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1、菏泽学院课程设计论文I目录第 1 章 绪论 .11.1 单片机发展背景及意义 .11.1 单片机国内外研究概况 .21.2 本论文主要研究内容 .4第 2 章 51 单片机基本原理 .62.1 MCS-51 单片机的组成原理 .72.2 MCS-51 单片机的引脚功能 .72.3 中 断 .112.4 定时器与 计数器 .152.5 本章小 结 .17第 3 章 系统总体设计方案 .183.1 采用 STC89C52 为核心的单片机控制方案 .183.2 方案 图 .183.3 数 码管 .183.4 硬 件电路设计 .203.5 数码管显示电路 .203.6 设定时 间电路设计 .223.7
2、 继电 器控制电源 电路 .233.8 本章小结 .25第 4 章 软件设计 .264.1 定时控制软件总体设计 .254.2 键盘输入程序设计 .254.3 显示子程序设计 .254.4 中断程序设计 .25菏泽学院课程设计论文II第 5 章 系统调试分析 .305.1 系统调试 .305.2 系统调试结果 .305.3 本章小结 .30结论 .32参考 文献 .33致 谢 .34附录 1 软件设计程序.35附录 2 设计原理图.40附录 3 系 统设计 PCB 图.41菏泽学院课程设计论文1第 1 章 绪论1.1 单片机发展背景及意义51系列单片机属于总线型单片机，具有硬件架构完整、功能强
3、大、技术成熟、通用性强、可外部扩展、配套芯片齐全、集成开发环境好、实用子程序丰富以及价格低廉等一系列优点，无论是实际工程应用，还是学习单片机原理及其应用技术， 51系列单片机都是理想的选择。在社会生活和生产的各个领域中，凡是有自动控制要求的地方都会和单片机扯上关系。无论是从简单到复杂，还是从空中、地面到地下，凡是能想到的地方几乎都有使用单片机的需求，并且达到许多与人方便的操作。尽管现在单片机在社会上的应用已经很普遍了，但仍有许多可以用单片机控制而尚未实现的项目。因此，单片机的应用依然大有想象和拓展空间。本次设计采用的是总线型结构的单片机，总线型结构的单片机可以减少不同之间信息传送线的条数，从而
4、使信息传送规格整齐，提高了整机的可靠性。采用总线结构以后，存储器、输入输出等外部设备都通过专门的接口电路独立的挂在总线上，因而使得单片机可扩充能力强，使用方便灵活。另外，还可根据不同的需要增加存储器的容量或增添外部设备，也可以根据不同的需要组成各种专用的单片机，例如专用教学机等。单片机的应用有利于产品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高劳动效率，减轻劳动强度，提高产品质量，改善劳动环境，减少能源和材料消耗，保证安全等 4。但是，单片机应用的意义绝不仅限于它的广阔范围以及所带来的经济效益上，更重要的意义还在于：单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须有模拟电路或数
5、字电路实现的大部分功能，现在已能使用单片机通过软件（编程）方法实现了。这种以软件取代硬件并提高系统性能的控制系统 “软化 ”技术，称之为微控制技术。微控制技术是一种全新的概念，是对传统控制技术的一次革命。随着单片机应用的推广普及，微控制技术必将不断发展、日益完善和更加充实。单片微型计算机简称单片机，它因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，就是把中央处理器 CPU(Central processing unit)、随机存储器 RAM（ Random access memory）、只读存储器 ROM（ Read only memory）、中断系统、定时器计数器以及 IO（ Input/outp
6、ut）接口电路等主要微型机部件集成在一个芯片上。虽然单片机只是一个芯片， 但从组成和功能上看，它已具有了计算机系统的属性 11。单片机主要应用与控制领域，用以实现各种测试和控制功能， 为了强调起控制属性，也可以把单片机称为微控制器 MCU（ Micro controller unit）。在国际上，“微控制器 ”的叫法似乎更通用一些，而在我国则比较习惯与 “单片机 ”这一名称。单片机在应用时，通常是处于控制系统的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式进行菏泽学院课程设计论文2使用，为了强调其 “嵌入 ”的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器 EMCU（ Embedded micro control
7、ler unit）。单片机根据控制应用的需要分为通用单片机和专用单片机。其中通用单片机是一种基本芯片，内部资源丰富、性能全面、适用性较强，用户可根据自己的需要，以其为控制核心，配以不同的外围电路设计成不同的单片机应用系统；专用单片机是针对性特别强，具有结构的最简化、资源利用的最优化、可靠性和成本的最佳化的特点。1、 单片机与单片机系统单片机通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生产的，在它上面集成的是一些作为基本组成部分的运算器电路、控制器电路、存储器、中断系统、定时器 /计数器以及输入 /输出口电路等。但一个单片机芯片并不能把计算机的全部电路都集成到其中，例如组成谐振电路和复位电路的石英晶体、电
8、阻、电容等，这些元件在单片机系统中只能以散件的形式出现。此外，在实际的控制应用中，常常需要扩展外围电路和外围芯片。从中可以看到单片机和单片机系统的差别：单片机只是一块芯片，而单片机系统则是在单片机芯片的基础上扩展其它电路或芯片构成的具有一定应用功能的计算机系统。通常所说的单片机系统都是为实现某一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机芯片而组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软件基础。1.2 单片机国内外研究概况(1)、单片机的产生电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、集成电路到大（超大）规模集成电路共四个阶段，即常说的第一代、第二代、第三和第
9、四代计算机。现在广泛使用的微型计算机是大规模集成电路技术发展的产物，因此它属于第四代计算机，而单片机则是微型计算机的一个分支。从 1971 年微型计算机问世以来，由于实际应用的需要，微型计算机向着两个不同的方向发展：一个是向高速度，大容量，高性能的高档微机方向发展；而另一个则是向稳定可靠、体积小和价格廉价的单片机方向发展。但是两者在原理和技术上是紧密联系的。(2)、单片机的发展单片机出现的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生和发展大体上同步，也经历四个阶段：第一阶段（19711974 年）1971 年 11 月， Intel 公司推出 4 位微处理器 Intel 4004，并配有 RAM
10、,ROM 和移位寄存器等芯片，构成第一台 MCS-4 微型计算机。 1972 年 4 月， Intel 公司又推出 8位微处理器 Intel 8008。这些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了研制单片机菏泽学院课程设计论文3的序幕 2。 第二阶段（19741978 年）：初级单片机阶段以 Intel 公司 MCS-48 为代表，这个系列的单片机内集成了 8 位 CPU，若干并行I/O， 8 位定时器 /计数器，容量有限的 RAM 和 ROM，寻址范围不大于 4K，且无串行口，简单的中断处理功能。第三阶段（19781983 年）：高性能单片机阶段以 Intel 公司 MCS-51 系列为代表，与此同时， Motorola 公司推出 6801、 Zilog公司推出 Z8、 Rokwell 公司推出 6501、 6502 等。此类单片机普遍带有串行口，有多级中断处理系统， 16 位 C/T，片内 RAM， ROM 容量加大，且寻址范围可达 64K 字节，有的片内还带有 A/D 转换器接口。 第四阶段（1983 年
