【正文】 編號(hào)： 079050241024 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目： 基于 51 單片機(jī)的學(xué)習(xí) /開發(fā)板的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 物理與電子信息學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 年 級(jí)： 07 級(jí) (1)班 姓 名： 劉志強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 周昆鵬 完成日期： 2022 年 5 月 23 日 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 目 錄 摘 要 .............................................................. 1 Abstract ............................................................. 2 引 言 .............................................................. 3 一 設(shè)計(jì)方案 ...................................................... 3 系統(tǒng)功能分析 ............................................... 3 芯片選型 ................................................... 4 二 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 8 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) ................................... 8 輸入部分的設(shè)計(jì) ............................................. 9 顯示部分的設(shè)計(jì) ............................................ 11 AD 和 DA 設(shè)計(jì) ............................................ 13 串 口的設(shè)計(jì) ................................................ 14 其它電路設(shè)計(jì) .............................................. 15 三 開發(fā)板功能驗(yàn)證 ............................................... 20 矩陣鍵盤 +數(shù)碼管顯示 數(shù)字和字符 ............................. 20 TLC2543+數(shù)碼管顯示 05V 可調(diào)直流電壓 ...................... 21 DAC0832+數(shù)碼管控制 發(fā)光二極管的亮暗顯示 .................. 22 1602 顯示字符 ............................................. 23 AT24C04+LCD 顯示單片機(jī)向外接 ROM 存取數(shù)據(jù)的過程 ......... 24 DS1302+1602 顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘 .................................. 24 串口實(shí)驗(yàn) .................................................. 25 結(jié) 語 ............................................................. 27 參考文獻(xiàn) ........................................................... 28 致 謝 ............................................................. 29 作者簡介 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 1 摘 要 為了讓單片機(jī)使用者有更好的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的條件，在參考了許多單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，本文提出了一款資源豐富，使用簡便，附帶程序源代碼的 51 單片機(jī)學(xué)習(xí) /開發(fā)板的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。 本設(shè)計(jì) 是基于 51 單片機(jī)的學(xué)習(xí) /開發(fā)板，主要分為硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件功能驗(yàn)證兩個(gè)部分。硬件部分涵蓋了單片機(jī)學(xué)習(xí)及應(yīng)用過程中使用到的大部分硬件資源，如 LCD 顯示器、 AD 和 DA 轉(zhuǎn)換器、數(shù)碼管顯示器、鍵盤輸入等 。 并具有一定的擴(kuò)展性；軟件附有各模塊的 C 程序?qū)嵗?，可與硬件資源實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)。為單片機(jī)的學(xué)習(xí)和開發(fā)提供軟硬件資源平臺(tái)。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) ； 學(xué)習(xí) /開發(fā)板 ； 硬件資源 ； C 程序 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 Abstract In order to let singlechip microputer users are better learning, application and development of singlechip microputer system conditions, in reference to the many MCU development based on board design, this paper puts forward a paragraph is rich in resources, easy to use, the source code 51 singlechip microputer incidental learning/development board detailed design proposal. This design is based on 51 MCU learning/development board, mainly divides into hardware system design and software design. Hardware covers the microcontroller learning and application process in use of the most hardware resources, such as LCD monitor, the AD and DA converter, digital tube display, etc., and has certain expandability。 Software with each module with C program examples, hardware resources to achieve the alignment. The learning and development for microcontroller provides software and hardware resource platform. Keywords: MCU； learning/development board； hardware； C program 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 3 引 言 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在電訊技術(shù)、工業(yè)控制、汽車自動(dòng)化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而 51 單片機(jī)由于其實(shí)用性好、可靠 性高、便于擴(kuò)展等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機(jī)，可以將經(jīng)常應(yīng)用到的單片機(jī)外圍電路集成到一個(gè)學(xué)習(xí) /開發(fā)板上以供使用者方便使用。同時(shí)應(yīng)提供常用的移植性較好的模塊代碼（本設(shè)計(jì)選用 C 作為源代碼的編寫工具）。市場(chǎng)上現(xiàn)存的單片機(jī)開發(fā)板很多，因此，要求設(shè)計(jì)盡量能夠達(dá)到資源豐富、易用性好 、設(shè)計(jì)美觀等特點(diǎn)。 本系統(tǒng)是基于 51 單片機(jī)的學(xué)習(xí) /開發(fā)板，集成了單片機(jī)應(yīng)用過程中常用到的硬件資源，如鍵盤（獨(dú)立鍵盤、矩陣鍵盤） 、 數(shù)碼管、 LCD 顯示器 、 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，外接存儲(chǔ)等。為學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品提供平臺(tái)。 一 設(shè)計(jì)方 案 系統(tǒng)功能分析 硬件功能 1 輸入功能 系統(tǒng)需要有輸入數(shù)據(jù)的功能，如按鍵輸入。按鍵分為獨(dú)立按鍵和矩陣按鍵，獨(dú)立按鍵的特點(diǎn)是操作簡便，矩陣按鍵有占用 I/O 口少的特點(diǎn)，考慮到實(shí)際應(yīng)用中這兩種按鍵會(huì)經(jīng)常用到，因此都要設(shè)計(jì)。 2 顯示功能 系統(tǒng)選用三種顯示方法，分別為 LED 顯示、段數(shù)碼管顯示、 LCD 液晶顯示器顯示 。 以達(dá)到監(jiān)控單片機(jī)工作狀態(tài)和顯示輸出結(jié)果的目的。 （ 1） LED 選擇 8 個(gè)紅色發(fā)光二極管，采用共陽接法（即單片機(jī)輸出 0 時(shí)二極管亮，輸出 1 時(shí)二極管滅），用 P0 口輸出數(shù)據(jù)，來顯示端口的電平狀態(tài)。 （ 2） 數(shù)碼管 選擇 8 位 8 段數(shù)碼管作為單片機(jī)的 數(shù)字和 字符輸出（可顯示數(shù)字 “09”，字符“af”） 。 數(shù)碼管顯示的特點(diǎn)是快速直觀。 （ 3） LCD 液晶 選擇字符型液晶顯示器 1602 作為單片機(jī)輸出字符的顯示。 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 4 3 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 單片機(jī)在控制過程中經(jīng)常要在外部采集到模擬信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)為單片機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)處理后再轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)輸出，控制外設(shè)的正常運(yùn)行。 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 的通信方式 有串行和并行兩種，為了達(dá)到學(xué)習(xí)的目的，要求模數(shù)轉(zhuǎn)換用串行的通信方式，數(shù)模轉(zhuǎn)換用并行的通信方式。 4 串口及其他外圍電路 （ 1） 串口 串口是單片機(jī)應(yīng)用過程中最常用到的部件 之一，它具有通信簡單，通信用線少，可級(jí)聯(lián)多個(gè)外設(shè)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)與其他外設(shè)的通信。要求開發(fā)板實(shí)現(xiàn)串口的功能 。 （ 2） 其它功能 外接存儲(chǔ) 電路 、實(shí)時(shí)時(shí)鐘 電路 ，報(bào)警電路等都應(yīng)該具備。 軟件功能 單片機(jī)系統(tǒng)是由硬件資源和軟件代碼聯(lián)合起來工作的。因此，作為一個(gè)完整的學(xué)習(xí) /開發(fā)板，還要求有必要的源代碼， C 語言既具有 高級(jí)語言 的特點(diǎn)，又具有 匯編語言 的特點(diǎn)，最重要的是，它具有很好的移植性，因此，它的應(yīng)用范圍非常廣泛，所以系統(tǒng)的所有實(shí)例代碼都用 C 編寫 。 為了使開發(fā)板學(xué)習(xí)和使用更加方便，設(shè)計(jì)中分模塊編寫源代碼，比如將 LCD液晶顯示器和 AT24C04 的硬件功能聯(lián)合起來編寫一個(gè)驗(yàn)證代碼。這樣可以使使用者直觀的把硬件和軟件聯(lián)合起來。 芯片選型 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是將 CPU、存儲(chǔ)器、總線、 I/O 接口電路 集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上。單片機(jī)具有體積小、功能全 、 價(jià)格低廉 等 突出優(yōu)點(diǎn) 。 與其對(duì)應(yīng)的軟件也 非常豐富。 AT89S52 單片機(jī)是以 MCS51 核心技術(shù)為其內(nèi)核，采用高性能、低功耗、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)的 8 位微控制器。其具有 8KB 可在線 ISP 編程的 Flash 存儲(chǔ)器，32 個(gè)可編程 I/O 接口， 3 個(gè)可編程 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，具有 8 個(gè)中斷源、 6 個(gè)中斷矢量、 2 級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)，全雙工 UART 串行通信口， 1000 次擦寫周期 等 特點(diǎn) 。 內(nèi)蒙古民族大學(xué)本科生畢業(yè)論文 5 AT89S52 的引腳排列圖如 圖 11 所示 。 圖 11 AT89S52 單片機(jī)引腳