单片机最简系统设计V2.0.0

1、.南京晓庄学院电子工程学院文档版本2.0.0密级交流项目名称单片机最简系统设计时间2017年9月单片机最简系统设计撰写人： 审核人： 蔡凡时 间：2017.12.6;.修订记录版本时间说明撰写人审核人1.0.02017.9.18完成初稿1.1.02017.9.8细化相关内容1.2.02017.11.14修改软件和文档1.3.02017.11.17完善细节1.4.02017.11.修改软件和文档1.5.02017.12.2修改软件和文档1.6.02017.12.2修改软件和文档2.0.02017.12.6修改文档1. 概述31.1. 项目介绍31.2. 设计目的3学会熟练使用单片机，学会焊接设备

2、。31.3. 设计思路31.4. 项目计划31.5. 软件介绍42. 功能和技术指标要求42.1. 功能要求42.2. 工作条件43. 硬件设计53.1. 整机组成53.2. 芯片介绍63.2.1. STC89C5263.2.2. 引脚图及介绍73.3. 时钟电路83.4. 复位电路94. 软件设计104.1. 软件设计流程104.2. 算法流程图114.3. 库函数114.4. 延时函数125. 焊接125.1. 焊接工具125.2. 焊接操作136. 测试记录166.1. 测试设备166.2. STC89C52测试程序166.3. 出现问题及解决方案187. 附录187.1. 单片机接口定

3、义表187.2. 元件清单197.3. 烧录器连接参考图201. 概述1.1. 项目介绍 单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，在我们生活的各个领域几乎都可以看见单片机的身影。项目要求完成单片机最简系统的设计，使得系统能够闪烁点亮LED灯（一秒闪一次）。系统以STC89C52单片机为控制核心。使用12M晶振，5V直流稳压电源，外部设备连接LED灯，使用洞洞板焊接，自行编写程序完成要求。1.2. 设计目的 学会熟练使用单片机，学会焊接设备。1.3. 设计思路按照要求正确给单片机连接时钟电路，复位电路，并接上LED灯，电源，完成硬件的连接。根据项目要求编写

4、程序，并在进行测试。1.4. 项目计划表1-1项目计划表时间设计流程2017.9.112017.9.18创建文档;制定设计方案;2017.9.182017.11.4购买材料，焊接作品2017.11.42017.12不断修改完善文档1.5. 软件介绍表1-2软件介绍表序号名称版本功能1WPSWPS Office_10.1.0.6690撰写文档2KeilKeil uvision4编写程序3VisioVisio 2016绘制系统框图2. 功能和技术指标要求2.1. 功能要求具有使外接LED灯一秒闪烁一次的功能。2.2. 工作条件5V直流稳压电源工作温度：0+703. 硬件设计3.1. 整机组成1.晶

5、振（用于计时，与两个电容并联使用，电容大小由晶振决定）2.复位电路（用于复位）3.电源（用于供电，一般用电脑的USB口供电）4.烧制程序的口图3-1 系统框图3.2. 芯片介绍3.2.1. STC89C52图3-2 STC89C52内部结构图STC系列的51单片机是具有我国独立自主知识产权，功能与抗干扰性强的增强型8051单片机。其主要性能如下：(1)增强型8051型单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期，可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051；(2)工作电压：5V-3.3V（5V单片机）；(3)工作频率范围：0-40MHZ，相当于普通8051的0-80MHZ，实际工作频率可达48M

6、HZ;(4)用户应用程序空间为8K字节;(5)片上集成512字节RAM;(6)通用I/O口（32个），复位后：P0/P1/P2/P3是准双向口/弱上拉，P0是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需要加上拉电阻;(7)ISP（在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RXD/P3.0,TXD/P3.1），直接下载用户程序，数秒即可完成一片;(8)具有EEPROM功能;(9)具有看门狗功能;(10)共3个16位定时器/计数器，即定时器T0、T1、T2;3.2.2. 引脚图及介绍-图3-3 STC89C52引脚图 图3-4 ST

7、C89C52实物图引脚说明：1.电源：VCC芯片电源，接+5v；GND接地端。2.时钟：XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。3.控制线：共有四根ALE/PROG：用来锁存P0口送出的低八位地址/片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。PESN：外POM读选通信号。RST：复位信号输入端。EA/VPP：内外ROM选择端/片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。4.I/O口线：P0、P1、P2、P3共四个八位口P0口：是三态双向口，通称数据总线口，因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。也用以输出外部存储器的低八位地址。

8、由于是分时输出，故应该在外部加锁存器将此地址数据锁存。P1口：专门供用户使用的I/O口，是准双向口。P2口：系统扩展时作高八位地址线使用，不扩展外部存储器时，可以作为用户I/O口线使用，也是准双向口。P3口：双功能口，该口的每一位均可独立的定义为第一I/O口功能或第二I/O口功能。作为第一功能使用时操作同P1口。3.3. 时钟电路内部时钟原理（就是一个自激振荡电路），在内部方式时钟电路中，必须在XTAL1和XTAL2引脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振荡电路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的频率取值在1.2MHz12MHz之间。晶体振荡器的振荡信号从XTAL2端送入内部时钟电路，

9、它将该振荡信号二分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。时钟信号的周期称为状态时间S，它是振荡周期的2倍，P1信号在每个状态的前半周期有效，在每个状态的后半周期P2信号有效。CPU就是以两相时钟P1和P2为基本节拍协调单片机各部分有效工作的。图3-5 时钟电路图3.4. 复位电路复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。（1）上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为10K和10

10、uF。（2）按键复位：按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。图3-6 复位电路图4. 软件设计4.1. 软件设计流程图4-1 软件设计图该软件设计是顺序执行的，首先开始通电，使其能正常工作。然后在通电的条件下执行程序语句，达成设计效果。最后断电，在此条件下停止执行语句。4.2. 算法流程图图4-2 算法设计图 4.3. 库函数该程序使用的库函数为reg52.h,作为头文件写在程序开头。头文件其实就是一种声明，将单片机的一些常用符号变量进行定义声明，对一些特殊功能寄存器进行声明，对一些关键字进

11、行定义等。在代码中引用头文件，其实际意义就是将这个头文件中的全部内容放到引用头文件的位置处，免去我们每次编写同类程序都要将头文件中的语句重复编写。如果没有头文件，比如我们要用到P0口，我们还需要重新定义这个符号，还要把它的字节地址给这个符号。4.4. 延时函数 程序延时部分： for(i=500;i0;i-) for(j=115;j0;j-)利用keil软件进入软件模拟调试模式，最开始i,j并没有赋初值，进入for语句，i,j分别赋值500和115，在寄存器窗口的sec上显示的时间大约是500ns。整体程序就是灯亮500ns左右，灯灭500ns左右，并且一直循环。5. 焊接5.1. 焊接工具表

12、6-1焊接设备表序号工具名称数量1电烙铁12焊锡丝13海绵14松香15洞洞板16烙铁架17剪线钳15.2. 焊接操作清洁烙铁头：焊接前要先将烙铁头放在松香或湿布上擦洗，以擦洗掉烙铁头上的氧华物及污物，并借此现象观察烙铁头的温度是否适宜，在焊接过程中烙铁头上出现氧化物及污物时也应随时清洁。加温焊接点：将烙铁头放置在焊接点上，使焊接点升温。如果烙铁头上带有少量焊料，（可在清洁烙铁头时带上），可以使烙铁头的热量较快传到焊接点上。熔化焊料：在焊接点上温度达到适当温度时，应及时将焊锡丝放到焊接点上熔化。移动烙铁头，拿开焊锡丝：在焊接点上的焊料开始熔化后，应将依附在焊接点上的烙铁头根据焊接点的形状移动，以

13、使熔化的焊料在焊剂的帮助流布接点。并渗入被焊锡面的疑缝隙，在焊接点上的焊料适量后，应拿开焊锡丝。拿开电烙铁：在焊接点上的焊接接近饱满，焊剂尚完全挥发，也就是焊接点上的温度最适当。焊锡最光亮，流动性最强的时刻，迅速拿开电烙铁，拿开电烙铁的时间，方向和速度，决定着焊接点的质量和外观。6. 测试记录6.1. 测试设备表5-1测试设备表序号设备名称数量1计算机12STC89C5213电源14万用表15USB转换接口16.2. STC89C52测试程序#include sbit led=P00; unsigned int a;void main()while(1)led=0; for(i=500;i0;

14、i-) for(j=110;j0;j-);led=1; for(i=500;i0;i-) for(j=110;j0;j-);6.3. 出现问题及解决方案1）使用DC插座没弄清地，电源解决办法：在焊接过程中没有完全理解元器件的工作原理和构造，仅仅只了解了DC插座进行接地的功能，忽视它供电的功能，在老师的指点下发现问题，重新上网查找资料，重新布线焊接，解决问题。2）测试过程中出现灯熄灭的情况解决办法与思路：出现灯不亮的原因，可能是因为焊接部位不完全，或者是某个零件有损坏。用万用表对焊点和零件进行测量，发现其中一个焊点断路。重新焊接该点，继续测试，解决该问题。3）LED灯不按照程序闪烁解决办法和思路：出现灯长亮，不闪烁的问题，可能是程序编写错误，或者是其他原因。先检查一遍程序并进行一次仿真，发现并没有问题。猜测是芯片问题，用现在的芯片在买来的成品单片机上进行