大連大學(xué)電子課程設(shè)計(jì)b

1、 課程名稱(chēng)：電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：姓 名： 日 期：目錄前言2第一章 系統(tǒng)概述3第二章 基于AT89C51的小板編程設(shè)計(jì)31、單元電路設(shè)計(jì)與分析31.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路31.2 RX232串行接口電路42、系統(tǒng)電路的軟件編程與調(diào)試52.1 單片機(jī)與其外圍器件的總線(xiàn)連接方式52.2 單片機(jī)控制4個(gè)數(shù)碼管的顯示52.3 基于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的電子秒表的設(shè)計(jì)62.4 按鍵顯示72.5 按鍵加減72.6 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板串行通信的實(shí)現(xiàn)8第三章 Protel 99SE電路原理圖設(shè)計(jì)及PCB制版81、單元電路的設(shè)計(jì)與分析81.2 兩芯片間的去耦電容的設(shè)計(jì)81.4 繪制PCB板前的參

2、數(shù)設(shè)計(jì)92、系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試102.1 原理圖的設(shè)計(jì)102.2 層次原理圖的設(shè)計(jì)112.3 設(shè)計(jì)印制電路板（PCB）11第四章總結(jié)12附錄1程序13附錄2 原理圖18附錄3 PCB圖20附錄4 元件清單20參考文獻(xiàn)21 前言本次電子系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包含基于AT89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及仿真器自帶小板的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和用Protel軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的原理圖以及相應(yīng)PCB板的設(shè)計(jì)這兩個(gè)大的方面。基于大三上學(xué)期對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)，了解了51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，掌握了對(duì)51單片機(jī)的編程方法以及其對(duì)外擴(kuò)器件的程序控制，為本次課程設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)查閱資料和老師的講解，基本掌握了對(duì)

3、Protel軟件的使用。最終，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)課本、查閱資料和老師的指導(dǎo)，結(jié)合單片機(jī)和開(kāi)發(fā)板編譯調(diào)試出正確的程序并實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能，及完成了外擴(kuò)存儲(chǔ)器的原理圖和對(duì)應(yīng)的PCB板的設(shè)計(jì)。第一章 系統(tǒng)概述小板編程，主要是通過(guò)51單片機(jī)完成集成電路板上的數(shù)碼管顯示相對(duì)應(yīng)的數(shù)字，電子秒表的實(shí)現(xiàn)，對(duì)按鍵的識(shí)別操作，通過(guò)按不同的按鍵控制數(shù)碼管上顯示不同的數(shù)字，按鍵加減法，異步串行通信。其中電子秒表和按鍵加減法都由顯示程序衍生而來(lái)。電子秒表經(jīng)過(guò)對(duì)高四位和低四位的處理以達(dá)到計(jì)數(shù)進(jìn)位的效果；按鍵加減法程序是在顯示的基礎(chǔ)上添加了檢測(cè)是否有鍵按下和按鍵去抖的程序段。異步串行通信包括發(fā)送和接受兩部分，可將開(kāi)發(fā)板連接到主機(jī)，用仿真器

4、自帶的實(shí)驗(yàn)板產(chǎn)生循環(huán)發(fā)送的串行數(shù)據(jù)到主機(jī)上，利用主實(shí)驗(yàn)板編寫(xiě)接收程序，用板上自帶的顯示器顯示接收內(nèi)容。第二章 基于AT89C51的小板編程設(shè)計(jì)1、單元電路設(shè)計(jì)與分析 1.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路包括復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。 （1）復(fù)位電路 復(fù)位電路通常采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種。而本次設(shè)計(jì)采用的是按鍵復(fù)位電路。復(fù)位電路接單片機(jī)RESET引腳，電容選10PF，電阻選取2K，在按鍵上串一個(gè)200歐的電阻，切保證RESET引腳上的高電平必須維持大于等于兩個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間。具體電路如下圖所示： （2）時(shí)鐘電路單片機(jī)XTAL1引腳作為輸入端，XTAL2引腳作為輸出端。這兩個(gè)引腳跨接石英

5、晶體和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的內(nèi)部時(shí)鐘電路。兩個(gè)電容通常選擇30pF，晶振選擇6MHZ或12MHZ，本次設(shè)計(jì)中選擇12MHZ。具體電路如下所示： 1.2 RX232串行接口電路 51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口，所以單片機(jī)和電腦之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。進(jìn)行串行通訊時(shí)要滿(mǎn)足一定的條件，比如電腦的串口是RS232電平的，而單片機(jī)的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個(gè)電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專(zhuān)用芯片MAX232進(jìn)行轉(zhuǎn)換，我們采用了三線(xiàn)制連接串口，也就是說(shuō)和電腦的9針串口只連接其中的3根線(xiàn)：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡(jiǎn)單的連接方法，但是對(duì)我們來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠使用了，電路

6、如下圖所示，MAX232的第10腳和單片機(jī)的11腳（TXD/P3.1引腳）連接，第9腳和單片機(jī)的10腳（RXD/P3.0引腳）連接，第15腳和單片機(jī)的20腳(GND引腳)連接。詳見(jiàn)下圖： 2、系統(tǒng)電路的軟件編程與調(diào)試 2.1 單片機(jī)與其外圍器件的總線(xiàn)連接方式 數(shù)碼管的段碼與單片機(jī)的P0口對(duì)應(yīng)相連，即P0.0P0.7分別于ag相連； 數(shù)碼管的位碼分別于單片機(jī)P2口的低四位相連； 按鍵分別于單片機(jī)P2口的高四位相連。 2.2 單片機(jī)控制4個(gè)數(shù)碼管的顯示 2.2.1通過(guò)編程找到數(shù)碼管顯示各個(gè)數(shù)字所對(duì)應(yīng)的段碼。如下所示： 顯示器段碼：022H 10AFH 231H 325H 40ACH 564H 66

7、0H 72FH 820H 92CH A28H B0E0H C72H D81H E30H F0E8H 2.2.2 LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示“0123” 上述已經(jīng)得到了各個(gè)段碼，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示“0123”。 （1）具體電路圖如下圖2.2.21： （2）流程圖如下圖2.2.22： 圖2.2.21 圖2.2.22 （3）程序見(jiàn)附錄11 2.3 基于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的電子秒表的設(shè)計(jì) （1）本次課程設(shè)計(jì)的電子秒表設(shè)計(jì)思路 利用單片機(jī)的定時(shí)中斷，定時(shí)1S；4個(gè)數(shù)碼管從右向左，依次滿(mǎn)十進(jìn) 一。 （2）流程圖如下： （3）程序見(jiàn)附錄122.4 按鍵顯示 按一個(gè)鍵，顯示器顯示1，按另一個(gè)鍵，顯示器顯示

8、2。 （1）設(shè)計(jì)思路： 判斷是否真的有鍵按下，當(dāng)有鍵按下時(shí)，要消抖 （2）流程圖如下： （3）程序見(jiàn)附錄132.5 按鍵加減 按一個(gè)鍵，顯示器顯示加1，按另一個(gè)鍵，顯示器顯示減1。 （1）流程圖如下： （2）程序見(jiàn)附錄142.6 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板串行通信的實(shí)現(xiàn)（1）工作原理 單片機(jī)串行口對(duì)外有兩條獨(dú)立的收發(fā)信號(hào)線(xiàn)RXD（P3.0）、TXD（P3.1），可以同時(shí)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全雙工。 串行口的發(fā)送過(guò)程由指令MOV SBUF，A啟動(dòng)，即CPU由一條寫(xiě)發(fā)送緩沖器的指令把數(shù)據(jù)（字符）寫(xiě)入串行口的發(fā)送緩沖器SBUF（發(fā)）中，再由硬件電路自動(dòng)在字符的始、末加上起始位（低電平）、停止位（高電平）及其它控制

9、位（如奇偶位等），然后在移位脈沖SHIFT的控制下，低位在前，高位在后，從TXD端（方式0除外）一位位地向外發(fā)送。 串行口的接收與否受制于允許接收位REN的狀態(tài)，當(dāng)REN被軟件置“1”后，允許接收器接收。接收端RXD一位位地接收數(shù)據(jù)，直到收到一個(gè)完整的字符數(shù)據(jù)后，控制電路進(jìn)行最后一次移位，自動(dòng)去掉啟始位，使接收中斷標(biāo)志RI置“1”，并向CPU申請(qǐng)中斷。CPU響應(yīng)中斷，用一條指令（MOV A，SBUF）把接收緩沖器SBUF（收）的內(nèi)容讀入累加器。 TI和RI是由硬件置位的，但需要用軟件復(fù)位。（2）程序見(jiàn)附錄15第三章 Protel 99SE電路原理圖設(shè)計(jì)及PCB制版 1、單元電路的設(shè)計(jì)與分析 1

10、.1 51單片機(jī)的最小系統(tǒng)的電路與分析見(jiàn)第二章 1.2 兩芯片間的去耦電容的設(shè)計(jì) 去耦電容大小一般選取104PF。具體電路如下： 1.3 繪制原理圖前的參數(shù)設(shè)計(jì) 1.3.1工作窗口的打開(kāi)/切換/關(guān)閉 1.3.2工具欄的打開(kāi)/關(guān)閉 1.3.3繪圖區(qū)域的放大和縮小 1.3.4圖紙參數(shù)設(shè)置 單擊菜單中的Design-options即可進(jìn)行下邊的參數(shù)設(shè)置： （1）設(shè)置圖紙幅面，一般設(shè)為A4。 （2）設(shè)置圖紙方向，一般設(shè)為圖紙橫放。 （3）設(shè)置工作區(qū)顏色，一般默認(rèn)就好。 (4) 設(shè)置系統(tǒng)文字， （5）設(shè)置標(biāo)題欄信息 （6）設(shè)置圖紙柵格，一般設(shè)為5 1.4 繪制PCB板前的參數(shù)設(shè)計(jì) 1.4.1 設(shè)置PCB

11、工作層面 1.4.2 PCB工作層面設(shè)計(jì) （1）設(shè)置布線(xiàn)參數(shù) （2）設(shè)置顯示模式 （3）設(shè)置幾何圖形顯示/隱藏功能2、系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試 2.1 原理圖的設(shè)計(jì) 2.1.1 工作原理 本次課程設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的外擴(kuò)存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)，選用的是存儲(chǔ)器芯片是6264（SRAM）和27512（EPROM）以及地址鎖存器74LS573。 2.1.2 總線(xiàn)的連接單片機(jī)的P0口作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)的低8位分時(shí)復(fù)用，P2口作為地址總線(xiàn)的高8位。其與存儲(chǔ)器芯片和地址鎖存器的連接方式見(jiàn)原理圖。 2.1.3 原理圖的繪制步驟 （1）創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù) （2）啟動(dòng)原理圖編輯器 （3）裝入原理圖元件庫(kù) （4）放置元器件

12、，擺放元器件到合適位置，并修改元器件屬性 （5）將擺放好的元器件用普通導(dǎo)線(xiàn)連接 （6）總線(xiàn)連接 . 先在需要防止網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的引腳上繪制導(dǎo)線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn) . 設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào) . 繪制總線(xiàn) . 繪制總線(xiàn)分支線(xiàn) （7）輸入/輸出端口連接 （8） 修飾電路原理圖，重新排列元器件序號(hào)，并進(jìn)行電氣規(guī)則檢查 （9）原理圖見(jiàn)附錄6 2.2 層次原理圖的設(shè)計(jì) 2.2.1 自定向下設(shè)計(jì)層次原理圖 2.2.1 自低向上設(shè)計(jì)層次原理圖2.3 設(shè)計(jì)印制電路板（PCB） 2.3.1 PCB中的元器件封裝本次課程設(shè)計(jì)中用到的元器件及其對(duì)應(yīng)的封裝是： 80C52DIP40 74LS573DIP20 6264DIP28 27512DIP

13、28 電阻AXIAL0.4 電容RAD0.2 晶振XTAL1 2.3.2 生成網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)表文件 2.3.3 啟動(dòng)印制電路板編輯器 2.3.4 PCB尺寸的設(shè)置 （1）機(jī)械層 （2）禁止布線(xiàn)層 2.3.5 加載元器件封裝庫(kù) 2.3.6 裝入之前生成的網(wǎng)絡(luò)表 2.3.7 手動(dòng)調(diào)整元器件布局 2.3.8 自動(dòng)布線(xiàn)參數(shù)設(shè)置，并自動(dòng)全局布線(xiàn) 2.3.9 手動(dòng)布線(xiàn)（1） 布電氣連接線(xiàn)（2） 放置焊盤(pán)（3） 放置過(guò)孔（4） 放置文字（5） 放置坐標(biāo)（6） 放置尺寸標(biāo)注（7） 放置圓?。?） 放置坐標(biāo)原點(diǎn)（9） 放置新的元件（10） 放置填充 2.3.10 手動(dòng)調(diào)整布線(xiàn).PCB 圖見(jiàn)附錄7第四章總結(jié)本次電子系統(tǒng)

14、課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一是基于51單片機(jī)的小板系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在編程時(shí)，我們首先是完成了數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示，在此基礎(chǔ)上，畫(huà)出流程圖，用流程圖來(lái)編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)了電子秒表和按鍵加法的功能。先畫(huà)流程圖，再編寫(xiě)程序這樣可以使我們思路清晰，易于編程與調(diào)試。我選用了自己比較擅長(zhǎng)的匯編語(yǔ)言來(lái)編程，然后在此基礎(chǔ)上，又將匯編語(yǔ)言改寫(xiě)為了C語(yǔ)言，通過(guò)對(duì)兩種語(yǔ)言的對(duì)比，了解到了C語(yǔ)言與和匯編語(yǔ)言的優(yōu)缺點(diǎn)，比如C語(yǔ)言簡(jiǎn)潔但匯編語(yǔ)言高效。在調(diào)試的過(guò)程中，遇到問(wèn)題后，自己先分析程序，并通過(guò)設(shè)置斷點(diǎn)等方式一步一步調(diào)試，同時(shí)也有老師耐心的幫助，我們才完成了最后的編程設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)各部分功能。 另一主要內(nèi)容是單片機(jī)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的原理圖和PC

15、B圖的設(shè)計(jì)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了Protel軟件的使用，掌握了原理圖和PCB圖的畫(huà)法及畫(huà)時(shí)的注意事項(xiàng)，進(jìn)一步了解了單片機(jī)的功能，和對(duì)外圍部件的控制方式。 通過(guò)本次的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，我們真正做到了學(xué)以致用，將理論與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，學(xué)會(huì)了如何將51單片機(jī)及外圍芯片綜合運(yùn)用起來(lái)，學(xué)會(huì)了如何編程實(shí)現(xiàn)各種不同的功能，學(xué)會(huì)了在出現(xiàn)問(wèn)題是該如何檢錯(cuò)，也讓我懂得了理論與實(shí)踐之間的差異，不是學(xué)好了理論知識(shí)就能夠?qū)⑺昝赖膽?yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，讓我明白了實(shí)踐的重要性。，更重要的是通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅增長(zhǎng)了我們的知識(shí)，提升了設(shè)計(jì)編程能力，繪圖能力，而且還培養(yǎng)了我們面對(duì)問(wèn)題的心理素質(zhì)和解決問(wèn)題的正確態(tài)度，這應(yīng)該是本

16、次課程設(shè)計(jì)，我最大的收獲。附錄1程序附錄11動(dòng)態(tài)顯示： ORG 0000 LJMP START ORG 100HTAB:DB 22H,0AFH,31H,25H,0ACH,64H,60H,2FH,20H,24H,28H,0E0H,70HSTART: MOV SP,#60H MOV 30H,#00H MOV 31H,#01H MOV 32H,#02H MOV 33H,#03HLOOP: MOV R3,#0FEH MOV R0,#30HL00P1: MOV DPTR,#TAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R3 MOV P2,A LCALL DELAY

17、INC R0 RL A MOV R3,A CJNE R3,#0EFH,LED1 AJMP LEDDELAY: MOV R6,#25DEL1: MOV R7,#25DEL2: DJNZ R7,DEL2 DJNZ R6,DEL1 RETEND附錄12電子秒表：ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP ITPORG 0100HSTART: MOV SP,#60HMOV TMOD,#01HMOV 20H,#0AHMOV 30H,#07HMOV 31H,#08H MOV 32H,#00HMOV 33H,#00HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB ET0SE

18、TB EA SETB TR0LOOP: MOV R3,#0FEH MOV R0,#30HLOOP1: MOV DPTR,#TABMOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,AMOV A,R3MOV P2,ALCALL DELAYINC R0 RL AMOV R3,ACJNE R0,#34H,LOOP1AJMP LOOPITP: PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H DJNZ 20H,RET0MOV 20H,#0AHMOV A,#01H ADD A,30HMOV 30H,A CJNE A,#0AH,RET0MOV 30H,#00HM

19、OV A,#01HADD A,31HMOV 31H,ACJNE A,#0AH,RET0 MOV 31H,#00HMOV A,#01HADD A,32HMOV 32H,ACJNE A,#0AH,RET0MOV 32H,#00HMOV A,#01HADD A,33HMOV 33H,ACJNE A,#0AH,RET0MOV 33H,#00HRET0: POP PSWPOP ACCRETITAB: DB 22H,0AFH,31H,25H,0ACH,64H,60H,2FH,20H,24HDELAY: MOV R6,#25DEL1: MOV R7,#25DEL2: DJNZ R7,DEL2 DJNZ R6

20、,DEL1 RET END附錄13按鍵（1） ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART: MOV 30H,#00H MOV 31H,#01H MOV 32H,#02H MOV 33H,#03HLOOP: MOV A,P2 JNB ACC.7 XD JNB ACC.6 XD LJMP LOOP XD: LCALL DELAY MOV A,P2 JNB ACC.7 JIA1 JNB ACC.6 JIAN1 LJMP LOOPXSHI1: MOV 33H,#01H MOV 32H,#01H MOV 31H,#01H MOV 30H,#01H LCALL RETUREXS

21、HI2: MOV 33H,#02H MOV 32H,#02H MOV 31H,#02H MOV 30H,#02HRETURE:LCALL DIR LJMP LOOP附錄14按鍵加減法（2）： ORG 0000H LJMP START ORG 0100HSTART:MOV 30H,#00H MOV 31H,#01H MOV 32H,#02H MOV 33H,#03H LOOP:MOV A,P2 JNB ACC.7 XD JNB ACC.6 XD LJMP LOOP XD:LCALL DELAY MOV A,P2 JNB ACC.7 JIA1 JNB ACC.6 JIAN1 LJMP LOOP J

22、IA1:ADD 33H,#01H MOV R2,33H CJNZ R2,#0AH,RETYRE MOV 33H,#00H ADD 32H,#01H MOV R2,#32H CJNZ R2,#0AH,RETURE MOV 32H,#00H ADD 31H,#01H MOV R2,31H CJNZ R2,#0AH,RETURE MOV 31H,#00H ADD 30H,#01H MOV R2,#30H CJNZ R2,#0AH,RETURE MOV 30H,#00H LJMP RETUREJIAN1: SUB 33H,#01H MOV R2,33H CJNZ R2,#0FFH,RETURE MOV

23、 33H,#09H SUB 32H,#01H MOV R2,32H CJNZ R2,#0FFH,RETURE MOV 32H,#09H SUB 31H,#01H MOV R2,31H CJNZ R2,#0FFH,RETURE MOV 31H,#09H SUB 30H,#01H MOV R2,30H CJNZ R2,#0FFH,RETURE MOV 30H,#09HRETURE: LCALL DIR LJMP LOOPDIR: MOV R3,#0FEH MOV R0,#30HDIR1: MOV DPTR,#TAB MOV A,R0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A MOV A,R3 MOV P2,A LCALL DELAY INC R0 RL A MOV