【正文】 目錄、 實(shí)訓(xùn)目的、實(shí)訓(xùn)要求、實(shí)訓(xùn)任務(wù)（功能描述）正文（包括前言、方案論述、各硬件電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)）、后語(yǔ)（包括、總結(jié)與體會(huì)、 謝詞、參考文獻(xiàn)、 附錄：電路原理總圖、 PCB 印刷版總圖、單片機(jī)實(shí)物總圖、所用元器件清單、程序源清單。 除要有電路圖 ， 元器件圖、表等外，還要有相關(guān)電路、元器件圖、表的工作原理、作用，分析說(shuō)明 ，有 計(jì)算 的要有 計(jì)算過(guò)程等。 根據(jù)所設(shè)計(jì)好的電路，利用 Proteus 或 Protel 工具軟件繪制電路原理圖、制作 PCB 印刷板圖、并 編制 元器件清單。 并 用 Keil C51 進(jìn)行調(diào)試、編譯、 生成 ***.hex 文件 。 4 3 緒論 引言 單片機(jī)全稱叫單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer） ,是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī) 。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇： ： ,例如精密的測(cè)量設(shè)備 控制中的應(yīng)用 ：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 ，電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作 中隨處可見(jiàn)的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用 ：如音樂(lè)集成單片機(jī)，看似簡(jiǎn)單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機(jī)的原理），就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。本系統(tǒng)就是充分利用了 8051 芯片的I/O 引腳。 發(fā)展?fàn)顩r 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝三個(gè)方向發(fā)展；這三個(gè)方向就是：巨型化，單 5 片化，網(wǎng)絡(luò)化。單片機(jī)在出現(xiàn)時(shí)， Intel公司就給其單片機(jī)取名為嵌入式微控制器（ embedded microcontroller）。這一點(diǎn)是巨型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的水平。下面分別就這四個(gè)方面說(shuō)明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況。 有的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊 CAN。特別是在單片機(jī)C167CS32FM 中，內(nèi)部還含有 2 個(gè) CAN。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬調(diào) 制控制電路，這些單片機(jī)有 Fujitsu 公司的MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的 MC68HC08MR1 MR24 等。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核（ TrCore）結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和 DSP 核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，最后一個(gè)是外圍專用集成電路（ ASIC）。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講， DSP 是單片機(jī)的一種類型，但其作用主要反映在高速計(jì)算和特殊處理如快速傅立葉變換等上面。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。這些單片機(jī)都是高檔單片機(jī)， MCU 都是 32 位的，而 DSP 采用 16 或32 位結(jié)構(gòu)，工作頻率一般在 60MHz 以上。 Philips 公司的單片機(jī) P87LPC762 是一個(gè)很典型的例子，在空閑時(shí)，其功耗為 mA，而在節(jié)電方式中，其功耗只有 。它的低功耗方式有 LPM LPM LPM4 三種。在 LPM3 時(shí)，振蕩器處于 32kHz，這時(shí)功耗只有 ?A。 現(xiàn)在單片機(jī)的封裝水平已大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。這是 PIC12CXXX 系列。擴(kuò)大電源電壓范圍以 及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一。而一些廠家，則生產(chǎn)出可以在 ～ 6V 的條件下工作的單片機(jī)。而 TI 公司的 MSP430X11X 系列的工作電壓也是低達(dá) 的。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。目前，把單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)和 Inter 連接已是一種趨勢(shì)。這種技術(shù)在互聯(lián)上存儲(chǔ)及訪問(wèn)大量數(shù)據(jù)是合適的，但對(duì)于控制嵌入式器件就成了殺雞用牛刀 了。為了使復(fù)雜的或簡(jiǎn)單的嵌入式設(shè)備，例如單片機(jī)控制的機(jī)床、單片機(jī)控制的門鎖，能切實(shí)可行地和 Inter連接，就要求專門為嵌入式微控制器設(shè)備設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使嵌入式設(shè)備可以和Inter 相連，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行過(guò)程控制。這方面較為典型的有 emWare 公司和 TASKING 公司。這個(gè)技術(shù) 包括三個(gè)主要部分：即 emMicro， emGateway和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器使用 emObjicts 進(jìn)行顯示和嵌入式設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。否則，將要求 emGateway 和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器相互配合。 目前，單片機(jī)應(yīng)用中提出了一個(gè)新的問(wèn)題：這就是如何使 8 位、 16 位單片機(jī)控制的產(chǎn)品，也即嵌入式產(chǎn)品或設(shè)備能實(shí)現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)互連？ TASKING 公司目前正在為解決這個(gè)問(wèn)題提供了途徑。嵌入互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 ETI（ embed the Inter Consortium）正在緊密 合作，共同開(kāi)發(fā)嵌入式 Inter 的解決方案。 單片機(jī)應(yīng)用的可靠性技術(shù)發(fā)展 在單片機(jī)應(yīng)用中，可靠性是首要因素為了擴(kuò)大單片機(jī)的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域，提高單片機(jī)自身的可靠性是一種有效方法。這樣，就提高了單片機(jī)工作的可靠性。 低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動(dòng)技術(shù) 在傳統(tǒng)的單片機(jī)中，電源及地線是在集成電路外殼的對(duì)稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對(duì)對(duì)稱點(diǎn)上?，F(xiàn)在，很多單片機(jī)都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。 現(xiàn)在為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要，很多單片機(jī)的輸出能力都有了很大提高， Motorola 公司的單片機(jī) I/O 口的灌拉電流可達(dá) 8mA 以上，而 Microchip 公司的單片機(jī)可達(dá) 25mA。這些電流較大的驅(qū)動(dòng)電路集成到芯片內(nèi)部在工作時(shí)帶來(lái)了各種噪聲，為了減少這種影響，現(xiàn)在單片機(jī)采用多個(gè)小管子并聯(lián)等效一個(gè)大管子的方法，并在每個(gè)小 管子的輸出端串上不同等效阻值的電阻，以降低 di/dt，這也就是所謂 跳變沿軟化技術(shù) ，從而消除大電流瞬變時(shí)產(chǎn)生的噪聲。對(duì)于要求可靠性較高的系統(tǒng)，低頻外時(shí)鐘有利于降低系統(tǒng)的噪聲。Motorola 公司的 MC68HC08 系列及其 1 6/32 位單片機(jī)就采用了這種技術(shù)以提高可靠性。 可靠性及應(yīng)用越來(lái)越水平高和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向。 所集成的部件越來(lái)越多； NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）公司的單片機(jī)已把語(yǔ)音、圖象部件也集成到單片機(jī)中，也就是說(shuō)，單片機(jī)的意義只是在于單片集成電路， 9 而不在于其功能了；如果從功能上講它可以講是萬(wàn)用機(jī)。 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步，最終人們可能發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來(lái)越 小，甚至難以辨認(rèn)。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則我們就看不到“流水”效果了。 10 5 基于單片機(jī)的 流水 燈設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體（ 方案）設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 根據(jù)設(shè)計(jì)功能描述，如果要讓接在 口的 LED1 亮起來(lái)，那么只要把 口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤?；相反，如果要接? 口的 LED1 熄滅，就要把 口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接?～ 口的其他 7 個(gè) LED 的點(diǎn)亮和熄滅的方法同 LED1。在此我們還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，我們?cè)诳刂贫O管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí) 間，否則我們就看不到“流水”效果了。 圖 65 復(fù)位電路 晶振部分 晶振電路由兩個(gè) 30PF 的普通電容和一個(gè)晶振組成，晶振兩端分別連接第 119 腳，它的作用是產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) 圖 66 晶振電路 LED 顯示部分 如下圖所示， LED 顯示部分由 8 個(gè) LED 分別串聯(lián)之后接到單片機(jī)的 1～ 9 腳，限流電阻為 1K 歐姆， 經(jīng)過(guò) LED 的電流大概為 10mA。軟件編程是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)重要的組成部分，是單片機(jī)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。 位控法 這是一種比較笨但又最易理解的方法，采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制 P1 口的每一個(gè)位輸出高低電平，從而來(lái)控制相應(yīng) LED 燈的亮滅。我們?cè)诔绦蛞婚_(kāi)始就給 P1 口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓 先低，其他位為高，然后延時(shí)一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至 P1 口，這樣就實(shí)現(xiàn)“流水”效果啦。具體編程如下所示，程序結(jié)構(gòu)確實(shí)簡(jiǎn)單了很多。運(yùn)用查表法所編寫(xiě)的流水燈程序，能夠?qū)崿F(xiàn)任意方式流水，而且流水花樣無(wú)限，只要更改流水花樣數(shù)據(jù)表的流水?dāng)?shù)據(jù)就可以隨意添加或改變流水花樣，真正實(shí)現(xiàn)隨心所 欲的流水燈效果。具體源程序如下， TAB 標(biāo)號(hào)處的數(shù)據(jù)表可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)效果的要求任意修改。 每行的格式應(yīng)為：標(biāo)號(hào)： 命令 參數(shù) ；注釋 。需要使用標(biāo)號(hào)時(shí)標(biāo)號(hào)后面必須有“：”（冒號(hào)），而命令語(yǔ)句和參數(shù)之間必須用空格分開(kāi)，如果命令有多個(gè)參數(shù)，則參數(shù)與參數(shù)之間必須用“，”（逗號(hào)）分開(kāi)，需要注釋時(shí)注釋前必須用“；”（分號(hào)），“；”后面的語(yǔ)句可以寫(xiě)任何字符，包括漢字用于解釋前面的匯編語(yǔ)句，它將不參與匯編，不生成代碼。 標(biāo)號(hào)是標(biāo)志程序中某一行的符號(hào)名，編譯后標(biāo)號(hào)的數(shù)值就是標(biāo)號(hào)所在行代碼的地址?；蚱渌囊恍┨厥夥?hào)，也不能用漢字，可以用數(shù)字作標(biāo)號(hào)，但必須用字母開(kāi)頭。（如上面程序中的 AJMP START 中的 START 是不能再有：）。由于標(biāo)號(hào)的 長(zhǎng)度沒(méi)有限制，可以用有意義的英文或漢語(yǔ)拼音來(lái)說(shuō)明行，使源程序讀起來(lái)更方便。 小燈控制程序 ORG 0 START: MOV DPTR,TAB LOOP : CLR A MOVC A,A+DPTR CJNE A,0FFH,SHOW AJMP START SHOW: MOV P1,A ACALL DELAY INC DPTR AJMP LOOP DELAY:MOV R5,2 D0:MOV R7,250 20 D1:MOV R6,250 D2:DJNZ R6,D2 DJNZ R7,D1 DJNZ R5,D0 RET TAB: DB 11111