單片機課程設計實習報告

1、洛 陽 理 工 學 院課 程 設 計 報 告 課程名稱 單片機原理與應用 設計題目 基于STC89C52單片機的實驗平臺開發(fā)設計專 業(yè) 計算機科學與技術 班 級 學 號 姓 名 完成日期 課 程 設 計 任 務 書設計題目： 基于STC89C52單片機的實驗平臺開發(fā)設計 設計內容與要求：一、設計內容利用STC系列單片機作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結合的單片機實驗平臺，主要包括以下內容：1. 電路原理圖設計，主要包括集LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設計；2. 學習集成電路等芯片的焊接方法與技巧，進行實際元器件的識別，進行電路板焊接；3. 在Ke

2、il C環(huán)境下，進行軟件設計。主要包括流水燈、計數(shù)器、定時器、LCD字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設計；4. 針對所開發(fā)的實驗板，結合器件選擇、原理圖設計、硬件焊接、軟件編程調試、軟硬件聯(lián)調等方面寫出課程設計報告。二、設計要求1. 完成綜合實驗平臺的電路結構分析，進行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理；2. 獨立完成電路板的焊接，掌握故障排除方法，完成實驗平臺的硬件設計及開發(fā)；3. 結合Keil C軟件在焊接無誤的單片機實驗平臺上開發(fā)出流水燈、LCD顯示模塊，通信模塊等程序設計；4. 按照要求撰寫課程設計論文。 指導教師： 舒云星、李傳鋒 2013年 5 月 30 日課 程 設 計 評 語 成

3、績： 指導教師：_ 年 月 日基于STC89C52單片機的實驗平臺開發(fā)設計摘 要單片機發(fā)展極為迅速,當前世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位等,但它們各具特色,互成互補,為單片機的應用提供廣闊的天地。單片機發(fā)展極為迅速,當前世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位等,但它們各具特色,互成互補,為單片機的應用提供廣闊的天地。而STC89C52就是其中一種，它是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMO8位微處理器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。此次利用STC89C52單片機作為微控制器開發(fā)一套軟、硬

4、件相結合的單片機實驗平臺，主要包括集LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設計。實現(xiàn)一機多功能的電路板開發(fā).利用STC89C52單片機作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結合的單片機實驗平臺，在Keil C環(huán)境下進行軟件設計，主要包括流水燈、數(shù)碼管顯示以及LCD顯示模塊，在Protues中仿真成功，下載到電路板中驗證成功。實現(xiàn)流水燈的跳轉顯示流動，應用中斷實現(xiàn)數(shù)碼管60之內計數(shù)以及LCD顯示不同字符的功能。關鍵詞： STC單片機，實驗平臺，數(shù)碼管，流水燈，串口通信英文題目ABSTRACTMCU development very quickly, the cu

5、rrent world each big companies have launched their own MCU chip making, ranging from 8-bit, 16-bit to 32-bit, but they each has its own characteristics, mutual complement each other, provide vast heaven and earth for the application of single chip microcomputer. MCU development very quickly, the cur

6、rent world each big companies have launched their own MCU chip making, ranging from 8-bit, 16-bit to 32-bit, but they each has its own characteristics, mutual complement each other, provide vast heaven and earth for the application of single chip microcomputer. And STC89C52 is one of them, it is a k

7、ind of take 4 k byte flash programmable can erase the read only memory (ROM) of low voltage, high performance CMO8 microprocessors, for many embedded control system provides a high flexibility and low price. The use of STC89C52 single-chip microcomputer as the controller to develop a set of software

8、 and hardware combination of single chip microcomputer experiment platform, mainly including set LCD display module, serial communication module, digital tube display module, LED light-emitting diode, the design of the keyboard interface circuit, etc. Realize one machine multi-purpose circuit board

9、development.SCM experiment platform based on STC89C52 MCU development of a soft, combined with hardware, software design in Keil C environment, including water lights, digital tube display and LCD display module, the simulation successfully in Protues, download to the circuit board test successful.

10、To achieve water lamp jump display flow, using interrupt 60 digital tube counting and LCD display different characters within the function.Keywords: on STC microcontroller, experimental platform, digital tube, water lights, serial port communication目 錄摘 要I目 錄III前 言1第1章系統(tǒng)概述21.1設計題目21.2系統(tǒng)設計目的和內容21.2.1

11、設計目的21.2.2設計內容21.2.3設計要求21.2.4設計步驟2第2章整體設計方案32.1開發(fā)板整體外觀32.2整板電路PROTUES仿真電路32.3軟件功能描述42.4仿真軟件PROTUES中的效果圖5第3章硬件電路設計73.1兩位一體共陰數(shù)碼管73.1.1數(shù)碼管概述73.1.2數(shù)碼管內部結構73.1.3兩位一體共陰數(shù)碼管和74LS374鎖存器接口電路83.2LCD1602液晶83.2.1LCD1602液晶簡介83.2.2LCD1602液晶引腳介紹93.2.3LCD1602液晶外圍接口電路93.3 串口通信93.3.1串口通訊概述93.3.2MAX232接口電路10第4章軟件設計114

12、.1程序整體流程圖114.2程序清單12第5章調試及故障分析165.1 焊接準備階段元器件測試、電路原理圖故障分析165.2 電路焊接過程中的故障分析165.3 程序編寫過程中的故障分析165.4 實物演示效果17結論20謝辭21參考文獻22附錄23前 言隨著電子技術的發(fā)展，單片機在電訊技術、工業(yè)控制、汽車自動化、家用電器等領域得到了廣泛的應用，而單片機由于其實用性好、可靠性高、便于擴展等特點得到了廣泛的應用。為了更好的學習和應用單片機，可以將經常應用到的單片機外圍電路集成到一個學習/開發(fā)板上以供使用者方便使用。同時應提供常用的移植性較好的模塊代碼（本設計選用C作為源代碼的編寫工具）。市場上現(xiàn)

13、存的單片機開發(fā)板很多，因此，要求設計盡量能夠達到資源豐富、易用性好、設計美觀等特點。而STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS-51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本系統(tǒng)是基于STC89C52單片機的學習開發(fā)板，集成了單片機應用過程中常用到的硬件資源，數(shù)碼管、LCD顯示器、流水燈。為學習和開發(fā)單片機產品提供平臺。第1章 系統(tǒng)

14、概述1.1 設計題目基于stc89c52單片機為實驗平臺的應用與設計1.2 系統(tǒng)設計目的和內容1.2.1 設計目的實現(xiàn)流水燈的跳轉顯示流動，應用中斷實現(xiàn)數(shù)碼管60之內計數(shù)以及LCD顯示不同字符的功能。在該實驗平臺中完成LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設計以及功能的實現(xiàn)。1.2.2 設計內容 利用STC系列單片機作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結合的單片機實驗平臺，主要包括以下內容： 電路原理圖設計，主要包括集LCD顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、LED發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設計； 學習集成電路等芯片的焊接方法與技巧，進行實際元器件的識

15、別，進行電路板焊接； 在Keil C環(huán)境下，進行軟件設計。主要包括流水燈、計數(shù)器、定時器、LCD字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設計； 針對所開發(fā)的實驗板，結合器件選擇、原理圖設計、硬件焊接、軟件編程調試、軟硬件聯(lián)調等方面寫出課程設計報告1.2.3 設計要求完成綜合實驗平臺的電路結構分析，進行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理；獨立完成電路板的焊接，掌握故障排除方法，完成實驗平臺的硬件設計及開發(fā)；結合Keil C軟件在焊接無誤的單片機實驗平臺上開發(fā)出流水燈、LCD顯示模塊，通信模塊等程序設計；按照要求撰寫課程設計論文。1.2.4 設計步驟首先對原理圖進行研究，對各種數(shù)據(jù)加以分析記錄，看看圖紙中要

16、求實現(xiàn)什么功能，例如本次實驗要求實現(xiàn)流水燈控制，數(shù)碼管顯示，LCD；其次通過原理圖對原件在板子上進行合理的排布，以達到排布合理、整潔、清晰、美觀，同時焊接完畢進行聯(lián)機校驗，看焊接是否正確；然后通過分析原理圖，在Keil C環(huán)境下設計編寫出所要求的功能程序，把編寫好的程序在焊接好的板子上跑，看是否符合實驗要求的功能，修改程序達到所要求的功能最后通過圖在Protues中畫出原理圖，然后報改好的程序在畫完的原理圖中運行，修改圖中連接不當或錯誤，保存運行的結果第2章 整體設計方案2.1開發(fā)板整體外觀 圖2-1 開發(fā)板整體外觀圖2.2整板電路PROTUES仿真電路圖2-2 Protues 仿真原理圖2.

17、3軟件功能描述Keil C簡介：Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。P

18、roteus功能模塊介紹：Protues軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學的教師、致力于單片機開發(fā)應用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設計，真正實現(xiàn)了從概念到產品的完整設計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設計平臺,模型支持8051、HC

19、11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯. roSPICE混合仿真：基于工業(yè)標準SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；超過27000個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的SPICE文件自行設計仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導入第三方發(fā)布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號、單頻FM、數(shù)字時鐘和

20、碼流，還支持文件形式的信號輸入； 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計/計數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器等；生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件（如電機、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動； 高級圖形仿真功能（ASF）：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進行一致性分析。2.4 仿真軟件PROTUES中的效果圖圖2-3數(shù)碼管顯

21、示仿真結果圖2-4流水燈仿真效果顯示圖2-5 液晶顯示效果圖第3章 硬件電路設計3.1兩位一體共陰數(shù)碼管3.1.1數(shù)碼管概述數(shù)碼管也稱LED數(shù)碼管，晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實都是同樣的產品。數(shù)碼管按段數(shù)可分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、3位、4位、5位、6位、7位等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V，當某一字段發(fā)光二極管的陰

22、極為低電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陰極為高電平時，相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上，當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應字段就點亮，當某一字段的陽極為低電平時，相應字段就不亮。3.1.2數(shù)碼管內部結構led數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。led數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，

23、6，8，10位等等，led數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖2是共陰和共陽極數(shù)碼管的內部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。led數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。下面將介紹常用LED數(shù)碼管內部引腳圖片圖3-1 這是一個7段兩位帶小數(shù)點 10引腳的LED數(shù)碼管 圖3-2 引腳定義每一筆劃都是對應一個字母表示 DP是小數(shù)點. 2 3-1 LED數(shù)碼管內部引腳圖片 3-2

24、 10引腳的LED數(shù)碼管3.1.3兩位一體共陰數(shù)碼管和74LS374鎖存器接口電路3.2LCD1602液晶3.2.1LCD1602液晶簡介1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于HD4478

25、0液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。3.2.2LCD1602液晶引腳介紹1602采用標準的16腳接口，其中： 第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。

26、第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。3.2.3LCD1602液晶外圍接口電路 3.3 串口通信3.3.1 串口通訊概述串口通信的概念非常簡單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠實現(xiàn)遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設備線總長不得超過20米，并且任意兩個設備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）

27、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配。3.3.2 MAX232接口電路第4章 軟件設計4.1程序整體流程圖圖4-1 流水燈程序流程圖 圖4-2 LCD程序流程圖 圖4-3 數(shù)碼管程序流程圖4.2程序清單 /*數(shù)碼管程序*/#includesbit A0=P25;sbit A1=P26;sbit A2=P27;sbit E1=P15;unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x

28、66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;unsigned char count,num;void delay(unsigned int time) unsigned int i,j; for(i=time;i0;i-) for(j=110;j0;j-);void display(unsigned char count) A0=0; A1=0; A2=0;E1=1;P0=tablecount%10; delay(100); A0=1;A1=0;A2=0; E1=1;P0=tablecount/10; delay(100);void init() TMOD=0x01;TH0=(65

29、536-50000)/256;/賦初值TL0=(65536-50000)%256;EA=1;/開總中斷ET0=1;TR0=1;void main()P0=0xff;init();for(count=0;count60;count+) display(count);delay(500); void T0_time() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256;/賦初值TL0=(65536-50000)%256;num+;if(num=20) num=0;/*流水燈程序*/#include#define uint unsigned int#define uchar uns

30、igned charsbit SW2=P32;uchar code table=0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xf7,0xfb,0xfd,0xfe;void delay(uint time) uint i,j;for(i=time;i0;i-) for(j=110;j0;j-);key()interrupt 0char i;while(1) for(i=0;i8;i+) P2=tablei; delay(200); void main() IT0=1;EX0=1;EA=1; P2=0xff;delay(500);/*LCD程序*/#include#define uint unsig

31、ned int#define uchar unsigned charsbit RS=P16;sbit RW=P17;unsigned char LCD_Status;uchar code table=welcome to check!;uchar code table1=xiang;void delay(uint times) uint i,j;for(i=times;i0;i-) for(j=120;j0;j-);/*P2口控制液晶顯示的E端 P2=0x40為E=1*/unsigned char Busy_Check() /檢查忙函數(shù) RS = 0; RW = 1; P2=0x40; del

32、ay(5); LCD_Status = P0;delay(5);P2=0x00;return LCD_Status;void write_command(uchar command)while(Busy_Check() & 0x80) = 0x80); / 寫命令前，先檢查設備是否忙？ RS=0;RW=0; P2=0x40;P0=command;delay(5);P2=0x00;/數(shù)據(jù)寫入void write_data(uchar w_data)while(Busy_Check() & 0x80) = 0x80); / 寫命令前，先檢查設備是否忙？ RS=1;RW=0;P2=0x40;P0=w

33、_data;delay(200);P2=0x00;void lcd_init() write_command(0x38); /清顯示屏delay(20);write_command(0x01);/設為8位數(shù)據(jù)控制，數(shù)據(jù)為雙行顯示delay(20);write_command(0x06);/開光標，有光標，字符閃動delay(20);write_command(0x0f); /光標從左至右移動delay(20);void main() uchar char_num; lcd_init();write_command(0x80+0x00); /選用第一行(00h - 27h緩沖地址)for(cha

34、r_num=0;char_num16;char_num+) write_data(tablechar_num);write_command(0x80+0x45); /選用第二行從第5列開始for(char_num=0;char_num5;char_num+) write_data(table1char_num);while(1)P2=0xff;第5章 調試及故障分析5.1 焊接準備階段元器件測試、電路原理圖故障分析檢測各器件是否完好，包括二極管、數(shù)碼管、單片機、LED、電容等將一定值的器件擺放在應在的位置按照所給的電路圖正確焊接利用萬用表進行測試，找到短路、短路的地方進行修改由于此次實習電路中

35、元器件比較多，而且各個元器件之間連線復雜，指示畫原理圖過程中整天的布局是個問題，采用了標記連接的方法，做著做著就忘記哪個和哪個器件相連了，不過還好在仔細的查找下解決了問題。還有剛開始的時候將數(shù)碼管水平位置互換之后發(fā)現(xiàn)顯示的數(shù)字是顛倒的，最后改動了連線和數(shù)碼管的位置解決了問題5.2 電路焊接過程中的故障分析電路焊接過程中需要注意以下問題：元器件的正負極問題：電解電容和流水燈是有正負極之分的，如果不清楚，我們可以利用萬能表進行測量，一旦接反，很可能導致器件的損壞，影響整個電路的焊接，還要在焊接前要仔細確信自己所要焊接元件的所附屬的值和位置，確信焊接一個正確一個所用芯片底座插入方向問題：焊接過程一定

36、要嚴格按照電路板的設計來焊接有關芯片的插座，在焊接時查看電路板凹槽方向和所要焊接芯片底座方向一致，在焊接時要先焊接對焦的引腳，固定底座，同時一旦方向弄錯，將導致整個焊接過程的失敗，芯片插入相應插座時也要注意方向，否則極易燒毀芯片。虛焊問題：焊接過程，我們要確保每個器件都焊接牢固了，切忌虛焊，虛焊將導致程序無法在電路板上正常運行，而且檢查起來十分的困難。5.3 程序編寫過程中的故障分析在剛開始編寫程序時，感覺無處下手。經過仔細分析電路的要求，總算開始編寫，但是在編寫程序時，總是出現(xiàn)一些錯誤，編寫好了以后，在運行時也出現(xiàn)了不少錯誤，例如不能完成如期的操作，lcd無法顯示等等，經過不斷的改正，以及和同學們的不斷探討，最后終于如愿完成了實習電路所要求的5.4 實物演示效果