测控课程设计最小系统设计实验报告.docx

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测控课程设计最小系统设计实验报告

测控课程设计-最小系统设计实验报告

测控课程设计-最小系统设计实验报告本科学生学年论文论文题目：

单片机最小系统测控课程设计学院：

电子工程学院年级：

专业：

自动化姓名：

学号：

指导教师：

2016年5月1日摘要意义：

单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。

事实上单片机是世界上数量最多的计算机,现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机如：

手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机，而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作，汽车上一般配备40多部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！

单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的综合，甚至比人类的数量还要多。

因此单片机地研究前景比较广阔。

结合本专业选取8051单片机作为研究方向。

内容：

单片机最小系统中应用到的芯片、外设及接口电路等，通过扩展单片机外设，包括单片机储存器、数模转换、模数转换、数码管显示模块和键盘输入模块，并将软件设计和外围芯片结合来实现最小系统的功能；掌握单片机系统设计与实施的一般原则，基本实现从理论到实践行动，巩固所学的知识；同时学会微机系统的硬件和基础软件设计，学习硬件和软件系统的设计经验，以及基本的技能和调试。

成果：

单片机可靠性高、便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗、片内存储量小、集成度高、应用于社会生活的各个方面。

关键词关键词：

单片机；数模转换器；模数转换器；光电隔离；掉电保护；接口扩展AbstractMeaning:

thesinglechipprocessoristhemostsuitablefortheembeddedsystem,soithasthemostapplication.InfactSCMistheworldslargestnumberofcomputers,modernhumanlifeinalmosteverypieceofelectronicandmechanicalproductswillbeintegratedsinglechipsuchas:

mobilephone,telephone,calculator,householdappliances,electronictoys,palmcomputersandcomputeraccessoriessuchasamouseareequippedwith1-2SCMandPCwillalsohavealargenumberofSCMinthework,thegeneralcarwithmorethan40SCM,complexindustrialcontrolsystemsmayhaveevenhundredsofSCMtoworkatthesametime!

SCMisnotonlyfarmorethanthenumberofPCmachinesandothercomputing,evenmorethanthenumberofhuman.Sotheresearchprospectofsinglechipcomputerisquitebroad.Combinedwiththeprofessionalselectionof8051singlechipastheresearchdirection.Content:

minimumsystemofmicrocontrollerisappliedtothechip,peripheralsandinterfacecircuit,byextendingMCUperipherals,includingSCMstorage,digitaltoanalogconversion,analogtodigitalconversion,digitaltubedisplaymoduleandakeyboardinputmoduleandwillsoftwaredesignandperipheralchipsarecombinedtoachievethefunctionoftheminimumsystem;masterMCUsystemdesignandimplementationofthegeneralprinciples,thebasicrealizationoffromtheorytopractice,consolidatethelearnedknowledge;andatthesametime,learnthemicrocomputersystemhardwareandsoftwaredesign,learningexperienceinthedesignofhardwareandsoftwareofthesystem,andthebasicskillsanddebugging.Results:

singlechipwithhighreliability,easyextension,strongcontrolfunction,lowvoltage,lowpowerconsumption,smallchipstorage,highintegrationandapplicationinallaspectsofsociallife.KeywordsKeywords:

SCM;DAC;ADC;photoelectricisolation;poweroffprotection;interfaceI单片机最小系统测控课程设计目录摘要……………………………………………………………………………………………I关键……………………………………………………………………………………………………IAbstract…………………………………………………………………………………………….….IIKeyword…………………………………………………………………………………….…….…II前言…………………………………………………………………………………………………….1

（一）单片机简述………………………………………………………………………………………….21.1单片机c8051简述……………………………………………………………………………….21.2单片机发展趋势………………………………………………………………………………….31.3单回路控制器………………………………………………………………………………………41.4设计思想……………………………………………………………………………………………4

（二）单片机外部设备扩展……………………………………………………………………………….52.1外部数据存储器和程序存储器扩展及掉电保护…………………………………………………52.1.1晶振接口设计……………………………………………………………………………………52.1.2复位电路设计…………………………………………………………………………………….52.1.3地址锁存器74LS374…………………………………………………………………………….62.1.4外部数据存储器扩展…………………………………………………………………………….62.1.5掉电保护………………………………………………………………………………………….72.2外部接口扩展…………………………………………………………………………………………72.2.1DAC0830电压输出电路………………………….…………………………………………….72.2.2电压变化电路……………………………………………………………………………………82.2.3AD转换………………………………………………………………………………………….92.2.4电压/电流变换电路……………………………………………………………………………92.3模拟输入、光电隔离及采样保持器………………………………………………………………….102.3.1模拟输入和光电隔离………………………………………………………………………….102.3.2采样保持器…………………………………………………………………………………….112.4LED显示扩展…………………………………………………………………………………………122.4.18155H与单片机接口设计………………………………………………………………………122.4.2按键扩展………………………………………………………….…………………………132.4.3LED显示器……………………………………………………………………………………142.5开关量……………………………………………………………………………………………….152.5.1开关量输入电路……………………………………………………………………………….152.5.2开关量输出…………………………………………………………………………………….152.6看门狗及复位电路……………………………………………………………………………….16结论……………………………………………………………………………………………………….16参考文献………………………………………………………………………………………………….16附电路原理图…………………………………………………………………………………………….17附PCB制版图………………………………………………………………………………………………18前言自从1972年Intel公司推出第一颗微处理器以来，计算机技术遵循着摩尔先生提出的摩尔定律，以每18个月为一个周期微处理器性能提高一倍、价格降低一半的速度快步向前发展。

以微处理器为核心的微型计算机在最近20年中发生了巨大的变化，闪电般地经历了从8088/8086到286、386、486、586、P-Ⅱ、P-Ⅲ等奔腾（Pentium）系列众多CPU的飞跃。

计算机对整个社会进步的影响有目共睹，其应用面的迅速拓宽，对个人与社会等多方面的渗透表明，计算机技术已不再是深踞于高层次科技领域里的宠儿，它已经深入到社会活动的一切领域之中，闯进了平常百姓的生活里，使人们跨入了信息时代随着电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出现，通过对计算机的功能部件进行剪裁及优化，将CPU、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、并行I/O口（PIO）、串行I/O口（SIO）、定时/计数器（CTC）及中断控制器（ICU）等基本部件集成在一块芯片中，制成了单芯片微型计算机（SingleChipmicrocomputer），简称单片机，又叫微控制器（MicroControllerUnit，简称MCU）。

由于它能嵌入到某个电路或电子产品设备中，故被称为嵌入式控制器（EmbeddedController）。

要把前面提到的众多功能集合在一起，在过去需要具备专门的知识，采用许多电路组建成一个电子系统来实现。

而今却简化成只需选择一片合适的单片机，