单片机课程设计基于单片机扩展8个输入端口设计

1、课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书课程名称： 通信电子线路课程设计 设计题目： 扩展 8 个输入端口设计 院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 刘春于 学 号： 200902050013 专业班级： 2009 级通信工程 指导教师： 郭丽霞 2012 年 5 月 18 日课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书设计题目扩展 8 个输入端口设计学生姓名刘春于所在院系电子信息与电气工程学院专业、年级、班2009 级通信工程设计要求：设计要求：1、利用型号为 AT89S52 的单片机及并行输入串行输出 8 位移位寄存器 74LS165 扩展 8个输入端口；2、输入端口接 8 只拨动开关

2、，作为单片机的数据输入端，控制单片机输出端口 p1 所接的 8 个发光二极管；3、系统具有电源开关及指示灯，并设有复位按键，使 AT89S52 能够摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序；4、系统正常工作时，拨动相应的开关，可以看到对应二极管的点亮和熄灭。学生应完成的工作：学生应完成的工作：设计扩展 8 个输入端口设计的工作原理；建立工程项目和文本文件，利用汇编语言编写程序，调试且编译。然后利用 Proteus 软件进行电路仿真，按照预先画好的电路原理图在Proteus 软件中绘制相应图形。绘制完毕后将由 Keilc51 生成的.hex 文件导入单片机进行仿真。根据设计原理对电路进行安装、调

3、试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。参考文献阅读：参考文献阅读：1 张毅刚.单片机原理与应用. 北京：高等教育出版社，2010.2何立民.单片机应用技术选编.北京：北京航空航天大学出版社，1993.3嵌入式系统设计仿真与开发平台研讨会专刊-Proteus 的 51 系列单片机设计与仿真.4童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005. 5邱关源，罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.6阎 石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.工作计划：工作计划：5 月 7 号下达课程设计任务书，介绍课程设计整体情况，并熟悉课题查阅资料；5 月 8

4、号9 号 完成硬件方案的设计；5 月 10 号11 号 完成软件方案的设计；5 月 14 号16 号 系统硬件电路制作，并检查课程设计报告撰写进度；5 月 17 号 烧录程序及系统调试，提交课程设计报告；5 月 18 号 上午完成课程设计报告的撰写，下午集中检查收取课程设计报告及完成的实物。任务下达日期：2012 年 5 月 7 日 任务完成日期：2012 年 5 月 18 日指导教师（签名）： 学生（签名）： 扩展扩展 8 个输入端口设计个输入端口设计摘摘 要：要：我们这次设计的主要任务是利用型号为 AT89S52 的单片机及并行输入 8 位移位寄存器 74LS165 扩展了 8 个单片机的

5、输入端口，接 8 只拨动开关，作为单片机的数据输入端，控制单片机输出端口 p1 所接的 8 个发光二极管；由桥堆 2W10 接变压器将交流电转化为直流电，经稳压集成电路 7805 稳压和电容滤波后得到+5V 的电源电压，对芯片和电路供电；由晶振和电容组成起振电路，对 AT89S52 提供工作频率；由电阻和按键组成 AT89S52 的复位电路。关键词：关键词：AT89S52；移位寄存器芯片 74LS165；桥堆 2w10；7805；串行口通信；LED目目 录录1.设计背景.11.1 单片机的发展.11.2 设计依据.12.设计方案.12.1 方案一：查询方式和 P1 口低电平输出.12.2 方案

6、二：中断方式和 P1 口高电平输出.13.方案实施.1 3.2 系统硬件设计.13.11 电源电路的设计.23.12 复位电路设计.23.13 时钟电路设计.23.14 并行输入 8 位移位寄存器 74LS165 设计.33.2 系统软件设计.33.21 流程图设计.43.22 程序的编写.43.3 系统仿真.63.4 实物制作 .74.结果与结论.74.1 设计结果.74.2 设计结论.75.收获与致谢.76.参考文献.77.附件.8附件一：电路原理图.8附件二：元器件清单.9附件三：实物图照片.1011. 设计背景1.1 单片机的发展单片机的发展随着微电子技术的发展，越来越多的电子产品以飞

7、快的速度更新换代着。其设计都向数字化、智能化、自动化方向发展，各种电子设备及通信系统的复杂度、集成度越来越高，大批主导电子产品，如计算机、数字音响、数字电视、数控机床等都广泛应用了单片机技术。单片机在现在社会中有着极其重要的作地位，对单片机的学习也越来越重要，因此开展了这次课程设计。单片机也具有通信功能，本次课程设计就单片机的串行通信拟定。1.2 设计依据设计依据在实际应用中单片机的 I/O 端口有时候是不够用的，但可以使串行口工作方式 0的状态下进行扩展。利用型号为 AT89S52 的单片机及并行输入串行输出 8 位移位寄存器 74LS165 扩展 8 个输入端口，接 8 只拨动开关，作为单

8、片机的数据输入端，控制单片机输出端口 p1 所接的 8 个发光二极管。2.设计方案2.1 方案一：查询方式和方案一：查询方式和 P1 口低电平输出口低电平输出 编写程序通过对串行口接收中断标志位 RI 状态的查询控制程序的执行顺序，并利用 P1 口输出低电平驱动发光二极管显示结果。2.2 方案二：中断方式和方案二：中断方式和 P1 口高电平输出口高电平输出 编写程序通过对串行口接收中断标志位 RI 状态的查询产生中断请求，控制程序的执行顺序并利用 P1 口输出高电平驱动发光二极管显示结果。由于 AT89S52 单片机本身的中断数量仅有 5 个，为了以后功能的扩展、节省中断源且本设计对效率要求不

9、高，故采用查询方式。又考虑到灌电流与拉电流的优缺点，利用 P1 口输出低电平驱动发光二极管。基于以上两方面的考虑，本设计采用方案一实现设计要求。3. 方案实施3.1 系统硬件设计系统硬件设计 利用并行输入 8 位移位寄存器 74LS165、AT89S52、电容、电阻、拨动开关、11.0592MHz 晶振、桥堆 2W10、三端集成稳压器 7805、发光二极管等器件完成硬件原2理图的设计。3.11 电源电路的设计 利用桥堆 2W10 对变压器输出的 9V 电压进行整流并利用三端稳压器 7805 对其稳压和变压输出 5V 电压。其 C5、C6、C8、C9 作为旁路电容，滤除高频分量使输出稳定。 ，具

10、体电路原理图如图 1 所示。图 1 电源电路原理图3.12 复位电路设计复位电路可采用上电自动复位和按键手动复位两种方式，而按键手动复位又可以分为按键电平复位和按键脉冲复位两种方式。本设计采用按键电平复位方式。设计复位电路使 AT89S52 能够摆脱“跑飞”或“死锁”状态而重新启动程序。当给复位脚 RST 加上大于 2 个机器周期（即 24 个时钟振荡周期）的高电平就可以使AT89S52 复位，使程序从 0000H 单元开始执行。电路图如图 2 所示。图 2 按键电平复位方式电路图3.13 时钟电路设计 时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有

11、两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式，本设计采用内部时钟方式。3本设计采用的电容值为 33pF。电容大小会影响振荡器频率高低、振荡器的稳定性和起振的快速性。本设计采用晶振的频率为 11.0592MHz。晶体频率越高，单片机速度就越快。速度快对存储器的速度要求就高，则要求线间的寄生电容要小。晶体和电容应尽可能与单片机靠近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。本设计的时钟电路图如图 3 所示。图 3 时钟电路3.14 并行输入 8 位移位寄存器 74LS165 设计当 74LS165 的端口 1 由高到低跳变时，并行输入端的数据被置入寄存器；当端口1 为高电平，且时钟禁止端（

12、第 15 脚）为低电平时，允许 TXD（P3.1）串行移位脉冲输入，这时在移位脉冲作用下，数据由右向左方向移动，以串行方式进入串行口的接收缓冲器中。TXD（P3.1）作为移位脉冲输出与所有 75LS165 的移位脉冲输入端 CP 相连；RXD（P3.0）作为串行数据输入端与 74LS165 的串行输出端 7 相连；P2.0 与端口 1 相连，用来控制 74LS165 的串行移位或并行输入；74LS165 的时钟禁止端（第 15 脚）接地，表示允许时钟输入。74LS165 原理图如图 4 所示。图 4 74LS165 原理图3.2 系统软件设计系统软件设计 43.21 流程图设计 利用查询方式查

13、询串行口接收中断标志位 RI 状态控制程序的执行顺序，若 RI=1，则调用服务子程序，否则继续查询；并通过特殊功能寄存器 A 将数据送入 P1 口控制发光二极管的状态。 开始设置堆栈指针先后将P2.0清零置1设置串口方式0且REN=1数据接收完毕？将RI清零读入数据并送至P1口调用延时子程序数据采集结束？结束调用延时子程序NYNY图 5 程序流程图3.22 程序的编写5用 Keil 设计应用程序： KeilC51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机程序语言软件开发系统 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows 界面，

14、编码效率高。按下列步骤使用Keil 进行编程：（1）Project/New u Vision Project/输入工程名 liubing 点击保存，选择单片机型号为Atmel/AT89S52,点击 OK;（2）File/New 新建完之后再按 File/Save 输入 liubing.asm 保存，然后按下列步骤将liubing.Asm 添加到 liubing 工程里，右键点击 Source Group 1/Add File to Group Source Group 1/liubing.Asm/Add；（3）在 asm 文件里用汇编语言编写下列程序ORG 0000HLJMP MAINORG

15、0100HMAIN : MOV SP,#30H ;设置堆栈指针 LCALL DELAY ;调用延时子程序START: CLR P2.0 ;并行置入数据 SETB P2.0 ;允许串行移位 MOV SCON , #10H;设置串口方式 0，允许接收，启动接收 SINT: JNB RI ,SINT;未接收完一帧，等待 CLR RI;RI 标志清零，准备下一次接收 MOV A,SBUF;读入数据并送至 P1 口 MOV P1,A LCALL DELAY0;调用延时子程序 SJMP START SJMP $DELAY : MOV R6,#100;延时子程序设计DEL0 : MOV R5,#100DEL

16、1 : MOV R4,#50DEL2 : DJNZ R4,DEL2 DJNZ R5,DEL16 DJNZ R6,DEL0 RET DELAY0 : MOV R3,#0FFH;延时子程序设计DEL00 : MOV R2,#0FFHDEL01 : DJNZ R2,DEL01 DJNZ R3,DEL00 RET END （4）执行，若有错误会提示出现错误处，对程序进行修改，直至程序正确之后，进行相关设置会生成 HEX 文件。（5）双击 DSN 文件里 AT89S52，选择 Keil 生成的 hex 文件，点击运行，对程序和软件进行调试。3.3 系统仿真系统仿真打开仿真软件 Proteus，按照预先画

17、好的电路原理图在 Proteus 软件中绘制相应图形。绘制完毕后将由 Keilc51 生成的.hex 文件导入单片机进行仿真。仿真图如图 6 所示。7 图 6 系统仿真图3.4 实物制作实物制作将元器件进行合理布局，并按照原理图认真在万能板上安装器件。将拨动开关与其所对应的发光二极管相对应。使晶振紧靠 AT89S52 以减少寄生电容，保证振荡器稳定、可靠地工作。安装完毕后进行焊接电路。焊接完毕后仔细检查电路是否焊接完整。是否有虚焊漏焊等情况。4. 结果与结论4.1 设计结果设计结果经过我们小组同学的集体努力和指导老师的指导后完成了实物电路的焊接，焊接完之后又仔细检查电路的连接，然后接通电源调试

18、。各模块都能够正常工作，基本完成设计任务。4.2 设计结论设计结论通过这次单片机实习，我们小组完成的实物电路板完全实现了任务书预期的要求。在实习的过程中也遇到了很多麻烦：第一，编写程序时感到知识不熟练不能熟悉地写出程序，而且没有编程的思想，经我们多方查阅资料，分析相关例子，并在一起研究探讨以及和指导老师的指导矫正最终完成了程序；第二，在焊接过程中由于长时间没有进行焊接而使焊接的结果不是很美观，要焊接的芯片引脚太多太乱而感到无处下手，尤其是 74LS165 不尽管脚多而且小；第三，由于第一次使用万能板焊接元器件排线比较乱；尽管麻烦很多最终还是完成了电路板的焊接和调试，达到了预期要求。5. 收获与致谢这段时间的实习，加深了对理论知识的理解，同时发觉理论和实际间的差距相当大，平常学习的原理大多在理想的条件下，在实际的情况下不能完全适用。而要想克服实际与理论间的沟壑，必须对课本知识有深刻的理解。虽然课本知识不能完全的解决现实中的问题，但实际问题的解决绝对离不开课本知识。此外，在这次实习中我要感谢给予我帮助和指导的老师以及我的同学，离开了他们的帮助我不可能又快又好的完成设计任务。在此，我要将最真挚的感谢送给他们。6. 参考文献81 张毅刚.单片机原理与应用. 北京：高等教育出版社