电子产品设计报告格式pdf西安科技大学高新学院 实 验 报 告 学 院 机电信息学院 课 程 电子产品设计 专 业 微电子科学与工程 班 级 1301 姓 名 郭强 学 号 1302050111 指导教师 周燕 日 期 2016.06.16 目录 生日礼物的设计2 一、 设计方案2 二、 硬件设计3 2、 电源模块3 3、 LED 点阵汉字显示模块3 4 、 LED 灯心形显示模块4 二、软件设计4 四、系统调试4 五、结论4 四路交通灯设计 5 一、 设计方案5 二、 硬件设计5 1、 主控模块6 2、 电源模块6 3、 时钟模块7 4 、 复位电路模块7 5、 时间显示模块7 6、 交通灯输出控制模块8 三、 软件设计8 四、 系统调试9 五、 结论9 智能小车的设计 10 一、 设计方案10 二、 硬件设计10 1、 最小系统10 2、 电源模块10 3、 电机模块11 4 、 光传感器模块11 5、 壁障模块11 6、 远程控制模块11 三、 软件设计12 四、 系统调试12 1、 软件调试13 2、 硬件调试13 五、 结论14 1 生日礼物的设计 一、 设计方案 此生日礼物的设计采用单片机为主控制中心，包含了电 源模块、LED 点阵汉字显示模块、LED 灯心形显示模块以及音 乐模块，原理框图如下： LED 灯心形 电源模块 显示模块 最 小 LED 点 系 阵汉字 统 音乐模块 显示模 块 图1 生日礼物原理框图 二、硬件设计 1、 控制模块(单片机最小系统） 主采用STC89C52RC，STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出 的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单 片机，指令代码完全兼容传 统 8051 单片机，12 时钟/机器周期和 6 时钟/机器周 期可以任意 选择。最小系统图如下： 2 图2 最小系统 2、 电源模块 有两种供电模式，一试可以通过 USB 口供电，而是可以外接5V 直流电源供电。在实际电路中一定要加保护电路，防止因电源正负极 接反而造成其他元器件的损坏。 3、 LED 灯心形显示模块 由16 个LED 灯组成一心形图案，当单片机的I\O 口输出高电平 的时候，16 个灯不同形式的显示，以此来达到美观的效果。具体可 以实现依次点亮，按照颜色不同点亮，相同色的点亮，同时点亮， 同时熄灭。 图4 心形LED 接线 二、 软件设计 开始 系统初始化 LED 点阵屏依次显 LED 心形流水灯依次 音乐模块开始播 示生日快乐 间隔点亮 放生日快乐歌 循环显示生日快乐 LED 心形流水灯全 生日快乐歌循环 亮全灭 播放 返回开始 图5 生日礼物软件设计总流程图 四、系统调试 通过将原理图在Proteus 软件上仿真得到如下的仿线 电路仿线 系统的软件调试借助于proteus 仿真器，在进行系统软件的连 续调试之前要先进行软件的初调，就是要使各个子程序模块运行正确， 程序的运行流程正确。软件调试主要 以下几个步骤进行： 程序流程的调试。序流程的调试主要是查看程序运行的步骤是 否正确，在某时刻程序运行所处的位置是否正确，是否能正确运行各 个中断服务程序。 功能程序与算法程序的通调。完成整个程序流程的调试后，将 PID 等算法子程序加入，在算法子程序前或后设置断点，运行整个程 序。 五、结论 从一开始各个模块设计到原理图的设计，以及相应程序的编写， 通过仿真最终实现了预期要播放音乐，显示汉字，以及LED 灯心形点 亮的功能，基本上算是完成了预期的目标。在此次实验过程中有许多 问题的存在，各模块衔接不到位，编程有着很大的问题，在设计方面 还有许多欠缺的东西，需要更加努力。 建议就是在日后的学习中多进行相关资料的阅读，以及多参加学 院组织的相关类型的比赛，以此来锻炼自己的设计能力和提高设计水 平。还有平时多与老师学习相关专业知识，提高自己专业能力。 5 四路交通灯设计 一、 设计方案 1.单片机选择方案 我们选择STC89C52RC 单片机为核心，结合单片机课程设计要求， 在提高稳定性的前提下，设计并且制作交通灯，实现了能根据东西南 北四个方向的指示灯来控制车辆的行进以及在紧急情况时的处理。 2.电源选择方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。我们考虑了两种电源方案 方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有 各种成熟电源 可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统 复杂，且可能影响电路电平。方案二：采用单片机控制模块提供电源。 改方案的优点是系统简明扼要，节约 成本；缺点是输出功率不高。 由于我们所做的交通灯结构简单，由电源直接驱动的元件只有发光 二极管，电源的负载并不是很重。综上所述我们选择第二种方案。 3.选择界面方案 系统要求完成倒计时、状态灯等功能PG电子官方网站。基于上述原因，我们考虑 了三种方案： 方案一：完全采用数码管显示。这种方案只显示有限 的符号和数码字符，无法胜 任题目要求。方案二：完全采用点阵式 LED 显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件 工作；但功能 强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。方案三：采用数 码管与点阵LED 相结合的方法因为设计既要求倒计时数字输出，又 6 要求有状态灯输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用数码管与 LED 灯分别显示 时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求， 又减少了系统实现的复杂度。权衡 利弊，第三种方案可互补一二方 案的优缺，我们决定采用方案三以实现系统的显示功能。 二、硬件设计 硬件部分由STC89C52RC 单片机、红黄绿LED 灯、电阻、按钮、 数码管等部件组成。 用二极管显示红绿黄等；道通灯指示采用红、黄、绿发光二 极管进行提示。当R=1000 欧时，按公式A=(5-1.8)/R 计算，电路中 的电流大小应为 A=3.2mA。由于每个路口的通行双向指示处理相同， 因此每个端口应具有6.4mA 的吸收电流能力。 用数码管显示十字路口两个方向的剩余时间； 用单片机的定时器产生秒信号，控制十字路口的红绿黄灯交替点 亮和熄灭； 用六个按键分别设置复位、东西南北急停、东西方向急停、南北 方向急停、和红灯时间的加减。 三、软件设计 7 图3 交通灯软件流程图 四、系统设计 通过在Proteus 软件中进行仿真得到以下仿线 交通灯原理仿线 整体电路测试 系统上电，刷写好程序即可开始测试，观测数码管和发光二极管的显 示是否按所编程序的要求进行， 灯的显示亮度和数码管亮度是否正 常，同时观察倒计的计数是否正常。 五、结论 虽然我们设计的交通灯功能结构都比较简单，但这是我第一 次编这么长的程序，心理很没底。先找了一个类似的程序根据我门 的实际情况进行反复的修改，同时和实际情况相对比设置参数，终 于在电脑上把源程序没有错误的生成了。此时心里就有一股成功的 喜悦。经过查阅资料，我把交通灯的系统电路图设计出来，用Keil 和Proteus 软件成功的仿真出来，此时我想我们已经成功了一半。 剩下的环节就是这一周做实物了。实物焊完之后，调试的是时候出 现了一些问题，主要是驱动管没连好，经过检查发现驱动管的输入 控制引脚没有接。 通过这次课设，让我明白了凡事不能眼高手低，理论上的东西 只有通过实际的操作，在实际的操作中才能进一步深刻的领悟，同时 也加深了对课本的理解，激发了我们对单片机的学习兴趣。我想这是 这次课设的最重要的目的。此外，这次课设让我明白了团队合作的重 要性，两人一组，各有分工，相互合作，发挥每个人的特长为团队做 贡献，这是我们设计成功的最重要的原因。 9 智能小车的设计 一、 设计方案 经过反复论证，我们最终确定了如下方案： 1.车体用塑胶车架。 2.采用stc 公司的stc89c52 单片机作为主。 3.电机采用直流减速电机。 4.采用专用芯片L298N 作为电机驱动芯片。 5.采用双电源供电。 6．采用红外避障模块。 二、 硬件设计 1、 最小系统 2、 电源模块 （1）最小系统供电 本设计有两种供电方式，一种是，电池供电，另一种是usb 供电。 10 （2） 电机供电： 9v 电池 3、 电机模块 L298N 驱动直流电机，它靠两个引脚控制一个电机的运动。智 能寻迹小车采用后轮驱动，左右后轮各用一个直流减速电机驱动， 通过调制后面两个轮子的转速或正反转来达到控制小车转向的目 的。芯片引脚和功能如图1，驱动电路如图2。 EN A （B）IN1 （IN3） IN2 （IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同IN2 同IN2 快速停止 （IN4） （IN4） L X X 停止 图1 L298N 的引脚和功能 4、 光传感器模块 采用红外避障模块，利用红外发射和接收探头来完成的，我 们知道光有反射的特性，当小车遇到障碍物时，红外接收端接收到 红外发射端发射的信息，反馈给单片机，进行控速避障。 5、 壁障模块 采用器件。波瓣较宽，一个发生器就可以监视 较宽的范围。其优点为抗干扰能力强，不受物体表面颜色的影响 6、 远程控制模块 红外遥控的实现主要是如何用程序去分析位0 和位1。位0 11 和位1 所不同之处就是在高电平脉冲后的低电平脉宽不一样，采用 脉宽调 制的串行码，以脉宽为0.565ms、间隔0.56ms、周期为 1.125ms 的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、间隔 1.685ms、周 期为2.25ms 的组合表示二进制的“1”。 红外遥控系统主要分为调制、发射和接收三部分。红外遥控芯片将 红外码调制成合适的脉冲信号经红外发射二极管发射红外编码后由 红外接收器把接收到的信号处理后输出给单片机。 三、 软件设计 12 四、 系统调试 1、 软件调试 本次设计使用的是C 语言作为编程的方式，根据任务书中设 计的要求来编写每个功能的程序，并且最后在Keil 软件中进行该 程序编写的调试。 通过一段时间的对于问题的分析以及对于小车的设计之后， 我开始着手与在电路板上焊接电路元件的时候，同时也一直的在对 软件进行着调试。这样如果问题发生的话不仅能有利于对其快速分 析及其解决，而且还可以是问题不积累起来，这样就不会因为突然 发生的一点点的错误导致对电路的重新设计，从而就可以省下了大 量的调试的时间。 2、 硬件调试 在焊接电路的过程中一定要注意电烙铁不可以过于长的时间 的触碰焊接的管脚，不然的话这样会很容易发生焊盘的损坏以及器 件的损坏。电烙铁的头一定需要保护好，因为会出现一些黑色的物 质，那些是氧化物，在焊接的时候会影响效果，如果在头部发现了 氧化物，那就要把它磨掉，之后在街焊接的时候用松香来补充。焊 接的时候要记得将元件固定在电路板上需要焊接的位置，紧接着要 先用焊丝伸出接触到，然后用烙铁头以比较快的速度的上锡。在焊 接的过程中一定要注意区分二极管以及电容的极性，还有三极管的 三个极一定要区分好，以免焊错之后浪费元件浪费时间，要仔细的 将元件焊接至指定的位置。 13 五、 结论 现在小车已经能够独立的完成寻迹和避障功能了。虽然有时 候它不能很完整的走完所规定的路线，但从它转弯、直走的轨迹上 来说，已经基本上是按轨迹很完美的前行，左右摆动的幅度也不是 很大，所以还是给人一种比较完美的感觉。另外，可能在安装上有 点纰漏，使小车的运行轨迹总是很不稳定，前一秒钟是一种状态， 后一秒有可能就是另外一种状态，所以需要不停的对小车进行修 改。 通过现在对小车的研究，它不仅能单独的实现避光、避火和 避障功能，而且可将两者有效的结合起来，不过还需要对它的机械 结构做一定的修改，使其 运行起来更加稳定，转弯也更灵活. 电路的成熟化需要我们在实验中进一步加以改进，在小车的制作 上，在传感器的安装上，如果能有更好的改进的话，可以让小车走 的更加平稳。但是硬件已 基本成型，更够有更大发挥空间的地方还 是软件，更优的算法将会让小车从任意迷宫中走出去。在今后的探 索中，能做出更好的驱动电路，以便在应用与实际生活中。 14

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