畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

基于AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)-I-摘要MCS-52單片機(jī)的內(nèi)部雖已集成了很多資源，但這類單片機(jī)內(nèi)部的各種資源都是折中配置的，在實(shí)際許多應(yīng)用中，基本型MSC-52單片機(jī)的資源顯得缺乏，針對這個(gè)問題，本文首先通過對主要部件方案論證，選取合理可用的部件，其次詳述了通過對單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展外圍設(shè)計(jì)一個(gè)能滿足廣泛應(yīng)用要求的單片機(jī)通用系統(tǒng)，并重點(diǎn)介紹了單片機(jī)擴(kuò)展原理，系統(tǒng)硬件原理圖的設(shè)計(jì)過程與說明和軟件的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)也簡要介紹了硬件制作工藝等環(huán)節(jié)。最后，通過硬件測試和軟件調(diào)試，該系統(tǒng)具有功能強(qiáng)，效率高等優(yōu)點(diǎn)，符合大部分單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)要求并可投入使用關(guān)鍵詞MCS-52單片機(jī)，系統(tǒng)硬件原理圖，單片機(jī)沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-II-AbstractMCS-52microcontrollerhasintegratedalotofinternalresources,butsuchsingle-chipresourcesarethevariousconfigurationsofcompromise,inmanypracticalapplications,thebasicMSC-52MCUresourcesitislackofresponsetothisproblem,thispaperfirstofall,themaincomponentsoftheprogramthroughthedemonstration,selectthecomponentsreasonablyavailable,followedbydetailsoftheexternalexpansionofsingle-chipdesignofawidelyusedtomeettherequirementsofgeneral-purposesingle-chipsystems,andfocusesonextensionoftheprincipleofthesingle-chip,systemhardwareschematicdiagramanddescriptionofthedesignprocessandsoftwaredesignprocess,aswellasabriefintroductionofthehardwaremanufacturingprocessandsoon.Finally,Throughthehardwaretestanddebugsoftware,thesystemhasastrongfunctions,highefficiency,inlinewiththerequirementsofmostsingle-chipmicrocomputerapplicationdesignandputintouse.KeyWordsMCS-52microcontroller，systemhardwareschematicdiagram,microcontroller基于AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)-III-目錄摘要.IABSTRACT.II1引言.11.1選題意義.11.2單片機(jī)簡介.11.3單片機(jī)應(yīng)用.22系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理.42.1系統(tǒng)整體方案提示.42.2系統(tǒng)工作原理及整體電圖框圖.42.3AT89C52芯片的介紹.53系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).113.1硬件模塊設(shè)計(jì).113.1.1AT89C52單片機(jī)電路.113.1.2指撥開關(guān)，按鍵和顯示接口電路的設(shè)計(jì).123.1.3獨(dú)立按鍵電路的設(shè)計(jì).143.1.4蜂鳴器電路定時(shí)模塊設(shè)計(jì).153.1.5LCD液晶顯示接口電路的設(shè)計(jì).153.1.6A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì).173.1.7EEPROM存儲器電路設(shè)計(jì).173.1.8RS-232接口電路設(shè)計(jì).183.1.9電源電路設(shè)計(jì).184系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).204.1鍵盤掃描程序的設(shè)計(jì).204.2顯示程序設(shè)計(jì).23結(jié)論.25致謝.26參考文獻(xiàn).27附錄A1.1.28附錄A1.2.29基于AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)-1-1引言1.1選題意義由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-52系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于MCS-52系列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)是在以MCS-52單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時(shí)檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本課題設(shè)計(jì)主要在MCS-52單片機(jī)上進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，它包括程序存儲器(ROM)擴(kuò)展、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)擴(kuò)展、I/O口擴(kuò)展、定時(shí)/計(jì)數(shù)器擴(kuò)展、中斷系統(tǒng)擴(kuò)展以及其它特殊功能擴(kuò)展等。本文詳述了在基本型單片機(jī)8052芯片的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要擴(kuò)展必要的接口芯片資源，設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)通用系統(tǒng)的過程，并說明設(shè)計(jì)原理。1.2單片機(jī)簡介單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-2-到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！由于單片機(jī)對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個(gè)可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會達(dá)到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機(jī)來講是不能接受的。單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的?？梢哉f，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過，這種電腦，通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。1.3單片機(jī)應(yīng)用目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：a.在智能儀器儀表上的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫基于AT89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)-3-度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。b.在工業(yè)控制中的應(yīng)用用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。c.在家用電器中的應(yīng)用可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。d.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機(jī)等。e.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。f.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機(jī)，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-4-2系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工作原理2.1系統(tǒng)整體方案提示a、單片機(jī)可采用AT89C51、AT89C52、AT89S52。b、時(shí)鐘電路，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。c、系統(tǒng)功能框圖2.1如下：圖2.1系統(tǒng)功