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《单片机原理与接口技术》课程设计报告设计题目:基于80C51单片机系统实验板的制作与程序设计系别：电子与信息工程系专业：应用电子技术作者：王石林学号：20083569指导老师：胡蓉二0一0年六月十二日目录第1节引言………………………………………………………页码第2节系统主要硬件电路设计……………………………………页码第3节系统软件设计………………………………………………页码第4节结束语………………………………………………………页码参考文献附录基于80C51单片机系统实验板的制作与程序设计第1节引言单片微型计算机简称单片机，又称微控制器(MCU)，它的出现是计算机发展史上的一个重要的里程碑，它以体积小、功能全、性价比高等诸多优点独具特色，在工业控制、尖端武器、通信设备、信息处理、家用电器等嵌入式应用领域中独占鳌头。本次课设采用的STC89C51单片机是51系列单片机的一种代表，目前51系列单片机是国内目前应用最广泛的一种单片机之一。单片机以其系统硬件构架完整、价格低廉、学生能动手等特点，成为工科学生硬件设计的基础课。1.1本设计任务和主要内容本设计以单片机STC89C51为控制核心，由八路LED模块、八路按钮模块、四位一体共阳数显模块、语音模块等部分组成。可实现花样流水灯、简易电子琴、外部中断控制、时间显示等功能。要求在将硬件电路准确无误地安装后进行软件调试，至少完成以下三个程序设计及调试任务1.1.1花样流水灯：程序循环输出到单片机P1口，控制LED灯从LED1向LED8依次亮，到全部亮然后LED灯从LED1向LED8依次前进单个亮，类似跑马情形。1.1.2．简易电子琴：向蜂鸣器发送一定频率的方波可以使蜂鸣器发出相应的音调，该实验使蜂鸣器发出类似多来咪发梭拉西的音调。1.2基于80C51单片机系统实验板概述本次课设所使用的单片机最小系统板包括以下器件：电源端子(DC+5V)，可以USB供电，也可独立电源供电。通用异步串口,采用MAX232做电平转换。STC89C51单片机。各种颜色的LED发光二极管共9个，其中8个接于P1口做LED显示，还有一个做电源灯显示。四位一体共阳数码管可以实现时钟电路及动态扫描显示。还有其他电阻电容若干，系统板一个，大按键开关两个，用于中断控制和通信开关。利用STC51系列特有的ISP在线编程，方便我们初学者的二次开发，省去大量芯片烧写时间。USB电源线供电和外接供电并存，方便学生在寝室使用.板上提供ISP接口并将单片机的全部I/O引脚引出。51开发板使用ISP在线下载技术,直接把程序写到单片机中，使用当前最流行的KEILC51软件，用户无需再购买任何仿真器或编程器等开发工具，只要有一台计算机，就可以实践学习单片机方面的知识；同时引出的单片机的32个I/O口可全部用于扩展，用户可把自己设计的电路通过这32个I/O口与单片机连接，方便用户开发自己的产品，最大限度的为用户节约学习成本和加快学习速度。1.2.1Stc89C51单片机开发板硬件配置情况1）stc89c512）MAX2323）8个LED灯4）8个按键5）蜂鸣器6）11.0592M晶振1.2.2、stc89C51单片机实验板配套实验1）51开发板预烧程序2）RS232串口3）按键查询4）按键中断5）蜂鸣器音乐6）花样灯流水灯第2节系统主要硬件电路设计2.1STC89C51单片机简介MCS-51是美国Intel公司生产的一系列单片机的总称，包括多个品种，如8031、8051、8751、8032、80C52、8752等。其中8051是最典型的产品，其他单片机都是在其基础上进行功能增减而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS-51系列单片机。Intel公司将MCS-51的核心技术授权给了多家公司，这些厂家生产的单片机在功能上或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中美国的ATMEL公司生产的AT89C51是曾经在我国非常流行的51单片机。当前AT89C51/52已经停产，其替代产品为AT89S51/52。深圳宏晶公司出品的STC89C51可以直接代替传统的AT89S51和AT89C51芯片，也可以代替菲利普、华帮等其他公司的89C51，由于时代的发展，工艺的进步，STC89C51功能更强，寿命更长（4K字节Flash存储器、128字节片内RAM、支持ISP下载编程）图2.1STC89c51单片机单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准，时钟信号通常用两种电路形式得到:内部振荡和外部振荡。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，引脚XTALl和XTAL2分别是此放大电器的输入端和输出端，由于采用内部方式时，电路简单，所得的时钟信号比较稳定，实际使用中常采用这种方式，如图2-2所示在其外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器就构成了内部振荡方式，片内高增益反向放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起可构成一个自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。图2-2中外接晶体以及电容C2和C1构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30P左右，晶振频率选11.0592MHz。为了初始化单片机内部的某些特殊功能寄存器，必须采用复位的方式，复位后可使CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始状态开始正常工作。单片机的复位是靠外电路来实现的，在正常运行情况下，只要RST引脚上出现两个机器周期时间以上的高电平，即可引起系统复位，但如果RST引脚上持续为高电平，单片机就处于循环复位状态。复位后系统将输入/输出(1/0)端口寄存器置为FFH，堆栈指针SP置为07H,SBUF内置为不定值，其余的寄存器全部清0，内部RAM的状态不受复位的影响，在系统上电时RAM的内容是不定的。复位操作有两种情况，即上电复位和手动(开关)复位。本系统采用上电复位方式。图2-2中R9和Cl组成上电复位电路，其值R取为10K,C取为10μF.图2.2最小系统结构图2．2电源转换芯片MAX232Max232产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片。该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-VTTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。下图为MX232双串口的连接图，可以分别接单片机的串行通信口或者实验板的其它串行通信接口：图2.3max232电平转换电路2.4LED灯电路一般发光二极管的工作电流是十几毫安至几十毫安，正向压降为1.3V-2.5V。有一些低电流的发光二极管的工作电流可以降至2MA，而亮度与正常发光二极相同，当然价格会高一些。所有发光二极管在电路中一般都要串一个电阻用来限流。发光二极管的电流不同，亮度也不同，并且寿命也会受到影响，这个电流通常就是由接入的电阻来调整。51开发板的发光二极管串联了一个1kΩ的电阻后接在5V的电压上。LED灯电路接在单片机的P1口上。LED灯的阳极接电源，阴级接单片机的I/0口，因此是低电平驱动，只要单片机在相应引脚给出低电平，LED就会发光。2.5按键电路实验板按键电路如下图，通过电阻接电源正级，并将按键所接的单片机的I/O口作为输出端。这样，当按键没有按下时，所有的I/O输出端都是高电平，代表无键按下；当按键按下时，I/O口输出就变成低电平。由于按键属于机械开关，按动过程不可避免存在抖动的现象。因此必须去抖动才能避免误判断。可以在程序中采用软件延时的办法，即每次检测到有键按下时延时20ms再判断是否按键还是处于按下状态，是则表示确实有键按下，不是则表示是按键误动作。用户按下按键的时间可以稍微长一点。2.6蜂鸣器蜂鸣器俗称喇叭，是广泛应用于各种电子产品的一种元器件，它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。蜂鸣器与家用电器上面的喇叭在用法上也有相似的地方，通常工作电流比较大，电路上的TTL电平基本上驱动不了蜂鸣器，需要增加一个电流放大的电路才可以，这一点与家用电器中的功放有相似之处。蜂鸣器使用很方便，电流通过时蜂鸣器就发出响声，只要将蜂鸣器与单片机相连的I/O口置为低电平，就可以驱动蜂鸣器发声。第3节实验系统软件设计3．1花样流水灯：程序循环输出到单片机P1口，控制LED灯从LED1向LED8依次亮，到全部亮然后LED灯从LED1向LED8依次前进单个亮，类似跑马情形3．2．简易电子琴：向蜂鸣器发送一定频率的方波可以使蜂鸣器发出相应的音调，该实验使蜂鸣器发出类似多来咪发梭拉西的音调。具体程序keyequ30hspeakequp3.2weiequp3.0org0clrwei;movdptr,#tablemovp0,#0ffhmovp1,#0ffhk0:movkey,#00hjbp0.0,k1MOVP1,#0FEHJBP0.0,K1sjmpsoundk1:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.1,k2MOVP1,#0FDHJBP0.1,K2Sjmpsoundk2:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.2,k3MOVP1,#0FBHJBP0.2,K3sjmpsoundk3:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.3,k4MOVP1,#0F7HJBP0.3,K4sjmpsoundk4:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.4,k5MOVP1,#0EFHJBP0.4,K5sjmpsoundk5:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.5,k6MOVP1,#0DFHJBP0.5,K6sjmpsoundk6:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.6,k7MOVP1,#0BFHJBP0.6,K7sjmpsoundk7:MOVP1,#0FFHinckeyjbp0.7,k0MOVP1,#07FHJBP0.7,K0sjmpsoundMOVP1,#0FFHsound:mova,keyMovca,@a+dptrmov20h,acplspeakcalldelaymova,20hcplspeakcalldelayAjmpk0table:DB95,85,76,72,64,57,50,48delay:nopmovr7,#3djnzr7,$djnzacc,delayretend第四节结束语写出此次实训的感受和收获，经验与教训，以及对今后学习的展望首先在做本次实习的过程中，我感触最深的是查阅大量的设计资料。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。通过查资料，和同学们讨论，听老师讲解，最后按实训要求编写程序。程序循环输出到单片机P1口，控制LED灯从LED1向LED8依次亮，到全部亮然后LED灯从LED1向LED8依次前进单个亮，类似跑马情形。向蜂鸣器发送一定频率的方波可以使蜂鸣器发出相应的音调，该实验使蜂鸣器发出类似多来咪发梭拉西的音调。在编写程序时出现好多的错误，但通过不但的调试修改最后还是编好了。其次，在这次课程设计中，我们运用到了以前所学的专业课知识，如：汇编语言、模拟和数字电路知识等。虽然过去从未独立应用过它们，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率很高，这是我做这次课程设计的又一收获。让我们更明白单片机的运行原理，虽然我们在实验室的时间只有几天，不过因为我们都有自己的实验板，所以在寝室做的时间不止三天，硬件的设计和焊接都要我们自己动手去焊，软件的编程也要我们不断的调试，最终按要求完成课程的设计，很高兴它能按着设计的思想远动起来。最后，在实习之前，我们要对所用单片机的内部结构有一个系统的了解，知道该单片机内有哪些资源；要有一个清晰的思路和一个完整的的软件流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个程序设计好，反复修改、不断改进是程序设计的必经之路；要养成注释程序的好习惯，一个程序的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能明白你的思路，这样也为资料的保存和交流提供了方便；在实习过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分