单片机课程设计.docx
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单片机课程设计
题目：
单片机课程设计
系别：
电子信息与电气工程系
专业：
10自动化
（1）班
姓名（学号）：
导师姓名：
完成时间：
目录
一、构建单片机最小系统版和实验环境熟悉-1-
1.1实验要求-1-
1.2实验过程-1-
1,21．单片机最小系统实验-1-
1.22编译环境的熟悉-2-
二、跑马灯实验及74LS138译码-4-
2.1.实验要求-4-
2.2.实验过程-5-
2.21单片机直接实现跑马灯-5-
2.22通过74LS138译码器实现跑马灯-6-
三、8255A控制交通灯实验-8-
3.1实验要求-8-
3.2实验过程-9-
四、8253方波实验-12-
4.1实验要求-12-
4.2实验过程-12-
五、继电器控制实验-16-
5.1实验要求-16-
单片机课程设计总结：
-19-
附录-20-
摘要：
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。
单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
关键字：
单片机处理器运用
一、构建单片机最小系统版和实验环境熟悉
1.1实验要求
一、预习要求
1．构建单片机最小系统，熟悉51单片机的结构及编程方法
2．按照程序流程图编写出程序
二、实验目的
1．熟悉星单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉KeilC51集成环境软件的使用方法。
2．熟悉MCS51汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。
三、实验内容
单片机最小系统实验：
1、熟悉单片机最小系统的组成和工作原理，熟悉KeilC51集成环境软件的安装和使用方法。
2、作出单片机最小系统的组成原理图，分析其各构成单元的工作原理。
存储单元数据传输实验：
1、熟悉MCS51汇编指令。
2、进行存储单元数据传输实验，编写程序。
3、运行程序，验证译码的正确性。
1.2实验过程
1,21．单片机最小系统实验
1.单片机最小系统板的组成
时钟电路复位电路，电源电路，这几个部分构成，复位电路是用来使电路的运行状态归零，电源电路是用来提供+5v的电源电压，对单片机进行供电（由于器材等原因本次课程设计我们用的是开发板供电）。
下面的单片机最小系统板，我们晶振选择的是12MHz的，其他的各种元器件来构成单片机的最小系统板。
2、单片机最小系统的工作原理
（1）51单片机最小系统复位电路的极性电容C3的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10-30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。
（2）51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。
（3）51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15-33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好。
（4）P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。
A、设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。
计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。
B、设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。
在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。
当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。
由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。
当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2ms。
1.22编译环境的熟悉
实验中我们使用keil4环境编译程序。
其窗口界面如下：
思考题
1、在单片机最小系统的构建中，应注意哪些因素。
答：
（1）51单片机现在多用AT89S51，不用晶振，晶体加两个电容就可以了。
（2）复位电路中的电容是虑波稳定作用，并联在一个电阻上，一端接地，一端通过开关接高电位就可以了。
（3）晶振：
一般选用12MHz，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率。
实验总结
单片机最小系统的构建，让我对单片机的知识有了更深的了解。
单片机最小系统的焊接，也锻炼了我的自己动手的能力。
在焊接的过程中由于粗心，出了不少的错误，最后还是在同学的帮助下顺利完成了。
二、跑马灯实验及74LS138译码
2.1.实验要求
一、预习要求
1．熟悉51单片机的结构及编程方法
2．按照程序流程图编写出程序
二、实验目的
1．熟悉集成环境软件或熟悉KeilC51集成环境软件的使用方法。
2．熟悉MCS51汇编指令，能自己编写简单的程序，控制硬件。
三、实验内容
（一）跑马灯实验：
1、熟悉集成环境软件或熟悉KeilC51集成环境软件的安装和使用方法。
2、照接线图编写程序：
使用P1口控制G6区的8个指示灯，循环点亮，瞬间只有一个灯亮。
3、观察实验结果，验证程序是否正确。
（二）74LS138译码器实验：
1、设计74LS138接口电路，编写程序：
使用单片机的P1.0、P1.1、P1.2控制74HC138的数据输入端，通过译码产生8选1个选通信号，轮流点亮8个LED指示灯。
2、运行程序，验证译码的正确性。
2.2.实验过程
2.21单片机直接实现跑马灯
跑马灯原理图
仿真图
1、跑马灯对应程序的流程图
N
Y
2.22通过74LS138译码器实现跑马灯
1、74LS138译码器工作原理
（1）、74LS138译码器工作原理
74LS138原理图
从原理图可看出，74138有三个输入端：
A0、A1、A2和八个输出端Q0~Q7。
当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为Q0=0，而Q1~Q7=1。
即Q0对应于A0、A1、A2为000状态，低电平有效。
A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。
图中S1、S2、S3为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。
只有S1为高电平，S2、S3均为低电平时，才能进行译码，否则不论输入输入为何值，每个输出端均为1。
（2）、74LS138译码器真值表
2、通过74LS138跑马灯仿真图
3.对应程序流程图
思考题
1、在单片机系统中，74LS138通常用来产生片选信号，应如何处理？
答：
取三根底地址线，接到74LS138译码器的输入端，译码产生，8个使能控制信号。
实验心得
第一个实验单片机直接控制跑马灯，比较容易实现，只需要从单片机的p1.0到p1.7接到跑马灯上，利用这些接口控制。
138控制流水灯的实验有些麻烦，实验过程中也出现了不少的问题，但到最后都解决了。
这次的实验让我对138的功能有了更深的了解与熟悉。
三、8255A控制交通灯实验
3.1实验要求
一、预习要求
1．熟悉51单片机的结构及编程方法
2．按照要求画出流程图及程序
二、实验目的
1、了解8255芯片的工作原理，熟悉其初始化编程方法以及输入、输出程序设计技巧。
学会使用8255并行接口芯片实现各种控制功能，如本实验（控制交通灯）等。
2、熟悉8255内部结构和与单片机的接口逻辑，熟悉8255芯片的3种工作方式以及控制字格式。
3、尝试自行编写程序，填写实验报告。
三、实验内容
1、设计8255接口电路，编写程序：
使用8255的PA0..2、PA5..7控制LED指示灯，实现交通灯功能。
2、连接线路验证8255的功能，熟悉它的使用方法。
3.2实验过程
1、8255引脚图
2、8255工作原理
8255共有三种工作方式：
（1）工作方式0：
这是8255A中各端口的基本输入/输出方式。
它只完成简单的并行输入/输出操作，CPU可从指定端口输入信息，也可向指定端口输出信息，如果三个端口均处于工作方式0，则可由工作方式控制字定义16种工作方式的组合。
（2）工作方式1：
被称作选通输入/输出方式。
在这种工作方式下，数据输入/输出操作要在选通信号控制下完成。
（3）工作方式2：
被称作带选通的双向传送方式。
8255A中只允许端口A处于工作方式2，可用来在两台处理机之间实现双向并行通信。
其有关的控制信号由端口C提供，并可向CPU发出中断请求信号。
3、主程序流程图
4、8255A交通灯仿真图
思考题
1.如何对8255的PC口进行位操作？
8255控制字D7=1时，D6~D0为口模式控制，D7＝0时控制字为PC口的位操作模式，如控制字＝00H，PC0复位；控制字＝01H，PC0置位；控制字＝0EH，PC7复位；控制字＝0FH，PC7置位；其中D6~D4没定义，D3~D1从000B~111B分别指定PC0~PC7脚，D0位为相应的电平高低，0为低电平，1为高电平。
实验总结
所有的实验中最难得还是这个家同等的实验。
在做交通灯的实验时我们遇到了很大的问题，不管我们怎么连线就是不能点亮灯或者点亮了等也不能实现要求，就是灯一直亮而不闪。
即使使用万用表也很难找到问题的所在，最后还是通过退队之间的讨论以及在别的同学的帮助下。
四、8253方波实验
4.1实验要求
一、预习要求
1．熟悉51单片机的结构及编程方法
2．按照要求画出流程图及程序
二、实验目的
了解8253的内部结构、工作原理；了解8253与单片机的接口逻辑；熟悉8253的控制寄存器和初始化编程方法，熟悉8253的6种工作模式。
三、实验内容
1、设计接口电路，编写程序：
使用8253的计数器0和计数器1实现对输入时钟频率的两级分频，得到一个周期为1秒的方波，用此方波控制蜂鸣器，发出报警信号，也可以将输入脚接到逻辑笔上来检验程序是否正确。
2、连接线路，验证8253的功能，熟悉它的使用方法。
4.2实验过程
1、8253引脚图
2、8253工作原理
8253中各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。
8253工作方式如下：
（1）工作方式0：
称为计数结束中断方式，当任一通道被定义为工作方式0时，OUTi输出为低电平；若门控信号GATE为高电平，当CPU利用输出指令向该通道写入计数值WR#有效时，OUTi仍保持低电平，然后计数器开始减“1”计数，直到计数值为“0”，此刻OU
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