000H STAR0:JNB P3.2,STAR1
MOVX @DPTR,A
SJMP STAR2 MOV R5,#7FH STAR1:MOV R0,A MOV R3,#00H MOV A,#00H MOV R2,#0FEH MOV DPTR,#TAB MOV A,#0FEH MOVC A,@A+DPTR LOOP:JNB P3.1,STAR0 MOV DPTR,#8002H
MOVX @DPTR,A MOVX @DPTR,A MOV R2,#0FEH MOV A,R0 MOV A,R2 MOV P1,A MOV DPTR,#8001H JB P3.5,$ JNB P3.3,NEXT0 RR A LCALL DELAY SWAP A RL A
SJMP LOOP
SJMP LOOP NEXT2:JNB P3.4,NEXT3 NEXT0:JNB P3.4,NEXT1 LCALL DELAY LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 RL A RR A SJMP LOOP SWAP A NEXT1:LCALL DELAY SJMP LOOP LCALL DELAY NEXT3:LCALL DELAY RL A LCALL DELAY SJMP LOOP RR A STAR2:MOV R0,A SWAP A MOV A,#01H
LJMP LOOP
MOV DPTR,#TAB STAR3:MOV A,#02H MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#TAB MOV DPTR,#8002H MOVC A,@A+DPTR MOVX @DPTR,A MOV DPTR,#8002H
MOV A,R2
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#8001H
MOV A,R2
MOVX @DPTR,A
MOV DPTR,#8001H MOV A,R0 MOVX @DPTR,A MOV P1,A MOV A,R5 JB P3.5,$ MOV P1,A JNB P3.3,NEXT2 JB P3.5,$ LCALL DELAY JNB P3.3,NEXT4
LCALL DELAY MOV R1,A LCALL DELAY1 CJNE R1,#0FFH,TWO
INC A
MOV P1,#00H
LCALL DELAY LJMP LOOP TWO: MOV A,R5 STAR4:MOV A,#03H RR A MOV DPTR,#TAB MOV R5,A MOVC A,@A+DPTR LJMP LOOP MOV DPTR,#8002H NEXT4:JNB P3.4,NEXT5
MOVX @DPTR,A LCALL DELAY1
MOV A,R2
LCALL DELAY1
MOV DPTR,#8001H LCALL DELAY1 MOVX @DPTR,A INC A MOV A,R3
MOV R1,A
MOV DPTR,#TAC
CJNE R1,#0FFH,TWO MOVC A,@A+DPTR MOV P1,#00H MOV P1,A
LCALL DELAY
JB P3.5,$
MOV A,R5
JNB P3.3,NEXT6 RR A LCALL DELAY;加速 MOV R5,A MOV A,R3 LJMP LOOP INC A NEXT5:LCALL DELAY CJNE A,#08H,ZOU LCALL DELAY MOV A,#00H INC A ZOU:MOV R3,A
MOV R1,A
LJMP LOOP
CJNE R1,#0FFH,TWO NEXT6:JNB P3.4,NEXT7 MOV P1,#00H LCALL DELAY;减速 MOV A,R5 LCALL DELAY RR A LCALL DELAY MOV R5,A MOV A,R3 INC A
MOV R3,A
CJNE A,#08H,ZOU LJMP LOOP MOV A,#00H NEXT7:LCALL DELAY;正常 LCALL DELAY MOV A,R3 INC A CJNE A,#08H,ZOU MOV A,#00H MOV R3,A LJMP LOOP DELAY:MOV R7,#02H D1: MOV R6,#0FFH D2: DJNZ R6,D2
DJNZ R7,D1
RET DELAY1:MOV R7,#04H
D3:MOV R6,#0FFH
实习名称：生产实习
分项名称：
电路板焊接
系
别： 计算机与通信工程系
专
业：
铁道信号
学
号：
姓
名：
实习地点：
实验中心507
实习时间： 8月14日～ 8月1８日 实习成绩：
指导教师（签字）：
西南交通大学峨眉校区
2012 年 月
１９
日
实习目的和要求：
实习目的：
课程实习是专业理论和实践知识最重要的补充和延伸。单片机系统实训的目的是通过对单片机硬件和软件的综合训练，让学生掌握单片机的硬件知识及设计方法，让学生学习运用课堂所学的理论知识，来解决实际性的问题。通过本次实习，希望学生能够了解各元件的作用及其识别其大小的方法。通过查阅资料，自学一些课外知识，增进学生对电子工艺的感性认识，熟悉电子产品装配、生产制造工艺及过程，学习现代电子设计与制造、单片机及接口技术、获得安全用电、锡焊接技术、电子元器件、以及电子技术文件的制订等基础知识，全面提高学生的实践动手能力和分析问题、解决实际问题的能力，培养其创新精神。实习要求：
通过单片机实验板焊接实习要求学生应具备以下实践动手能力；
１、了解所安排的实习项目的电路工作原理和制作工艺； ２、掌握电子元件的焊接、拆焊技术；
３、认识所用元件的性能以及在所做电路中所起的作用； ４、对电阻、电容、二极管、排阻、开关、按钮等有大概的了解； ５、学习使用万用表对元器件和电路进行调试； ６、培养编写实习报告的能力；
７、提前触及模电、数电及单片机三大技术，与数码产品接轨。
实习内容及完成情况： 8月14日:
（一）实习理论上课：
2012年8月14日,8:30，在412阶教室邬芝权老师首先介绍本次实习对于我们大学生的重要性以及它对于我们应用型人员的必要性，告诉我们务必重视这次实习，为了本次实习有良好的开始邬老师给我们详细讲解了普及焊接所必需的知识，主要内容如下：
一、产品开发流程：市场调研——修理分析——系统设计——硬件设计（原理图）——硬件焊接——硬件测试（其中硬件测试与软件一起联调）
二、元器件的认识
1、电阻：直插、贴片（读数举例：220=22欧，103=10千欧）、排阻（白点部分为公共脚）。
2、电容：（电解>1微法；瓷片<=1微法）封装、直插、贴片。电解电容的正负极：直插：长正短负；贴片：用电表示正极。瓷片电容容值识别：×××pf 104=100nf=0.1uf
3、二极管：方向二极管、功率二极管（整流），方向：黑边为负极
4、发光二极管（LED）
5、芯片：直插、贴片
6、其余：按键：管座；拨码开关（四位、六位、八位等）；接插件：ＵＳＢ接口、串行口接口（公母）、单列、插针、电源插座。
三、焊接方法（手工）：
１、工具及耗材：电熔铁、焊锡丝（内含松香）、松香（助焊）、海绵纸。２、焊接方法：找出温度最高部分：加温——送上焊锡——脱开锡丝——脱开电烙铁。
焊接质量：电连接性能高
有一定机械强度
表面光滑圆润 要领：供给时间、位置
（二）实习所需器材的领取以及练习板的焊接实习
2012年8月14日,10:00，李骐老师带领我们领取焊接所必须的器件、练习板工具、元件。在学生助理的指导下我们开始进行焊接练习，本次练习我们主要懂得了本次实习中烙铁、焊锡丝、钳子等焊接工具的实际操作以及运用，为后面单片机实验电路板的焊接实习打下坚实的基础。
图为练习板
8月15日：
光立方的焊接实习：
本次课程由每两个同学一组团结协共同作完成，其中一个同学用镊子夹住接口处，另一个同学使用焊锡丝合烙铁进行焊接，本次光立方的焊接一小组共分发了３２个发光二极管，分别用两种方式处理它们，一种１３个，另一种３个，最终将其焊成一层４×４的光立方。我们认真完成，经老师检查后没有问题，每个ＬＥＤ灯都能够亮起来。
8月16日：
单片机实验板焊接实习：
本次实习课上老师给我们发放正式单片机实验板元件、电容、电阻以及其他焊接所用的器件。李骐老师首先带领我们认识元件，并告诉我们这些元件的参数及它将要放置的位置，同时我们清理自己的原件是否齐全。
学生助理给我们进行示范性焊接，并在焊接时必须注意的几个部分进行了焊接指导。之后大家对照着实习的要求一丝不苟的对照，焊接有条不紊的进行着。大家对于焊接遇到的问题可以及时请教老师和学长，这也是实习很好的地方，大家可以及时解决自己的问题所在，学到了很多的东西。今天的实习由于自己不是很熟练，进度有点慢，但在自己的努力下，有了较大的进步，还是不错的。主要是在把握焊锡的多少以及焊锡所要的温度上把握还不足，需要更多的训练来提升自己的动手能力。完成了整个焊接电路板工作的一半。
8月17日：
今天的实习继续了昨天的焊接，不过更多的是今天的焊接有了新的任务。今天需要焊接的是贴片的电阻、芯片及LED。相对于昨天的元件，今天的元件实在是太小了。上面标记的数字和标志都很小，需要大家认真仔细的焊接，否则错了连改正都不好进行的。首先领取了元件，还是学长进行了演示，教我们如何来焊接贴片类型的元件。首先点上焊锡，一手拿镊子，一手拿焊锡工具，轻轻地一点，将其一推。元件便焊上去了。我们也认真的按照学长的方法，不敢掉以轻心，生怕自己一失手就焊错就前功尽弃。我们认真的焊着，就等待着明天成果的验收。今天焊完了ＰＣＢ板，还是很高兴的。
图为PCB板
8月18日：
今天我们去交我们的实习成果，老师一一检查，十分仔细。对于每个元件的检查显得一丝不苟，对每个细节都不放过。本着对我们认真负责的态度来做这件事。老师指出我们的不足之处，提醒我们，望以后注意。
实习心得与体会：
大二做实习并不是像大一一样是第一次，但焊电路板却是头一回，觉得很新鲜，每个过程都觉得很有意思。
刚开始的时候，不知道怎么焊，但看看男生，全是一副驾轻就熟的模样，看着很是羡慕，自己却是完全不会。拿着工具，手都在抖，生怕哪里弄错了。还好老师告诉我们，第一次练习的板子是不用了的，放心大胆的练吧。自己才放手去做了。但手还是不是自己的，抖得不行，完全不是意识能够支配的，自己告诉自己，不要紧张，放轻松，但未必能奏效。焊了几个直插的电阻之后，手自然也不抖了，开始的紧张感也消失不见。一开始焊电阻，电阻都不能好好地插入电路板，悬在半空，不能上下。到后来，电阻也能服服帖帖地附在电路板上，也让我甚是欢喜。
第二天的时候，焊接的是光立方，看到老师给看的成品，那神奇的灯光，十分奇特。自己做的时候，就是用16个LED焊接了一层，完全没有了老师给的模板的气势。不过检查的时候，看到灯能够全部的亮起来也十分喜悦。第三天焊接电路板，才发现前些天的焊接完全是小菜一碟。焊接直插型的还好，只是刚开始的时候不能控制焊锡的多少以及焊锡所需的温度。慢慢的焊接还是能够焊好的。
第三天的时候焊了将近电路板的一半。第四天的时候，新的问题又出现了，我们要焊接的是贴片型的电阻、LED、芯片，小到掉桌子上不是自己看到时掉的就决计捡不到了。按照学长的方法，自己慢慢的焊，才发现左右手都不是自己的，完全没有默契可言，头发被烧到几次，但也没有办法，必须继续做下去。慢慢地，静下心来还是可以做好的。
关键词：PIC单片机,LCD,电机控制
1 概述
随着机器人技术的发展, 各种电力拖动的应用, 电力电子的发展, 电机控制系统也在工业和人们生活当中得到广泛的应用, 如电动车、打印设备、机器人等都用到电机控制系统, 经过市场调研发现市场上很多电机控制器, 一些只有部分功能。兼容多种场合应用、操作方便的控制系统较少。因此, 研制开发新型、综合性、多场合兼容电机控制系统有非常重要意义。结合生活实际应用和工作经验, 设计了一款新型直流电机控制器。本控制器是以功能强大、价格低廉的PIC单片机为核心, 以显示键盘, 电机驱动, 传感器, 上位机串口控制, 外部信号控制等电路模块共同组成。
2 系统总体设计方案
PIC单片机处理器经过检测按键、外部电位器和模拟量、外部PWM信号、上位机信号和电机传感器信号, 将取来的信号经过处理后, 送到电机驱动电路模块进而驱动控制直流电机相应动作, 同时, 为了让电机平稳的运转, 将电机传感器传输过来的信号经过PID算法和频率同步算法, 计算结果和检测电机的有关数据送LCD显示模块显示, 让客户较清楚地了解电机实时情况, 以便相应的操作。
3 系统硬件设计
整个系统由信号处理电路、PIC18F单片机系统、直流电机驱动电路和反馈信号检测处理电路等几部分组成。
3.1 单片机系统。
单片机系统主要有CPU、程序存储器E-PROM、数据存储器SRAM、通信功能、多路A/D采样、CCP/PWM功能、RB弱上拉功能、多个定时器、外中断和串行口通讯等组成。为满足多端口多功能设计的要求, 装置设计中采用PIC18F4520单片机。利用PIC18F4520可以减少外围电路, 且其引脚具有防瞬态能力, 可直接与控制电路相连, 无须光电耦合器隔离, 给应用带来极大方便, 另外还可提供20m A的电流, 可直接驱动LCD。
3.2 通信接口电路。
RS-485由于使用了差分电平传输信号, 传输距离比RS-232更长, 最多可以达到3000 m, 因此很适合工业环境下的应用。本设计采用RS-485通信方式与PC机实现通信, 进而实现远程控制。本系统利用RC6、RC7口作为串行接口。
3.3 键盘及显示电路。
3.3.1键盘设计。根据设计需求, 需启/停、加速、减速、设置、换向等按键。可将操作模式及有关参数存入单片机中。以便下次运用时, 直接调出该运行模式, 减小每次繁琐操作。3.3.2显示电路。在本设计中, 显示的主要是参数 (占空比, 转速, 方向) , 选用16*2的TS1620显示屏, 它成本低, 显示较完整。显示电路的设计采用单片机RD0-RD7口作为并行口与TS1620的DB0-DB7相连接, 将RE0-RE2口分别与RS、RW、EN相连。
3.4 AD转换电路模块。
由于PIC18F4520单片机本身带有AD转换接口, 所以不用外加AD转换芯片, 这样就减化了外部电路。该转换电路模块用PIC单片机的AN0、AN1和AN3三个AD转换接口分别作为调速电位器、延时坡度电位器和最大限流电位器接口。
3.5 外部脉冲信号模块。
该系统充分利用PIC18F4520的CCP/PWM接口功能, 为了防止外部脉冲信号对单片机的干扰, 采用光电隔离的方式将外部信号源与PIC单片机隔开。该功能充分利用单片机的CCP功能, 我们选择CCP3口作为该功能的端口。主要用来捕捉外部信号的下降沿作为该脚的中断, 其中外部信号频率设定在0-80KHz范围。经过中断计算脉冲数来反馈到电机驱动电路, 进而控制电机。
3.6 电机传感器信号检测电路。
信号检测电路是用来检测电机运转角度的有关装置。传感器产生的脉冲信号经过74HC14两级驱动放大, 送到单片机RB6、RB7的对应引脚上, 利用单片机RB口的弱上拉功能, 实现单片机对电机的实时检测。
4 系统软件设计
4.1 主程序。
该系统的整个软件设计全部采用模块化程序设计思想, 由系统初始化、按键识别、显示等模块组成。其中, 系统初始化、按键识别及显示模块在主程序中完成, 而中断服务完成TMR0定时1s溢出中断、TMR1外部计数溢出中断、TMR3的1us计数溢出中断、外部脉冲下降沿捕获中断及A/D转换中断等。
4.2 系统初始化模块。
主程序中的系统初始化模块包括对PIC单片机的CPU系统时钟初始化、PIC单片机的I/O方向初始化、TMR0定时/计数器的初始化、TMR1定时/计数器的初始化、TMR3定时/计数器的初始化、CCP模块的初始化和系统相关变量的初始化过程。
4.3 电机运转控制模块。
电机运转控制模块包括电机的方向控制和电机的速度控制, 它们由Motor Direction和Motor PWMData两个变量来控制PIC单片机的CCP模块产生不同的PWM信号送到74LS258对应引脚, 通过74LS75和两个IR2104驱动电机。Motor P-WMData是PWM模块占空比的具体内容, 改变Motor PWMData的值就可以改变电机的速度。
4.4 LCD显示模块。
LCD显示驱动单独做成一个源程序文件和头文件, 可方便其他模块调用。在LCD显示驱动模块中主要是LCD初始化函数LCDLNIT () 、写指令函数LCDWRCOM () 、LCDWRDATA () 、显示字符函数LCDDISP () 。
4.5 上位机软件。
上位机软件用VB编写, 主要用来控制电机的转速、换向、启动/停止、定位等功能。还可以实时监控和记录电机的状态, 使用户清楚地了解电机和控制器的实时状况。人机界面转速在1-3000RPM可选可写, 正反换向选择, 启停和0-360度角度定位选写。若选定远程控制, 则必须事先设定在该模式下, 才可以, 我们选择用RB3口作为启动远程控制选择端, 低电平有效。
5 结论
这种系统的设计有很多的优点, 可以适应多种的应用场合, 既可以现场操作使用又可以实现远程操作, 它还具有操作简单快捷的特点;另外, 这个系统既可选用外部的信号源也可以选择内部的电位器和内部的按键;客户具有很大的选择空间;既可以用LCD显示设备的有关数据也可以使用电脑监控使人一目了然。这个控制器集成了市面上多种电机控制系统的优势, 对PIC18F4520单片机的内部资源做到了充分利用, 例如AD模块, RB上拉多种功能, 利用了多个定时器, 多个中断, 以及CCP等功能。并且巧妙的利用巧妙设计代替复杂设计, 还有易于修改的特点, 这些特性使得产品的开发成本得到节约以及很好的保密性。
参考文献
[1]李学海.PIC单片机应用教程 (基础篇) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2002.
[2]罗翼, 张宏伟.PIC单片机应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社, 2005.
广东纺织职业技术学院 单片机与接口技术实习报告
题目 16*16 LED点阵汉字显示
院（系）
机电工程系
专
业
学生姓名
指导教师
起始日期： 2009年12月16日
广东纺织职业技术学院
单片机与接口技术实习计划及任务书
一、实习任务
《单片机与接口技术》实训课是理论课程的实践教学环节，它是机电技术专业的主要实践技能课程。课程内容包括单片机软件编程与仿真和调试。单片机硬件设计安装与调试，单片机应用系统综合设计，安装与调试等。实训课程的基本任务是：使学生在掌握单片机基础知识的基础上，掌握单片机软硬件的设计、开发、调试能力。具有较好的单片机实际应用能力。为今后从事生产一线的技术工作以及进一步提高科学技术水平打下坚实的基础。同时，结合本课程的特点，逐步培养学生观察分析问题和动手解决问题的能力。
二、项目设计
汉字显示屏广泛应用于汽车报站器，广告屏等。在本实训中，汉字显示屏采用了16*16的点阵模块；汉字显示的原理以在UCDOS中文宋体字库为例，每一字由16行16列的点阵组成显示。即国际汉字库中的每一字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一幅图像。所以在这个汉字屏上不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。
项目要求在16*16的点阵模块上实现一组可移动的汉字或一副简图。
三、报告及方案
1、了解、熟悉单片机开发的特点、方法及趋势。
2、熟悉软件编制、调试的方法、流程。
3、理解单片机控制的原理和特点。
4、养成良好的设计习惯、培养正确的思路和工作态度。
5、熟练运用单片机开发软件——Keill。
四、原理介绍
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1、电路原理图如图所示
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2、电路工作原理分析：
汉字显示在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示。即国标汉字库中的每一个字均由256点阵来表示。我们可以把每一个点理解为一个像素，而把每一个字的字形理解为一副图像。所以在这个汉字屏上不仅可以显示汉字，也可以显示在256像素范围内的任何图形。我是显示汉字“施”，扫描原理如下：在UCDOS中文宋体字库中，每一个字由16行16列的点阵组成显示。如果用8位的AT89C51单片机控制，由于单片机的总线为8位，一个字需要拆分为2个部分，一般我们拆分为上部和下部，上部由8*16点阵组成，下部也由8*16点阵组成。
单片机首先显的是左上角的的第一列的上列的上半部分，即第0 列的p00---p07口。方向为p00到p07，显示汉字“施”时，由上而下排列，为P0.0灭，P0.1灭，P0.3亮，P0.4灭，P0.5灭，P0.6灭，P0.7亮。即二进关系00100011, 转换为16进制国23H。上半部第一列完成后，继续扫描下半部的第一列，为了接线方便，我们使用仍设计成由上往下扫描，即从p27向p20方向扫描，从右图可以看到，这一列为，P2.7亮，P2.6亮，P2.5灭，P2.4灭，P2.3灭，P2.4灭，P2.3亮，P2.2亮，即为1100001，16进制为0C3H.然后单片机转向上半部每二列，仍为00100010，即22H，16进制为22H，这一列完成后继续进行下半部分，二进制为01000001，即16进制41H。依照这个方法，继续进行下面的扫描，一共扫描32个8位，可以得出汉字“施”。
3、显示原理图
1）静态显示原理图 2）静态显示程序编写
3）静态显示工作原理分析
静态显示方式下，所有LED显示器的COM公共极接地（共阴极显示器）或接电源（共阳极显示器），显示器的8个段与并行输出端口的输出端相连。所谓静态显示，就是每一个显示器各笔画段都要独占具有锁存功能的输出口线，CPU把欲显示的字形代码送到输出口上，就可以使显示屏显示出所需的数字或符号。此后，即使CPU不再去访问它，显示的内容也不会消失（因为各笔画段接口具有锁存功能）。
静态显示法的优点是，显示程序十分简单，显示亮度大，由于CPU不必经常扫描显示器，所以节约了CPU的工作时间。但静态显示也有其缺点，主要是占用的I/O口线较多，硬件成本也较高。所以，静态显示法常用在显示器数目较少的应用系统中。
五、心得体会
时间如白驹过隙，一晃一个星期就过去了，在这个星期里，我们迎来了单片机与接口技术的实习。此次我们实习的内容是了解矩阵LED显示的基本原理和功能，掌握16*16矩阵LED和单片机的硬件和软件接口设计方法以及完成驱动程序的编程。
这次实习的要求是在16*16的点阵模块上实现一组可移动的汉字或一幅简图，因为这前我们在课堂上还没有学习到这个程度，所以在开始实习的时候老师就为我们讲解了一下，在显示一个点的基础上显示不同的点，从而组成汉字或简图。在认真听了老师对实验的讲解后，广东纺织职业技术学院
我们就开始画点阵图，编写自己的程序。
这次实习，我们是以小组为单位的。在编写程序时，我却忘了点阵图里面每个点的表示方法，后来通过同学的帮忙，我终于编写出静态“施”的程序。
在实验室中，老师先教我们接线，怎样检查线的好坏，因为这关系到后面编写的程序能否显示。当这些准备工作都做好时，我就把我要显示的“施”字的程序打到电脑上，但却发现程序有错误，经过反复的检查才发现原来有一步程序中的00H，打成了ooH。程序没问题时，就操作保存——复位——显示，在显示屏上，清晰鲜艳的“施”字宣告我静态显示实验成功了。接下来，就开始我们的动态显示的编程，这就需要我们去查找相关的资料了。经过了我们的努力和请教老师，我们终于把动态的程序编出来了，看着显示屏上从左到右，不断循环走过的“施”字，一种成就感油然而生。
在这次实习过程中，我发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。但我们通过查阅大量有关资料，并在小组中互相讨论，交流经验和自学，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。其次，在这次实习中，我们运用到了其它所学的专业课知识，如：电子CAD，这让我明白各个学科都不可能独立的，知识是相通的，这是我这次实习的又一收获。
另外，这次实习让我感到了团队合作的重要性。在团队中，我们互帮互助，对整个实习来说，这是至关重要的。还有要感谢指导老师在我们遇到困难时，给予我们的建议与鼓励。
一个星期的实习虽然结束了，但是从中学到的知识会让我受益终身。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。
附件一：动态点阵信息图 2
5
广东纺织职业技术学院 8 1113 14
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附件二：动态显示程序编写
ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: MOV P0,#00H MOV P3,#00H L1: MOV P1,#00H MOV R4,#250 MOV R5,#13 MOV DPTR,#TAB1 L2: LCALL DISPLAY MOV A,DPL ADD A,#32 MOV DPL,A MOV A,DPH ADDC A,#0 MOV DPH,A DJNZ R5,L2 AJMP L1 DISPLAY: MOV R3,#16 MOV R1,#00H MOV R2,#00H L3: MOV A,R1 MOV P1,A MOV A,R2 MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A INC R2 MOV A,R2 MOVC A,@A+DPTR MOV P3,A INC R1 INC R2 DJNZ R3,L3 DJNZ R4,DISPLAY
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RET TAB1: DB 22H,41H,23H,0C3H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB2: DB 2FH,0C1H,22H,01H,22H,41H,23H,0C3H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB3: DB 22H,01H,22H,01H,2FH,0C1H,22H,01H DB 22H,41H,23H,0C3H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB4 : DB F2H,00H,27H,FFH,22H,01H,22H,01H DB 2FH,0C1H,22H,01H,22H,41H,23H,0C3H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB5: DB 25H,0FFH,08H,00H,F2H,00H,27H,0FFH DB 22H,01H,22H,01H,2FH,0C1H,22H,01H DB 22H,41H,23H,0C3H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB6: DB 21H,03H,21H,01H,25H,0FFH,08H,00H DB F2H,00H,27H,0FFH,22H,01H,22H,01H DB 2FH,0C1H,22H,01H,22H,41H,23H,0C3H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H TAB7: DB 0AFH,00H,79H,00H,21H,03H,21H,01H DB 25H,0FFH,08H,00H,F2H,00H,27H,0FFH DB 22H,01H,22H,01H,2FH,0C1H,22H,01H DB 22H,41H,23H,0C3H,00H,00H,00H,00H TAB8: DB 20H,0FH,20H,F0H,0AFH,00H,79H,00H DB 21H,03H,21H,01H,25H,0FFH,08H,00H DB F2H,00H,27H,0FFH,22H,01H,22H,01H DB 2FH,0C1H,22H,01H,22H,41H,23H,0C3H TAB9: DB 00H,00H,00H,00H,20H,0FH,20H,F0H, DB 0AFH,00H,79H,00H,21H,03H,21H,01H DB 25H,0FFH,08H,00H,F2H,00H,27H,0FFH DB 22H,01H,22H,01H,2FH,0C1H,22H,01H TAB10: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 20H,0FH,20H,F0H,0AFH,00H,79H,00H DB 21H,03H,21H,01H,25H,0FFH,08H,00H DB F2H,00H,27H,0FFH,22H,01H,22H,01H TAB11: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,20H,0FH,20H,F0H DB 0AFH,00H,79H,00H,21H,03H,21H,01H
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DB 25H,0FFH,08H,00H,F2H,00H,27H,0FFH TAB12: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 20H,0FH,20H,F0H, 0AFH,00H,79H,00H DB 21H,03H,21H,01H,25H,0FFH,08H,00H TAB13: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,20H,0FH,20H,F0H DB 0AFH,00H,79H,00H,21H,03H,21H,01H TAB14: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 20H,0FH,20H,F0H,0AFH,00H,79H,00H TAB15: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,0AFH,00H,79H,00H TAB16: DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H DB 00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H,00H
