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第1页共10页单片机最小应用系统设计报告指导老师：吴兆华学生：赵强学号：092011103机电工程学院2010年6月20日第2页共10页目录一、设计目的...............................................................................................................3二、实验目的...............................................................................................................3三、系统硬件电路图...................................................................................................3四、实验程序框图.......................................................................................................4五系统说明与分析...................................................................................................55.1系统主要组成部分............................................................................................................55.2单片机最小系统部分........................................................................................................55.3电路板的制作....................................................................................................................7六、实验步骤...............................................................................................................8七、程序清单...............................................................................................................9八、实验心得.............................................................................................................10第3页共10页一、设计目的开关SP1接在P3.7/RD管脚上，在AT89S51单片机的P1端口接有一个数码管，上电的时候，数码管显示为0，当按下开关SP1的时候，数码管变化为1；在摁下开关SP2,数码管变化为2；在摁下开关SP2,数码管变化为3；即为每摁下开关一次，数码管上的数字变化一次，规律为在16进制的基础上逐次加1（10、11、12、13、14、15分别用A、b、C、d、E、F表图4两种单片机时钟电路示），一直到F为止，然后在从1开始，如此循环下去。摁下复位按钮，无论数码管显示为任何数字，皆变化为0，然后从头开始。二、实验目的1、进一步熟悉AT80S51的所有引脚；2、进一步掌握初级语言——汇编中断处理程序的编程方法和应用。3、掌握硬件制作的基本知识，要求对转印，腐蚀PCB板，打孔非常了解，同时对调试程序灵活掌握。三、系统硬件电路图第4页共10页图1.硬件电路图四、实验程序框图表一实验数码管设置图数码管次数abcdefg显示数字初始显示11111100第一次111第二次111112第三次111113第四次11114第五次1011115第六次1111116第七次1117第八次11111118第九次1111119第十次111111A第十一次11111b第十二次1111C第十三次0111101d第十四次11111E第十五次1111f第5页共10页五系统说明与分析5.1系统主要组成部分手动计数器系统主要分为三个部分：单片机最小系统，手动按钮部分，数码管显示部分。所用主要元件有：AT89S51，两个七段数码管。5.2单片机最小系统部分5.2.1MCS-51系列单片机概述MCS-51系列单片机是一种高性能的8位机系列，广泛应用于各种小型控制系统中，其引脚图如图所示。本论文采用的AT89C51单片机是AMTEL公司生产的MCS-51系列的兼容产品，与MCS-51指令系统兼容，系统结构相同，CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存储器。全部支持12时钟和6时钟操作。AT89C51包含128字节RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中断结构、1个串行I/O口（可用于多机通信I/O扩展或全双工UART以及片内振荡器和时钟电路）。5.2.2MCS-51系列单片机的工作方式和时序单片机应用系统中，除了基本计算机系统单元电路外．还需配备完整的外围电路、以完成复位、掉电保护、提供时钟、节电等功能。图2程序框图第6页共10页（1）时钟电路：单片机内部有一个高增益的反相放大器，通过XTAL1和XTAL2引脚外接石英振于或陶瓷振子、微调电容组成振荡器如图13所示。该振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路。振荡器若外接的是石英扳子，微调电容通常选择30pF；外接陶瓷娠子时选样图3晶振47pF。振荡频率范围选择1.2—12M。MCS5-51系列单片机也可以采用外接时钟，这时XTAL2脚用来输入外部时钟信号(XTAL2脚为内部时钟电路的输入端)，XTALl脚则接地如图13－b所示。对于CHM05工艺制造的80C51单片机，则应从XTALl脚输入外部时钟信号，XTAL2脚悬空。(a)外接石英晶体振荡电路（b）外接时钟电路(a)上电复位(b)按键电平复位(c)RC放电过程(d)电平复位过程第7页共10页图4单片机常用复位电路（2）复位电路：复位使单片机处于起始状态，并从此状态开始运行MCS5-51单片机RST引脚为复位端，该引脚连续保持2个机器周期(24个时钟振荡周期)以上的高电平。可使单片机复位。本论文使用的是外部复位电路，单片机在启动后要从复位状态开始运行，因此上电时要完成复位工作，称上电复位，如图14－a所示。上电瞬间电容两端的电压不能发生突变，只RST端为高电平＋5v，上电后电容通过及RC电路放电RST端电压逐渐下降，直至低电平0V，如图14－c所示。适当选择R、C的值，使RST端的高I电平维持2个机器周期以上即可完成复位。单片机L在运行过程中，出于本身或外并干扰的原因会导致出错。这时可按复位键以重新开始远行，按键复位可分为按键电平复位或按健脉冲复位，如图14－b所示。按键脉冲复位和上电平复值的原理是一样的，都是利用RC电路的放电原理，如图14－d所示。让RST端能保持一段时间的高电平，以完成复位，按键电平复位时，按键时间也应保持在两个机器周期以上。根据设计要求和计算简便的原则，我们选择12M的石英晶振、30PF的电容、+5V电源，最小系统如下：图5单片机最小系统5.3电路板的制作Protel99功能强大，为我们进行电子电路原理图和印制板图的设计提供了良好的操作环境。用Protell99进行电路设计分为两大部分：原理图的设计和电路板的设计。原理图的设计实在SCH系统中进行的，电路原理图是印刷板电路设计的基础，只有设计好原理图才有可能进行下一步的电路板设计。用protel99进行电路板设计的第一步是其原理图的设计。显然，原理图决定整个电路的基本功能，也是接下来生成网表和设计印刷板电路的基础。具体步骤如下：第8页共10页（1）图面设置：Protel99允许用户根据电路的规模设置图面的大小，按照偏好和习惯设置图面的样式。实际上，设置图面就是设置了一个工作平面，以后的工作就要在这个平面上进行。所以图面应该设置得足够大，为进一步工作提供一个足够大的工作空间。（2）放置元件：所谓放置元件就是从元件库中选取所需得元件，将其布置到图面上合适的位置，有时还要重定义元件的编号、封装。元件的封装很重要，要根据元件的实际尺寸和实际封装来决定，要是元件没封装好，将会给以后电路板的制作带来很大的麻烦。这些都是下一步工作的基础。Protel99为用户提供了一个非完备的元件库，并且允许用户对这个元件库进行编辑或者新建自己的元件库。电路板的制作过程(1)打印：将生成的PCB图打印到热转印纸上，需注意线不能太窄，墨要加重，否则制板时容易断线，如果在操作过程中断了线，可用电烙铁将锡带过。(2)熨烫：将热转印纸覆在铜板上，用电熨斗进行熨烫，关键要注意熨烫的时间，不能太久，也不能时间太短，否则，太久会把铜板烫坏，不够的话墨迹覆不上去。(3)腐蚀：把铜板放到三氯化铁溶液中腐蚀，需注意溶液浓度要较高，最好用热水配置，这样腐蚀更快，一般3分钟即可。如果时间过长，需剩下的铜线也可能被腐蚀。(4)打孔：打孔时注意钻头尺寸，本次用的钻头大小是0.712mm的，最需注意的地方是集成块的管脚，如果打孔误差大，管座就很难插上。(5)放置元件：放置前应先打磨一下打孔后留下的毛刺，并均匀地涂上松香水（目的是防止铜线氧化，易于焊锡覆着焊盘，但多涂会导致焊接时焊点变黑，影响美观）。放置元件时注意集成块的管脚，二极管和电解电容的正负，这些都是平时比较容易出错的地方。(6)焊接：焊接技术比较难掌握，焊锡、烙铁与焊盘的位置关系，焊锡熔化时间长短，松香水的浓度，烙铁的温度等等，都是影响焊点美观的因素。(7)检查：检查是否有虚焊，集成块管脚位置是否正确，电源引线位置是否恰当等。检查完毕就能进行调试了。六、实验步骤（1）按照实验要求绘制相应的Protel图形，在生成SCH图形中，要注意选择相应的引脚封装；在PCB的图中，首选布线线宽0.7mm，成功布线后，将GND和ACC两条线在BottomLayer中加粗为1.2mm。（2）根据程序框图与电路原理图，并结合实验的要求，利用汇编语言编写程序。（3）对自己所编的程序进行保存和编译，如发现错误则根据提示修改程序，直到程序没有错误，接着在编译的基础上生成.hex文件。（4）按上面的电路原理图接好线路，再将实验板与pc机接通，并把.hex文件下载到单片机第9页共10页里面，此时复位试验箱上的单片机。观察数码管显示的规律，如果不满足要求，修改程序，直到数码管的亮灭情况满足本实验要求为止。经过仔细的调试，结果完全符合要求。七、程序清单IDEQU30HORG0000HMOVID,#00HLJMPSTARTORG0030HMOVP2,#03FHSTART:JBP3.7,REL;P3.7=1，则转REL；LCALLDELAY10MSJBP3.7,RELINCIDMOVA,IDCJNEA,#10H,RELMOVID,#00HREL:JNBP3.7,$MOVA,IDCJNEA,#00H,IS0MOVP2,#03FHSJMPSTARTIS0:CJNEA,#01H,IS1MOVP2,#06HSJMPSTARTIS1:CJNEA,#02H,IS2MOVP2,#5BHSJMPSTARTIS2:CJNEA,#03H,IS3MOVP2,#4SJMPSTARTIS3:CJNEA,#04H,IS4MOVP2,#66HSJMPSTARTIS4:CJNEA,#05H,IS5MOVP2,#6DHSJMPSTARTIS5:CJNE