智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作-單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目(PPT 53頁).ppt

1、書名：智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ISBN： 978-7-111-35076-7 作者：劉娟 出版社：機(jī)械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,項(xiàng)目1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目2霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目3自動(dòng)計(jì)數(shù)報(bào)警器的設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目4自動(dòng)演奏簡易電子琴的設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目5單片機(jī)雙機(jī)通信的設(shè)計(jì)與制作附錄,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,項(xiàng)目1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試相關(guān)知識(shí)1,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程

2、 ppt 課件,項(xiàng)目1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作,表格,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,1)了解幾種典型的單片機(jī)產(chǎn)品。2)了解8051CPU的基本結(jié)構(gòu)。3)知道8051CPU的引腳及其封裝方式。4)知道8051CPU各引腳的作用。5)知道時(shí)鐘電路振蕩方式及其作用。6)了解單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)。7)掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。8)熟悉PROTUES仿真軟件的使用。1)能選出適合本項(xiàng)目的CPU芯片。2)能根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及接口電路。3)能焊接、制作電路板。,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt

3、課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,4)會(huì)用萬用表檢測元器件，會(huì)調(diào)試電路。5)能獨(dú)立解決在設(shè)計(jì)與制作中遇到的問題。6)能使用PROTUES仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真。任務(wù)1-1分析任務(wù)并寫出設(shè)計(jì)方案一、 分析任務(wù)二、 設(shè)計(jì)方案1.單片機(jī)芯片的選擇2.時(shí)鐘振蕩電路的設(shè)計(jì),圖1-1時(shí)鐘振蕩電路,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,3.復(fù)位電路的設(shè)計(jì),圖1-2復(fù)位電路,4.電源電路的設(shè)計(jì),智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,圖1-3電源電路,5.輸入/輸出端口接線的設(shè)計(jì)1.為什么要用上面

4、的方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目？2.還有沒有其他的設(shè)計(jì)方案？,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,1.要想探討上面的問題，先讀一讀本項(xiàng)目“相關(guān)知識(shí)1”的內(nèi)容。2.用單片機(jī)學(xué)習(xí)網(wǎng)搜索相關(guān)知識(shí)。任務(wù)1-2設(shè)計(jì)原理圖并畫出焊接圖1.設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)原理圖2.畫出焊接圖1)元器件布局合理，接線端口要便于與外部控制連接。2)不要有過多的跨接線。3)所有電源端要接在一起，所有地端要接在一起。,圖1-4最小系統(tǒng)仿真原理圖,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,任務(wù)1-3制作最小系統(tǒng)主板1.填表,表1-1元器件表,2.工

5、具1)萬用表20塊(每小組2人一塊)。2)直流穩(wěn)壓電源20臺(tái)。3)芯片燒錄器20個(gè)。4)電烙鐵40個(gè)、焊錫絲若干。,智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,3.制作工藝要求1)輸出模塊電路布局要合理、美觀。2)控制板I/O接線端口的位置要方便與主板接口電路連接。3)焊點(diǎn)要均勻。4)在設(shè)計(jì)電路板焊接圖時(shí)，要考慮盡量避免出現(xiàn)跨接線。5)所有接地線都連接在一起，所有電源線也連接在一起。6)焊接時(shí)，每一步都要按焊接工藝要求去做。4.制作主板1)選擇、測試元器件。2)安裝元器件并焊接。5.測試電路板,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,圖1-5工具及元器件

6、,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,圖1-6主板電路布局參考圖,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作,表1-2測試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,1)了解PROTUES仿真軟件。2)熟悉用PROTUES仿真軟件設(shè)計(jì)仿真電路的方法。3)熟悉在PROTUES環(huán)境下仿真的操作。4)熟悉電路板的調(diào)試方法。1)能使用PROTUES仿真軟件設(shè)計(jì)仿真電路。2)能在PROTUES環(huán)境下進(jìn)行仿真。3)能利用適當(dāng)?shù)臏y試工具調(diào)試主板，完成最小系統(tǒng)主板的設(shè)計(jì)與制作。任務(wù)2-1在PROTUES環(huán)境下設(shè)計(jì)仿真電路圖并仿真1.仿真電路圖的設(shè)計(jì),任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-7簡單的仿真電

7、路圖,1)啟動(dòng)PROTUES仿真軟件，進(jìn)入仿真界面，如圖1-8所示。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)根據(jù)表1-3，在PROTUES元器件庫中選擇元器件：單擊工具欄中的按鈕，然后單擊“對(duì)象選擇器”窗口中的對(duì)象選擇按鈕“P”，在“Keywords”框中輸入要選的元器件，如輸入元器件名稱“LED”，在“Results”中找到元器件，然后單擊“OK”按鈕，如圖1-9所示。,圖1-8PROTUES仿真界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-9選擇元器件,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-3元器件表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1

8、-10選擇電源(“POWER”),3)取出電源和地的接頭：單擊工具欄中的 按鈕，,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,選擇“對(duì)象選擇器”窗口中的電源(“POWER”)，如圖1-10所示。4)按圖1-7所示電路圖連線。,圖1-11元器件編輯窗口,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-12畫圖工具,5)用圖1-12所示畫圖工具中的工具在圖中添加文字。6)所有元器件都連接好后，單擊“文件”中的“保存”，將電路圖保存為名為“指示燈”的文件。2.仿真操作(1)裝入文件將可執(zhí)行文件“P1s2.hex”(該文件可向出版社索要)裝入AT89C51 CPU中。,任務(wù)2PROTUES仿真軟

9、件的使用與主板調(diào)試,1)在設(shè)計(jì)好的電路圖上單擊AT89C51，彈出圖1-13所示的單片機(jī)器件編輯界面。,圖1-13單片機(jī)器件編輯界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)單擊“Program File”框中的打開()按鈕，進(jìn)入圖1-14所示的選擇程序文件界面。,圖1-14選擇程序文件界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,3)選擇“程序”文件夾中的“P1s2.hex”文件，然后單擊“打開”按鈕，即可進(jìn)入圖1-15所示的單片機(jī)的基本配置界面。4)單擊圖1-15中的“OK”按鈕，即可將可執(zhí)行文件“P1s2.hex”裝入AT89C51CPU中。,圖1-15單片機(jī)的基本配置界

10、面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,(2)仿真運(yùn)行1)單擊圖1-16所示仿真運(yùn)行界面左下方的運(yùn)行按鈕。,圖1-16仿真運(yùn)行界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)觀察指示燈的亮滅。任務(wù)2-2燒錄程序及軟硬件聯(lián)調(diào)1.燒錄程序1)將“P1.hex”文件(該文件可向出版社索要)燒錄到AT89S51 CPU中。 將CPU放在芯片燒錄器上并鎖定。 將芯片燒錄器接上電源。 打開燒錄器驅(qū)動(dòng)程序。 單擊“Device”“Select”選擇“AT89S51 CPU”。 單擊“File”中的“Load”，找到保存“P1.hex”文件的文件夾，打開該文件。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件

11、的使用與主板調(diào)試, 單擊工具欄上的“Program”按鈕。這時(shí)可看到程序的寫入過程，待寫入成功后單擊“OK”按鈕，即將程序?qū)懭隒PU。2)關(guān)閉燒錄器的電源，將寫好的CPU從芯片燒錄器上取出。2.軟硬件聯(lián)調(diào)1)將寫好的CPU芯片裝到主板的CPU插座上。2)拿一只發(fā)光二極管，將它的正極端接5V電源，負(fù)極端接220電阻的一端，220電阻的另一端插入主板接線口的P1.0 線上。3)將主板接上5V電源。4)運(yùn)行程序，觀察二極管的亮滅情況。5)進(jìn)行電路板測試。6)填寫調(diào)試記錄表，見表1-4。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表

12、1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表格,1.調(diào)試經(jīng)驗(yàn)1)當(dāng)發(fā)光二極管不能發(fā)光時(shí)：,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試, 查看電源是否接好。 查看地線是否接好。 查看主板31腳是否接上電源。 查看電路控制板是否虛焊。 查看發(fā)光二極管是否焊接反向，是否已燒壞。 用萬用表測量一下時(shí)鐘振蕩電路，看是否有振蕩信號(hào)輸出。2)如果電路沒有問題，就查看CPU程序燒錄是否有問題。2.焊接經(jīng)驗(yàn)1)發(fā)光二極管極性不得接反，一般引線較長的為正極，引線較短的為負(fù)極。2)焊接時(shí)間應(yīng)盡量短，焊點(diǎn)不能在引腳根部。3)嚴(yán)禁

13、用有機(jī)溶液浸泡或清洗。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,一、理論題1.何謂單片機(jī)？單片機(jī)與一般微型計(jì)算機(jī)相比，具有哪些特點(diǎn)？2.除了單片機(jī)這一名稱之外，單片機(jī)還可以稱為什么？為什么？3.微處理器、CPU、單片機(jī)之間有何區(qū)別?4.計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？5.單片機(jī)與微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別與相似之處有哪些？6.單片機(jī)根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為哪幾種類型？7.簡述今后單片機(jī)的發(fā)展方向。8.請(qǐng)列出在生產(chǎn)、生活各個(gè)領(lǐng)域中的機(jī)電設(shè)備等，哪些產(chǎn)品是以單片機(jī)為核心的？9.什么是二進(jìn)制？為什么在數(shù)字系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用二進(jìn)制？10.什么是BCD,任務(wù)2PROTUES仿真

14、軟件的使用與主板調(diào)試,11.為什么要用“十六進(jìn)制”呢？12.將下列各數(shù)按權(quán)展開為多項(xiàng)式：(1)110110B13.把下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制、十六進(jìn)制和8421(1)135.62514.單片機(jī)的時(shí)鐘電路有何用途？起什么作用？15.AT89C5l單片機(jī)的時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期是如何設(shè)置的？當(dāng)主頻為12MHz時(shí)，時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期各等于多少？16.什么時(shí)候需要復(fù)位操作？對(duì)復(fù)位信號(hào)有何要求？17.使單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位常見的有哪幾種方法？繪出其原理圖，復(fù)位后特殊功能寄存器的初始值如何？,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,18.開機(jī)復(fù)位后，CPU19. AT89C51單片機(jī)如何進(jìn)

15、入節(jié)電工作方式？如何退出節(jié)電工作方式？20.當(dāng)51系列單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或程序陷入死循環(huán)時(shí)，如何來擺脫困境？21.單片機(jī)在工業(yè)控制中為什么有時(shí)需要工作在低功耗方式？如何設(shè)置AT89C51單片機(jī)的低功耗工作狀態(tài)？22.AT89C51系列單片機(jī)芯片包含哪些主要組成部分？各有什么主要功能？23.一個(gè)十六位二進(jìn)制整數(shù)，若采用補(bǔ)碼表示，由4二、設(shè)計(jì)題,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-17自動(dòng)計(jì)數(shù)報(bào)警器電路圖設(shè)計(jì)仿真電路圖,相關(guān)知識(shí)1,1-1認(rèn)識(shí)單片機(jī)1-1-1單片機(jī)的概念1-1-251系列單片機(jī)的外形與引腳,圖1-1851系列單片機(jī)的外形,相關(guān)知識(shí)1,圖1-1951系列單片機(jī)的引腳,1.

16、電源引腳VCC(40腳)和GND(20腳),相關(guān)知識(shí)1,2.時(shí)鐘電路引腳XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)3.地址鎖存允許ALE(30腳)4.外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)(29腳)5.程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/VPP(31腳)6.復(fù)位信號(hào)RST(9腳)7. I/O端口引腳P0、P1、P2和P31-251系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源1-2-151系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖1-2051系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,相關(guān)知識(shí)1,1-2-251系列單片機(jī)的內(nèi)部資源1. CPU(1)運(yùn)算器電路運(yùn)算器電路包括ALU(算術(shù)邏輯單元)、ACC(累加器)、B寄存器、狀態(tài)寄存器、暫存器1和暫存器2等部件，運(yùn)算器的

17、功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。(2)控制器電路控制器電路包括程序計(jì)數(shù)器(PC)、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器以及定時(shí)與控制電路等。2.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3.存儲(chǔ)器4.并行I/O端口5.串行接口,相關(guān)知識(shí)1,6.中斷控制系統(tǒng)7.時(shí)鐘電路8.總線1-3單片機(jī)的工作方式和時(shí)鐘1-3-1工作方式1.復(fù)位電路,圖1-21上電復(fù)位電路,相關(guān)知識(shí)1,表1-5部分專用寄存器復(fù)位狀態(tài),2.程序執(zhí)行方式3.單片機(jī)的低功耗方式,相關(guān)知識(shí)1,表1-6PCON寄存器格式,(1)待機(jī)方式將PCON寄存器的IDL位置“1”，單片機(jī)則進(jìn)入待機(jī)方式。(2)掉電保護(hù)方式將PC

18、ON寄存器的PD位置“1”，單片機(jī)則進(jìn)入掉電保護(hù)方式。1-3-2時(shí)鐘1.時(shí)鐘方式電路,相關(guān)知識(shí)1,圖1-22時(shí)鐘方式電路,2.時(shí)序,相關(guān)知識(shí)1,(1)振蕩周期振蕩周期指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期或外部輸入時(shí)鐘的周期。(2)時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期又稱為狀態(tài)周期或狀態(tài)時(shí)間S，它是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍，通常在P1節(jié)拍完成算術(shù)邏輯操作，在P2節(jié)拍完成內(nèi)部寄存器之間的傳送操作。(3)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)組成，每個(gè)狀態(tài)由兩個(gè)時(shí)相P1和P2構(gòu)成，故一個(gè)機(jī)器周期可依次表示為S1P1、S1P2、 .、S6P1、S6P2，即一個(gè)機(jī)器共有12個(gè)振蕩脈沖。(4)指令周期指令周期即執(zhí)行一條指令所占用的全部時(shí)間，通常為14個(gè)機(jī)器周期。,相關(guān)知識(shí)1,圖1-2351系列單片機(jī)的典型取指、執(zhí)行時(shí)序,項(xiàng)目2霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作,任務(wù)1不可控霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作任務(wù)2可控霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作相關(guān)知識(shí)2,項(xiàng)目2霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作,表格,任務(wù)1不可控霹靂燈的設(shè)計(jì)與制作,1)熟悉8051單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)。2)熟悉單片機(jī)的I/O端口的功能及應(yīng)用。3)熟悉單片機(jī)的指令格式、尋址方式和數(shù)據(jù)傳送類指令的作用。4)熟悉匯編程序的格式及編程方法。5)熟悉程序的燒錄方法。6)熟悉仿真方法及調(diào)試方法。1)會(huì)設(shè)計(jì)仿真電路圖。2