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1、单片机原理及其应用单片机原理及其应用课程设计指导书课程设计指导书南通大学电气工程学院南通大学电气工程学院自动化教研室自动化教研室2007 年年 12 月月目目 录录第一章第一章 集成开发环境简介集成开发环境简介1.1 Keil C51 简介.11.2 uVision2 集成开发环境1第二章第二章 设计内容设计内容2.1 键盘和 LED 数码管显示设计82.2 电子琴设计92.3 步进电机控制设计112.4 数字电压表设计122.5 直流电机控制设计13附录一附录一 相关流程图相关流程图14附录二附录二 HD7279A 操作控制操作控制16附录三附录三 实验仪电路原理图实验仪电路原理图19另：另
2、：HD7279A、TLC549 的详细使用手册可到下列网址下载的详细使用手册可到下列网址下载HD7279A： http:/ 集成开发环境简介集成开发环境简介Super ICES-51 80C51 单片机实验仪使用当前流行的 Keil C51 开发软件，采用uVision2 集成开发环境。1.1 Keil C51 简介简介 Keil C51 软件是德国 Keil 公司开发的功能完善的 C51 开发软件，近年来在国内得到了迅速普及。Keil 包括以下几个部分：uVision2 IDE、C51 编译器、A51 汇编器、LIB 库管理器、BL51 连接器/定位器、uVision 硬件调试器、RTX51
3、 实时多任务操作系统。Keil 软件的最新版本是 7.50。用户可以向 Keil 公司或国内代理商购买正版软件或索取 Demo 版本，也可以直接到 Keil 公司网站（http:/）下载。1.2 uVision2 集成开发环境集成开发环境uVision2 集成开发环境如图 1-1 所示，有编辑、项目、输出等 3 个大窗口和File、Edit、View、Project、Debug、Periherals、Tools、SVCS、Windows、Help 等下拉菜单。变量观察区存储器观察 区输出信息窗 口编辑区工程项目窗口项目名称栏工具菜单栏快捷图标图 1-1 uVision2 集成开发环境231.2
4、.1 创建、保存工程文件创建、保存工程文件在 uVision2 环境下，使用工程来管理各个文件。为了开始新的工程，选择“Project/New Projiect”选项，出现如图 1-2 所示界面。然后选择此新工程要保存的路径，键入项目名称并保存，项目名称将会出现在集成环境的左上端，名称后缀为“.uv2” ，如图 1-3 所示。注意项目名称最好不要超过 8 个字符、尽量不采用中文，与软件编程时变量的命名习惯一致。图 1-2 创建新工程图 1-3 保存新工程41.2.2 MCU 选择选择接着系统出现“Select Device for Target”界面，要求选择目标硬件系统的MCU，如图 1-4
5、 所示。选择要开发的目标硬件系统的 MCU，点击“确定”即可。对于 Super ICES-51 实验仪，应选择 Atlmel 的 AT89C51。1.2.3 添加源文件添加源文件如图 1-5 所示，在“Target 1/Source Group 1”上点击右键，选择“/Add Files to Group Source Group 1” 后，出现如图 1-6 所示界面，添加所要的源程序。源程序包括“*.C” 、“*.ASM” 、 “*.LIB” 、图 1-4 MCU 选择图 1-5 添加源文件5“*.A51”等。1.2.4 目标硬件系统配置目标硬件系统配置源程序添加完毕后，进行“Option
6、for Target”的设定。在菜单栏中，选择“Project/Option for Target” ，出现如图 1-7 所示界面。图 1-6 选择待添加的源文件图 1-7 目标硬件系统配置6点击 Target 选项卡，输入目标硬件系统的晶振频率，本实验仪为 11.0592 MHz；点击 Output 选项卡，选中 Crest Hex File 选项，在编译时系统将会自动生成目标代码文件*.HEX；点击 Debug 选项卡，如图 1-8 所示，选择仿真模式等。uVision2 的仿真模式分为 Use Simulator（软件仿真）和 Use（硬件仿真）2 种。其中 Use Simulator
7、选项是将 uVision2 调试器设置成软件模拟仿真模式，在此模式下不需要实际的目标硬件就可以模拟 8051 单片机的很多功能。Use Simulator 中的“Load Application at Start”是装入程序的复选框， “Go till main()”是表示从应用程序的主函数开始执行的复选框。除非有特殊情况，一般都同时使用这两复选框。Use 选项有高级的 GDI 驱动（ICES 仿真器）和 Keil Monitor-51 驱动。运用此功能可以把 Keil C51 嵌入到自己的系统中去，从而实现在目标硬件上调试程序。实验图 1-8 debug 配置7仪选择“use keil Mo
8、nitor-51 Driver” 。选择 “load Application at start” ，在启动时直接装载程序，选择“Go till main” ，C51 开发时，装载后直接运行到 main 函数。硬件仿真模式下还需配置波特率等，点击“Settings”选项，如图 1-9 所示。选择“serial interrupt” ，在前面打勾，否则装载过程中，仿真器会发出“嘀”一声长声报警，仿真结果将可能不正确。选择正确的串口号，波特率最高为 38400；建议只选 cache code。1.2.5 程序编译、连接与下载程序编译、连接与下载使用“Project”下拉菜单中的编译命令， “Buil
9、d Target” （）只编译和连接在项目窗口中的修改过的程序；“Rebuild all Target File” （）编译和连接项目里所图 1-9 串口等配置8有的源程序文件。编译等无误后，使用菜单栏中的“Debug”下“/start/stop Debug Session”或使用快捷方式()进入硬件调试系统，如图 1-10 所示。“Debug”下“Step”或用快捷方式()进行单步（进子程序）调试；“Debug”下“Step Over”或用快捷方式()进行单步（不进子程序）调试；“Debug”下“Run to cursor line”或用快捷方式()进行运行到当前光标处调试；“Debug”下
10、“Go”或用快捷方式()进行全速运行，直到下一个有效断点；“Debug”下“/start/stop Debug Session”进入、退出硬件调试系统环境。另外， “Debug”下还有“stop running” 、 “rst”等操作。图 1-10 硬件调试系统界面910第二章第二章 设计内容设计内容2.1 键盘和键盘和 LED 数码管显示设计数码管显示设计按键和显示（通常称为人机接口）是单片机系统的最基础部分，实验仪采用当前应用广泛的 HD7279A 串行接口 8 位 LED 及 64 键键盘智能控制芯片，可同时驱动8 位共阴式数码管（或 64 只独立 LED）以及连接多达 64 键的键盘矩
11、阵，单片即可完成 LED 显示、键盘接口的全部功能。一、预备知识一、预备知识有关 HD7279A 的详细使用说明见使用手册。二、设计目的二、设计目的掌握 HD7279A 的使用，熟悉单片机人机接口设计，熟悉 I2C 总线的应用，提高用户实际应用的能力。三、设计内容三、设计内容1、设计键盘、LED 显示电路原理图；2、设计程序流程图；3、编程调试，利用 HD7279A 控制键盘和显示，要求任意按下键，在 LED 最右位显示对应键号值，其余显示值左移一位。四、参考接线四、参考接线1、使用跳线器连接 JP211；2、使用导线连接 MON51 仿真模块与键盘显示模块的相应的点，如 A8 和 DAT，A
12、9 和 CLK，A10 和 CS，INT0 和 KEY。112.2 电子琴设计电子琴设计用 14 个按键作为琴键，弹奏出一段音乐。一、预备知识：一、预备知识：乐曲是由许多不同的音阶组成的，各音阶都有对应的频率，频率不同的方波加在扬声器上，就产生一个持续的音阶。利用不同的音阶组合，就可产生想要的音乐。对于单片机来说，利用其定时器产生不同频率的方波非常方便，现以11.0592MHZ 晶振为例，例出高中低音阶与单片机定时器初值如下表所示：音符频率(Hz)T 初值音符频率(Hz)T 初值低 1D026263777中 5SO78464948低 2RE29463968中 6LA88065012低 3M33
13、064139中 7SI98865069低 4FA34964215低 5S039264360高 1DO104665095低 6LA44064488高 2RE117565143低 7SI49464603高 3M131865186中 1D052364654高 4FA139765206中 2RE58764750高 5SO156865242中 3M65964836高 6LA176065274中 4FA69864875高 7SI19676530112二、设计目的二、设计目的了解扬声器的发声原理，进一步熟悉定时器、键盘扫描、LED 显示电路的工作原理及编程方法。三、设计内容三、设计内容1、设计键盘、LED
14、显示、扬声器驱动电路原理图；2、设计程序流程图；3、编程调试，利用按键作为琴键，按下不同的键发出相应的音调，同时在LED 最右位显示对应键号值。四、参考接线四、参考接线1、将跳线器插在 JP4 上；2、使用导线连接 MON51 仿真模块与键盘显示模块的相应的点，如 A8 和 DAT，A9 和 CLK，A10 和 CS，INT0 和 KEY。3、扬声器的 SPK+接 VCC，SPK连接到 I/O 口，如 A15，132.3 步进电机控制设计步进电机控制设计利用按键来控制电机的转动方向和转动速度。一、预备知识：一、预备知识：步进电动机是通过对它的每一相线圈中的电流的顺序切换使得电机作步进旋转，驱动
15、脉冲信号由单片机控制。本实验仪步进电机为四相八拍，步距角为 9。二、设计目的二、设计目的了解步进电机的控制原理，掌握步进电机调速控制的编程。三、三、设计设计内容内容1、设计键盘、LED 显示、电机控制电路的原理图；2、设计程序流程图；3、编程调试，通过单片机的 I/O 口控制步进电机的转动，设置“加速” 、 “减速”键控制电机的转动速度，设置“正转” 、 “反转”键控制电机的转动方向；同时在LED 上显示电机方向和速度。四、参考接线四、参考接线1、将跳线器插在 JP33_1 上；2、使用导线连接 MON51 仿真模块与键盘显示模块的相应的点，如 A8 和 DAT，A9 和 CLK，A10 和 CS，INT0 和 KEY；3、连接电机四相控制端，如 P10 与 BA、P11 与 BB、P12 与 BC、 P13 与BD。142.4 数字电压表设计数字电压表设计利用 A/D 转换器得到电压值并显示，实现数字电压表功能。一、预备知识一、预备知识当前串行 A/D 转换器的使用越来越广泛，本设计利用 TLC549 串行 A/D 转换器转换输入模拟电压，有关
