單片機(jī)最簡系統(tǒng)設(shè)計(jì)V2.0.0

1、單片機(jī)最簡系統(tǒng)設(shè)計(jì)南京曉莊學(xué)院電子工程學(xué)院文檔版本2.0.0密級交流項(xiàng)目名稱單片機(jī)最簡系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間2017年9月單片機(jī)最簡系統(tǒng)設(shè)計(jì)撰寫人： 審核人： 蔡凡時(shí) 間：2017.12.6修訂記錄版本時(shí)間說明撰寫人審核人1.0.02017.9.18完成初稿1.1.02017.9.8細(xì)化相關(guān)內(nèi)容1.2.02017.11.14修改軟件和文檔1.3.02017.11.17完善細(xì)節(jié)1.4.02017.11.修改軟件和文檔1.5.02017.12.2修改軟件和文檔1.6.02017.12.2修改軟件和文檔2.0.02017.12.6修改文檔1. 概述31.1. 項(xiàng)目介紹31.2. 設(shè)計(jì)目的3學(xué)會(huì)熟練使用單片機(jī)，

2、學(xué)會(huì)焊接設(shè)備。31.3. 設(shè)計(jì)思路31.4. 項(xiàng)目計(jì)劃31.5. 軟件介紹42. 功能和技術(shù)指標(biāo)要求42.1. 功能要求42.2. 工作條件43. 硬件設(shè)計(jì)53.1. 整機(jī)組成53.2. 芯片介紹63.2.1. STC89C5263.2.2. 引腳圖及介紹73.3. 時(shí)鐘電路83.4. 復(fù)位電路94. 軟件設(shè)計(jì)104.1. 軟件設(shè)計(jì)流程104.2. 算法流程圖114.3. 庫函數(shù)114.4. 延時(shí)函數(shù)125. 焊接125.1. 焊接工具125.2. 焊接操作136. 測試記錄166.1. 測試設(shè)備166.2. STC89C52測試程序166.3. 出現(xiàn)問題及解決方案187. 附錄187.1.

3、單片機(jī)接口定義表187.2. 元件清單197.3. 燒錄器連接參考圖201. 概述1.1. 項(xiàng)目介紹 單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在我們生活的各個(gè)領(lǐng)域幾乎都可以看見單片機(jī)的身影。項(xiàng)目要求完成單片機(jī)最簡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)能夠閃爍點(diǎn)亮LED燈（一秒閃一次）。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為控制核心。使用12M晶振，5V直流穩(wěn)壓電源，外部設(shè)備連接LED燈，使用洞洞板焊接，自行編寫程序完成要求。1.2. 設(shè)計(jì)目的 學(xué)會(huì)熟練使用單片機(jī)，學(xué)會(huì)焊接設(shè)備。1.3. 設(shè)計(jì)思路按照要求正確給單片機(jī)連接時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，并接上LED燈，電源，完成硬件的連接。根據(jù)

4、項(xiàng)目要求編寫程序，并在進(jìn)行測試。1.4. 項(xiàng)目計(jì)劃表1-1項(xiàng)目計(jì)劃表時(shí)間設(shè)計(jì)流程2017.9.112017.9.18創(chuàng)建文檔;制定設(shè)計(jì)方案;2017.9.182017.11.4購買材料，焊接作品2017.11.42017.12不斷修改完善文檔1.5. 軟件介紹表1-2軟件介紹表序號名稱版本功能1WPSWPS Office_10.1.0.6690撰寫文檔2KeilKeil uvision4編寫程序3VisioVisio 2016繪制系統(tǒng)框圖2. 功能和技術(shù)指標(biāo)要求2.1. 功能要求具有使外接LED燈一秒閃爍一次的功能。2.2. 工作條件5V直流穩(wěn)壓電源工作溫度：0+703. 硬件設(shè)計(jì)3.1. 整

5、機(jī)組成1.晶振（用于計(jì)時(shí)，與兩個(gè)電容并聯(lián)使用，電容大小由晶振決定）2.復(fù)位電路（用于復(fù)位）3.電源（用于供電，一般用電腦的USB口供電）4.燒制程序的口圖3-1 系統(tǒng)框圖3.2. 芯片介紹3.2.1. STC89C52圖3-2 STC89C52內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖STC系列的51單片機(jī)是具有我國獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)，功能與抗干擾性強(qiáng)的增強(qiáng)型8051單片機(jī)。其主要性能如下：(1)增強(qiáng)型8051型單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期，可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；(2)工作電壓：5V-3.3V（5V單片機(jī)）；(3)工作頻率范圍：0-40MHZ，相當(dāng)于普通8051的0-80MHZ，實(shí)際工作頻

6、率可達(dá)48MHZ;(4)用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié);(5)片上集成512字節(jié)RAM;(6)通用I/O口（32個(gè)），復(fù)位后：P0/P1/P2/P3是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，P0是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)，需要加上拉電阻;(7)ISP（在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1），直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片;(8)具有EEPROM功能;(9)具有看門狗功能;(10)共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器T0、T1、T2;3.2.2. 引腳圖及介紹-圖3-3 STC89C52引腳圖 圖

7、3-4 STC89C52實(shí)物圖引腳說明：1.電源：VCC芯片電源，接+5v；GND接地端。2.時(shí)鐘：XTAL1、XTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。3.控制線：共有四根ALE/PROG：用來鎖存P0口送出的低八位地址/片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PESN：外POM讀選通信號。RST：復(fù)位信號輸入端。EA/VPP：內(nèi)外ROM選擇端/片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。4.I/O口線：P0、P1、P2、P3共四個(gè)八位口P0口：是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯淖x/寫操作。也用以輸出外部存儲器的

8、低八位地址。由于是分時(shí)輸出，故應(yīng)該在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存。P1口：專門供用戶使用的I/O口，是準(zhǔn)雙向口。P2口：系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高八位地址線使用，不擴(kuò)展外部存儲器時(shí)，可以作為用戶I/O口線使用，也是準(zhǔn)雙向口。P3口：雙功能口，該口的每一位均可獨(dú)立的定義為第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時(shí)操作同P1口。3.3. 時(shí)鐘電路內(nèi)部時(shí)鐘原理（就是一個(gè)自激振蕩電路），在內(nèi)部方式時(shí)鐘電路中，必須在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個(gè)微調(diào)電容構(gòu)成振蕩電路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的頻率取值在1.2MHz12MHz之間。晶體振蕩器的振蕩信號從XTAL2端送入內(nèi)

9、部時(shí)鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘信號P1和P2供單片機(jī)使用。時(shí)鐘信號的周期稱為狀態(tài)時(shí)間S，它是振蕩周期的2倍，P1信號在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期P2信號有效。CPU就是以兩相時(shí)鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分有效工作的。圖3-5 時(shí)鐘電路圖3.4. 復(fù)位電路復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。（1）上電復(fù)位：STC89系列單片及為高電平復(fù)位，通常在復(fù)位引腳RST上連接一個(gè)電容到VCC，再連接一個(gè)電阻到GND，由此形成一個(gè)RC充放電回路保證單片機(jī)在上電時(shí)RST腳上有足夠時(shí)間的高電平進(jìn)行復(fù)位，隨后回歸到低電平進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這個(gè)電阻和電容的典型值為

10、10K和10uF。（2）按鍵復(fù)位：按鍵復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會(huì)保持一段時(shí)間的高電平來使單片機(jī)復(fù)位。圖3-6 復(fù)位電路圖4. 軟件設(shè)計(jì)4.1. 軟件設(shè)計(jì)流程圖4-1 軟件設(shè)計(jì)圖該軟件設(shè)計(jì)是順序執(zhí)行的，首先開始通電，使其能正常工作。然后在通電的條件下執(zhí)行程序語句，達(dá)成設(shè)計(jì)效果。最后斷電，在此條件下停止執(zhí)行語句。4.2. 算法流程圖圖4-2 算法設(shè)計(jì)圖 4.3. 庫函數(shù)該程序使用的庫函數(shù)為reg52.h,作為頭文件寫在程序開頭。頭文件其實(shí)就是一種聲明，將單片機(jī)的一些常用符號變量進(jìn)行定義聲明，對一些特殊功能寄存器進(jìn)行聲明，對

11、一些關(guān)鍵字進(jìn)行定義等。在代碼中引用頭文件，其實(shí)際意義就是將這個(gè)頭文件中的全部內(nèi)容放到引用頭文件的位置處，免去我們每次編寫同類程序都要將頭文件中的語句重復(fù)編寫。如果沒有頭文件，比如我們要用到P0口，我們還需要重新定義這個(gè)符號，還要把它的字節(jié)地址給這個(gè)符號。4.4. 延時(shí)函數(shù) 程序延時(shí)部分： for(i=500;i>0;i-) for(j=115;j>0;j-)利用keil軟件進(jìn)入軟件模擬調(diào)試模式，最開始i,j并沒有賦初值，進(jìn)入for語句，i,j分別賦值500和115，在寄存器窗口的sec上顯示的時(shí)間大約是500ns。整體程序就是燈亮500ns左右，燈滅500ns左右，并且一直循環(huán)。5

12、. 焊接5.1. 焊接工具表6-1焊接設(shè)備表序號工具名稱數(shù)量1電烙鐵12焊錫絲13海綿14松香15洞洞板16烙鐵架17剪線鉗15.2. 焊接操作清潔烙鐵頭：焊接前要先將烙鐵頭放在松香或濕布上擦洗，以擦洗掉烙鐵頭上的氧華物及污物，并借此現(xiàn)象觀察烙鐵頭的溫度是否適宜，在焊接過程中烙鐵頭上出現(xiàn)氧化物及污物時(shí)也應(yīng)隨時(shí)清潔。加溫焊接點(diǎn)：將烙鐵頭放置在焊接點(diǎn)上，使焊接點(diǎn)升溫。如果烙鐵頭上帶有少量焊料，（可在清潔烙鐵頭時(shí)帶上），可以使烙鐵頭的熱量較快傳到焊接點(diǎn)上。熔化焊料：在焊接點(diǎn)上溫度達(dá)到適當(dāng)溫度時(shí)，應(yīng)及時(shí)將焊錫絲放到焊接點(diǎn)上熔化。移動(dòng)烙鐵頭，拿開焊錫絲：在焊接點(diǎn)上的焊料開始熔化后，應(yīng)將依附在焊接點(diǎn)上的烙

13、鐵頭根據(jù)焊接點(diǎn)的形狀移動(dòng)，以使熔化的焊料在焊劑的幫助流布接點(diǎn)。并滲入被焊錫面的疑縫隙，在焊接點(diǎn)上的焊料適量后，應(yīng)拿開焊錫絲。拿開電烙鐵：在焊接點(diǎn)上的焊接接近飽滿，焊劑尚完全揮發(fā)，也就是焊接點(diǎn)上的溫度最適當(dāng)。焊錫最光亮，流動(dòng)性最強(qiáng)的時(shí)刻，迅速拿開電烙鐵，拿開電烙鐵的時(shí)間，方向和速度，決定著焊接點(diǎn)的質(zhì)量和外觀。6. 測試記錄6.1. 測試設(shè)備表5-1測試設(shè)備表序號設(shè)備名稱數(shù)量1計(jì)算機(jī)12STC89C5213電源14萬用表15USB轉(zhuǎn)換接口16.2. STC89C52測試程序#include <reg52.h>sbit led=P00; unsigned int a;void main(

14、)while(1)led=0; for(i=500;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);led=1; for(i=500;i>0;i-) for(j=110;j>0;j-);6.3. 出現(xiàn)問題及解決方案1）使用DC插座沒弄清地，電源解決辦法：在焊接過程中沒有完全理解元器件的工作原理和構(gòu)造，僅僅只了解了DC插座進(jìn)行接地的功能，忽視它供電的功能，在老師的指點(diǎn)下發(fā)現(xiàn)問題，重新上網(wǎng)查找資料，重新布線焊接，解決問題。2）測試過程中出現(xiàn)燈熄滅的情況解決辦法與思路：出現(xiàn)燈不亮的原因，可能是因?yàn)楹附硬课徊煌耆?，或者是某個(gè)零件有損壞。用萬用表對焊點(diǎn)和零件進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)焊點(diǎn)斷路。重新焊接該點(diǎn)，繼續(xù)測試，解決該問題。3）LED燈不按照程序閃爍解決辦法和思路：出現(xiàn)燈長亮，不閃爍的問題，可能是程序編寫錯(cuò)誤，或者是其他原因。先檢查一遍程序并進(jìn)行一次仿真，發(fā)現(xiàn)并沒有問題。猜測是芯片問題，用現(xiàn)在的芯片在買來的成品單片機(jī)上