单片机课程设计-基于单片机的秒表计时器(20页).docx

-单片机课程设计-基于单片机的秒表计时器-第 16 页单片机技术课程设计所填内容为黑体3号，加下划线，在直线中间，左右端的直线要对齐。题 目 秒表计时器 目 录1前言12课程设计的设计目的23课程设计的任务与要求23.1课程设计的任务23.2课程设计的要求24设计方案与论证34.1设计方案34.2设计论证45设计原理及功能说明85.1设计原理85.2功能说明96单元电路的设计97硬件的制作与调试117.1硬件制作117.2实物调试128结论12参考文献14附录1：总体电路原理图15附录2：元器件清单161前言单片机技术是人类在生产斗争和科学实验中发展起来的。随着科学技术的发展和人类的进步，单片机技术已经成了各种工程技术的核心，特别是进入信息时代以来，单片机技术更成了基本技术，其具体应用领域涵盖了通信领域、控制系统、测试系统、计算机等等各个领域。众所周知，秒表计时器已经在我们的现实生活中得到了广泛应运，并有涉及到各个领域中。比如手机、电脑等实用工具，又或是仓库、家庭保安系统中，都有使用秒表计时器电路。因此，计时器的种类呈现出多样化。随着科技的发展，人们对计时器的性能提出了越来越高的要求。本文设计了一种计时器，这种计时器通过运算放大器器件把电路中的电流经由放大器构成一个简单的电路系统。设计电路中应用到电阻、电容、等元器件。该计时器的设计采用模块化结构，使得设计简单明了、方便、灵活性强。同时可以根据需要在原有的基础上加以扩充，很有经济利用价值。这种计时器不但使用很简单，可靠性强，并与传统的计时器相比具有很强的稳定性、实用性，但是其应用范围目前来说相对会比较狭隘。一级节标题为1.1，1.2，1.3，小3号黑体2课程设计的目的正文部分：文字小4号，中文宋体；英文和数字1.5倍行距3号黑体左顶格1学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，巩固和掌握模拟电子电路设计的综合理论知识和基本方法；2培养实践技能，掌握电子电路安装和调试的方法和故障排除方法，提高分析和解决问题的能力；3.学会秒表计时器的设计及相关仪表仪器的使用；4.掌握元器件的特点，电路的仿真和线路的焊接；5.通过查阅手册和文献资料来解决不会或模糊的地方；3课程设计的任务与要求3.1课程设计的任务车库照明改造，工厂照明工程改造，学校照明工程改造，医院照明工程改造，超市照明工程改造，商场照明工程改造，银行等每天需长时间照明的场所3.2课程设计的要求（1）初步掌握一般电子电路分析和设计的基本方法，包括根据设计任务的指标，初选电路；通过调查研究、查阅资料、设计计算，确定电路方案；选择元器件，组装电路，独立进行调试、改进；分析电路指标测试结果，写出设计总结报告。（2）培养一定的自学能力和独立分析能力、解决问题能力。（3）掌握普通电子电路的生产流程以及安装、布线、焊接基本技能。（4）巩固常用电子仪器的使用方法，还包括对万用表、直流稳压电源、示波器、信号发生交流毫伏表能正确使用；掌握常用电子元器件和电路的测试技能。（5）严格的科学训练和课程设计实践。使我们逐步树立严肃认真，一丝不苟，实事求是的科学作风，并培养我们在实际工作中具有一定的生产信念、经济观念和全局观念。图中英文文字为5号正体4设计方案与论证4.1电子技术计时器类型：根据计时器类型分目前市场常用的计时器有：秒表计时器，分钟计时器等；根据工作原理分：最简单的计时器是加开关电源来实现其功能，只能实现灯具开关；另外一种就是可以由话筒、音频放大器、选频电路、倍压整流电路、鉴幅电路、恒压源电路、延时开启电路、可控延时开关电路、可控硅电路组成。其功能可以实现被声音激活时，灯具全亮，当无声或声音达不到灯具激活要求时，可以保持低功率工作，如15的秒表计时器，未激活时只有4-5；秒表计时器的工作原理与结构：秒表计时器具有体积小、结构简单、电声性能好、价格低的特点，广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等电路中。卖出看跌卖出看涨图2-5期权的基本交付模式4.2设计论证（1）这一步的工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要用于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进，并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。（2）电阻电阻是所有电路中使用最多的元件之一。在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻元件是对电流呈现阻碍作用的耗能元件。因为物质对电流产生的阻碍作用，所以称其该作用下的电阻物质。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。（3）电容电容亦称作“电容量”，是指在给定电位差下的电荷储藏量，国际单位是法拉。一般来说，电荷在电场中会受力而移动，当导体之间有了介质，则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上，造成电荷的累积储存，储存的电荷量则称为电容。因电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，所以广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。在电子线路中，电容用来通过交流而阻隔直流，也用来存储和释放电荷以充当滤波器，平滑输出脉动信号。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如：收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。而且还有一个特点，一般1以上的电容均为电解电容，而1以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，如：独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，而其他电容则没有极性。把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上，过一会儿即使把电源断开，两个引脚间仍然会有残留电压，电容器储存了电荷。电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电。充好电的电容器两端有一定的电压。电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电。电子电路中，只有在电容器充电过程中，才有电流流过，充电过程结束后，电容器是不能通过直流电的，在电路中起着“隔直流”的作用。电路中，电容器常被用作耦合、旁路、滤波等，都是利用它“通交流，隔直流”的特性。交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致（相位不同）的充电电流和放电电流。电容器的选用涉及到很多问题。首先是耐压的问题。加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压，电容器就会被击穿损坏。一般电解电容的耐压分档为6.3、10、16、25、50等。（4）三极管半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的结，组成一个（或）结构。中间的区（或区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极、发射极和集电极，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有和两种结构形式，但使用最多的是硅和锗两种三极管，（其中，表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍硅管的电流放大原理。对于管，它是由2块型半导体中间夹着一块型半导体所组成，发射区与基区之间形成的结发射极、基极和集电极。当点电位高于点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而点电位高于点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源要高于基极电源。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做发射结，而集电区与基区形成的结称为集电结，三条引线分别称为得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源重新补给，从而形成了基极电流.根据电流连续性原理得：=+，这就是说，在基极补充一个很小的，就可以在集电极上得到一个较大的，这就是所谓电流放大作用，与是维持一定的比例关系，即：1=/式中：1-称为直流放大倍数，集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比为：=/。式中-称为交流电流放大倍数，由于低频时1和的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。（5）双运算放大器358358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模组,音频放大器、工业控制、增益部件和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。358特性()：内部频率补偿。直流电压增益高(约100)。单位增益频带宽(约1)。电源电压范围宽：单电源(330)；双电源(±1.5±15)。低功耗电流，适合于电池供电。低输入偏流。低输入失调电压和失调电流。共模输入电压范围宽，包括接地。差模输入电压范围宽，等于电源电压范围。输出电压摆幅大（0至-1.5)。358主要参数输入偏置电流45输入失调电流50输入失调电压2.9输入共模电压最大值1.5共模抑制比80电源抑制比100358引脚图358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。图5-2 LM3585设计原理及功能说明5.1原理图秒表计时器电路的原理图如图5-1所示。图5-1电路原理图5.2功能说明照这个电路图做的，接上电之后秒表计时器开始计时（220V供电），通过对三个开关S1,S2,S3的调试，实现开始计时，终止计时，从新计时等功能，从而实现秒表计时功能。6单元电路的设计计时器安装注意事项：计时器1安装时尽量避免雷区，强磁场和高压区。2、确保正确连接，以避免短路损坏部件，并引发火灾。3、安装在通风良好的地方，以确保适当的环境温度。4、使用本产品前请检查当地电压是否符合本产品要求。5、在发生故障时，请专业人士维修。、7硬件的制作与调试7.1硬件制作焊接步骤：1备：丝，右手拿电烙铁，是烙铁尖与焊锡丝和焊接部位离得很近，处于谁是可以焊接的状态。2加热：把烙铁尖紧贴焊接部位，进行加热。3焊锡丝融化把焊锡丝紧贴合部适量熔化。4焊锡丝脱落融化的焊锡丝达到适量范围之后，立即脱离焊锡丝。5烙铁脱离达到锡钎焊目的范围时，烙铁头应立刻脱离，在焊锡硬化前，不要挪动焊接部位。6检查焊锡凝固后，按工艺要求用直观方法检查焊点，判断是否符合要求。功能实现按电路图焊接完成后，检查电路，检查无误后，接12电源，观察灯是否像呼吸一样变化。外观各元件在电路板上合理布置，看起来大方，美观，干净，简单。关于硬件的制作看似简单，但是我们都知道看花容易绣花难得道理，为期一周的设计课程中有两天都是在电脑上进行的电路仿真。因为最开始时会有很多小细节不能注意的到，所以不能就轻易的去实操，以防在实操过程中浪费零件，很快我们组的仿真图也做出来了。实时上我们组的电路仿真图做的也不是很顺利。我和组里的同学分工合作的，本来我最开始的任务是完成电路的焊接，最后因为一些原因我选择了电路图的绘制和仿真。绘制完电路图后仿真结果不是很理想。试着修改了几次后，结果依旧不能完全符合当初分析的时候，没办法就只能询问辅导老师，最终在老师的帮助下能仿真出想要的结果。这也是为什么我们的电路原理图在耦合电路部分有开关的原因。因为在计算机上不能模拟出接受光的效果，所以接上开关就可以模拟耦合电路接受光信号然后转换成电信信号。整个电路的原理图出来了后就可以准备元器件焊接了。等到焊电路的时候才知道并没有那么简单，看是简单的几步，我们却时焊了整整三天。反复的调试、重组，也总算是把电路板焊好了。7.2实物调试（1）在实物做出来之后，我们组进行了第一次的试用，但是可能是第一次焊接与生活比较接近过的物品，所以当我们看着焊完的电路板时，元器件排列的很杂乱，有些甚至都挤在一起了，我们不得不重新卸下元器件再一次组装。在重新开始连接好电路之后，开启电源，打开和闭合相应的开关后，开启电源，打开和闭合相应的开关后，却不能发出任何声音，没办法只能一一经行排查，后来在老师的帮助下，也是可以发出不同的音调，与实验目的基本相符。可以说基本实验完成了试验要求。（2）在焊接时，要注意电烙铁的温度和焊接时间，不要将烙铁一直与焊点接触，焊接时间越快越好，还要注意通风，尽量不要呼吸焊接时冒出的气体。然后我和我的搭档一起把元器件布局了一下，但当时只考虑到电阻，忘了结合着其他元器件一起布局，当电阻焊接完成才发现其他元器件需要占用的地方比较大，事已至此，只好继续焊接。因为电烙铁和焊锡比较好用，于是焊接效率和质量都比较好，在焊的过程中，我们尽量让焊迹好看，我们用焊锡代替导线，焊点外观大体还可以。8结论通过本次的课程设计让我更加深刻理解模拟电路的相关知识，巧妙地把这门课程应用到现实生活中，在本次课设中，让我感觉了，自己所学知识的溃乏，验证了古人说的“书到用时方恨少”这句话，所以我们要反复的学习学过的知识。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。我沉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。通过课程设计，锻炼了我们的动手能力。还体现了同学们之间的团队精神，每个人都参与进来，让我们感受到了课设的乐趣，在欢乐中我们学到了很多的知识。我们认为，在这次课程设计中，在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，我们通过查找大量的资料，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考，动手操作的能力，在各种其它的能力上也都有了提高。更重要的是，在实验上，我们学会了很多的学习方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。面临社会的挑战，只有不断的学习，实践、再学习、再实践。同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆!通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中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。这次的设计通过利用358双运算放大器和三极管这么两个价格低的元器件制造出来的使用价值更高的呼吸灯。该报警器通过358双运算放大器、337、电容、电阻、三毫米红色发光二极管所构成，实现了报警器的可用价值。也就是通过这次的设计课程，我发觉元器件的超大用途。一个个小小的元器件结合起来竟能产生如此巨大用途。不得不感慨科技的奇妙。本次实践中，进一步加深了我对平时所学理论知识的理解和掌握，也了解到要把理论应用到实际中去的道理，在重视理论的同时也要学到的东西能不能用到该方面、能不能联系到其他相关的知识点。最重要的是，通过这次的设计课程，充分的培养了我的自主学习的能力和独立排查问题的能力以及分析问题和动手的能力。通过这次的设计课程中，我深刻的体会到做任何事都要有耐心，电路焊接的好还不能说明你已经成功了，测试也是个重要的阶段。在测试的过程中，我学到了一些电路调试的基本方法和一般的规律，同时也有知道如何来检查和排除设计中所遇到的一些难题和故障。不是电路在电脑中能仿真成功就一定会在焊接完调试成功，可能还要在焊接中要不断地修改原有方案。正所谓失败不一定就是坏事，任何伟大的科技理论成果都是在经历无数次的失败后的出来的。同时细心多思考才能真正的领略到成功后的那种喜悦。参考文献1王港元.电工电子实践指导（第二版）.江西科学技术出版社，2005.22-24.2谢自美.电子线路设计、实验、测试（第二版）.华中理工大学出版社，2000.21-22.3陈兆仁.电子技术基础实验研究与设计.电子工业出版社，2000.13-4。4毕满清.数字电子技术实验与课程设计.机械工业出版社.2000.16-7.5杜龙林.用万用表检测电子元器件.辽宁科学技术出版社，2001.18-6.6杨振江等.新颖实用电子设计与制作.西安电子科大出版社，2000.20-14.附录1：总体电路原理图附录2：元器件清单元件名称元件规格元件数量复位按钮3电位器100K1电阻1.5K1电容 0.1uf1电容 0.01uf2芯片41021共阴极数码管1附录3：秒表计时器实物图附录4：源程序#include <reg52.h>#define N 2 /控制速率#define T 700 /设定T的值，sbit LED=P10;int t=0;char sign=0; /亮暗标志void delay(int time) /延时while(time>0) time-;void designed() /控制函数if(sign=0) t+=(N+1); /灯亮的时间较快 else t-=N; /灯灭的时间 较慢void wake() /判断函数 if(t>T)/如果t超过了做大值T t=T; sign = 1;/控制变量 else if(t<0)t=0;sign = 0; void main ()/主函数for(;)designed(); wake(); LED = 0; /灯亮 delay(t); LED = 1;/灯灭 delay(T-t);