【文章內(nèi)容簡介】 ............................................................................................................ 22 附 錄 ............................................................................................................................ 23 1 前 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、汽車自動化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而單片機(jī) 由于其實用性好、可靠性高、便于擴(kuò)展等特點得到了廣泛的應(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學(xué)習(xí) /開發(fā)板上以供使用者方便使用。同時應(yīng)提供常用的移植性較好的模塊代碼（本設(shè)計選用 C 作為源代碼的編寫工具）。市場上現(xiàn)存的單片機(jī)開發(fā)板很多，因此，要求設(shè)計盡量能夠達(dá)到資源豐富、易用性好、設(shè)計美觀等特點。而 STC89C52 是 STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯 片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 本系統(tǒng)是基于 STC89C52 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，數(shù)碼管、 LCD 顯示器、流水燈。為學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品提供平臺。 2 第 1章 系統(tǒng)概述 設(shè)計題目 基于 stc89c52 單片機(jī)為實驗平臺的應(yīng)用與設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計目的和內(nèi)容 設(shè)計目的 實現(xiàn)流水燈的跳轉(zhuǎn)顯示流動，應(yīng)用中斷實現(xiàn)數(shù)碼管 60 之內(nèi)計數(shù)以及 LCD 顯示不同字符的功能。 在該實驗平臺中完成 LCD 顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、 LED 發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設(shè)計以及功能的實現(xiàn)。 設(shè)計內(nèi)容 利用 STC 系列單片機(jī)作為微控制器開發(fā)一套軟、硬件相結(jié)合的單片機(jī)實驗平臺，主要包括以下內(nèi)容： 電路原理圖設(shè)計，主要包括集 LCD 顯示模塊、串口通信模塊、數(shù)碼管顯示模塊、 LED 發(fā)光二極管、鍵盤等接口電路的設(shè)計； 學(xué)習(xí)集成電路等芯片的焊接方法與技巧，進(jìn)行實際元器件的識別，進(jìn)行電路板焊接； 在 Keil C 環(huán)境下，進(jìn)行軟件設(shè)計。主要包括流水燈、計數(shù) 器、定時器、 LCD字符顯示、鍵盤的控制等功能程序設(shè)計； 針對所開發(fā)的實驗板，結(jié)合器件選擇、原理圖設(shè)計、硬件焊接、軟件編程調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)等方面寫出課程設(shè)計報告 設(shè)計要求 完成綜合實驗平臺的電路結(jié)構(gòu)分析，進(jìn)行模塊分解，掌握各部分電路的工作原理； 獨立完成電路板的焊接，掌握故障排除方法，完成實驗平臺的硬件設(shè)計及開發(fā)； 結(jié)合 Keil C 軟件在焊接無誤的單片機(jī)實驗平臺上開發(fā)出流水燈、 LCD 顯示模塊，通信模塊等程序設(shè)計； 按照要求撰寫課程設(shè)計論文。 設(shè)計步驟 首先對原理圖進(jìn)行研究，對各種數(shù)據(jù)加以分析記錄，看看圖 紙中要求實現(xiàn)什么功能，例如本次實驗要求實現(xiàn)流水燈控制，數(shù)碼管顯示， LCD； 其次通過原理圖對原件在板子上進(jìn)行合理的排布，以達(dá)到排布合理、整潔、清晰、美觀，同時焊接完畢進(jìn)行聯(lián)機(jī)校驗，看焊接是否正確； 然后通過分析原理圖， 在 Keil C 環(huán)境下設(shè)計 編寫出所要求的功 能 程序 ，把編寫好的程序在焊接好的板子上跑，看是否符合實驗要求的功能 ，修改程序達(dá)到所要求的功能 最后通過圖在 Protues 中畫出原理圖，然后報改好的程序在畫完的原理圖中運行，修改圖中連接不當(dāng)或錯誤，保存運行的結(jié)果 3 第 2章 整體設(shè)計方案 開發(fā)板整體外觀 圖 21 開發(fā)板整體外觀圖 整板電路 PROTUES 仿真電路 圖 22 Protues 仿真原理圖 4 軟件功能描述 Keil C簡介： Keil C51 是 美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容 單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個 集成開發(fā)環(huán) 境（ uVision）將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN202WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍 。 Proteus 功能模塊介紹： Protues 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具 有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真 單片機(jī) 及外圍器件。它是目前最好的仿真 單片機(jī) 及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到 單片機(jī) 愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的 教師 、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機(jī) 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。迄今為止是世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺 ,模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2021 年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MATLAB等多種編譯 . roSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真；超過 27000 個仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計仿真器件， Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；多樣的激勵源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav 文件）、指數(shù)信號、單頻 FM、 數(shù)字時鐘 和碼流，還支持文件形式的信號輸入； 豐富 的 虛擬儀器 ： 13 種虛擬儀器， 面板 操 作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計 /計數(shù)器、邏輯探頭、 虛擬終端 、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等； 生動的仿真顯示：用色點顯示引腳 的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對地電壓大小，結(jié)合動態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動； 高級圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項指標(biāo)，包括工作點、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉 頻譜分析 等，還可以進(jìn)行 一致性分析。 5 仿真軟件 PROTUES 中的效果圖 圖 23數(shù)碼管顯示仿真結(jié)果 6 圖 24流水燈仿真效果顯示 圖 25 液晶顯示效果圖 7 第 3章 硬件電路設(shè)計 兩位一體共陰數(shù)碼管 數(shù)碼管概述 數(shù)碼管也稱 LED數(shù)碼管 ，晶美、光電、不同行業(yè)人士對數(shù)碼管的稱呼不一樣，其實都是同樣的產(chǎn)品。 數(shù)碼管 按段數(shù)可分為 七段數(shù)碼管 和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個 發(fā)光二極管 單元（多一個小數(shù)點顯示）；按能顯示多少個“8” 可分為 1位、 2 位、 3位、 4 位、 5位、 6位、 7 位等數(shù)碼管；按發(fā)光二極管單元連接方式可分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極 COM 接到 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極 (COM)的數(shù)碼管，共陰數(shù)