基于STC89单片机实验系统设计开题报告.doc

南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目：基于stc89单片机实验系统设计专 业： 自动化 班级： K自动化081 学号： 240081206 学生姓名： 陈伟 指导教师： 方力 讲师 起迄日期： 2012.22012.6 本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名陈 伟学 号240081206专 业自动化指导教师方 力职 称讲 师所在院系自动化学院课题来源自拟课题课题性质工程技术研究课题名称 基于STC89单片机实验系统设计毕业设计的内容和意义毕业设计的具体内容为：本次毕业设计运用STC89设计一个实验系统开发板。此实验板要实现以下功能：1. 动态显示、静态显示、液晶显示、16*32点阵LED显示2键盘扩展4*4 6.16路流动灯控制3并行A/D、D/A，串行A/D、D/A 7存储器扩展4语音录放ISD4003 8.撰写毕业论文5外设接口本课题研究的意义：本课题对基于stc89单片机实验系统进行了研究，其研究意义如下：1. STC89单片机增加了一个定时器/计数器，使得STC89系列单片机比标准的80C51系列单片机多一个定时器/计数器，提高了性价比。2. STC89系列提供了12时钟和6时钟的两种时钟模式方式，单片机通过较低的频率能够达到同样的功能，降低了功耗。3. STC89系列支持在系统可编程/在应用中可编程，不需要专用编程器/仿真器，通过串行接口直接下载用户程序。4. 在串行通信中，具有帧数数据错误检测和自动地址识别功能。5. 目前高校教学实验系统基本都是基于MCS51系列单片机开发设计的。而STC89属于80C51系列，可以很好的与MCS51相兼容，方便高校的教学实验。而且基于STC89单片机开发的实验系统比一般的单片机开发的实验系统更加的节能高效，拥有很高的性价比。文献综述本次设计采用MC51单片机中的STC89单片机来设计实验系统,查阅了一些著名的学术期刊杂志和专业书籍，检索了一些比较好的专业网站，收集了相关的知识要点，并且进行了仔细的阅读和研究，现将文献概述如下： 现在的大学单片机对实践技能的要求越来越高，从而提高单片机开发系统的稳定性和可拓展性，降低单片机的功耗的实验板尤其重要。基于STC89有如性价比高，降低功耗，方便下载上传程序等功能，运用其来设计实验系统在合适不过了。 STC89单片机能够做到以下几点：(1)外围芯片丰富，功能完善。硬件电路还包 括蜂鸣器、发光二极管、拨码开关、交通灯、通讯模 块、脉冲发生器、看门狗、PWM、8 x 8点阵、R崖、 PWM、LCD, FLASH、温度传感器、数字时钟、看门狗、 电机驱动、串行显示键盘等。(2)采用开放式电路设计。所有的资源都是开 放的，有助于学生真正理解其内部结构及原理,方便 学生在原有的电路基础上,设计自己的应用系统。(3)可以通过仿真器进行在线调试，支持 KeiPC51 编译。(4)提供详尽的文档资料。包括原理图、PCB 图及每一个模块的实验例程,可以作为单片机系统 学习的辅助资料。(5)体积小，携带方便,制作成本低。(6)大部分模块采用统一编址，减少了连线。 使用跳线,简化了连线。现在学校应用设计的单片机实验系统装置是基于一种开放式的构思、采用模块 化设计，实验电路新颖、实用、工程性强。所有电路单 元尽可能独立开放，提高实验的自由度、灵活性、各单 元模块可组成多种多样功能各异的实验电路，可供实验 自由组合，实现系统资源共享。很方便学生的学习探讨。目前单片机已渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到没有单片机足迹的领域。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说全自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的工程师和科学家。科技越发达，智能化的东西就越多。因此学习单片机是社会发展的必然需求。本系统是为单片机实践教学而开发的，因此要求单片机的功能齐全，满足教学中各种实验的要求。一般的实验板的功能有：模拟数字信号转换实验、通信接口实验、存储器实验、各种显示实验，人机交互实验等等。除此之外，还要考虑由于是非商业性质的开发， 对一些功能的精度要求不是很高，在选择最理想价格的同时，选择尽可能多而全的片上资源，留待后期开发扩充。但是本实验系统也有很多不足的地方，运算速度，功能，种类，都不如AVR单片机实验系统。在以后的单片机实验系统中更低的功耗，和更快的速度，会是以后单片机的发展方向。参考文献：1. 李庆.基于S51单片机与CPLD的综合实验系统研制.电气电子教学学报.20092. 陈淑洁.C51单片机实验系统的自制及实践应用实验室.科学出版社.20093. 陈鉴富.单片机实验系统的研制.中国现代教育装备出版社. 20074. 刘刚.单片机原理及其接口.北京科学出版社.20125肖硕.单片机数据通信典型应用大全.北京.中国铁道出版社.20116. 陈忠平.单片机原理及接口.;第二版.清华大学出版社.20117张先庭.单片机原理、接口与C51应用程序设计.国防工业出版社.20008. 李晓林, 牛昱光, 阎高伟.单片机原理与接口技术.第2版.电子工业出版社.20089. 王建, 宋永昌, 魏福江.单片机实用技术.机械工业出版社.201110. 戴娟.单片机技术与项目实施.南京大学出版社. 2010研究内容 1动态显示、静态显示、液晶显示、16*32点阵LED显示动态显示：关于动态显示，主要有以下几种思路：8个IO口做数据口线，4个IO口做数码管选择口线，或者用1个74LS164串行输出做数据口线。这里，我们就选用后一种方案，同时在74LS164的后面加一个插孔，满足我们用8个IO口直接输出到数码管的接法。四个IO口要控制数码管的开关，需要每个都加一个三极管做开关管。静态显示：静态显示，最常用的就是通过两个IO口，模拟串行输出到74LS164，理论上可以无限制的控制数码管，这里我们只控制4个共阳数码管。液晶显示：用12864的图形点阵液晶屏，型号为OCM12864-1。具体的接法，可以参考金鹏公司的技术文档即可点阵显示：点阵的显示，一般离不开74LS595和74LS138，外加三极管做开关管。这里的8*16点阵，就用2片74LS595，1片74LS138外加8个三极管来完成。2键盘扩展4*444行列式键盘，很常见，正好用一个单片机的端口8个IO口来控制，同时通过短路片，实现四个独立式的IO口接法。316路流动灯控制发光二极管，可以直接通过一个限流电阻，接到IO口即可，但为了保护IO口不被烧坏，一般在前边加个74LS07来做保护。这里，16个发光二极管（分四种颜色红、黄、绿、白四种）的控制，用3片74LS07驱动。4温度传感器DS18B20、霍尔传感器、光电收发器DS18B20：三脚IC，一个接电源，一个接地，外加一个IO口接口（需上拉电阻）。霍尔传感器：霍尔传感器有开关式和线性两种，这里我们选用44e开关式霍尔传感器，接上拉电阻即可输出高低电平，免除信号处理的烦琐。光电收发器：红外发送接收，发送需要载波，产生38KHz脉冲，控制进行红外发送，一体化接收头（DF0038B）接收。5并行A/D、D/A，串行A/D、D/AAD，DA芯片有并行串行两种，精度也有4位、8位、12位、16位等等，这里我们选并行芯片两个，串行芯片两个，8位芯片两个，12位芯片两个，分别是并行12位AD芯片AD574，并行8位DA芯片DAC0832，串行12位DA芯片TLC5618，串行8位AD芯片TLC0832.并行AD：AD574AD574是12位高精度快速AD芯片，有单极性双极性两种，这里我们要通过短路片的方法，把两种都结合起来。并行DA：DAC0832DAC0832的电路比较常见，典型接法即可，后面的运放电路加一个可调电阻，调节输出信号。串行AD：TLC0832TLC0832是双路8位AD芯片，比较电压和电源引脚共用一个，电路十分简单。串行DA：TLC5618TLC5618是双路12位DA芯片，输出电压是比较电压的两倍，所以，一般我们用2.5伏左右的电压做比较电压，用两个电阻分压即可。6存储器扩展（24CXX，6264系列）存储器的扩展一般就是RAM扩展，ROM扩展，还有现在的FLASH存储器扩展。考虑到FLASH扩展中，29系列的电路比较复杂，且用大块的贴片芯片，故去掉该模块，改加一个RAM芯片6264，另外还有一个串行EEPROM芯片24C02，存储少量的数据。24C02：IIC总线的串行EEPROM，地址根据几个引脚的电平不同而不同。6264：并行RAM，存储速度快，但掉电后数据不能保存。7语音录放ISD4003ISD4003系列工作电压3V,单片录放时间4至8分钟,音质好,适用于移动电话及其他便携式电子产品中。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保存100年(典型值),反复录音10万次。我们这里采用典型的电路，用三极管放大咪头的声音信号到芯片进行录音，用LM386放大声音驱动0.5W喇叭进行放音。8单片机双机通信、与PC机通信、MAX485通信通信中，有多种通信方式，RS232，RS485，并口，USB等等，我们常见的就是串行的RS232和RS485两种。双机通信：RXD，TXD信号单片机双击通信，就是将两个单片机的RxD，TxD引脚反接，共用一个地即可，但更常用的，应该是通过RS232进行连接。与PC机通信：MAX232芯片用MAX232芯片，五个1uF点解电容，即可组成一个RS232的节点。MAX485通信：MAX485芯片用MAX485芯片，连接到单片机的串行口，并有IO口使能它，即可组成一个RS485节点，但注意一个网络的两头，需要120欧的电阻匹配网络。9二路继电器、可控硅控制两路继电器：12VDC/DC继电器的电路也比较简单，由于不考虑强电的光电隔离，只需一个三极管即可，并加二极管反向保护。可控硅BAT16：用双向光耦MOC3041，通过三极管来控制，实现可控硅BAT16的控制。最后，需要注意后级的电容需要用高压的400V涤纶电容。10扩展I/O接口所谓的IO口扩展，就是把引脚接出来，通过排线即可实现，留插座即可。研究计划3.1 - 3.4 查阅资料，撰写开题报告3.5 - 3.11 选择STC89型号，熟悉开发环境3.12 - 3.18 动静态显示设计3.19 - 3.25 键盘拓展4*4.16路流动灯控制设计3.26 - 4.1 传感器、霍尔传感器、光电收发器设计4.2 - 4.8 并行串行接口和存储器设计4.9 - 4.15 语音录放、与PC机通信设计4.16 - 4.22 二路继电器、可控硅控制设计4.23 - 4.29 拓展I/O接口设计4.30 - 5.6 电路图的检验5.7 - 5.13 电路图的包装调试5.14 - 5.20 寻迹处理程序撰写5.21 - 5.27 程序联调5.28 - 6.15 撰写毕业论文 特色与创新本论文特色与创新如下：1外围芯片丰富，功能完善。硬件电路还包 括蜂鸣器、发光二极管、拨码开关、交通灯、通讯模 块、脉冲发生器、看门狗、PWM、8 x 8点阵、R崖、 PWM、LCD, FLASH、温度传感器