微型計(jì)算機(jī)技術(shù)課程設(shè)計(jì)書樣本

1、一、 設(shè)計(jì)目的為了進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力和運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，開始為期兩周的課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過設(shè)計(jì)使學(xué)生在鞏固所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上具有初步 的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力。1、經(jīng)過本設(shè)計(jì)，使學(xué)生綜合運(yùn)用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、C語 言程序設(shè)計(jì)以及數(shù)字電路、模擬電路等課程的內(nèi)容，為 以后從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、軟件編程、系統(tǒng)控制等工作奠定一定的基礎(chǔ)。2、學(xué)會(huì)使用KEIL C和PROTEU等軟件，用C語言或匯編語言 編寫一個(gè)較完整的實(shí)用程序，并仿真運(yùn)行，保證設(shè)計(jì)的正確性。3、 了解單片機(jī)接口應(yīng)用開發(fā)的全過程：分析需求、 設(shè)計(jì)原理圖、選用元器件、 布線、 編程、 調(diào)試、 撰

2、寫報(bào)告等。二、設(shè)計(jì)內(nèi)容該實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)要求學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在老師的引導(dǎo)下完成課程設(shè)計(jì)題目，達(dá)到相應(yīng)的訓(xùn)練要求。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步學(xué)習(xí) D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理以及在單片機(jī)系統(tǒng) 中擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換器的方法。用D/A完成鋸齒波輸出，用PROTEUS 帶的示波器查看波形。三、問題分析、方案的提出、 設(shè)計(jì)思路及原因首先根據(jù)鋸齒波的圖形構(gòu)建基本框架，輸出的電壓值以一定的增量逐步增加，達(dá)到最大值后再回到初始值然后再次循環(huán)。本設(shè)計(jì)要求利用數(shù)字量/模擬量（D/A）轉(zhuǎn)換來完成鋸齒波的輸 出。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）是一種把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的器 件。計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)首先傳送到數(shù)據(jù)鎖存器中，然后由模擬電子開關(guān)把

3、數(shù)字信號(hào)的高低電平變成對(duì)應(yīng)的電子開關(guān)狀態(tài)。1、系統(tǒng)方案的比較方案一：采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ICL8038集成模擬芯片,（如圖2-1）它是一種能夠同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、 正弦波的專用集成電路。可是這種模塊產(chǎn)生的波形都不是純凈的波形 ，會(huì)寄生一些高次諧波分量，采用其它的措施雖可濾除一些，但不能完全濾除掉。運(yùn)算電路圖2-1方案一方框方案二：采用分立元件實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的多諧振振蕩器，然后根據(jù)需要加入積分電路等構(gòu)成正弦、矩形、三角等波形發(fā)生器。這種信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍窄，而且電路參數(shù)設(shè)定較繁瑣，其頻率 大小的測(cè)量往往需要經(jīng)過硬件電路的切換來實(shí)現(xiàn)，操作不方便。方案三：采用單片機(jī)和 DAC0808數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成

4、波形，由于是 軟件濾波，因此不會(huì)有寄生的高次諧波分量，生成的波形比較純凈。它的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高，在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作 方便、體積小、耗電少。經(jīng)比較，方案三既可滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求又能充分發(fā)揮其 優(yōu)勢(shì)，電路簡(jiǎn)單，易控制，性價(jià)比較高，因此采用該方案。本設(shè)計(jì)采用AT89C51和DAC080期目連接構(gòu)成波形發(fā)生器的電路， 然后對(duì)AT89C51進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)需要產(chǎn)生的波形。由于該設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，采用匯編語言或 C語言實(shí)現(xiàn)都可。若要實(shí)現(xiàn)多個(gè)波形，可經(jīng)過 開關(guān)來選擇波形，只需在程序中加如對(duì)開關(guān)接口的控制語句即可。例如：若要獲得負(fù)向的鋸齒波，只需將程序中的指令I(lǐng)NC A換成 指令DECA即可，如果將正

5、向鋸齒波與負(fù)向鋸齒波組合起來就能夠 獲得三角波。2、控制芯片的選擇方案一 ：AT89C51單片機(jī)是一種高性能 8位單片微型計(jì)算機(jī)。它 把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器 CPU 存儲(chǔ)器、 寄存器、I/O接口制 作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)。方案二：C8051F005單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片 ， 具有與AT89C51兼容的微控制器的內(nèi)核，與MCS-51指令集完全兼 容。除了具有標(biāo)準(zhǔn)AT89C51的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù) 據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常見的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件。方案選擇：方案二中C8051F005芯片系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易 控制，芯片成本高，對(duì)于本

6、系統(tǒng)而言利用率低，AT89C51芯片比較 常見，簡(jiǎn)單易控制，成本低，性能穩(wěn)定故采用方案一。四、電路設(shè)計(jì)及功能說明，硬件原理框圖及電路圖(一)、脈沖發(fā)生器能產(chǎn)生各種周期的輸入信號(hào)，如方波、鋸齒波、三角波及單周期短脈沖。1.放置脈沖發(fā)生器在Proteus ISIS環(huán)境中單按鈕圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖1所有激勵(lì)Gererator Name:|M而al (Low) Voltage: |uFLil-.ed(Hi<jHVJra0F I-AnakxwgTygLO DC擊3具箱中白C rlin4Sta-t IlSecJ:p，印鉀 TGeneratbj+ 1ModFdll Time 1U*3 Flh臬名幽方。QSF

7、TMn_ ,i _* jf：Hulse Width:個(gè) PubciSccq+ Pukopo-FJ. ic Gener Fr4>>cr ti ci鸚盟覽Single kdae iSingle Cbok PMt總門(2) 用鼠標(biāo)左鍵單擊"PULSE的符號(hào)。4- frouonw Hzi工 Peaod (SectJ: Cvcle/Graph:(3)在編輯窗口雙擊，:僻成徽置到原理圖編輯界面Manual Edh&?* Hid* PiLipailie!中，可使用鏡像、立置和方向進(jìn)行調(diào)整?？谪皘 CmI2.編輯脈沖發(fā)生器(1)雙擊原理圖中的脈沖發(fā)生器符號(hào)，出現(xiàn)脈沖發(fā)生器的屬性設(shè)

8、置對(duì)話框，如圖2所示。其中，主要參數(shù)說明如下。Initial(Low)Voltage:初始(低)電壓值。Initial(High)Voltage:初始(高)電壓值。Start(Secs):起始時(shí)刻。Rise time (Secs):上升時(shí)間。Fall time(Secs):下降時(shí)間。Pulse Width:脈沖寬度。有兩種設(shè)置方法 ：Pulse Width(Secs) 指定脈沖寬度，Pulse Width(%)指定占空比。Frequency/Period:頻率或周期。Current Source:脈沖發(fā)生器的電流值設(shè)置/J丁激勵(lì)源DPATTEFMGENERATORS枕SINE PULSE EX

9、F SFFM PWLIN FILE AUDIO STATE EDGE圖2脈沖發(fā)生器屬性在圖2中的" Generator Name中輸入脈沖發(fā)生器的名稱，并在 相應(yīng)的項(xiàng)目中輸入合適的值。(3)設(shè)置完成后，單擊" OK按鈕。(4)可用上述講到的與正弦波類似的方法用示波器觀看脈沖發(fā)生 器的波形。(二)、芯片介紹1、AT89C51AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM一Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory) 的低電 壓，高性能CMOS啦微處理器。該器件采用ATMELS密度非易失存 儲(chǔ)器制造技

10、術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼 容。由于將多功能8位CPUffi閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51與MCS-51兼容，可進(jìn)行1000寫/擦循環(huán)。有128X8 位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5 個(gè)中斷源、片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路。各管腳說明：VCC:供電電壓。GND:接地。P0 口： P0 口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL 門電流。當(dāng)P1 口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能 夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它能夠被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0

11、 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn) 時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口 緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉 為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流， 這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1 口作為第 八位地址接收。P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2 口緩沖 器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2 口被寫" 1”時(shí)，其管腳被 內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí) ,P2 口的管 腳被外部拉低

12、，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng) 用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí) ,P2 口輸出地址的高八位。在給出地址" 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào) 和控制信號(hào)。p!p p p p p PCRXD> PS. C P3. 1(INTO P3. 2(TNTT) P 1 3(T0> P3.可 (T1>P3. 5 麗> P3.6rXTAl 2 XT AL ICXDVCC pr), o/ ckdo) PO. 1 / (Aft I) PU. 2? (AD2) FU. 3/ (AD3) PD. 4/ (AD4) P0. 5/(AD5) P0. 6/ (ADb) PO. 7/ 6口 Sa/vpp all/FrocAT89C51|2V PSEN匿 P2. 7/(A 15)P2. 6/ (Al 4)園 P2. 5/ CKJ 3>P2. 4 (Al 2)回P2. " lP2. 2/ (Al 0)RTI P2. 1 /(A9 )P2. 0/EAX>m l ATR9C51的明腳排列P3 口: P3 口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3 口寫