完整版基于AT89C51单片机实验开发板系统毕业设计论文Word下载.docx
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2.3
AT89C51在实验板中的应用...7
第3章
实验板的硬件设计...8
3.1
硬件总体设计...8
3.2
各功能模块设计...9
3.3.1
单片机外围电路...9
3.2.2
4×
4矩阵键盘电路...11
3.2.3
液晶显示电路...13
3.2.4
串行通信电路...14
3.2.5
IO口扩展电路...15
3.2.6
电源电路...15
3.3
实验板元器件清单...17
第4章
实验板的软件设计...18
4.1
软件总体设计...18
4.2
各模块设计流程图...19
4.2.1
键盘扫描子程序...19
4.2.2
液晶显示子程序...24
第5章
实验板调试...29
5.1
调试的目的...29
5.2
调试的过程...29
第6章
总
结...30
致
谢...31
参考文献...32
附
录...33
附录1英文翻译...33
附录2原理图...42
附录3pcb图...43
论
单片机现状及发展概述
单片机属于第四代微型计算机的一个重要分支。
单片机是把中央处理器CPU（Central
Processing
Unit），随机存取存储器RAM（RandomAccess
Memrty），只读存储器ROM（Read
Only
Memory）,定时器计数器以及IO接口电路等主要计算部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。
单片机的应用导致了控制领域的一场革命，是微控制技术逐步取代传统的硬件控制。
近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。
单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点，因此也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通自动管理和微波炉等专用控制上。
近几年来，单片机的发展更为迅速，它己渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面。
MCS-51系列中的一片89C51芯片，内部构造了完整的计算机硬件系统。
从CPU、存储器到输入输出端口，一应俱全。
只要写入程序，就可完成中央控制或数据采集、处理及通信传输的信息处理机，MCS-51单片机指令系统中为适应控制的需要设有极强的位处理功能，具有加、减、乘、除指令;
CPU时钟高达12MHz，完成单字节乘法或除法运算器件分军用和民用两级，民用产品主要用于办公室及机房环境，工作温度在0-701C，军用产品要求在恶劣环境条件下稳定工作，工作温度在-65～125℃:
工业级产品的性能介于以上两者之间，在-40～+85C温度环境可正常工作。
工业产品可靠性比民用产品强，而价格较军用品低。
在单片机应用中，可以根据实际工作环境，选择工业级芯片，保证系统可靠性。
单片机出现的历史并不长，它的产生与发展与微处理器的产生与发展大体上同步，也经历了四个阶段:
第一阶段:
1971～1974年，1971年11月美国Inter公司设计成集成度为2000只晶体管片的4位微处理器Intel4004，并配有随机存取存储器RAM，只读存储器RAM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计算机。
随后又研制成了8位微处理器Intel8008。
这些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。
第二阶段:
1974～1978年，初级单片机阶段，以Intel公司的MCS-48为代表，这个阶段的单片机内集成有8位CPU，并行IO口，8位定时器计算器，寻址范围不大于4K，且无串行口。
第三阶段：
1978～1983年，高性能单片机阶段。
这一阶段单片机和前阶段相比，不仅存储容量和寻址范围大，而且中断源、并行IO口和定时器所数器个数有了增加，集成了全双工串行通信接口。
在指令系统方面，普遍增设了乘除法和比较指令。
MCS-51系列产品由于其优良的性能价格比，在相当一段时间处于主流产品地位。
第四阶段：
1983年至今。
8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段。
16位单片机工艺先进、集成度高、内部功能强，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言。
现阶段：
32位单片微机系列。
继16位单片机出现后不久，几大公司先后推出了代表当前最高性能和技术水平的32位单片微机系列。
32位单片机具有极高的集成度，内部采用新颖的RISC（精减指令系统计算机）结构，CPU可与其他微控制器兼容，主频频率可达33MH2以上，指令系统进一步优化，运算速度可动态改变，没有高级语言编译器，具有性能强大的中断控制系统、定时事件控制系统、同勿异步通信控制系统。
这类单片机主要应用于汽车、航空航天、高级机器人、军事装备等方面。
它代表着单片机发展中的高、新技术水平。
单片机的性能特点
单片机芯片作为控制系统的核心部件，除了具备通用微机CPU的数值计算功能外，还必须具有灵活、强大的控制功能，以便实时监测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制的目的。
由于单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，加高温、强电磁干扰，甚至合有腐蚀性气体；
在太空小工作的单片机控制系统，还必须具有抗辐射能力。
因而，决定了单片机CPU与通用微机CPU具有小同的技术特征和发展方向：
①抗干扰性强．工作温度范围宽。
通用微机CPU一般要求在室温下工作．抗干扰能力也较低。
②可靠性高。
③控制功能往往很强，数值计算能力较差。
通用微机CPU具有很强的数值运算能力控制能力相对较弱。
将通用微机用于工业控制时，一般需要增加一些专用的接口电路。
④指令系统比通用微机系统简单。
80C51系列新一代8位单片机的主要特点：
①普遍采用CMOS工艺，除了具有节电运行模式和掉电数据保护功能外，整机功耗比采用HMOS工艺的80C51系列低。
②片内存储器容量大，规格多，程序存储器类型也趋于多样化。
该系列不同品种的片内程序存储器容量从4KB扩展到8KB、16KB，甚至32KB，数据存储器容量从128B扩展到512B。
片内程序存储器类型不仅限于掩模ROM和EPROM，普遍采用OTP
EPROM（一次性编程的EPR（）M，简称TOPROM。
③最高时钟频率从12MHZ提高到16MHZ、24MHZ、33MHZ，甚至40MHZ，指令执行时间大大缩短，增强了这些产品的实时处理能力。
④工作电压低、范围宽（1．8V—6．oV），可用电池供电，便于野外作业使用。
⑤扩展了接口电路功能，如增加了高速IO接口，扩展了IO口引线数目，
⑥部分型号增加了定时计数器的个数，还扩展了定时计数器的功能。
⑦部分型号增加厂定时复位功能，提高了抗干扰能力。
⑧强化并且完善了串行通信功能。
⑨封装形式多样化，同一型号的CPU，具有多种封装形式，如PDIP封装、CDIP封装、PLCC（方形壁插塑封）、CLCC（方形壁插陶瓷封装）、PQFP（塑料方形四边引线扁平封装），部分产品还采用了BGA（球形网格阵列）封装。
单片机的主要产品及系列
自单片机诞生以来的近30年中，单片机已有70多个系列、近500个机种。
国际上较有名、影响较大的公司及它们的产品如下：
Intel（美国英特尔）公司的MCS—48系列、MCS—51系列、MCS—96系列产品；
Motorola（美国摩托罗拉）公司的6801、6802、6803、6805、68HCll系列产品；
Zilog（美国齐洛格）公司的Z8，Super8系列产品；
Atmel（美国艾特梅尔）公司的AT89系列产品；
Fairchild（美国仙童）公司的F8和3870系列产品；
TI（美国得克萨斯仪器仪表）公司的TMS7000系列产品；
NS（美国国家半导体）公司的NS8070系列产品；
NEC（日本电气）公司的UCOM87（UPD7800）系列产品；
National（日本松下）公司的MN6800系列产品；
Hitachi（日本日立）公司的HD630l、HD63L05、HD6305。
上述产品既有很多共性，又各具一定的特色，因而在国际市场上都占有一席之地。
根据近年来国外实地考察，Intel公司的单片机在市场上占有量为67％，其中MCS—51系列产品又占54％。
在我国虽然上述公司的产品均有引进，但由于各种原因，至今我国所应用的单片机仍然是以MCS—48、MCS—51、MCS—96系列为主流系列。
随着这一系列产品的深入开发，其主流系列的地位将会不断巩固。
●AT89系列单片机
AT89系列单片机是美国Atmel公司的8位Flash单片机产品。
这个系列单片机的最大特点是在片内含有Flash存储器，而其他方面和MCS—51没有太大的区别。
该系列有着十分广泛的用途，特别是在便携式、省电和特殊信息保存的仪器和系统中显得更为有用。
1．AT89系列单片机的特点
（1）内含有Flash存储器
由于片内含有Flash存储器，因此在系统开发过程中可以十分容易地进行程序的修改。
同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。
（2）和AT80C51插座兼容
AT89系列单片机的引脚和MCS—51系列单片机的引脚是一样的。
只要用相同引脚的AT89系列单片机就可以取代MCS—5l系列单片机。
（3）静态时钟方式
AT89系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。
2．AT89系列单片机的概况
AT89系列单片机共有7种型号，分别为从89C51、AT89LV51、AT89C52、AT89LV52、AT89C2051、AT89C1051、AT89S8252。
其中AT89LV51、AT89LV52分别是AT89C5l、AT89C52的低电压产品。
最低电压可以低至2．7V。
而AT89C2051、AT89C1051则是低档型的低电压产品。
它们只有20条引脚．最低电压也为2．7V，见表1.3.2—1。
表1.11AT89系列单片机概况
型
号
AT89C51
AT89C52
AT89C1051
AT89C2051
AT89S8252
Flash（KB）
4
8
1
2
片内RAM（B）
128
256
64
IO条
32
15
定时器（个）
3
中断源（个）
6
串行接口（个）
M加密级
片内振荡器
有
EEPROM（KB）
无
实验板总体设计方案
实验板系统功能
单片机实验开发板是一个实际应用的系统，能够为相关的学生单片机实验提供支持。
此实验板是参考单片机教材中的实验内容设计的，能够实现简单的测试实验。
本论文包括硬件系统的详细设计及汇编语言在基本控制中的应用。
此实验板设计的功能如下：
硬件部分：
1．单片机所需的平稳电压
2．时钟电路
3．复位电路
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