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《电子制作》 实验设计说明书 设 计 者： 蒋贵春 学 号： 1040515436（22） 院（系）： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 指导教师： 盛 卫 锋 2017年 12月 27 日 概述 随着计算机技术的飞速发展，以控制功能而著称的单片机已越来越广泛地应用到各行各业的智能控制中去。单片机体积小、成本低，硬件结构简单，对硬件知识的要求不大，尤其适合于非电专业的工程技术人员用来设计实用的工业控制器。电子制作就是一门融硬件设计、硬件装配、软件设计、软件调试为一体的课程。学生根据指导书提出的设计要求，设计出符合要求的电气原理图；并用电子CAD软件（Altium Designer DXP）设计出原理图及印制线路板，装配元器件并进行调试，使硬件系统正常工作；最后根据设计要求编制单片机源程序，并能调试通过，使控制器达到设计要求。由于设计时间限制，硬件原理图及线路板已由教师设计完成，学生可按照设计要求进行装配及调试，然后再按照设计要求进行软件设计及软件调试，从而基本上达到设计一个完整控制系统的要求。 电气原理图 控制电路介绍 为满足不同功能的设计要求，一块电路板上设计出多个常用的功能电路，供使用者选用。印制线路板包含： 4×4共16个键的矩阵键盘； 四位LED数码管显示器； 8位串行A/D转换接口； 8位串行D/A转换接口； 四相步进电机驱动接口； EEPROM串行存储电路； RS-232电平转换电路； DC12V稳压电源输入接口； USB电源转换接口（DC5V）； ISP编程接口。 1．键盘 键盘采用4×4矩阵键盘，由P2.0~P2.3为行线、P1.4~P1.7为列线而组成4×4的方阵，用软件扫描的方法可以确定每个键的键值。在设计中，每个键可以用来数据及命令的输入。 2．显示器 显示器采用LED数码管动态显示方法，P0口输出字符的显示码，位码由P2.4~P2.7来控制。动态显示的成本极低，但占用CPU接口资源较多，本设计中共采用了12根口线。另外由于显示器的不断动态刷新，占用了CPU的部分工作时间，所以对一些时间要求较高的控制系统，则应考虑显示器显示占用的时间。 3．A/D转换器 本控制器的A/D转换器采用了8位串行A/D转换器，型号为TLC549，模拟信号由2脚输入，A/D转换后的8位二进制数由6脚串行输出，7脚为脉冲信号输入端，5脚为片选端。该A/D转换器体积小，速度高（较双积分式）输出接口少，性价比高，非常适合一些进度要求不高、廉价的工业控制器。 4．D/A转换器 本控制器的D/A转换器采用了8位串行D/A转换器，型号为TLC5620，是 美国德州仪器 (TI)公司推出的带串行控制的四路8位数/模转换器,电压型输出，建立时间10us。该转换器中的每一路均有输入锁存器和DAC锁存器等两级缓冲器 ,同时具有一个输出量程开关、一个8位DAC电路以及一个电压输出电路。 5．步进电机的驱动接口电路 本控制器中设计了一个4相步进电机的驱动接口电路，脉冲分配信号由P3.4~P3.7输出，经功率放大器2003的放大，可以驱动DC12V的步进电机，环形分配可由软件完成。 6．EEPROM串行存储电路 本控制器中设计了一个2K位容量的串行EEPROM，型号为24LC02。 7．RS-232电平转换电路 本控制器中设计了一个RS-232电平转换电路，通过该电路单片机UART可以直接与PC机进行通讯。 8．电源 控制电源可以由单放机DC12V稳压电源提供，该电源可以用于步进电机的驱动，同时通过线性三端稳压器7805为其它电路提供电源；如果不需要使用步进电机，整个控制系统的DC5V电源可以从普通计算机的USB接口采集，使用时只要把USB接线一头接微机USB端口，另一头接控制器上的2芯电源接口即可。 9．编程接口 微处理器采用AT89S51，AT89S51具有ISP在线编程功能，P1.5~P1.7为编程接口，软件编译和调试请见相关视频。 设计题目 1.实时时钟 工作原理：采用单片机内部定时器精密定时，四位数码管显示年、月、日、时、分、秒等，用键盘可以进行时间预置、时间显示内容设置、时间运行方式设置等。 设计要求： 1.用键盘切换的方式，分别显示年月日或者时分秒； 2.用键盘预置年、月、日、时、分、秒等； 3.可以倒计时，倒计时单位为分； 4.每一秒4个小数点闪烁一次； 5.定时闹钟功能，蜂鸣器鸣叫提示。 6.时钟误差每日不大于1秒。 2.电子计算器 工作原理：单片机具有较强的计算功能，利用控制器上的键盘显示即可设计简单的计算器。把16个键分别赋予0～9十个数字键、＋号键、—号键、×号键、÷号键、＝键等，如键不够，也可以采用双功能键方式，即按下双功能键Shift，则下一次按的键为第二功能键。根据平时操作