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1、单片微机课程设计报告 题 目： 单片机制作实训 学生姓名： 陈 娥 学号：0710401030 系别：物理与信息工程系 专业：电子信息科学与技术 指导教师：段 正 华 2010-5-7-2010-6-26目 录摘要2关键词2前言31 设计任务和要求 5 1.1 设计目的5 1.2 设计要求52单片机简介 53单片机最小系统及外围电路 64外围电路原理 11 4.1 矩阵键盘 11 4.2 数码管显示 12 4.3 H桥电路电机控制 125 实例设计 12参考文献 15致谢 15附录 16摘 要本次课程设计通过单片机最小系统和外围电路的制作实训，加深对单片机基本的了解，以及掌握单片机的一些最基本
2、的应用和汇编语言开发平台。此次单片机最小系统包括的内容：ISP下载线，电源电路，复位电路，晶振，外围电路，全加器，四位数码管显示，H桥电机驱动，扬声器驱动，矩阵键盘。在单片机开发板上对以上的电路进行硬件安装，以此来培养学生在单片机制作的上的合理布局和焊接技巧的能力；另一方面增强学生独立思考和排除为题的能力。在软件编程方面让学生接触一些基本的汇编语言。最终达到硬软结合的最佳效果，更深层次的了解单片机的开发过程与基本步骤。关键字电源电路；复位电路；外围电路；四位数码管显示；矩阵键盘前 言单片机技术课程的性质目的单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支,在工业智能仪器仪表,光机电设备,自动检测,工业
3、智能仪器仪表,光机电设备,自动检测,信息处理,家电等方面有广泛应用。单片机技术这门课是为电子信息工程,测控技术,生物医学工程类专业及计算机应用专业学生开设的专业基础必修课或专业基础选修课,设的专业基础必修课或专业基础选修课。本课程的教学目的是通过理论教学与实验环节，使学生正确理解单片机的基本概念,基本原理,掌握单片机程序设计和微机接口应用的基本方法,并能综合运用单片机的软,硬件技术分析实际问题。为工业生产,单片机的软,硬件技术分析实际问题,为科学研究和实验设备等领域的单片机应用和开发打下良好的基础,也是进一步学习计算机原理和有关接口知识重要环节。课程教学内容本课程以理论教学为主要环节,以学生课
4、堂本课程以理论教学为主要环节,实验为辅。具体安排如下 一,计算机基础 1)单片机的基本概念：主要介绍单片机的发展概况(现状,未来的发展),特点,应用和当前单片机的系列产品。2)单片机的数制表示法：主要介绍数制的转换,原码,反码,补码 及计算机中常用的编码。二,单片机的内部结构及工作原理。单片机的内部结构及工作原理主要内容:掌握MCS-51单片机的内部结构及基本工作原理;单片机并行I/O口的结构特点;单片机最小系统的设计方法;单片机存储器的扩展方法。三,单片机的指令系统。单片机的指令系统主要内容:MCS-51单片机指令的格式,分类和寻址方式;汇编语言的各种指令类型;伪指令的使用及汇编语言程序的完
5、整格式.四,程序设计。程序设计主要内容:MCS-51单片机汇编语言程序设计的步骤;循环程序,分支程序,延时程序,查表程序的结构及使用方法。五,单片机的中断系统。单片机的中断系统主要内容:MCS-51单片机中断源的种类及工作方式;外部中断的结构及原理;中断控 制寄存器IE,中断优先级寄存器IP及定时器/计数器及外部中断控制寄存器TCON的使用方法;六,单片机的定时器，计数器单片机的定时器/计数器。单片机的定时器主要内容:单片机定时器/计数器的结构,原理,工作方式及使用方法。七,单片机的串行通信。单片机的串行通信主要内容:单片机串行通信I/O接口的结构及工作方式;串行通信控制寄存器的使用方法; M
6、CS-51单片机串行通信波特率的设置方法;MCS-51单片机的双机通信和多机通信的基本原理。八,并行口的应用与扩展。并行 MCS-51单片机基本I/O口的应用与扩展;键盘与显示器的扩展原理及方法;常用外围电路接口芯片8255,8155的性能特点及使用方法;存储器的扩展原理与方法。九,A/D,D/A转换器的应用。转换器的应用主要内容: MCS-51单片机与8位A/D和D/A 转换的原理。十,单片机实验。实验主要内容: 纯软件实验:无符号加法实验 验证性实验:P1口实验 电子时钟 A/D转换实验 综合性实验:电子温度计。一 设计任务与要求1.1 设计目的1. 解并熟悉对直流电源的设计。2. 构成单
7、片机最小系统的设计与控制方法。3. 熟悉单片机应用系统的开发过程和方法。4. 熟悉Keil软件的使用。 1.2 设计要求1、 设计一个5V直流稳压电源，为实验板上各个模块供电。2、 设计一个单片机小系统，通过软件编程，能够实现数码管动态显示，点亮流水灯，键盘控制，扬声器播放歌曲等功能。 3、 设计一个一位全加器。 4、 设计一位六管静态存单元。 5、 设计一个矩阵键盘。二 单片机简介单片机是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本。广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。AT89s51单片机外部引脚如图
8、1所示：P0-P3口用于与外部交换数据与通信，并进行对外部电路的控制，完成设计要求。40脚和31脚接电源，20脚接地。图1三单片机最小系统及外围电路3.1 图2 为单片机的晶振部分晶振为11.0592，经过单片机内部10分频，机器周期为1us。焊接过程中晶振应该尽量靠近18，19脚。 图23.2 图3为矩阵键盘扫描图3 矩阵键盘，采用反转法进行键盘扫描，可以用较少的端口实现多个键盘扫描。3.3 图4为上电复位电路 次电路进行电源上电复位，使单片机上电让PC指针复位，程序从开始地址进行运行，避免程序执行错误。图43.4 图5为数码管显示电路 电路为共阳数码管驱动电路，12、9、8、6为数码管为选
9、脚，其余为数码管数字显示控制脚。图5.1图5.23.5 图6为+5V稳压电路稳压电路保证为单片机提供稳定的工作电源，使单片机正常运行。图6.1图6.23.6 图7为扬声器驱动电路用9013三极管进行扬声器驱动图73.7 图8为H桥电机双向驱动电路通过P3.5和P3.6进行电机的正、反转。图83.8 图9为与非门组成的一位全加器电路X、Y为输入，Ci为输入进位，Z为输出，CO为输出进位。图93.9 图10为电机驱动电路图通过对其一给高电平，另一控制引脚给低电平，是相应的三极管导通，而使直流电机转动。同时通过改变高电平的占空比实现直流电机的不同速度转动。也可以改变电机控制引脚的电平极性实现电机的反
10、转和正转。图103.10 图11为一位全加器电路图在将两个多位二进制数相加时，除了最低位以外，每一位都应该考虑来自低位的进位，即将俩个对应位的加数和来自低位的进位3个数相加。这种运算称为全加，所用的电路称为全加器。本次设计为利用74LS00设计最简单的一位全加器。以高电平（5V）代表二进制数1，以低电平（0V）代表二进制数0。其原理框图如下所示：图11.1图11.2四外围电路原理4.1 矩阵键盘原理： 利用反转法进行键盘扫描，P1.0,P1.1,P1.2为高电平，P1.3,P1.4,P1.5为低电平，当有键按下时，P1.0,P1.1,P1.2其一将被拉为低电平（如P1.0为0），根据检测哪位被
11、拉低，可以判断是哪一列的键盘按下；然后P1.0,P1.1,P1.2为低电平，P1.3,P1.4,P1.5为高电平，此时P1.3,P1.4,P1.5中有一被拉低（如P15.为0），可以判断是哪一行有键盘按下，这样根据行列的判断，就可以扫描出是哪个键盘按下（K1键盘按下）。4.2 数码管显示原理： 此实验为共阳数码管，用四个9013三极管进行驱动，分别接到数码管的位选端，单片机P2.0,P2.1,P2.2,P2.3控制三极管导通进行位选（高电平有效），P0.0-P0.7接到数码管的段选端，进行数据显示（低电平有效）。数码管段选控制如附录所示。4.3 H桥电路电机控制：P3.5为高电平，P3.6为低
12、电平时，Q2，Q3导通，电机反转；P3.5为低电平，P3.6为高电平时，Q1，Q4导通，电机正传；图8为H桥电路示意图，实际中，P3.5为高电平，P3.6为低电平时，Q2，Q3基极电位相同，三极管不导通；P3.5为低电平，P3.6为高电平时，Q1，Q4基极电位相同，三极管不导通；因为还需要进行调试。五实例设计 矩阵键盘扫描，数码管静态按键显示5.1主程序的流程图开始初始化调用显示程序有键按下键1键2键n键n子程序键2子程序键1子程序5.2子程序的流程图开始向I/O送字形向位选送数调用延时子程序返回5.3延时子程序的流程图向Rn送数开始Rn=0返回参考文献主要参考资料：1余修武 单片机原理及应用
13、 电子科技大学出版社 2008年1月出版2吴金戌 8051单片机实践与应用 清华大学出版社 2004年11月出版3，余锡存 单片机原理及接口技术 西安电子科技大学2004年1月出版4，余成波 传感器与自动检测技术 高等教育出版社 2004年2月出版5，张立科 单片机典型模块设计实例导航人民邮电出版社 2004年5月出版6，陈忠平单片机原理及接口清华大学出版社 2007年3月出版致 谢经过一个多月的设计过程，单片机微型板终于完成了。这个过程中感谢段老师和王老师的随身指导，在你们的指导下我们才能顺利按时完成这次的单片机制作。与此同时，一些相对专业好一点的同学的帮助是我制作过程中的不可或缺的一部分。是你们共同的帮助才有我的单片微机系统的完好呈现。附 录附录A 一位全加器真值表次数123456Xi010111Yi001
