【正文】 2 項目的設(shè)計概述 ..................................................... 2 第 2 章 硬件設(shè)計 ......................................... 4 單片機的引腳 ....................................................... 4 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ................................................... 4 電源電路 ........................................................... 5 時鐘 電路 ........................................................... 6 復位 電路 ........................................................... 7 顯示電路部分 ....................................................... 7 AT89C51單片機最小系統(tǒng) .............................................. 8 第 3 章 總體設(shè)計 ......................................... 10 3． 1 硬件電路設(shè)計及描述 ............................................... 10 軟件設(shè)計流程及描述 ................................................ 11 第 4 章 總結(jié) ............................................ 17 結(jié)論 .............................................................. 17 課程設(shè)計體會 ...................................................... 17 致謝 ................................................... 18 參考文獻 ............................................... 19 附錄 ................................................... 20 1 第 1 章引言 引言 微型計算機簡稱微機，由于具備人腦某些功能，所以又叫做微機。是由大規(guī)模集成電路組成的、體積較小的電子計算機。它是以微處理器為基礎(chǔ)，配以內(nèi)存儲器及輸入輸出接口相應(yīng)的輔助電路構(gòu)成的裸機。把微型計算機集成在一個芯片上即構(gòu)成單片微型計算機。學習微機原理與接口技術(shù)，主要 內(nèi)容包括微型計算機體系結(jié)構(gòu)、 8086 微處理器和指令系統(tǒng)、匯編語言、設(shè)計以及微型計算機各個組成部分，而其中很大一塊就是匯編語言的學習。 匯編語言是面向 機器的程序設(shè)計語言，也是利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。用匯編語言編寫的程序由于目標程序占用內(nèi)存少，運行速度快，它有著高級語言就可替代的用途。因此，學習匯編語言是很必要的。通過學習匯編語言可以體會它的作用。 本設(shè)計用 4 個開關(guān)按鍵控制 8 個發(fā)光二極管，組成為一排跑馬燈進行各種樣式的亮燈形式，在中斷程序中處理多個按鍵動作的響應(yīng)，以控制一排跑馬燈的工作。 通過本次課程設(shè)計讓我們進一步深入?yún)R編語言的學習，掌握單片機的接口設(shè)計技術(shù)，將理論知識聯(lián)系實際，進一步學習微機原理與接口技術(shù)的相關(guān)知識，為以后深入學習打下良好的基礎(chǔ)。 項目開發(fā)背景 單片機這門課程對于我們大多數(shù)人而言都是比較難學且比較枯燥的一門學科，所以要學好單片機必須與實際操作聯(lián)系起來，這樣才會達到學習的效果，在這本書里面，我們重點講了 AT89C51，它是一個有著四十引腳的多功能集成塊，我們可以利用它完成一些最小的單片機系統(tǒng)及功能。 課程設(shè)計是單片機課程教學的最后一個環(huán)節(jié)，是對我進行全面的系統(tǒng)的訓練 。進行課程設(shè)計可以讓我們把學過的比較零碎的知識系統(tǒng)化，真正的能夠把學過的知識落到實處，能夠開發(fā)簡單的系統(tǒng)，也進一步激發(fā)了學生再深一步學習的熱情，因此課程設(shè)計是必不少的，是非常必要的。 但是，在實踐中，我們掌握的理論知識和實踐知識有限；另一方面課程設(shè)計的時間有限，一般不多于兩周。要想在規(guī)定時間內(nèi)，運用自己有限的知識去獨立完成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的全部設(shè)計、制作和調(diào)試是不現(xiàn)實的。在兩周的時間內(nèi)，我們用絕大部分時 2 間編寫程序，就像陷入深谷中，反而不知整個系統(tǒng)的全貌。實際上涉及編程的問題的不同，程序就不同，而一些通用程 序如多字節(jié)算術(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換等均有參考資料可查。 近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷的走向深入。所謂單片機是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元和數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器及其他 I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個最小的計算機系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機則加上上中斷單元，定時單元及 A/D 轉(zhuǎn)換等更復雜，更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應(yīng)用更廣泛。隨后 INTEL 公司推出了影響面更大、應(yīng)用更廣的 MCS48 系列單片機。單片機誕生于 20 世紀 70 年代，像美國 F8 單片微型計算機。 項目開發(fā)意義 由于單片機技術(shù)在各個領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單 1 片機，在單片機家族的眾多成員中 MCS51 系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于 MCS51系列單片機開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。 單片機最小系統(tǒng)是在以 MCS51 單片機為基礎(chǔ)上擴展，使其能更 方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為在實時檢測和自動控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本課題設(shè)計主要在MCS51 單片機上擴展 I/O 口，復位電路，晶振電路， LD 顯示電路。適合于我們學生用于單片機的學習掌握和一些各種科研立項等的需求。 本次畢業(yè)設(shè)計給了我一個實踐的機會，鍛煉了自己適 應(yīng)社會的能力以及意志。在實踐中也加深了對理論知識的理解。積累了經(jīng)驗。為畢業(yè)后走向社會打下了良好的基礎(chǔ)。 項目的設(shè)計概述 本程序設(shè)計意在展示跑馬燈的色彩樣式及“跑馬”變換效果，如果將跑馬燈做大，會有很高的觀賞價值。 我查閱書籍資料，瀏覽網(wǎng)上的各種作品及代碼，通過各種實現(xiàn)代碼的比較，和各種優(yōu)化，總結(jié)出本程序，以較優(yōu)秀的代碼實現(xiàn)各種可控的“跑馬”功能。 3 本設(shè)計的中斷程序要對多個按鍵動作進行響應(yīng)，燈光變換的花樣有 4 種，用 4 個按鍵 k1,k2,k3,k4 切換。進入程序后，程序作雙向流水燈；按下 k1 鍵，程序作左向 流水燈 。 按下 k2按鍵程序作右向流水燈 。 按下 k3鍵為亮點向中間移動 。 按下 k4 鍵為執(zhí)行亮點向兩邊移動。 4 第 2 章 硬件設(shè)計 單片機的引腳 單片機引腳如圖 21 所示。 圖 2 1 單片機引腳 （ 1）電源： 40 號引腳 VCC 是芯片電源，接 +5V。 20 號引腳 VSS 為電源接地端。 （ 2）時鐘引腳： XTAL2（ 18 號腳）采用內(nèi)部時鐘電路時，外接晶體振蕩器；采用外部時鐘電路時，此引腳接地。 XTAL1（ 19 號腳）采用內(nèi)部時鐘電路時 ，外接晶體振蕩器；采用外部時鐘電路時，此引腳接外部時鐘源。 （ 3）控制引腳： ALE/為地址鎖存允許信號，用來把低 8 位地址鎖存到外部地址鎖存器。 ALE 引腳以不變的 1/6 振蕩頻率周期性地發(fā)出正脈沖信號，可用做對外輸出的時鐘信號。 （ 4） I/O 口線： P0 口（ 32～ 39 號腳）為雙向輸入 /輸出端口。 P1 口（ 1～ 8 號腳）為準雙向輸入 /輸出端口。 P2 口（ 21～ 28 號腳）為準雙向輸入 /輸出端口。 P3 口（ 10～ 17 號腳）為準雙向輸 入 /輸出端口。 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 51 系列單片機主要包括 CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及接口電路等各組成部分 ,單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示。 5 22 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) : ① 1 個 8 位的 CPU。 ② 時鐘電路。 ③ 程序存儲器。 ④ 數(shù)據(jù)存儲器。 ⑤ 定時器 /計數(shù)器。 ⑥ 4 個并行口。 ⑦ 1 個全雙工串行口。 ⑧ 5 個中斷源。 電源電路 23 電源電路 電源模塊通過 7805 穩(wěn)壓之后穩(wěn)定的輸出 5v 電壓，以供整個系統(tǒng)工作，電源電路如圖 23 所示。 7805 系列為三端正穩(wěn)壓電路 ,TO220 封裝，能提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。雖然是 6 固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。主要特點： 輸出電流可達 1A，輸出電壓有： 5V，過 熱保護，短路保護，輸出晶體管 SOA 保護。 時鐘電路 24 時鐘電路 在設(shè)計時鐘電路之前，時鐘電路如圖 24 所示，讓我們先了解下 51 單片機上的時鐘管腳： XTAL1（ 19 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。 XTAL2（ 18 腳） ：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。 XTAL1 和 XTAL2 是獨立的輸入和輸出反相放大器，它們可以被配置為使用石英晶振的片內(nèi)振蕩器，或者是器件直接由外部時鐘驅(qū)動。圖中采用的是內(nèi)時鐘模式，即采用利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在 XTAL XTAL2 的引腳上外接定時元件（一個石英晶體和兩個電容），內(nèi)部振蕩器便能產(chǎn)生自激振蕩。一般來說晶振可以在 ～ 12MHz 之間任選，甚至可以達到 24MHz 或者更高，但是頻率越高功耗也就越大。在本實驗套件中采用的 的石英晶振。和晶振并聯(lián)的兩個電容的大小對振蕩頻率有微小影響，可以起到頻率微調(diào)作用。當采用石英晶振時，電容可以在 20 ～ 40pF 之間選擇（本實驗套件使用 30pF）；當采用陶瓷諧振器件時，電容要適當?shù)卦龃笠恍?，?30 ～ 50pF 7 之間。通常選取 33pF 的陶瓷電容就可以了。 復位電路 圖 25 復位電路圖 在單片機系統(tǒng)中，復位電路是非常關(guān)鍵的，當程序跑飛（運行不正常）或死機（停止運行）時，就需要進