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1、桂桂 林林 电电 子子 科科 技技 大大 学学单单片机最小片机最小应应用系用系统统设设计计报报告告指指导导老老师师: 吴 兆 华 学学 生生: 刘 木 学学 号号: 092011229 机机电电工程学院工程学院 2010年年6月月单片机最小应用系统设计报告单片机最小应用系统设计报告一、设计题目一、设计题目二、设计目的二、设计目的2.12.1设计目的要求设计目的要求 2.22.2 系统设计意义系统设计意义 三、系统硬件图三、系统硬件图 3.13.1系统的硬件电路原理图系统的硬件电路原理图 四、程序流程图四、程序流程图 五、系统说明与分析五、系统说明与分析 5.15.1设计步骤设计步骤 5.25.
2、2 5151单片机简单介绍单片机简单介绍 5.35.3 硬件设计过程与软件调试硬件设计过程与软件调试 5.3.1硬件硬件设计设计 5.3.2 软软件件调试调试 六、源程序六、源程序 七、总结七、总结 八、参考文献八、参考文献单片机最小应用系统设计报告1 设计题目模拟量转换时间控制一2 2 设计目的设计目的2.1 设计目的要求1.了解单片微机系统中AT89S51芯片引脚及其功能特点；2.详细了解AT89S51内部资源；3.掌握基于AT89S51单片机三路抢答器的电路设计方法；4.掌握0832DA转换实现的程序控制方法；5.掌握单片机C语言设计和分析方法；6.学会使用并熟练掌握电路绘制软件Prot
3、el99SE（或） ；7.掌握电路图绘制及PCB图布线技巧。2.2 系统设计要求设计要求:用89S51单片机和0832产生梯形波。波形斜边用步幅为1的线性波，幅度范围从00H到80H，水平部分用89S51的内部定时器维持。2.3 系统设计意义1在系统掌握单片机相应基础知识的前提下，熟悉单片机最小应用系统的设计方法及系统设计的基本步骤。2完成所需单片机最小应用系统原理图设计绘制的基础上完成系统的电路图设计。3完成系统所需的硬件设计制作，在提高实际动手能力的基础上进一步巩固所学知识。4进行题目要求功能基础上的软件程序编程，会用相应软件进行程序调试和测试工作。5通过单片机应用系统的设计将所学的知识融
4、会贯通，锻炼独立设计、制作和调试单片机应用系统的能力；领会单片机应用系统的软、硬件调试方法和系统的研制开发过程，为进一步的科研实践活动打下坚实的基础。3 系统硬件电路图分析与说明3.1 系统整体方案设计本文以AT89S51单片机为核心设计的梯形波方案是:通过单片机发出00H到80H步幅为1的数字信号通过0832转换为模拟信号即梯形波的两个斜边，在通过内部定时器使梯形波的上面保持不变，这样就可以输出一个梯形波了。其中0832出来的是电流信号所以需要加运放转换为电压信号来实现功能。3.2 硬件电路图分析与说明系统的硬件电路图如图3-2所示，从图中可以看到该电路主要有时钟电路、复位电路、七段数码管控
5、制电路和LED驱动电路等组成。图3-2系统硬件电路原理图3.2.1复位电路设计MCS-51的复位输入引脚RST为MCS-51提供了初始化的手段,可以使程序从指定处开始执行,在MCS-51的时钟电路工作后,只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时,即可产生复位的操作.只要RST保持高电平,则MCS-51循环复位.只有当RST由高电平变低电平以后,MCS-51才从0000H地址开始执行程序.本系统采用按键复位方式的复位电路.原理图如图3-3所示。图3-3 复位电路3.2.2 时钟电路该电路主要有电容C1、C2和晶振Y1组成。其组成原理图如图3-4所示，图中XTAL1为芯片内部振荡电路的输
6、入端，XTAL2为芯片内部振荡电路的输出端。3-4时钟电路3.2.3 输输出电路设计由于0823输出的是电流信号所以我们可以通过运放将其转换为电压信号来实现功能，在输出时发现其波形为倒梯形波因此我们又加了个运放使其反向这样就能满足要求了。四 程序流程图与源程序4.1 程序流程图及其分析本设计主程序流程图如图4-1所示：图 1 主程序流程图4.2 源程序代码#include #define uint unsigned intuint a,b,c,d,e;void main()while(1) b=0;TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;EA=1
7、;ET1=1;TR1=1; while(b=0TR1=0;for(d=0;d=128;d+)for(e=0;e=8;e+)P0=128-d;for(a=0;a=128;a+)for(c=0;c=8;c+)P0=a; void t1(void) interrupt 3 using 1 TH1=(65536-50000)/256;TL1=(65536-50000)%256;b+; 5 系统说明与分析5.1 设计步骤1. 理解设计任务要求（通过阅读有关资料及调查研究） ；2. 对总体方案进行分析、论证；3. 系统硬件电路的设计；4. 系统控制软件的设计；1) 以功能明确、相互界面能清晰分割的软件程序
8、为基础，确定主程序流程框图；2) 以主程序流程框图为基础，确定各模块程序算法及实现的功能，进一步确定各模块程序流程框图；3) 根据软件流程框图，用AT89S51C语言编写主程序和延时子程序；4) 系统软、硬件的调试；5) 编写课程设计说明书；6) 答辩验收。5.3 硬件设计过程与软件调试5.3.1硬件设计所设计的硬件电路应能完成功能如本说明书中系统设计要求。Protel99功能强大，为我们进行电子电路原理图和印制板图的设计提供了良好的操作环境。用Protell99进行电路设计分为两大部分：原理图的设计和电路板的设计。原理图的设计实在SCH系统中进行的，电路原理图是印刷板电路设计的基础，只有设计
9、好原理图才有可能进行下一步的电路板设计。用protel99进行电路板设计的第一步是其原理图的设计。显然，原理图决定整个电路的基本功能，也是接下来生成网表和设计印刷板电路的基础。具体步骤如下：（1）图面设置：Protel99允许用户根据电路的规模设置图面的大小，按照偏好和习惯设置图面的样式。实际上，设置图面就是设置了一个工作平面，以后的工作就要在这个平面上进行。所以图面应该设置得足够大，为进一步工作提供一个足够大的工作空间。（2）放置元件：所谓放置元件就是从元件库中选取所需得元件，将其布置到图面上合适的位置，有时还要重定义元件的编号、封装。元件的封装很重要，要根据元件的实际尺寸和实际封装来决定，
10、要是元件没封装好，将会给以后电路板的制作带来很大的麻烦。这些都是下一步工作的基础。Protel99为用户提供了一个非完备的元件库，并且允许用户对这个元件库进行编辑或者新建自己的元件库。电路板的制作过程(1) 打印：将生成的PCB图打印到热转印纸上，需注意线不能太窄，墨要加重，否则制板时容易断线，如果在操作过程中断了线，可用电烙铁将锡带过。(2) 熨烫：将热转印纸覆在铜板上，用电熨斗进行熨烫，关键要注意熨烫的时间，不能太久，也不能时间太短，否则，太久会把铜板烫坏，不够的话墨迹覆不上去。(3) 腐蚀：把铜板放到三氯化铁溶液中腐蚀，需注意溶液浓度要较高，最好用热水配置，这样腐蚀更快，一般3分钟即可。
11、如果时间过长，需剩下的铜线也可能被腐蚀。(4) 打孔：打孔时注意钻头尺寸，本次用的钻头大小是0.712mm的，最需注意的地方是集成块的管脚，如果打孔误差大，管座就很难插上。(5) 放置元件：放置前应先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均匀地涂上松香水（目的是防止铜线氧化，易于焊锡覆着焊盘，但多涂会导致焊接时焊点变黑，影响美观） 。放置元件时注意集成块的管脚，二极管和电解电容的正负，这些都是平时比较容易出错的地方。(6) 焊接：焊接技术比较难掌握，焊锡、烙铁与焊盘的位置关系，焊锡熔化时间长短，松香水的浓度，烙铁的温度等等，都是影响焊点美观的因素。(7) 检查：检查是否有虚焊，集成块管脚位置是否正确，电
12、源引线位置是否恰当等。检查完毕就能进行调试了。5.3.2 软件调试先应该确认电源电压是否正常。用电压表测量接地引脚跟电源引脚之间的电压，看是否是电源电压，例如常用的5V。接下来就是检查复位引脚电压是否正常。分别测量按下复位按钮和放开复位按钮的电压值，看是否正确。然后再检查晶振是否起振了，一般用示波器来看晶振引脚的波形，注意应该使用示波器探头的“X10”档。另一个办法是测量复位状态下的IO口电平，按住复位键不放，然后测量IO口（没接外部上拉的P0口除外）的电压，看是否是高电平，如果不是高电平，则多半是因为晶振没有起振。另外还要注意的地方是，如果使用片内ROM的话（大部分情况下如此，现在已经很少有
13、用外部扩ROM的了） ，一定要将EA引脚拉高，否则会出现程序乱跑的情况。有时用仿真器可以，而烧入片子不行，往往是因为EA引脚没拉高的缘故（当然，晶振没起振也是原因之一） 。经过上面几点的检查，一般即可排除故障了。如果系统不稳定的话，有时是因为电源滤波不好导致的。在单片机的电源引脚跟地引脚之间接上一个0.1uF的电容会有所改善。如果电源没有滤波电容的话，则需要再接一个更大滤波电容，例如220uF的。遇到系统不稳定时，就可以并上电容试试（越靠近芯片越好） 。 另外，调试系统时一定要有耐性，静下心来一点点的调，千万不要着急。6 设计总结通过上述仿真实现了预定的设计目标,并通过硬件的测试过程，证明了设
14、计的方案合理可行.通过对AT89S51专用底座的焊接、时钟电路的焊接、复位电路的焊接、输入电路的焊接、最后完成了本文设计的梯形波系统硬件.通过编程器把.HEX文件加载到芯片,通电进行调试后该系统能够按所需要求产生梯形波. 7 结 论本文以AT89S51单片机为核心设计了梯形波系统.软件仿真和硬件实现表明该梯形能够按照设计要求实现功能。参考文献1卢飞跃.红外遥控多路抢答器的设计J.番禺职业技术学报,2003,2(2)2王公堂.基于PIC16F873的16路抢答器J.电脑开发与与应用，2006,9（9）3梁超.一款基于单片机技术的电子抢答器J.机电工程技术，2005,34（1）4周功明,周陈琛.基于单片机AT89C2051的九路多功能智力竞赛抢答器的设计J.现代电子技术,2006(20):4-6.5 刘开绪.数字式抢答器的设计与实现J.电子工程师,2005,(9):69-71.6 张义和,陈敌北.例说8051M.北京:人民邮电出版社,2006.7 单海校.电子综合实训M.北京:北京大学出版社,2008.8 江太辉.MCS-51系列单片机原理与应用M.广州：华南理工大学出版社，2002.9 韩 雁.单片机原理及应用教程M.北京:电子工业出版社,2003.10 胡汉才.单片机原理及其接口技术M.北京:清华大学出版社，1996.附 录Protel原理图：
