单片机课程设计基于单片机的扩展8个输入端口的设计.docx
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单片机课程设计基于单片机的扩展8个输入端口的设计
课程设计说明书
课程名称：
《通信电子线路课程设计》
设计题目：
扩展8个输入端口设计
院系：
电子信息与电气工程学院
课程设计任务书
设计题目
扩展8个输入端口设计
学生姓名
所在院系
电子信息与电气工程学院
专业、年级、班
设计要求：
1、利用型号为AT89S52的单片机及并行输入串行输出8位移位寄存器74LS165扩展8个输入端口；
2、输入端口接8只拨动开关，作为单片机的数据输入端，控制单片机输出端口p1所接的8个发光二极管；
3、系统具有电源开关及指示灯，并设有复位按键，使AT89S52能够摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序；
4、系统正常工作时，拨动相应的开关，可以看到对应二极管的点亮和熄灭。
学生应完成的工作：
设计扩展8个输入端口设计的工作原理；建立工程项目和文本文件，利用汇编语言编写程序，调试且编译。
然后利用Proteus软件进行电路仿真，按照预先画好的电路原理图在Proteus软件中绘制相应图形。
绘制完毕后将由Keilc51生成的.hex文件导入单片机进行仿真。
根据设计原理对电路进行安装、调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。
参考文献阅读：
[1]张毅刚.单片机原理与应用.北京：
高等教育出版社，2010.
[2]何立民.单片机应用技术选编.北京：
北京航空航天大学出版社，1993.
[3]嵌入式系统设计仿真与开发平台研讨会专刊---Proteus的51系列单片机设计与仿真.
[4]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[6]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
工作计划：
5月7号下达课程设计任务书，介绍课程设计整体情况，并熟悉课题查阅资料；5月8号—9号完成硬件方案的设计；5月10号—11号完成软件方案的设计；5月14号—16号系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度；5月17号烧录程序及系统调试，提交课程设计报告；
5月18号上午完成课程设计报告的撰写，下午集中检查收取课程设计报告及完成的实物。
任务下达日期：
2012年5月7日
任务完成日期：
2012年5月18日
指导教师（签名）：
学生（签名）：
扩展8个输入端口设计
摘要：
我们这次设计的主要任务是利用型号为AT89S52的单片机及并行输入8位移位寄存器74LS165扩展了8个单片机的输入端口，接8只拨动开关，作为单片机的数据输入端，控制单片机输出端口p1所接的8个发光二极管；由桥堆2W10接变压器将交流电转化为直流电，经稳压集成电路7805稳压和电容滤波后得到+5V的电源电压，对芯片和电路供电；由晶振和电容组成起振电路，对AT89S52提供工作频率；由电阻和按键组成AT89S52的复位电路。
关键词：
AT89S52；移位寄存器芯片74LS165；桥堆2w10；7805；串行口通信；LED
目录
1.设计背景1
1.1单片机的发展1
1.2设计依据1
2.设计方案1
2.1方案一：
查询方式和P1口低电平输出1
2.2方案二：
中断方式和P1口高电平输出1
3.方案实施1
3.2系统硬件设计1
3.1．1电源电路的设计2
3.1．2复位电路设计2
3.1．3时钟电路设计2
3.1．4并行输入8位移位寄存器74LS165设计3
3.2系统软件设计3
3.2．1流程图设计4
3.2．2程序的编写4
3.3系统仿真6
3.4实物制作7
4.结果与结论7
4.1设计结果7
4.2设计结论7
5.收获与致谢7
6.参考文献7
7.附件8
附件一：
电路原理图8
附件二：
元器件清单9
附件三：
实物图照片10
1.设计背景
1.1单片机的发展
随着微电子技术的发展，越来越多的电子产品以飞快的速度更新换代着。
其设计都向数字化、智能化、自动化方向发展，各种电子设备及通信系统的复杂度、集成度越来越高，大批主导电子产品，如计算机、数字音响、数字电视、数控机床等都广泛应用了单片机技术。
单片机在现在社会中有着极其重要的作地位，对单片机的学习也越来越重要，因此开展了这次课程设计。
单片机也具有通信功能，本次课程设计就单片机的串行通信拟定。
1.2设计依据
在实际应用中单片机的I/O端口有时候是不够用的，但可以使串行口工作方式0的状态下进行扩展。
利用型号为AT89S52的单片机及并行输入串行输出8位移位寄存器74LS165扩展8个输入端口，接8只拨动开关，作为单片机的数据输入端，控制单片机输出端口p1所接的8个发光二极管。
2.设计方案
2.1方案一：
查询方式和P1口低电平输出
编写程序通过对串行口接收中断标志位RI状态的查询控制程序的执行顺序，并利用P1口输出低电平驱动发光二极管显示结果。
2.2方案二：
中断方式和P1口高电平输出
编写程序通过对串行口接收中断标志位RI状态的查询产生中断请求，控制程序的执行顺序并利用P1口输出高电平驱动发光二极管显示结果。
由于AT89S52单片机本身的中断数量仅有5个，为了以后功能的扩展、节省中断源且本设计对效率要求不高，故采用查询方式。
又考虑到灌电流与拉电流的优缺点，利用P1口输出低电平驱动发光二极管。
基于以上两方面的考虑，本设计采用方案一实现设计要求。
3.方案实施
3.1系统硬件设计
利用并行输入8位移位寄存器74LS165、AT89S52、电容、电阻、拨动开关、11.0592MHz晶振、桥堆2W10、三端集成稳压器7805、发光二极管等器件完成硬件原理图的设计。
3.1．1电源电路的设计
利用桥堆2W10对变压器输出的9V电压进行整流并利用三端稳压器7805对其稳压和变压输出5V电压。
其C5、C6、C8、C9作为旁路电容，滤除高频分量使输出稳定。
，具体电路原理图如图1所示。
图1电源电路原理图
3.1．2复位电路设计
复位电路可采用上电自动复位和按键手动复位两种方式，而按键手动复位又可以分为按键电平复位和按键脉冲复位两种方式。
本设计采用按键电平复位方式。
设计复位电路使AT89S52能够摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。
当给复位脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可以使AT89S52复位，使程序从0000H单元开始执行。
电路图如图2所示。
图2按键电平复位方式电路图
3.1．3时钟电路设计
时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。
常用的时钟电路有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式，本设计采用内部时钟方式。
本设计采用的电容值为33pF。
电容大小会影响振荡器频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。
本设计采用晶振的频率为11.0592MHz。
晶体频率越高，单片机速度就越快。
速度快对存储器的速度要求就高，则要求线间的寄生电容要小。
晶体和电容应尽可能与单片机靠近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。
本设计的时钟电路图如图3所示。
图3时钟电路
3.1．4并行输入8位移位寄存器74LS165设计
当74LS165的端口1由高到低跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当端口1为高电平，且时钟禁止端（第15脚）为低电平时，允许TXD（P3.1）串行移位脉冲输入，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式进入串行口的接收缓冲器中。
TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有75LS165的移位脉冲输入端CP相连；
RXD（P3.0）作为串行数据输入端与74LS165的串行输出端7相连；P2.0与端口1相连，用来控制74LS165的串行移位或并行输入；74LS165的时钟禁止端（第15脚）接地，表示允许时钟输入。
74LS165原理图如图4所示。
图474LS165原理图
3.2系统软件设计
3.2．1流程图设计
利用查询方式查询串行口接收中断标志位RI状态控制程序的执行顺序，若RI=1，则调用服务子程序，否则继续查询；并通过特殊功能寄存器A将数据送入P1口控制发光二极管的状态。
图5程序流程图
3.2．2程序的编写
用Keil设计应用程序：
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机程序语言软件开发系统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，编码效率高。
按下列步骤使用Keil进行编程：
（1）Project/NewuVisionProject/输入工程名liubing点击保存，选择单片机型号为Atmel/AT89S52,点击OK;
（2）File/New新建完之后再按File/Save输入liubing.asm保存，然后按下列步骤将liubing.Asm添加到liubing工程里，右键点击SourceGroup1/AddFiletoGroup‘SourceGroup1’/liubing.Asm/Add；
（3）在asm文件里用汇编语言编写下列程序
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG0100H
MAIN:
MOVSP,#30H;设置堆栈指针
LCALLDELAY;调用延时子程序
START:
CLRP2.0;并行置入数据
SETBP2.0;允许串行移位
MOVSCON,#10H;设置串口方式0，允许接收，启动接收
SINT:
JNBRI,SINT;未接收完一帧，等待
CLRRI;RI标志清零，准备下一次接收
MOVA,SBUF;读入数据并送至P1口
MOVP1,A
LCALLDELAY0;调用延时子程序
SJMPSTART
SJMP$
DELAY:
MOVR6,#100;延时子程序设计
DEL0:
MOVR5,#100
DEL1:
MOVR4,#50
DEL2:
DJNZR4,DEL2
DJNZR5,DEL1
DJNZR6,DEL0
RET
DELAY0:
MOVR3,#0FFH;延时子程序设计
DEL00:
MOVR2,#0FFH
DEL01:
DJNZR2,DEL01
DJNZR3,DEL00
RET
END
（4）执行，若有错误会提示出现错误处，对程序进行修改，直至程序正确之后，进行相关设置会生成HEX文件。
（5）双击DSN文件里AT89S52，选择Keil生成的hex文件，点击运行，对程序和软件进行调试。
3.3系统仿真
打开仿真软件Proteus，按照预先画好的电路原理图在Proteus软件中绘制相应图形。
绘制完毕后将由Keilc51生成的.hex文件导入单片机进行仿真。
仿真图如图6所示。
图6系统仿真图
3.4实物制作
将元器件进行合理布局，并按照原理图认真在万能板上安装器件。
将拨动开关与其所对应的发光二极管相对应。
使晶振紧靠AT89S52以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。
安装完毕后进行焊接电路。
焊接完毕后仔细检查电路是否焊接完整。
是否有虚焊漏焊等情况。
4.结果与结论
4.1设计结果
经过我们小组同学的集体努力和指导老师的指导后完成了实物电路的焊接，焊接完之后又仔细检查电路的连接，然后接通电源调试。
各模块都能够正常工作，基本完成设计任务。
4.2设计结论
通过这次单片机实习，我们小组完成的实物电路板完全实现了任务书预期的要求。
在实习的过程中也遇到了很多麻烦：
第一，编写程序时感到知识不熟练不能熟悉地写出程序，而且没有编程的思想，经我们多方查阅资料，分析相关例子，并在一起研究探讨以及和指导老师的指导矫正最终完成了程序；第二，在焊接过程中由于长时间没有进行焊接而使焊接的结果不是很美观，要焊接的芯片引脚太多太乱而感到无处下手，尤其是74LS165不尽管脚多而且小；第三，由于第一次使用万能板焊接元器件排线比较乱；尽管麻烦很多最终还是完成了电路板的焊接和调试，达到了预期要求。
5.收获与致谢
这段时间的实习，加深了对理论知识的理解，同时发觉理论和实际间的差距相当大，平常学习的原理大多在理想的条件下，在实际的情况下不能完全适用。
而要想克服实际与理论间的沟壑，必须对课本知识有深刻的理解。
虽然课本知识不能完全的解决现实中的问题，但实际问题的解决绝对离不开课本知识。
此外，在这次实习中我要感谢给予我帮助和指导的老师以及我的同学，离开了他们的帮助我不可能又快又好的完成设计任务。
在此，我要将最真挚的感谢送给他们。
6.参考文献
[1]张毅刚.单片机原理与应用.北京：
高等教育出版社，2010.5
[2]何立民.单片机应用技术选编.北京：
北京航空航天大学出版社，1993.6
[3]嵌入式系统设计仿真与开发平台研讨会专刊---Proteus的51系列单片机设计与仿真
[4]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[6]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
7.附件
附件一：
电路原理图
图7电路原理图
附件二：
元器件清单
元器件清单
元器件名称
型号规格
数量（个）
单片机
AT89S52
1
晶振
11.0592MHz
1
瓷片电容
33pF
2
瓷片电容
104pF
2
电解电容
470uf
1
电解电容
100uf
1
电解电容
10uf
2
LED指示灯
9
并入串出芯片
74LS165
1
电阻
1K
9
电阻
300
9
稳压管
7805
1
桥堆
2W10
1
IC插座（圆孔）
40脚
1
IC插座（圆孔）
16脚
1
拨动开关
1
拨码开关
4位拨码开关
2
万用板
1
附件三：
实物图照片
图8实物图照片
指导教师评语：
课程设计报告成绩：
，占总成绩比例：
30%
课程设计其它环节成绩：
环节名称：
考勤，成绩：
，占总成绩比例：
20%
环节名称：
综合，成绩：
，占总成绩比例：
50%
总成绩：
指导教师签字：
年月日
本次课程设计负责人意见：
负责人签字：
年月日
升级会员 