單片機課程設計報告(08電子電信)

1、 . . . 單片機原理與接口技術(shù)課程設計報告設計題目: 基于80C51單片機系統(tǒng)實驗板的制作與程序設計 系 別： 電子與信息工程系 專業(yè)： 應用電子技術(shù) 作者： 王石林 學號： 20083569 指導老師： 胡蓉 二0 一0 年 六月 十二 日目 錄第1節(jié) 引 言頁碼第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設計頁碼第3節(jié) 系統(tǒng)軟件設計頁碼第4節(jié) 結(jié)束語頁碼參考文獻附錄基于80C51單片機系統(tǒng)實驗板的制作與程序設計第1節(jié) 引 言單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器(MCU)，它的出現(xiàn)是計算機發(fā)展史上的一個重要的里程碑，它以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點獨具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、

2、家用電器等嵌入式應用領(lǐng)域中獨占鰲頭。本次課設采用的STC89C51單片機是51系列單片機的一種代表，目前51系列單片機是國目前應用最廣泛的一種單片機之一。單片機以其系統(tǒng)硬件構(gòu)架完整、價格低廉、學生能動手等特點，成為工科學生硬件設計的基礎(chǔ)課。1.1 本設計任務和主要容本設計以單片機STC89C51為控制核心，由八路LED模塊、八路按鈕模塊、四位一體共陽數(shù)顯模塊、語音模塊等部分組成?？蓪崿F(xiàn)花樣流水燈、簡易電子琴、外部中斷控制、時間顯示等功能。要求在將硬件電路準確無誤地安裝后進行軟件調(diào)試，至少完成以下三個程序設計與調(diào)試任務1 .1.1花樣流水燈：程序循環(huán)輸出到單片機P1口，控制LED燈從LED1向L

3、ED8依次亮，到全部亮然后LED 燈從LED1向LED8依次前進單個亮，類似跑馬情形。1.1.2簡易電子琴：向蜂鳴器發(fā)送一定頻率的方波可以使蜂鳴器發(fā)出相應的音調(diào)，該實驗使蜂鳴器發(fā)出類似"多來咪發(fā)梭拉西"的音調(diào)。1.2 基于80C51單片機系統(tǒng)實驗板概述本次課設所使用的單片機最小系統(tǒng)板包括以下器件：電源端子(DC +5V)，可以USB供電，也可獨立電源供電。通用異步串口,采用MAX232做電平轉(zhuǎn)換。STC89C51單片機。各種顏色的LED發(fā)光二極管共9個，其中8個接于P1口做LED顯示，還有一個做電源燈顯示。四位一體共陽數(shù)碼管可以實現(xiàn)時鐘電路與動態(tài)掃描顯示。還有其他

4、電阻電容若干，系統(tǒng)板一個，大按鍵開關(guān)兩個，用于中斷控制和通信開關(guān)。利用STC51系列特有的ISP在線編程，方便我們初學者的二次開發(fā)，省去大量芯片燒寫時間。USB電源線供電和外接供電并存，方便學生在寢室使用.板上提供ISP 接口并將單片機的全部I/O 引腳引出。51開發(fā)板使用ISP 在線下載技術(shù), 直接把程序?qū)懙絾纹瑱C中，使用當前最流行的KEILC51 軟件，用戶無需再購買任何仿真器或編程器等開發(fā)工具，只要有一臺計算機，就可以實踐學習單片機方面的知識；同時引出的單片機的32個I/O口可全部用于擴展，用戶可把自己設計的電路通過這32 個I

5、/O口與單片機連接，方便用戶開發(fā)自己的產(chǎn)品，最大限度的為用戶節(jié)約學習成本和加快學習速度。1.2.1Stc89C51單片機開發(fā)板硬件配置情況1）stc89c512）MAX2323）8個LED燈4）8個按鍵5）蜂鳴器6）11.0592M晶振1.2.2、stc89C51單片機實驗板配套實驗1）51開發(fā)板預燒程序2）RS232串口3）按鍵查詢4）按鍵中斷5）蜂鳴器音樂6）花樣燈流水燈第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設計2.1 STC89C51單片機簡介MCS-51是美國Intel公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，包括多個品種，如8031、8051、8751、8032、80C52、8752等。其中8051是最典型的

6、產(chǎn)品，其他單片機都是在其基礎(chǔ)上進行功能增減而來的，所以人們習慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機。Intel公司將MCS-51的核心技術(shù)授權(quán)給了多家公司，這些廠家生產(chǎn)的單片機在功能上或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中美國的ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51是曾經(jīng)在我國非常流行的51單片機。當前AT89C51/52已經(jīng)停產(chǎn)，其替代產(chǎn)品為AT89S51/52。宏晶公司出品的STC89C51可以直接代替?zhèn)鹘y(tǒng)的AT89S51和AT89C51芯片，也可以代替菲利普、華幫等其他公司的89C51，由于時代的發(fā)展，工藝的進步，STC89C51功能更強，壽命更長（4K字節(jié)Flash存儲器、128字節(jié)

7、片RAM、支持ISP下載編程）圖2.1 STC89c51單片機單片機的時鐘信號用來提供單片機片各種微操作的時間基準，時鐘信號通常用兩種電路形式得到:部振蕩和外部振蕩。MCS-51單片機部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，引腳XTALl和XTAL2分別是此放大電器的輸入端和輸出端，由于采用部方式時，電路簡單，所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際使用中常采用這種方式，如圖2-2所示在其外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或瓷諧振器就構(gòu)成了部振蕩方式，片高增益反向放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或瓷諧振器一起可構(gòu)成一個自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。圖2-2中外接晶體以與電容C2和C1構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)

8、定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30P左右，晶振頻率選11.0592MHz。為了初始化單片機部的某些特殊功能寄存器，必須采用復位的方式，復位后可使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機的復位是靠外電路來實現(xiàn)的，在正常運行情況下，只要RST引腳上出現(xiàn)兩個機器周期時間以上的高電平，即可引起系統(tǒng)復位，但如果RST引腳上持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。復位后系統(tǒng)將輸入/輸出(1/0)端口寄存器置為FFH，堆棧指針SP置為07H, SBUF置為不定值，其余的寄存器全部清0，部RAM的狀態(tài)不受復位的影響，在系統(tǒng)上電時RAM的容是不定的。復位操作有兩種情況，即上電

9、復位和手動(開關(guān))復位。本系統(tǒng)采用上電復位方式。圖2-2中R9和Cl組成上電復位電路，其值R取為10K, C取為10F.圖2.2 最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖22電源轉(zhuǎn)換芯片MAX232Max232產(chǎn)品是由儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。    該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。下圖為MX232雙串口的連接圖

10、，可以分別接單片機的串行通信口或者實驗板的其它串行通信接口：圖2.3 max232電平轉(zhuǎn)換電路2.4 LED 燈電路一般發(fā)光二極管的工作電流是十幾毫安至幾十毫安，正向壓降為1.3V-2.5V。有一些低電流的發(fā)光二極管的工作電流可以降至2MA，而亮度與正常發(fā)光二極一樣，當然價格會高一些。所有發(fā)光二極管在電路中一般都要串一個電阻用來限流。發(fā)光二極管的電流不同，亮度也不同，并且壽命也會受到影響，這個電流通常就是由接入的電阻來調(diào)整。51開發(fā)板的發(fā)光二極管串聯(lián)了一個1k的電阻后接在5V 的電壓上。LED 燈電路接在單片機的P1口上。LED燈的陽極接電源，陰級接單片機的I/0

11、 口，因此是低電平驅(qū)動，只要單片機在相應引腳給出低電平，LED 就會發(fā)光。2.5 按鍵電路實驗板按鍵電路如下圖，通過電阻接電源正級，并將按鍵所接的單片機的I/O口作為輸出端。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的I/O輸出端都是高電平，代表無鍵按下；當按鍵按下時，I/O口輸出就變成低電平。由于按鍵屬于機械開關(guān)，按動過程不可避免存在抖動的現(xiàn)象。因此必須去抖動才能避免誤判斷?？梢栽诔绦蛑胁捎密浖訒r的辦法，即每次檢測到有鍵按下時延時20ms 再判斷是否按鍵還是處于按下狀態(tài)，是則表示確實有鍵按下，不是則表示是按鍵誤動作。用戶按下按鍵的時間可以稍微長一點。2.6蜂鳴器蜂鳴器俗稱喇

12、叭，是廣泛應用于各種電子產(chǎn)品的一種元器件，它用于提示、報警、音樂等許多應用場合。蜂鳴器與家用電器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作電流比較大，電路上的TTL 電平基本上驅(qū)動不了蜂鳴器，需要增加一個電流放大的電路才可以，這一點與家用電器中的功放有相似之處。蜂鳴器使用很方便，電流通過時蜂鳴器就發(fā)出響聲，只要將蜂鳴器與單片機相連的I/O 口置為低電平，就可以驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。第3節(jié) 實驗系統(tǒng)軟件設計31 花樣流水燈：程序循環(huán)輸出到單片機P1口，控制LED燈從LED1向LED8依次亮，到全部亮然后LED 燈從LED1向LED8依次前進單個亮，類似跑馬情形32簡易電子

13、琴：向蜂鳴器發(fā)送一定頻率的方波可以使蜂鳴器發(fā)出相應的音調(diào)，該實驗使蜂鳴器發(fā)出類似"多來咪發(fā)梭拉西"的音調(diào)。具體程序 key equ 30h speak equ p3.2 wei equ p3.0 org 0 clr wei; mov dptr ,#table mov p0,#0ffh mov p1,#0ffh k0: mov key,#00h p0.0,k1 MOV P1,#0FEH P0.0 ,K1 sjmp sound k1: MOV P1,#0FFH inc key p0.1,k2 MOV P1,#0FDH P0.1 ,K2 Sjmp sound k2: MOV P1

14、,#0FFH inc key p0.2,k3 MOV P1,#0FBH P0.2 ,K3 sjmp sound k3: MOV P1,#0FFH inc key p0.3,k4 MOV P1,#0F7H P0.3 ,K4 sjmp sound k4: MOV P1,#0FFH inc key p0.4,k5 MOV P1,#0EFH P0.4 ,K5 sjmp sound k5: MOV P1,#0FFH inc key p0.5,k6 MOV P1,#0DFH P0.5 ,K6 sjmp sound k6: MOV P1,#0FFH inc key p0.6,k7 MOV P1,#0BFH

15、P0.6 ,K7 sjmp sound k7:MOV P1,#0FFH inc key p0.7,k0 MOV P1,#07FH P0.7 ,K0 sjmp sound MOV P1,#0FFH sound: mov a,key Movc a,a+dptr mov 20h,a cpl speak call delay mov a,20h cpl speak call delay Ajmp k0 table:DB 95,85,76,72,64,57,50,48 delay:nop mov r7,#3 djnz r7,$ djnz acc ,delay retend第四節(jié) 結(jié) 束 語寫出此次實訓的

16、感受和收獲，經(jīng)驗與教訓，以與對今后學習的展望首先在做本次實習的過程中，我感觸最深的是查閱大量的設計資料。為了讓自己的設計更加完善，查閱這方面的設計資料是十分必要的，同時也是必不可少的。通過查資料，和同學們討論，聽老師講解，最后按實訓要求編寫程序。程序循環(huán)輸出到單片機P1口，控制LED燈從LED1向LED8依次亮，到全部亮然后LED 燈從LED1向LED8依次前進單個亮，類似跑馬情形。向蜂鳴器發(fā)送一定頻率的方波可以使蜂鳴器發(fā)出相應的音調(diào)，該實驗使蜂鳴器發(fā)出類似"多來咪發(fā)梭拉西"的音調(diào)。在編寫程序時出現(xiàn)好多的錯誤，但通過不但的調(diào)試修改最后還是編好了。其次，在這次課程設

17、計中，我們運用到了以前所學的專業(yè)課知識，如：匯編語言、模擬和數(shù)字電路知識等。雖然過去從未獨立應用過它們，但在學習的過程中帶著問題去學我發(fā)現(xiàn)效率很高，這是我做這次課程設計的又一收獲。讓我們更明白單片機的運行原理，雖然我們在實驗室的時間只有幾天，不過因為我們都有自己的實驗板，所以在寢室做的時間不止三天，硬件的設計和焊接都要我們自己動手去焊，軟件的編程也要我們不斷的調(diào)試，最終按要求完成課程的設計，很高興它能按著設計的思想遠動起來。最后，在實習之前，我們要對所用單片機的部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設計程序時，不能妄想一次就將整個程序設計好，反復修改、不斷改進是程序設計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在實習過程中遇到問題是很正常的，但我們應該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力提高都會受益于我在以后的學習、工作和生活中。參考文獻1 偉，單片機原理與應用，機械工業(yè)，20052 鑫，單片機原理與應用，電子工業(yè)，20053 國清，數(shù)