單片機課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、第一部分 芯片資料介紹：一： 89C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)及芯片圖AT89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8K bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和256 bytes 的隨即存儲數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和FLASH存儲單元。功能強大AT89C52單片機適合與許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。AT89C52提供以下標準功能：8K字節(jié)FLASH閃速存儲器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個I/O口線，3個16位定時/計數(shù)器，一個

2、6向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52可降致0HZ的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)點工作模式?？臻e方式停止CPU工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個部件復(fù)位。主要性能參數(shù)：·與MCS51產(chǎn)品指令和引腳兼容·8K字節(jié)可擦寫FLASH閃速儲存器·1000次擦寫周期·全靜態(tài)操作：0HZ24MHZ·三級加密程序存儲器·256×8字節(jié)內(nèi)部RAM·32個可編程I/O口線

3、3;3個15位定時/計數(shù)器·8個中斷源·可編程串行UART通道·低功耗空閑和掉電模式二：89c1051/2051簡述1、AT89C1051/2051只有20只引腳，壓縮了I/O端口與存儲器容量，其余配置與功能不減，可方便地應(yīng)用于家電產(chǎn)品及小型儀器儀表，是性能價格比極優(yōu)的單片機。 AT89C1051和 AT89C2051的結(jié)構(gòu)框圖與引腳配置分別見附圖 77和附圖 78。圖 1-1 AT89C1051/2051 引腳圖圖 1-2 AT89C1051/2051 結(jié)構(gòu)框圖 由附圖77和附圖78可見，AT89C1051AT89C2051把原地址與數(shù)據(jù)總線有關(guān)的引腳全部壓縮掉

4、，使為20腳封裝。但I/O端口線還有15條，其中8條仍具有第二功能。除P3口的6個引腳（P30P35）的第二功能與MCS5l系列完全一致外，P10和P1l還具有模擬比較器的功能。當(dāng)需要使用模擬比較器時，P10（AINO）作為同相輸人端，P11（AINI）作為反相輸入端。比較的結(jié)果由P36位的狀態(tài)確定。若P36為 1，說明AINO電位高于AINI；若P36為0則反之。注意，P36沒有引出片外，其狀態(tài)可直接在片內(nèi)特殊功能寄存器中通過位尋址讀出。2 、AT89C2051內(nèi)有兩個閃爍存儲器程序加密位，可以被編程或不被編程器件內(nèi)有一閃爍存儲器地址計數(shù)器，計數(shù)器在RST上升沿復(fù)位為000H，在XTAL1引

5、腳上加高電平脈沖則自動加 l。宜采用以下步驟對AT89C2051編程： 加上電源后，RST及P32加高電平；P33P35，P37加上寫人數(shù)據(jù)代碼模式的邏輯電平；在P10P17上加上地址000H的數(shù)據(jù)代碼；RST引腳電平升高到12V；P32加人一低電平脈沖，則一字節(jié)數(shù)據(jù)被編程寫人。以此類推，直到最后一個字節(jié)編程完畢。 編程完畢后，應(yīng)使XTAL1降到低電平，RST也降至低電平，然后懸浮所有相關(guān)I/O引腳，關(guān)掉電源。 AT89C2051有三個特征字可讀出，以識別該器件。這種讀特征字操作與讀000H，00lH，002H地址單元內(nèi)容操作相同，只是有關(guān)信號的邏輯電平有所不同。三：ISD1420單片20秒高

6、保真語音錄放IC ISD1420為美國ISD公司出品的優(yōu)質(zhì)單片語音錄放電路，由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾濾波器、輸出放大器組成。一個最小的錄放系統(tǒng)僅由一個麥克風(fēng)、一個喇叭、兩個按鈕、一個電源、少數(shù)電阻電容組成。錄音內(nèi)容存入永久存儲單元，提供零功率信息存儲，這個獨一無二的方法是借助于美國ISD公司的專利直接模擬存儲技術(shù)（DAST TM）實現(xiàn)的。利用它，語音和音頻信號被直接存儲，以其原本的模擬形式進入EEPROM存儲器。直接模擬存儲允許使用一種單片固體電路方法完成其原本語音的再現(xiàn)。不僅語音質(zhì)量優(yōu)勝，而且斷電語音保護。 一、特點： 使用方便的單片錄放系統(tǒng),外部元件最少

7、 重現(xiàn)優(yōu)質(zhì)原聲，沒有常見的背景噪音 放音可由邊沿或電平觸發(fā) 無耗電信息存儲,省掉備用電池 信息可保存100年,可反復(fù)錄放10萬次 無需專用編程或開發(fā)系統(tǒng) 較強的分段選址能力可處理多達160段信息 具有自動節(jié)電模式 錄或放后立即進入維持狀態(tài),僅需0.5A電流 單一5伏電源供電二、電特性： 工作電壓：5V 靜態(tài)電流：典型值0.5A，最大值2A 工作電流：典型值15mA，最大值30mA（16歐姆） 圖1-3 ISD1420物理引腳三、電路外形圖引出端功能說明： 各管腳功能如下：名 稱管 腳功 能名 稱管 腳功 能A0A516地址Ana Out21模擬輸出A6、A79、10地址(MSB)Ana In2

8、0模擬輸入VCCD28數(shù)字電路電源AGC19自動增益控制VCCA16模擬電路電源Mic17麥克風(fēng)輸入VSSD12數(shù)字地Mic Ref18麥克風(fēng)參考輸入VSSA13模擬地24放音,邊沿觸發(fā)SP、14、15喇叭輸出、27錄音XCLK26外接定時器(可選)25發(fā)光二極管接口NC11空腳23放音,電平觸發(fā) 四、操作模式： 地址輸入有雙重功能,根據(jù)地址中的A6,A7的電平狀態(tài)決定A0A7的功能。如果A6,A7有一個是低電平,A0A7輸入全解釋為地址位,作為起始地址用。地址位僅作為輸入端,在操作過程中不能輸出內(nèi)部地址信息。根據(jù) 、或的下降沿信號,地址輸入被鎖定。如果A6,A7同為高電平時,它們即為模式位。

9、 使用操作模式有兩點要注意: (一)所有初始操作都是從0地址開始,0地址是1420存儲空間的起始端,以后的操作可根據(jù)模式的不同,而從不同的地址開始工作。當(dāng)電路中錄放音轉(zhuǎn)換或進入省電狀態(tài)時，地址計數(shù)器復(fù)位為0。 (二)當(dāng)、或變?yōu)榈碗娖?同時A6,A7為高電平時,執(zhí)行對應(yīng)操作模式。這種操作模式一直執(zhí)行到下一個低電平控制輸入信號出現(xiàn)為止,這一刻現(xiàn)行的地址/模式信號被取樣并執(zhí)行。 操作模式可以與微控制器一起使用,也可用硬件連線得到所需系統(tǒng)操作。 A0-信息檢索(或 only) 不知道每個信息的實際地址,A0可使操作者快速檢索每條信息,A0每輸入一個低脈沖,可使得內(nèi)部地址計數(shù)器跳到下一個信息。這種模式僅

10、用于放音,通常與A4操作同時應(yīng)用。 A1- 刪除標志( only)可使錄入的分段信息成為連續(xù)的信息,用A1可刪除掉每段中間信息后的標志,僅在所有信息后留一個標志。當(dāng)這個操作模式完成時,錄入的所有信息就作為一個連續(xù)的信息放出。地址功 能典 型 應(yīng) 用兼容地址A0信息檢索快速檢索信息 A4A1刪除標志在錄放最后一段語音結(jié)束時給出標志A3,A4A2, A5未用A3循環(huán)放音從0地址連續(xù)放音A1A4連續(xù)尋址可錄放連續(xù)的多段信息A0、A1 A3- 循環(huán)重放信息(或only)可使存于存儲空間始端的信息自動地連續(xù)重放。一條信息可以完全占滿存儲空間,那么循環(huán)就可以從頭至尾進行工作,并由始至終反復(fù)重放。 A4-

11、連續(xù)尋址：在正常操作中, 當(dāng)一個信息放出, 遇到一個標志時,地址計數(shù)器會復(fù)位，A4可防止地址計數(shù)器復(fù)位,使得信息連續(xù)不斷地放出。 A2、A5- 未用。五、典型線路圖：圖1-4 ISD1420典型線路圖連接圖ISD1420P地址功能表地址狀態(tài)功能說明DIP開關(guān)12345678（ON=0，OFF=1）地址位A0A1A2A3A4A5A6A7（1為高電平，0為低電平，*為高或低電平）00000000一段式最長20秒錄放音，從首地址開始。10000000以八位二進制表示地址，每個地址代表125毫秒。地址模式00000010一段從A6地址開始的12秒錄放音。*0只要A6、A7有一位是0，就處于地址模式。*

12、0*00010011循環(huán)放音操作，按一下PE鍵可循環(huán)放音，按PL鍵停止；或按住PL鍵放音，松開即停止。操作模式00001011按順序連續(xù)分段錄放音，每段語音長度不限。00000011地址指針復(fù)位，開始錄放第一段。10001011按PE鍵可快速選段放音六 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)與測溫原理DS18B20溫度傳感器由64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器及高速緩存器這4個部分組成。DS18B20可編程溫度傳感器有3個管腳：GND為接地線，DQ為數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過一個較弱的上拉電阻與單片機相連。VDD為電源接口，既可由數(shù)據(jù)線提供電源，又可由外部提供電源，范圍3055 V。 本文使用外部電

13、源供電9。如圖2-4所示。 圖1-5 DS18B20的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)首先來介紹一下DS18B20這塊傳感器的特性及其功能： 用戶可自設(shè)定報警上下限溫度值。 不需要外部組件，能測量55+125 范圍內(nèi)的溫度。 10 +85 范圍內(nèi)的測溫準確度為±05 。 通過編程可實現(xiàn)9l2位的數(shù)字讀數(shù)方式，可在至多750 ms內(nèi)將溫度轉(zhuǎn)換成12 位的數(shù)字，測溫分辨率可達00625 。 獨特的單總線接口方式，與微處理器連接時僅需要一條線即可實現(xiàn)與處理器雙向通訊。再來看看DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu):DS18B20內(nèi)部功能模塊主要由4部分組成：64位光刻R0M、溫度傳感器、非易失性的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置

14、寄存器。R0M 中的64位序列號是出廠前被光刻好的，他可以看作是該DSISB20的地址序列碼，每個DSI8B20的64位序列號均不相同。高低溫報警觸發(fā)器TH 和TL，配置寄存器均由一個字節(jié)E2PROM組成，使用一個存儲器功能命令可對 TH，TL或配置寄存器寫入。配置寄存器中R1，R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)：R1R000,9位精度，最大轉(zhuǎn)換時間為93.75 ms；R1R0 = 01,10位精度，最大轉(zhuǎn)換時間為187.5 ms；R1R0 = 10,11位精度，最大轉(zhuǎn)換時間為375 ms；R1R0 =11,12位精度，最大轉(zhuǎn)換時間為750 ms；未編程時默認為12位精度。本系統(tǒng)采用的也是12位的精度

15、。其中64位光刻ROM如下圖2-5所示。 圖1-6 DS18B20的64位光刻ROM接著再來了解一下DS18B20的內(nèi)存結(jié)構(gòu)與溫度測試的功能:DSI8B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存RAM （便箋式的內(nèi)部存儲器）和一個非易失性的可電擦除的EEPROM，后者存放高溫和低溫觸發(fā)器TH，TL和結(jié)構(gòu)寄存器。便箋存儲器包含了9個連續(xù)字節(jié)（08），前兩個字節(jié)是測得溫度信息如圖1-7所示，字節(jié)0的內(nèi)容是溫度的低8位，字節(jié)1是溫度的高8位，字節(jié)2是TH（溫度上限報警），字節(jié)3是TL（溫度下限報警），字節(jié)4是配置寄存器如圖2-7所示，用于確定輸出分辨率9到12位。第5、6、7個字節(jié)是預(yù)留寄存器，用于

16、內(nèi)部計算。字節(jié)8是冗余檢驗字節(jié)，校驗前面所有8個字節(jié)的CRC碼，可用來保證通信正確。 雙字節(jié)位溫度格式與十進制溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系圖1-7 分辨率設(shè)置表當(dāng)DSI8B20接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，開始啟動轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后的溫度值就以16位帶符號擴展的二進制補碼形式存儲在高速暫存存儲器的0，1字節(jié)。單片機可通過單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0062 5LSB形式表示。溫度值格式如圖26所示，其中“S”為標志位，對應(yīng)的溫度計算：當(dāng)符號位S=0時，直接將二進制位轉(zhuǎn)換為十進制；當(dāng)S=1時，先將補碼變換為原碼，再計算十進制值。圖4下面的表是對應(yīng)的一部分溫度值。DSI8B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，

17、就把測得的溫度值與 TH做比較，若T>TH或T<TL，則將該器件內(nèi)的告警標志置位，并對主機發(fā)出的告警搜索命令做出響應(yīng)12。最后再來介紹一下DSl820工作過程中的協(xié)議：初始化 -> RoM操作命令 -> 存儲器操作命令-> 處理數(shù)據(jù) 初始化 單總線上的所有處理均從初始化開始； ROM操作品令 總線主機檢測到DSl820的存在便可以發(fā)出ROM操作命令之一，這些命令如：指令                

18、60;             代碼            Read ROM(讀ROM)                 33H Match ROM(匹配ROM)     

19、;      55H Skip ROM(跳過ROM               CCH Search ROM(搜索ROM)           F0H Alarm search(告警搜索)          &

20、#160; ECH 存儲器操作命令 指令                                            代碼   Write

21、Scratchpad(寫暫存存儲器)     4EHRead Scratchpad(讀暫存存儲器)      BEHCopy Scratchpad(復(fù)制暫存存儲器)  48H Convert Temperature(溫度變換)      44HRecall EPROM(重新調(diào)出)             B8H Read Pow

22、er supply(讀電源)          B4H七 串行EEPROM及其接口EPROM可作為微機系統(tǒng)的外部程序存儲器、其典型產(chǎn)品有AT24CXX系列芯片2716、2732、27128、27256和27512等。E2PROM分為并行和串行I2CROM，與并行EPROM相比，串行I2CROM體積小、價格低、電路連接簡單，但數(shù)據(jù)傳輸速度慢，常用于單片機系統(tǒng)的特定參數(shù)的存放。串行I2CROM種類也較多，以24CXX系列的芯片為例，其主要產(chǎn)品有24C01、24C02、24C04、24C08及24C16等，它們

23、的存儲容量分別為：128*8、256*8、512*8、1024*8、2048*8。其主要特點如下：串行口為IC BUS接口，常用普通2根I/O線傳輸；具有頁寫模式（24C01為4字節(jié)，24C02為8字節(jié)，其余為16字節(jié)頁寫）；自同步頁寫周期為10ms，10萬次寫入次數(shù)，100年數(shù)據(jù)保存。下面介紹一下24CXX的引腳及接口應(yīng)用，24CXX的圖如圖1-8 AT24CXX的封裝形式和通常外部接法所示：圖1-8 AT24CXX的封裝形和通常外部接法其中A0，A1，A2為芯片的地址線，單片使用時一般接Vss；SCL為串行移位時鐘；SDA為串行數(shù)據(jù)和地址。通過SDA，CPU可對芯片寫入或讀出數(shù)據(jù)，要注意的

24、是SDA上的數(shù)據(jù)在SCL高電平時必須穩(wěn)定，在SCL低電平時才允許變化，也就是說始終信號SCL為高電平時，SDA由高電平到低電平才開始；當(dāng)時鐘信號SCL為高電平時，SDA由低電平到高電平上才為結(jié)束。從開始到結(jié)束期間為忙，結(jié)束到下開始為閑；HOLD為寫保護。 八 輔助芯片七段LED譯碼器CD45114511譯碼器指的是將單片機89C2051轉(zhuǎn)換過來的十進制數(shù)(8421BCD碼)直接在數(shù)碼管上顯示，這就不需要字模。本設(shè)計所選用的譯碼器CD4511是4-7段（4輸入，7輸出）鎖存譯碼器/驅(qū)動器，它是輸出高電平有效的CMOS譯碼器。其輸入為8421BCD碼。它與七段數(shù)碼管配合使用。7、1、2、6腳接是8

25、421BCD碼的輸入端，分別對應(yīng)A、B、C、D其中D是8421BCD碼的最高位。/LT是試燈端，低電平有效,當(dāng)其為低電平時，所有筆劃全部亮，如不亮表示該筆劃有問題。/BL是滅燈端，低電平有效,當(dāng)其為低電平時，不管輸入的數(shù)據(jù)狀態(tài)如何，其輸出全為低電平。LE是選通/鎖存端，它是一個復(fù)用的功能端，當(dāng)輸入為低電平時，其輸出與輸入的變量有關(guān)；當(dāng)輸入為高電平時，其輸出僅與該端為高電平前的狀態(tài)有關(guān)，并且輸入D、C、B、A端不管怎么變化，其顯示數(shù)值保持不變。a-g是譯碼輸出端，為高電平有效，故其輸出應(yīng)與共陰極的數(shù)碼管相對應(yīng)。其引腳圖如圖1-9。圖1-9 CD4511引腳圖 驅(qū)動芯片ULN2003驅(qū)動芯片ULN

26、2003內(nèi)含7個共射級的達林頓陣列。由于其內(nèi)部帶有反向器，其輸出電流將會很大，一般情況下其輸出電流為500ma,峰值可達到600ma。輸出電壓為50V。由于達林頓管是一種“三極管級連三極管”的電路，其驅(qū)動能力較一般的驅(qū)動電路要強很多。它可以驅(qū)動直流電動機、LED顯示屏、燈絲燈具、以及大功率的緩沖器等等。其引腳圖如圖1-10所示。IN1-7是七個輸入端，OUT1-7是七個輸出端。8腳接地。9腳接電源。在要求輸出電壓高于5V時才用接VCC;若輸出電壓小于等于5V,則不用接。圖1-10 ULN2003的引腳圖驅(qū)動芯片ULN2003可以提供七個輸出。每個的內(nèi)部驅(qū)動電路都是一樣的，如圖1-11所示。圖2

27、-11 ULN2003的內(nèi)部驅(qū)動電路十進制或二進制八進制譯碼器CD4028CD4028 是BCD：四、十譯碼器，它由4個緩沖輸入端口、譯碼邏輯門和10個緩沖器組成。加至四個輸入端口A0A3的一個BCD碼在十個十進制譯碼器輸出十個相應(yīng)的順序脈沖，輸出為高電平有效。同樣，若A30，加在輸出口具有高驅(qū)動能力，以在高輸出應(yīng)用中增強直流和動態(tài)性能。BCD十進制譯碼器4028的引腳圖如圖2-12所示。圖212 BCD十進制譯碼器4028的邏輯引腳圖CD4028功能真值表DCBAQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q9000010000000000001010000000000100010000000001

28、10001000000010000001000000101000001000001100000001000011100000001001000000000001010010000000001第二部分 課程設(shè)計課題課題一：電子鐘一：制作要求：用80C51/52單片機編程控制顯示的電子鐘。1）要有8位LED顯示器，分別顯示 “年號：月份：日期”/“時：分：秒”例如“2005。10。 20”表示“2005年10月20日”/“10 52 49” 表示“10時52分49秒”2）要有四位輸入按鍵，功能分別是“移位”，“數(shù)字+”，“數(shù)字-”，“存儲”即“SHIFT”，“NUM+”，“NUM-”，“SAVE”

29、3）顯示過程：實驗板通電開機后，8位LED顯示器顯示“時：分：秒”按下“SHIFT”后第一位數(shù)字閃動，繼續(xù)按下“SHIFT”后面數(shù)字閃動移位。再按“NUM+”數(shù)字增加，按“NUM-”數(shù)字減少，按“SAVE”儲存修改結(jié)果。二：硬件結(jié)構(gòu)：80C52/51，8位LED顯示器，CD4511-BCD譯碼器。參考電路見（附錄一）三：軟件思路：可以分四個部分：參考子程序段見（附錄六）1動態(tài)掃描顯示LED電路程序 設(shè)立8個內(nèi)部RAM 顯示緩沖區(qū) ，將要顯示的數(shù)據(jù)的BCD碼送顯示緩沖區(qū)，程序只需要將顯示緩沖區(qū)的BCD碼，送相應(yīng)的端口即可。動態(tài)掃描顯示 例如：將40H-48H 為“時：分：秒”顯示區(qū) 將49H-4

30、FH 為“年：月：日”顯示區(qū)2動態(tài)掃描鍵盤程序： 循環(huán)掃描有無按鍵，有：判斷是何按鍵，轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序處理。 無：返回主程序執(zhí)行。3定時器設(shè)置與時間處理的程序： 此段為該程序段的關(guān)鍵所在，它決定時間的準確性，和進位的正確性。 定時器計數(shù)可用中斷方式，也可以用軟件查詢方式進行。定時器中斷定時方式的精確度高。采用軟件延時方式要注意每條指令的機器周期的精確計算，否則會造成時間的不準。 4各項功能鍵的子程序模塊：移位子程序：按下“SHIFT”后左邊第一位數(shù)字閃動，繼續(xù)按下“SHIFT”后面數(shù)字閃動移位。程序中可設(shè)置第二顯示緩沖區(qū)，將移到要閃動的數(shù)字位設(shè)為不顯示（黑）“0FFH/00H”，程序只需要將兩組

31、顯示緩沖區(qū)的BCD碼，分時間間隔發(fā)送出去，就會產(chǎn)生數(shù)字閃動效果。數(shù)字+/-：將要顯示的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的內(nèi)容取出加一/減一，注意每個位都有自己的位限制，如“時”的位最大數(shù)23，“分、秒”最大數(shù)59，“月”最大數(shù) 12，“日” 最大數(shù) 31。兩位數(shù)一起調(diào)整比較方便。還要注意的是計數(shù)后二/十進制之間的轉(zhuǎn)換問題?！按鎯Α保杭磳⑿薷暮玫臄?shù)值存儲到顯示緩沖區(qū)，并返回，進入主程序運行。課題二：簡易計算器制作一：制作要求：用80C51/52單片機小系統(tǒng)編程制作的簡易計算器。1）要有4位LED顯示器。2）要有09個數(shù)字輸入按鍵，和功能按鍵分別是 “+”，“-”，“*”，“/”，“=” “CLR”，“RET”即“加法

32、”，“減法”，“乘法”，“除法”，“等于”，“清除” ，“修改”3）顯示過程：實驗板通電開機后，第一位LED顯示器顯示“0”按下相應(yīng)數(shù)字，在按運算鍵“+ 、- 、*、/ ”后 再按第一組數(shù)字，繼續(xù)按下“=”即可顯示整數(shù)運算結(jié)果。按“清除鍵”清除當(dāng)前LED顯示器上的全部數(shù)字，按“修改鍵” 清除當(dāng)前LED顯示器上右邊的一個數(shù)字。二：硬件結(jié)構(gòu)：可借用課題一電路。參考電路見（附錄一）三：軟件思路：只需要算出四位整數(shù)加/減法，和兩位整數(shù)乘/除法，即可。要求有輸入出錯處理子程序。參考功能子程序段見（附錄六）四：提高設(shè)計：（思考選擇）能否設(shè)計出帶負數(shù)的算術(shù)運算，能否設(shè)計出帶浮點（小數(shù)）的運算。課題三：語言報

33、數(shù)計數(shù)器一：制作要求：用80C51/52單片機和語音芯片ISD1420構(gòu)成的編程控制的語言報數(shù)計數(shù)器小系統(tǒng)。二：硬件結(jié)構(gòu)：參考電路見（附錄二）三：軟件思路：參考流程圖，及軟件清單。 四、語音報數(shù)系統(tǒng) 單片機語音報數(shù)系統(tǒng)，是一種專用系統(tǒng)，軟硬件資源都得到充分利用。此系統(tǒng)按硬件、軟件系統(tǒng)分述如下： （一）硬件系統(tǒng) 單片機報數(shù)系統(tǒng)是由三塊電路組成的。它們是： 1單片機系統(tǒng) 語音報數(shù)系統(tǒng)是在單片機控制下，對產(chǎn)品實行自動報數(shù)的一種應(yīng)用方式，因此無須鍵盤和顯示裝置。片內(nèi)收RAM足以夠用，也無須外接RAM芯片。所以此語音報數(shù)系統(tǒng)所使用的單片機系統(tǒng)屬于單片機最小系統(tǒng)類型。它所使用的芯片是：CPU為89C51/

34、52從芯片種類特征上看，單片機系統(tǒng)內(nèi)有4-8K FLISH程序存儲器，足夠存放下監(jiān)控程序。 電路中還包含復(fù)位電路和時鐘電路。 2語音系統(tǒng) 語音系統(tǒng)采用的語音電路板，構(gòu)成單片機控制下的語音系統(tǒng)。從附錄三圖中看到，809C51的 P10P17 8根口線與語音芯片的AOA7地址線相連，控制錄放的起始地址，實施分段建庫等功能。P35口線控制錄放。P34口線與紅外接收電路的輸出端相連，用于處理產(chǎn)品探測系統(tǒng)的輸出信號，實施計數(shù)功能。 3產(chǎn)品探測系統(tǒng) 單片機語音報數(shù)系統(tǒng)電路圖如附錄三中收發(fā)二極管對完成檢測產(chǎn)品脈沖信號，由反向器非門將信號送入89C51-P3.4計數(shù)口T0。 （二）軟件系統(tǒng) 軟件是根據(jù)硬件特點

35、和要求進行編寫的。軟件系統(tǒng)分錄音系統(tǒng)和放音系統(tǒng)。這兩個系統(tǒng)編程依據(jù)都和語音ISD1420芯片的性能有直接的關(guān)系。 第一，該語音芯片錄入時間只有20秒，在這20秒的時間里，不可能將所有的十進制數(shù)，由小到大全部錄進去。解決的辦法建立語音庫，也就是說，只要錄進“1、2、3、4、5、6、7石、9、拾。百、千、萬、億、零”這些語音信號，然后再將這些語音相互組合，就可以報出任意大小數(shù)字。 第二，一個語音信號錄多長時間，時間太短聽不清楚（音樂除外），時間太長，造成浪費，根據(jù)實驗，以05秒錄一個語音適中，這樣20秒可錄40個不同的音，這對于一個報數(shù)系統(tǒng)富富有余。 第三，若以05秒錄一個語音信號，每一個語音地址

36、應(yīng)怎樣計算，這和語音芯片本身性能有關(guān)。關(guān)于地址計算，參看語音管腳介紹部分。 第四，放音時按什么順序才能正確放音？通過實驗，必須先提供語音的地址然后再提供放音電平，再給出放音時間，放音結(jié)束后，撤掉放音電平，并置相反狀態(tài)，做好下一次放音準備。 上述四個問題在編程時，都應(yīng)認真考慮、分析，錄音和放音流程圖，以及其參考程序清單如下： （三）錄音系統(tǒng) 本錄音系統(tǒng)具有錄、試聽、滿意與否的控制功能，每個語音與其對應(yīng)地址自動生成。 錄音程序流程圖如下圖所示。圖 2-1 錄音程序流程放音程序流程圖如下圖所示。圖 2-2 放音程序流程 對錄、放程序作如下說明： 錄音程序： 執(zhí)行錄音程序，只有按下WRI鍵，才能錄音，

37、時間半秒鐘，錄完后，試聽（按下RD鍵），不滿意，再次按下WRI鍵，在原地址上重新錄音，在試聽后，覺得滿意，按一下RD鍵，再按WRI鍵，才能對下一個地址進行錄音。 放音程序：00C0H00D3H地址范圍內(nèi)單元中的內(nèi)容為語音地址，語音與地址對應(yīng)如下 語音地址對應(yīng)表 （四）、語音報數(shù)系統(tǒng)的開發(fā)仿真過程 單片機控制下的語音報數(shù)系統(tǒng)，是在HK-300仿真開發(fā)機上進行調(diào)試、模擬開發(fā)出來的。整個模擬開發(fā)過程如下： （1）將仿真開發(fā)機與語音板通過40片扁平電纜將用仿真頭連接起來，把紅外接收電路的輸出端，與實驗語音板中的（P34）插針相接，將紅外接收電路中、的電源十5 和負極Vss分別與實驗語音板中標有 VCC

38、和 GND相連，在仿真系統(tǒng)中輸入放音程序編譯無誤后，分別執(zhí)行，看是否達到放音效果。 （2）產(chǎn)品報數(shù)實驗 1將紅外發(fā)射管和接收管對正，之間距離10厘米以內(nèi)。 2接通電源，輸入放音程序和語音地址。 3執(zhí)行程序，用于指在紅外發(fā)射接收管之間移動，模擬產(chǎn)品的到來與過去，喇叭就會報出產(chǎn)品的個數(shù)。 4本程序只編到報99，若想擴充報數(shù)范圍，需要在此程序基礎(chǔ)上，增加程序即可。 如果將程序固化到89C91/52中去，就開發(fā)出單片機控制下的語音報數(shù)系統(tǒng)。課題四：溫度控制器的設(shè)計一：制作要求：用89C2051/52單片機和數(shù)字溫度傳感器DS18B20構(gòu)成溫度采樣報警控制小系統(tǒng)。二：硬件結(jié)構(gòu)：參考電路見（附錄三）三：軟

39、件思路：參考流程圖，及軟件清單。 四、溫度采集控制系統(tǒng) 單片機溫度采集系統(tǒng)，分述如下： （一）硬件系統(tǒng) 單片機溫度采集系統(tǒng)是由三部分電路組成的。它們是： 1單片機顯示部分 是在單片機控制下，由MC4511產(chǎn)生BCD譯碼，ULN2003完成驅(qū)動顯示的簡單方法，同時可以有兩路按鍵響應(yīng)裝置。還可以外擴串口I2CROM，完成掉電數(shù)據(jù)保護功能。電路中還包含復(fù)位電路和時鐘電路。 2報警控制部分 報警部分由三極管T2蜂鳴器BEEL構(gòu)成. 控制部分由光電隔離器（光電耦合）U7/U8,繼電器JDQ1/2組成。 3溫度探測存儲部分由DS18B20采集溫度，和24C16保存掉電數(shù)據(jù)。 （二）軟件系統(tǒng)要求1、采集并顯

40、示溫度值（要求精度1°C）提高部分為0.1°C。2、有溫度上下限控制，并發(fā)音報警，同時開啟相應(yīng)繼電器。3、擴展要求，能顯示時間，并能設(shè)定報警溫度值，能記憶報警時的溫度值和報警時間點。課題五：隨機猜碼器（擲骰子小游戲）一：制作要求：用80C051單片機和三組發(fā)光二極管組成的點陣構(gòu)成的顯示小系統(tǒng)。二：硬件結(jié)構(gòu)：參考電路見（附錄三）三：軟件思路：當(dāng)按下“START”鍵后，三組（7只）由不同顏色構(gòu)成的骰子點陣開始隨機閃動，再按下“START”鍵后，閃動逐漸慢下直到停止，最后顯示的點數(shù)即為結(jié)果。復(fù)位后全部彩燈均滅。其中 16 點數(shù)要求如下顯示：圖2-3 LED點數(shù)圖形五：實驗報告以上

41、每個課題做完后都要寫出實驗報告內(nèi)容：1、按實驗要求寫出實驗電路內(nèi)容、構(gòu)成原理。2、寫出實驗焊接、調(diào)試硬、軟件直至完成的過程。3、寫出實驗中遇到的問題，及其解決的方法。4、寫出測試結(jié)果（數(shù)據(jù)表格），或畫出波形圖。5、個人收獲、體會和建議。6、附帶電路原理圖、程序流程圖、程序清單。 第三部分 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程圖3-1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)過程一：恒科 超想-3000仿真機的使用方法：在桌面點擊“HK-51系列仿真開發(fā)系統(tǒng)”出現(xiàn)如下畫面：1、“新建”/“打開”一個 ASM 匯編源程序2、“編譯/匯編！”ASM 文件，生成包括HEX 16進制文件在內(nèi)的系列文檔。 如果編譯沒有通過，則根據(jù)提示修改

42、程序的語法錯誤，直到編譯成功。3、插入仿真頭到應(yīng)用板上，通電后用“單步”或“連續(xù)”運行，觀察CPU內(nèi)部RAM，各個特殊功能寄存器內(nèi)容的變化，以及應(yīng)用板上設(shè)計的顯示等變化。如果達不到設(shè)計效果和要求，則需要重新考慮修改程序上的邏輯錯誤，直到完善為止。要想了解更多超想-3000仿真機的使用方法，請查閱 單片機原理及其接口技術(shù)實驗朱定華 編著 教材 附錄A（超想-3000仿真機使用說明） 圖3-2 HK-51系列仿真開發(fā)系統(tǒng)仿真軟件窗口圖示第四部分 維修技術(shù)-單片機系統(tǒng)板故障及其排除方法本章面向廣大己具備單片機基礎(chǔ)知識，又面臨單片機故障束手無策的讀者，由淺入深地介紹單片機系統(tǒng)故障及其排除方法。講述以D

43、P-851K為例，將其組裝、調(diào)試及使用中常碰到的故障分類介紹，本章第四節(jié)中列出了故障實例，從介紹故障的現(xiàn)象，分析產(chǎn)生的原因及排除方法入手，重點放在故障的分析與排除，目的在于讀者通過學(xué)習(xí)本章可以排除單片機系統(tǒng)使用過程中的大部分故障，以提高單片機的使用效率。4.1 維 修 必 備 一、知識準備 單片機系統(tǒng)維修首先要掌握單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電路原理。DP-851K單片機教學(xué)實驗系統(tǒng)主要由主板和實驗板組成。主板包括一個8011片機擴展系統(tǒng)，鍵盤及數(shù)碼管顯示部分。8031的40個管腳通過幼芯扁平線提供給實驗板。對DP-851K的電路原理圖前面己有介紹，關(guān)鍵要抓住它的三總線，數(shù)據(jù)線由P0口提供，地址線由P0口

44、和P2口提供，用于系統(tǒng)擴展的控制總線有而/WR、/RD、/PSEN、ALE和/EA。/RD、/WR執(zhí)行外部數(shù)據(jù)存儲器讀、寫操作指令時自動生成，/PSEN是讀外部程序存儲器時自動生成的讀選通信號。并行VO擴展接口芯片8155在本系統(tǒng)中作擴展I/0口，其中PA口的PA0一PA7為鍵盤的8根列線，PC口的PC0一PC3為鍵盤的4根行線。PB口的PB0一PB7經(jīng)74LS245驅(qū)動控制數(shù)碼管的段選信號；PA0PA5經(jīng)74LS06驅(qū)動控制數(shù)碼管的位選信號。 按復(fù)位鍵后系統(tǒng)復(fù)位，數(shù)碼管顯示“BJP-51"。 開關(guān)K2控制地址線A13接地或+5V用來選擇鍵盤監(jiān)控或PC監(jiān)控，使用鍵盤時A13應(yīng)接地;8

45、031的串行口擴展為RS232C標準口，它把RXD和TXD通過晶體管9012、9014及附加電路與PC機的標準RS232C連接，在通訊程序支持下進行系統(tǒng)的編程與調(diào)試， 二、維修工具及簡單測試儀器 (一)維修工具 電烙鐵:它是焊接必備的工具。選擇20W內(nèi)熱式比較好。 吸錫器:常用來取壞的數(shù)碼管及更換直接焊在印刷線路板上的IC等。選擇30W強吸力、單手操作的比較好。 偏口鉗:常用來切斷焊在印刷線路板上元器件的多余針線。選擇切口鋒利的小鉗子即可。 尖嘴鉗:常用來校正碰彎的IC腳。電工用的小型尖嘴鉗較好。 普通螺絲刀:常用來從億座上撬下IC· 刀片:常用來切斷印刷線路板上的引線，用來定位故障

46、。尖的手術(shù)刀片即可。 大針:常用來捅通被焊錫堵住的焊孔。 (二)簡單測試儀器 萬用表:主要用電阻檔檢查印劇線路板上的短路與斷路，有時也用來檢測一下電壓是否正確，最好選用指針式萬用表。 · 邏輯筆:利用紅、黃、綠三種顏色的發(fā)光二極管來顯示高電平、低電平、高阻及脈沖四種狀態(tài)。使用時利用主板上的電源，紅色魚尾夾接十5V，黑色魚尾夾接地，這時黃色發(fā)光二極管點亮，表示探針處在高阻狀態(tài)。當(dāng)用探針輕觸電源地時，黃色發(fā)光二極管熄滅，綠色發(fā)光二極管點亮，表示測試點為低電平。當(dāng)用探針接+5V時，紅色發(fā)光二極管點亮，表示測試點為高電平;若用探針測試脈沖時一般會看到紅、綠發(fā)光二極管交替點亮。選擇二十元左右的

47、普及型邏輯筆即可。三 管腳靜態(tài)動態(tài)電位圖 為了方便讀者學(xué)習(xí)，并且更有針對性地分析和排除單片機的常見故障，讀者手中應(yīng)有一份靜態(tài)、動態(tài)電位圖。電位圖是指用邏輯筆實測好的單片機，并把各點電位記錄下來·作為維修參考。 (1)靜態(tài)電位圖，是指將單片機上帶IC座的集成電路塊都取下，然后接上電源，測得的各點電位，單片機處于非工作狀態(tài)。 (2)動態(tài)電位圖，是指取下鍵盤(為了測試方便)后，接上電源，使單片機處于工作狀態(tài)時記錄下來的各管腳電位。故障的表現(xiàn)形式多種多樣，故障定位較為困難，維修時用實測到的電位與電位圖進行比較也是分析、定位故障的一種手段4.2 故障分類與定位' 1、故障分類 故障分為

48、三類:印刷線路板故障、元器件故障、焊接故障。 (1)印刷線路板故障是指制板過程中造成的斷線、短路、焊孔不通等故障。 （2)元器件故障包括小開關(guān)失效，數(shù)碼管缺段、集成電路塊損壞等故障。 (3)焊接故障還可以分為焊前故障和焊后故障。 A）焊前故障，焊前就已出現(xiàn)故障。如:晶振電路的兩個22P的電容，安裝時一個22p，另一個卻插222p，造成晶體不振，系統(tǒng)不工作的故障。 B）焊后故障，由于焊接不當(dāng)造成。如:焊錫毛將相鄰接點短路等。 2 、 故障定位 定位故障是根據(jù)故障現(xiàn)象，采用一些方法分析、判斷確定發(fā)生故障部位的過程。 定位故障常用的方法有: （1）逐步判斷法 故障很少一眼就看出來，一般采用逐步判斷法

49、，即根據(jù)故障的現(xiàn)象一步步地分析判斷并配之以其它方法，如:用邏器筆測量電位等，最后確定故障部位。 (2）逐點對照法 將實測的靜態(tài)或動態(tài)電位和電位圖進行對照比較，從中發(fā)現(xiàn)問題，幫助定位故障。 (3）電阻測量法 電阻測量法是指用萬用表的電阻檔測量電路是否有斷路或短路，以定位故障。使用電阻測量法時一定要在斷電情況下進行，否則會造成嚴重后果。(4)替換法 當(dāng)判斷某塊集成電路有問題時可以用好單片機上的相應(yīng)集成電路替換，采用這種方法最簡單易行。但是，撥插集成電路絕對不允許帶電。這是由于帶電撥插時，會產(chǎn)生較強的感應(yīng)電動勢，此時瞬間電壓很高，足以擊穿某些集成電路，部分引腳插入電路，也會損壞器件。43、障 故 例

50、 實1、 數(shù)碼管顯示全"8"。造成以上現(xiàn)象的原因很多，應(yīng)采取逐步判斷法，先從容易判斷、并且出錯率最高的地方入手。 (1)首先用邏輯筆查27128的26腳是否為低電平。 原因:27128中固化有16K監(jiān)控程序，實際是兩個獨立的程序塊，前8K是為以鍵盤、數(shù)碼管為輸入、輸出手段的用戶提供的管理程序，后8K為以PC機為輸入、輸出手段的用戶提供的管理程序。地址線A13為低電平選擇前8K的鍵盤監(jiān)控;為高電平時則選擇PC監(jiān)控。A13是27128的26腳，使用鍵盤監(jiān)控它應(yīng)該是低電平。A13高、低電平的選擇是靠K2實現(xiàn)的。 實例1 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全是"8"，復(fù)位沒變化。

51、 檢查:撥動開關(guān)K2，27128的26腳用邏輯筆測總是黃色。 分析:鍵盤監(jiān)控沒啟動，K2失效。 排除:更換開關(guān)K2后，正常。 (2)用邏輯筆查8031的3239腳，一般應(yīng)顯示紅、綠或黃、綠。 原因:8031的32-39腳為數(shù)據(jù)總線兼地址總線的低8位，單片機8031正常工作時在它的32-39腳總應(yīng)有脈沖高低的變化，否則8031沒工作。 實例1 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全是"8"，復(fù)位沒變化。 檢查:8031的32-39腳邏輯筆測得均為黃色，說明8031沒工作，查8031靜態(tài)電位與靜態(tài)電位圖相符。換8031后，故障依舊。 分析:8031本身沒壞，靜態(tài)電位對，說明相關(guān)電路沒大問題，803

52、1沒輸出，判斷晶體沒起振。 排除:仔細查看晶體與電容，發(fā)現(xiàn)電容一個22p，另一個誤插222p。更換后，正常。 實例2 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全"8"，復(fù)位后沒變化。 檢查:開關(guān)正常。8031的32一39腳沒輸出，查8031靜態(tài)電位與靜態(tài)電位圖相符。 分析:8031集成電路損壞。 排除:更換8031集成電路后，正常。 實例3 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全"8"，按復(fù)位鍵沒變化。檢查:查27128的26腳為低電平。查靜態(tài)和動態(tài)電位，靜態(tài)電位與電位圖相符，動態(tài)電位不全對，8155有輸入無輸出。根據(jù)電路原理圖查三總線，發(fā)現(xiàn)8031的34腳與74LS373的14腳不通。將連線斷開

53、，分段檢查，發(fā)現(xiàn)8031的IC座的34腳未插入銅化孔內(nèi)，與線路板斷開。 分析:8031的34腳懸空，因為它是P0口中的一根，所以地址和數(shù)據(jù)都會發(fā)生錯誤，沒能啟動鍵盤監(jiān)控。 排除:將IC座上的34腳取下來，用大針將線路板上的焊孔捅通，取一好的IC座上的引腳捅入焊孔，用錫焊好，故障排除。 實例4 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全"8"，按復(fù)位沒變化。 檢查:測27128的26腳為低電平。查8031的輸出不對，沒有脈沖，8031沒工作。 查動態(tài)電位，發(fā)現(xiàn)8031的Pl口、P2口電位明顯不對，并且按復(fù)位鍵沒變化，懷疑8031壞，更換后現(xiàn)象依舊。 查去掉集成電路塊后8031座是否有短路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)8

54、031的18腳和23腳在引出的40根彎針處短路。 分析:8031的18腳接晶體，23腳和18腳短路，造成振蕩電路不能工作。 排除:燙開短路處，系統(tǒng)工作恢復(fù)正常，故障排除。 實例5 現(xiàn)象:數(shù)碼營顯示全"8"，按復(fù)位鍵沒變化。 檢查:測27128的26腳為低電平。查8031的32一39腳有脈沖輸出，說明8031已工作。查動態(tài)電位發(fā)現(xiàn)8031P2口為低電平，按復(fù)位鍵變高，放手后變低，IC7 74LS138的1腳動態(tài)電位黃色發(fā)光管點亮為高阻與動態(tài)電位圖不相符。 細查發(fā)現(xiàn)8031的23腳至74LS138的1腳的印刷線路有一極細的斷痕。 分析:IC7的74LS138是直接給27128提供片選信號的譯碼電路，輸入不對，輸出也會錯。 排除:將斷痕用刀刮凈鍍錫，然后用鍍錫細銅線將它們溝通，故障排除。 實例6 現(xiàn)象:數(shù)碼管顯示全"8"，復(fù)位沒有變化。 檢查:測27128的26腳為低電平。查8031的3一39腳有輸出，說明8031已工作。查靜態(tài)電位正常，動態(tài)電位8155有輸入，沒輸出。 去掉集成電路塊，查8031各腳是否有短路，結(jié)果發(fā)現(xiàn)32和34腳短路，經(jīng)分段查找發(fā)現(xiàn)短路點在74LS373的13和14腳間有一極細焊錫毛。 分析:8031的3