单片机的应用毕业论文VIP

大庆石油学院应用技术学院应用电子技术专业毕业论文题 目 单片机的应用专 业： 应用电子技术班 级： 一班学 号 1001330116姓 名： 彭伟民指导教师： 张利国设计日期： 2013 年 4 月 16 号东北石油大学秦皇岛分校毕业论文I摘要单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、 只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪 80 年代，由当时的 4 位、8 位单片机，发展到现在的 32 位 300M 的高速单片机。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit） ，单片机芯片常用英文字母的缩写 MCU 表示单片机，单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。单片机由运算器，控制器，存储器，输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统） ，和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。它最早是被用在工业控制领域。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有 CPU 的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和 CPU 集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。在全国高等学校电子信息类专业中，已普遍开设单片机及其相关课程。单片机课程是全国大中专院校电子类专业实践性，应用性和专业性很强的专业基础课程，仅在课堂上讲基本原理是不够的，必须加强实践环节让学生有足够的实践机会。其中单片机实验板就是一个很好的学习单片机的工具。目前市场上单片机实验板种类较多。此次设计的实验板是将各个单元电路合理的拼凑在一块大印刷电路板上，构成一个有机的整体。根据学生知识水平，教学内容可深可浅更加符合多层次学习单片机的需求，有利于培养学生的创新精神。关键词 ：单片机；实验板；接口电路；C 语言目 录II目录摘要 I第 1 章绪论 11.1 单片机现状及概述 11.2 单片机的性能特点 11.3 主要产品及系列 1第 2 章实验板总体设计方案 22.1 实验板系统功能 22.2 AT89C51 在实验板中的应用 2第 3 章实验板的硬件设计 33.1 单片机外围电路 43.24X4 矩阵键盘电路 63.3 液晶显示 63.4 串行通信线路 83.5 I/O 口扩展电路 93.6 数码管动态扫描 93.7 DS18B2011第 4 章实验板的软件设计 134.1 键盘扫描 144.2 液晶显示 164.3 数码管动态扫描 184.4 串行通信 204.5 DS18B20 多路测温 24第 5 章实验板调试 285.1 仿真调试 285.2 Keil 软件的使用 29参考文献 32致谢 33东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 1 -第 1 章 绪论1.1 单片机现状及概述单片机也叫嵌入式微控制器，属于第四代微型计算机的一个重要分支， 它是把中央处理器 CPU，随机存储器 RAM，只读存储器 ROM，定时器/计数器以及 I/O 接口电路等集成在电路芯片上的微型计算机。单片机自从 70 年代问世以来功能日趋完善。第一，单片机集成了越来越多的资源，用户不需要扩充什么资源就可以完成对项目的开发。第二，由于单片机抗干扰能力很强，使得它更适用于工业控制领域，具有更加广阔的市场前景。现在，随着计算机技术，电子技术的发展，单片机作为微型计算机的一个重要的分支已经成为了现在电子技术，计算机应用，网络，自动控制与计量测试，通信，信号处理与采集等技术等技术中非常普及的一项技术。1.2 单片机的性能特点单片机作为控制系统的核心部件，除了具备通用微机 CPU 的数值计算功能外，还必须具有灵活强大的控制功能，以便实时监测系统的输入量，控制系统的输出量实现自动控制的目的。由于单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，例如高温，电磁干扰等。因此具有抗干扰能力强，工作温度范围宽，可靠性高，控制功能很强，指令系统比普通微机简单 等优点。1.3 主要产品及系列自单片机诞生的近 30 年中，单片机已有 70 多个系列，国际上较有名的有美国英特尔公司的 MCS-48 系列，MCS-51 系列；美国 ATMEL 的 AT89 系列，东芝公司的TLCS-470 系列，美国摩托罗拉公司的 8 位单片机主要有 68HC05，68HC08，68HC11 系列，16 位单片机有 68HC12，68HC16 系列。上述产品既有很多共性，又各具有一定的特色。我国所用的单片机以 MCS-51，MCS-48 系列为主。东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 2 -1.4 实验板系统功能该实验板将各种单元电路合理的拼凑在一块大印刷电路板上，构成一个有机的整体能够为相关的学生单片机实验提供支持。本实验板可以做键盘实验，流水灯实验，温度采集实验，液晶显示及串口调试等实验。 1.5 AT89C51 在实验板中的应用AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含4KB 可反复擦写的只读程序存储器和 128B 的随机存取数据存储器。因为 AT89C51 在整个实验板系统中处于核心地位，所以硬件电路设计中几乎所有元器件的选取都要依据 AT89C51 的性能参数来决定。例如电源电路中 基于 AT89C51 的工作电压为+5V，所以稳压芯片选择 7805 系列。在软件设计中，AT89C51 接收并处理键盘输入的信号，将其发给显示器件，实现液晶显示功能，或发给 PC 机实现串口通信功能。另一方面，它也接收上位机发送的数据处理后传送给显示器件。东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 3 -第 2 章 实验板的硬件设计外围电路是 AT89C51 工作的基础保障电源电路提供稳定的+5V 工作电压；时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号；复位电路是单片机实现初始化复位状态；键盘电路向系统输入运行参数，控制系统的运行状态。通过键盘扫描等程序设计把键盘输入的数据在液晶显示器上显示或者把数据发送到 PC 机实现串行通信。LCD 电路用来显示键盘输入的数据。上位机发送到 AT89C51 的数据其功能也是靠硬件电路的设计和软件程序结合来实现的。串行通信电路也是为了单片机与上位机之间数据传递而设计的单片机实验板是一个实际的应用系统，能够为一般的学生单片机实验提供支持。此实验板能够实现简单的测试实验。 各个部分组成如下：1 单片机所需的平稳电压2 时钟电路3 复位电路4 4X4 的矩阵键盘5 液晶显示6 串行通信电路7 I/O 口扩展电路8 DS18B20 温度采集电路9 数码管动态扫描9 红外遥控接收及其解码东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 4 -2.1 单片机外围电路图 2-2 单片机的外围电路1）时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，时序是指令执行过程中各信号之间的相互关系. 在 AT89C51 内部带有时钟电路，因此只需要在片外通过 XTAL1 和XTAL2 引脚接入定时控制元件（晶体振荡和电容） ，即可构成一个稳定的自激振荡器。用晶振和电容构成谐振电路。电容 C1 和 C2 容量在 1540PF 之间，大小与晶振频率和工作电压有关。AT89C51 的时钟电路如图所示：2）复位电路复位是单片机的初始化操作，其主要功能是使单片机从0000H 单元开 始执行程序。在 AT89C51 内部有复位电路，RST 引脚是复位信号的输入端，复位方式有手动复位和自动复位两种。 图 2-3 晶振东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 5 -AT89C51 复位电路如图所示图 2-4 AT89C51 复位电路3）电源电路电源是整个实验板正常工作的动力源泉。电源电压过大会大大缩短芯片的工作寿命，严重的会烧毁芯片或其他元件，过小将不能驱动整个实验板，因此设定合适的工作电压值非常重要。此实验板工作电压设定为+5V。接通电源后灯亮表示电源电路供电正常。图 2-5 电源电路东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 6 -2.2 4X4 矩阵键盘电路键盘用于向 CPU 输入运行参数，控制系统的运行状态。矩阵键盘因为占用 I/O 口引脚较少常被按键较多的控制系统所采用。在矩阵键盘中 ，行线作为输入引脚与 P1口的 P1.0P1.3 连接，列线与 P1.4P1.7 连接。键盘扫描时，首先将 P1.0P1.3 置高电平 P1.4P1.7 轮流扫描输入低电平。然后读 P1.0P1.3 如果没有键按下则几个引脚为高电平，如果有键按下则 P1.0P1.3 就有一引脚为低电平，确定哪个键按下后 CPU 执行相应的程序。图 2-6 4X4 矩阵键盘电路东北石油大学秦皇岛分校毕业论文- 7 -2.3 液晶显示小型液晶显示器具有体积小，功耗低，显示内