51单片机与SD卡的接口电路和程序
51单片机与SD卡的接口电路和程序(1)
长期以来，以Flash Memory为存储体的SD卡因具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而被广泛应用于消费类电子产品中。特别是近年来，随着价格不断下降且存储容量不断提高，它的应用范围日益增广。当数据采集系统需要长时间地采集、记录海量数据时，选择SD卡作为存储媒质是开发者们一个很好的选择。在电能监测以及无功补偿系统中，要连续记录大量的电压、电流、有功功率、无功功率以及时间等参数，当单片机采集到这些数据时可以利用SD作为存储媒质。本文主要介绍了SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的应用方案。
设计方案
应用AT89C52读写SD卡有两点需要注意。首先，需要寻找一个实现AT89C52单片机与SD卡通讯的解决方案；其次，SD卡所能接受的逻辑电平与AT89C52提供的逻辑电平不匹配，需要解决电平匹配问题。
通讯模式
SD卡有两个可选的通讯协议：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡标准的读写方式，但是在选用SD模式时，往往需要选择带有SD卡控制器接口的MCU，或者必须加入额外的SD卡控制单元以支持SD卡的读写。然而，AT89C52单片机没有集成SD卡控制器接口，若选用SD模式通讯就无形中增加了产品的硬件成本。在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况下，选用SPI模式可以说是一种最佳的解决方案。因为在SPI 模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交换，并且目前市场上很多MCU都集成有现成的SPI接口电路，采用SPI模式对SD卡进行读写操作可大大简化硬件电路的设计。
虽然AT89C52不带SD卡硬件控制器，也没有现成的SPI接口模块，但是可以用软件模拟出SPI总线时序。本文用SPI总线模式读写SD卡。
电平匹配
SD卡的逻辑电平相当于3.3V TTL电平标准，而控制芯片AT89C52的逻辑电平为5V CMOS电平标准。因此，它们之间不能直接相连，否则会有烧毁SD卡的可能。出于对安全工作的考虑，有必要解决电平匹配问题。
要解决这一问题，最根本的就是解决逻辑器件接口的电平兼容问题，原则主要有两条：一为输出电平器件输出高电平的最小电压值，应该大于接收电平器件识别为高电平的最低电压值；另一条为输出电平器件输出低电平的最大电压值，应该小于接收电平器件识别为低电平的最高电压值。
一般来说，通用的电平转换方案是采用类似SN74ALVC4245的专用电平转换芯片，这类芯片不仅可以用作升压和降压，而且允许两边电源不同步。但是，这个方案代价相对昂贵，而且一般的专用电平转换芯片都是同时转换8路、16路或者更多路数的电平，相对本系统仅仅需要转换3路来说是一种资源的浪费。
考虑到SD卡在SPI协议的工作模式下，通讯都是单向的，于是在单片机向SD卡传输数据时采用晶体管加上拉电阻法的方案，基本电路如图1所示。而在SD卡向单片机传输数据时可以直接连接，因为它们之间的电平刚好满足上述的电平兼容原则，既经济又实用。
这个方案需要双电源供电（一个5V电源、一个3.3V电源供电），3.3V电源可以用AMS1117稳压管从5V 电源稳压获取。
硬件接口设计
SD卡提供9Pin的引脚接口便于外围电路对其进行操作，9Pin的引脚随工作模式的不同有所差异。在SPI模式下，引脚1（DAT3）作为SPI片选线CS用，引脚2（CMD）用作SPI总线的数据输出线MOSI，而引脚7（DAT0）为数据输入线MISO，引脚5用作时钟线（CLK）。除电源和地，保留引脚可悬空。
的MCU是ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机AT89C52，内含8K字节的可反复擦写的只读程序存储器和256字节的随机存储数据存储器。由于AT89C52只有256字节的数据存储器，而SD卡的数据写入是以块为单位，每块为512字节，所以需要在单片机最小系统上增加一片RAM。本系统中RAM 选用存储器芯片HM62256，容量为32K。对RAM进行读写时，锁存器把低8位地址锁存，与P2口的8位地址数据构成16位地址空间，从而可使SD卡一次读写512字节的块操作。系统硬件图如图2所示。
软件设计
SPI工作模式
SD卡在上电初期自动进入SD总线模式，在此模式下向SD卡发送复位命令CMD0。如果SD卡在接收复位命令过程中CS低电平有效，则进入SPI模式，否则工作在SD总线模式。
对于不带SPI串行总线接口的AT89C52单片机来说，用软件来模拟SPI总线操作的具体做法是：将P1.5口（模拟CLK线）的初始状态设置为1，而在允许接收后再置P1.5为0。这样，MCU在输出1位SCK时钟的同时，将使接口芯片串行左移，从而输出1位数据至AT89C52单片机的P1.7（模拟MISO线），此后再置P1.5为1，使单片机从P1.6（模拟MOSI线）输出1位数据（先为高位）至串行接口芯片。至此，模拟1位数据输入输出便完成。此后再置P1.5为0，模拟下1位数据的输入输出，依此循环8次，即可完成1次通过SPI总线传输8位数据的操作。
本文的实现程序把SPI总线读写功能集成在一起，传递的val变量既是向SPI写的数据，也是从SPI读取的数据。具体程序如下：（程序是在Keil uVision2的编译环境下编写）
sbit CS=P3^5;
sbit CLK= P1^5;
sbit DataI=P1^7;
sbit DataO=P1^6;
#define SD_Disable() CS=1 //片选关
#define SD_Enable() CS=0 //片选开
unsigned char SPI_TransferByte(unsigned char val)
{
unsigned char BitCounter;
for(BitCounter=8; BiCounter!=0; BitCounter--)
{ CLK=0;
DataI=0; // write
if(val&0x80) DataI=1;
val<<=1;
CLK=1;
if(DataO)val|=1; // read
}
CLK=0;
return val;
}
SD卡的初始化
对SD卡进行操作首先要对SD卡进行初始化，初始化的过程中设置SD卡工作在SPI模式，其流程图如图3所示。
在复位成功之后可以通过CMD55和ACMD41判断当前电压是否在工作范围内。主机还可以继续通过CMD10读取SD卡的CID寄存器，通过CMD16设置数据Block长度，通过CMD9读取卡的CSD寄存器。从CSD 寄存器中，主机可获知卡容量，支持的命令集等重要参数。SD卡初始化的C语言程序如下：
unsigned char SD_Init(void)
{ unsigned char retry,temp;
unsigned char i;
for (i=0;i<0x0f;i++)
{ SPI_TransferByte(0xff); //延迟74个以上的时钟
}
SD_Enable(); //开片选
SPI_TransferByte(SD_RESET); //发送复位命令
SPI_TransferByte(0x00);
SPI_TransferByte(0x00);
SPI_TransferByte(0x00);
SPI_TransferByte(0x00);
SPI_TransferByte(0x95);
SPI_TransferByte(0xff);
SPI_TransferByte(0xff);
retry=0;
do{ temp=Write_Command_SD(SD_INIT,0);
//发送初始化命令
retry++;
if(retry==100) //重试100次
{SD_Disable(); //关片选
return(INIT_CMD1_ERROR);
//如果重试100次失败返回错误号
}
}while(temp!=0);
SD_Disable(); //关片选
return(TRUE); //返回成功
}
数据块的读写
完成SD卡的初始化之后即可进行它的读写操作。SD卡的读写操作都是通过发送SD卡命令完成的。SPI总线模式支持单块（CMD24）和多块（CMD25）写操作，多块操作是指从指定位置开始写下去，直到SD卡收到一个停止命令CMD12才停止。单块写操作的数据块长度只能是512字节。单块写入时，命令为CMD24，当应答为0时说明可以写入数据，大小为512字节。SD卡对每个发送给自己的数据块都通过一个应答命令确认，它为1个字节长，当低5位为00101时，表明数据块被正确写入SD卡。
在需要读取SD卡中数据的时候，读SD卡的命令字为CMD17，接收正确的第一个响应命令字节为0xFE，随后是512个字节的用户数据块，最后为2个字节的CRC验证码。
可见，读写SD卡的操作都是在初始化后基于SD卡命令和响应完成操作的，写、读SD卡的程序流程图如图4和图5所示。
结束语
实验结果表明单片机使用12MHz的晶体振荡器时，读写速度和功耗都基本令人满意，可以应用于对读写速度要求不高的情况下。本文详细阐述了用AT89C52单片机对SD卡进行操作的过程，提出了一种不带SD卡控制器，MCU读写SD卡的方法，实现了SD卡在电能监测及无功补偿数据采集系统中的用途。
脉冲控制器
科信学院 课程设计说明书（2012 /2013学年第二学期） 课程名称：《单片机应用》课程设计 题目：脉冲控制器 专业班级：电气2班 学生姓名：赵永章 学号：100062223 指导教师：段广玉王静爽韩昱 设计周数：两周 设计成绩： 2013年07月11日
目录 １. 课程设计目的................................................................................................３２. 课程设计内容及设计过程说明...........................................................................３２.１功能介绍................................................................................................３２.２.１电路原理..........................................................................................３２.２.２protel原理图....................................................................................４２.２.３各功能模块电路设计...........................................................................５２.２.３.１LED和蜂鸣器模块.....................................................................５２.２.３.２硬件复位模块和晶振模块............................................................５２.２.３.３段码输出和共阴极数码管模块......................................................６２.２.4 PCB图.............................................................................................７２.２.5 共阴极数码管显示码对照表..................................................................７２.３元件清单................................................................................................８２.４实际电路板成品图....................................................................................９２.５程序流程图 (10) ２.６汇编程序 (11) ２.６.１程序源代码 (11) ２.６.２代码分析 (13) ３. 课程设计结论 (13) ４. 参考文献 (14) 1、课程设计目的
51单片机中断程序大全
//实例42 ：用定时器T0 查询方式 P2 口8 位控制LED 闪烁 //#include
定时器的高8 }} 1KHzT1：用定时器43 实例// 音频查询方式控制单片机发出 #include
基于单片机的温度控制器设计
技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89S51实现对温度物理量的控制，以实现对温度控制的目的；2、为达到电源输出5V电压目标，完成电源电路的设计；3、为达到数码管显示目标，完成显示电路的设计；4、为达到键盘控制的目标，完成键盘电路的设计；5、为达到检测温度的目标，完成检测电路的设计；6、完成报警设计；7、进行软件设计[分配系统资源，编写系统初始化和主程序模块；编写数字调节器软件模块；编写A/D转换器处理程序模块；编写输出控制程序模块；其它程序模块(数字滤波、显示与键盘等处理程)等等。一、本课程设计系统概述1、系统原理温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机 AT89S51 获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备 (压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) 。当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声。系统中将通过串口通讯连接PC机存储温度变化时的历史数据，以便观察整个温度的控制过程及监控温度的变化全过程。2、系统结构图本设计以AT89S51单片机为主控核心设计的一个温度控制系统，低温时可控制加热设备，高温时控制风扇，超出设定最高温度值时蜂鸣器发出声响报警。 图1 总体硬件方框图 3、文字说明控制方案（1）温度测量部分方案 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能抗干扰能力、强易配处理器等优点，特别适合用于构成多点温度测控系统，可直接将温度
51单片机实验程序
3 3 3 用查表方式编写y＝x1 ＋x2 ＋x3 。（x 为0～9 的整数） #include
单片机中断程序大全
单片机中断程序大全公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
//实例42：用定时器T0查询方式P2口8位控制L E D闪烁#include
#include
单片机课程设计外部脉冲计数器
目录 摘要：单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。本课程设计的指导思想是控制单片机实现从0到99的计数功能，其结果显示在两位一体的共阳极数码管上。 关键词：脉冲计数器数码管单片机 本设计基于单片机技术原理,以单片机芯片STC89C52作为核心控制器,通过硬件电路的制作以及软件程序的编制,设计制作出一个计数器,包括以下功能：输出脉冲,按下键就开始计数,并将数值显示在两位一体的共阳极数码管上。 1课题原理 PCB板上设置开始计数按键和清零按键，以上按键与89C52单片机的P1口连接，通过查询按键是否被按下来判断进行计数或者清零。若按下计数健，则单片机控制两位一体的共阳极数码管显示从00开始的数字，按下一次，则数字加一，一次类推；若按下清零键，则程序返回程序开始处，并且数码管显示00。
2 硬件及软件设计 2.1 硬件系统 2.1.1 硬件系统设计 此设计是在单片机最小系统的基础上进行开发和拓展，增加了按键电路和和数码管显示电路，由于单片机输出电流不足以驱动数码管发光，所以数码管需要驱动电路。我们采用了三极管对数码管电流进行放大，使电流大小达到要求值。 2.1.2 单元电路设计 基本框架如下图2.1 2.1基本框架
1．STC89C52芯片 STC89C52RC芯片包括： 8k字节 Flash，512字节RAM， 32位I/O口 线，看门狗定时器，两个数据指针， 三个16位定时器/计数器，一个6向 量2级中断结构，全双工串行口，片 内晶振及时钟电路。STC89C52RC芯片 可降至0Hz静态逻辑操作，时钟频率 0-80MHz，支持2种软件可选择节电 模式。空闲模式下，CPU停止工作， 允许RAM、定时器/计数器、串口、中 断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片 机一切工作停止，直到下一个中断或 硬件复位为止。8位微控制器8K字节 在系统可编程。芯片如图2.4所示。 图2.4 STC89C52芯片 2．按键电路 K1键为启动键,K2键为清零键,K3键为计数键,通过按钮的连接，实现开始、计数清零功能，连接电路如图2.5所示。 图2.5 按键电路
51单片机考试常见试题简答 题
简答题部分 1、什么叫堆栈？ 答：堆栈是在片内RAM中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是以"后进先出"的结构方式处理的。实质上，堆栈就是一个按照"后进先出"原则组织的一段内存区域。 2、进位和溢出？ 答：两数运算的结果若没有超出字长的表示范围，则由此产生的进位是自然进位；若两数的运算结果超出了字长的表示范围（即结果不合理），则称为溢出。 3、在单片机中，片内ROM的配置有几种形式？各有什么特点？ 答：单片机片内程序存储器的配置形式主要有以下几种形式：（1）掩膜（Msak）ROM型单片机：内部具有工厂掩膜编程的ROM，ROM中的程序只能由单片机制造厂家用掩膜工艺固 化，用户不能修改ROM中的程序。掩膜ROM单片机适合于 大批量生产的产品。用户可委托芯片生产厂家采用掩膜方法 将程序制作在芯片的ROM。 （2）EPROM型单片机：内部具有紫外线可擦除电可编程的只读存储器，用户可以自行将程序写入到芯片内部的EPROM 中，也可以将EPROM中的信息全部擦除。擦去信息的芯片 还可以再次写入新的程序，允许反复改写。 （3）无ROM型单片机：内部没有程序存储器，它必须连接程序存储器才能组成完整的应用系统。 无ROM型单片机价格低廉，用户可根据程序的大小来选择外接 程序存储器的容量。这种单片机扩展灵活，但系统结构较复 杂。 （4）E2ROM型单片机:内部具有电可擦除叫可编程的程序存储器,使用更为方便。该类型目前比较常用 （5） OTP(One Time Programmable)ROM单片机：内部具有一次可编程的程序存储器，用户可以在编程器上将程序写入片 内程序存储器中，程序写入后不能再改写。这种芯片的价 格也较低。 4、什么是单片机的机器周期、状态周期、振荡周期和指令周期？它们之间是什么关系？ 答：某条指令的执行周期由若干个机器周期（简称M周期）构成，一个机器周期包含6个状态周期（又称时钟周期，简称S周期），而一个状态周期又包含两个振荡周期（P1和P2，简称P周期）。也就是说，指令执行周期有长有短，但一个机器周期恒等于6个状态周期或12个振荡周
51单片机中断程序大全
//实例42：用定时器T0查询方式P2口8位控制LED闪烁#include
基于单片机的风扇控制器设计
基于单片机的风扇控制器设计 序言 自然风是指自然界里的天然阵风，风量时大时小，给人以舒适感觉。在生活中，我们可以感受自然风给我们带来的清爽，也可以享受空调带来的阵阵凉意。 风扇虽然在一定程度上给人们的生活带来了便捷，而电风扇的风量则不同，它是固定不变的，虽然配以摇头装置，仍不能达到自然风的效果。长时间吹固定不变的风量，不但会感到不舒服，而且对人的健康也不利，随着变频空调的发明，我们设想能否设计一种风扇，其工作效果可以象变频空调一样，象自然风一样，来解决经济条件还没有能接受空调或在一些不适合使用空调的地方的人们生活矛盾。 解决的方法是给电风扇安装一个摸拟自然风控制器，有了它可使电风扇发出变化的风量，好像自然界里的天然阵风，这种模拟自然风对老人和小孩尤为适宜，同时设计的风扇具备多档定时功能，也使其适合夜间睡眠使用。 该设计控制器期望能达到长期可靠运行，风扇速度可调节并不少于8档，能实现定时关机。风扇能模拟自然风，其转速能由快到慢，再由慢到快反复循环。 在本次设计，制作，调试过程中得到了李月红老师的大力支持，指导和帮助。特此表示感谢！ ××××× 2007.5.28
第1章智能化风扇控制器硬件设计 1．1智能化风扇控制器系统设计方案及简介 方案一：采用数字电路控制。其原理方框图如图1-1所示。采用数字集成电路通过对脉冲振荡器的调节和脉冲计数实现定时关机。电路可由可控式振荡器、脉冲计数与分频器、脉冲译码与分配器与晶闸管触发电路。但是不能随意控制档速，而且硬件的连接有些复杂。不够实用。 图1-1数字电路控制方案 方案二：采用单片机控制。利用单片机丰富的I/O端口，及其控制的灵活性，采用数模转换实现基本的调速功能、还有时钟显示功能。其原理如图1-2所示。 通过比较以上两种方案，单片机有较大的活动空间，既能实现所要求的功能，又能在很大的程度上扩展功能，而且可以方便的对系统进行升级，所以我们采用后一种方案[1]。
单片机如何运行程序
单片机如何运行程序 知道了单片机通过I/O口与外设打交道，也知道了单片机的程序与数据如何保存，到底单片机是如何运行程序的?原来单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理器(CPU),它是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。它在单片机中的核心地位见图2.10所示。它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分：程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等联系在一起，内部总线有三种：数据总线，专门用来传送数据信息，地址总线专门用来传送地址信息，选中各操作单元，控制总线专门用来传送CPU各种控制命令，以便CPU统一指挥协调工作。完成程序所要执行的各种功能。CPU执行程序一般包括两个主要过程：第一，就是从程序存储器中取出指令，指令的地址由PC指针提供，在前面我们已经知道，PC指针在CPU取指后会自动加一，所以PC指针总是指向下一个将要取出的指令代码或操作数。这样，就能保证程序源源不断往下执行。第二，就是执指过程，取出的指令代码首先被送到CPU中控制器中的指令寄存器，再通过指令译码器译码变成各种电信号，从而实现指令的各种功能。 4.怎样保证CPU工作? 现在我们知道了单片机怎样取指、执指，即怎样运行程序了。那么怎样才能保证CPU有序的工作?这就必须提到单片机的两个非常重要的外围电路：单片机的时钟电路和复位电路。在单片机上面有两个引脚，分别是它的第18、19脚，其功能如下。
Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。 Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。 89S51的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10p～30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。如图2.11 当时钟电路起振后，产生一定频率的时钟信号，单片机的CPU在时钟信号的控制下，就能一步一步完成自己的工作。通常我们必须了解以下几种周期。 【振荡周期】：单片机外接石英晶体振荡器的周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz，这其振荡周期就是1/12微秒。 【状态周期】：单片机完成一个最基本的动作所需的时间周期。如扫描一次定时器T0引脚状态所需要的时间。一个状态周期=2个振荡周期。 【机器周期】：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。如一次完整的读操作或写操作对应的时间。一个机器周期=6个状态周期。 【指令周期】：执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要1～4个机器周期，如MUL AB指令是四机器周期指令。一个指令周期=1～4个机器周期。 单片机工作时，除了需要时钟支持外，还必须有一个初始状态，即单片机的复位状态。在单片机外部引脚第9脚，就是专门给单片机提供复位脉冲的。 Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，当89S51通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。
基于89C51单片机脉冲宽度的测量的设计
单片机原理与应用课程设计报告 院系：电气信息工程学院 班级： 08测控2班 学号： 08314237 姓名：董亮 合作者：虞波 指导教师：黄阳 2011年09月25日
目录 序言 (2) 一．设计内容与技术指标 (3) 1.1设计内容 (3) 1.2技术指标 (3) 二．工作原理及设计方案 2.1工作原理 (4) 2.2系统设计方案 (4) 2.2.1电路原理图 (5) 2.2.2硬件焊接图 (5) 2.2.3软件流程图 (7) 2.2.4程序清单 (8) 三．系统调试及结果分析 (14) 3.1硬件调试 (14) 3.2软件调试 (14) 3.3结果分析 (14) 四. 注意事项 (14) 五. 心得体会 (15) 六．参考文献 (16)
基于89C51单片机脉冲宽度的测量设计 序言： 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入同时带动传统控制检测日新月益更新。单片机诞生30多年以来，其品种、功能和应用技术都得到飞速的发展，单片机的应用已深入国民经济和日常生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理等。 本次课程设计目的主要是培养学生综合运用所学的知识，完成一个单片机应用系统设计。主要任务是通过解决一些实际问题，巩固和加深课程中所学的理论知识和实验能力，基本掌握单片机应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。加深对单片机软件硬件知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。 本系统采用单片机AT89C51为中心器件来设计脉冲宽度测量器，系统实用性强、操作简单、扩展性强。在现有的单片机仿真机系统上掌握相关软硬件设计与调试知识，根据所选择题目，焊接好硬件电路，正确进行元器件的测试与调试，并在计算机上编写汇编程序调试运行，并实现参考选题中要求的设计。
基于单片机控制的时钟控制器
单片机原理与应用技术课程设计报告 题目：基于单片机控制的时钟控制器 专业班级：电气工程及其自动化064班 时间：2009.2.16～2009.3.6 指导教师：__孔晓红邵锋_ 陈艳锋 _ 2009年3月6日
时钟控制器课程设计任务书 1．设计目的与要求 设计出一个时钟控制器。准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1）显示：可以显示时、分和秒； （2）调时功能：时（0-24）、分和秒（0-60）可以连续可调； （3）扩展功能：增加整点报时功能，增加闹钟任意设定功能； 2．设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出； 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录 1.引言 (1) 2.总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.2 总体设计框图及电路组成 (1) 3．设计原理分析 (2) 3.1蜂鸣报警电路 (2) 3.2显示电路 (2) 3.3时间调整电路 (3) 3.4系统软件 (3) 4.结束语 (5) 参考文献 (5) 附录1 (6) 附录 2 (7)
基于单片机控制的时钟控制器 电气064 梁成才 摘要：本设计多功能数字钟是以A T89S51单片机为核心控制器构成的电子时钟，数字电子钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒”数字显示的计时装置。由于数字集成电路的发展和石英振荡的广泛应用，使得数字钟的精度、稳定度远远超过了老式机械钟表。在数字显示方面目前已有集成的计数、译码电路，它可以直接驱动数码显示器件还可以直接采用CMOS-LED光点组合器件，构成模块式石英晶体数字钟。这些电路装置十分小巧，安装使用也方便。 关键词：A T89S51 数码管时钟74LS164 1引言 数字钟是采用数字电路实现对时,分,秒.数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭,车站, 码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品,由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表, 钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能。诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烘箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等，所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2总体设计方案 2.1 设计思路 本电路采用89S51为核心的时钟控制电路，由于单片机简单可靠，便于用户使用，所以采用单片机控制时钟，其控制电路共有六部分组成，单片机是其核心部件，要完成整点报时需要报警电路。对当前的时间修改需要对按键的操作，所以还需要按键电路，单片机将其信号输出应该反映在显示电路中，应采用六位数码管构成的显示电路。电路中还应该具有复位电路。其设计思路有多种，其输出可以采用动态显示和静态显示两种方式，采用动态方式的电路比较复杂，采用静态方式输出可采用单片机串行口输出，电路相对较简单。该电路应该具有任意时间可调的功能，所以外围采用开关按键来实现。在软件设计方面，应完成时钟控制电路的各项要求整个系统工作时，秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计数器，可实现对一天24小时的累计。显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出，通过六个七段LED显示器显示出来。校时电路是直接加一个脉冲信号到时计数器或者分计数器或者秒计数器来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对调整。 2.2总体设计框图及电路组成 时钟控制电路应该由六部分组成，单片机是其核心部件，要完成整点报时需要报警电路。对当前的时间修改需要对按键的操作，所以还需要按键电路，单片机将其信号输出应该反映在显示电路中，应采用六位数码管构成的显示电路。电路中还应该具有复位电路。整体设计框图
51单片机中断程序大全
//实例42 :用定时器TO查询方式P2 口8位控制LED闪烁#include
TL0=(65536-46083)%256; // 定时器 T0 的高 8 位赋初值 } // 实例43 ：用定时器T1 查询方式控制单片机发出1KHz 音频#include
一种基于MCS_51单片机的数字可调脉冲发生器的设计实现
虞立工 （杭州华日电冰箱股份有限公司 杭州 310019） 摘要：介绍了以MCS-51单片机为主控器，以MCP4561数字电位器为核心实现可调数字式脉 冲发生电路的设计。该系统电路简单、可靠，脉冲信号频率、脉宽和幅值可调，输出波形平稳。关键词：MCS-51单片机; 脉冲发生器; 数字电位器 Abstract ：In this paper, it introduces the design of a controllable digital pulse generator circuit which is based on MCS-51 single chip microcomputer as the main controller and MCP4561 digital potentiometer as the core. The result shows that it is of simplicity and reliability, and pulse frequency, pulse width and signal amplitude can be adjusted and the output waveform is smooth.Key words：MCS-51 single chip microcomputer; pulse generator; digital potentiometer 引言 脉冲信号发生器在工业应用、生物医学、家用电器控制等领域中，有着广泛的应用。在控制步进电机运行 过程中，脉冲发生器可以发出脉冲信号，按照步进电机的结构特点，顺序分配脉冲，实现控制角位移、旋转速度、旋转方向。大部分的脉冲信号发生器是利用定时电路产生脉冲，而频率和幅值都是用电位器进行调节。而机械接触式的电位器可靠性和精度不高，而用单片机在软件方面实现数字可调又会耗费很多编程人员的很多时间和精力。本文介绍采用Microchip 公司的MCP4561数字电位器，来代替机械接触式的电位器，用MCS-51单片机控制，实现输出脉冲信号的脉宽、频率和幅值可调。 1系统组成及原理 本系统功能由硬件和软件两大部分协调完成，硬件部分主要完成脉冲信号的转换、采集，以及各种信息的显示；软件主要完成脉冲信号的产生、处理以及各外围芯片的控制功能等。 本系统的原理是通过MCS-51单片机产生脉冲信号，经过数字电位器阻值调整放大，输出幅值、频率、宽度可调的方波一种基于MCS-51单片机的数字可调脉冲发生器的设计实现 51单片机 键盘 LED 显示电路 脉冲输出接口电路 EEPROM ADC0809脉冲输出 采集，由LED 显示出来。 2硬件电路的设计 数字脉冲发生电路如图1所示。控制电路主要由以下部分组成： ①MCS-51单片机，利用两个定时/计数器由I/O 口产生脉冲，并对整个系统进行控制； ②键盘按键输入，作为人机交互界面，根据按键的输入信息可以调节脉冲宽度和频率； ③LED 显示，当前脉冲参数信息通过LED 指示输出；④EEPROM，存储脉冲发生的参数信息；
51单片机多任务运行
51单片机多任务运行 最近发现有的幺弟在对系统的内核感兴趣，加上我也是部分内核的初学者，突然来兴，便用了两天写了一个简单的内核。这个内核简单得不能再简单了，加上空格行、大括号和详细的注解只有246行，还带了4个点亮LED的任务。至今为止我所见最简单的内核~~~ 就跟这个内核取个“多任务分时处理内核”吧！这个内核和ucos系统思想有很大的差异，但是能够帮助我们学习理解ucos系统，能够帮我们了解51的内部结构，以及大多数的单片机运行处理数据的原理~~~ 好废话就不说啦！希望我们能互相学习共同进步 1、先来讲讲原理： 首先，我们看书时会知道51单片机在执行中断的时候，会有以下几个步骤和几种情况。 根据KEIL的编译惯例（这个编译惯例你可以在编完程序后点仿真，里面有个后缀为.src 的文件，这个文件里面是一句C对应一句汇编，你就可以知道你编译的C代码它是怎么处理的，能帮助你学习汇编哦~~~），通常把进入中断后的所使用的通用寄存器组根据情况选择压栈。也就是说，中断前后使用的寄存器组可能不一样，中断前可能使用0，中断中可能使用1。如果使用的同一组寄存器，为了保存现场，KEIL就PUSH现场数据，然后POP 就行啦。但是keil很多时候不是你想象中那样，你叫它怎样他就怎样编译。所以在程序中嵌入了少量的汇编。 其实，嵌入汇编是很简单的事情。 只要在C代码中加入#pragma asm 和#pragma endasm并在他俩的中间加入汇编就行。别忘了还要在工程文件中添加C51S.LIB，这个文件在KEIL/C51/LIB中，这个文件也很重要，不然编译会出现警告，记得把文件类型选择为全部文件，不然看不见它。 接下来说说KEIL的中断汇编。在C51中，中断到来时，CPU响应中断保存当前PC 指针地址压栈SP所指地址。然后将PC指针指向中断向量地址，在中断向量地址中只有一句汇编程序：LJMP XX 意思是跳转到某地址。因为中断后只有8个寄存器，但是你的代码量远远不只有8个寄存器能装下的。这也就是说，响应中断后，先跳转到硬件规定的地址，再由那个地址跳转到中断程序入口。 然后，PC指针跳转到中断程序地址，开始从SP所指地址压栈ACC,B,DPH,DPL,PSW，按理说还需要压栈R0~R7，但KEIL一般是通过换通用寄存器来实现的（也就是改变RS1和RS0来实现的）。也就说KEIL根本不压栈R0~R7。 这个怎么能行，当然不行！不保存我们就不能完全的返回先前压栈的任务啦！好吧，那我们就只有手动保存压栈，这样不就行了，简单吧！ 所以我们来帮它。已经通过前面知道它在进入中断的时候已经把中断前的PC指针压栈到中断前SP所指的地址了，所以进入中断后，实际在SP中断前所指地址中已经按顺序压栈了PC低8位,PC高8位，ACC,B,DPH,DPL,PSW总共7个数据，SP是向上增长的，也就是说每压一次堆栈SP+1。然后再把我们的R0~R7寄存器压入堆栈，这不就行啦，就保护现场所需的全部数据，就算有时R0~R7寄存器用不上我们也得加进去，为了为了保证正确的返回现场。 因此我们保存一次数据就需要7+8=15字节的堆栈，每个任务的起始地址保存一次，中间临时要保存一次，共需要15+15=30字节的堆栈。所以定义程序空间为现场保存空间为 0~29。名字叫：unsigned char TASK_STACK[TASK_MAX][30]；//程序现场保存数组。TASK_MAX是程序个数，因为每一个程序都需要保存两次，每次15个变量来保存现场，并且51是8位的单片机所以用unsigned char。 然后就是程序现场保存数组的初始化使每个数据都是0。 首先，根据响应中断后的压栈顺序，知道了数组0位和1位保存的是中断前程序的地
实用文档之51单片机脉冲产生程序设计
实用文档之"独立键盘控制输出脉冲信号" 用51单片机用独立键盘控制输出4种频率：1Hz、2Hz、10Hz、50Hz，占空比为50%的脉冲信号。 #include
d1=1; num++; if(num==4) num=0; counter=0; } } void Timer0(void) interrupt 1 { TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256; counter++; if(num==0) { if(counter<=500) d0=0; if(counter>500) d0=1; if(counter==1000) counter=0; } if(num==1) { if(counter<=250) d0=0; if(counter>250) d0=1; if(counter==500) counter=0; } if(num==2) { if(counter<=50) d0=0; if(counter>50) d0=1; if(counter==100) counter=0; }
基于STC12C5A60S2单片机的中低频脉冲理疗仪的设计
基于51单片机的中频脉冲治疗仪设计 赵鹏飞 新疆维吾尔自治区阿克苏技师学院机电技术系 843000 摘要 随着电疗科学理论研究的不断深入，中频脉冲电流治疗技术的潜力被迅速开发，中频治疗仪在大众医院和百姓家庭广泛应用。在研究、检测和对比数十款主流中低频治疗设备的基础上，我们集众家之长、另辟蹊径、极力优化，成功设计出了这台中低频脉冲治疗仪。下面是其设计思路和关键技术的说明。 关键词：单片机中频治疗设计 1中低频脉冲治疗技术 1.1中低频治疗法 中低频脉冲治疗全称为“低频调制中频脉冲治疗”，是将低频信号用中频电流信号进行调制，然后通过专用电极作用人身的特定部位，利用电流对细胞的刺激作用和热效应治疗疾病的方法（简称MMFE）。该方法是现代分子学、细胞学、神经学和传统中医学理论的深度融合，对颈椎病、腰椎病、骨性关节病、关节炎、肩关节周围炎、腰背肌筋膜炎、周围神经伤病、神经痛、胃肠张力低下、尿潴留、术后肠麻痹、术后粘连、瘢痕增生等疾病疗效明示，相比药物和手术疗法具有创伤小、费用低、副作用小、可靠性高等特点。 1.2中低频治疗仪现状 中频治疗仪是进行脉冲电流治疗的主要医疗设备，其核心功能是产生波形、频率和幅度可调的脉冲电流。目前市场上销售的中频治疗设备功能单一、技术陈旧、外形笨重，而且控制精确低、价格昂贵、人机交互性能较差。 针对以上不足，我们以更高的控制精度、更多的功能整合、更好的人机交互性能和更简捷的整体设计为突破点，精心选择、验证和优化每一个工作单元的结构，最终完成了整机的方案设计和性能测试。 2中低频脉冲治疗仪的设计 2.1系统整体架构设计 我们将系统整体设计划分为三个部分：系统硬件电路设计、单片机控制程序设计和产品外形结构设计。系统硬件结构设计和电路参数优化是前期设计工作的核心，经反复调整和优化最终确定的硬件电路结构示意图如下： 图1 中频治疗仪电路硬件结构示意图