【正文】 中南大學(xué)《微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目 指導(dǎo)老師 設(shè)計(jì)者 專業(yè)班級(jí) 設(shè)計(jì)日期 目 錄第一章 微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)的目的意義 1 設(shè)計(jì)目的 1 課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用 1第二章 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù) 3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 3 課程設(shè)計(jì)的要求 3 控制要求 3 設(shè)計(jì)要求 3第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型 4 總體設(shè)計(jì)思想與選型 4 硬件設(shè)計(jì)方案 5 硬件設(shè)計(jì)概要 5 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖 6 選型芯片及其各自功能說(shuō)明 7 89C51的引腳與功能簡(jiǎn)介 7 8155的引腳與功能簡(jiǎn)介 10第四章 軟件設(shè)計(jì) 15 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案概要 15 源程序流程圖及其說(shuō)明 15 主程序流程圖及其說(shuō)明 15 裝貨子程序流程圖及其說(shuō)明 17 投幣子程序流程圖及其說(shuō)明 17 貨物選擇子程序流程圖及其說(shuō)明 18 顯示子程序流程圖及其說(shuō)明 19 中斷子程序流程圖及其說(shuō)明 20第六章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說(shuō)明 22 系統(tǒng)使用說(shuō)明 22 系統(tǒng)調(diào)試 22收獲、體會(huì) 24附錄 系統(tǒng)源程序 25參考文獻(xiàn) 35 自動(dòng)售貨機(jī) 第一章 微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)的目的和意義第一章 微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合課程設(shè)計(jì)的目的意義 課程設(shè)計(jì)目的《微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》是為測(cè)控專業(yè)《微控制器技術(shù)》課程而開設(shè)的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，是通過(guò)設(shè)計(jì)以微控制器為核心的單片機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，加深學(xué)生對(duì)微控制器技術(shù)的了解，進(jìn)一步掌握其程序設(shè)計(jì)與硬件接口技術(shù)。 本課程的主要任務(wù)是運(yùn)用所學(xué)微控制器技術(shù)、微機(jī)原理等方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)以80C32MCU為核心的單片機(jī)數(shù)據(jù)采集、通訊或測(cè)控系統(tǒng)，完成信息的采集、處理、輸出及人機(jī)接口電路等部分的軟、硬件設(shè)計(jì)。 課程設(shè)計(jì)在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用 《微控制器原理及應(yīng)用》是一門技術(shù)性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)是它的一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)。不論是硬件擴(kuò)展、接口應(yīng)用還是編程方法、程序調(diào)試，都離不開實(shí)驗(yàn)課教學(xué)。如果不在切實(shí)認(rèn)真地抓好學(xué)生的實(shí)踐技能的鍛煉上下功夫，單憑課堂理論課學(xué)習(xí)，勢(shì)必出現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)習(xí)與應(yīng)用脫節(jié)的局面。任隨書本上把單片微機(jī)技術(shù)介紹得多么重要、多么實(shí)用、多么好用，同學(xué)們?nèi)匀粫?huì)感到那只是空中樓閣，離自己十分遙遠(yuǎn)，或者會(huì)因此而對(duì)它失去興趣，或者會(huì)感到它高深莫測(cè)無(wú)從下手，這些情況都會(huì)令課堂教學(xué)的效果大打折扣。 《微控制器原理及應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)的目的就是讓同學(xué)們?cè)诶碚搶W(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)完成一個(gè)涉及MCS51單片機(jī)多種資源應(yīng)用并具有綜合功能的小系統(tǒng)目標(biāo)板的設(shè)計(jì)與編程應(yīng)用，使學(xué)生不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件、印制電路板等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、排錯(cuò)調(diào)試、焊接技術(shù)、相關(guān)儀器設(shè)備的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。使學(xué)生增進(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解。使學(xué)生掌握單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O口、串行口通信等。使學(xué)生了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過(guò)程、方法及實(shí)現(xiàn)，為以后設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)打下良好基礎(chǔ)0自動(dòng)售貨機(jī) 第二章 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)第二章 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)內(nèi)容 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)由三個(gè)投幣口組成，可分別投入5角、1元、5元等三種硬幣。當(dāng)購(gòu)買一定數(shù)目的貨物以后，在取物口取出商品，然后在退幣口取出余額。同時(shí)為了指示系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)，配有LL2指示燈，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)根據(jù)提前設(shè)定方式進(jìn)行報(bào)警輸出。 課程設(shè)計(jì)要求 控制要求初始狀態(tài) 貨物數(shù)量由原有量決定。啟動(dòng)操作首先按下裝貨按鈕，將售貨機(jī)中的貨物裝滿（每種貨物十瓶），購(gòu)物操作通過(guò)面板上的按鈕實(shí)現(xiàn)。 購(gòu)買貨物時(shí)應(yīng)是先投幣后選貨物，如果投幣不足紅燈L1會(huì)亮，此時(shí)必須往里加幣，且重新選擇所需貨物，才能取出想要的貨物；若是投幣足夠取物口燈會(huì)亮表示貨物已到取物口，并且可繼續(xù)選擇貨物，直至余額不足；按“退幣鈕”退幣口燈亮表示余額退出。在操作過(guò)程中若是投幣后或購(gòu)買商品10秒鐘不操作，退幣口將自動(dòng)退幣。自動(dòng)售貨機(jī)中的商品有一定數(shù)量，如果售貨機(jī)內(nèi)無(wú)貨，再次選擇相應(yīng)貨物，綠燈L2將會(huì)閃爍通知購(gòu)物人，此時(shí)可選擇其他商品或退幣。 設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出電路原理圖，說(shuō)明工作原理，編寫程序及程序流程圖。自動(dòng)售貨機(jī) 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與選型 總體設(shè)計(jì)思想與選型 自動(dòng)售貨機(jī)是集光、機(jī)、電一體化的獨(dú)立機(jī)構(gòu)，它只需要顧客投幣和按購(gòu)物鍵選擇即可自動(dòng)售貨及退找零錢，其工作程序如下圖31 圖31 自動(dòng)售貨機(jī)時(shí)序圖 售貨機(jī)的工作原理是：（1） 從投幣口送入貨幣，然后通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判斷貨幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。（2）識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。（3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)貨道有貨，哪個(gè)貨道已經(jīng)售完，并等待顧客按鍵選擇商品。（4）顧客選擇商品后，售貨機(jī)自動(dòng)把商品送出，等待顧客取走。（5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蛘呃^續(xù)買商品；如果款額不夠，售貨機(jī)經(jīng)過(guò)延時(shí)予以退幣。（6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。由于系統(tǒng)的局限性，本次設(shè)計(jì)由按鈕來(lái)替代貨幣的投入動(dòng)作，、5元3種投幣金額，使用89C51為系統(tǒng)的核心，完成投幣、裝貨、金額計(jì)算、清零等操作，使用6位共陽(yáng)極LED顯示器來(lái)顯示貨物存量和投入金額。 硬件設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)的硬件部分主要包括裝貨、貨幣投入、選擇貨物、顯示、貨物輸出、退幣以及主機(jī)，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3289C51退幣貨物輸出顯示貨幣投入裝貨選擇貨物 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 硬件設(shè)計(jì)概要 系統(tǒng)的硬件電路主要包括投幣輸入、選擇貨物、貨物輸出、退幣、顯示以及主機(jī)這幾個(gè)重要組成部分。 主機(jī)：核心是89C51，晶振頻率為6MHz。 投幣輸入：、5元3種，在本次設(shè)計(jì)中由按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)3中投幣動(dòng)作，每按下一次代表投一次，之后通過(guò)89C51處理再顯示到LED上。 裝貨：主要完成的功能是在自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)沒(méi)有貨物時(shí)，裝入貨物，本設(shè)計(jì)使用按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)裝貨功能選擇，按下按鈕后，系統(tǒng)自動(dòng)將3種貨物的數(shù)量均設(shè)為10個(gè)。 貨物選擇：本次設(shè)計(jì)可供選擇的貨物有3種，、3元的牛奶，使用3個(gè)按鈕來(lái)完成選擇。 顯示：由六位共陽(yáng)極數(shù)碼顯示管顯示貨物存量和當(dāng)前投幣金額。 貨物輸出：使用LED燈來(lái)表示貨物輸出。 退幣：使用按鈕來(lái)模擬退幣操作，按下按鈕后總金額清零。 硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖 硬件電路原理圖反映了所用到的芯片的連接情況， 也可以清楚看到各硬件是如何連接的，具體請(qǐng)看圖33 選型芯片及其各自功能說(shuō)明 芯片列表 依照設(shè)計(jì)思路，本次設(shè)計(jì)使用了如下芯片：1. 微處理器89C512. 鍵盤顯示接口器件8155 89C51的引腳與功能簡(jiǎn)介I. 89C51單片機(jī)兩種封裝形式:(1) 雙列直插（PDIP）: 40引腳。 (2) 方形（PLCC）封裝形式: 44引腳，有4條引腳是空腳（標(biāo)為NC）。圖34（a）為引腳排列圖。圖34（b）為邏輯符號(hào)圖。 II. 89C51引腳功能：1. 電源引腳Vcc和Vss(1) Vcc ：電源端，接+5V電源。(2) Vss ：接地端。2. 外接晶體引腳XTALl和XTAL2(1) XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端； (2) XTAL2：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。3. 控制信號(hào)引腳 (1) RST / VPD：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)復(fù)位；圖34 89C51單片機(jī)引腳排列及邏輯符號(hào)圖? RST引腳的第二功能：備用電源VPD的輸入端；? 當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障，降低到規(guī)定值時(shí)，此引腳可接備用供電，由VPD向內(nèi)部RAM提供備用供電，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)。 (2) ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào) ? 訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE信號(hào)的輸出用于鎖存低8位地址的控制信號(hào)。? 信號(hào)頻率為振蕩器的1/6；? ALE端可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載；? 對(duì)Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，用于輸入編程脈沖信號(hào)。(3) /PSEN：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) ? 低電平有效，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。(4) /EA(VPP)：片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器選擇端 ? 編程電壓輸入端；? 當(dāng)/EA端為高電平時(shí)，先訪問(wèn)片內(nèi)EPROM；? 當(dāng)/EA端接地時(shí)，只訪問(wèn)片外EPROM；? 在Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，提供編程電壓。 4. I / O引腳(1) P0口（～）：? 第一功能：通用I/O口，用來(lái)輸入/輸出數(shù)據(jù)? 第二功能：當(dāng)CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低8位地址和高8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。(2) P2口（～）：? 第一功能：不擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，作為通用I/O口。? 第二功能：擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址。(3) P1口（～）：? 第一功能：通用I/O口。? 第二功能：片內(nèi)ROM編程或校驗(yàn)時(shí)，輸入片內(nèi)ROM的低8位地址。(4