单片机的电路设计精选(九篇)
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第1篇：单片机的电路设计范文
中图分类号:TP29文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)15-0200-03
Design of LED Display Screen Control Circuit Based on MCU
LI Xiu-zhong
(Foshan Polytechnic College, Foshan 528237, China)
Abstract: A kind of LED display screen control circuit based on MCU is introduced. The smooth movement display of a line of several characters, figures and symbolls can be realized with the circuit, which can be widely used in enterprise, school, market, public place for text advertisment and information dissemination. The design method and working principle of the control circuit are elaborated. The simulation results of the circuit is presented. This circuit can be expanded to the display screen composed of any number of 16 × 16 dot matrix LED display modules. The practical application shows the circuit is stable and reliable, and the result is good.
Keywords: LED display screen; MCU; design of control circuit; serial output
0 引 言
LED显示屏广泛应用于工矿企业、学校、商场、店铺、公共场所等进行图文显示,广告宣传,信息。本文设计一种由4个16×16点阵LED模块组成的显示屏,由单片机作控制器,平滑移动显示任意多个文字或图形符号,本电路可级联扩展实现由任意多个16×16点阵LED模块组成的显示屏[1]。
1 电路设计
控制电路由AT89C51单片机作控制器,显示屏由4个16×16点阵LED模块组成,每个16×16点阵LED模块由4个8×8点阵LED模块组成,用户可根据需要扩展增加任意多个16×16点阵LED模块。8×8 点阵LED模块结构如图1所示,共8行8列,每个发光二极管放置在行线和列线的交叉点上,共64个发光二极管。当某一列为高电平,某一行为低电平时,则对应的发光二极管点亮。
单片机P3.0引脚接串入并出移位寄存器74LS164(U10)的串行数据输入端,8个74LS164(U10~U17)级联,P3.1引脚接8个74LS164的时钟脉冲输入端;8个74LS164分别接8个锁存器74LS373(U18~U25),8个锁存器的数据输出端接4个16×16点阵LED模块的行线,每个16×16点阵LED模块的行线是独立控制的。P1.0接8个74LS164(U2~U9)的时钟脉冲输入端,P1.1接U2、U4、U6、U8的串行数据输入端,每两个74LS164(U2和U3,U4和U5,U6和U7,U8和U9)级联;U2~U9的并行数据输出端接4个16×16点阵LED模块的64条列线。P1.2接所有74LS164的清0端,P1.3接锁存器的锁存控制端。设计完成的电路如图2所示[2-5]。
图1 8×8点阵 LED模块结构
图2 LED显示屏控制电路
2 工作原理
本电路利用串行通信口工作于方式0,同时利用P1.0和P1.1模拟串行输出,来实现LED显示屏字符平滑移动显示。由于LED模块为16×16点阵,所以字符点阵也为16×16点阵,即每个字符由32个字节即16个字数据组成,每个字数据决定了每列LED点亮的情况。16×16点阵字符数据由字符点阵提取软件获得。
首先单片机P1.1串行输出一位二进制位“1”,经4组74LS164给4个16×16点阵LED模块的第1列送入一高电平,接着由P3.0串行输出4个16×16点阵LED模块的第1列行数据,即Y1,Y17,Y33,Y49列的行数据,经74LS373锁存后送LED显示屏的行线,此时每个LED模块第1列对应的LED点亮。每列的行数据为1个字数据,4列共4个字数据,每个字数据首字节在字符点阵数据表中的地址相差32,此时每个LED模块显示每个字符的第1列。接着P1.1串行输出一位二进制位“0”,经4组74LS164移位后给4个LED模块的第2列送入一高电平,再由P3.0串行输出4个16×16点阵LED模块的第2列行数据,即Y2,Y18,Y34,Y50列的行数据,经74LS373锁存后送LED显示屏的行线,此时每个LED模块第2列对应的LED点亮,即显示每个字符的第2列。如此循环,依次点亮每个LED模块每列对应的LED,直到点亮每个LED模块的第16列,即依次显示每个字符的各列。只要每列交替显示的时间适当,利用人眼的视觉暂留特性,看上去16列LED同时点亮,即看上去整个字符同时显示。然后再从第1列依次扫描显示至16列,如此循环多次,以确保显示出的字符具有足够的亮度[6]。
为实现字符平滑移动显示的效果,在上面实现的4个字符静态显示一定时间后,再次扫描显示时,每个LED模块的第1列从每个字符的第2列数据开始扫描显示,即第1个LED模块显示第1个字符的第2列、┑3列、……、┑16列和第2个字符的第1列,第2个LED模块显示第2个字符的第2列、第3列、……、┑16列和第3个字符的第1列、第2列、……。当┑谌次扫描显示时,每个LED模块的第1列从每个字符的第3列数据开始扫描显示,即第1个LED模块显示第1个字符的第3列、第4列、……、第16列和┑2个字符的┑1列、第2列,第2个LED模块显示┑2个字符的第3列、第4列、……、第16列和第3个字符的第1列、第2列、……。如此实现了字符的平滑移动显示[7]。
3 程序设计
根据以上电路设计及工作原理,绘制出本电路的控制程序流程图如图3所示[8]。按程序流程图编写出控制程序,用Wave或Keil软件调试通过后,产生目标代码文件。
图3 LED显示屏控制程序流程图
4 电路仿真
将目标代码文件加入用Proteus软件绘制的LED显示屏控制电路仿真图中的单片机中,仿真运行,运行结果如图4所示[9-10]。
图4 LED显示屏平滑移动显示
5 结 语
该LED显示屏控制电路用单片机作为控制器,采用串行移位输出方式,实现了一行字符的平滑移动显示,在实际应用时还应加上相关驱动电路。本电路可扩展实现由任意多个16×16点阵LED模块组成的LED显示屏显示控制。经实际应用表明,该电路稳定可靠,效果良好。
参考文献
[1]詹新生,张江伟.基于单片机的16×64 LED点阵显示屏的设计[J].电子元器件应用,2009,11(8):8-10.
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[4]陈君霞,黄跃华,甘文.大屏幕LED点阵显示系统[J].自动化技术与应用,2007,26(7):118-120.
[5]庞家成.多功能LED信息显示屏的设计[J].现代电子技术,2006,29(9):147-149.
[6]黎友盛,周菁菁.大屏幕LED显示屏的高速控制方案[J].单片机与嵌入式系统应用,2007(9):48-50.
[7]张明波.基于单片机的点阵LED显示系统的设计[J].微计算机信息,2007,23(5):85-86.
[8]游达章,黄劲.简易LED点阵汉字显示控制模块设计[J].现代显示,2008,31(5):42-45.
第2篇：单片机的电路设计范文
【关键词】嵌入式CortexTM-M3 LM3S811 温度检测
豆浆是现代科学公认的营养品，随着家庭生活条件的改善、生活水平的提高以及出于对食品安全的考虑，富含植物性蛋白的豆浆正以无可阻挡的魅力走进千家万户，本论文即采用 嵌入式单片机设计的一款豆浆机。
1 LM3S811单片机介绍
TI公司的Stellaris系列的单片机，能够使用户以传统的8位和16位器件的价位来享受32位的性能。该系列单片机是针对工业应用方案而设计的，包括远程监控、电子售货机、测试和测量设备、网络设备和交换机、工厂自动化、建筑控制、运动控制、医疗器械、以及火警安防等。
LM3S811单片机的优势还在于能够方便的运用多种ARM的开发工具和片上系统（SoC）的底层IP应用方案，能够满足各种需求。另外，该单片机使用了兼容ARM的Thumb?指令集的Thumb2指令集来减少存储容量的需求，并以此达到降低成本的目的。因此，本设计采用LM3S811单片机作为控制芯片。
2 豆浆机工作流程与硬件设计
2.1 豆浆机工作流程
正常上电后按豆浆按钮，蜂鸣器“嘀”一声，指示灯亮。
（1）延时2秒、随后加热到80℃，打豆10秒后停5秒。
（2）自动加热挂泡，停止加热10秒。
（2）打豆10秒，停10秒如此循环6次。
（3）加热到挂泡，如此循环3次。
（4）打豆10秒，停6秒如此循环6次。
（5）加热到挂泡，如此循环6次。
完成后蜂鸣器提示音1秒一声，一分钟后转至每间隔10秒蜂鸣器“嘀”一声提示音，表示工作进程结束。
2.2 豆浆机硬件电路设计
全自动豆浆机硬件电路包括温度传感器电路、单片机最小系统以及输出控制电路。
由于单片机内部有上拉电阻，所以按钮电路没有连接上拉电阻；用单片机引脚直接控制继电器的方式驱动电加热器与电机；温度传感器采用热敏电阻KTY81-110，采用电阻串联分压法直接将热敏电阻两端的电压输入到单片机LM3S811的ADC中；采用变压器降压、整流、滤波后，经过3.3V稳压器1117（3.3V）输出，为豆浆机提供电源。通过这些电路设计，能够实现全自动豆浆机系统。
3 基于LM3S811单片机的豆浆控制电路机程序框架
本设计为全自动豆浆机，采用状态机描述进行编程。按照状态机描述豆浆机不同得工作状态，程序由C语言写出，主程序由单片机初始化、温度传感器初始化、键盘初始化等等，程序框架如下：
include " LM3S811.h"
定义数码管译码数组；
定义数码管位选数组；
定义LED灯数组；
定义保存在FLASH中数据的数组；
定义定时标记变量；
定义其他全局数组与变量； //例如定时变量dsbl等
函数原型声明；
void main（void）
{
定时器0初始化； //实现时间标记
定时器1初始化； //对定时变量定时
引脚初始化； //按钮、水位电极、ADC、继电器等引脚初始化
ADC初始化；
其他初始化语句；
while（1）
{
//按键处理语句；
{
功能选择等按钮语句； //按钮变量anbl随按下按钮不同而不同
豆浆按钮按下时，anbl=1； //对应指示灯亮，表示工作状态
烧水按钮按下时，anbl=2；
搅拌按钮按下时，anbl=3；
若没有按钮按下，anbl=4；
需要按钮抬起判断语句；
}
//低水位电极、防溢出电极、温度检测
if（sample_time= =1）
{
检测水位电极； //设置低水位标志，若是低水位，低水位标志为1
检测防溢出电极； //设置防溢出标志，若是溢出，防溢出标志为1
ADC转换温度值、数字滤波语句，转换成温度值。
sample_time= =0；
}
//状态机
if （state_time= =1）
{
状态机语句；
state_time=0；
按钮变量=0
}
//输出语句：
4 结论
TI公司的Stellaris系列的单片机，LM3S811单片机与Stellaris系列的所有成员是代码兼容的，这为用户提供了灵活性，能够适应各种精确的需求，必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1]都业弘.我国大豆磨{行业现状及发展[J].食品科学，1999（02）：28-29.
[2]李延鹏.ARM嵌入式系统开发与应用完全手册[M].北京：中国铁道出版社，2013.
通讯作者简介
周立平（1979-），男，现为中国电子科技集团第二研究所工程师。研究方向为自动控制。
第3篇：单片机的电路设计范文
常用的COD驱动时序产生方法
1 可编程逻辑器件驱动方法
可编程逻辑器件综合了分离器件与大规模集成芯片的优点，硬件连接较简单、可靠性高，可以得到较高的驱动频率；而且具有用户可编程特性，可在线调整驱动频率，编程调试简单方便，缩短了设计周期，降低了设计风险，但硬件成本随之增加，且不易构成微型化系统。
2 微处理器直接驱动方法
这种方法是通过编程单片机或DSP的I/O端口来获得CCD驱动脉冲信号、灵活性好，也可在线调整驱动频率，对不同的CCD器件只需要修改程序即可。但由于时序的产生完全依赖程序指令的延时来实现，如果程序设计不合理，会造成时序不均匀，而且往往会造成微处理器资源浪费。一般驱动频率不高，若要符合CCD驱动频率要求，需采用高速微处理器。
由于在CCD测量系统中，一般都要用到微处理器，如果采用微处理器直接驱动法，则无须增加硬件，节省电路板面积，在电路结构上最简单，系统成本也最低。因此，若能解决时序不均匀、资源浪费、驱动频率低等问题，将是一种最优的驱动方案。本文以TI公司的TC225面阵C CD为例，结合C8051F311来说明该驱动电路的设计思路。
硬件设计
驱动电路原理框图如图1所示，微处理器采用美国SiliConLaboratories公司推出的高速SOC单片机C8051F31l，CCD采用TI公司的微型全帧读出型面阵C CD图像传感器TC225。TI公司为TC225专门提供的配套电平转换芯片SN28846与TMS3473，实现了C8051F311(3.3V)与CCD(高电平2V，低电平－10V)接口电平的匹配。C8051F311提供CCD驱动脉冲信号，同时提供外部同步输出信号PS1、PS2。
1 TC225
TC225是TI公司推出的一款全帧读出型面阵图像传感器，是专门为适应应用环境恶劣或需要微型化的工业及医学应用而设计的。
全帧读出型CCD由于其特殊的结构设计，没有普通面阵CCD的垂直移位寄存器和图像暂存区，因而有效感光面积更大，在有限感光区域内可以更多地排列光敏像元，从而保证图像具有更高的分辨率。
TC225的图像感光区对角线为3.63mm，有效像素为28528.5，每个像素单元面积为9μm×9μm；动态范围很大、灵敏度高、噪声低，并内置自复位电路和参考电压源。其功能框图如图2所示。
图2中，ABG为防开花脉冲，IAG为行移脉冲，TRG为行转移门控脉冲，SRG1、SRG2为串行移位脉冲，ADB为放大器偏置，SUB为感光底层。在光积分期间，光信号电荷在感光区的“势井”内聚集，在此期间防开花门上加有一系列ABG脉冲，防止“势井”中过量的光信号电荷向相邻像元扩散；光积分过后，无光照条件下，光信号电荷在TRG和IAG脉冲的作用下从感光区一行一行移入水平串行移位寄存器，然后在SRG1、SRG2脉冲的作用下使一行光电荷分两路同时从水平移位寄存器转移到敏感结点，敏感结点的电位随光信号电荷的强弱变化，经两级源极跟随放大器提高带负载能力后缓冲输出视频信号。
TC225的像素频率最大为10MHz，其驱动时序如图3所示。
2 C8051F311
C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与805.1兼容的微控制器内核，与M CS-5l指令集完全兼容，具有丰富的片上硬件资源。C8051F系列单片机采用流水线结构，机器周期由标准的12个系统时钟周期降为1个系统时钟周期，处理能力大大提高，峰值性能可达25MIPS。
本系统采用C8051系列中的C8051F311，芯片面积5mm×5mm，非常适合与TC225一起组成超微型系统。由图3可见，若要从TC225中读出正确的数据，必须满足IAG、TRG、SRGl与SRG2之间严格的时序对应关系，因此，利用C8051F311的可编程计数器阵列(PCA)模块，并通过相应的中断服务程序，实现各时序之间的调整与配合。
3 可编程计数器阵列
PCA提供增强的定时器功能，与标准8051计数/定时器相比，需较少的CPU干预。PCA由1个专用的16位计数/定时器(PCAOL和PCAOH)和5个16位捕捉/比较模块组成，每个捕捉/比较模块有其自己的I/O线
(CEXn)，捕捉/比较模块有六种工作方式：边沿触发捕捉、软件定时器、高速输出、频率输出、8位和16位PWM，每个模块的工作方式都可以被独立配置。
从图3中可以看到，IAG、TRG、SRG1与SRG2均有方波输出的形式，因此使用PCA模块的频率输出方式，此方式可在CEXn引脚产生可编程频率的方波，捕捉/比较模块的高字节保持输出电平改变前要计的PCA时钟数，其工作原理如图4所示。捕捉/比较模块的低字节与PCA计数器的低字节比较，两者匹配
(PCAOCPLn=PCAOL)时，CEXn的电平发生改变，同时捕捉/比较模块的高字节PCAOCPHn与PCAOCPLn相加的结果再回送到PCAOCPLn。方波的频率由式(1)定义：
其中，fPCA是PCA时钟的频率，可以在六个时钟源中选择：系统时钟、系统时钟/4、系统时钟/12、外部振荡器时钟/8、定时器0溢出或ECI输入引脚上的外部时钟信号。
值得注意的是，从图4的结构分析可知，频率输出方式下，初始电平持续时间为PCAOCPLnTpCA，而频率输出的高低电平持续时间均为PCAOCPHnTPCA，因此初始电平持续的时间可以与频率输出的高低电平持续时间不同，正是利用这一点，才保证了C805IF311产生的时序之间的严格对应。
软件设计
1 PCA时钟频率选择
根据系统应用的要求，系统时钟选用C8051F311内部振荡器，并设定为25MHz，则一个机器周期为40ns。依据T C225的时序要求，选取tw1=tw2=tw3=1μs，即频率为0.5MH z。由公式(1)可知，选择fPCA为系统时钟，则PCAOCPHn=25即可满足fCEXn=0.5MHz。
2 CCD驱动脉冲
本系统中，TC225的行转移时钟IAG频率为15.625kH z，即周期为64。考虑到裕量，光电荷信号读出期间，172个SRG1、SRG2脉冲的总时间设定为64－8.96=55.04μs，则SRG1、SRG2的周期为320ns(172320ns=55.04μs)。因此，PCA的4个捕捉/比较模块的输出CEX0～CEX3(对应IAG、TRG、SRGl、SRG2)的工作方式设置如图5所示。
t0时刻，设定CEX0～CEX3的初始电平均为0，利用初始电平持续时间与频率输出的高低电平持续时间不同的特点，给PCAOCPLn(n=0～3)不同的初始值，使CEX0～CEX3的初始电平分别持续到t1、t2和t3时刻，能够确保产生图5所示的严格时序。同时开PCA中断，每隔1μs产生一次中断，当t3时刻进入中断时，停止CEX1的频率输出；t4时刻进入中断时，停止CEX0、CEX2、CEX3的频率输出；由于中断响应时间为5个机器周期(200ns)，所以tw自动满足。
再一次启动CEX2、CEX3为频率输出，输出脉冲周期为320ns。由于高低电平脉宽均为160ns，小于中断响应时间，因此关闭PCA中断，利用定时器O(TO)中断来结束172个SRG1、SRG2脉冲。在第172个SRG1脉冲上升沿到达时刻(t7)产生T0中断，由于SRGl脉宽小于中断响应时间，所以能够产生第172个脉冲的下降沿，进入T0中断后，停止SRG1、SRG2频率输出，并关闭T0中断。
至此，一行光电荷信号已经全部读出，如此循环往复，便可读出一帧CCD信号。
第4篇：单片机的电路设计范文
[关键词] 单片计算机 中央处理器 随机存储器 只读存储器
本文通过用对一个能实现定时，时钟，日历显示功能的时间系统的设计学习，详细介绍了51 单片机应用中的数据转换显示，数码管显示原理，动态扫描显示原理，单片机的定时中断原理、从而了解单片机相关指令在各方面的应用，文章后附有电路图，以供读者参考。本系统由AT89C51、LED 数码管、按键、发光二极管等部分构成，能实现时间的调整、定时时间的设定，输出等功能。系统的功能选择由SB0、SB1、SB2、SB3、SB4 完成。其中SB0为时间校对，定时器调整功能键，按SB 0 进入调整状态。SB1 为功能切换键。第一轮按动SB1 依次进入一路、二路、三路定时时间设置提示程序，按SB3 进入各路定时调整状态。定时时间到，二极管发亮。到了关断时间后灭掉。如果不进入继续按SB1 键，依次进入时间 年位校对、月位校对、日位校对、时位校对、分位校对、秒位校对状态。不管是进入那种状态，按动SB2 皆可以使被调整位进行不进位增量加1 变化。各预置量设置完成后，系统将所有的设置存入RAM 中，按SB1 退出调整状态。上电后，系统自动进入计时状态，起始于00时00分。SB4 为年月日显示转换键，可使原来显示时分秒转换显示年月日。
一、电路原理分析
1、显示原理
由6 个共阴极的数码管组成时、分、秒的显示；P0 口的8 条数据线P0.0 至P0.7 分别与两个CD4511 译码的ABCD 口相接，P2 口的 P2.0 至P2.2 分别通过电阻R10 至R13 与VT1 至VT3 的基极相连接。这样通过P0 口送出一个存储单元的高位、低位BCD显示代码，通过P2 口送出扫描选通代码轮流点亮LED1 至LED6，就会将要显示的数据在数码管中显示出来。从P0 口输出的代码是BCD 码，从P2 口输出的就是位选码。这是扫描显示原理。
2、数码管结构及代码显示
共阴LED 数码管结构、字段及引脚排列见图2 图2；共阴LED 数码管由8 只发光二极管VD1 至VD8 共阴连接并按8字形结构排列而成。这样，我们将这些二极管的正极接高低不同的电位，把所有的负极接地，当正极为高电位时相应的二极管就会导通而发光，从而使数码管呈现不同的字符。而只有P2 相应呈现高电位，VT 个管导通，LED1 的GND 与地相接，LED 位被选中才具备发光的使能条件；可见，在利用P2 口送出位选码，使各位轮流得到发光使能条件的同时，通过P0 口分别送出不同的段选码，就会在LED1 至LED4 中显示出不同的数字来。
3、键盘及读数原理
键盘是人与微机打交道的主要设备，按键的读取容易引起误动作。可采用软件去抖动的方法处理，软件的触点在闭合和断开的时候会产生抖动，这时触点的逻辑电。平是不稳定的，如不采取妥善处理的话，将引起按键命令错误或重复执行，在这里采用软件延时的方法来避开抖动，延时时间20ms。
4、连击功能的实现
按下某键时，对应的功能键解释程序得到执行，如操作者没有释放按键，则对应的功能会反复执行，好象连续执行，在这里我们采用软件延时250ms,当按键没释放则执行下一条对应程序。利用连击功能，能实现快速调时操作。
二、程序设计思想和相关指令介绍
本系统的主程序主要完成时间显示和定时输出判断功能。而年月日显示和各时间单元进位，时间设定时，调定时间设定时等功能全部在中断服务程序中完成。
1、数据与代码转换
由前述可知，从P2 口输出位选码，从P0 口输出段选码，LED 就会显示出数字来。但P0口的输出的数据是要BCD 码，各存储单元存储的是二进制数，也就是和要显示出的字符表达的含义是不一致的。可见，将要显示的存储单元的数据直接送到P0 口去驱动LED 数码管显示是不能正确表达的，必须在系统内部将要显示的数据经过BCD 码行转换后，将各个单元数据的段选代码送入P0 口，给CD4511 译码后去驱动数码管显示。具体转换过程如下：
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我们先将要显示的数据装入累加器A中，再将A中的数据转换成高低两位的BCD 码，再放回A中，然后将A 中的值输出。如：有一个单元存储了45 这样一位数，则需转换成四位的BCD码：（0100）（0101）然后放入A 中。A中BCD码，高位四位代表4低四位代表5同时送给两个译码器中，译码后45字就在两个LED 中显示出来。
2、计时功能的实现与中断服务程序
时间的运行依靠定时中断子程序对时钟单元数值进位调整来实现的。计数器T0 打开后，进入计时，满100 毫秒后，重装定时。中断一次，满一秒后秒进位，满60 秒后即为1 分钟，分钟单元进位，60 分到了后，时单元进位，24 小时满后，天单元进位。这样然后根据进率，得到年、月、日、时、分、秒存储单元的值，并经译码后，通过扫描程序送LED 中显示出来，实现时钟计时功能。累加是用指令INC 来实现的。进入中断服务程序以后，执行PUSH PSW 和PUSH A 将程序状态寄存器PSW 的内容和累加器A 中的数据保存起来，这便是所谓的保护现场。以保护现场和恢复现场时存取关键数据的存储区叫做堆栈，在软件的控制之下，堆栈可在片内RAM 中的任一区间设定，而堆栈的数据存取与一般的RAM 存取又有区别，对它的操作，要遵循¡ 后进先出¡ 的原则。
3、时钟误差分析
开启定时器/计数器0，使之开始计时，中断后进入中断程序。自停止计数到、计数又开始，中间执行了7 条指令，也就是延迟了13 个单周期共用时间26us，这样，每个中断的总时间应为为100.026sm，而原来定时是100ms，，所以，也就是说每次中断定时多了26um.这样，可改变计数重装值，使每次中断定时时间为99.974sm，加上原来的7 条指令所用的时间，正好100sm.计数10 次得1s.这样就可得到较精确的计时秒数，然后根据进率，得到时、分的值。
4、时间控制功能与比较指令
系统的另一功能就是实现对执行设备的定时开关控制，其主要控制思想是这样的：先将执行设备开启的时间和关闭时间置入RAM 某一单元，在计时主程序当中执行几条比较指令，如果当前计时时间与执行设备的设定开启时间相等，就执行一条 CLR 指令，将对应的那路P3 置为高电位，开启；如果当前计时时间与执行设备设定的关闭时间相等，就执行SETB对应的P3 置低电位，二极管截止，。实现此控制功能用到的比较指令为CJNE A，#direct，rel，其转移条件是累加器A 中的值与立即数不等则转移。
参考文献：
[1]谢自美，《电子线路设计、实验、测试 》武汉：华中理工大学出版社，2000.
第5篇：单片机的电路设计范文
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关键词：开关电源；UCC3895；测控系统
DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.10.012
引言
大中功率直流开关电源一般采用移相全桥DC/DC变换器 。实现全桥变换器的移相控制主要有以下三种方法：（1）采用分立器件进行逻辑组合；（2）采用DSP或CPLD实现数字控制；（3）采用专用集成控制芯片 。采用分立器件进行逻辑组合构成的模拟控制电路结构复杂，不利于开关电源小型化；采用DSP或CPLD实现数字控制的成本较高，且存在数字电路延迟；采用专用的集成控制芯片电路简单且成本较低。第三种方法中可以采用UCC3895芯片来产生PWM控制波形，UCC3895是一款优良的移相全桥控制芯片，有电压和电流两种控制模式，占空比可从0%～100%， 且可以为零电压开关（ZVS）提供高效高频的解决方案。国内外常用的移相全桥反馈模式为电流模式 ，但其双闭环控制电路复杂，不易实现。
由于单电压环反馈模式简单有效的优点，本文基于UCC3895移相全桥控制芯片采用单电压环加限流环的反馈模式和单片机相结合设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统，详细设计了闭环系统、控制器参数、保护电路，显示电路，调压电路，并对测控系统进行了实验。
系统方案
采用应用广泛的TI公司生产的UCC3895芯片与单片机相结合的方案设计了直流开关电源数字模拟混合测控系统。如图1所示，利用UCC3895对DC/DC变化器主电路进行PWM移相控制，并与单片机相结合来实现对主电路的检测与反馈控制，以及输出过压，过流，过温等保护。其中，所选单片机型号为美国微芯公司生产的PIC16F873单片机。PIC16F873共28个引脚，内部自带5个10位A/D通道，2个定时计数器，2个脉宽调制（PWM）通道。
UCC3895电路设计
如图4所示，UCC3895的EAN脚为内部误差放大器反相输入端，E A O U T脚为误差放大器输出端，R 3、R 4、R 6、C 1、C 2、C 3构成了闭环控制系统的电压调节器，输出电压Vo经过电阻分压接到电压调节器反相输入端构成反馈电压，改变可调电阻R2的值可以改变电源输出电压。RT、CT可以实现开关频率的设定，A D S脚为自适应延迟死区时间设置端，接地表示输出延迟死区时间设为最大。限流调节器输出端也接到UCC3895的EAOUT脚，故障保护电路接到CS脚实现电源系统的故障保护功能。
故障保护电路设计
UCC3895的CS脚有过流保护功能，当CS脚电压高于2.5V时，UCC3895芯片将会被软关断，驱动脉冲被封锁，CS脚低于2.5V，芯片将进入下一个软启动过程。如图5所示，保护电路的设计就是基于CS脚的过流保护功能，正常情况下保护电路的输出为低电平，一旦出现输出过压、过流、过温等故障，相应的电压比较器输出高电平，同时故障信号被单片机检测，通过单片机数字控制也可使电压比较器输出为高电平，开关管T1导通，输出一个高于2.5V的高电平至CS脚，使芯片封锁驱动信号，从而使主电路停止工作，实现电源系统的数字模拟双重保护功能。
限流值可调的限流环电路设计
单片机与电路设计
单片机部分电路和电源状态显示电路分别如图7和图8所示。单片机部分引脚功能分配如下：AN0脚是限流信号检测，AN1脚是输出电压检测，AN2脚是输出电流检测，AN4脚是温度检测，其中AN0、AN1、AN2、AN4脚均为A/D转换端口。CCP2脚（PWM端口）提供可调的限流调节器的限流参考值，CCP1脚（PWM端口）提供可调的电压调节器的输出电压参考值，SCK、SDO、RB4脚用于电源状态显示，RB1脚（I/ O口）为单片机数字控制。单片机通过SPI（同步串行通讯）向移位寄存器SN74HC164发送电源当前工作状态数据，由移位寄存器把串行数据转换为并行数据并输出给显示模块。单片机RB4脚（I/O口）控制发光二极管的供电电压，在刚开机还没有采集工作状态之前，保证所有二极管不工作。单片机SCK（时钟）脚接在三个移位寄存器的脉冲输入口（CLK）作为脉冲输入。单片机SDO（SPI通讯数据输出）脚接到移位寄存器的数据输入口（A、B脚），并把三个移位寄存器接到一起串联使用。通过数码管实时显示输出电流值，通过4个LED灯图11 突加突减负载电压波形的亮灭表示电源当前的工作状态，其中发光二极管D4（绿灯）灯亮表示电源正常工作，D3（红灯）灯亮表示输出过压故障，D2（红灯）灯亮表示输出限流，D1（红灯）灯亮表示过温故障。
调压电路设计
单片机CCP1脚为PWM波端口，可以通过调节PWM波的占空比产生不同的电压。如图9所示，PWM信号经过滤波电路由数字量转变为模拟量输入到由运放5构成的电压跟随器进行缓冲与隔离，该模拟电压与参考电压VDD叠加构成分压电路，分压信号输入到由运放6构成的电压跟随器正向输入端。输出端经过滤波电路接到UCC3895芯片电压调节器参考电压端（EAP）。改变CCP1的PWM波占空比即可调整电压调节器参考电压，进而改变电源输出电压。图中由R2、R3、R4构成的分压电路可以设定PWM占空比为最低时电压调节器参考电压的最低值，保证电源电压的最低输出。可调电阻R2的作用是调节电压调节器参考电压的范围，改变R2的值，在输出占空比范围不变的情况下，输出参考电压的范围可以进行调整，进而改变电源输出电压的范围。图12 过载限流波形
实验及结果
图10是直流开关电源上电输出电压瞬态波形，上电输出瞬态电压的超调量为1.1%，调整时间为50ms，稳态误差为0.5V。图11是直流开关电源突加突减负载输出电压瞬态波形，突加突减负载输出瞬态电压的恢复时间为30ms，电压动态降落为22%。图12是突加过载限流波形，过流后限流环起作用，通过调节输出电压，使得电流很快限制在限流值上。
第6篇：单片机的电路设计范文
一、引言
单片机是把一个计算机系统集成到一个芯片上，广泛应用于家用电器、智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、军工等领域，在社会生活中具有极其重要的作用。单片机原理及应用是测控技术与仪器专业中一门重要的综合性很强的专业基础课程，并且与多门课程深度相关，如电工基础、电子技术基础、传感技术、微机原理及应用、控制工程基础、测控电路设计、智能仪器设计等。同时本门课程具有极强的综合性、实践性的特点，对于培养学生的实验能力具有重要作用。基于单片机教学的重要性，全国各校也一直在进行关于单片机的教育教学方式、方法改革，主要的改革方向均是增强单片机教学的实践能力，在课堂教学的基础上，加强实践教学，主要的方式包括：(1)加强实验环节;
(2)增加综合性实验;(3)加课程设计环节;(4)设计单独的实践环节。项目驱动型是近年来比较受到认可的一种教学方式。项目教学法是在教师的指导下，学生设计一个相对独立的项目，围绕着项目组织和开展教学，由学生提出设计目标，完成项目的调研，在教师的指导下，形成设计方案，完成项目的设计及调试，并完成项目报告。对于培养学生的专业能力、信息收集能力、团队合作及写书面报告的能力等均有很大的帮助。项目教学法可将相关学科中的知识内容通过单片机作为核心，转化为若干个教学项目，使得学生在完成项目的过程中可以从知识体系的角度对本专业有深刻的认识。
基于测控技术与仪器专业的特点，项目的设计要尽可能与本专业重要的知识内容相结合，可以综合学生所学的电路、数字电路、模拟电路、编程语言、仪器电路、光电检测技术、传感器等多门基础课和专业基础课的知识，培养学生进行智能化电子系统整体设计能力。为此，本文设计了单片机教学实践平台项目，尽可能适应多种类型的传感器，可以完成多种类型的测控系统，全面培养学生的设计、实践能力。
二、单片机实践教学系统组成
教学系统的设计既要满足学生学习单片机的需要，也为学生建立符合测控技术与仪器专业培养方向的测控系统提供了足够的空间;既为学生学习本专业的相关课程提供了一个平台，也为学有余力的学生提供了更多深入学习的条件;既保留了目前教学过程中经典的教学内容，也要对实际应用领域中广泛使用的新技术予以足够的重视。系统主要组成如图1所示。
教学实践平台以ADUC842单片机为核心，设计了存储器扩展、人机接口、模拟信号处理电路、数字量输入输出电路、无线通信、驱动电路等，同时可通过串口电路连接GPS、GPRS、485等在测控系统中广泛应用的技术，同时设计多种类型传感器供学生组成不同类型的测控系统。
三、单片机实践教学系统电路设计
1.CPU电路设计。CPU选择ADuC842作为主控CPU，ADuC842是ADI公司生产的具有8051内核的模拟单片机，集成了丰富的片上资源，它具有3个16位定时器/计数器、62KB片内电擦除程序存储器、4KB片内电擦除数据存储器、2304B片内数据RAM、8通道12位高精度ADC、2个12位DAC、12个中断源、看门狗定时器和电源监视器，同时还集成了UART、I2C和SPI串行接口，既可满足学生学习的需要，也是一种功能强大的可广泛应用的新型单片机。
2.模拟信号及数字信号输入输出电路设计。由于ADuC842单片机具有8通道12位A/D转换器及2路12位D/A转换器，可以满足大多数的系统应用，因此只需要利用运放设计放大电路，用于和传感器输入的信号进行匹配即可。数字量输入输出采用光藕TLP281-4进行光电隔离，一方面可以起到保护作用，同时也可以匹配外接电路和各种电平，为测控系统设计提供更多的灵活性。
3.人机接口电路。人机接口电路采用了单片机电路最常用的键盘、数码管管理器件HD7279作为核心电路，设计了3×4的小键盘及四位数码管，可以满足测控的基本需要，同时还设计了液晶接口，可设计出更丰富的界面。
4.通信电路设计。测控系统的通信主要分为有线和无线两种，对于有线系统设计了最常用的RS232接口及广泛应用于测控系统中的RS485总线。无线通信采用了基于无线数据传输模块的通信接口设计，工作于433MHz频段，具有工作频道的设置和发送、接收、待机状态等工作模式可短距离无线传输，具有抗干扰性能强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装灵活等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。同时为满足测控系统远程通信的需求，设计了基于GPRS通信模块的接口。GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、支持TCP/IP协议，可以直接与Internet互通，具有广泛应用。
5.典型应用电路设计。串行总线是现代测控系统中应用最广泛的技术，为使学生学习到应用最广泛的单片机系统的串行片内互连技术，采用了三种总线设计了外围电路，分别是：DS18B20是基本于单总线的温度传感器、DS1302是基于SPI总线的日历时钟芯片、AT24C02是基于二线串行总线的EEPROM芯片。传感器是单片机测控系统中最重要的组成部分，为了与测控专业的其他课程相衔接，分别采用了多种原理设计的传感器，如电阻型、电感型、电容型、压电型等传感器，特别重视光电式传感器的应用。
四、单片机实践教学项目应用
本单片机实践教学系统可应用于单片机的教学实践中，让学生自己组队，根据自己的兴趣，调研并确定题目，尽可能利用教学系统所提供的资源，形成自己的设计方案，设计测控系统、调试电路、调试程序，完成一个可包含光、机、电的测控系统，在学习单片机的过程中，学习测控系统开发的整个过程，对本专业有更深刻的认识。
第7篇：单片机的电路设计范文
本文首先介绍数据采集卡系统系统的特点、现状单片机毕业论文及趋势。然后对各模块的工作原理进行详细介绍,并给出了各模块程序流程图及程序的设计。该卡具有很强的实用意义,有非常广泛的应用前景。
Abstract
This paper introduce the software design of data colletion card system, design the analog-digital conversion module, data storage module, real-time control module and the bus interface module, and so on. The card use 8051 MCU control the data collection, storage and display, SCM control sensors to conduct real-time data collection, A / D converter will be conver analog to digital, and then store and dispiay that. The card have the advantage of small in size, can work outline and have strong anti-interference capability .It overcome shortcome of the traditional data collection system,such as big size, can not work outline and are not easy to carry.It can be easily in different locations for data collection.
Firstly,the paper introduce the characteristics, status and trends of data collection card systerm. Then introduce the principle of each module in detail, and gives the process flow chart and the design process of each module. The card has strong practical significance and a very wide range of applications.
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 前 言 5
1.1 课题研究背景 5
1.2 数据采集系统的概述 5
1.3 数据采集卡系统的简介 6
1.3.1 什么是数据采集卡系统 6
1.3.2 数据采集卡系统的特点 7
1.3.3 数据采集卡系统的发展趋势 8
1.3.4 数据采集卡的技术指标 9
第二章 系统软件整体的设计 10
2.1 整体电路 10
2.1.1 传感器的选型 12
2.1.2 前置端放大的硬件电路设计 12
2.1.3 数字滤波器的硬件电路设计 13
2.2 系统的结构框图 14
2.3 程序设计体系结构 16
2.4 主程序流程图的设计 16
第三章 A/D转换模块的设计 18
3.1 A/D转换的硬件电路设计 18
3.1.1 A/D转换器的选择指标 18
3.1.2 A/D转换器的选择 18
3.1.3 应用ADC0809实现数模转换电路 21
3.2 ADC0809与单片机的接口电路 22
3.3 A/D转换模块的流程图及程序 24
第四章 显示模块的软件设计 27
4.1 8279及LED显示器与单片机的接口电路 27
4.2 显示模块的程序流程图及程序 28
第五章 存储模块的软件设计 31
5.1 62128存储器与单片机的接口电路 31
5.2 存储模块程序流程图及程序 32
第六章 数据采集卡与总线接口的硬件电路设计 34
6.1 总线的选择 34
6.2 ISA总线接口 35
6.3 ISA总线接口卡设计基本问题 39
6.3.1 I/0端口地址空间 39
6.3.2总线竞争、隔离和驱动 40
6.4单片机与总线连接的硬件电路设计 40
结 论 44
第8篇：单片机的电路设计范文
【关键词】电工实训智能评分设计
电工实训电类学生基础性的实训课，该课程能够使学生对电气元件及电工技术有一定的感性和理性认识，对电工技术等方面的专业知识做进一步的理解。同时，通过实训得到实际生产知识和安装技能，掌握室内照明线路、继电器控制线路及其元件的工作原理等电工技术知识，培养学生理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强独立工作能力，培养学生团结合作，共同探讨，共同前进的精神。
我院的电工实训，有助于学生掌握专业理论知识，并且对提高学生的动手能力也起着非常重要的作用，同时又与考取电工证紧密结合在一起，因此电工实训课程的整体建设是非常重要的。我院所用电工实训考核装置是按照劳动和社会保障部颁发的“工人技术等级标准”和“职业技能鉴定规范”的内容要求，根据中、高级电工培训考核的实际情况而设计的新一代集电工理论教学、实操训练、考核鉴定于一体的多功能设备。该系统具有定时、误操作记录等考核功能，同时具备多种安全措施。其智能评分系统可衡量学生在实训中所设计的电路是否达到给定的标准，主要用于评价指标有：电压标准、电流标准、电机正反转控制，以及给出错误提醒、解决措施方案。
一、智能评分系统的结构及原理分析
1.智能评分系统的结构
本系统由电机转速测量、操作按钮、键盘、显示、单片机控制系统、电流测量、电源控制等模块组成，系统框图如图1所示。
2.原理分析
开启柜门开始计时，学生进行电气装配，装配结束按停止按钮，停止计时。按测试按钮，接通主电源，进行测试。
正确性判断：按钮按下测量电流与转速，根据装配图类型和电流、转速特性判断电路的正确性。
二、智能评分系统的电路设计
本智能评分系统的主要电路设计分以下几部分：
1.转速测量电路
转速测量电路如图2所示，通过电机与串连电阻分压后，获得与电机转速相对应的电压，由于测量对象为交流电机，故将电压信号整流滤波后经A/D转换接入单片机。
2.电流检测电路
3.单片机小系统及键盘显示电路
系统的控制器采用AT89C52芯片，AT89C52是8位高性能CMOS单片机，片内有8Kb的可反复擦写的只读程序存储器。该器件具有密度高、功能强大、非易失性存储技术等特点，兼容MCS-51指令系统。系统的键盘采用独立式按键设计，显示器采用长沙太阳人电子有限公司的SMG12864A LCM。
AT89C52为8 位通用微处理器，采用工业标准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz 晶振。RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0～P3 为可编程通用I/O 脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0 端口（32～39 脚）被定义为N1 功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13 脚定义为IR输入端，10 脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口，12 脚、27 脚及28 脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU 的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。
电路设计如图3所示：
4.电源控制电路
当系统测试结果显示电路设计有误时，单片机控制切断电源，电路设计如图4所示。
5.实时时钟电路
系统可以对学生训练的项目计时，考评时可以设置定时时间，考试时间到，系统自动切断电源，时钟电路的设计采用DS1302芯片，DS1302是 DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM，通过简单的串行接口与单片机进行通信，实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过 AM/PM 指示决定采用24或12小时格式，DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到三个口线：RES复位、I/O数据线和SCLK串行时钟，时钟/RAM的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。电路设计如图5所示。
第9篇：单片机的电路设计范文
1Proteus仿真软件简述
Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件(该软件中国总为广州风标电子技术有限公司)。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。虽然目前国内推广刚起步,但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。该软件包含ISIS和ARES两个软件部分,这两个部分在大环境下扮演着两个不同的重要角色,都有着举足轻重的作用。在日常工作中,ARES部分是用来当PCB设计工作的助手,进行有效辅佐,而ISIS则是主要负责在仿真开启的环境下对电路原理和模拟电路的设计工作。
2Proteus仿真软件进行仿真电路设计的过程分析
在电子电路实训过程中,proteus仿真软件在进行仿真电路设计时,要在软件编辑界面,按照需要模拟的实际电路思路,设计出一套最符合实际情况的电子电路图,再通过许多相关数据计算,尽可能在最短的时间内完成对电路的初步设计和对数据的测量与计算整理,最后完成整体的模拟电路设计,然后利用软件的电路生成功能,输出最后的电路设计图。为了确保电路设计的顺利进行,仿真电路设计过程可以这样:先确定核实设计项目,然后运行proteus软件,绘制初步的电路原理图,然后根据原理确定需要的元件种类和数量,启动仿真系统,用虚拟仪器检测然后读出数据,分析结果,如不符合要求,对元件或者电路作适当修改然后再次检测,当符合要求时,要对电路进行完善,确定无误后敲定最终设计方案,然后系统自动生成电路图。
3Proteus仿真软件的仿真电路设计与调试
在进行电路工作前,相关人员要检查虚拟测量仪器与被测量点的两个终端是否处于正常连接状态,还要确定信号源良好的接地情况,其中还要注意示波器与地线的连接状况。测量结束后要确保测量结果是GND的相反波形,有利于后续对电路的研究。实验过程中,要时刻注意电压表,电流表的指针位置,而在仿真电路时,要注意串联电路中电流指针的指数,如有任何问题,要及时地在相应的执行操作界面,通过网络,对电压作出适当调整,然后继续进行仿真电路的研究试验,推动proteus仿真软件在电子电路设计应用中的发展。
4Proteus仿真软件的实用电路分析
在今后的与电路设计有关的工作当中,我们不光要充分发挥并发展proteus仿真软件,还要通过合理的方法来判断研究proteus仿真软件在未来电路研究中的发展趋势,然后进行相应改进。而proteus软件还需要通过传感器电路,正弦电路等实用电路中不断的进行试验和探索,最后才能把此项技术落实到实际电子科技产品的生产环节当中去。所以,我们再使用该软件进行电路设计和分析时,要把重点放到传感器电路和正弦电路等电路的实用性上,结合实际情况探究,才能更好地让软件适用于各种实用电路的应用。还能开发出仿真系统的其他用法和功能,促使电子行业发展,为以后的研究工作打下坚实的基础。
5结语
综上所述,现阶段proteus仿真软件的应用已经十分广泛,而其使用功能也十分便利和强大,在进行电子电路设计时,为了能够更深刻研究电路的工作情况,更准确地对电路中存在的不足之处进行调整,我们要进一步对软件进行挖掘研究,明确操作规范,开发出更实用的功能以便使用。还能改善传统的电子电路设计工作,并检测出其中的缺陷,为降低电路实验成本,更有效地完成实验和缩短实验时间等方面,都有积极的推进意义。
作者:侯彬 单位:东北石油大学秦皇岛分校
参考文祥
