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1、 题 目 4级流水灯闪烁学生姓名: 学生学号: 0902010322 专业方向: 电子信息工程技术 指导教师: 指导单位: 2011年11月12日摘要现代社会新技术层出不穷，在电子领域尤其是在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，将很快被单片机这个后起之秀超越并取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，因此，单片机将成为智能控制系统的核心。单片机应用技术是作为将要从事单片机开发方面的技术人员所必需掌握的。单片机技术包含有硬、软两个方面的技术。硬件是以单片机为核心，再加以其他各元器件组成的电子电路的一个实体。通过本次毕业课题的设计、制作、调试，其目的是让电
2、子信息工程专业的毕业生通过自己完全动手制作一些实际电子产品，掌握一定的电子产品设计、制作技能和力。让学生完全体调试技术，巩固电子技术的理论知识，锻炼和提高学生的动手能力和综合运用知识解决实际问题的能力及实践动手能验电子产品开发的全过程，把学生培养成为电子信息领域内的高级应用型技术人才。【关键词】 AT89C51芯片；LM7805稳压器芯片；keil C51程序；键盘矩阵电路；LED。 引言单片机技术的飞速发展及其应用已经广泛的渗透到国民经济的各个领域，处处影响着人们的生活，它的出现给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机仍以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、数据采集系统、智能
3、化仪器仪表、智能家电等诸多领域得到了广泛的应用。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，因此，单片机将成为智能控制系统的核心。单片机的种类繁多，51系类单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。随着嵌入式系统，片上系统等概念的提出和普及接受及应用，51单片机的发展进入了一个新的阶段。许多专用功能芯片的内核集成了51单片机，与51系类单片机兼容的微控制器以IP核的方式不断地出现在FPGA的片上系统中，因此，为了设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。随着社会对单片机应用人才的需要，它已经成为工科大学生的必修课程之一。本次设计要符合的要求有：用键盘来控
4、制流水灯的亮灭速度，同时还必须自己设计单片机正常工作所需要的电源电路，有独立的停止，复位等一些列功能于一体的单片机智能系统。第一章 单片机的概述1.1单片机的定义单片机的定义单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机在结构上由运算器、控制器、存储器、输入输出设备五大部分构成。如单片机电源结构图（图1-1）。图1-11.2 单片机的发展阶段单片机
5、诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。1971年intel公司研制出世界上第一个4位的微处理器；Intel公司的霍夫研制成功世界上第一块4位微处理器芯片Intel 4004，标志着第一代微处理器问世，微处理器和微机时代从此开始。 1971年11月，Intel推出MCS-4微型计算机系统（包括4001 ROM芯片、4002 RAM芯片、4003移位寄存器芯片和4004微处理器 ）， 1972年4月，霍夫等人开发出第一个8位微处理器Intel 8008。由于8008采用的是P沟道MOS微处理器，也属第一代微处理器。 1973年intel公司研制出8位的微处理器8080；1973年
6、8月，霍夫等人研制出8位微处理器Intel 8080，以N沟道MOS电路取代了P沟道，第二代微处理器就此诞生。 1976年intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，这也是单片机的问世。1.3 单片机的特点（1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM： 8KB以下；（2）内RAM：256KB以内；（3）可靠性高 ； （4）易扩展，控制功能强易于开发。第二章 单片机的发展前景及应用2.1 数字单片机的技术发展数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高
7、。单片机技术进步表现在三个方面： （1） 内部结构的进步 ；（2） 功耗、封装及电源电压的进步； （3）工艺上的进步。 2.2 以单片机为核心的嵌入式系统单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和Internet连接已是一种趋势。但是，Internet一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了杀鸡用牛刀了。要实现嵌入式设备和Internet连接，就需要把传统的Internet理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的
8、机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和Internet相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。 2.3 单片机的应用领域2.3.1 在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。2.
9、3.2 在计算机网络领域的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。此外，单片机在电器中，工业控制，医用设备，汽车设备领域中，工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。第三章 单片机的工作原理3.1单片机的工作原理为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预
10、先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。3.2单片机的原理图单片机的系统工作原理图（图3-1）图3-1图3-1第四章 基本元件介绍及焊盘4.1 AT89C51单片机性能介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable an
11、d Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。4.1.1 主要特性与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24Hz 三级程序存储器锁定 128*8位内部RAM32可编程I/O线 两个16位定时器/计数器 5个中断源可编程
12、串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路4.1.2 引脚说明外部引脚排列 如图4-1图4-1VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出
13、电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带
14、内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。4.1.3 振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4.2 焊接注意事项4.2.1 手工焊接方法手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修
15、电路板时以握笔式较为方便。手工焊接一般分四步骤进行。准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或镊子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头沾些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头蘸些焊锡对焊点进行补焊。检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。4.2.2 电路板焊接的注意事项在焊接的过程中我们需要注意的问题很多，主要问题如下：1.三极管的e、b、c应该认真判定，焊接的时候仔细与原理图对照后
