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1、xxxxxxxxxxxx学院摘要单片机的应用已经广泛的渗透到国民经济的各个领域，随着社会对单片机应用人才的需要，它已成为工科大学生的必修课程之一。单片机技术包含有硬、软两个方面的技术。硬件是以单片机为核心，再加以其他各元器件组成的电子电路的一个实体。它既有单片机的技术，又有电子类专业所必须掌握的模拟、数字、高频等电子电路的综合运用。单片机的种类繁多，目前单片机应用系统开发工具也有不少，但同一系列单片机的开发工具或实验系列基本相同。51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种8位单片机之一。经过20多年的推广与发展，51系列单片机形成了一个规模庞大，功能齐全，资源丰富的产品群。随着嵌入式系统，片上系
2、统等概念的提出和普遍接受及应用，51单片机的发展进入了一个新的阶段。许多专用功能芯片的内核集成了51单片机，与51系列单片机兼容的微控制器以IP核的方式不断地出现在FPGA的片上系统中。通过本次毕业课题的设计、制作、调试，其目的是让电子信息工程专业的毕业生通过自己完全动手制作一些实际电子产品，掌握一定的电子产品设计、制作技能和调试技术，巩固电子技术的理论知识，锻炼和提高学生的动手能力和综合运用知识解决实际问题的能力及实践动手能力。让学生完全体验电子产品开发的全过程，把学生培养成为电子信息领域内的高级应用型技术人才。 【关键词】 单片机：STC89C51； LED数码管显示器； keil C51
3、； 矩阵电路; 蜂鸣电路目 录前言.3第一章 概述.41.1 目的与要求.41.2 单片机的定义.41.3 单片机的发展.41.4 单片机硬件概述.51.5 单片机硬件结构.6第二章 硬件电路设计.72.1 电源电路.72.2 复位电路.72.3 晶振电路.82.4 键盘电路.92.4.1 矩阵键盘的结构与工作原理.92.4.2 矩阵式键盘的按键识别方法.102.5 流水灯电路.112.6 蜂鸣器电路.122.7 数码管显示.132.7.1 LED数码管显示器概述.132.7.2 数码管参数.14第三章 软件设计.16 3.1 KEILC软件介绍.163.2 单片机应用系统的软件设计.163.
4、3 单片机流水灯程序设计17第四章 PCB板的制作.204.1 PROTEL 99 se 概述.204.2 电路原理图设计204.3 印制电路板设置214.3.1 Protel99印制电路板设计工具的应用.214.3.2 PCB布局布线规则.224.3.3 印制电路板设计注意事项.224.4 电路板的制作及其注意事项23第五章 元器件的安装. .255.1 元器件的安装25结论.28致谢.29附录一 设计元件清单表.30附录二 电路原理图.31附录三 电路板底层布线图.32前言单片机技术飞速发展，单片机的应用已经渗透到了国民经济的各个领域，处处影响着人们的生活，它的出现给现代工业测控领域带来了
5、一次新的技术革命。目前，单片机仍以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统、数据采集系统、智能画仪器仪表、智能家电等诸多领域得到了广泛的应用，因此，单片机应用技术是作为将要从事单片机开发方面的技术人员所必需掌握的。单片机是应用系统的一个核心部件，为把单片机系统应用于不同的领域，只掌握单片机的基础知识是远远不够的，要想构成一个完善的应用系统，还要熟悉执行机构及硬件接口电路的应用特性，同时，还应该掌握系统的结构布局、印刷电路板的结构布局及软件的设计技巧这些书本上学不到的知识，因此为设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。现代社会新技术层出不穷，在电子领域尤其是自动化智能控
6、制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，将很快被单片机这个后起之秀超越并取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，因此，单片机将成为智能控制系统的核心。根据这次课程设计的内容和要求，首先进行整体方案的构思，通过在图书馆和上网查阅资料，并分析和比较，选取了一种简单而且可行性高的方案。此方案主要由延时电路、定时计数电路、主控电路、程序译码驱动电路等组成。通过查阅有关书籍、上网和综合已学的电子技术知识，并考虑到电路的工作稳定性，设计成本低，鉴于此选用了比较常见的元器件来构成各单元电路，选取所须的元件后，对各电路元件的参数进行了计算，然后进实验室进行电路的安装和调试。经过几天
7、紧张的电路安装和调试，期间还进行了部分方案的的单片修改和改进，实现了课程设计的主要任务和具体要求。第一章 概述1.1 目的与要求本次的设计需要符合的要求有：用矩阵键盘实现流水灯的暗灭，左循环，右循环及有暂停，停止，复位等一系列功能于一体的单片机系统。1.2 单片机的定义单片机又称为微处理器它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CP
8、U（Central Processing Unit）、随机存储器RAM(Random Access Memory)、只读存储器ROM(Read Only Memory)、多种I/O口(Input/Output Ports)和中断系统、定时器/计数器等功能电路（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。 单片机的应用领域 ： 1.单片机在智能仪器仪表中的应用； 2.单片机在工业测控中的应用； 3.单片机在计算机网络和通讯技术中的应用； 4.单片机在日常生活及家电中的应用； 5.单片机在办公自动化方面。 目前单片机渗透
9、到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。1.3 单片机的发展1971年微处理器研制成功后不久，就出现了一位的单芯片的微型计算机即单片机。1976年Intel公司推出了第一代8位单片机的代表产品-MCS-48系
10、列单片机8048，它将CPU、串行口、定时器和128BRAM集成在一块芯片内，使用的是NMOS工艺。在MCS-48成功的刺激下，出现了第二代单片机产品。在第二代单片机中，IntelMCS-51进入中国市场最早，过渡到CMOS工艺的80C51要迟一些。1982年以后，高速低功耗CHMOS工艺的出现，使许多公司生产与80C51兼容的单片机，并扩展了其功能。8位单片机后，还出现了16位的单片机，1983年Intel公司推出的MCS-96系列单片机就是其中的典型代表之一。近10年来出现的具有许多新特点的单片机，可以称之为第三代单片机。目前单片机的内存容量可以做得相当大，I/O功能也已足够地丰富，可以不
11、用外加扩展芯片；大多数单片机都提供可由用户编程的OTPROM型式；随着单片机程序存储空间的扩大，在空余空间可以嵌入实时操作系统等软件，以提高单片机的性能和产品开发效率；扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线，如IC总线、USB总线、CAN总线等；有的单片机集成了多个CPU，将数字信号处理器、精简指令集计算机等集成到单片机中的产品也不断出现；另外，在抗干扰、抗噪声、提高可靠性、功耗管理等方面的新技术也不断的出现。单片机虽然种类繁多，但就其应用情况看，功能最强的16位机属于日立公司的H8/3048系列，8位机要数Intel公司的MCS-51系列。1.4单片机的硬件概述在单片机的应用中，以单片机芯片
12、为核心组建的一个能完成特定应用功能的硬件组合实体，称为单片机的硬件系统。它能在我们为它所编制的程序下完成预定的任务。软件是相对硬件而言的，它是指由计算机硬件执行，用来完成一定任务的所有程序及数据，即为运行、管理和维护计算机所编制的程序的总和。 单片机的软件系统比较简单，它不需要复杂的操作系统来进行系统管理，只使用于管理单片机系统工作的管理程序（称为监控程序）和用于完成实际具体任务的应用程序。而对于简单的单片机应用系统，只要有为实现控制目的而直接行的应用程序就行了。单片机应用系统有三种编程方式：机器语言、汇编语言和高级语言。按照单片机系统扩展与系统配置状况，单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统及典型系统等。STC89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，具有丰富的内部资源：4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线
