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1、单片机与接口技术毕业论文摘要20 世纪 70 年代，微处理器的出现，使计算机技术的发展有了历史性的变化。随着大规模和超大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU,RAM,ROM,定时/计数器和多种 I/O 接口集成在一块芯片上，形成了芯片级的计算机即单片机。85C51 具有 51 内核，仍属于 MCS-51 系列单片机，简称 51 单片机。单片机是单片机系统的核心，其工作必须依赖于相应软件及硬件电路的协同工作，我们把单片机和外部器件连接的电路叫接口电路，无论单片机的学习还是应用都是一个理论与实践紧密结合的过程。现单片机已广泛应用于自动控制、智能设备、智能家电等许多领域，其设计思想、设计手段
2、已广泛参透到电子技术发展的各个领域，可以方便的取代某些数字电路的功能。本论文主要阐述本人对单片机应用及其发展的简单认识，通过对现代化电子产品和我们身边的小电器以及智能控制系统中单片机占到的重要位置进行举例说明，运用本学期所学的单片机原理及接口技术这门课程中相关知识和以前所学的数字电路和模拟电路中一些相关联的知识和技术。其中结合本学期的知识运用 89C51 芯片及 89C51 芯片各个引脚的功能和芯片本身内部结构功能，结合知识与实验的论证，更好的掌握了知识的运用，最后就是通过毕业论文能够培养我们的创新能力和创新思想，让我们成为现代化职业能手。关键字：单片机；接口技术；80c51；正文首先，我们来
3、看一下首先，我们来看一下 80C5180C51 单片机的结构及资源。单片机的结构及资源。80C51 单片机属于 MCS-51 系列单片机，由 Intel 公司开发，其结构是8048 的延伸，改进了 8048 的缺点，增加了如乘（ MUL） 、除（DIV） 、减（SUBB） 、比较（PUSH） 、16 位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行通信能力和 5 个中断源。采用 40 引脚双列直插式 DIP（Dual In Line Package） ，内有 128 个 RAM 单元及 4K 的 ROM。80C51 有两个 16 位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4 个
4、8 位并行输入口。80C51 内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用 12MHz 的晶振频率。由于 80C51 的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。80c51 的主要功能特性和内部资源如下： 兼容 MCS51 指令系统 8k 可反复擦写(1000 次）Flash ROM 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时/计数器中断 时钟频率 0-24MHz 2 个串行中断 可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源 共 8 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低
5、功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能8051 的 I/O 口结构以及操作方式如下：P0 口：P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I/O 口， 也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8 个 TTL 逻辑门电路，对端口 P0 写“1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8 位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。 在 Flash 编程时，P0 口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。 P1 口：P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 的输出缓冲级
6、可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口写 “1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL)。 P2 口：P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 (IIL)。在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVX DPT
7、R 指令）时，P2 口送出高 8 位地址数据。在访问 8 位地址的外部数据存储器（如执行 MOVX RI 指令）时，P2 口输出 P2 锁存器的内容。 Flash 编程或校验时，P2 亦接收高位地址和一些控制信号。 P3 口：P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口。P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对 P3 口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（ IIL） 。 P3 口除了作为一般的 I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器
8、编程和程序校验的控制信号。 RST：复位输入。当振荡器工作时， RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节。一般情况下， ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。 对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（ PROG） 。 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH 单元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。该位置位后，只有
9、一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE 禁止位无效。 PSEN：程序储存允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN 有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 信号。 EA/VPP：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000HFFFFH） ，EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。如 EA 端为高电平（接 Vcc
10、 端） ，CPU 则执行内部程序存储器中的指令。 Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压Vpp。 其次，我们看看单片机在我们身边的电子产品上的应用。其次，我们看看单片机在我们身边的电子产品上的应用。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。 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工
11、厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 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，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、无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途
12、亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，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。最后，我们自己用单片机做的一个电子智能产品最后，我们自己用单片机做的一个电子智能产品-数字温度计，来简单阐数字温度计，来简单阐述单片机与接口技术。述单片机与接口技术。1.数字温度计设计方案论证在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。2总体设计框图温度计电路设计总体设计方框图如图 1 所示，控制器采用单
13、片机AT89S51，温度传感器采用 DS18B20，用 LED 数码管以实现温度显示，用扬声器实验报警，并且用串口通信在 PC 机上画出温度的变化曲线。主 控 制 器LED 显 示温 度 传 感 器PC 机加热装置扬声器整图一3.显示电路显示电路采用 5 位共阳 LED 数码管，从 P0 口输出段码，P2 口输出位码。4.温度传感器DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下：1.独特的单线接口仅需要一个端口
14、引脚进行通信；2.多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能；3.无须外部器件；4.可通过数据线供电，电压范围为 3.05.5；5.零待机功耗；6.温度以或位数字；7.用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；5. DS18B20 温度传感器与单片机的接口电路DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，此时 DS18B20的 1 脚接地，2 脚作为信号线，3 脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，为保证在有效的 DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉
15、。当 DS18B20 处于写存储器操作和温度 A/D 转换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为 10us。采用寄生电源供电方式时 VDD 端接地。由于单线制只有一根线，因此发送接口必须是三态的。6.系统整体硬件电路系统整体硬件电路包括，传感器数据采集电路，温度显示电路，上下限报警调整电路，单片机主板电路，热控制电路，串口通信等。电路中的蜂鸣器可以在被测温度不在上下限范围内时，发出报警鸣叫声音，同时 LED 数码管将被测温度值显示，我们可以改变赋值来改变温控的范围。图二7.系统软件算法分析主程序的主要功能是负责温度的实时显示、读出并处理 DS18B20 的测量的当前温度值，温度测量每
16、 1s 进行一次。这样可以在一秒之内测量一次被测温度，其程序流程如图所示初始化调用显示子程序1S 到？初次上电读出温度值温度计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令NYNY图三计算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，其程序流程图如图所示。图四温度数据移入显示寄存器十位数 0？百位数 0？十位数显示符号百位数不显示百位数显示数据（不显示符号）结束NNYY参考文献参考文献1 张琳娜，刘武发传感检测技术及应用中国计量出版社，19992 沈德金，陈粤初MCS-51 系列单片机接口电路与应用程序实例北京航空航天大学出版社,19903 胡汉才.单片机原理及接口技术.清华大学出版社,19964 何立民MCS-51 系列单片机应用系统设计北京航空航天大学出版社，199015 李建民.单片机在温度控制系统中的应用.江汉大学学报,1996.66 张毅刚、彭喜元、姜守达、乔立岩新编 MCS-51 系列单
