51单片机最小系统制作毕业论文

姓姓名名 专专 业业 班班 级级 作作 品品 名名 称称 指指 导导 教教 师师 摘摘 要要 20 世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了 社会的 各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同 时也使现代电子产 品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。 现代 生活的人们越来越重视起了时间观念，可以说是时间和金钱划上了等号。对于那 些 对时间把握非常严格和准确的人或事来说，时间的不准确会带来非常大的麻 烦，所以以数码 管为显示器的时钟比指针式的时钟表现出了很大的优势。数码管 显示的时间简单明了而且读 数快、时间准确显示到秒。而机械式的依赖于晶体震 荡器，可能会导致误差。 数字钟是采用数字电路实现对“时”、“分”、“秒” 数字显示的计时装置。数字钟的精度、 稳定度远远超过老式机械钟。在这次设计 中，我们采用 LED 数码管显示时、分、秒，以 24 小时计时方式，根据数码管动 态显示原理来进行显示，用12MHz 的晶振产生振荡脉冲，定 时器计数。在此次设 计中，电路具有显示时间的其本功能，还可以实现对时间的调整。数字钟是其小 巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜 爱， 因此得到了广泛的使用。 关键字：关键字：LEDLED 灯；灯；LEDLED 灯流动控制；延时控制；复位键灯流动控制；延时控制；复位键 2 目目 录录 一、简介.4 二、原理图介绍.4 三、单片机制作及注意事项.7 四、双面板制作建议.10 五、制作过程中遇到的问题及解决方法.10 六、总结体会.11 七、感谢语.11 八、资料摘要.错错误！未定义书签。误！未定义书签。 3 一、简介一、简介 单片机发展史： 第 1 阶段(1974 年1978 年)单片机探索阶段以 Intel 公司的 MCS-48 系列单片 机为代表在片内集成 8 位 CPU、并行 I/O 接口、8 位定时器/计数器、RAM 和 ROM 等无串行 I/O 口中 断处理较简单片内 RAM、ROM 容量较小且寻址范围不 大于 4KB。 第 2 阶段(1978 年1982 年)单片机完善阶段以 Intel 公司的 MCS-51 系列单片 机为代表这一系列单片机带有串行 I/O 口具有多级中断处理系统定时器/计 数器为 16 位片内 RAM 和 ROM 容量相对增大有的片内还带有 A/D 转换接口结 构和性能都在不断改进和发展。 第 3 阶段(1982 年以后)推出 16 位单片机同时高档 8 位单片机巩固发展应用阶 段。16 位单片机除了 CPU 为 16 位外片内 RAM 和 ROM 的容量都进一步增大 片内 RAM 为 232B、ROM 为 8KB 且片内带有高速 I/O 部件多通道 10 位 A/D 转 换部件 8 级中断处理功能其实时处理能力更强。 同时高档 8 位单片机不断完 善以满足不同用户的需要。 单片机功能要求： 单片机是一个集成电路芯片集成了微处理器、存储器、I/O 接口电路构成了 最小并且完善的计算机系统。一个完整的单片机系统应包括硬件系统和软件 系统。完成一个实用的单片机应用系统的设计目标不但要完成正确无误的硬 件设计还要完成良好的软件设计整 个设计过程称为单片机应用系统的开发。 二、原理图介绍二、原理图介绍 单片机最小系统,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组成的单片机可 以工作的系统. 对 51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振 电路、复位电路. 单片机：分为端口线、电源线和控制线三类。 端口线：P0P3 口 电源线：GND：接地引脚。 VCC：正电源引脚。接5V 电源。 控制线：RST、ALE、EA、XTAL1 和 XTAL2、PSEN、 。如图 1 所示 4 图 1 -40 脚插座 51 单片机最小系统起振电容 C2、C3 一般采用 1533pF，并且电容离晶振越 近越好，晶振离单片机越近越好 4.P0 口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电 阻，阻值一般为 10k。 设置为定时器模式时，加 1 计数器是对内部机器周期计 数（1 个机器周期等于 12 个振荡周期，即计数频率为晶振频率的 1/12） 。计数值 N 乘以机器周期 Tcy 就是定时时间 t。 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合电容电压不能突变的性质,可以 知道,当系统一上电,RST 脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电 路的 RC 值来决定.典型的 51 单片机当 RST 脚的高电平持续两个机器周期以上就 将复位,所以,适当组合 RC 的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐 C 取 10u,R 取 8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让 RC 组合可以在 RST 脚上产生 不少于 2 个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书 籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200 波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的 uS 级时歇,方便定时操作) 单片机:一片 AT89S51/52 或其他 51 系列兼容单片机 1、复位电路图： 复位电路是由电源、电容、按键、电阻组成。 51 单片机最小系统复位电路的极性电容 C3 的大小直接影响单片机的复位时 间，一般采用 1030uF，51 单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。如图 2 所示 复位电路的作用 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出 5 现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机 系统在运行中， 受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自 动从头开始执行 图 2 复位电路 2、晶振电路图 晶振电路是由晶振、30p 电容组成。 51 单片机最小系统晶振 Y2 也可以采用 6MHz 或者 11.0592MHz （我们学习的， 一般使用 11.0592MHz） ，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51 单片 机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越 快。如图 3 所示 晶体振荡器， 简称晶振。在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联 一个电容的二端网络 作用: 为系统提供基本的时钟信号。 图 3 晶振电路 6 三、单片机制作及注意事项三、单片机制作及注意事项 1.胶片打印 1. 点击打印图标 图 4 打印界面 右键打开，选择 Properties，图 4 所示 7 图 5 选项图 如图 5 确定选项 图 6 打印图 用胶片打印图 6 2.曝光机 首先把感光板的贴膜撕下，记得背光撕下，然后先把打印纸放在曝光机上， 8 再把感光板放下去，要放正，不要把感光板放歪。然后设定时间为150 秒，开始 曝光。 3.感光板冲刷显像 调配显像剂： 当已经曝光好后，先用一个小盆子装 100 摄氏度的热水（水能把板覆盖就 好） ，加入显像剂，比例要适中（1:20）误差允许在-10 +20 内，若太多会把 纹路都冲刷掉，若太少，纹路冲刷不出来。 显像和水洗： 膜面朝上放入感光板(双面板需悬空)每隔数秒摇晃容器或者感光板，直到 线路清晰且不再有绿色雾状冒起时即显像完成， 此时需要再静待一会儿确保显像 百分百成功，然后将板子取出用清水冲洗。 4.使用腐蚀机去铜 首先把腐蚀机的水箱里面的水装到最高刻度(2250cc)的地方， 然后缓慢加入 2 包(190g/包)蚀刻剂，启动腐蚀机的加热和滚动功能，用非金属的棒子去搅拌 直至粉末溶解方可使用。腐蚀机去铜时，温度在 40 摄氏度，同时打开加热和滚 动功能。 5.打孔、调整、焊元件 焊锡丝的选择焊锡丝的选择焊锡丝的选择焊锡丝的选择直径为 0.8mm 或 1.0mm 的焊锡丝，用于电子或电类焊接； 直径为 0.6mm 或 0.7mm 的焊锡丝，用于超小 型电子元件焊接。 电烙铁的功率选用原则 1) 焊接集成电路、晶体管及其它受热易损件的元器件时，考虑选用 20W 内热式 电烙铁。 2) 焊接较粗导线及同轴电缆时，考虑选用 50W 内热式电烙铁。 烙铁的选用及要求： 1) 有铅恒温烙铁温度一般控制在 280360之间， 缺省设置为 33010，焊接 时间小于 3 秒。 焊接时烙铁头同时接触在焊盘和元件引脚上， 加热后送锡丝焊接。 部分元件的特殊焊接要求: SMD 器件：焊接时烙铁头温度为：32010；焊接 时间：每个焊点 13 秒。 拆除元件时烙铁头温度：310350（注：根据 CHIP 件尺寸不同请使用不同的烙铁嘴。 ） DIP 器件： 焊接时烙铁头温度为： 3305； 焊接时间：23 秒 注：当焊接大功率（TO-220、TO-247、TO-264 等封装）或焊 点与大铜箔相连，上述温度无法焊接时，烙铁温度可升高至360，当焊接敏感 怕热零件（LED、CCD、传感器等）温度控制在 260300。 2) 无铅制程 无铅恒温烙铁温度一般控制在 340380之间，缺省设置为 360 10， 焊接时间小于 3 秒， 要求烙铁的回温每秒钟就可将所失的温度拉回至设定 温度。 电烙铁使用注意事项： 1) 电烙铁不宜长时间通电而不使用，这样容易使烙铁芯加速氧化而烧断，缩短 其寿命， 同时也会使烙铁头因长时间加热而氧化， 甚至被 “ 烧死 ” 不再 “ 吃 锡 ” 。 9 2) 手工焊接使用的电烙铁需带防静电接地线，焊接时接地线必须可靠接地，防 静电恒温电烙铁插头的接地端必须可靠接交流电源保护地。 电烙铁绝缘电阻应大 于 10M ，电源线绝缘层不得有破损。 3) 将万用表打在电阻档，表笔分别接触烙铁头部和电源插头接地端，接地电阻 值稳定显示值应小于 3 ；否则接地不良。 4) 烙铁头不得有氧化、烧蚀、变形等缺陷。烙铁不使用时上锡保护，长时间不 用必须关闭电源防止空烧，下班后必须拔掉电源。 5) 烙铁放入烙铁支架后应能保持稳定、无下垂趋势，护圈能罩住烙铁的全部发 热部位。支架上的清洁海绵加适量清水，使海绵湿润不滴水为宜。 打孔时打出来的孔如果不在一条直线上， 元器件是很难安装上去的，那么我们就 要用个镊子来调整(孔与元器件的偏差不能太大 0.5 毫米-1 毫米左右)，把元器 件的脚调整，安装到板上。 焊元件时，要注意，不能把两个孔焊连在一起，要把握好焊锡的熔化量。若真的 把两个孔焊连在一起，就要用吸焊笔，把孔里面的焊水都吸走，重新再焊。 四、双面板制作建议四、双面板制作建议 首先，我们现在制作的 51 单片机最小系统是用单片板来做的，若要用双面板来 制造，需要用别的工具，因为我们要保持正反两面的纹路是对齐的，那我们就需 要自己制造一个定位器， 用它来把打印出来的胶片纹路正反对齐印在板上。我们 可以设置一个坐标定位法，把整张图做成一个坐标系，每个孔都附上坐标，那么 我们就可以确保正反两面的孔都是完整对齐的。 五、制作过程中遇到的问题及解决方法五、制作过程中遇到的问题及解决方法 腐蚀机：腐蚀时最好人时刻观察着腐蚀机（腐蚀时间大概在 6 分钟左右） ，若 板已经腐蚀好，仍在腐蚀机里面腐蚀，会把板上的纹路都腐蚀掉。蚀刻剂配液 后，会非常缓慢的释出氧气，建议使用完之后请加水至原液量并盖上防尘盖， 至于安全处所，配液存放期限为一年。 感光板：撕下感光板的贴膜时，注意感光板要背光。用显像剂冲刷感光板时， 要注意显像剂与水的比例，不然显像冲刷时，会把纹路冲刷掉。不可用白炽灯 曝光，特别注意不要曝光过度，否则会显像太快而使线条变细并消失。 打孔：首先要找到适合的钻头（0.8mm） ，根据所钻的材料调整合适的转速，转 速过快钻头发热低熔点材料会软化，转速过慢软性的材料会发生粘连。打孔时， 尽量把孔打成一条直线，不然元器件很难装上去。打孔时，要注意保护眼睛， 不能持续太久，否则眼睛会模糊，易出现事故。 。 解决方法： 拿一把铁尺放在打孔的位置上， 可以保持打出来的孔都在一条直 线上。 10 六、总结体会六、总结体会 我在这一次单片机最小系统的设计过程中， 很是受益匪浅。通过对自己在大 学三年时间里所学的知识的回顾， 并充分发挥对所学知识的理解和对毕业设计的 思考及书面表达能力，最终完成了。这为自己今后进一步深化学习，积累了一定 宝贵的经验。 撰写论文的过程也是专业知识的学习过程，它使我运用已有的专业 基础知识，对其进行设计，分析和解决一个理论问题或实际问题，把知识转化为 能力的实际训练。培养了我运用所学知识解决实际问题的能力。 通过这次课程 设计我发现，只有理论水平提高了，才能够将课本知识与实践相整合，理论知识 服务于教学实践，以增强自己的动手能力。这个实验十分有意义 我获得很深刻 的经验。通过这次课程设计，我们知道了理论和实际的距离，也知道了理论和实 际想结合的重要性， ， 也从中得知了很多书本上无法得知的知识。 我们的学习不 但要立足于书本，以解决理论和实际教学中的实际问题为目的，还要以实践相结 合，理论问题即实践课题，解决问题即课程研究，学生自己就是一个专家，通过 自己的手来解决问题比用脑子解决问题更加深刻。 学习就应该采取理论与实践结 合