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1、桂 林 电 子 科 技 大 学微机综合实践课程设计 设 计 报 告 指导老师： 吴兆华 学 生： 刘芯豪 学 号： 桂林电子科技大学机电工程学院微机综合实践课程设计设计报告目录一、设计题目2二、设计内容与要求2三、设计目的意义2四、系统硬件电路图34.1系统框图34.2电路设计软件Altium Designer34.3元器件清单44.4 电路的设计及注意事项44.4.1电路原理图和PCB的设计44.4.2 注意事项64.5 电路原理图74.6 图形显示PCB8五、程序流程图与源程序95.1 程序流程图95.1.1主程序流程图95.1.2 中断子程序流程图105.2 源程序清单115.2.1 汇
2、编语言程序115.2.2 C语言程序15六、系统功能分析与说明196.1 STC89C52RC单片机介绍196.1.1 STC89C52RC单片机引脚功能206.1.2 STC89C52RC单片机中断系统236.2 复位电路266.3 晶振电路276.4 按键电路286.5 88点阵LED显示286.5.1 点阵显示效果29七、设计体会31八、参考文献31一、设计题目步进电机控制系统设计二、设计内容与要求用8051单片机设计一个控制系统，控制8*8点阵式LED循环显示“”、“”和心形图，要求通过按键来选择要显示的图形。显示时间可调。三、设计目的意义随着社会的发展，单片机因其高可靠性和高性价比，
3、在工业控制系统、智能化仪器仪表和智能接口等诸多领域内得到了极为广泛的应用。LED电子显示屏是利用发光二极管构成的点阵模块或像素单元组成可变面积的显示屏幕，它具有高清晰度、色彩鲜艳、视角大、工作稳定、寿命长、功耗低等优点。由于采用单元模块化结构，屏体大小可按用户要求灵活拼制；它的超高亮度，使它在户内外显示中具有不可替代的作用。随着信息产业的高速发展，LED显示作为信息传播的一种重要手段，已广泛应用于室内外需要进行服务内容和服务宗旨宣传的公众场所，例如户内外公共场所广告宣传、机场车站旅客引导信息、公交车辆报站系统、证券与银行信息显示、餐馆报价信息豆示、高速公路可变情报板、体育场馆比赛转播、楼宇灯饰
4、、交通信号灯、景观照明等。显然，LED显示已成为城市亮化、现代化和信息化社会的一个重要标志。因此，本设计具有很强的现实应用性，且是对我们所学知识应用的一个很好的检验。1、通过学习单片机原理，初步了解如何用汇编语言实现对51单片机系统进行控制。通过简单图形显示控制的设计，将所学的知识融会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力，为进一步的科研实践活动打下一定的基础。2、通过单片机最小系统的应用，掌握单片机内部定时/计数器应用与编程、及硬件调试、设计方法。3、在这次的动手设计之后，领会单片机的应用系统的软硬件调试的方法，掌握单片机编程方法，及软件keilC51的使用方法，熟悉软件调试过程
5、及方法，对单片机系统和LED显示技术有了进一步的理解。4、课程设计中让我们对点阵的工作原理有了了解，知道其点亮方式和扫描显示图形，当我们在做扩展屏幕的时候会有一些直接的参考，为下一次可能用到而积累知识。5、制作电路板需要动手使用电烙铁，焊锡，培养自己动手操作能力。6、本次做硬件电路使用Altium Designer电路设计软件，让我们对这个软件有一定的了解并掌握其软件的基本功能，如何导入软件库，如何添加元器件的封装，如何使用原理图库绘制原理图，如何使用PCB封装库绘制元器件封装，如何在PCB中摆放元器件，如何选择我们需要的线宽等等。7、根据课题要求，从提出并选择设计方案、查找确定所用元器件、设
6、计并搭制硬件电路、编程写入并调试等一系列过程，锻炼了分析、解决问题的能力及相互学习的精神。8、在制作电路板之前，还是用了proteus仿真软件对电路图进行仿真，验证我们所设计的原理图是否合理，功能能否按照要去实现，最重要的还是学会了一个电路仿真软件，当我们身边没有单片机开发板时也可以通过仿真软件来设计我们的电路，验证我们的程序。9、为我们以后的工作积累经验，培养团队的合作精神和分工协调能力，为今后能独立承担起电路设计、能进行微机单片机应用系统的开发与设计工作打下一定的基础。10、本次课程设计我们三个人一个小组，每个人设计一个方案，最终经过讨论分析得到了我们小组最终的一个整体方案，培养我们对方案
7、分析，解决问题和团队合作的能力。四、系统硬件电路图4.1系统框图硬件电路的设计框图如图1所示。8051单片机电源震荡电路复位电路按键电路88点阵电路图1 硬件电路的设计框图4.2电路设计软件Altium Designer我们在制作硬件，得到我们所需要的成品，需要运用各种软件，工具来实现我们的目的。首先知道我们需要什么元器件，运用什么样的电路图，得到我们所需要的电路图如何将电路放到我们的铜板上面，焊接元器件，调试电路等等各种步骤，都需要我们了解，并亲自动手操作。右图是我们的小组制作的硬件电路。我们采用的软件是Altium Designer电路设计软件，Altium Designer 是原Prot
8、el软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，其主要功能有：1. 原理图设计；2. 印刷电路板设计；3. FPGA的开发；4. 嵌入式开发；5. 3D PCB设计。基于这些优点，Altium Designer可以为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，使用这款软件将使电路设计的质量和效率大大提高。我们的本次课设只需使用其前面的两点便可，有助于我们比较成功的完成课程设计任务。4.3元器件清单FootprintComm
9、entLibRefDesignatorDescriptionQuantityRAD0.130PFCAPC1, C22RB.1/.2CAP-2CAP-2C31XTAL-1CRYCRYCY11RB.1/.2LEDLEDD11SIP2CON2CON2J1SouresConnector1SIP-8*2点阵CON8*2J21sip-4CON4CON4J5Connector1SW1SW4SW4KEY1, KEY2,KEY3, KEY4, S15AXIAL0.41kRESR1, R32AXIAL0.410kRESR21SIP-910k排阻R41DIP-405151U11184.4 电路的设计及注意事项4.4
10、.1电路原理图和PCB的设计第一步：新建一个工程绘制一个完整的电路图，我们的第一步是建立一个工程文件，我们的后续工作都在这个工程文件下面进行，建立工程的步骤为：FileNewProjectPCB Project。如下图所示步骤：然后得到我们的工程文件，但这只是一个空的工程，里面什么都没有，只是给我们开辟了一个空间，我们需要在这个空间里面加入我们的原理图。第二步：新建一个原理图建立完工程之后接下来我们需要建立一个能够画电路图的原理图，步骤为：FileNewSchematic。如下图所示步骤第三步：新建一个PCB原理图只是给我们提供绘制理论电路的地方，只是一个简单的物理电路图，最终需要制作刻录电路
11、图形在电路板上面的是PCB，建立好工程和电路图之后我们还需要建立一个PCB，它是联系理论电路与实物电路的桥梁，步骤为：FileNewPCB。如下图所示步骤最后得到有一个完整的工程文件，里面包含我们的“.SchDoc”和“.PcbDoc”两个文件，在这个工程文件中根据我们的方案绘制电路图和PCB。4.4.2 注意事项绘制原理图的注意事项：1、 我们要保证所需要的原理图元器件在我们的原理图库中存在，如果没有，我们建立一个原理图库，绘制我们需要的元器件，步骤为：FileNewLibrarySchematic Library。绘制好元器件之后并对元器件添加封装和设置器件的参数；2、 放置每一种元器件的
12、第一个时，按下TAB键，修改元器件的属性，则再次放下该器件时已经具有封装、参数值以及顺序编号；3、 连线不方便或者距离较远时，利用网络标号来表示电器链接；4、 使用ERC来检查我们的电路原理图连线是否有问题，从而消除电路漏连，重复编号等错误，提高我们电路原理图设计的可靠性；5、 放置电路原理图之前，有些器件可能是没有添加有封装，或者封装错误，所以当我们选择元器件的时候先按下TAB键来添加或者修改我们元器件合适的封装，防止我们使用了错误的封装无法安插元器件，减少错误的发生。绘制PCB的注意事项：1、 绘制PCB的第一步是元器件的布局，根据PCB走线最短原则，按照电路图将电路划分成不同的功能模块，
13、如电源部分，驱动部分，CPU部分的放置，然后根据PCB的尺寸和安装整体移动各相关模块，这样就能保证相同模块内的走线最短，各个模块之间的连接最合理；2、 布局时充分利用CrossProbe工具图标迅速找到PCB和Sch中对应的元器件，方便布局；3、 可以从Sch通过CrossProbe工具图迅速找到PCB中对应的元器件，也可以从PCB中通过CrossProbe工具图迅速调到原理中相应元器件或网络标号相应的位置；4、 在进行布线时，很多同学都喜欢使用自动布线功能，方便，节省时间。我们最好不要使用自动布线，采用模块化布局，然后边调整边走线的方式，使我们的电路图形看起来更加简洁美观。5、 导线宽度设计
14、，布线之前我们需要设计我们的线性规则，导线的宽度至少为28mil，防止导线宽度过小，在腐蚀电路图形时导线断开，有些同学在腐蚀电路板的时候因为导线宽度设计不合理，制作电路板时导线被腐蚀掉；6、 线间距设计，至少为10mil，防止导线挨得过近，产生短路，或者在信号流通时产生信号干扰；7、 焊盘设计，焊盘用于焊锡与元器件的连接，我们的焊盘大小设计要合理，按照手工焊接的话，我们的焊盘直径为75mil，孔的大小约为40mil，设计合理的焊盘大小，防止在钻孔的时候把焊盘钻掉。4.5 电路原理图4.6 图形显示PCB五、程序流程图与源程序5.1 程序流程图5.1.1主程序流程图5.1.2 中断子程序流程图外中断0子程序流程图 定时器0中断子程序流程图5.2 源程序清单5.2.1 汇编语言程序CNTA EQU 30H COUNT EQU 31HORG 00H ;程序起始地址 LJMP START
