单片机课程设计模板.docx
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单片机课程设计模板
单片机原理及其应用
课程设计
—XXXXXXXX（题目）设计
学号：
xxxxxxxxxxx
班级：
光信息xxxxxxx
姓名：
xxxxx
指导教师：
XXX
日期：
2013.12
课程设计任务书
班级:
光信息111801
姓名：
XXXX
设计周数:
1学分:
1
指导教师:
xxx
设计题目:
XXX
设计目的及要求:
目的：
1.熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。
2.基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。
熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。
3.熟悉印制电路板设计的步骤和方法，熟悉手工制作印制电板的工艺流程，能够根据电路原理图，元器件实物设计并制作印制电路板。
4.熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
5.能够正确识别和选用常用的电子器件，并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表。
6.掌握和运用单片机的基本内部结构、功能部件、接口技术以及应用技术。
7.各种外围器件和传感器的应用；
8.了解电子产品的焊接、调试与维修方法。
要求：
1.学生都掌握、单片机的内部结构、功能部件，接口技术等技能；
2.根据题目进行调研，确定实施方案，购买元件，并绘制原理图，焊接电路板，调试程序；
3.焊接和写汇编程序及调试，提交课程设计系统（包括硬件和软件）；.
4.完成课程设计报告
设计内容和方法:
（根据自己的具体情况编写）用STC89C52单片机和电平转换芯片MAX232组成一个简单的控制电路，用以控制红外发光头发射红外线，利用接收电路将信号放大点亮发光二极管。
方法：
利用EDA软件PROTEL99SE设计电路图，再用电烙铁将实物焊接到实验电路板上，通过电脑的串口写入一段程序到单片机中，实现单片机的控制作用
设计说明书要求:
目录
1绪论1
2总体设计2
3硬件部分3
4软件部分4
5总结5
参考文献6
附录7
附录1原理图8
附录2实物图9
1绪论
第二章总体设计
硬件部分实验主要包括对单片机
一、封面要求，见附件
二、任务书要求，见附件,注意根据自己的题目适当的修改
三、目录要求：
目录居中、三号、黑体，下空两行（小四）
目录正文，全部按小四写，分章写
正文包括绪论（课题的背景、研究的意义、课题研究的内容）、总体设计、硬件部分，软件部分，总结部分
四、结论和参考文献（注意格式）
[1]利大明，磁场的测量[M]，北京：
机械工业出版社出版，1993：
2-5.
[2]卢文科等，霍尔元件与电子检测应用电路[M]，北京：
中国电力出版社出版，2005：
52-58.
[3]陈棣湘，高速磁悬浮列车气隙磁场的测量[J]，电工技术杂志，2003，12：
69-70，75.
ChenDixiang,TheAirGapMagneticFieldsMeasurementofHighSpeedMagneticLevitationVehicle ,ELECTROTECHNICALJOURNAL ,2003,12:
69-70,75.（inChinese）
[4]AnalogDevicesInc,AD22151datasheetRevA,MA,USA,,2003.
[5]TexasInstrumentsIncorporated，ADS7852datasheet,Texas,USA,,2002.
注：
目录部分不可直接复制模板中的，由于时间关系，后面的模板大家可以借鉴，但必须这么多篇幅，按照上课的要求完成即可
第一章绪论
近年来随着计算机在社会领域的渗透,单片机由于具有体积小、功能强、成本低、易扩展、应用面广等优点，其应用正在不断地走向深入，正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。
在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所代替。
目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。
虽然单片机诞生至今已有30多年，近年来各种新型的嵌入式微处理器也不断涌现，但单片机在一块芯片上集成了一个计算机系统的基本部件，采用单片机开发的嵌入式系统的体积、功耗、成本不断降低，因此单片机仍然具有极强的生命力和竞争力，占据着微控制器领域的主要市场份额[5]。
学习单片机，不仅要掌握单片机方面的知识，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。
本次课程设计是基于STC89C52RC单片机设计的最小系统，包括LED指示灯、复位电路、RS232电路、红外对射电路、光耦开关电路、蜂鸣器电路几个部分。
经过设计，可以使LED依次点亮、蜂鸣器发声等功能。
第二章总体设计
1.最小系统的系统框图：
图1系统框图
2.在单片机的选用上，一般需要考虑以下几点：
（1）单片机的基本参数例如速度，程序存储器容量，I/O引脚数量
（2）单片机的增强功能，例如看门狗，双指针，双串口，RTC（实时时钟），EEPROM，扩展RAM，CAN接口，I2C接口，SPI接口，USB接口。
（3）Flash和OTP（一次性可编程）相比较，最好是Flash。
（4）封装IP（双列直插），PLCC（PLCC有对应插座）还是贴片。
DIP封装在做实验时可能方便一点。
（5）工作温度范围，工业级还是商业机。
如果设计户外产品，必须选用工业级。
（6）功耗，尽量选用较低功耗的。
（7）工作电压范围。
（8）供货渠道畅通。
能申请样片，小批量购买有现货。
（9）价格低。
（10）有服务商。
（11）烧录器价格低。
（12）仿真器便宜。
（13）保密性能好。
（14）抗干扰性能好。
（15）和其他外设芯片放在一起的综合考虑。
在本次课程设计中，对单片机的要求较低，综合考虑后选用STC89C52单片机。
表一是STC89C52单片机的主要功能：
表一
主要功能特性
兼容MCS51指令系统
8K可反复擦写FlashROM
32个双向I/O口
256x8bit内部RAM
3个16位可编程定时/计数器中断
时钟频率0-24MHz
2个串行中断
可编程UART串行通道
2个外部中断源
共6个中断源
2个读写中断口线
3级加密位
低功耗空闲和掉电模式
软件设置睡眠和唤醒功能
3.STC89C52单片机引脚及其功能：
图2STC89C52单片机
STC89C52单片机：
①主电源引脚（2根）
VCC（Pin40）：
电源输入，接＋5V电源
GND（Pin20）：
接地线
②外接晶振引脚（2根）
XTAL1（Pin19）：
片内振荡电路的输入端
XTAL2（Pin20）：
片内振荡电路的输出端
③控制引脚（4根）
RST/VPP（Pin9）：
复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位。
ALE/PROG（Pin30）：
地址锁存允许信号
PSEN（Pin29）：
外部存储器读选通信号
EA/VPP（Pin31）：
程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。
④可编程输入/输出引脚（32根）
STC89C52单片机有4组8位的可编程I/O口，分别位P0、P1、P2、P3口，每个口有8位（8根引脚），共32根。
PO口（Pin39～Pin32）：
8位双向I/O口线，名称为P0.0～P0.7
P1口（Pin1～Pin8）：
8位准双向I/O口线，名称为P1.0～P1.7
P2口（Pin21～Pin28）：
8位准双向I/O口线，名称为P2.0～P2.7
P3口（Pin10～Pin17）：
8位准双向I/O口线，名称为P3.0～P3.7
第三章硬件部分
一、电源输入电路：
对于整个设计而言，首要问题就是解决系统的供电问题。
要求电源模块稳定可靠。
在本课程设计中，电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。
在电源电路中接入了电源指示LED以示是否正常工作。
图3电源输入电路
二、时钟/晶振电路：
每个单片机系统都有晶振，晶振的作用非常大，它结合单片机内部的电路，产生单片机所必需的时钟频率。
单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的。
晶振提供的时钟频率越高，单片机的执行速度越快。
时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。
图4时钟电路
在本次课程设计中采用内部方式时钟电路，电路图如图5所示。
图5时钟/晶振电路
三、复位电路[6]
复位电路的作用：
在上电或复位的过程中，控制CUP的复位状态。
这段时间内让CPU保持复位状态，而不是一上电或刚复位完毕就开始工作。
防止CPU发出错误的指令、执行错误操作，也可以提高电磁兼容性能。
同时，复位操作还对其他一些寄存器有影响。
单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。
当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。
复位电平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。
具体数值可以由RC电路计算出时间常数。
复位操作有上电自动复位相按键手动复位两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的，其电路如图6（a）所示。
这佯，只要电源Vcc的上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即接通电源就成了系统的复位初始化。
按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。
其中，按键电平复位是通过使复位端经电阻与Vcc电源接通而实现的，其电路如图6（b）所示；而按键脉冲复位则是利用RC微分电路产生的正脉冲来实现的，其电路如图6（c）所示。
（a）上电复位
（b）按键电平复位
（c）按键脉冲复位
图6复位电路
在本次课程设计中，采用按键脉冲复位电路。
电路图如图7所示：
图7复位电路
四、串口通信电路[3][5]
串口通信对单片机而言意义重大，不但可以实现将单片机的数据传输到计算机端，而且也能实现计算机对单片机的控制。
由于其所需电缆线少，接线简单，所以在较远距离传输中，得到了广泛的运用。
计算机和单片机之间进行通信时，两者之间不能直接相连，必须经过电平转换，否则就会损坏设备。
在本次课程设计中，选用MAX232芯片。
该芯片与TTL/COMS电平兼容。
片内有两个发送器、两个接收器，且使用+5V单电源供电，使用非常方便。
其主要作用是用来将普通5V的TTL电平转为10V串口通信电平。
1.MAX232芯片内部结构基本可分三个部分：
第一部分：
电荷泵电路。
由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。
功能是
产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分：
数据转换通道。
由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。
8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分：
供电。
15脚DNG、16脚VCC（+5v）。
2.9针串行口的针脚功能如下表二所示：
表二
针脚
功能
针脚
功能
1
载波检测（DCD）
6
数据准备好（DSR）
2
接受数据（RXD）
7
请求发送（RTS）
3
发出数据（TXD）
8
清除发送（CTS）
4
数据终端准备好（DTR）
9
振铃指示（RI）
5
信号地线（SG）
图8是串口通信电路。
图8串口通信电路
五、LED指示灯电路：
图9LED指示灯电路
本次课程设计中，LED指示灯采用共阳极接法。
电路图如图9所示。
以P1.0管脚处的LED为例说明，当P1.0处的电平为低电平时，LED才能发光。
其它管脚处与P1.0管脚的情况相同。
只要使P1.0～P1.7管脚处的电平高低依次变化，就可以实现“流水”的效果。
六、蜂鸣器
在本次课程设计中，选用的是交流蜂鸣器。
电路图如图10所示。
图10蜂鸣器电路
蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流或者交流供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”表示。
七、红外对射电路
图11红外对射电路
本次课程设计中的电路图如下图11所示：
红外发光二极管：
常用的红外发光二极管，其外形和发光二极管LED相似，发出红外光（近红外线约0.93μm）。
管压降约1.4V，工作电流一般小于20mA。
为了适应不同的工作电压，回路中常串有限流电阻。
发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。
为了增加红外线的控制距离，红外发光二极管工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的峰值电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。
提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度т，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲中空比约为1/4～1/3；一些电气产品红外遥控器，其占空比是1/10。
减小冲占空比还可使小功率红外发光二极管的发射距离大大增加。
常见的红外发光二极管，其功率分为小功率（1mW～10mW）、中功率（20mW～50mW）和大功率（50mW～100mW以上）三大类。
要使红外发光二极管产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。
红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。
直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管和接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外线才工作。
双管红外发射电路，可提高发射功率，增加红外发射的作用距离。
红外接收二极管：
红外接收二极管能很好地接收红外发光二极管发射的波长为94Onm的红外光信号，而对于其他波长的光线则不能接收。
因而保证了接收的准确性和灵敏度。
八、光耦开关
光耦合器亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦，它是以光为媒介来传输电信号的器件。
对输入、输出电信号起隔离作用，光耦合器一般由三部分组成：
光的发射、光的接收及信号放大。
通常把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。
当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电—光—电”转换。
从而起到输入、输出、隔离的作用。
以光为媒介把输入端信号耦合到输出端的光电耦合器，由于它具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输出和输入之间绝缘，单向传输信号等优点，在数字电路上获得广泛的应用。
又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。
所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。
图12是本次课程设计所采用的电路。
图12光耦开关电路
第四章软件部分
1、流水灯程序设计[1][4]：
#include//包含52头文件
#include//要使用"_nop_（）;"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
voiddelay_ms（uchara）//ams延时子函数
{
uinti;
while（a>0）
{
for（i=100;i>0;i--）
{
_nop_（）;
}
a--;
}
}
voidmain（）
{
uchari,m=0xff;
while
（1）
{
for（i=0;i<8;i++）
{
P1=m;
m&=0xfe;
m<<=1;
delay_ms（500）;//延时100ms
}//P1口的LED灯由上至下依次点亮
m=0xff;
for（i=0;i<8;i++）
{
P1=m;
m&=0x7f;
m>>=1;
delay_ms（500）;
}//P1口的LED灯由下至上依次点亮
m=0xff;
}//不断循环
}
2、光耦模块程序设计[1][4]：
#include
sbitGO=P0^5;
unsigneda;
voidmain（）
{
while
（1）
{
a=50000;
GO=0;
while（a--）;
a=50000;
GO=1;
while（a--）;
}
}
3、蜂鸣器模块程序设计[1][4]：
#include
sbitX=P3^2;
unsigneda;
voidmain（）
{
while
（1）
{
a=50000;
X=0;
while（a--）;
a=50000;
X=1;
while（a--）;
}
}
第五章总结
一、问题
在连接电路的过程中出现了一些错误，总结如下：
（1）蜂鸣器不发声
经检查后，发现没有把三极管的发射极接地。
接地后，蜂鸣器可以发声。
（2）上电后，红外对射的指示灯不亮
经检查后，发光二极管损坏。
更换后指示灯可以正常发光，挡住红外发光二极管和红外接收二极管后，指示灯不亮。
问题解决。
（3）给单片机的P0.5管脚低电平，光耦开关指示灯不亮。
经检查发现光耦的一个管脚没有接地。
接地后，下载入程序，指示灯可以正常发光。
二、收获
通过这次课程设计，使我对单片机有了初步的了解，为以后进一步学习做了准备。
同时，也使我了解到了一些电子元器件的应用。
例如，红外对射可以用在报警防盗、遥控器等。
LED可以用在显示屏、汽车用灯（包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等）、LED广告牌等。
蜂鸣器可以用在计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
光耦可以用在触发电路、脉冲放大电路等场合。
同时，经过这些天的实际动手操作，使我认识到看似简单的问题，真正做起来的时候，如果不认真、不按照确定的步骤进行，会产生很多问题。
在动手操作时不能眼高手低，一定要养成良好的做事风格和习惯。
参考文献：
[1]徐爱钧，彭秀华.《KeilCx51V7.0单片机高级语言编程与uVision2应用实践》,电子工业出版社，2004年6月
[2]郭天祥.《十天会单片机》视频教学。
[3]史东海.《单片机数据通信技术从入门到精通》,西安电子科技大学出版社，2002年11月
[4]谭浩强.《C程序设计（第三版）》，清华大学出版社，2005年7月
[5]倪小军，章韵.《单片机原理与接口技术》,清华大学出版社，2009年9月
[6]姜志海，黄玉清.《单片机原理及应用》,电子工业出版社，2005年7月
附录
附录1原理图
附录2实物图
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