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1、西安工程大学本科毕业设计（论文）摘 要随着现代电子技术的发展，各种处理器在现代机械及电子测量领域中应用相当广泛。单片机系统以其功能面广，扩展方式多等优点应用在多个领域。单片机最小系统又是研究单片机相关设计的基础，因此对单片机最小系统的研究和设计具有广泛的现实意义。本文以C8051F330为研究对象，设计一个具有串口通信，D/A转换，A/D转换等功能的最小系统。然后运用Keil C51软件，对每个功能进行验证。通过3.3V供电的低功耗增强型SOC单片机C8051F330和串口驱动芯片MAX3232相互配合，结合单片机的片上外设D/A，在载入验证程序后，能够在示波器上显示数/模转换的正弦和方波。并
2、且实现了与计算机串口通信进行数据的接收和发送。经过软硬件结合调试证明本次设计的系统是合理可行的。本文主要分以下几章进行论述。第一章是原理及相关设计工具介绍；第二章是系统的硬件设计；第三章是系统的软件设计部分；第四章是系统调试与分析部分；第五章是结论与展望。关键词：最小系统，C8051F330, MAX3232ABSTRACTWith the development of modern electronic technology, all kinds of processors application is quite widespread in the modern machinery and
3、 in the electronic surveying domain. The monolithic integrated circuit （SCM）system is also used in many domains, so the research and design of SCM system is very important. The SCM systems function surface is broad, and the expansion mode are many, and the SCM minimum system is the basis of the rele
4、vant design about SCM, so the study of this issue has the practical significance In this paper,It takes C8051F330 as the object of study， designs a minimum system including the hardware such as a C8051F330, serial, D / A, A / D，and so on. At the same time,it verifies the confirmation to each functio
5、n using the Keil C51 software. 3.3V power supply of low-power enhanced SOC SCM C8051F330 and the serial microcontroller drive chip MAX3232 coordinate with each other, and then combine the on-chip D/A of the microcontroller peripherals, after writing down the proving program, it can show the sine and
6、 square by the oscilloscope after D/A conversion. System also achieve the communications functions of receiving and sending data with a computer serial port. After the final combination of hardware and software debugging it proved that the design is reasonable and feasible. This paper is divided int
7、o the following chapters to discussed. Chapter 1 is the first principle and related design tools introduced; Chapter 2 is the hardware design; Chapter 3 is the system software design; Chapter 4 is the system debugging and analysis; Chapter 5 is the conclusions and prospects. KEY WORDS：minimum system
8、 ，C8051F330，MAX3232西安工程大学本科毕业设计（论文）目 录前 言1第1章 原理31.1 最小系统概述31.2 最小系统的方案设计31.3 相关器件介绍41.3.1 C8051F330介绍41.3.2 MAX3232介绍71.3.3 LM1117介绍81.4 相关软件介绍91.4.1 电路设计软件PROTEL DXP介绍91.4.2 单片机开发软件Keil C51简介101.4.3 下载软件Silicon Laboratories IDE简介10第2章 硬件设计122.1 系统硬件功能122.2 硬件总体设计122.3 硬件详细设计142.3.1 电源电路设计142.3.2 单
9、片机控制电路设计142.3.3 下载口电路设计172.3.4 串口通信电路设计182.3.5 LED电路设计182.3.6 扩展IO口电路设计192.3.7硬件电路抗干扰性设计192.4 系统硬件原理图设计212.5 系统硬件PCB图设计21第3章 软件设计233.1 系统软件功能233.2 软件总体设计233.3 软件详细设计243.3.1 A/D验证程序设计243.3.2 LED验证程序设计263.3.3 D/A验证程序设计273.3.4 串口接收发送验证程序设计303.4 系统软件代码31第4章 系统调试及分析324.1 调试内容与目的324.1.1 调试目的及内容324.1.2 调试环
10、境与使用仪器334.1.3 调试注意事项334.2 调试步骤设计334.2.1 检查测试334.2.2 硬件检测与调试344.2.3 软件检测与调试344.3 调试过程与结果分析344.3.1 调试过程344.3.2 调试结果分析354.4 产生的问题与分析354.5 设计结果分析364.5.1 验证结果364.5.2 系统结果分析38第5章 结论与展望395.1结论395.2展望39参考文献41致 谢43附录 硬件原理图44附录 硬件PCB图45附录 程序代码46附录 实物图59 西安工程大学本科毕业设计（论文）前 言单片机系统的发展很快，在电子行业运用的十分广泛。并且随着功能越来越强大，体
11、积却越来越小，逐渐成为我们现在电子领域的主要研究发展对象。研究单片机最小系统是研究单片机设计的基础，有重要的现实意义。本次设计中利用了3.3V供电的增强型（SOC）单片机C8051F330作为控制单元，也运用到了MAX3232等芯片。设计实现了能够进行D/A转换生成正弦波和方波，且可以与计算机进行串口通信完成数据的接收和发送。并且整个系统具有很强的扩展性，可根据实际需要通过软件扩充系统的性能。增强型（SOC）单片机C8051F330片上集成了控制及信号处理等所需要的几乎所有的模拟及数字外设，以其低功耗，端口可灵活配置，支持JTAG端口可在线调试等特点将广泛应用在工业控制、通信及可便携电子产品中
12、。在系统的设计过程中主要做了两个方面的工作，一个方面是理论及原理的研究，另一个方面是硬件电路的制作、软件程序的编写及调试。在理论及原理研究方面，首先，对单片机的基本工作原理进行了研究。使自己对所用的单片机有了更加直观和深刻的认识，并对下一步的设计有了明确的目标。其次，在了解了主芯片的基本工作原理之后，对设计方案进行了仔细的研究分析。在硬件电路的制作及调试方面，首先，对印刷电路板的设计软件Protel DXP进行了研究学习，并根据设计要求设计了系统硬件原理图和PCB图，制作了PCB板，并进行了器件焊接。其次，编写了系统软件，在设计软件的过程中对用到的Keil C51、IDE软件的使用进行了学习，
13、对系统软件进行了在线编程调试。最后，在整体的调试过程中找出了自制PCB板和程序存在的一些问题，并进行了改进和优化。调试完成后，对各项数据进行了统计，并进行了相应数据分析。通过这次研究可以加深对单片机的原理的认识和提高硬件设计、调试的能力。由于时间有限，再加上我自身在电子设计方面经验不足，在系统的设计过程中难免存在不足的地方。还需要在今后的工作中不断学习,不断积累经验。本论文共分为五章。第一章是设计中的一些基本原理和相关硬件、相关软件的介绍。第二章是系统硬件设计的介绍，包括了硬件的功能描述和硬件的总体设计和详细设计。第三章是系统软件的设计，在这章里将会对系统软件的功能、总体设计和各个功能的具体设
14、计实现作详细的介绍。第四章是系统的调试与分析，这章主要对调试的过程作了详尽的描述，并对调试过程中产生的问题进行了分析。第五章是系统设计的结论与展望，在这一章中，结论是对系统的设计结果作了简单的总结，展望则根据系统中存在的不足提出了一些相应的改进的方法。第1章 原理本章主要是对基于单片机最小系统具体实现方案及其所要实现功能进行了分析，对设计中采用的解决方案和所涉及到的相关器件和软件进行了简单的介绍。1.1 最小系统概述单片机最小系统或者称为最小应用系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。单片机又叫做嵌入式微控制器，现在常规的微控制器普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RA
15、M)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机将如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)都集成在单一的芯片上。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。通常，嵌入式微控制器可分为通用和半通用两类，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA等。而比较有代表性的半通用系列，如支持USB接口的C540、C541；支持I2C、CAN总线、LCD等的众多专用MCU和兼容系列。由于单片机种类较多，设计时的思路也不尽相同。考虑到若要设计的最小系统是通用的，采用通用型的微控制器8051系列。若有什么特殊的系统设计要求就要选择合适的单片机进行设计，以减少系统电路的复杂程度和硬件功能实现的难度。使得通过最简单的电路和最少的元件形成所要求的系统。1.2 最小系统的方案设计一般最小系统都具有载入程序，在线调试，复位，数据传输和数字、模拟信号之间的相互转换等功能
