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1、单片机技术课程设计单片机技术课程设计2012年年6月月MCS-51单片机设计及应用单片机设计及应用MCS-51MCS-51单片机实验板介绍单片机实验板介绍编程器应用编程器应用程序加载方法程序加载方法基础模块编程思路基础模块编程思路本次实习的任务本次实习的任务 主实验板线路图主实验板线路图LED数码显示器原理图数码显示器原理图系统系统PCB板图板图MCS-51单片机实验系统特点单片机实验系统特点实现了最基本的键盘输入、实现了最基本的键盘输入、4位位LED显示、显示、RS232串行通信等功能，并在上面提供了若干串行通信等功能，并在上面提供了若干扩展的功能接口，用扩展口接上这块实验板后，扩展的功能接
2、口，用扩展口接上这块实验板后，可以完成单片机课程中涉及到的全部实验。可以完成单片机课程中涉及到的全部实验。在以在以RS232C与计算机相连后，可直接从计算与计算机相连后，可直接从计算机上下载程序进行调试。机上下载程序进行调试。是一个供初学者学习和实验的平台，以简单的是一个供初学者学习和实验的平台，以简单的方式学习方式学习MCS51单片机的原理和功能。并通过单片机的原理和功能。并通过动手操作，对动手操作，对MCS51单片机在各种简单扩展系单片机在各种简单扩展系统中的作用有一定了解。统中的作用有一定了解。系统主要元件介绍系统主要元件介绍1、MAX232 MAX232 是是一一种种双双组组驱驱动动器
3、器/接接收收器器，片片内内含含有有一一个个电电容容性性电电压压发发生生器器以以便便在在单单5V电电源源供供电电时时提提供供EIA/TIA-232-C电电平平。每每个个接接收收器器将将EIA/TIA-232-C电电平平输输入入转转换换为为5V TTL/CMOS电电平平。 这这些些接接收收器器具具有有1.3V的的典典型型门门限限值及值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收的典型迟滞，而且可以接收30V的输入。的输入。 每每个个驱驱动动器器将将TTL/CMOS输输入入电电平平转转换换为为EIA/TIA-232-E电电平平。所所有有的的驱驱动动器器、接接收收器器及及电电压压发发生生器器都都可可以以在在各各
4、芯芯片片公公司司的的元元件件库库中中得得到到标标准准单单元元。MAX232的的工工作作温温度度范范围围为为0至至70，MAX232的的工工作作温温度度范范围围为为-40至至85。 特点特点引脚引脚特点特点: l单5V电源工作lLinBiCMOS,TM工艺技术l两个驱动器及两个接收器l30V输入电平l低电源电流：典型值是8mAl符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28l可与Maxim公司的MAX232互换ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V2、74HC244、74HC273、74HC573总的说来，它们都是锁存器，具体的功总的说来
5、，它们都是锁存器，具体的功能参数请参看相关的数据手册。能参数请参看相关的数据手册。3、GAL16V8GAL（通用阵列逻辑）器件是美国晶格半导体公司（通用阵列逻辑）器件是美国晶格半导体公司（Lattice Semiconductor，Inc.）在）在PAL（可编程阵列逻（可编程阵列逻辑）器件的基础上于辑）器件的基础上于1985年推出的新一代可编程逻辑器件，年推出的新一代可编程逻辑器件，其主要特点如下。其主要特点如下。1、采用、采用E2CMOS工艺使工艺使GAL器件不仅具有电可擦除可编程的性能，器件不仅具有电可擦除可编程的性能，而且还具有低功耗、高速度的特点。采用了特殊的编程结构和高速编而且还具有
6、低功耗、高速度的特点。采用了特殊的编程结构和高速编程算法，可在几百毫秒内完成整个器件的编程，擦除时间也很短，大程算法，可在几百毫秒内完成整个器件的编程，擦除时间也很短，大约为约为50ms，可反复编程，可反复编程100次以上，编程后的数据信息可保持次以上，编程后的数据信息可保持20年以年以上不丢失。上不丢失。 2、目前，普通的、目前，普通的GAL器件传输延迟不大于器件传输延迟不大于25ns。现在，更高的传输。现在，更高的传输延迟指标为延迟指标为15ns、5ns的的GAL器件已经广泛应用。器件已经广泛应用。3、特有的输出逻辑宏单元、特有的输出逻辑宏单元OLMC（Output Logic Macro
7、 Cell），赋），赋予了予了GAL器件非常灵活的逻辑组态能力。器件非常灵活的逻辑组态能力。GAL的电可擦写特点，非的电可擦写特点，非常适合于需要多次修改逻辑的场合，如接口电路的研制等常适合于需要多次修改逻辑的场合，如接口电路的研制等 本设计中本设计中GAL16V8用作译码器用作译码器 GALGAL编编程，一般可以使用程，一般可以使用ABELABEL语语言言编编程，程，ABELABEL的的语语法法基本上是由一基本上是由一组逻辑组逻辑表达式表达式进进行叙述，一片行叙述，一片GALGAL能帮我完能帮我完成什么功能呢？或者成什么功能呢？或者说说能改成什么能改成什么样样的芯片呢？的芯片呢？对对GALG
8、AL来来说说，由于内部的，由于内部的逻辑电逻辑电路（路（门门）比）比较较少，一般只能完成一少，一般只能完成一些些简单简单的的逻辑转换逻辑转换、简单简单的的计计数器数器( (位数少位数少) )、锁锁存器等。存器等。一般一般简单简单来来讲讲，GALGAL的可用的可用输输入比入比输输出多，如果想用他做出多，如果想用他做地址地址译码译码器是比器是比较较合适的，在合适的，在单单片机的片机的应应用中，往往需要用中，往往需要用几个不同的用几个不同的门电门电路路组组合或加上合或加上138138之之类类的的3-83-8译码译码器器组组合，合，译译出几个特定地址，出几个特定地址，这这才是才是GALGAL的的专长专
9、长，可以在一个芯片，可以在一个芯片内完成，使得你的内完成，使得你的电电路路简洁简洁，而且，而且输输入入输输出在不出在不违违背基本背基本约约定的前提下可以随意定的前提下可以随意调换调换，使得布板走，使得布板走线线容易。容易。 使用使用GAL器件的优点器件的优点 module bcdledmodule bcdledtitle MCS51 YIMAtitle MCS51 YIMAmcs51 device p16v8C;mcs51 device p16v8C; a15,a14,a13,a12 pin 7, 6, 5,4; a15,a14,a13,a12 pin 7, 6, 5,4; rd, rd, w
10、rwr pin 8,9;pin 8,9; y1,y2,y3,y4 pin 19,18,17,16; y1,y2,y3,y4 pin 19,18,17,16; y5,y6,y7,y8 pin 15,14,13,12; y5,y6,y7,y8 pin 15,14,13,12; equations equations y1 = !wr & a15 & !a14 & !a13 & !a12; y1 = !wr & a15 & !a14 & !a13 & !a12; y2 = !wr & a15 & !a14 & !a13 & a12; y2 = !wr & a15 & !a14 & !a13 & a1
11、2; y3 = !wr & a15 & !a14 & a13 & !a12; y3 = !wr & a15 & !a14 & a13 & !a12; y4 = !wr & a15 & !a14 & a13 & a12; y4 = !wr & a15 & !a14 & a13 & a12; y5 = !wr & a15 & a14 & !a13 & !a12; y5 = !wr & a15 & a14 & !a13 & !a12; !y6 = !rd & a15 & a14 & !a13 & !a12; !y6 = !rd & a15 & a14 & !a13 & !a12; !y7 = a15
12、 & a14 & a13 & !a12; !y7 = a15 & a14 & a13 & !a12; !y8 = a15 & a14 & a13 & a12; !y8 = a15 & a14 & a13 & a12; end endMCS-51 试验板中试验板中GAL16V8编程编程4、LED数码显示器数码显示器单片机系统中，通常用单片机系统中，通常用LED数码显示器来显示各种数数码显示器来显示各种数字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压字或符号。由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。 （1）共阳极接法。把发共阳极接
13、法。把发光二极管的阳极连在一光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用起构成公共阳极，使用时公共阳极接时公共阳极接+5V，每个，每个发光二极管的阴极通过发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。当电阻与输入端相连。当阴极端输入低电平时，阴极端输入低电平时，段发光二极管就导通点段发光二极管就导通点亮，而输入高电平时则亮，而输入高电平时则不点亮。不点亮。 编程器及应用编程器及应用1、可以对单片机编程、可以对单片机编程编程步骤：编程步骤：1：选则器件：选则器件编程步骤：编程步骤：2：装入文件：装入文件编程步骤：编程步骤：3：擦除程序：擦除程序编程步骤：4：写入程序编程步骤：编程步骤：5：校验：校验GAL器
14、件编程器件编程编程步骤：编程步骤： 1：选则器件：选则器件 2：装入文件：装入文件 3：擦出程序：擦出程序 4：写入程序：写入程序1：选则器件：选则器件2：装入文件：装入文件3：擦除程序：擦除程序4：写入程序：写入程序程序加载方法程序加载方法程序加载方法程序加载方法通过串口下载烧录程序步骤：通过串口下载烧录程序步骤：1保持实验板断电状态保持实验板断电状态2运行下载软件运行下载软件STC-ISP V391.exe3选择单片机类型为选择单片机类型为stc89c52 4点击点击“打开文件打开文件”按钮，选择一个按钮，选择一个hex文文件（已准备了测试程序供大家验证板子件（已准备了测试程序供大家验证板
15、子是否正常）是否正常）5点击点击“Download/下载下载”按钮（这时软件按钮（这时软件提示提示“请给请给 MCU 上电上电”，就正确了，就正确了，否则请换一个有效的否则请换一个有效的COM口，重复尝试）口，重复尝试）6接通实验板电源，此时电源指示灯接通实验板电源，此时电源指示灯L2亮起亮起，软件下面的白框提示下载信息，软件下面的白框提示下载信息“已加密已加密”，这样就烧写成功了，这样就烧写成功了基础模块编程思路基础模块编程思路 1、 显示部分显示部分MCS-51单片机显示部分，外接4片74LS273芯片作为4位LED显示器的静态显示接口，并行输出端分别接LED显示器的各段对应的引脚上。在单
16、片机应用系统中，显示器显示用静态显示显示。LED1LED2LED3LED48000H9000HA000HB000H子程序介绍CLS: MOV A,#0FFH MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#9000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0A000H MOVX DPTR,A MOV DPTR,#0B000H MOVX DPTR,A RETDISP: MOV A,70H MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A MOV A,71H MOV DPTR,#9000H MOVX DPTR,A MOV A,72H MOV DPTR,#0A
17、000H MOVX DPTR,A MOV A,73H MOV DPTR,#0B000H MOVX DPTR,A RET清屏清屏显示显示PRINT: MOV A,70H SUBB A,#30H MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0B000H MOVX DPTR,A MOV A,71H SUBB A,#30H MOV DPTR,#TABLED MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#0A000H MOVX DPTR,A MOV A,72H SUBB A,#30H MOV DPTR,#TABLED MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#90
18、00H MOVX DPTR,A MOV A,73H SUBB A,#30H MOV DPTR,#TABLED MOVC A,A+DPTR MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A RETTAB: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H ;0-3 DB 99H,92H,82H,0F8H, 80H ;4-8 DB 90H,88H,83H,0C6H,0A1H ;9-D DB 86H,8EH,0FFH ,8CH ,0BFH ;E,F,全全灭,P,-HELLO: MOV A,#89H ;H MOV DPTR,#0B000H MOVX DPTR,A MOV A,#86H ;E MOV
19、DPTR,#0A000H MOVX DPTR,A MOV A,#0C7H ;L MOV DPTR,#9000H MOVX DPTR,A MOV A,#0C7H ;L MOV DPTR,#8000H MOVX DPTR,A RET2 键盘键盘KEY:MOVR7,#00HMOVA,#00HMOVB,#0EHKEY1:NOPORLA,BMOVDPTR,#WR273MOVXDPTR,ANOPNOPNOPNOPMOVDPTR,#RD244MOVXA,DPTRANLA,#0FHCJNEA,#0FH,KEY2INCR7SETBCMOVA,BRLCAANLA,#0FHCJNEA,#0FH,KEY0MOVA,#
20、0EHMOVR7,#00HKEY0:MOVB,ASJMPKEY1KEY2:CPLAANLA,#0FHJNBACC.0,KEY6MOVA,#00HSJMPKEY9KEY6:JNBACC.1,KEY7MOVA,#01HSJMPKEY9KEY7:JNBACC.2,KEY8MOVA,#02HSJMPKEY9KEY8:MOVA,#03HKEY9:XCHA,R7MOVB,#04HMULABADDA,R7MOVDPTR,#KTAB1MOVCA,A+DPTRMOVDPTR,#KKKKMOVXDPTR,AMOV7FH,ALCALLSOUNDKEYUP:MOVDPTR,#RD244MOVXA,DPTRANLA,#
21、0FHCJNEA,#0FH,KEYUPRETKTAB1:DB33H,0DH,0FH,0EHDB32H,0BH,0CH,0AHDB31H,39H,38H,37HDB30H,35H,36H,34H3 RS-232串行口串行口SET232: MOV SCON,#0DAH MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0FDH MOV TL1,#0FDH SETB TR1 RET;-INPUT: JNB 98H,$ CLR 98H MOV A,SBUF RET;-OUTPUT: JNB 99H,$ CLR 99H MOV SBUF,A LCALL TIM0 RETOUTCOM: LCALL SET23
22、2 MOV 70H,#41H MOV 71H,#32H MOV 72H,#33H MOV 73H,#32H ;PRINTP232 LCALL PRINT LCALL KEY MOV 70H,#42H MOV 71H,#42H MOV 72H,#42H MOV 73H,#42H ;PRINT-“OUTCO1:LCALL PRINT LCALL KEY MOV A,7FH CJNE A,#0DH,OUTCO3 LJMP OUTCO2OUTCO3: CLR C SUBB A,#30H JC OUTCO1 MOV 70H,71H MOV 71H,72H MOV 72H,73H MOV 73H,7FH
23、SJMP OUTCO1OUTCO2: MOV A,70H LCALL OUTPUT MOV A,71H LCALL OUTPUT MOV A,72H LCALL OUTPUT MOV A,73H LCALL OUTPUT RET;-INCOM: LCALL SET232 MOV 70H, #32H MOV 71H, #33H MOV 72H, #32H MOV 73H, #3CH LCALL PRINT LCALL INPUT MOV 70H, A LCALL INPUT MOV 71H, A LCALL INPUT MOV 72H, A LCALL INPUT MOV 73H, A LCAL
24、L PRINT LCALL KEY RET扩展口及其应用扩展口及其应用 1 、LCD液晶显示屏扩展口液晶显示屏扩展口 这个扩展口可以接普通的单色液晶显示屏，本扩展这个扩展口可以接普通的单色液晶显示屏，本扩展口可以接控制器为口可以接控制器为6963C的的LCD模块。如：模块。如：DMF5000系列、系列、TM24064等。可以显示字符、汉字、图案等。等。可以显示字符、汉字、图案等。 2 、I/O扩展槽扩展槽 虽然单片机本身的虽然单片机本身的I/O能实现简单的能实现简单的I/O操作，但其操作，但其功能有限，因为在单片机本身的功能有限，因为在单片机本身的I/O口电路中，只有数口电路中，只有数据锁存和
25、缓冲功能，没有状态寄存和命令寄存功能，据锁存和缓冲功能，没有状态寄存和命令寄存功能，因此难以满足复杂的因此难以满足复杂的I/O操作要求。此外虽然单片机有操作要求。此外虽然单片机有4个个8位并行双向位并行双向I/O口，但在实际应用中这些口往往不口，但在实际应用中这些口往往不能用于能用于I/O操作。操作。本系统可提供本系统可提供P1口、口、P3口、口、4个输入及个输入及4个输出个输出I/O接口接口 3、总线接口、总线接口 为了让系统与外界的计算机等功能更强、更完备的设备进为了让系统与外界的计算机等功能更强、更完备的设备进行连接，并且更快、更全面的传输和接受数据，总线是不可缺行连接，并且更快、更全面
26、的传输和接受数据，总线是不可缺少的。所以，提供总线接口能让同学对系统的整体运做有更好、少的。所以，提供总线接口能让同学对系统的整体运做有更好、更全面的了解。更全面的了解。总线接口信号总线接口信号本系统可提供本系统可提供2个个20芯总线接口，其信号定义如下：芯总线接口，其信号定义如下： 1：GND 2:VCC 3:+12V 4:-12V 5:AGND 6:AD0 7:AD1 8:AD2 9:AD3 10:AD4 11:AD5 12:AD6 13:AD7 14:A8 15:A9 16:WR 17:RD 18:YB1YB2 19:备用备用 20: 备用备用 总线接口应用总线接口应用与与D/A转换器接
27、口转换器接口 D/A转换是把数字量转化成模拟量的过程，本实转换是把数字量转化成模拟量的过程，本实验输出为模拟电压信号，试编程生成各种波形，验输出为模拟电压信号，试编程生成各种波形，如方波，正弦波等，也可与键盘显示模块结合如方波，正弦波等，也可与键盘显示模块结合起来，构成一个简单的波形发生器，通过键盘起来，构成一个简单的波形发生器，通过键盘输入各种参数，如频率，振幅（小于输入各种参数，如频率，振幅（小于+5V），方），方波的占空比等。波的占空比等。D/A转换器接口选用转换器接口选用DAC0832,它是一个它是一个8位位D/A,转换器，速度转换器，速度1uS。 DAC0832接口电路图接口电路图
28、1. LCD液晶显示液晶显示 扩展口可以与控制器为6963C的LCD模块液晶显示屏相接。如：DMF5000系列、TM24064、CGM240128等。可以显示字符、汉字、图案等。其扩展接口如图7-3-12所示。2.简单频率计简单频率计在系统设计中，可将在系统设计中，可将单片机系统的单片机系统的T0、T1用作外部计数器的接用作外部计数器的接口，将其作为的频率口，将其作为的频率计。测量范围在计。测量范围在0Hz9999Hz，对应的，对应的输入为输入为TTL电平。其电平。其连接电路图连接电路图7-3-13所所示。示。 3 .秒表秒表 采采用用定定时时器器延延时时，实实现现秒秒表表的的计计时时功功能能
29、，并在并在LED上进行显示，精度上进行显示，精度0.05秒。秒。用用C语言实现语言实现T0的延时中断。的延时中断。4.电子钟电子钟完成电子钟的功能 基本功能：基本功能：（1）编写最）编写最基本的键盘输入程序。下载程序进行调试。基本的键盘输入程序。下载程序进行调试。（2）编写）编写4位位LED显示程序。下载程序进行调试。显示程序。下载程序进行调试。（3）编写）编写RS232串行通信程序。下载程序进行调试串行通信程序。下载程序进行调试。高级功能：高级功能：（1）编写秒表程序）编写秒表程序（2）编写电子钟程序）编写电子钟程序（3）利用利用扩展的功能接口扩展的功能接口与信号发生器（或模拟实验与信号发生
30、器（或模拟实验板板中的振荡器）相中的振荡器）相连连，组成频率计，组成频率计。本次实习任务本次实习任务 基本功能设计目标基本功能设计目标显示“HeLL”，等待按键开始是“A”键是数字键，显示左移一位是“B”键是“C”键显示“P001”，等待按键YNYNNY显示“P232”，等待按键显示“-”，等待按键输入是数字键，显示左移一位是“F”键，发送输入数据显示“232C”，等待计算机输入显示输入数据，等待按键成绩平分标准成绩平分标准1)焊接正确，美观。程序编写正确，调试焊接正确，美观。程序编写正确，调试通过，能实现基本功能通过，能实现基本功能(基本要求基本要求)2)能实现一项附加功能能实现一项附加功能3)能实现两项附加功能能实现两项附加功能4)能自行扩展，实现有创意的应用设计能自行扩展，实现有创意的应用设计实验报告实验报告按指导书要求撰写按指导书要求撰写
