单片机课程设计模板.docx

1、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

2、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

3、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 12总体设计 23硬件部分 34软件部分 45总结 5参考文献 6附 录 7附录1 原理图 8附录2 实物图 91 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：

4、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.Chen Dixiang, The Air Gap Magnetic Fields Measurement of High Speed Magnet

5、ic Levitation Vehicle, ELECTROTECHNICAL JOURNAL,2003,12: 69-70,75. (in Chinese)4 Analog Devices Inc, AD22151 datasheet Rev A, MA ,USA ,2003.5 Texas Instruments Incorporated，ADS7852 datasheet, 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

6、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

7、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）

8、 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STC89C5

9、2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Flash ROM32个双向I/O口256x8bit内部RAM3个16位可编程定时/计数器中断时钟频率0-24MHz2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2 STC89C52单片机STC89C52单片机： 主电源引脚（2根）VCC(Pin40)：电源输入，接5V电源GND(Pin20)：接地线外接晶振引脚（2根）XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端XTA

10、L2(Pin20)：片内振荡电路的输出端控制引脚（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。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（Pin39Pin32）：8位双向I/O口线，名称为P0.0P0.7P1口（Pin1Pin8

11、）：8位准双向I/O口线，名称为P1.0P1.7 P2口（Pin21Pin28）：8位准双向I/O口线，名称为P2.0P2.7 P3口（Pin10Pin17）：8位准双向I/O口线，名称为P3.0P3.7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

12、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

13、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

14、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、

15、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

16、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9 LED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P1.0P1.7管脚处的电平

17、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0.93m ）。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

18、。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，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1/41/3；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（1mW10mW）、中功率(20mW50mW)和大功率(50mW100mW以上)三大类。要使红外发光二极管产生调

19、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

20、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

21、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_();#define uint unsigned int#define uchar unsigned charvoid delay_ms (uchar a) /a ms延时子函数 uint i; while(a0) for(i=100;i0;i-) _nop_(); a-; void main() uchar i,m=0xff; while(1) for(i=0;i8;i+) P1=m; m&=0xfe; m=1; del

22、ay_ms(500); /延时100ms /P1口的LED灯由上至下依次点亮 m=0xff; for(i=0;i=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：#includesbit GO=P05;unsigned a;void main() 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：#includesbit X=P32;unsigned a;void main () while(1) a=50000;

23、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

24、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.Keil Cx51 V7.0 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