【正文】 湖南科技大學 單片機 課程設計報告 —— 單片機最小系統(tǒng)的設計與制作 學 院：信息與電氣工程學院 姓 名：馬杰 學 號： 0804040234 指導老師：曾照福 設計時間： — 單片機課程設計 i 目錄 摘要 .................................................................................................................................................. 1 一、設計與制作目的 .......................................................................................................................... 1 二、設計與制作要求 .......................................................................................................................... 1 三、設計方案比較說明 ...................................................................................................................... 1 四、原理說明 .................................................................................................................................... 2 單片機的選擇 ....................................................................................................................... 2 顯示電路 .............................................................................................................................. 4 4*4矩陣鍵盤電路和 4個獨立鍵盤電路 .................................................................................. 4 存儲電路 .............................................................................................................................. 5 LCD接口 .............................................................................................................................. 6 程序下載接口 ....................................................................................................................... 7 電源電路 .............................................................................................................................. 8 溫度測量接口 ....................................................................................................................... 8 跳線電路 ............................................................................................................................ 8 五、程序流程圖及說明 .......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 六、程序清單及注釋 .......................................................................................................................... 9 七、硬件調(diào)試及調(diào)試結果 ................................................................................................................... 9 八、軟件測試及其結果 .................................................................................................................... 10 數(shù)碼管測試 ......................................................................................................................... 10 鍵盤測試 ............................................................................................................................ 10 24C02 存儲電路測試 ............................................................................................................ 10 DS1302 實時時鐘電路測試 .................................................................................................. 10 DS18B20溫度測量電路 測試 ................................................................................................ 10 九、測試儀器及測試結果 ................................................................................................................. 10 十、結果分析及設計心得 ..................................................................................................................11 參考文獻 ..........................................................................................................................................11 附錄 1：原理圖、 PCB 圖以及實物圖 ............................................................................................... 12 附錄 2：程序清單 ............................................................................................................................ 14 附錄 3：元器件清單 ........................................................................................................................ 44 單片機課程設計 1 摘要 隨著單片機的應用越來越廣泛，比如日常生活中的電冰箱、洗衣機、微波爐等等，都是用單片機作為 MCU來控制這些器件，對于我們來說，學習單片機是非常有必要的，而單片機的最小系統(tǒng)更是我們學習單片機的基礎。 此次需要設計的單片機最小系統(tǒng)中，除了電源電路、復位電路、晶振電路外，還需要 4*4矩陣鍵盤、4 個獨立鍵盤、 8 位數(shù)碼管顯示電路、存儲電路、實時時鐘電路、溫度測量接口、 LCD 接口、程序下載接口。因為單片機只有 32個口，所以這 32口如何合理的分配給這些模塊是本設計的重點，但是由于大多數(shù)同學編程還不是過硬，故最好選擇直接用 I/O進行控制的系統(tǒng)，而不要用 鎖存器等在編程中要設置相應模式的器件，這個要求使得對單片機的 32 個 I/O如何分配的問題更加重要。 在設計完這個單片機最小系統(tǒng)后，最起碼要實現(xiàn) 以 下功能： 數(shù)碼管能顯示數(shù)字和字母； 設置按鍵和數(shù)碼管，當按下相應鍵時，可以在數(shù)碼管上顯示設置的數(shù)字和字母，如 A、 b等等；設置數(shù)碼管能使其顯示數(shù)字和字母；設置數(shù)碼管和 24C02芯片，能在掉電后還顯示掉電之前的內(nèi)容；設置 DS1302芯片，能 用數(shù)碼管或液晶 顯示年月日和實時時間 ；設置 DS18B20芯片，能用數(shù)碼管或液晶顯示實時溫度。 最終，為了訓練一定的編程能力，將這些模塊整合到一起用 12864LCD 實現(xiàn)一定的功能，因為設計過程中顯示部分，數(shù)碼管和液晶不能同時用，所以總的程序中沒有將數(shù)碼管顯示體現(xiàn)出來。 一 、 設計與制作目的 (1) 能夠獨立地設計并制作出單片機的最小系統(tǒng)，培養(yǎng)自主學習能力、設計能力以及動手能力。 (2) 了解單片機的結構構造、主要功能等，并且能運用到實踐中去。 (3) 培養(yǎng)解決問題的能力，多思考，勤動手。 (4) 培養(yǎng)編程能力。 二 、 設計與制作要求 （ 1）設計并繪制單片機最小系統(tǒng)電路原理圖，并畫好 PCB圖。 （ 2） 制作 PCB板 并調(diào)試每一個模塊（含軟硬件）。 （ 3）用 12864LCD來做顯示。主要顯示的功能是：能夠顯示年、月、日、星期、時、分、秒，并能通過獨立鍵盤修改；能夠顯示實時溫度；顯示“今天的事： X 件”，能夠通過矩陣鍵盤修改 X的值，并通過設置 24C02使在掉電的時候還能保存 X的值。 （ 4）撰寫設計與調(diào) 試報告。 三 、 設計方案比較說明 設計方案 1：單片機選用 52系列的， 4*4鍵盤和四位一體數(shù)碼管直接用 HD7279A控制，但是這樣寫程序時比較麻煩，還得考慮 HD7279A 的編程。 存儲電路、實時時鐘電路、溫度測量電路采用直接連在I/O上的方式。 設計方案 2：所有的模塊都用 I/O口直接控制，這樣的接法有助于對編程還不是很熟悉的人使用，便于編寫程序。還有就是，數(shù)碼管的顯示內(nèi)容遠少于 LCD可顯示的內(nèi)容，數(shù)碼管可顯示的內(nèi)容 LCD也可顯示，所以選擇了數(shù)碼管和 LCD不同時使用方式。 存儲電路、實時時鐘電路、溫度測量電路采用 跳線方式，當不用其中的一個模塊或者要用這個口來做其他事時，可以將這個口的跳線 帽 取掉，從而達到一口多用又不會混淆的目的。 經(jīng)過比較選擇了方案 2。 其硬件原理框圖如圖 。 單片機課程設計 2 圖 硬件原理框圖 該單片機最小系統(tǒng)包括了復位電路、晶振電路、電源電路、 8 位共陰極數(shù)碼管、 4*4 矩陣鍵盤、 4位獨立鍵盤、 24C02存儲電路、 DS1302實時時鐘電路、 1602和 12864LCD接口、 18B20溫度測量接口，還加了 4個 I/O口的擴展和電源正負極的擴展，功能已經(jīng) 很齊全，下面主要闡述一下引腳分配問題。 因為單片機的四個口都加了上拉電阻，所以在遇到有些要加上拉電阻的元器件時不必再考慮在其電路模塊中加上拉電阻。 4*4 鍵盤采用 ～ ， ～ 來控制其四列； 4個獨立按鍵用的是 ～ ； 8位共陰極數(shù)碼管的位選用 P0口來控制，段選用 8個 PNP做驅動，用 P2 口控制；前面已經(jīng)討論過， LCD 能顯示的內(nèi)容遠比數(shù)碼管能顯示的多，所以用了 P0和 P2來控制LCD， LCD 和數(shù)碼管不能同時用，在板子上用了跳線，當跳線冒蓋上時，采用數(shù)碼管顯示，此 時不能用LCD顯示，當跳線冒拿下時，用 LCD顯示，此時，不能用數(shù)碼管顯示； 24C02存儲