单片机5.docx

1、单片机5课 程 设 计 说 明 书课程名称： 单片机原理及应用 设计题目： 扩展8个输出端口设计 院 系： 电子信息与电气工程系 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20月14日 课 程 设 计 任 务 书设计题目扩展8个输出端口设计学生姓名所在院系电子信息与电气工程系专业、年级、班设计要求：1.单片机串行口工作于方式0，用移位寄存器芯片74ls164扩展出8个输出口，接八只LED显示;2.具有电源开关及指示灯，有复位按键;3.使8个LED每4个为一组，亮灯从中间开始向左移动一次，再从中间开始向右移动一次，接着从最右端向中间移动一次，再从最左端向中间移动一次，然后闪烁两次，不断循环。

2、学生应完成的工作：1.根据所给题目完成原理图设计2.完成满足要求的应用程序3.根据电路图完成电路版的焊制并经调试实现设计要求4.完成课程设计说明书。5.本人主要负责焊接与调试参考文献阅读：1 杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.62 张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003.123 邱关源，罗先觉.电路 (第五版) M.北京：高等教育出版社，2006.034 于永，戴佳，常江.51单片机实例精讲.北京：电子工业出版社，2006.45 朱宇光.单片机应用新技术教程.西安：电子工业出版社，2004.工作计划：5.4查阅资料 5.5

3、 结合指导老师，完成硬件电路的设计 5.6 程序编写5.7进行软硬件联机调试 5.85.9课程设计说明书的书写 5.10 领元器件5.11 焊接电路板 5.125.13 程序的烧写和电路板调试 5.14 交课程设计说明书和电路板任务下达日期：20 任务完成日期：20日指导教师（签名）： 学生（签名）： 扩展8个输出端口设计摘 要：以单片机AT89C52为核心，经移位寄存器芯片74ls164扩展成8个并行输出口，接八只LED输出显示。用汇编语言编写了查表和延时程序，实现了八个LED每四个为一组,亮灯从中间向左移动一次,再从中间向右移动一次,接着从右向中间移动一次,再从左向中间移动一次,然后闪烁两

4、次,不断循环的功能.这个设计硬件连接和程序都比较简单，方便实用。关键词：AT89C52 74LS164 LED 桥堆2w10 7805目 录1.设计背景1 1.1课题的提出1 1.2单片机发展前景12.设计方案2 2.1原理图设计方案2 2.2程序设计方案23.方案实施3 3.1原理图方案实施3 3.2程序方案实施74.结果与结论9 4.1结果9 4.2结论95.收获与致谢96.参考文献107.附件10 附录一10 附录二111. 设计背景1.1课题的提出本课题以变传统的“接受式学习”为“主动式学习”为宗旨。以AT89C52为基础，对其与日常生活，生产实际联系较为密切的应用性知识进行深加工，让

5、我们以课题的形式进行研究，其目的是让学生通过探索，掌握科学的研究方法，培养科学的研究精神，从而促使学生学会主动学习，学会研究，提高实践能力，养成探究习惯，培养创新精神，最终成为独立、自主、勇敢的学习者。1.2单片机发展前景单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。单片机体积小，重量轻，抗干扰能够力强，环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。由于具有以上优点，在我国 ,单片机已广泛的应用在工业自动化控制，自动检测，智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。在单片机的实际应用系统中，如果串行口未被占用，那么

6、将它用来拓展并行I/O既不占用片外RAM地址，又节省硬件开销，是一种经济实用的方法。而随着大学高等教育的逐渐普及，学生的动手能力和理论知识的掌握程度变的同等重要，一个大学生的动手能力正是其所学到知识的集中体现。通过实习在我们深入学习理论知识的基础上通过实践来检验我们所学的知识，理论和实践相结合，使我们更加牢固的掌握所学的知识。2.设计方案2.1原理图设计方案 1.方案比较与选择AT89C52单片机有4个并行口，当内部并行口不够用时可以外扩并行口芯片。可扩展的的并行口芯片很多，分成两类：不可编程的并行口芯片（74LS64）和可编程并行接口芯片（8255）。将用不可编程的并行口芯片74LS64扩展

7、作为方案一，将用可编程并行接口芯片8255扩展作为方案二。2.元器件简介 对AT89C52进行和74LS164进行简介。3.根据设计要求，依据系统框图用Proteus画原理图。 下面先对Proteus进行一下简介：Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。 按下列步骤进行原理图的绘制： （1）新建文件DSN文件； （2）在元件库中搜索所需的元件，按下列顺序进行绘制 a.完成AT89C52最小系统； b.经移位寄存器芯片74ls164扩展出8个输出口； c.接八只LE

8、D输出显示； d.由桥堆2w10、7805完成电源电路。放在DSN文件里，按要求接线后保存。2.2程序设计方案1.设计程序流程图 根据课题要求,进行分析：(1)单片机工作在串行口方式0则需要对SCON设置,SM0,SM1,必须置0；（2）串行口中断,需要对RI,TI清零；（3）要使LED按不同的顺序依次亮，则需要通过串行口向外依次输出不同的数据；（4）由晶振为11.0592MHZ，频率过高，需要编写延时程序，每次对串行口输出数据后调用，才能够看清设计的结果是否满足课题要求；（5）在程序设计中，需要对程序进行仿真，则要求对仿真软件能很好的把握。软件设计时，我提出了两种不同的思路：一、对数据输出时

9、，顺序依次编写出输出程序，编写程序时，要多次重复写出送数据到SBUF、调用、延时等程序，在此过程中，需要占用大量的存储空间，且反复书写，冗长单调。二、利用查表法对数据进行输出，把将要输出的数据放在一个TAB表中，依次排列，调用时，让地址依次增加，取得的数据送入SBUF中，这样做，程序简单明了，占用的存储空间比较小。2.依据程序流程图用Keil软件设计应用程序，并利用Keil和Proteus级联来验证编写的程序是否符合设计要求。3. 方案实施3.1原理图方案实施1.方案比较与选择 AT89C52单片机内部有4个并行口，当内部并行口不够用时可以外扩并行口芯片。可扩展的的并行口芯片很多，分成两类：不

10、可编程的并行口芯片（74LS64）和可编程并行接口芯片（8255）。 方案一：由AT89C52的串行口RXD输出信息由74ls64的管脚1，2，由TXD输出的脉冲信号与74LS164的CLOCK管脚相连控制74LS164的输出锁存与变换，将转化成并行数据输出到led上显示。 方案二：用P0口作为8255的输入信号，用P2.5和P2.6控制A0和A1作为工作方式控制信号，P2.7作为片选信号，RD与WR和单片机的RD与WR相连，硬件电路连好后，要想使8255工作还需要对8255进行初始化，显然编程比较麻烦，但是8255扩展的并行输出口个数可由工作方式选择，这是其优点。 74LS164为非可编程并

11、行口输出芯片，不需要进行初始化，软件编程比较简单，但是以增加电路复杂度为代价的因此选择方案一。2.AT89C52最小系统 a. 单片机AT89C52AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线。VCC : 电源 GND: 地P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口， 在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2 口：P2 口是一个具有内部上

12、拉电阻的8 位双向I/O 口， 在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2 口送出高八位地址P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。 图1 AT89C52引脚图b. MCS-51内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两个引脚跨接晶振和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器，图2是MCS-51内部时钟方式的振荡器电路 图2 时钟电路 c. 复位是单片机的初始化操作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系

13、统处于死锁状态，通过复位按键可使单片机重新启动。复位电路只需给MCS-51复位引脚RST加上大于2个机器周期的高电平即可。图3是时钟频率为6MHz，51单片机复位电路的典型接法。用按键、两个680欧姆电阻、1000uf电容完成复位电路。 图3复位电路3.八位移位寄存器芯片74LS164 74LS164引脚定义如图4所示，其真值表如表3-1所示，其功能是将外部输入的串行数据转化为8位的并行数据输出具有锁寸功能。A、B端为串行数据输入端，QA QH为数据输出端，CLK为外部时钟输入端，CLR为清零端。 图4 74LS164引脚图表3-1输入输出CLEARCLOCKA BQA QB QHLX X X

14、L L LHL X XQA0 QB0 QH0H H HH QAn QGnH L XL QAn QGnH X LL QAn QGn1.LED的接法 发光二极管采用共阴极接法，为了使二极管不被烧坏，每个二极管前面接一个300欧姆的保护电阻，另一端都接地，如图5所示。 图5 LED输出显示 2.电源电路 电源电路为电路的工作提供合适的电源。经过变压器降压后的交流电通过桥堆2W10的整流变为直流电，电容C1、C2分别起到滤掉谐波分量、改善稳定性和瞬态响应的作用,前级输入通过三端稳压器7805后输出+5电压，D2(LED)作为电源的指示灯，R1作为限流电阻防止发光二极管电流过大被烧坏。此电源电路为电路提

15、供+5的工作的电压，如图6所示。 图6 电源电路3.2程序方案实施1.设计程序流程图，如图7。 主程序 Y N N Y 图7 程序流程图2.编写程序 应用主程序： org 100h ;程序起始地址 mov sbuf,#0 ;将SBUF初始化为零 clr p3.0 ;将P3.0初始化start:mov r7,#0ch ;令r7=12 mov dptr,#tab ;查表 mov r0,#00h ;令r0=0 mov scon,#00h ;设置串行口为方式0send:mov a,r0 ;从表头开始查表 movc a,a+dptr mov sbuf,a ;将查表所得值移入串行口缓存器wait:jnb

16、ti,wait ;当串口传数据时一直等待 clr ti ;当串口传完数据后将发送标志位清零 lcall delay ;调用延时子程序 inc r0 ;r0自加一 djnz r7,send ;循环12次查表，在led上输出 ajmp start ;循环十二次之后，重新开始执行delay: mov r4,#20 ;令r4=20 del0:mov r6,#255 ;令r6=255 del1:mov r5,#255 ;令r5=255 del2:djnz r5,del2 ;del2循环255次 djnz r6,del1 ;del1循环255次 djnz r4,del0 ;del1循环20次 ret ta

17、b:db 3ch,78h,3ch,1eh;led输出表 db 0fh,1eh,0f0h,78h db 00h,0ffh,00h,0ffhend 4. 结果与结论4.1结果经过我们小组同学的集体努力和指导老师的指导最终完成了实物电路的焊接，经调试后能完全实现设计要求，使8个LED每4个为一组，亮灯从中间开始向左移动一次，再从中间开始向右移动一次，接着从最右端向中间移动一次，再从最左端向中间移动一次，然后闪烁两次，不断循环。4.2结论通过这次单片机实习，我学到了很多在课本上感受不到的东西。在调试过程中由于使用了较大的电源导致发光二极管烧了好几个，所以这个问题提醒我们在使用二极管时一定要注意电压的大

18、小。另外在编写程序时也是干到力不从心，最后也是请教了很多同学终于把程序弄明白了，所以在以后学习中要在编写程序上下点功夫。在实际电路中，电路的复杂度，制作所需的生产成本，对整个电路元器件的选择等问题还值得我们进一步研究和探讨。5. 收获与致谢通过两周的实习生活，感触颇多！这段时间的实习，在实践的基础上让我对理论知识有了更加深刻的理解，也提高了我的动手能力，体会到了理论联系实际的重要性，通过实践可让理论知识更加系统化，为今后的学习工作打下了基础。我相信这段实习经历在我未来的学习中将发挥不可替代的作用，让我明白了团队合作的重要性。在这里，首先我要感谢学校能给予我们这次设计机会以及给予我们莫大的物质支

19、持；其次，我要感谢我的指导老师和我的同学对我的无私帮助；最后，我要感谢我们的小组同学，由于我们在实习过程中的通力合作，我们能非常愉快和顺利的完成设计。6. 参考文献 1 杜树春.单片机C语言和汇编语言混合编程实例详解.北京：北京航空航天大学出版社，2006.62 张毅刚.单片机原理及应用.北京：高等教育出版社，2003.123 邱关源，罗先觉.电路 (第五版) M.北京：高等教育出版社，2006.034 于永，戴佳，常江.51单片机实例精讲.北京：电子工业出版社，2006.45 朱宇光.单片机应用新技术教程.西安：电子工业出版社，2004.7. 附件附录一：元器件清单 表7-1元件数量AT89S521晶振11.0592MHZ1瓷片电容 33PF2瓷片电容1042电解电容1000UF3LED指示灯974LS164178051桥堆2W10140脚IC插座1拨动开关1按键1排线2万能板1电阻3008电阻6802电阻1K1附录二：仿真电路图 图8 仿真电路图 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