单片机原理与接口技术课程设计剖析Word格式.docx
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目录III
前言1
第1章系统概述2
1.1设计题目2
1.2系统设计目的和内容2
1.2.1设计目的2
1.2.2设计内容2
1.2.3设计要求2
1.2.4设计步骤2
第2章整体设计方案3
2.1开发板整体外观3
2.2整板电路PROTUES仿真电路3
2.3软件功能描述3
2.4仿真软件PROTUES中的效果图3
第3章硬件电路设计4
3.1两位一体共阴数码管4
3.1.1数码管概述4
3.1.2数码管内部结构4
3.1.3两位一体共阴数码管和74LS374锁存器接口电路4
3.2LCD1602液晶4
3.2.1LCD1602液晶简介4
3.2.2LCD1602液晶引脚介绍4
3.2.3LCD1602液晶外围接口电路4
3.3串口通信4
3.3.1串口通讯概述4
3.3.2MAX232接口电路4
第4章软件设计5
4.1程序整体流程图5
4.2程序清单5
前言
以AT89C52单片机为核心，制作一个数码管和流水灯以及LCD液晶显示互相配合显示的器件。
巩固加深对AT89C52单片机的认识，学会用AT89C52设计最小系统，并由此拓展运用单片机实现其他功能的设计。
单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：
一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
89C52是INTEL公司MCS-51系列单片机中基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。
它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它基于标准的MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。
89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出（I/O）口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。
此外，89C52还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。
在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片其它功能。
89C52有PDIP（40pin）PLCC（44pin）两种封装形式。
第1章系统概述
1.1设计题目
基于AT89C52单片机的最小系统设计及其扩展应用流水灯、数码管电路及LCD液晶显示电路控制系统设计
1.2系统设计目的和内容
1.2.1设计目的
1.熟悉单片机最小系统的组成，上机步骤及调试方法
2.了解AT89C52这个芯片的使用和性能指标测试方法。
3.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握单片机最小系统电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力
1.2.2设计内容
1.2.3设计要求
（1）功能要求功能要求功能要求功能要求
单片机最小系统（晶振、复位电路）；
按键控制部分，可以通过按键控制实现相应功能；
RS-232串行接口部分，可进行单片机与计算机通信实验；
LCD显示部分，可做LCD显示实验；
LED数码管显示器部分，可进行定时计数等数据显示实验；
LED发光二极管部分，可做基本输出功能实验；
（3）制作要求制作要求制作要求制作要求
自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。
（4）程序调试要求程序调试要求程序调试要求程序调试要求
编写秒表程序和彩灯控制程序，利用自己制作的实验板进行程序调试
1.2.4设计步骤
1.先根据需求设计最基本的硬件电路图，（检查无误后）
2.按最基本的硬件电路图，使用面包板，电子元件，搭建实际电路。
3.按需求编写单片机的软件，可以使用仿真器软件，编译、汇编编写好的程序。
4.将汇编后的目标代码下载到单片机中，用该单片机去控制搭建好的实验电路。
进行软件和硬件调试。
查找错误，修改错误，知道正确为止。
5.根据调试结果修改原电路的错误
6.测绘特殊元件的尺寸，制作自己的元件库，根据电器原理图，设计PCB电路板图。
7.根据设计PCB电路板图，找厂家制作电路板。
8.焊接电路板，在制作的新电路板上，使用单片机控制调试，不断完善自己的软件。
第2章整体设计方案
1
2
2.1整板电路PROTUES仿真电路
2.1软件功能描述
1.KeilC51软件介绍
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部分组合在一起。
如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选，即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
KeilC51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。
另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
下面详细介绍KeilC51开发系统各部分功能和使用。
C51工具包的整体结构，uVision与Ishell分别是C51forWindows和forDos的集成开发环境（IDE），可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。
然后分别由C51及C51编译器编译生成目标文件（.OBJ）。
目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件（.ABS）。
ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。
Keil软件的优点：
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1>
KeilC51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
2>
与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。
用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
2.Protues软件介绍
Protues软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。
它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。
它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。
虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。
是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。
在编译方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多种编译。
Protues功能特点：
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互动的电路仿真。
用户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。
仿真处理器及其外围电路。
可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流单片机。
还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示及输出，能看到运行后输入输出的效果。
配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等，Protues建立了完备的电子设计开发环境。
3>
支持当前的主流单片机，如51系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列、68000系列等。
4>
提供丰富的外围接口器件及其仿真。
RAM，ROM，键盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件。
第三章硬件电路设计
3.1两位一体共阴数码管
3
3.1
3.1.1数码管概述
LED数码管由八个发光二级管组构成，通过不同的发光字段组合可用来显示数字0-9、字符A-F、H、L、P、R、U、Y、符号“-”及小数点“.”等。
数码管分为共阴极和共阳极，8个发光二极管的阳极连接在一起，作为公共控制端，接高电平。
阴极作为“段”控制端，当某段控制端为低电平时，该段对应的发光二极管导通并点亮。
通过点亮不同的段，显示出不同的字符；
8个发光二极管的阴极连接在一起，作为公共控制端接低电平，阴极作为“段”控制端，当某段控制端为高电平时，该段对应的发光二极管导通并点亮。
使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。
为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。
七段数
码管加上一个小数点，共计8段。
3.1.2数码管内部结构
将数个二极管按一定的规律进行组合就可以得到LED显示器。
它由发光二极管构成显示字段每段由一个或几个发同种颜色的发光二极管构成。
如图1-1所示a~g,dp表示是的8个发光二极管的某一端连接到一起而另一端作为控制信号的输入端当正极引脚连接到一起时就行成图b所示的共阳极数码管反之当负极引脚连接到一起时形成图a所示的共阴极数码管。
3.1.3两位一体共阴数码管和74LS374锁存器接口电路
3.2LCD1602液晶
3.2.1LCD1602液晶简介
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。
3.2.2LCD1602液晶引脚介
1602采用标准的16脚接口，其中：
第1脚：
VSS为电源地
第2脚：
VCC接5V电源正极
第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，
接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15～16脚：
空脚或背灯电源。
15脚背光正极，16脚背光负极。
3.2.3LCD1602液晶外围接口电路
3.3串口通信
3.3.1串口通讯概述
串即串行的意思，是指数据在一根数据线上按照二进制数的数位一位接一位的传输，例如要传输一个字节的数据10110010，先将最低位的0通过数据线传送过去，然后是下一位的1（两次传送时间间隔很小），依次将8位数据（1字节）传送过去。
在此对比一下并口的传输方式，并就是并行的意思，就是说数据是并行传过去的，假如一个并口有8根数据线，那么它一次可以传送8位即一个字节，仍以刚才的数据为例，在某一时刻，通过并口传送此数据，那么此并口的一根线上传的是0信号，另一根是1信号，以此类推，每根线上在同一时刻传的数据不一样，这样就达到一次传送多位的目的。
初次接触的同学可能会很自然地认为并口比串口速度快，但其实不是这样的，首先，并口需要不只一根线，成本相对较高，多根线也造成线路阻抗、噪声等问题更加突出，不适合长距离传输。
而串口只需两根线（一根发送，一根接收）即可完成通讯的功能，目前串口的速度以比并行端口传输速率快，rs232（即通常所说的串口）、USB、1394等都属于串口。
第四章
4.1焊接准备阶段元器件测试、电路原理图故障分析
1.元器件测试：
（1）STC89C52和MAX232插槽（卡套）的半圆口对着电路板的U1、U2半圆口。
（2）排阻上的白色菱形小块对着电路板RP1小方块。
（3）1UF电容五个，4.7UF电容一个，长脚为正短脚为负，长脚插入带’+’标记的孔；
陶瓷电容两个，不分正负，插在晶振两侧。
（4）发光二极管长脚为正短脚为负，长脚插在D1左面，短脚插在右面。
（5）电阻分2K（1侧红边，1侧棕边）和10K（2侧均为棕色），不分正负。
（6）排针（40针）自己掰成2个20针，其他器件不分正负，按位置插好。
结论：
在这次的实训中让我更加深刻地了解到了MCS-51系列单片机的一些特点片内存储容量较小、可靠性高、便于扩展、控制功能强、实用性好。
在实训的过程中出现了很多问题不过都已一一解决了。
考验我们的是LED流水灯的接线认真、仔细、反复检查这三个步骤一步都不能马虎否则接线就很容易出现错误也是检验我们是否细心的关键。
接线时的失败更能体现出我们在失败时是以什么心态去面对问题的不管失败多少次只要我们不放弃就一定能找到问题的解决方法同时不要忘记你身边还有很多朋友在支持你。
在你需要帮助的时候他们一定会给你最大的鼓励及帮助也让我在这次实训的过程中克服了自己挑战了自己。
通过这次实训增加了我们对理论知识的了解加强了对实际操作的认识也知道实际问题要实际解决。
谢辞
参考文献
[1]《单片机原理及应用》王迎旭主编机械工业出版社2012年
[2]《51系列单片机应用与实践教程》周向红编北航出版社2008年
[3]《智能化集成温度传感器原理与应用》沙占友编机械工业出版社2002年
[4]《微型计算机原理与接口技术》吴秀清编中国科学技术出版社2001年
[5]《微型计算机接口技术及应用》刘乐善编华中理工大学出版社2000年
[6]《单片机实用技术问答》谢宜仁主编人民邮电出版社2002年
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