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1、一、设计目的单片机原理及应用 课程设计是一项重要的实践性教育环节， 是学生在校期间必须接受的一项工程训练。 在课程设计过程中， 在教师指导下， 应用工程的方法， 通过一个简单课题的设计练习， 可使学生初步体验单片机应用系统的设计过程、 设计要求、 完成的工作内容和具体的设计方法， 了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。通过课程设计，应该能加强学生如下能力的培养：（ 1） 独立工作能力和创造力；（ 2） 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（ 3） 查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；（ 4） 工程绘图的能力；（ 5） 编写技术报
2、告和编写技术资料的能力。二、设计要求1 总体要求（ 1）独立完成设计任务（ 2）绘制系统硬件总框图（ 3）绘制系统原理电路图（ 4）制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释（ 5）制定编写调试方案，编写用户操作使用说明书（ 6）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价， 对自己整个设计工作中经验教训， 总结收获和今后研究方向。2 具体要求本次工程实践的校内部分主要以单片机为基础， 进行单片机软件编程， 目的是为了提高学生的软件编程和系统设计能力， 整个设计系统包括
3、两个部分， 硬件及软件部分， 硬件部分已经制作成功， 学生只需要掌握其原理和焊接相应的元器件， 掌握元器件的辨别和元器件的作用以及应用场所即可， 另外对所焊接的电路还需要进行仔细的检查， 判断是否有焊接错误的地方或者短路的地方， 对出现的异常情况要能够根据现象判别原因， 并具备解决问题的能力， 从而切实提高学生的硬件电子电路的分析、判断能力。软件编程是本次课程设计的重要环节。 在为期两周的工程实践中， 将占据主要时间，完成的软件编程任务主要包括以下几点：1）、熟悉Keil C51编程平台及相关编程软件2） 、编写、调试蜂鸣器、继电器动作、方波程序并进行软硬件联调3）、编写、调试LED流水灯（循
4、环显示）程序并进行软硬件联调4） 、编写、调试键盘扫描子程序并进行软硬件联调5） 、编写、调试数码管动态扫描程序并进行软硬件联调6） 、基于交通灯的多功能控制设计其中前五个内容是后两个内容的基础， 主要是编制一些子程序， 为后继的整个系统设计打下基础。交通灯控制是在五个课题中选做的一个设计，是一个简单的单片机编程设计，来实现智能交通灯的多功能作用。三、硬件电路的设计及描述（一）硬件总框图及原理图数码管显示模块LED流水灯扬声器模块图1硬件总框图117 司口6 ?卜 一驷L.m i jnrr wfPSM ，T3j 5-n;LI 4-上13 04 HXJ _Hl 1J Alj 尸 * GJLrA
5、rBL -Irdr 匕 f* - Mil . 3- -lr jbi _ PJ -J - -LJIL?ylnK 1R- n一二图2硬件总原理图（二）硬件单元电路设计及元器件说明1） AT89C52单片机设计中所用的单片机型号为 AT89C52,其主要功能为:AT89C52是低功耗、高性能的CMOS 8位单片机。片内带有8KB的Flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，AT89C52的指令系统和引脚与80C52完全兼容，所以，近几年 AT89C52单片机应用极为广泛。AT89C52单片机除了含有8KB的Flash存储器外，片内还有 256 B的RAM, 32条I/O 口线，3个16
6、位定时/计算器、6个中断源、1个全双工用行口等。同 时，与80C52一样，有空闲和掉电两种节电运行方式。AT89C52单片机的结构与8051单片机的结构基本相同，不同之处以下几点： 有CHMOS工艺的节能运行方式、增加了一个 16位的定时器T2、片内RAM由 128 B增加为256 B ROM类型属于Flash存储器AT89C52弓|脚如图7所示:PI11PL1二PW2F1W -H可33P15MP17INTI13INTO12gT115TO14一31197sRIj ITWR 16PICPl:lP12P13 PMP15P16P17INTI IHTOT1TOEA/VFXIX2RESETRD WK89
7、C5239POO支P0137P023635触34P0533P0632fo?21F2022F2123V222425F2426F若2?P26第P27402010RXDJITXD30ATEk29SENvcc GND RXD TXD ALEJF P5ENOCOL蒐MMgMorJ202122233425演27 P- p p p F r r F Fppp FPFF图7 AT89C52引脚AT89C52单片机为40脚双列直插封装的8位通用微处理器，采用工业标准 的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的 8xc52相同，其主要用于会聚 调整时的功能控制。功能包括对会聚主IC内部寄存器、数据RAM及外部接口
8、等 功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号 IR的接收 解码及与主板CPU通信等。主要管脚有：XTAL1 （19脚）和XTAL2（18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位 电路。VCC（40脚）和VSS（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接 N1 的SDAS（18脚）和SCLS19
9、脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号 功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测。2） DS1302实时时钟模块图8 DS1302模块n 口口口 .K ? ft 5 匚匚匚口 axlu 愕 c _*l_w图9 DS1302的弓|脚图其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持 时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1 十时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和 X2是振荡源，外接晶振。RST是复位/片选线，通过把RST俞入驱动置高电平来 启动
10、所有的数据传送。 概述现在流行的串行时钟电路很多，如 DS1302 DS130又PCF8485O这些电 路的接口简单、价格低廉、使用方便，被广泛地采用。本文介绍的实时时钟电路DS1302是DALLA镂司的一种具有涓细电流充电能力的电路，主要特点是采用用行数据传输， 可为掉电保护电源提供可编程的充电功能， 并且可以关闭充电功能。 采用普通晶振。 引脚功能及结构图8为DS1302的弓唧排列J ,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电 源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当 Vcc2大于Vcc1+时，Vcc2给DS1302供电。当Vc
11、c2小于Vcc1 时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接晶振。RS说复位/片选线， 通过把RSTt入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RSTt入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RSTS供终 止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始 化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中 RST置为低电平，则会终止此 次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在 Vcc前，RS侬须保持低 电平。只有在SCL低电平时，才能将RST置为高电。DS1302的控制字节控制字节的最高有效位（位 7）必须是逻辑1，
12、 如果它为 0， 则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0,则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据; 位 5 至位 1 指示操作单元的地址;最低有效位（位 0）如为 0表示要进行写操作，为1 表示进行读操作，控制字节总是从最低位开始输出。DS1302与CPU的连接实际上，在调试程序时可以不加电容器，只加一个 的晶振即可。只是选择晶振时， 不同的晶振， 误差也较大。 另外， 还可以在上面的电路中加入DS18B20，同时显示实时温度。只要占用 CPU 一个口线即可。LCD还可以换成LED,还可 以使用北京卫信杰科技发展有限公司生产的 10 位多功能 8 段液晶显示模块 LCM101,内
13、含看门狗（WDT）/时钟发生器及两种频率的蜂鸣器驱动电路，并有内 置显示RAM,可显示任意字段笔划，具有 3-4线串行接口，可与任何单片机、 IC接口。功耗低，显示状态时电流为 2aA （典型值），省电模式时小于1A,工 作电压为，显示清晰。 总结DS1302 存在时钟精度不高，易受环境影响，出现时钟混乱等缺点。 DS1302 可以用于数据记录， 特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录， 能实现数据与 出现该数据的时间同时记录。 这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对 异常数据出现的原因的查找具有重要意义。 传统的数据记录方式是隔时采样或定 时采样， 没有具体的时间记录， 因此， 只能记
14、录数据而无法准确记录其出现的时 间；若采用单片机计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要 设置中断、查询等，同样耗费单片机的资源，而且，某些测控系统可能不允许。DS1302慢速充电时钟芯片包括时时钟/日历和31B的静态RAM,经过一个简 单的串行接口与单片机通信。DS1302与单片机的通信仅需3根线，即RST（复位 线）、I/O （数据线）、SCLK（串行时钟线）。数据可按每次1B或多达31B的形式 传送到时钟 /RAM 或从中送出。DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST却置为高电平，然后把8位地 址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK勺上升沿被输入。无论是读周期还是写 周期，开始八位指定40 个寄存器中哪个将被访问到
