单片机的投线仪的设计
单片机的投线仪的设计[20200128193257]
【摘要】
近年来,随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入。由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统。越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域。
本次设计我选用了STC12LE5204AD型号单片机，并以该单片机为核心，实现十字激光投线仪的制作。相对于较为成熟的51系列单片机，STC12LE5204AD系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大。该设计通过简单的光学原理实现激光直线投射，通过控制按钮选择模式。
系统由STC12LE5204AD型号单片机、红外发射装置、控制器模块、二极管、发光二极管、按键、三极管、晶振管、电阻等组成。能实现十字投线和水平垂直单一投线。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机、投线仪
引言 1
一、系统设计 2
（一）设计任务要求 2
（二）工作原理 2
二、设计方案论证 2
（一）单片机的选择 2
（二）系统设计框图 3
三、硬件设计 4
（一）STC12LE5204AD单片机的特点 4
（二）STC12LE5204AD单片机引脚功能 5
（三）STC12LE5204AD单片机系统内部结构 6
1. STC12LE5204AD单片机系统结构图 6
2. STC12LE5204AD单片机寄存器 7
（四）电路结构分析 11
1.单片机外部晶振电路 11
2.复位电路 12
3.功能模式电路 12
4.激光驱动与运作电路 13
四、软件设计 14
（一）总的设计思想 14
（二）主程序流程图 17
五、操作说明 18
（一）仪器的功能及用途 18
（二）仪器使用 18
六、调试说明 19
七、程序烧录技术要求 22
（一）烧写器配置设定及程序下载 22
（二）ISP连接图 24
七、设计总结 25
八、参考文献 26
谢辞 27
附录 28
附录一: 源程序 28
附录二: 硬件原理图 42
附录三: 元器件清单表 43
附录四: 硬件电路PCB加工图 44
引言
随着电子信息产业的不断发展，越来越多的施工地开始选择电子激光投线仪代替传统的水平仪。在今天，使用传统的木质水平仪，虽然成本低，但木质水平仪易磨损，由于视觉偏差的影响，误差较大，且携带不便等不足，已不能满足施工方的要求。这样，一种新型的电子激光投线仪以其全新的使用概念赢得人们的信赖，迅速的得到广泛应用。
激光投线仪将“投线设备”与“水平系统”有机结合，进而由激光射线来清晰明了表现出需要的线迹。有了明显的线迹，施工单位可以方便、准确、有目的的按照要求进行施工。
本设计具有一般的投线仪的墨迹线，采用激光投线简洁明了的显示墨迹线。同时最大的优点就是小巧、廉价、使用方便，适合用于小型装潢、私家物品摆放，满足小资人群的家居自饰的需求。
一、系统设计
（一）设计任务要求
1.在主板上亮绿灯时，激光设备正常工作（投射出水平，垂直的墨迹线）。在主板电源欠压时，红灯亮，激光设备仍然工作（投射出水平，垂直的墨迹线）。
2.工作温度：0℃～50℃
工作电压：DC4.5V（±10％）
（二）工作原理
1.硬件: 本产品主要采用STC12LE5204AD作为该产品的主控制芯片。
2.软件: 程序采用条件选择控制模式，采用RS232通信。
二、设计方案论证
（一）单片机的选择
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、4代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。总的来看，单片机已成为工控领域、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机，且将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格方向发展，因此敲定用单片机加软编程方案符合今后电子业发展趋势；另外运用此方案既能将自己以前学过的模拟电路、数字电路、单片机、汇编语言、Protel99等知识结合实践进行一次全面的检测，又能为将来实际制作电路积累宝贵的经验。
经过我精心的挑选，最终挑选了STC12LE5204AD型号单片机。选择理由如下:
1.简便易学，费用低廉
首先，对于非专业人员来说，选择STC12LE5204AD型号单片机的最主要原因，是进入STC12LE5204AD型号单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习STC12LE5204AD型号单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入STC12LE5204AD型号单片机，即可以开发STC12LE5204AD型号单片机系列中的各种封装的器件。其次，STC12LE5204AD型号单片机便于升级。STC12LE5204AD型号单片机程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。再次，STC12LE5204AD型号单片机费用低廉。学习STC12LE5204AD型号单片机可使用ISP在线下载编程方式(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中)，不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。
2.高速、低耗、保密
首先，STC12LE5204AD型号单片机是高速单片机：
（1）STC12LE5204AD型号单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。
（2）多累加器型，数据处理速度快。单片机具有32个通用工作寄存器。
（3）中断响应速度快。STC12LE5204AD型号单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。
其次，STC12LE5204AD型号单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。
再次，STC12LE5204AD型号单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。
3.I/O口功能强,具有A/D转换等电路 。
（1）STC12LE5204AD型号单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了外围驱动器件。
（2）STC12LE5204AD型号单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。
（二）系统设计框图
本系统分为单片机控制部分、投射部分、开关控制部分、复位部分、功能选择部分和自检部分。系统设计框图如图1所示。
图1 系统设计框图
三、硬件设计
（一）STC12LE5204AD单片机的特点
STC12C5201AD系列单片机单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部 集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速8位A/D转换(300K/S，即30万次/秒),针对电机控制，强干扰场合。
【摘要】
近年来,随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，单片机的应用正在不断地走向深入。由于它具有功能强，体积小，功耗低，价格便宜，工作可靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统。越来越广泛地应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器等各个领域。
本次设计我选用了STC12LE5204AD型号单片机，并以该单片机为核心，实现十字激光投线仪的制作。相对于较为成熟的51系列单片机，STC12LE5204AD系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大。该设计通过简单的光学原理实现激光直线投射，通过控制按钮选择模式。
系统由STC12LE5204AD型号单片机、红外发射装置、控制器模块、二极管、发光二极管、按键、三极管、晶振管、电阻等组成。能实现十字投线和水平垂直单一投线。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】单片机、投线仪
引言 1
一、系统设计 2
（一）设计任务要求 2
（二）工作原理 2
二、设计方案论证 2
（一）单片机的选择 2
（二）系统设计框图 3
三、硬件设计 4
（一）STC12LE5204AD单片机的特点 4
（二）STC12LE5204AD单片机引脚功能 5
（三）STC12LE5204AD单片机系统内部结构 6
1. STC12LE5204AD单片机系统结构图 6
2. STC12LE5204AD单片机寄存器 7
（四）电路结构分析 11
1.单片机外部晶振电路 11
2.复位电路 12
3.功能模式电路 12
4.激光驱动与运作电路 13
四、软件设计 14
（一）总的设计思想 14
（二）主程序流程图 17
五、操作说明 18
（一）仪器的功能及用途 18
（二）仪器使用 18
六、调试说明 19
七、程序烧录技术要求 22
（一）烧写器配置设定及程序下载 22
（二）ISP连接图 24
七、设计总结 25
八、参考文献 26
谢辞 27
附录 28
附录一: 源程序 28
附录二: 硬件原理图 42
附录三: 元器件清单表 43
附录四: 硬件电路PCB加工图 44
引言
随着电子信息产业的不断发展，越来越多的施工地开始选择电子激光投线仪代替传统的水平仪。在今天，使用传统的木质水平仪，虽然成本低，但木质水平仪易磨损，由于视觉偏差的影响，误差较大，且携带不便等不足，已不能满足施工方的要求。这样，一种新型的电子激光投线仪以其全新的使用概念赢得人们的信赖，迅速的得到广泛应用。
激光投线仪将“投线设备”与“水平系统”有机结合，进而由激光射线来清晰明了表现出需要的线迹。有了明显的线迹，施工单位可以方便、准确、有目的的按照要求进行施工。
本设计具有一般的投线仪的墨迹线，采用激光投线简洁明了的显示墨迹线。同时最大的优点就是小巧、廉价、使用方便，适合用于小型装潢、私家物品摆放，满足小资人群的家居自饰的需求。
一、系统设计
（一）设计任务要求
1.在主板上亮绿灯时，激光设备正常工作（投射出水平，垂直的墨迹线）。在主板电源欠压时，红灯亮，激光设备仍然工作（投射出水平，垂直的墨迹线）。
2.工作温度：0℃～50℃
工作电压：DC4.5V（±10％）
（二）工作原理
1.硬件: 本产品主要采用STC12LE5204AD作为该产品的主控制芯片。
2.软件: 程序采用条件选择控制模式，采用RS232通信。
二、设计方案论证
（一）单片机的选择
单片机微型计算机是微型计算机的一个重要分支，也是颇具生命力的机种。单片机微型计算机简称单片机，特别适用于控制领域，故又称为微控制器。
通常，单片机由单块集成电路芯片构成，内部包含有计算机的基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等。因此，单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统。单片机经过1、2、3、4代的发展，正朝着多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格、大存储容量、强I/O功能及较好的结构兼容性方向发展。总的来看，单片机已成为工控领域、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机，且将进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格方向发展，因此敲定用单片机加软编程方案符合今后电子业发展趋势；另外运用此方案既能将自己以前学过的模拟电路、数字电路、单片机、汇编语言、Protel99等知识结合实践进行一次全面的检测，又能为将来实际制作电路积累宝贵的经验。
经过我精心的挑选，最终挑选了STC12LE5204AD型号单片机。选择理由如下:
1.简便易学，费用低廉
首先，对于非专业人员来说，选择STC12LE5204AD型号单片机的最主要原因，是进入STC12LE5204AD型号单片机开发的门槛非常低，只要会操作电脑就可以学习STC12LE5204AD型号单片机的开发。单片机初学者只需一条ISP下载线，把编辑、调试通过的软件程序直接在线写入STC12LE5204AD型号单片机，即可以开发STC12LE5204AD型号单片机系列中的各种封装的器件。其次，STC12LE5204AD型号单片机便于升级。STC12LE5204AD型号单片机程序写入是直接在电路板上进行程序修改、烧录等操作，这样便于产品升级。再次，STC12LE5204AD型号单片机费用低廉。学习STC12LE5204AD型号单片机可使用ISP在线下载编程方式(即把PC机上编译好的程序写到单片机的程序存储器中)，不需购买仿真器、编程器、擦抹器和芯片适配器等，即可进行所有单片机的开发应用，这可节省很多开发费用。程序存储器擦写可达10000次以上，不会产生报废品。
2.高速、低耗、保密
首先，STC12LE5204AD型号单片机是高速单片机：
（1）STC12LE5204AD型号单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行。
（2）多累加器型，数据处理速度快。单片机具有32个通用工作寄存器。
（3）中断响应速度快。STC12LE5204AD型号单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断。
其次，STC12LE5204AD型号单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备。有的器件最低1.8 V即可工作。
再次，STC12LE5204AD型号单片机保密性能好。它具有不可破解的位加密锁Lock Bit技术，保密位单元深藏于芯片内部，无法用电子显微镜看到。
3.I/O口功能强,具有A/D转换等电路 。
（1）STC12LE5204AD型号单片机的I/O口是真正的I/O口，能正确反映I/O口输入/输出的真实情况。工业级产品，具有大电流(灌电流)10～40 mA,可直接驱动可控硅SCR或继电器，节省了外围驱动器件。
（2）STC12LE5204AD型号单片机内带模拟比较器，I/O口可用作A/D转换，可组成廉价的A/D转换器。
（二）系统设计框图
本系统分为单片机控制部分、投射部分、开关控制部分、复位部分、功能选择部分和自检部分。系统设计框图如图1所示。
图1 系统设计框图
三、硬件设计
（一）STC12LE5204AD单片机的特点
STC12C5201AD系列单片机单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。内部 集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速8位A/D转换(300K/S，即30万次/秒),针对电机控制，强干扰场合。
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