单片机原理与应用课程设计论文模板.doc

洛 阳 理 工 学 院课 程 设 计 报 告 课程名称 单片机原理与应用 设计题目 基于STC51系列单片机的实验平台开发设计专 业 计算机科学与技术 班 级 B100503 学 号 B10050309 姓 名 赵贺龙 完成日期 2012619 课 程 设 计 任 务 书设计题目： 基于STC51系列单片机的实验平台开发设计 设计内容与要求：一、设计内容1. 电路原理图设计，主要包括集串口通信模块、数码管显示模块、LED发光二极管模块、键盘等接口电路的设计，并能够使用proteus软件进行模拟实际电路效果仿真；2. 学习集成电路等芯片的焊接方法与技巧，进行实际元器件的识别，进行电路板焊接；3. 在Keil C环境下，进行软件设计。主要包括流水灯、数码管、定时器、键盘的控制等功能程序设计；4. 针对所开发的实验板，结合器件选择、原理图设计、硬件焊接、软件编程调试、软硬件联调等方面写出课程设计报告。二、设计要求1. 通过对实验平台的电路结构分析，进行模块分解，掌握各部分电路的工作原理；2. 独立完成电路板的焊接，掌握故障排除方法，完成实验平台的硬件设计及开发；3. 结合Keil C软件在焊接无误的STC51实验平台上开发出流水灯、数码管模块，按键模块等程序设计；4. 按照要求撰写课程设计论文。 指导教师： 李传锋 2012年 6 月 5 日课 程 设 计 评 语 成绩： 指导教师：_ 年 月 日基于STC51系列单片机的实验平台开发设计摘 要设计一种基于51单片机的实验板，实验板具有成本低、体积小、可靠性高、功能多、低功耗设计、操作方便等特点。本设计介绍了该开发板的开发过程及相关硬件设计。实验板以STC89C51以单片机为核心控制器，板上资源主要包括通信模块、数码管模块、LED模块、按键模块等。 实验板可以作为主控制模块安装于控制系统中执行控制任务，也可以用于高校教学，实验板能够完成多数通用实验，操作简单，控制结果可见，性价比高，具有一定的实用价值和现实意义。 关键词： STC51单片机，实验平台，数码管，流水灯SST51 series microcontroller comprehensive experimental board development designABSTRACTDesign an experiment based on 51 microcontroller board, test board has a low cost, small size, high reliability, multi-function, low-power design, convenient operation and so on. This design introduces the development process of the development board, and related hardware design. Experimental board STC89C51 microcontroller as the core controller, on-board resources including the communication module, the digital control module, LED modules and key modules. The test board can be used as the main control module installed in the control system to perform control tasks can also be used in university teaching, experimental board to complete the majority of general-purpose experiments, simple to operate, control results can be seen, cost-effective, practical value and practical significance.KEYWORDS: STC51 SCM, experimental platform, digital tube, water lights目 录摘 要I目 录III前 言1第1章系统概述21.1设计题目21.2系统设计目的和内容21.2.1设计目的21.2.2设计内容21.2.3设计要求21.2.4设计步骤2第2章整体设计方案32.1开发板整体外观32.2整板电路PROTUES仿真电路32.3软件功能描述32.4仿真软件PROTUES中的效果图3第3章硬件电路设计43.1两位一体共阴数码管43.1.1数码管概述43.1.2数码管内部结构43.1.3两位一体共阴数码管和74LS374锁存器接口电路43.2LCD1602液晶43.2.1LCD1602液晶简介43.2.2LCD1602液晶引脚介绍43.2.3LCD1602液晶外围接口电路43.3 串口通信43.3.1串口通讯概述43.3.2MAX232接口电路4第4章软件设计54.1程序整体流程图54.2程序清单5第5章调试及故障分析65.1 焊接准备阶段元器件测试、电路原理图故障分析65.2 电路焊接过程中的故障分析65.3 程序编写过程中的故障分析65.4 实物演示效果6结论7谢辞8参考文献9附录10II前 言 单片机以其控制功能强体积小价格低耗电省可靠性高等特点，嵌入式应用很广1。而单片机学习门槛较高，涉及单片机软硬件知识，同时还要掌握几种软硬件工具平台，初学者要想快速入门单片机领域，往往需要一个好的硬件平台和大量易懂的实例。随着电子技术的不断发展，大规模集成电路的运用越来越普遍，用CPLD/FPGA 来开发新产品是电子技术发展必然趋势。目前各高校逐步开设了单片机课程和可编程器件设计课程，而两门课程往往是独立开设，尤其是实验，而实验是检验理论正确与否的试金石，是学好两门课程的重要手段和方法。从而，切实满足初学者需要的实验板的开发成为了现实，而目前市场上针对初学者而开发的综合实验板价格高，体积大，操作烦琐，不易学习掌握。第1章 系统概述1.1 设计题目 STC51系列单片机实验平台开发设计1.2 系统设计目的和内容1.2.1 设计目的通过本课程设计，使学生熟悉单片机控制系统的组成与原理以及开发流程，加深对电子产品的制作调试及基本焊接方法有深入的理解，巩固单片机、接口等理论知识，提高学生动手设计的能力及独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力。1.2.2 设计内容利用STC51系列单片机作为微控制器开发一套软、硬件结合的单片机实验平台，主要包括以下内容：1. 电路原理图设计，主要包括集串口通信模块、数码管显示模块、LED发光二极管、键盘等接口电路的设计。2. 学习集成电路等芯片的焊接方法与技巧，进行实际元器件的识别，进行电路板焊接。3. 在Keil C环境下，进行软件设计。主要包括流水灯、数码管、定时器、键盘的控制等功能程序设计。针对所开发的实验板，结合器件选择、原理图设计、硬件焊接、软件编程调试、软硬件联调等方面写出课程设计报告。1.2.3 设计要求1. 完成综合实验平台的电路结构分析，进行模块分解，掌握各部分电路的工作原理。2. 独立完成电路板的焊接，掌握故障排除方法，完成实验平台的硬件设计及开发。3. 结合Keil C软件在焊接无误的STC51实验平台上开发出流水灯、数码管模块，通信模块等程序设计。1.2.4 设计步骤1、单片机实验平台工作原理、Keil C、Proteus软件的联合调试方法、STC51实验板的基本组成、原理和 使用方法。 2、学生根据课程设计的任务书，设计出合适的方案，制定焊接与调试步骤，进行元器件的焊接。3、通过串口实现上位机与下位机的通信，编写的各模块程序经调试无误后，下载到单片机中，查看实际 运行效果。4、根据课程设计要求写出设计报告。 第2章 整体设计方案122.1 开发板整体外观 2.2 整板电路PROTUES仿真电路 2.3 软件功能描述 1. 按第三个和第四个按键可以控制流水灯的流动效果，第三个是向上流动，第四个是 向下流动。 2. 按第一个和第二个控制数码管（隔一秒计数加一）显示，第一个可以开始或暂停数码管显示，第二个将数码管清零并重新计数。2.4 仿真软件PROTUES中的效果图第3章 硬件电路设计3.1两位一体共阴数码管233.13.1.1 数码管概述数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管；按发光二极管单元连接方式分为共阴极数码管和共阳极数码管；按驱动方式分为静态显示驱动和动态显示驱动3.1.2 数码管内部结构 4位一体数码管，其内部段已连接好，引脚如图所示（正面朝自己，小数点在下方）。a、b、c、d、e、f、g、dP为段引脚，1、2、3、4分别表示四个数码管的位。 。 。 。 。 。 。 1 a f 2 3 b 。 。 。 。 。 。 e d dp c g 3.1.3 两位一体共阴数码管和74LS374锁存器接口电路 3.3 串口通信3.3.1 串口通讯概述 1、51系列单片机的串口有4个模式，可分别用作串并转换、并串转换、异步串行通信（2 种模式）。异步串行通信中，有1+8+1和1+8+1+1两种帧格式，多机通信是特殊的通信方式。 2、基本原理是两组移位寄存器。将并行通信转换成串行通信模式（发送部分），或反之（接收部分）。可全双工运行。 串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。 应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。 3.3.2 MAX232接口电路 第4章 软件设计4.1程序整体流程图开始P3.6按下P3.7按下外部中断0 0外部中断1数码管清零流水灯向上流动流水灯向下流动定时器开启定时器中断是否一秒数码管显示NYYNNYYYNYY 4.2程序清单 #include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intextern uint time=0;extern uint flag=0,count_ms=0;sbit LED_L=P37;sbit LED_R=P36;uchar duan=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x76;uchar wei=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7;void delay(uint i)uint a=0;while(i-)for(a=110;a0;a-); void shumaguan(uint count)P2=wei0;P0=duancount/1000;delay(2);P2=wei1;P0=duancount%1000/100;delay(2);P2=wei2;P0=duancount%100/10;delay(2);P2=wei3;P0=duancount%10;delay(2);void LED_left()uchar temp=0,i=0;temp=0xfe;for(i=0;i8;i+)P1=temp;temp=_crol_(temp,1);delay(200);void LED_Right()uchar temp=0,i=0;temp=0x7f;for(i=0;i8;i+)P1=temp;temp=_cror_(temp,1);delay(200);void main()EA=1;ET0=1;EX0=1;EX1=1;IT0=1;IT1=1;TMOD=0x01;TH0=0x3c;TL0=0xb0;while(1)if(LED_L=0)delay(150);if(LED_L=0) LED_left();if(LED_R=0)delay(150);if(LED_R=0) LED_Right(); shumaguan(time);void E0()interrupt 0if(!(flag+%2) TR0=1; else TR0=0;void E1()interrupt 2time=0;void time0() interrupt 1TH0=0x3c;TL0=0xb0;count_ms+;if(count_ms=20)time+;count_ms=0;if(time=9999)time=0;第5章 调试及故障分析5.1 焊接准备阶段元器件测试、电路原理图故障分析 先测试各器件是否完好，包括二极管，数码管，单片机，排阻等等。然后按照所给的电路图正确焊接。利用万用表进行逐步排查，找出电路中错误的地方，然后进行修改。要注意的是二极管的检查方法，还有电容的通交流阻直流的特性，利用这些特性可以帮助检查电路的错误。5.2 电路焊接过程中的故障分析 在焊接电路的时候可能会出现焊点虚焊的情况，如果出现这种情况的话，会导致电路不通元件不能正常工作，另外就是芯片的某些引脚焊接错误或者遗漏，都会导致不能达到预期效果，无法实现预期的功能。在焊接二极管的时候，正极和电源电路的正极相连出现错误，导致电压过低，开机之后二极管不会亮或者亮度不够，解决的方法是将电路电源的正极和二极管之间的电阻去掉，然后就可以正常工作了。5.3 程序编写过程中的故障分析 一开始利用外部中断P3.2和P3.3引脚来控制流水灯，结果数码管的显示不能正常工作，经过反复思考之后，才将自己的思路改了过来，利用外部中断来控制数码管，段选和位选才可以正常工作了。定时器的设定过程中开始的时候初值设定有误，导致数码管显示出现闪烁的现象，然后经过改正之后终于可以显示正常了。5.4 实物演示效果 结论通过这次单片机课程设计，让我学到了很多东西，也让我明白很多道理，在这次实习的过程中遇到了很多问题，但是最终都在同学们的相互配合下得以解决，在解决这些问题的过程中不仅让我们学到了很多书本上难以理解的问题，而且也让我明白一个道理，团队的力量是伟大的，虽然天气很热，但是同学们都是无比热情的去对待，每一个焊点都是经过深思熟虑团队讨论之后得出最好的解决方案，再进行实施的，因此我们这组的板子焊接出来的效果也是比较好的，交叉线基本没有，我知道这都是我们大家辛苦的结晶，因此对于这个板子我也是非常的喜欢，当看着自己焊出的板子的时候，心里着实有些激动的感觉。虽然实习时间很短暂，但是在这其中我却是学到了很多东西，除了对于书本上的知识有了更加系统的认识以外，对于自己的动手能