電子信息工程綜合實(shí)訓(xùn)分析論文

　　摘要：該院電子信息工程專業(yè)《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目是"簡(jiǎn)易計(jì)算器"，能輸入并顯示十進(jìn)制數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式及運(yùn)算結(jié)果，同時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度。該項(xiàng)目考察的知識(shí)點(diǎn)包括單片機(jī)的I/O端口、中斷系統(tǒng)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串口以及傳感器通信，能很好地檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的掌握情況。

　　關(guān)鍵詞：綜合實(shí)訓(xùn)；《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》

　　引言

　　《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是我院電子信息工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，在整個(gè)課程體系中起著承上啟下的重要作用。該課程的前導(dǎo)課程有《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等，后續(xù)課程有《電子產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、《嵌入式系統(tǒng)》、《EDA技術(shù)》以及《傳感器應(yīng)用技術(shù)》等，《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程開(kāi)設(shè)于大二上學(xué)期，共120課時(shí)。一門課程的綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目要求覆蓋該課程的重要知識(shí)點(diǎn)、針對(duì)性強(qiáng)、難度適中，并且具備一定的趣味性和實(shí)用性�；�于以上幾點(diǎn)要求，課程組將綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目確定為"簡(jiǎn)易計(jì)算器"。簡(jiǎn)易計(jì)算器的基本功能為：開(kāi)機(jī)后顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度，能進(jìn)行三位以內(nèi)（包含三位）十進(jìn)制整數(shù)的加、減、乘、除運(yùn)算，顯示運(yùn)算表達(dá)式及運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)計(jì)算器進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，運(yùn)算指示燈亮，否則運(yùn)算指示燈滅。

　　1硬件設(shè)計(jì)

　　簡(jiǎn)易計(jì)算器能進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)據(jù)的加、減、乘、除運(yùn)算，需要輸入"0"-"9"十個(gè)數(shù)字，"+"、"-"、"*"、"/"和"="五個(gè)符號(hào)，故輸入設(shè)備中至少應(yīng)有十五個(gè)按鍵；簡(jiǎn)易計(jì)算器能顯示當(dāng)前環(huán)境的溫濕度和兩個(gè)三位十進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式及結(jié)果，故輸出設(shè)備至少能顯示20個(gè)（6個(gè)字符顯示溫濕度，14個(gè)字符顯示算術(shù)表達(dá)式及結(jié)果）字符。

　　1.1輸入設(shè)備

　　輸入設(shè)備需要至少十五個(gè)按鍵（選用兩個(gè)觸點(diǎn)的彈性按鍵），按鍵與單片機(jī)的連接有獨(dú)立按鍵和矩陣鍵盤兩種形式。獨(dú)立按鍵與單片機(jī)連接時(shí)，按鍵的一個(gè)觸點(diǎn)連接單片機(jī)的一位I/O端口、另一個(gè)觸點(diǎn)接地，即每一個(gè)按鍵需要占用單片機(jī)的一位I/O端口，因此獨(dú)立按鍵形式適用于按鍵個(gè)數(shù)偏少（少于或等于八個(gè)）的場(chǎng)合。矩陣鍵盤與單片機(jī)連接時(shí)，按鍵按矩陣式排列、位于行列線的交叉點(diǎn)上，按鍵的一個(gè)觸點(diǎn)與所在行的行線連接、另一個(gè)觸點(diǎn)與其所在列的列線連接，即多個(gè)按鍵可共用一根行線或列線。矩陣鍵盤的一根行線或列線占用單片機(jī)的一位I/O端口，例如8*8（8行8列）的矩陣鍵盤共有64個(gè)按鍵，占用單片機(jī)16位I/O端口，因此矩陣鍵盤適用于按鍵數(shù)量相對(duì)較多（大于八個(gè)）的場(chǎng)合。在該項(xiàng)目中選用4*4（4行4列）16個(gè)按鍵的矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備。4*4矩陣鍵盤由4行、4列組成，16個(gè)按鍵位于行、列線的交叉點(diǎn)上，每根行線、列線與單片機(jī)的一位I/O端口連接，且4根行線分別經(jīng)上拉電阻接+5V電源。用單片機(jī)的P3口連接矩陣鍵盤(P3.0-P3.3連接4根行線，P3.4-P3.7連接4根列線)。16個(gè)按鍵分別表示數(shù)字"0"-"9"、"+"、"-"、"*"、"/"、"="和"清零"。

　　1.2輸出設(shè)備

　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備有數(shù)碼管和液晶顯示器。雖然單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示時(shí)硬件電路和軟件程序都相對(duì)簡(jiǎn)單，但項(xiàng)目中輸出設(shè)備要顯示至少20個(gè)字符，即使數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描的方法顯示，單片機(jī)控制20位數(shù)碼管同時(shí)顯示不同的字符需要28位I/O端口。本課程所教授的單片機(jī)為STC89C52，共32位I/O端口，且矩陣鍵盤已占用了8位，所以數(shù)碼管顯示不可取。在本項(xiàng)目中選用LCD1602液晶顯示器作為輸出設(shè)備。LCD1602可顯示16*2（兩行顯示，每行顯示16個(gè)字符）共32個(gè)字符，需要占用單片機(jī)11位I/O端口。用單片機(jī)的P2口連接LCD1602的數(shù)據(jù)端口D0-D7，單片機(jī)的P0.1-P0.2連接LCD1602的第4-6引腳（分別為RS、RW和EN引腳）。簡(jiǎn)易計(jì)算器的運(yùn)算指示燈用一個(gè)LED即可，占用單片機(jī)一位I/O端口，用單片機(jī)的P0.3控制運(yùn)算指示燈。

　　1.3傳感器

　　項(xiàng)目要求顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度，常用的溫濕度傳感器有DS18B20、HIH9000、DHT11等等。因DHT11既是溫度傳感器又是濕度傳感器，故本項(xiàng)目中選用DHT11溫濕度傳感器。DHT11與單片機(jī)串行通信，只需占用一位I/O端口，用單片機(jī)的P0.4接收DHT11傳送的數(shù)據(jù)。整個(gè)電路圖如圖1所示。

　　2軟件設(shè)計(jì)

　　項(xiàng)目的軟件程序需要處理讀鍵、LCD1602顯示字符、算術(shù)運(yùn)算以及接收處理溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)。

　　2.1讀鍵

　　單片機(jī)讀取矩陣鍵盤的信息通常有列掃描和行列反轉(zhuǎn)兩種方法。列掃描法的基本原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)首先掃描第1列：給第1列的列線輸出"0"電平、給其余三根列線輸出"1"電平，讀取4根行線的狀態(tài)，若4根行線全部為"1"，則表示第1列中的四個(gè)按鍵無(wú)鍵被按下；若4根行線不全為"1"，則表示第1列中的四個(gè)按鍵有鍵被按下，根據(jù)所讀行線的具體值確定被按下的是這一列四個(gè)按鍵中的哪一個(gè)；然后掃描第2列：給第2列的列線輸出"0"電平、給其余三列輸出"1"電平，讀取4根行線的值，通過(guò)行線的狀態(tài)確定第2列四個(gè)按鍵的狀態(tài)。按照同樣的方法掃描第3列和第4列，通過(guò)所讀行線值判斷第3列、第4列中四個(gè)按鍵的狀態(tài)。當(dāng)四列都掃描完后，再?gòu)牡?列開(kāi)始，如此反復(fù)循環(huán)。行列反轉(zhuǎn)法的基本原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)先給四根列線同時(shí)輸出"0"電平，讀取行線的值并保存；然后單片機(jī)給四根行線同時(shí)輸出"0"電平，讀取列線的值并保存，再將行線值與列線值進(jìn)行邏輯或運(yùn)算，得到的數(shù)據(jù)稱為按鍵碼，單片機(jī)通過(guò)按鍵碼確定被按下的是哪個(gè)按鍵。在本項(xiàng)目中單片機(jī)采用行列反轉(zhuǎn)法讀鍵，若矩陣鍵盤中無(wú)鍵被按下，則按鍵碼為0xff；若矩陣鍵盤中有鍵被按下（假設(shè)同一時(shí)刻只有一個(gè)按鍵被按下），則16個(gè)按鍵被按下時(shí)的按鍵碼各不相同（0xee、0xed、0xeb、0xe7、0xde、0xdd、0xdb、0xd7、0xbe、0xbd、0xbb、0xb7、0x7e、0x7d、0x7b、0x77）。

　　2.2LCD1602顯示字符

　　根據(jù)LCD1602的通信時(shí)序以及指令格式編寫液晶顯示器的初始化子函數(shù)、讀指令子函數(shù)、寫指令子函數(shù)、寫數(shù)據(jù)子函數(shù)和忙檢測(cè)子函數(shù)。LCD1602第一行16個(gè)字符的地址分別為0x40-0x4f，根據(jù)字符顯示地址和LCD1602中常用字符的字符顯示代碼使液晶顯示器第一行顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度。LCD1602第二行16個(gè)字符的地址分別為0xc0-0xcf，根據(jù)字符顯示地址以及字符顯示代碼使液晶顯示器第二行顯示算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式及運(yùn)算結(jié)果。利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)10分鐘，使定時(shí)計(jì)數(shù)器T0工作于方式1，作為16位定時(shí)器，當(dāng)晶體振蕩器頻率為fosc=12MHZ時(shí)，T0的最長(zhǎng)定時(shí)時(shí)間為65.536ms。若使T0定時(shí)50ms，則T0定時(shí)初值的計(jì)算方法為：TH0=(65536-50000)/256(1)TH0=(65536-50000)％256(2)在T0的中斷服務(wù)子函數(shù)中，用全局變量T（初值為0）計(jì)數(shù)T0中斷的次數(shù)，若T的值累加到12000則表示10分鐘時(shí)間到，此時(shí)便更新溫濕度數(shù)據(jù)，T0中斷服務(wù)子函數(shù)的流程圖如圖2所示。

　　2.3接收傳感器信息

　　DHT11傳送給單片機(jī)的數(shù)據(jù)共5個(gè)字節(jié)，分別是濕度整數(shù)字節(jié)、濕度小數(shù)字節(jié)、溫度整數(shù)字節(jié)、溫度小數(shù)字節(jié)和校驗(yàn)字節(jié)。在單片機(jī)接收到的數(shù)據(jù)中取第一個(gè)和第三個(gè)字節(jié)即濕度整數(shù)字節(jié)和溫度整數(shù)字節(jié)，通過(guò)LCD1602液晶顯示器的第一行顯示出來(lái)。2.4算術(shù)運(yùn)算在程序中，當(dāng)矩陣鍵盤有按鍵被按下時(shí)，運(yùn)算指示燈亮，程序通過(guò)多分支選擇結(jié)構(gòu)判斷輸入的運(yùn)算符是"+"、"-"、"*"、"/"中的哪一個(gè)，從而進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算得出正確結(jié)果，通過(guò)LCD1602的第二行將算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式及結(jié)果顯示出來(lái)。運(yùn)算結(jié)束后按下"清零"按鍵，液晶顯示器第二行顯示內(nèi)容清除，運(yùn)算指示燈滅，算術(shù)運(yùn)算的流程圖如圖3所示。

　　3系統(tǒng)調(diào)試

　　將程序載入到單片機(jī)中，觀測(cè)簡(jiǎn)易計(jì)算器的運(yùn)行狀況。經(jīng)檢測(cè)，開(kāi)機(jī)后LCD1602第一行顯示溫濕度（例如：25℃73%），矩陣鍵盤輸入算術(shù)運(yùn)算表達(dá)式后，運(yùn)算指示燈亮，LCD1602第二行顯示運(yùn)算表達(dá)式及結(jié)果（例如：25*368=9200），按"清零"按鍵后LCD1602第二行顯示內(nèi)容清除，運(yùn)算指示燈滅。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　在綜合實(shí)訓(xùn)開(kāi)始之前，授課教師通過(guò)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)發(fā)布綜合實(shí)訓(xùn)通知、項(xiàng)目要求以及作品功能演示視頻，讓同學(xué)們清楚直觀地了解實(shí)訓(xùn)目標(biāo)、提前進(jìn)行思考、自行查閱相關(guān)資料；在綜合實(shí)訓(xùn)進(jìn)行的過(guò)程中，在在線學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行討論、搶答等活動(dòng)，逐個(gè)突破難點(diǎn)；作品完成后，同學(xué)們將各自的作品拍照、錄功能檢測(cè)視頻，并將照片、視頻等文件上傳至在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓大家充分地互相交流學(xué)習(xí)、互評(píng)自評(píng)；課后，每位同學(xué)將綜合實(shí)訓(xùn)小結(jié)以作業(yè)形式上傳。教師根據(jù)學(xué)生的作品、互評(píng)自評(píng)以及小結(jié)給與學(xué)生最后的總評(píng)�！秵纹瑱C(jī)應(yīng)用技術(shù)》課程綜合實(shí)訓(xùn)近兩年來(lái)學(xué)生作品完成情況很好，對(duì)學(xué)生綜合應(yīng)用本課程的各知識(shí)點(diǎn)以及承接后續(xù)課程起到良好的作用。

【電子信息工程綜合實(shí)訓(xùn)分析論文】相關(guān)文章：

電子信息工程的技術(shù)應(yīng)用分析論文08-27

綜合材料在寫生與色彩實(shí)訓(xùn)中的地位論文08-02

電子信息軟件工程的發(fā)展分析論文06-18

電子信息工程技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用分析論文06-11

實(shí)訓(xùn)論文致謝詞07-15

關(guān)于電子信息工程的分析08-08

漢語(yǔ)言文學(xué)實(shí)訓(xùn)教學(xué)行動(dòng)分析論文06-13

臨床實(shí)訓(xùn)兒科臨床論文09-24

電子信息工程論文模板07-25

電子信息工程相關(guān)論文10-04