單片機(jī)實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、實(shí) 訓(xùn) 報(bào) 告 題 目： 花樣彩燈 系 部： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 楊松云 班 級(jí)： 08211 學(xué) 號(hào)： 20 指導(dǎo)教師： 李建蘭 題目類(lèi)型題目類(lèi)型 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā) 2010 年 6 月 27 日 摘 要 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中起著越來(lái)越重要的 作用。多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能信息處理技術(shù)、自適用控制技術(shù)、數(shù) 據(jù)挖掘與處理技術(shù)等都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。本課程設(shè)計(jì)是基單片機(jī)原理與接口技術(shù) 的簡(jiǎn)單應(yīng)用。運(yùn)用所學(xué)的單片機(jī)原理和接口技術(shù)知識(shí)完成花樣彩燈的設(shè)計(jì)。 MCS-52 單片機(jī)在一塊芯片上已集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件

2、，功能較強(qiáng)。 在大多數(shù)智能儀表、儀器、家用電器、小型檢測(cè)與控制系統(tǒng)中，可以直接采用， 一片單片機(jī)就能滿足需要，本次設(shè)計(jì)的花樣彩燈就是最小系統(tǒng)的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。本 次電路主要有以下部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)基本的復(fù)位電路、單片機(jī)時(shí)鐘電路、揚(yáng)聲器電 路，彩燈電路。其次實(shí)訓(xùn)通對(duì)電路板的焊接，提高對(duì)電子線路故障的排查能力， 初步了解 MCS-52 單片機(jī)的功能以及一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用，掌握簡(jiǎn)單的程序編寫(xiě)、 調(diào)試、設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)：彩燈：電子線路。單片機(jī)：彩燈：電子線路。 目錄 前言前言 .4 MCS-51 單片機(jī)的內(nèi)部硬件的主要功能 .5 （一）中央處理單元CPU .5 （二）存儲(chǔ)器.6 一、總體電路設(shè)計(jì)一、總體電路設(shè)計(jì)

3、 .8 1.1設(shè)計(jì)目的.8 1.1電路總電圖.8 二、硬件部分二、硬件部分 .9 2.1MCS-51 單片機(jī)基本外圍電路 .9 2.1.1復(fù)位電路.9 2.1.2時(shí)鐘電路.9 2.2 花樣彩燈外圍硬件電路.10 2.2.1 彩燈電路.10 2.2.2揚(yáng)聲器電路.10 三、軟件部分三、軟件部分 .11 3.1 彩燈程序.11 3.2 程序流程圖 .12 四、總結(jié)四、總結(jié) .13 五、心得體會(huì)五、心得體會(huì) .13 五、附錄五、附錄 .14 元件清單.14 參考文獻(xiàn).15 前言 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)是電子技術(shù)學(xué)習(xí)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是將理論知識(shí)和實(shí) 踐能力相統(tǒng)一的一個(gè)環(huán)節(jié)，是真正鍛煉學(xué)生能力的一個(gè)環(huán)節(jié)。

4、在生活中，數(shù)字 電子表的優(yōu)點(diǎn)受到人們的歡迎，在很多場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 單片原理及應(yīng)用是一門(mén)技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)踐教學(xué)是它的一 個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都 離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫， 單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)的局面。任隨書(shū)本上把單片機(jī) 技術(shù)介紹得多么重要、多么實(shí)用多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫?huì)感到那只是空中樓閣， 離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會(huì)感到對(duì)它失去興趣，或者會(huì)感到它高深莫測(cè)無(wú)從下手， 這些情況都會(huì)令課堂教學(xué)的效果大打折扣。 本次仿真設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一個(gè)涉及

5、MCS52 單片機(jī)都種資源應(yīng)用并具有綜合功能的數(shù)字電子表的設(shè)計(jì)與編程應(yīng)用， 使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)﹄?子電路、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件 編程、排版調(diào)試、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高， 為今后能夠獨(dú)立進(jìn)行某些單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工作打下一定的基礎(chǔ)。 在這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)中，同學(xué)們完成了單片機(jī)數(shù)據(jù)采集與定時(shí)系統(tǒng)的硬件 電路設(shè)計(jì)。本次綜合實(shí)踐是在此基礎(chǔ)上，完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試。待仿 真成功后，再將程序燒寫(xiě)入單片機(jī)中。 單片機(jī)是將CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等集成在一塊芯片

6、上，是目前銷(xiāo)量最大、應(yīng)用面最廣、價(jià)格最便宜的微型計(jì)算機(jī)。如圖1-1所示： 8051單片機(jī)是HMOS工藝制造，外形為40條引腳。因?yàn)槭苄酒_數(shù)量的限 制，有很多引腳具有雙功能。 1、主電源引腳 VCC：芯片工作電源端，接5V。 Vss：電源接地端。 2、時(shí)鐘振蕩電路引腳 I/O 口CPU 程序 存儲(chǔ)器 定時(shí)/計(jì)數(shù)器外設(shè) 取指令 圖 1-1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 XTAL1：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸入端。 XTAL2：內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器輸出端。 3、控制信號(hào)引腳 RST RST為復(fù)位信號(hào)輸入端。外部接復(fù)位電路。 ALEALE為地址鎖存允許信號(hào)。 在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以 時(shí)鐘振蕩頻率的1

7、6的固定頻率輸出，用示波器觀察ALE引腳上的脈沖信號(hào)是 判斷單片機(jī)芯片是否正常工作的一種簡(jiǎn)便方法。 外部程序存儲(chǔ)器ROM的讀選通信號(hào)。到外部ROM取指令時(shí)， PSEN 自動(dòng)向外發(fā)送負(fù)脈沖信號(hào)。 PSEN 為訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。 EA 4、并行I端口引腳 P0 口（P0.0 P0.7）；P1 口（P1.0 P1.7）；P2 口（P2.0 P2.7）；P3 口（P3.0 P3.7） MCS-51 單片機(jī)的內(nèi)部硬件的主要功能單片機(jī)的內(nèi)部硬件的主要功能 （a）引腳圖 (b) 邏輯符號(hào) （一）中央處理單元（一）中央處理單元 CPUCPU 它由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。 1運(yùn)算器 運(yùn)算器是進(jìn)行各種算

8、術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件。與運(yùn)算器有關(guān)的寄存器包括 ACC、B、PSW。 （1）累加器 ACC（8 位寄存器） （2） B 寄存器（8 位） （3）程序狀態(tài)字寄存器 PSW （8 位） PSW 主要用于存放程序狀態(tài)信息以及運(yùn)算結(jié)果的標(biāo)志，所以又稱標(biāo)志寄存器。其格式 如下（D1位沒(méi)有定義）： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CYACF0RS1RS0OVP CY 進(jìn)位標(biāo)志位。 AC 輔助進(jìn)位標(biāo)志位。 F0 用戶標(biāo)志位 RS1、RS0 工作寄存器區(qū)選擇控制位 OV 溢出標(biāo)志位。 P 奇偶標(biāo)志位。 2控制器 （1）控制器的組成 控制器是由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、譯碼器、定時(shí)與控制電路

9、等組成的。 （2）程序計(jì)數(shù)器PC PC是一個(gè)16位的寄存器，PC中的內(nèi)容是下一條將要執(zhí)行的指令代碼的起始存放地 址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位之后，（PC）=0000H，引導(dǎo)CPU到0000H地址讀取指令代碼，CPU 每讀取一個(gè)字節(jié)的指令，PC的內(nèi)容會(huì)自動(dòng)加1，指向下一個(gè)地址，使CPU按順序去讀 取后面的指令，從而引導(dǎo)CPU按順序執(zhí)行程序。 （二）存儲(chǔ)器（二）存儲(chǔ)器 18051 的存儲(chǔ)器分為兩大存儲(chǔ)空間： 程序存儲(chǔ)器（ROM）空間 （1）片內(nèi) 4KB 的程序存儲(chǔ)器，其地址為 0000H0FFFH （2）片外 64KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其地址為 0000HFFFFH 與 8051 不同的是，8751 片內(nèi)包含

10、4KB 的 EPROM 程序存儲(chǔ)器，而 8031 內(nèi)部 不包含程序存儲(chǔ)器。 2程序存儲(chǔ)器 （1）程序存儲(chǔ)器主要用于存放程序和表格常數(shù)。 （2）程序存儲(chǔ)器分為片內(nèi)、片外兩部分，總?cè)萘孔畲鬄?64KB，地址為 0000HFFFFH。 （3）引腳的接法 EA 對(duì)于 8051、8751 等片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器的芯片， 引腳應(yīng)該接高電平；對(duì) EA 于 8031 這種片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器的芯片，引腳應(yīng)該接低電平。 EA 3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要用于存放各種數(shù)據(jù)。 FFFFH FFFFH 1000H 0FFFH 0FFFH FFH 80H 7FH 0000H 0000H 00H 0000H 程序存儲(chǔ)器 內(nèi)部數(shù)據(jù)

11、存儲(chǔ)器 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 60KB 外部 ROM 4KB 內(nèi)部 ROM （EA=1 ） 4KB 外部 ROM （EA=0） 特殊功能 寄存器 內(nèi)部 RAM 64KB 外部 RAM 圖 1-7 8051 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 一、總體電路設(shè)一、總體電路設(shè)計(jì)計(jì) 1.11 總體設(shè)計(jì)要求 (1) 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù) (2) 繪制系統(tǒng)硬件總框圖 (3) 繪制系統(tǒng)原理電路圖 (4) 制定編寫(xiě)設(shè)計(jì)方案，編制軟件框圖，完成詳細(xì)完整的程序清單和注釋； (5) 制定編寫(xiě)調(diào)試方案，編寫(xiě)用戶操作使用說(shuō)明書(shū) (6) 寫(xiě)出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)在完成以上文件過(guò)程所進(jìn)行的有關(guān)步驟如設(shè)計(jì)思 想、指標(biāo)論證、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分

12、析等作出說(shuō)明，并 對(duì)所完成的設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)收獲和今后 研修方向。 1.121.12 具體要求 本次工程實(shí)踐的校內(nèi)部分主要以單片機(jī)為基礎(chǔ)，進(jìn)行單片機(jī)軟件編程，目 的是為了提高學(xué)生的軟件編程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括兩個(gè)部分， 硬件及軟件部分，硬件部分已經(jīng)制作成功，學(xué)生只需要掌握其原理和焊接相應(yīng) 的元器件，掌握元器件的辨別和元器件的作用以及應(yīng)用場(chǎng)所即可，另外對(duì)所焊 接的電路還需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，判斷是否有焊接錯(cuò)誤的地方或者短路的地方， 對(duì)出現(xiàn)的異常情況要能夠根據(jù)現(xiàn)象判別原因，并具備解決問(wèn)題的能力，從而切 實(shí)提高學(xué)生的硬件電子電路的分析、判斷能力。 軟件編程是

13、本次工程實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)。在為期一周的工程實(shí)踐中，將占 據(jù)主要時(shí)間，學(xué)生要完成的軟件編程任務(wù)主要是：花樣彩燈程序的了解花樣彩 燈是一個(gè)簡(jiǎn)單的單片機(jī)編程設(shè)計(jì)，要求花樣彩燈軟件程序必須具備按鍵控制， LED 顯示。 1.21.2 總電路圖總電路圖 EA/VP 31 X1 19 X2 18 RESET 9 RD 17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 1 P11 2 P12 3 P13 4 P14 5 P15 6 P16 7 P17 8 P00 39 P01 38 P02 37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21

14、 P21 22 P22 23 P23 24 P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U? 8051 C1 30p C2 30p Y1 12MHz C3 10uF D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 R1 1K R2 4.7K R3 560 R4560 R5560 R6560 R7560 R8 560 R9 560 R10560 S1 SW-PB S2 SW-PB VCC R11 5.1K R12 5.1K R13 560 R14 100 LS1 SPEAKER C4 103 VCC VCC Q1 9013

15、 VCC VCC 二、硬件部分二、硬件部分 2.1MCS-51 單片機(jī)基本外圍電路單片機(jī)基本外圍電路 2.1.1 復(fù)位電路復(fù)位電路 計(jì)算機(jī)在運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位時(shí)中央處理器 CPU 和內(nèi)部其他部件處于 一個(gè)確定的初始，在狀態(tài) MCS-52 中 RST（9 腳）就是外接復(fù)位電路，電路如圖： C C vcc RST V SS 2.1.2 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 XTL1 與 XTL2（19、18 引腳）：當(dāng)使用單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路時(shí)，這兩個(gè)引腳用來(lái)外接晶 振和微調(diào)電容，如圖所示： C ?CC ?C 12M HZ GND X T L1X T L2 2.2 花樣彩燈外圍硬件電路花樣彩燈外圍硬件電路 2.2.

16、1 彩燈電路彩燈電路 2 揚(yáng)聲器電路揚(yáng)聲器電路 在單片機(jī) MCS-52，利用 P3 口的第二功能第 17 腳作為揚(yáng)聲器的輸出口，采用 C9013（NPN 型）驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器。電路如圖： NPN1 C? 560 R? 100 LS vcc 三、軟件部分三、軟件部分 3.1 彩燈程序 #clude #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char uint i; bit flag; unsigned char count; void scank1(); sbit P3_7=P37; sbit k1=P11; uchar num

17、; uchar code table=0 x7f,0 xbf,0 xdf,0 xef,0 xf7,0 xfb,0 xfd,0 xfe,0 x00,0 xfe, 0 xfd,0 xfb,0 xf7,0 xef,0 xdf,0 xbf,0 x7f,0 x3f,0 xcf,0 xf3,0 xfc,0 xf3,0 xcf,0 x3f,0 x0f,0 xf0; void delayms(uint xms) uint x,j; for(x=xms;x0;x-) for(j=110;j0;j-); void delay500(void) unsigned char i; for(i=250;i0;i-) _

18、nop_(); void scank1() if(k1=0) delayms(5); if(k1=0) i+; if(i=2) i=0; void main() while(1) while(i=0) for(num=0;num0;count-) P3_7=P3_7; delay500(); for(count=200;count0;count-) P3_7=P3_7; delay500(); delay500(); scank1(); if(i=0)break; 四、總結(jié) 通過(guò)本次實(shí)訓(xùn)，我們初步認(rèn)識(shí)了 MCS-52 系列單片機(jī)的基本知識(shí)與最小系統(tǒng)的簡(jiǎn)單運(yùn)用， 學(xué)會(huì)了編寫(xiě)簡(jiǎn)單的運(yùn)用程序，掌握了

19、單片機(jī)的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)與基本的外圍電路。在焊 接電路板的過(guò)程中，相距模電實(shí)驗(yàn)之后，再次熟悉了電子線路的焊接與調(diào)試，加強(qiáng)和 鞏固路了電子線路的故障排查。達(dá)到了相應(yīng)的目的：鞏固，加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的 知識(shí)面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決工業(yè)控制的能力；培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選 擇和查閱有關(guān)手冊(cè)，圖標(biāo)及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)，編程，調(diào)試的動(dòng)手 能力；通過(guò)對(duì)課題設(shè)計(jì)方案的分析，選擇，比較，熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，研制的過(guò) 程，軟件硬件設(shè)計(jì)的方法，內(nèi)容及步驟。 五、心得體會(huì)五、心得體會(huì) 本次做的花樣彩燈是以單片機(jī)（AT89C52）為核心，結(jié)合相關(guān)的元器件 （共陰極 LED 數(shù)碼顯示器、鎖存/譯碼等

20、），再配以相應(yīng)的軟件，達(dá)到實(shí)現(xiàn) LED 二極管的發(fā)光功能，也具有改變彩燈的花樣、彩燈的復(fù)位，彩燈發(fā)光的時(shí) 帶有音樂(lè)等功能，在軟件調(diào)試的過(guò)程中，遇到了很多困難，第一次是只實(shí)現(xiàn)了 彩燈花樣的調(diào)試，未能按鍵改變花樣，后來(lái)經(jīng)過(guò)調(diào)試后達(dá)到了按鍵改變花樣和 花樣的復(fù)位，但是彩燈花樣改變的太少，但整體上這次單片機(jī)的課程設(shè)計(jì)自我 感覺(jué)還是很完美的，經(jīng)過(guò)自己的努力制作出了花樣彩燈，第一次做編寫(xiě)單片機(jī) 的程序能有成功，也讓自己對(duì)單片機(jī)有了更大的興趣。 通過(guò)這次的設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到我對(duì)單片機(jī)方面的知識(shí)知道的太少了，對(duì)于書(shū) 本上的很多知識(shí)還不能靈活運(yùn)用，有很多我們需要掌握的知識(shí)在等著我去學(xué)習(xí)， 我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)生活中彌補(bǔ)我所缺少的知識(shí)。本次的設(shè)計(jì)使我從中學(xué)到了一 些很重要的東西，那就是如何從理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)化，怎樣將我所學(xué)到的知識(shí)運(yùn) 用到我以后的工作中去。在大學(xué)的課堂的學(xué)習(xí)只是在給我們灌輸專業(yè)知識(shí)，而 我們應(yīng)把所學(xué)的