單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例教程-綜合項(xiàng)目訓(xùn)練課件

1、1綜合實(shí)例項(xiàng)目訓(xùn)練進(jìn)入項(xiàng)目2任務(wù)一、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 項(xiàng)目任務(wù)任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 3進(jìn)入任務(wù)多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試任務(wù)一4進(jìn)入任務(wù)任務(wù)一、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 設(shè)計(jì)一個(gè)競(jìng)賽搶答器，可同時(shí)供8名選手或8個(gè)代表隊(duì)參加比賽，編號(hào)為1、2、3、4、5、6、7、8，各用一個(gè)按鈕。 給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制開關(guān)，用來控制系統(tǒng)的清零和搶答的開始。 搶答成功后，編號(hào)立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示選手編號(hào)，同時(shí)伴隨聲音提示。此時(shí)禁止其他選手搶答，直到主持人將系統(tǒng)清零。 1、功能說明5進(jìn)入任務(wù)2、參考電路任務(wù)一、

2、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 6進(jìn)入任務(wù)3、元件清單編號(hào)元件名稱元件規(guī)格數(shù)量151單片機(jī)AT89C511個(gè)2晶振12MHz立式1個(gè)3起振電容30pF瓷片電容2個(gè)4復(fù)位電容10uF/10V電解電容1個(gè)5復(fù)位電阻10K歐姆1個(gè)6限流電阻500歐姆1個(gè)7集成電路74LS245（8總線接受/發(fā)送器）1個(gè)8七段數(shù)碼管1位共陰極1個(gè)9三極管90151個(gè)10喇叭8歐姆/05W1個(gè)11按鍵10個(gè)12電源5V/05A1個(gè)任務(wù)一、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 7進(jìn)入任務(wù)4、流程圖任務(wù)一、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 8進(jìn)入任務(wù)5、程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行中.任務(wù)一、多路搶答器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 9進(jìn)入任務(wù)數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 任務(wù)二10進(jìn)

3、入任務(wù)任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)字電壓表，要求能夠測(cè)量05V的直流電壓值，并通過4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示該電壓值。 1、功能說明11進(jìn)入任務(wù)2、參考電路任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 12進(jìn)入任務(wù)3、元件清單編號(hào)元件名稱元件規(guī)格數(shù)量151單片機(jī)AT89C511個(gè)2晶振12MHz立式1個(gè)3起振電容30pF瓷片電容2個(gè)4復(fù)位電容10uF/10V電解電容1個(gè)5復(fù)位電阻10K歐姆1個(gè)6上拉電阻10K歐姆8個(gè)7七段數(shù)碼管共陰極4位一體1個(gè)8A/D轉(zhuǎn)換器ADC08091個(gè)9可調(diào)電阻1K歐姆1個(gè)10電源5V/05A1個(gè)任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 13進(jìn)入任務(wù)4、流程圖任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)

4、計(jì)與調(diào)試 14進(jìn)入任務(wù)5、程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行中任務(wù)二、數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)與調(diào)試 15進(jìn)入任務(wù)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 任務(wù)三16進(jìn)入任務(wù)任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 利用單片機(jī)及按鍵控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，設(shè)計(jì)兩個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，一個(gè)按鍵控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，初始角度為0，步進(jìn)角為45。 1、功能說明17進(jìn)入任務(wù)2、參考電路任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 18進(jìn)入任務(wù)3、元件清單編號(hào)元件名稱元件規(guī)格數(shù)量151單片機(jī)AT89C511個(gè)2晶振12MHz立式1個(gè)3起振電容30pF瓷片電容2個(gè)4復(fù)位電容10uF/10V電解電容1個(gè)5復(fù)位電阻10K歐姆1個(gè)6按鍵3個(gè)7電阻20K歐

5、姆2個(gè)8集成電路驅(qū)動(dòng)器ULN2003A1個(gè)9步進(jìn)電機(jī)1個(gè)10電源5V/05A1個(gè)任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 19進(jìn)入任務(wù)4、流程圖任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 20進(jìn)入任務(wù)5、程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行中任務(wù)三、步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 21進(jìn)入任務(wù)8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 任務(wù)四22進(jìn)入任務(wù)任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 設(shè)計(jì)一個(gè)交通燈控制電路，利用51單片機(jī)外接8255A進(jìn)行控制 。假設(shè)一個(gè)十字路口為東西南北走向。初始狀態(tài)1為東西紅燈，南北綠燈。然后黃燈閃爍3次，轉(zhuǎn)狀態(tài)2東西綠燈通車，南北紅燈。再東西綠燈滅，黃燈閃爍3次，南北綠燈，回到狀態(tài)1。 依次循環(huán)。

6、東西紅、南北綠以及東西綠、南北紅的時(shí)間均為4秒，黃燈時(shí)間為0.1秒。 1、功能說明23進(jìn)入任務(wù)2、參考電路任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 24進(jìn)入任務(wù)3、元件清單編號(hào)元件名稱元件規(guī)格數(shù)量151單片機(jī)AT89C511個(gè)2晶振12MHz立式1個(gè)3起振電容30pF瓷片電容2個(gè)4復(fù)位電容10uF/10V電解電容1個(gè)5復(fù)位電阻10K歐姆1個(gè)6按鍵1個(gè)7集成電路8255A1個(gè)8集成電路74LS3731個(gè)9交通燈發(fā)光二極管紅、黃、綠色各4個(gè)10電源5V/05A1個(gè)任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 25進(jìn)入任務(wù)4、流程圖任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 26進(jìn)入任務(wù)5、程序設(shè)計(jì)程序設(shè)

7、計(jì)進(jìn)行中任務(wù)四、8255A控制交通燈的設(shè)計(jì)與調(diào)試 27相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一、單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括如下階段：總體設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)軟件設(shè)件在線仿真調(diào)試程序固化28相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一、單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā) 1、總體設(shè)計(jì)1）確定技術(shù)指標(biāo) 2）機(jī)型選擇3）器件選擇4）軟、硬件功能劃分29相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一、單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā) 2、硬件設(shè)計(jì)1）程序存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輸入輸出接口的設(shè)計(jì) 3）地址譯碼電路的設(shè)計(jì) 4）總線驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì) 5）其它外圍電路的設(shè)計(jì) 6）可靠性設(shè)計(jì) 30相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一、單片機(jī)產(chǎn)品的開發(fā) 3、軟件設(shè)計(jì)1）系統(tǒng)定義 2）軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)一、單片機(jī)產(chǎn)品的

8、開發(fā) 4、安裝調(diào)試1）常見的硬件故障 2）調(diào)試方法 （1）邏輯錯(cuò)誤 （2）元器件失效 （3）可靠性差 （4）電源故障 （1）脫機(jī)調(diào)試 （2）聯(lián)機(jī)調(diào)試 32相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 1、單片機(jī)與ADC0809的接口 ADC0809是COMS工藝、采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，共有28個(gè)引腳，雙列直插式封裝，片內(nèi)除A/D轉(zhuǎn)換部分外，還有多路模擬開關(guān)部分。 33相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 ADC0809采用了8路模擬量的分時(shí)輸入(模擬開關(guān))，最多允許8路模擬量分時(shí)輸入。共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。內(nèi)部主要有四大部分組成，即8路模擬開關(guān)；8位A/D轉(zhuǎn)

9、換器；三態(tài)輸出鎖存器；地址鎖存譯碼器。 MCS-51單片機(jī)與ADC0809芯片的接口電路圖34相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 ADC0809的工作時(shí)序 （1）先由P0口的低3位給出模擬通道的地址給A、B、C。（2）再由P2.0和 聯(lián)合(邏輯或)提供一個(gè)信號(hào)給ADC0809芯片的START端和ALE地址鎖存端。35相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 ADC0809的工作時(shí)序 （3）假定選中ADC0809的IN0通道，我們可知此時(shí)的通道地址由P2和P0組成（P2=1111 1110，P0=1111 1000）即為：0FEF8H。（4）A/D轉(zhuǎn)換完畢后，再由EOC發(fā)出一個(gè)正脈

10、沖通知8051。寫時(shí)序圖如圖所示。36相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 ADC0809的工作時(shí)序 （5）8051在收到EOC的正脈沖信號(hào)后，產(chǎn)生一個(gè) 信號(hào)并與P2.0聯(lián)合(邏輯或)提供一個(gè)信號(hào)給ADC0809芯片的OE端。（6）OE端有效后，打開輸出鎖存器三態(tài)門，8位數(shù)字信息就被讀入CPU。讀時(shí)序圖如圖所示。37相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 2、單片機(jī)與DAC0832的接口 DAC0832是CMOS工藝制造的8位單片D/A轉(zhuǎn)換器，芯片采用的是雙列直插封裝結(jié)構(gòu)。 38相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 51單片機(jī)與DAC0832的接口電路一般有兩種接口方式：

11、單緩沖器連接方式和雙緩沖器連接方式。 39相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)二、單片機(jī)與A/D、D/A接口 單緩沖器連接方式雙緩沖器連接方式40相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)控制 1、步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。 在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的

12、。 41相關(guān)知識(shí)28byj-48型四相八拍永磁型步進(jìn)電機(jī)知識(shí)點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)控制 42相關(guān)知識(shí)步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)控制 （1）一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。（2）步進(jìn)電機(jī)外表允許的溫度高。 （3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。 （4）步進(jìn)電機(jī)低速時(shí)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但若高于一定速度就無法啟動(dòng)，并伴有嘯叫聲。 43相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)控制 2、ULN2003A驅(qū)動(dòng)器 常用的小型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路可以用ULN2003或ULN2803。 ULN2003是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速

13、大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。 ULN2003A由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)以及鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，為單片雙極型大功率高速集成電路。 44相關(guān)知識(shí)ULN2003A的引腳圖 知識(shí)點(diǎn)三、步進(jìn)電機(jī)控制 45相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 1、51單片機(jī)擴(kuò)展 51系列單片機(jī)內(nèi)部有4個(gè)雙向的并行I/O端口：P0P3 共占32根引腳、P0口的每一位可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，P1P3口的負(fù)載能力為三個(gè)TTL負(fù)載。 在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P0口分時(shí)地作為低8位地址線和數(shù)據(jù)線，P2口作為高8位地址線。這時(shí)，P0口和部分或全部的P2口無法再作通用I/O口。P3口具有第二功能，在

14、應(yīng)用系統(tǒng)中也常被使用。 46相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 因此在大多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)中，真正能夠提供給用戶使用的只有P1和部分P2、P3口。綜上所述，5l系列單片機(jī)的I/O端口通常需要擴(kuò)充，以便和更多的外設(shè)（例如顯示器、鍵盤）進(jìn)行聯(lián)系。 47相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 在5l單片機(jī)中擴(kuò)展的I/O口，采用與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相同的尋址方法，所有擴(kuò)展的I/O口，以及通過擴(kuò)展I/O口連接的外設(shè)都與片外RAM統(tǒng)一編址，因此，對(duì)片外I/O口的輸入/輸出指令就是訪問片外RAM的指令。 實(shí)際中，擴(kuò)展I/O口的方法有三種：簡(jiǎn)單的I/O口擴(kuò)展，采用可編程的并行I/O接口芯片擴(kuò)展以及利用串行口進(jìn)行I/O口的

15、擴(kuò)展。 48相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 2、簡(jiǎn)單的I/O擴(kuò)展 簡(jiǎn)單輸入口擴(kuò)展使用的集成芯片，比較典型的如74LS244緩沖驅(qū)動(dòng)芯片。 1）簡(jiǎn)單輸入口擴(kuò)展49相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 多輸入口擴(kuò)展：使用多片74LS244實(shí)現(xiàn)多個(gè)（例如5個(gè)）輸入口擴(kuò)展的電路。 50相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 簡(jiǎn)單輸出口擴(kuò)展通常使用74LS377芯片，該芯片是一個(gè)具有“使能”控制端的鎖存器。其中：1D8D為8位數(shù)據(jù)輸入線，1Q8Q為8位數(shù)據(jù)輸出線，CK為時(shí)鐘信號(hào)上升沿?cái)?shù)據(jù)鎖存，為使能控制信號(hào)，低電平有效。VCC為5V電源。 2）簡(jiǎn)單輸出口擴(kuò)展51相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 由邏輯電

16、路可知，74LS377是由D觸發(fā)器組成的，D觸發(fā)器在上升沿輸入數(shù)據(jù)，即在時(shí)鐘信號(hào)（CK）由低電平跳變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，數(shù)據(jù)進(jìn)入鎖存器。 CkDQ1XXQ0 0 110 00X0XQ0 74LS377功能表 52相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 擴(kuò)展單輸出口只需要一片74LS377，其連接電路如下：53相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 3、并行I/O擴(kuò)展 單片機(jī)擴(kuò)展時(shí)常采用可編程的并行接口芯片8255A擴(kuò)展I/O。8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通過程序改變其功能，因而使用靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)

17、的中間接口電路。 54相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 8255是一個(gè)40引腳的雙列直插式芯片 1）8255的外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu) （1）外部引腳55相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 PA0PA7：A口的輸入輸出信號(hào)線。 PB0PB7：B口的輸入輸出信號(hào)線。 PC0PC7：C口信號(hào)線。 D0D7：雙向數(shù)據(jù)信號(hào)線，用來傳送數(shù)據(jù)和控制字。 RESET：復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效時(shí)，復(fù)位8255。復(fù)位后8255的A口、B口和C口均被定為輸入。 A0A1：口地址選擇信號(hào)線。 56相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 8255內(nèi)部共有三個(gè)口，A口、B口、C口和一個(gè)控制寄存器供用戶編程。A1A0取0011值

18、，可選擇A、B、C口與控制寄存器，選擇方法如下： 57相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 8255A作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。 （2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于8255可編程，所以必須具有邏輯控制部分，因而8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。 58相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 為了控制方便，將8255的三個(gè)口分成A，B兩組。其中A組包括A口的8條口線和C口的高四位PC4PC7。B組包括B口的8條口線和C口的低四位PC0PC3。A組和B組分別由軟件編程來加以控制。 8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖59相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 51單片機(jī)可以和8255直接連接 2）8255的擴(kuò)展邏輯電路 60相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 8255有3種工作方式，這些工作方式可用軟件編程來指定。 3）8255的工作方式 61相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 各條控制引線的定義如圖所示： （1）方式0下，A口和B口均為輸出62相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 各條控制引線的定義如圖所示： （2）方式1下，A口和B口均為輸入63相關(guān)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)四、單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展 只有A口