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1、本课程设计的目的 以本学期对单片机的学习和认识，并通过本次课程设计加以应用，从而达到一个对所学知识的巩固、更深一步的理解，面对一个电子设计，应对出系统的方案，分析出各个板块来，再对各个板块进一步的具体的设计，先进行硬件电路设计，此时一定要考虑好要用什么元件、各个元件的具体参数、是否能实现应有功能，从而得到一个完整的硬件电路。在根据该电路设计出软件的功能模块、从而完成程序流程图，在根据流程图完成程序的设计，并通过反复的调试、运行、更正，直至完成既定功能为止，最后将软件、硬件结合进行调试、运行，对其功能进行最终测试，并反复思考其测试中遇到相应问题的原因，并将其一一处理，从而完成本次设计的实验要求，
2、以及本次课程设计的最终目的。单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。单片机课程设计内容包括硬件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练使用单片机软件开发环境Keil C51 编程调试和 PROTUS 软件仿真，并使用 STC ISP 调试工具采用串口下载方式联调制作的单片机最小系统。单片机课程设计题目包含基本部分及扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及外部 IO 口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。单片机课程设计计分分为 4 个部分：焊接制作占 30%，软件编
3、写调试占 30%，扩展功能占 20%，课程设计报告占 20%。芯片简介1 MSC-51 芯片简介MCS-51 单片机内部结构8051 是 MCS-51 系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。8051 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/ 计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是 8 位数据宽度的处理器，能处理 8 位二进制数据或代码，CPU 负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能
4、等操作。数据存储器 (RAM)8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 RAM 只有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。图 1程序存储器 (ROM)：8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。定时/计数器(ROM)：8051 有两个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。并行输入输出 (I/O)口：8051 共有 4 组 8 位 I/O 口
5、(P0、 P1、P2 或 P3)，用于对外部数据的传输。全双工串行口：8051 内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。中断系统：8051 具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/ 计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有 2 级的优先级别选择。时钟电路：8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但 8051 单片机需外置振荡电容。单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程
6、序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。INTEL 的 MCS-51 系列单片机采用的是哈佛结构的形式，而后续产品 16 位的 MCS-96 系列单片机则采用普林斯顿结构。下图是 MCS-51 系列单片机的内部结构示意图 2。MCS-51 的引脚说明：MCS-51 系列单片机中的 8031、8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：MCS-51 的
7、引脚说明：MCS-51 系列单片机中的 8031、8051 及 8751 均采用 40Pin 封装的双列直接DIP 结构，右图是它们的引脚配置，40 个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4 组 8 位共 32 个 I/O 口，中断口线与 P3 口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明：如图 3Pin9:RESET/Vpd 复位信号复用脚，当 8051 通电，时钟电路开始工作，在RESET 引脚上出现 24 个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器 PC 指向 0000H，P0-P3 输出口全部为高电平，堆栈指针写入07H，其它专用寄存器被清“0” 。R
8、ESET 由高电平下降为低电平后，系统即从0000H 地址开始执行程序。然而，初始复位不改变 RAM（包括工作寄存器 R0-R7）的状态，8051 的初始态。8051 的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图 4。此外，RESET/Vpd 还是一复用脚，Vcc 掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失。Pin30:ALE/ 当访问外部程序器时，ALE(地址锁存 )的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE 端将有一个 1/6 时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序
9、存储器，ALE 会跳过一个脉冲。如果单片机是 EPROM，在编程其间， 将用于输入编程脉冲。Pin29: 当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC 的 16 位地址数据将出现在 P0 和 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到 P0 口上，由 CPU 读入并执行。Pin31:EA/Vpp 程序存储器的内外部选通线，8051 和 8751 单片机，内置有4kB 的程序存储器，当 EA 为高电平并且程序地址小于 4kB 时，读取内部程序存储器指令数据，而超过 4kB 地址则读取外部指令数据。如 EA 为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8
10、031,EA 端必须接地。在编程时，EA/Vpp 脚还需加上 21V 的编程电压。 3.2 8255 芯片简介8255 可编程并行接口芯片简介:8255 可编程并行接口芯片有三个输入输出端口，即 A 口、B 口和 C 口，对应于引脚 PA7PA0、PB7 PB0 和 PC7PC0。其内部还有一个控制寄存器，即控制口。通常 A 口、B 口作为输入输出的数据端口。C 口作为控制或状态信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每个端口包含一个 4位锁存器。它们分别与端口 AB 配合使用，可以用作控制信号输出或作为状态信号输入。8255 可编程并行接口芯片方式控制字格式说明:8255 有
11、两种控制命令字；一个是方式选择控制字；另一个是 C 口按位置位复位控制字。其中 C 口按位置位复位控制字方式使用较为繁难，说明也较冗长，故在此不作叙述，需要时用户可自行查找有关资料。方式控制字格式说明如表 1：表 1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7：设定工作方式标志，1 有效。D6、D5：A 口方式选择0 0 方式 00 1 方式 11 方式 2D4：A 口功能 （1=输入，0= 输出）D3：C 口高 4 位功能 （1=输入，0=输出）D2：B 口方式选择 （0=方式 0，1=方式 1）D1：B 口功能 （1=输入，0= 输出）D0：C 口低 4 位功能 （1=输入，0=输出
12、）8255 可编程并行接口芯片工作方式说明:方式 0：基本输入输出方式。适用于三个端口中的任何一个。每一个端口都可以用作输入或输出。输出可被锁存，输入不能锁存。方式 1：选通输入输出方式。这时 A 口或 B 口的 8 位外设线用作输入或输出，C 口的 4 条线中三条用作数据传输的联络信号和中断请求信号。方式 2 ：双向总线方式。只有 A 口具备双向总线方式， 8 位外设线用作输入或输出，此时 C 口的 5 条线用作通讯联络信号和中断请求信号。3.3 74LS373 简介74LS373 是一种带三态门的 8D 锁存器，其管脚示意图如下示：其中：1D-8D 为 8 个输入端。1Q-8Q 为 8 个输出端。LE 为数据打入端：当 LE 为“1”时，锁存器输出状态同输入状态；当 LE 由“1”变“0”时，数据打入锁存器OE 为输出允许端：当 OE=0 时，三态门打开；当 OE=1 时，三态门关闭，输出高阻。
