单片机最小系统设计报告.doc

湖南科技大学 1 单片机单片机 最小系统设计与制作报告最小系统设计与制作报告 学学 号号 08040401100804040110 学生姓名学生姓名 程程 澄澄 专业班级专业班级 通信一班通信一班 2011年6月12日 湖南科技大学 2 目目录录 第第1 1章章 系系统统总总体体概概述述 3 3 1 1 1 1 工工作作原原理理 3 3 1 1 2 2 电电路路设设计计 3 3 1 1 3 3 软软件件设设计计 3 3 第第2 2章章 系系统统硬硬件件设设计计 4 4 2 2 1 1 晶晶振振电电路路设设计计 4 4 2 2 2 2 矩矩阵阵键键盘盘设设计计 4 4 2 2 3 3 显显示示电电路路 数数码码管管和和液液晶晶 设设计计 5 5 2 2 4 4 温温度度测测量量电电路路设设计计 6 6 2 2 5 5 D DS S1 13 30 02 2时时钟钟设设计计 7 7 2 2 7 7 存存储储电电路路设设计计 7 7 第第3 3章章 学学习习心心得得 8 8 第第4 4章章 功功能能实实现现 9 9 附件一 系统原理图附件一 系统原理图 附件二 系统附件二 系统 PCBPCB 图图 湖南科技大学 3 第第1 1 章章 系系统统总总体体概概述述 1 1 1 1 工工作作原原理理 单片机最小系统是以 STC89C52 为基础上扩展 使其能更方便地运用于测试系统 中 不仅具有控制方便 组态简单和灵活性大等优点 而且可以大幅度提高被测试的 技术指标 从而能够大大提高产品的质量和数量 单片机以其功能强 体积小 可靠 性高 造价低和开发周期短等优点 称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器 件 本设计主要在 STC89C52 单片机上进行时钟电路 数码管和液晶显示电路 24C02 存储芯片电路以及温度显示电路的制作 1 1 2 2 电电路路设设计计 本电路主要工作是掌握单片机应用技术 显示技术 电子技术等相关知识 设计制作 一个单片机最小系统 图1 系统设计图 1 1 3 3 软软件件设设计计 通过keil软件对最小系统的 STC89C52芯片进行程序的烧写来实现各种功能 通过 复位电路让整个电路实行上电按钮复位 通过对不同电路的程序编写来实现各自小模块的 功能 软件程序主要是 c语言代码 STC89C52 存储电路 时钟电路 温度电路 复位电路 晶振电路 数码管显示 液晶显示 电源电路 矩阵键盘 湖南科技大学 4 第第2 2 章章 系系统统硬硬件件设设计计 2 2 1 1 晶晶振振电电路路设设计计 采用12MHz的晶振构成时钟电路为单片机提供时钟信号 在单片机系统里晶振作用 非常大 全程叫晶体振荡器 他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率 单片机 晶振提供的时钟频率越高 那么单片机运行速度就越快 单片接的一切指令的执行都是建 立在单片机晶振提供的时钟频率 单片机晶振 的作用是为系统提供基本的时钟信号 通常一个系统共用一个晶振 便于各部分保持同步 有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振 而通过电子调整频率 的方法保持同步 本系统的晶振电路如图所示 图 2 晶振电路 2 2 2 2 矩矩阵阵键键盘盘设设计计 通过单片机的八个引脚来设计一个矩阵键盘 很好的利用的单片机的IO口来实现相 关的功能 对于矩阵键盘的实现通过行列扫描法来进行按键的检测 矩阵键盘电路如图所示 湖南科技大学 5 图 3 矩阵键盘的电路图 2 2 3 3 显显示示电电路路 数数码码管管和和液液晶晶 设设计计 本最小系统的设计有两个显示电路 包括 12864 液晶部分和数码管部分 数码管 显示的原理 数码管引脚排列如下 一共 12 个引脚 4 个位选 8 个段选 从上面一 排左边第一引脚开始 按顺时针顺序依次往下遍历所有引脚 1 左边第 1 个数码管的位选择端 2 a 3 f 4 左边数起第 2 个数码管的位选择端 5 左边数起第 3 个数码管的位选择端 6 b 7 左边数起第 4 个数码管的位选择端 8 g 9 c 10 小数点 dp 11 d 12 e 两部分的电路如下 湖南科技大学 6 图 4 数码管和 12864 液晶显示 2 2 4 4 温温度度测测量量电电路路设设计计 DALLAS 最新单线数字温度传感器 DS18B20 简介新的 一线器件 体积更小 适用 电压更宽 更经济 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS1820 是世界上第一片 支持 一线总线 接口的温度传感器 一线总线独特而且经济的特点 使用户可轻 松地组建传感器网络 为测量系统的构建引入全新概念 测量温度范围为 55 C 125 C 在 10 85 C 范围内 精度为 0 5 C 现场温度直接以 一线总线 的数字方式传输 大大提高了系统的抗干扰性 DS18B20 可以程序设定 9 12 位的分辨 率 精度为 0 5 C 本系统中的温度测量电路如下 湖南科技大学 7 图 5 温度测量电路图 2 52 5 DS1302 时钟设计时钟设计 DS1302 是美国 DALLAS 公司推出的一种高性能 低功耗 带 RAM 的实时时钟电路 它可以对年 月 日 周日 时 分 秒进行计时 具有闰年补偿功能 工作电压为 2 5V 5 5V 采用三线接口与 CPU 进行同步通信 并可采用突发方式一次传送多个字 节的时钟信号或 RAM 数据 DS1302 内部有一个 31 8 的用于临时性存放数据的 RAM 寄存器 DS1302 是 DS1202 的升级产品 与 DS1202 兼容 但增加了主电源 后背电源 双电源引脚 同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力 本系统中的时钟电路 如下 图 6 ds1302 时钟电路图 2 2 7 7 存存储储电电路路设设计计 串行 EEPROM 中 较为典型的有 ATMEL 公司的 AT24CXX 系列和 AT93CXX 等系列产 品 简称 I2C 总线式串行器件 串行器件不仅占用很少的资源和 I O 线 而且体积大 大缩小 同时具有工作电源宽 抗干扰能力强 功耗低 数据不易丢失和支持在线编 程等特点 I2C 总线是一种用于 IC 器件之间连接的二线制总线 它通过 SDA 串行数据线 湖南科技大学 8 及 SCL 串行时钟线 两根线在连到总线上的器件之间传送信息 并根据地址识别每个 器件 不管是单片机 存储器 LCD 驱动器还是键盘接口 本最小系统中的存储电路如下 图 8 存储电路电路图 第第3 3 章章 学学习习心心得得 系统以 STC89C52 为核心部件 利用软件编程 通过键盘控制和数码管显示 液晶显示实现了实时时钟 温度测量以及存储芯片电路 能实现本设计题目的基本要 求和发挥部分 尽量做到硬件电路简单稳定 减小电磁干扰和其他环境干扰 充分发 挥软件编程的优点 减小因元器件精度不够引起的误差 本设计方案的智能密码锁 具有造价低 工作可靠 功能多 智能化 实用性强等特点 在许多场合都能应用 并且控制智能化 灵活 由于时间有限和本身知识水平的限制 本系统还存在一些不够完善的地方 可能 因为焊接电路的不仔细造成了系统的不稳定 要作为实际应用还有一些具体细节问题 需要解决 整个系统基本明确好各个模块 设计实物也基本达到预期的效果 但由于能力和 时间的关系 总是觉得有很多不尽人意的地方 譬如功能不全 外观不胜美观等等 但我相信在之后的学习中会好好的改进这些问题 让我真正能够做到完美的做好每一 步 软件部分的编写也有点粗糙 代码没能做到非常的精简和优化 但都是我在认真 的去做好每一个程序 把所有的程序全部都整合在一起来实现整个系统 当看着自己 焊接正常的电路板 自己整合的程序 自己系统能够正常的运行 真是莫大的幸福和 欣慰 我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉 这次做最小系统的设计和制作也会使我终身受益 我感受不管是做什么都要真真 正正用心去做 而且当你自己一个人去解决这个问题的时候你尤其要静下心来慢慢的 处理好这些问题 不能有半点的急躁 不然只能中途而废 因为时间比较紧迫 还要 做学校的课程设计 所以并没有好好的去整合整个程序 但也花了我一个通宵的时间 来解决各种困难 整个学习的过程和研究的过程是最有意义的 没有学习就不可能有 研究的能力 没有自己的研究 就不会有所突破 希望这次的经历能让我在以后学习 中激励我继续进步 自己也能够很好的利用时间去把每件事都做好 湖南科技大学 9 第第4 4 章章 功功能能实实现现 整个系统看起来简洁明了 各个模块分别在不同的部分 有时钟电路 温度测试电路 数码管以及液晶显示电路等等各个部分 最终通过矩阵键盘来实现各个模块的整合 再通 过软件的编写来成功的整合各个模块 具体实现如下 上电进去液晶显示主界面之后通过按键来显示温度测试以及时钟电路 之后数码管和液晶分时复用 进行数码管的自动循环点亮 整个程序调试运行正常 附件一 系统原理图 附件二 系统 PCB 图 湖南科技大学 10 系系统统程程序序部部分分 主主函函数数部部分分 i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e i in nc cl lu ud de e v vo oi id d m ma ai in n u uc ch ha ar r i i 0 0 a a 0 0 b b 0 0 c c 0 0 c ch ha ar r n nu um m1 1 1 1 l lc cd d i in ni it t I In ni it t D DS S1 13 30 02 2 A AT T2 24 4C C0 02 2 i in ni it t P P0 0 0 0 x xf f0 0 w we el la a 1 1 w we el la a 0 0 d du ul la a 0 0 x xi ia an ns sh hi i p po os s 0 0 1 1 f fo or r i i 1 12 2 i i 湖南科技大学 11 w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e0 0 i i d de el la ay y 5 5 x xi ia an ns sh hi i p po os s 1 1 3 3 f fo or r i i 0 0 i i 4 4 i i w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e1 1 i i d de el la ay y 5 5 x xi ia an ns sh hi i p po os s 2 2 2 2 f fo or r i i 0 0 i i 8 8 i i w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e2 2 i i d de el la ay y 5 5 x xi ia an ns sh hi i p po os s 3 3 1 1 f fo or r i i 0 0 i i 1 13 3 i i w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e3 3 i i d de el la ay y 1 10 00 00 0 w wh hi il le e 1 1 k ke ey ys sc ca an n i if f n nu um m 0 0 i if f a a 0 0 w wr ri it te e c cm md d 0 0 x x0 01 1 d de el la ay y 1 10 0 x xi ia an ns sh hi i p po os s 1 1 0 0 f fo or r i i 0 0 i i 1 11 1 i i w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e4 4 i i a a 1 1 d di is sp pl la ay y w we en nd du u i if f n nu um m 1 1 i if f b b 0 0 w wr ri it te e c cm md d 0 0 x x0 01 1 d de el la ay y 1 10 0 x xi ia an ns sh hi i p po os s 0 0 1 1 f fo or r i i 0 0 i i 1 13 3 i i w wr ri it te e d da at ta a t ta ab bl le e5 5 i i b b 1 1 t ti im me e 湖南科技大学 12 i if f n nu um m 2 2 u uc ch ha ar r t te em mp p i if f c c 0 0 w wr ri it te e c cm md d 0 0 x x0 01 1 d de el la ay y 1 10 0 x xi ia an ns sh hi i p po os s 1 1 0 0 f fo or r i i 0 0 i i 1 10 0 p p 0 0 t te em mp p p p c c 1 1 d di is sp pl la ay y s sm mg g t te em mp p 头头文文件件部部分分 i in nc cl lu ud de e d de ef fi in ne e u ui in nt t u un ns si ig gn ne ed d i in nt t d de ef fi in ne e u uc ch ha ar r u un ns si ig gn ne ed d c ch ha ar r s sb bi it t R RS S P P3 3 4 4 s sb bi it t w wr r P P3 3 6 6 s sb bi it t L LC CD DE EN N P P3 3 5 5 s sb bi it t P PS SB B P P3 3 7 7 s sb bi it t w we el la a P P2 2 4 4 s sb bi it t d du ul la a P P2 2 5 5 s sb bi it t d ds s P P3 3 3 3 s sb bi it t S SD DA A P P2 2 3 3 s sb bi it t S SC CL L P P2 2 2 2 s sb bi it t S SC CL LK K P P2 2 6 6 s sb bi it t D DA AT TA A P P2 2 7 7 s sb bi it t R RS ST T P P3 3 2 2 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e0 0 电电子子设设计计大大赛赛 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e1 1 程程澄澄 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e2 2 通通信信工工程程 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e3 3 H HN NU US ST T I IP P T TE EA AM M u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e4 4 D Di is sp pl la ay y w wd d 湖南科技大学 13 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e5 5 时时间间显显示示如如下下 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e6 6 A AT T2 24 4C C0 02 2的的测测试试 u uc ch ha ar r c co od de e t ta ab bl le e 0 0 x x3 3f f 0 0 x x0 06 6 0 0 x x5 5b b 0 0 x x4 4f f 0 0 x x6 66 6 0 0 x x6 6d d 0 0 x x7 7d d 0 0 x x0 07 7 0 0 x x7 7f f 0 0 x x6 6f f 0 0 x x7 77 7 0 0 x x7 7c c 0 0 x x3 39 9 0 0 x x5 5e e 0 0 x x7 79 9 0 0 x x7 71 1 u uc ch ha ar r n nu um m 0 0 a a 4 4 t te em mp p p p v vo oi id d d de el la ay y u ui in nt t z z u ui in nt t x x y y f fo or r x x z z x x 0 0 x x f fo or r y y 1 11 12 2 y y 0 0 y y v vo oi id d d de el la ay yn nu us s u uc ch ha ar r t t u uc ch ha ar r i i f fo or r i i 0 0 i i t t i i 按按键键部部分分 u uc ch ha ar r k ke ey ys sc ca an n u uc ch ha ar r t te em mp p d du ul la a 1 1 P P0 0 0 0 d du ul la a 0 0 w we el la a 1 1 P P0 0 0 0 x xc c0 0 w we el la a 0 0 P P0 0 0 0 w wh hi il le e 1 1 P P1 1 0 0 x xf fe e t te em mp p P P1 1 t te em mp p t te em mp p w wh hi il le e t te em mp p 0 0 x xf f0 0 d de el la ay y 5 5 t te em mp p P P1 1 t te em mp p t te em mp p w wh hi il le e t te em mp p 0 0 x xf f0 0 t te em mp p P P1 1 湖南科技大学 14 s sw wi it tc ch h t te em mp p c ca as se e 0 0 x xe ee e n nu um m 0 0 b br re ea ak k c ca as se e 0 0 x xd de e n nu um m 1 1 b br re ea ak k c ca as se e 0 0 x xb be e n nu um m 2 2 b br re ea ak k c ca as se e 0 0 x x7 7e e n nu um m 3 3 b br re ea ak k w wh hi il le e t te em mp p 0 0 x xf f0 0 t te em mp p 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