單片機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 :8路彩燈控制電路設(shè)計(jì)二 00 八年十二 月十八日目錄1 引 言（3）2 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)（5）3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（10）4 結(jié)束語(yǔ)（14）參考文獻(xiàn)附錄8 路彩燈控制電路設(shè)計(jì)1. 引 言經(jīng)過對(duì)單片機(jī)一個(gè)學(xué)期的學(xué)習(xí)，對(duì)單片機(jī)有一些初步的了解。單片機(jī)技術(shù)包括硬件和軟件兩個(gè)方面。 硬件是以單片機(jī)為核心再加以其他元器件組成的電子電路。它包括單片機(jī)技術(shù)有包括模擬，數(shù)字等電子電路的綜合應(yīng)用。軟件系統(tǒng)是為了完成一定的任務(wù)所編一系列指令的集合。這次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)一種基于STC89C51單片機(jī)控制八路彩燈電路，它STC89C51單片機(jī)為核心。因?yàn)樗耐鈬娐繁容^簡(jiǎn)單，所以主要是考擦學(xué)

2、生對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的考察， 設(shè)計(jì)電路既能提高學(xué)生模擬、數(shù)字等電子電路的綜合運(yùn)用能力，學(xué)生自己編寫單片機(jī)程序，能夠進(jìn)一步熟悉指令，鞏固所學(xué)知識(shí)。更重要的是使學(xué)生知道如何建立單片機(jī)與PC機(jī)之間的通信，以及怎樣使用軟件將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)，以便于以后自行設(shè)計(jì)一些單片機(jī)電路時(shí)可以進(jìn)行驗(yàn)證或調(diào)試。實(shí)訓(xùn)涉及單片機(jī)簡(jiǎn)單外圍電路的焊接和程序的編寫，既是對(duì)學(xué)生單片機(jī)知識(shí)的一個(gè)考擦也幫助我們總結(jié)所學(xué)的相關(guān)知識(shí)， 進(jìn)一步的了解 KEILC51軟件的使用和 ISP 下載技術(shù)。以便今后更好的學(xué)習(xí)單片機(jī)技術(shù)。1.1本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容實(shí)訓(xùn)要求設(shè)計(jì)八路彩燈控制電路，使用ST89C51這塊單片機(jī)芯片焊接一個(gè)最小系統(tǒng)的外圍電路，最

3、小系統(tǒng)包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路。編寫一個(gè)滿足課題要求的程序，實(shí)訓(xùn)涉及到單片機(jī)的硬件電路和編寫較簡(jiǎn)單的程序。通過實(shí)訓(xùn)考察學(xué)生對(duì)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況。同時(shí)也要求同學(xué)對(duì)單片機(jī)硬件和軟件的結(jié)合有所了解并掌握單片機(jī)與 PC機(jī)之間的串口通信方式，知道如何使用PC機(jī)和相關(guān)軟件來檢測(cè)單片機(jī)并將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。實(shí)訓(xùn)要求學(xué)生完成單片機(jī)外圍電路的排版與焊接。焊接一個(gè)由八個(gè)發(fā)光二極組成的 LED電路，焊接成共陽(yáng)極電路。用來體會(huì)所編寫程序的功能，使得更形象的表現(xiàn)出所編寫得程序功能。編寫相應(yīng)程序并通過PC機(jī)和相關(guān)軟件將其寫入單片機(jī)中。對(duì)電路通電驗(yàn)證，單獨(dú)完成電路的調(diào)試和程序的調(diào)試。1.2基于 80C51單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板

4、概述本次課設(shè)所使用的單片機(jī)最小系統(tǒng)板包括以下器件：電源端子(DC +5V)，可以USB供電，也可獨(dú)立電源供電。通用異步串口 , 采用 MAX232做電平轉(zhuǎn)換。 STC89C51 單片機(jī)。各種顏色的 LED發(fā)光二極管共 9 個(gè)，其中 8 個(gè)接于 P1 口做 LED顯示，還有一個(gè)做電源燈顯示。利用 STC51系列特有的 ISP 在線編程，方便我們初學(xué)者的二次開發(fā)，省去大量芯片燒寫時(shí)間。 USB電源線供電和外接供電并存，方便學(xué)生在寢室使用 . 板上提供 ISP 接口并將單片機(jī)的全部 I/O 引腳引出。51 開發(fā)板使用 ISP 在線下載技術(shù) , 直接把程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)中， 使用當(dāng)前最流行的 KEILC5

5、1 軟件，用戶無需再購(gòu)買任何仿真器或編程器等開發(fā)工具，只要有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，就可以實(shí)踐學(xué)習(xí)單片機(jī)方面的知識(shí)； 同時(shí)引出的單片機(jī)的32 個(gè) I/O 口可全部用于擴(kuò)展， 用戶可把自己設(shè)計(jì)的電路通過這 32 個(gè) I/O 口與單片機(jī)連接， 方便用戶開發(fā)自己的產(chǎn)品， 最大限度的為用戶節(jié)約學(xué)習(xí)成本和加快學(xué)習(xí)速度。2. 系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)STC89C51單片機(jī)簡(jiǎn)介：STC89C51可以代替 AT89C51，功能更強(qiáng)，速度更快，壽命更長(zhǎng)，價(jià)格更低。它是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓高性能CMOSE8位單片機(jī)由于它將多功能8 位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，使它成為一種高效微處理器。

6、 STC89C51可以完成 ISP 在線編程功能。STC推出的系列 51 單片機(jī)芯片是全面兼容其它51 單片機(jī)的，而 51 單片機(jī)是主流大軍，每一個(gè)高等院校、 普通學(xué)校、網(wǎng)站、業(yè)余單片機(jī)培訓(xùn)都是以51 單片機(jī)為入門教材的，所以，教材最多，例子最多。STC89C51內(nèi)部有 EEPROM，可以在程序中修改， 斷電不丟失。還增加了兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，等等。外型： 40 個(gè)引腳，雙列直插DIP-40 。圖 最小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖22 電源轉(zhuǎn)換芯片 MAX232電路中單片機(jī)與PC機(jī)的串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)為RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。選用 DB-9 串口作為下載接口。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都做了規(guī)

7、定。 在 TXD和 RXD上：邏輯 1=-3V-15V邏輯 0=3V15V 在 RTS、CTS、DSR、 DTR、和 DCD等控制線上：信號(hào)有效 =3V15信號(hào)無效 =-3V 15V以上規(guī)定說明了 RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼） ：邏輯“ 1” （傳號(hào)）的電平低于 -3V，邏輯“ 0”（空號(hào)）的電平告語(yǔ) 3V ；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ ON）即信號(hào)有效的電平高于 3V ，斷開狀態(tài) (OFF)即信號(hào)無效的電平低于 -3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于 3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于 -3 3V 之間的電壓無意義，低于 -15V 或高于 15V 的電壓也認(rèn)為無意義

8、，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在± (3 15)V 之間。EIA-RS-232C 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)， 與 TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的器件連接，必須在 EIA-RS-232C 與 TTL 電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。MAX232可以完成 EIA 與 TTL的相互轉(zhuǎn)換。TTLMax232簡(jiǎn)介：主要特點(diǎn)1、單5V 電源工作2、 LinBiCMOSTM工藝技術(shù)3、 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器及兩個(gè)接收器4、 ±30V 輸入電平5、低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn)

9、7、ESD保護(hù)大于 MIL-STD-883（方 法 3015）標(biāo)準(zhǔn)的 2000V下圖為 MX232雙串口的連接圖，可以分別接單片機(jī)的串行通信口或者實(shí)驗(yàn)板的其它串行通信接口：圖 max232 電平轉(zhuǎn)換電路上述電路為本次實(shí)訓(xùn)使用的電路， MAX232的 11 腳和 12 腳分別接單片機(jī)的11腳和 10 腳， 12 腳和 13 腳接串口，與 PC機(jī)連接形成通信電路。23 USB 電源供電圖 USB 電源電路電路完成需從電腦上下載程序，為取電方便，采用USB電源供電。USB 1 腳為電源正極， 4 腳為負(fù)極， LED和電阻串連構(gòu)成電源指示電路，電阻在電路中起限流的作用。LED燈電路圖 LED 電路LE

10、D燈電路共陽(yáng)極方式連接，陰極通過插口與單片機(jī)連接。電路中每個(gè)二極管應(yīng)該串聯(lián)一個(gè)限流電阻。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì). 主程序課題要求：八路彩燈以流水燈方式點(diǎn)亮，間隔1 秒；彩燈閃爍三次后再全亮1秒并循環(huán)。根據(jù)實(shí)訓(xùn)課題要求程序分為四個(gè)部分：第一部分控制彩燈按流水燈方式被點(diǎn)亮；第二部分控制彩燈閃爍3 次；第三部分控制彩燈同時(shí)被點(diǎn)亮；第四部分為延時(shí)子程序，供以上程序調(diào)用。程序中設(shè) P1 口為輸出端口，由LED電路的連接方式可知當(dāng)輸出高電平時(shí)，即=1 時(shí)根據(jù)發(fā)光二極管單向?qū)щ娦钥芍O管L1 不發(fā)光 , 當(dāng)端口輸出低電平即 =0 時(shí)，發(fā)光二極管發(fā)光，我們可以通過指令對(duì)P1 端口輸出電平進(jìn)行控制進(jìn)而控制LED的發(fā)

11、光。程序采用調(diào)用延時(shí)子程序延時(shí)的思路編寫。首先對(duì)累加器A 賦值為 0FEH,R3賦值為8 設(shè)置循環(huán)次數(shù)， 將 A 的值傳到 P1 口控制 LED并調(diào)用延時(shí)程序。 之后要讓 LED閃爍三次即使 LED先亮一段時(shí)間再滅相同的時(shí)間。 R3 賦值為 3, 設(shè)置閃爍次數(shù)， P1 口設(shè)值 00H,延時(shí)后設(shè) P1 口為 FFH并延時(shí)，用 R3 控制循環(huán)次數(shù)。最后設(shè) P1 口為 00H將LED全部點(diǎn)亮并延時(shí)，主程序便完成了。程序流程圖開始初始設(shè)置P1=A,A 左R7 設(shè)值延時(shí)1秒R7=0R2=0R6=0R3=#3P1=00H延時(shí)秒R5=0子程序流程圖P1=FFH,延時(shí)秒R3=0P1=00H延時(shí) 1秒主程序流程

12、圖主程序清單ORG0000HLJMPSTARTORG0100HSTART:MOVR2,#8 ；設(shè)置循環(huán)次數(shù)MOVA,0FEHLOOP:LCALLLOOP1；長(zhǎng)調(diào)指令調(diào)用子程序延時(shí)RLADJNZR2,LOOP；循環(huán)程序依次點(diǎn)亮LEDMOVR3,#3；DELAY:MOVP1,#00HLCALLLOOP2MOVP1,#0FFHLCALLLOOP2DJNZR3,DELAYMOVP1,#00HLCALLLOPP1LJMPSTART設(shè)置閃爍次數(shù)END子程序清單LOOP1:MOVR5,#50D1:MOVR6,#50D2:MOVR7,#248DJNZR7,$DJNZR6,D2DJNZR5,D1RETLOOP2

13、:MOVR5,#20A1:MOVR6,#20A2:MOVR4,#248DJNZR4,$DJNZR6,A2DJNZR5 ,A1RET結(jié) 束 語(yǔ)實(shí)訓(xùn)用于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力。訓(xùn)練學(xué)生將理論知識(shí)用于實(shí)踐。對(duì)提高學(xué)生有積極作用。實(shí)訓(xùn)中我了解了簡(jiǎn)單的單片機(jī)與PC機(jī)間的簡(jiǎn)單串口通信技術(shù)，能夠通過軟件對(duì)單片機(jī)電路進(jìn)行檢測(cè)并將自己編寫的程序下載到單片機(jī)中對(duì)電路和程序進(jìn)行調(diào)試。實(shí)訓(xùn)涉及了單片機(jī)的硬件電路和程序的編寫，使我對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行一次較好的整理和總結(jié)，這次做好的單片機(jī)最簡(jiǎn)系統(tǒng)電路也會(huì)用于以后的單片機(jī)學(xué)習(xí)。實(shí)訓(xùn)使我對(duì)單片機(jī)有了更全面的了解， 知道了單片機(jī)在電路中實(shí)施控制和與PC機(jī)進(jìn)行同信的

14、簡(jiǎn)單方法，同時(shí)也了解到單片機(jī)在電路中應(yīng)用非常的廣泛。對(duì)以后繼續(xù)學(xué)習(xí)單片機(jī)指明了方向也打下了一些基礎(chǔ)。但是，實(shí)訓(xùn)中的電路在此之前已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，自己只是做了焊接的工作， 整個(gè)實(shí)訓(xùn)并不是自己?jiǎn)为?dú)完成的。參考文獻(xiàn)1曹天漢，單片機(jī)原理與接口技術(shù)，電子工業(yè)出版社，20052 王幸之，鐘愛琴，王雷，王閃 . AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20043 李廣第，朱月秀，王秀山 . 單片機(jī)基礎(chǔ) . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20014 李勛，劉源，李新民 . 單片機(jī)實(shí)用教程 . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20005 李群芳，黃建 . 單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù) . 北京：電