单片机课程设计及个人心得感受

JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本 科 课 程 设 计 （ 论 文 ） 单 片 机 控 制 流 水 灯 的 正 常 工 作 及 外 部 中 断 控 制 灯 的 亮 灭 学院名称： 汽车与交通工程学院 专 业： 汽车服务工程 班 级： 13 汽服 B 学 号： * 姓 名： * 指导教师姓名： 冀雯宇 二一四 年 五 月 目 录 序 言3 第一章 设计要求和目的.4 1.1 设计要求.4 1.2 设计目的.4 第二章 方案设计和选择 .4 2.1 STC89C51 单片机的功能及各管脚解释说明 4 2.2 软件仿真图 .6 2.3 程序编写及解释 .7 第三章 实际的操作与实现 9 3.1 芯片的选择 .9 3.2 印制线路板的设计 .9 3.3 布线 10 3.4 实际接线图与运行图 11 个人收获及体会11 致 谢.12 江苏理工学院单片机课程设计（论文） 第 3 页 共 12 页 序 言 单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集 成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、 内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器， 实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络复 杂的输入输出系统集成在一块芯片上。 单片机也被称为微控制器（Microcontroler） ，是因为它最早被用在工业控制领 域。单片机由芯片内仅有 CPU 的专用处理器发展而来。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 的而对提及要求严格的控制设备当中。 单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工况、通讯设备、导航系统、家 用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产 品名称前冠以形容词“智能型” ，如智能型洗衣机等。单片机的广泛应用不仅让 我们享受到新型电子产品和新技术带来的贴心服务，也使我们的生活环境变得安全、 舒适、便捷；有了单片机作主控，我们的生产生活工具更加先进和智能，减轻劳动 强度的同时提高了工作效率和安全系数。 第一章 设计要求和目的 1.1 设计要求 接通单片机电路后，由单片机 STC89C51 的 P1 的 8 个端口控制流水灯的正 常工作，单片机外部中断 0（P3.2 端口） ，及按键 1 控制灯 D10(P0.1 端口） 。单 片机外部中断 1（P3.3 端口） ，及按键 2 控制灯 D10(P0.0 端口） 。 1.2 设计目的 本设计的目的是为检测这几周课程设计的成果，提高实际动手能力以及对单片 机原理和单片机 C51 语言的相关知识有更深刻理解。 第二章 方案设计和选择 2.1 STC89C51 单片机的功能及各管脚解释说明 SAT89C51 是一种带 4K 字节 FLASH 存储器（FPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能 CMOS 8 位微 处理器，俗称单片机。AT89C2051 是一种带 2K 字节闪存可编程可擦除只读存 储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 1000 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和 输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪速存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT89C2051 是它的一种精简版本。 AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 1.AT89C51 提供以下标准功能：4k 字节 Flash 闪速存存储器，128 字节内 部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 位定时/计数器，一个 5 向量两级中断结构， 一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的 静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工 作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式 江苏理工学院单片机课程设计（论文） 第 5 页 共 12 页 保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个 硬件复位。 2管脚说明： VCC：供电电压 GND：接地。 P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据 存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原 码输入口，当 FIASH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能 接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。 P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收， 输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且 作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由 于内部上拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器 进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉 优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器 的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的 缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口 P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校 验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器 件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地 位字节。在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE 端以不 变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对 外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器 时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /EA/VPP：当/EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H- FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式 1 时，/EA 将内部锁定为 RESET；当/EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此 引脚也用于施加 12V 编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 2.2 软件仿真图 如下图，可以清晰的看出流水灯正常的工作 江苏理工学院单片机课程设计（论文） 第 7 页 共 12 页 2.3 程序编写及解释 #include #include unsigned int a=0xfe,b=0x7f,i=0,j=0; sbit m0=P00; sbit m1=P01; sbit n0=P32; sbit n1=P33; void delay() int c,d; for(c=0;c200;c+) for(d=0;d200;d+); void main() m0=0; m1=0; EA=1; EX0=1; EX1=1; IT0=0; IT1=0; while(1) a=0xfe; for(i=0;i8;i+) P1=a; delay(); a=_crol_(a,1); void time0() interrupt 0 m1=m1; void time1() interrupt 2 m0=m0; 江苏理工学院单片机课程设计（论文） 第 9 页 共 12 页 第三章 实际的操作与实现 3.1 芯片的选择 本次的课程设计采用的芯片主要有 STC89C51,SN74LS373,HD74LS04P(非门） 3.2 印制线路板的设计 （1）印制线路板的条件 1） 具备电路原理图； 2） 已知印制线路板板面需要容纳的电路以及该电路内各种元器件的型号， 规则及尺寸； 3） 明确各元器件和导线对印制板板面安排的特殊要求； 4） 确定印制线路板在总体布局中的位置及其连接形式以及对印制线路板 板面的尺寸限制或是要求等； （2）元件布局： 就一般情况而言，元件布局应从以下几个方面考虑： 1）面上的元件应按原理图顺序成直线排列，并力求安排紧凑，密集，以缩 短引线。这对高频和宽带电路更为必要。 2）能采用单面板的尽可能使用单面板，即元件尽可能布设在印制板不焊接 的一面，以便加工和安装。 3）对双面板或是多面板，元件放置的位置应与相邻印制导线交叉，特别是 电感器件，以防止电磁干扰。 4）元件表面温度超过 125 摄氏度时，不应与基板接触。防止热量通过传导， 对流及辐射等而影响其他元件，并注意加用散热器和远离热敏元件。 5）圆形元件不易跨在金属化通信孔上，以利于焊接时孔内热空气的流通。 变压器或是类似的大电感器件，应定向放置或用屏蔽罩，以减少对临近元件的 干扰。 6）在保证电性能合理的原则下，元件应相互平行或是垂直排列，以求整齐， 美观。一般不宜将元件重叠布置，如必须重叠跨接时，应考虑加固措施。 3.3 布线 布线是实施印制板线路设计的最后阶段，要使电子电路获得可能的最佳 性能，封装期间的布置和导线的布设是很重要的。为了使设计者设计出质量好， 造价低，加工周期短的印制板，特别提出下列原则和要求，供大家参考。 （1）布线原则 1）一般应将公共地布置在最边缘，便于印制板安装在机壳上，也便于与机 壳连接。 2）单面板印制板上的导线不能交叉，因此迫使导线绕道或是平行布设平行 线越长，不仅会使引线电感增大，而且导线之间，电路之间的寄生耦合也会增 大。 3）对外连接宜采用接插形式的印制板，为便于安装，往往将输入，输出， 反馈电线和地线均匀的平行排列为插头。 4）印制板上每级电路的地线，在许多情况下应自成封闭回路，这样会减小 级间的低电流耦合。 5）印制导线需要屏蔽，但要求不高时，可采用印制屏蔽线，屏蔽网等屏蔽 措施。 （2）布线要求 1）印制导线可以布置成单面，双面或是多面，但应首选单面，其次是双面。 仍然不能满足的时候再考虑多层。 2）作为电路的输入和输出两端用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发 生电流反馈，在这些导线之间最好加接地线。 3）在布线密度比较低时，可加粗导线，信号线的检举可适当加大。 4）印制导线的布局应尽可能短，特别是电子管的栅极，半导体管的基极和 高频回路等更应这样。 5）印制导线拐弯一般为圆形，而直角和尖角在高频电路和布线密度高的情 况下会影响电气的性能。 6）对高、低电平悬殊很大的信号线应尽可能短，并且加大间距。 7）印制导线在不影响电气的基础上，应尽量采用大面积铜箔。 江苏理工学院单片机课程设计（论文） 第 11 页 共 12 页 3.4 实际接线图与运行图 未 未通电图 通电效果图 个人收获及体会 单片机是我所学专业的主要课程之一，不仅培养了我综合运用所学知识,发 现,提出,分析和解决实际问题的能力,而且提高了我实际动手操作能力.现实生活 中，单片机在应用可以说得是无处不在。因此在大学中说掌握单片机的开发技 术是十分重要的，也是十分必要的。 我在刚刚拿到课程设计题目时有点迷惘，毕竟在前八周的理论学习中没有 扎实的掌握单片机的理论知识，面对一块块的芯片和五颜六色的导线，不知道 如何下手，好在通过上网和图书馆查阅相关资料，自己认真钻研以及虚心询问 同学，终于咸鱼大翻身，游逆而上，解决了一个又一个的困难和障碍，成功完 成了任务。 通过本次的单片机课程设计，不仅丰富了我的理论知识，而且在实践过程 中更令我学会了坚持、耐心和努力。此次单片机课程设计需要运用到许多之前 所学过的知识，令我认识到自己以前学习的一些不足之处，例如对以前所学知 识的理解不够深刻，掌握得不够牢固，运用不够灵活。这让我懂得了认真学习 的重要性，以及要孜孜不倦地钻研所学过的知识，做得融会贯通，不能一览而 过，不求甚解。在边学习边动手的过程中，我对 89C51 单片机的构造以及原理 有了进一步的了解，同时也加深和巩固了我对单片机汇编语言的认识。除此之 外，由于是第一次做单片机，因此