單片機最簡系統(tǒng)設計V2.0.0

1、單片機最簡系統(tǒng)設計南京曉莊學院電子工程學院文檔版本2.0.0密級交流項目名稱單片機最簡系統(tǒng)設計時間2017年9月單片機最簡系統(tǒng)設計撰寫人： 審核人： 蔡凡時 間：2017.12.6修訂記錄版本時間說明撰寫人審核人1.0.02017.9.18完成初稿1.1.02017.9.8細化相關內(nèi)容1.2.02017.11.14修改軟件和文檔1.3.02017.11.17完善細節(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. 項目介紹31.2. 設計目的3學會熟練使用單片機，

2、學會焊接設備。31.3. 設計思路31.4. 項目計劃31.5. 軟件介紹42. 功能和技術指標要求42.1. 功能要求42.2. 工作條件43. 硬件設計53.1. 整機組成53.2. 芯片介紹63.2.1. STC89C5263.2.2. 引腳圖及介紹73.3. 時鐘電路83.4. 復位電路94. 軟件設計104.1. 軟件設計流程104.2. 算法流程圖114.3. 庫函數(shù)114.4. 延時函數(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. 項目介紹 單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環(huán)境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優(yōu)點，在我們生活的各個領域幾乎都可以看見單片機的身影。項目要求完成單片機最簡系統(tǒng)的設計，使得系統(tǒng)能夠閃爍點亮LED燈（一秒閃一次）。系統(tǒng)以STC89C52單片機為控制核心。使用12M晶振，5V直流穩(wěn)壓電源，外部設備連接LED燈，使用洞洞板焊接，自行編寫程序完成要求。1.2. 設計目的 學會熟練使用單片機，學會焊接設備。1.3. 設計思路按照要求正確給單片機連接時鐘電路，復位電路，并接上LED燈，電源，完成硬件的連接。根據(jù)

4、項目要求編寫程序，并在進行測試。1.4. 項目計劃表1-1項目計劃表時間設計流程2017.9.112017.9.18創(chuàng)建文檔;制定設計方案;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. 功能和技術指標要求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. 硬件設計3.1. 整

5、機組成1.晶振（用于計時，與兩個電容并聯(lián)使用，電容大小由晶振決定）2.復位電路（用于復位）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單片機是具有我國獨立自主知識產(chǎn)權，功能與抗干擾性強的增強型8051單片機。其主要性能如下：(1)增強型8051型單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期，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）；(3)工作頻率范圍：0-40MHZ，相當于普通8051的0-80MHZ，實際工作頻

6、率可達48MHZ;(4)用戶應用程序空間為8K字節(jié);(5)片上集成512字節(jié)RAM;(6)通用I/O口（32個），復位后：P0/P1/P2/P3是準雙向口/弱上拉，P0是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需要加上拉電阻;(7)ISP（在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應用可編程)，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16位定時器/計數(shù)器，即定時器T0、T1、T2;3.2.2. 引腳圖及介紹-圖3-3 STC89C52引腳圖 圖

7、3-4 STC89C52實物圖引腳說明：1.電源：VCC芯片電源，接+5v；GND接地端。2.時鐘：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共四個八位口P0口：是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因為只有該口能直接用于對外部存儲器的讀/寫操作。也用以輸出外部存儲器的

8、低八位地址。由于是分時輸出，故應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，是準雙向口。P2口：系統(tǒng)擴展時作高八位地址線使用，不擴展外部存儲器時，可以作為用戶I/O口線使用，也是準雙向口。P3口：雙功能口，該口的每一位均可獨立的定義為第一I/O口功能或第二I/O口功能。作為第一功能使用時操作同P1口。3.3. 時鐘電路內(nèi)部時鐘原理（就是一個自激振蕩電路），在內(nèi)部方式時鐘電路中，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、部時鐘電路，它將該振蕩信號二分頻，產(chǎn)生一個兩相時鐘信號P1和P2供單片機使用。時鐘信號的周期稱為狀態(tài)時間S，它是振蕩周期的2倍，P1信號在每個狀態(tài)的前半周期有效，在每個狀態(tài)的后半周期P2信號有效。CPU就是以兩相時鐘P1和P2為基本節(jié)拍協(xié)調(diào)單片機各部分有效工作的。圖3-5 時鐘電路圖3.4. 復位電路復位電路由按鍵復位和上電復位兩部分組成。（1）上電復位：STC89系列單片及為高電平復位，通常在復位引腳RST上連接一個電容到VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個RC充放電回路保證單片機在上電時RST腳上有足夠時間的高電平進行復位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為

10、10K和10uF。（2）按鍵復位：按鍵復位就是在復位電容上并聯(lián)一個開關，當開關按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復位。圖3-6 復位電路圖4. 軟件設計4.1. 軟件設計流程圖4-1 軟件設計圖該軟件設計是順序執(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，達成設計效果。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 算法設計圖 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。頭文件其實就是一種聲明，將單片機的一些常用符號變量進行定義聲明，對一些特殊功能寄存器進行聲明，對

11、一些關鍵字進行定義等。在代碼中引用頭文件，其實際意義就是將這個頭文件中的全部內(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符號，還要把它的字節(jié)地址給這個符號。4.4. 延時函數(shù) 程序延時部分： for(i=500;i>0;i-) for(j=115;j>0;j-)利用keil軟件進入軟件模擬調(diào)試模式，最開始i,j并沒有賦初值，進入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)氧化物及污物時也應隨時清潔。加溫焊接點：將烙鐵頭放置在焊接點上，使焊接點升溫。如果烙鐵頭上帶有少量焊料，（可在清潔烙鐵頭時帶上），可以使烙鐵頭的熱量較快傳到焊接點上。熔化焊料：在焊接點上溫度達到適當溫度時，應及時將焊錫絲放到焊接點上熔化。移動烙鐵頭，拿開焊錫絲：在焊接點上的焊料開始熔化后，應將依附在焊接點上的烙

13、鐵頭根據(jù)焊接點的形狀移動，以使熔化的焊料在焊劑的幫助流布接點。并滲入被焊錫面的疑縫隙，在焊接點上的焊料適量后，應拿開焊錫絲。拿開電烙鐵：在焊接點上的焊接接近飽滿，焊劑尚完全揮發(fā)，也就是焊接點上的溫度最適當。焊錫最光亮，流動性最強的時刻，迅速拿開電烙鐵，拿開電烙鐵的時間，方向和速度，決定著焊接點的質(zhì)量和外觀。6. 測試記錄6.1. 測試設備表5-1測試設備表序號設備名稱數(shù)量1計算機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插座進行接地的功能，忽視它供電的功能，在老師的指點下發(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，可能是因為焊接部位不完全，或者是某個零件有損壞。用萬用表對焊點和零件進行測量，發(fā)現(xiàn)其中一個焊點斷路。重新焊接該點，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，可能是程序編寫錯誤，或者是其他原因。先檢查一遍程序并進行一次仿真，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上