1、1题 目 4 级流水灯闪烁学生姓名: 学生学号: 0902010322 专业方向: 电子信息工程技术 指导教师: 指导单位: 2011 年 11 月 12 日摘要2现代社会新技术层出不穷，在电子领域尤其是在自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，将很快被单片机这个后起之秀超越并取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，因此，单片机将成为智能控制系统的核心。单片机应用技术是作为将要从事单片机开发方面的技术人员所必需掌握的。单片机技术包含有硬、软两个方面的技术。硬件是以单片机为核心，再加以其他各元器件组成的电子电路的一个实体。通过本次毕业课题的设计、制作、调试
2、，其目的是让电子信息工程专业的毕业生通过自己完全动手制作一些实际电子产品，掌握一定的电子产品设计、制作技能和力。让学生完全体调试技术，巩固电子技术的理论知识，锻炼和提高学生的动手能力和综合运用知识解决实际问题的能力及实践动手能验电子产品开发的全过程，把学生培养成为电子信息领域内的高级应用型技术人才。【关键词】AT89C51 芯片；LM7805 稳压器芯片；keil C51 程序；键盘矩阵电路；LED。 引言3单片机技术的飞速发展及其应用已经广泛的渗透到国民经济的各个领域，处处影响着人们的生活，它的出现给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前，单片机仍以其高可靠性、高性价比，在工业控制系统
3、、数据采集系统、智能化仪器仪表、智能家电等诸多领域得到了广泛的应用。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，因此，单片机将成为智能控制系统的核心。单片机的种类繁多，51 系类单片机是国内目前应用最广泛的一种 8 位单片机之一。随着嵌入式系统，片上系统等概念的提出和普及接受及应用，51 单片机的发展进入了一个新的阶段。许多专用功能芯片的内核集成了 51单片机，与 51 系类单片机兼容的微控制器以 IP 核的方式不断地出现在FPGA 的片上系统中，因此，为了设计出完善的应用系统，必须在实际工作中勤于实践，逐步积累这方面的经验。随着社会对单片机应用人才的需要，它已经成为工科大学生的必修课程
4、之一。本次设计要符合的要求有：用键盘来控制流水灯的亮灭速度，同时还必须自己设计单片机正常工作所需要的电源电路，有独立的停止，复位等一些列功能于一体的单片机智能系统。4第一章 单片机的概述1.1 单片机的定义单片机的定义单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技把具有数据处理能力的中央处理器 CPU 随机存储器 RAM、只读存储器 ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、 A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机在结构上由运 算 器 、 控 制 器 、 存 储 器 、 输 入 输
5、出 设 备 五 大 部 分 构 成 。 如 单 片 机电 源 结 构 图 （ 图 1-1） 。图 1-11.2 单片机的发展阶段单 片 机 诞 生 于 1971 年 ， 经 历 了 SCM、 MCU、 SoC 三 大 阶 段 。1971 年 intel 公 司 研 制 出 世 界 上 第 一 个 4 位 的 微 处 理 器 ；Intel 公 司 的 霍 夫 研 制 成 功 世 界 上 第 一 块 4 位 微 处 理 器 芯 片 Intel 4004， 标 志 着 第 一 代 微 处 理 器 问 世 ， 微 处 理 器 和 微 机 时 代 从 此 开 始 。1971 年 11 月 ， Intel
6、 推 出 MCS-4 微 型 计 算 机 系 统 （ 包 括4001 ROM 芯 片 、 4002 RAM 芯 片 、 4003 移 位 寄 存 器 芯 片 和 4004微 处 理 器 ） ， 1972 年 4 月 ， 霍 夫 等 人 开 发 出 第 一 个 8 位 微 处理 器 Intel 8008。 由 于 8008 采 用 的 是 P 沟 道 MOS 微 处 理 器 ， 也属 第 一 代 微 处 理 器 。 51973 年 intel 公 司 研 制 出 8 位 的 微 处 理 器 8080； 1973 年 8 月 ，霍 夫 等 人 研 制 出 8 位 微 处 理 器 Intel 808
7、0， 以 N 沟 道 MOS 电 路取 代 了 P 沟 道 ， 第 二 代 微 处 理 器 就 此 诞 生 。 1976 年 intel 公司研制出 MCS-48 系列 8 位的单片机，这也是单片机的问世。1.3 单片机的特点（1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内 ROM： 8KB 以下；（2）内 RAM：256KB 以内；（ 3）可靠性高 ； （4）易扩展，控制功能强易于开发。第二章 单片机的发展前景及应用2.1 数字单片机的技术发展数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越
8、多，但是，要求也越来越高。单片机技术进步表现在三个方面： （1） 内部结构的进步 ；（2） 功耗、封装及电源电压的进步； （3）工艺上的进步。 2.2 以单片机为核心的嵌入式系统单片机的另外一个名称就是嵌入式微控制器，原因在于它可以嵌入到任何微型或小型仪器或设备中。目前，把单片机嵌入式系统和 Internet 连接已是一种趋势。但是，Internet 一向是一种采用肥服务器，瘦用户机的技术。这种技术在互联上存储及访问大量数据是合适的，但对于控制嵌入式器件就成了“杀鸡用牛刀“了。要实现嵌入式设备和 Internet 连接，就需要把传统的 Internet 理论和嵌入式设备的实践都颠倒过来。为了使
9、复杂的或简单的嵌入式设备，例如单片机控制的机床、单片机控制的门锁，能切实可行地和Internet 连接，就要求专门为嵌入式微控制器设备设计网络服务器，使嵌入式设备可以和 Internet 相连，并通过标准网络浏览器进行过程控制。 2.3 单片机的应用领域2.3.1 在 智 能 仪 器 仪 表 上 的 应 用6单 片 机 具 有 体 积 小 、 功 耗 低 、 控 制 功 能 强 、 扩 展 灵 活 、 微 型化 和 使 用 方 便 等 优 点 ， 广 泛 应 用 于 仪 器 仪 表 中 ， 结 合 不 同 类 型 的传 感 器 ， 可 实 现 诸 如 电 压 、 功 率 、 频 率 、 湿 度
10、 、 温 度 、 流 量 、 速度 、 厚 度 、 角 度 、 长 度 、 硬 度 、 元 素 、 压 力 等 物 理 量 的 测 量 。 采用 单 片 机 控 制 使 得 仪 器 仪 表 数 字 化 、 智 能 化 、 微 型 化 ， 且 功 能 比起 采 用 电 子 或 数 字 电 路 更 加 强 大 。 例 如 精 密 的 测 量 设 备 （ 功 率计 ， 示 波 器 ， 各 种 分 析 仪 ） 。2.3.2 在 计 算 机 网 络 领 域 的 应 用现 代 的 单 片 机 普 遍 具 备 通 信 接 口 ， 可 以 很 方 便 地 与 计 算 机 进行 数 据 通 信 ， 为 在 计
11、算 机 网 络 和 通 信 设 备 间 的 应 用 提 供 了 极 好 的物 质 条 件 ， 现 在 的 通 信 设 备 基 本 上 都 实 现 了 单 片 机 智 能 控 制 ， 从手 机 ， 电 话 机 、 小 型 程 控 交 换 机 、 楼 宇 自 动 通 信 呼 叫 系 统 、 列 车无 线 通 信 、 再 到 日 常 工 作 中 随 处 可 见 的 移 动 电 话 ， 集 群 移 动 通 信 ，无 线 电 对 讲 机 等 。此外，单片机在电器中，工业控制，医用设备，汽 车 设 备 领 域中 ，工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。第三章 单片机的工作原理3.
12、1 单片机的工作原理为使单片机能自动完成某一特定任务，必须把要解决的问题编成一系列指令，这一系列指令的集合就成为程序，程序需要预先存放在具有存储功能的部件存储器中。存储器由许多存储单元组成，就像大楼房有许多房间组成一样，指令就存放在这些单元里，单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样，每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号，该地址号称为存储单元的地址，这样只要知道了存储单元的地址，就可以找到这个存储单元，其中存储的指令就可以被取出，然后再被执行。3.2 单片机的原理图单片机的系统工作原理图（图 3-1）7图 3-1图 3-1第四章 基本元件介绍及焊盘4.1 A
13、T89C51 单片机性能介绍AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8 位微处理器，俗称单片机。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。4.1.1 主要特性与 MCS-51 兼容4K 字节可编程闪烁存储器 寿命：
14、1000 写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz- 24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部RAM32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器/计数器 5 个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路4.1.2 引脚说明外部引脚排列 如图 4-18图 4-1VCC：供电电压。GND：接地。P0 口：P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻输入。P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在 FIASH 编程时，P0 口作为原码输入口，当 FIA
15、SH 进行校验时，P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。P1 口：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入，P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH 编程和校验时，P1 口作为第八位地址接收。P2 口：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，P2 口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上
16、拉的缘故。P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时，P2 口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3 口：P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个TTL 门电流。当 P3 口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3 口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。4.1.3 振荡器特性XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入
17、和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2 应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外9部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4.2 焊接注意事项4.2.1 手工焊接方法手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。手工焊接一般分四步骤进行。准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。加热焊接:
18、将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或镊子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头“沾“些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头“蘸“些焊锡对焊点进行补焊。检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。4.2.2 电路板焊接的注意事项在焊接的过程中我们需要注意的问题很多，主要问题如下：1.三极管的 e、b、c 应该认真判定，焊接的时候仔细与原理图对照后在做焊接。2.电阻的认真识别，按照原理图
19、的电阻大小对号入座。3.可变电感所用引脚的识别，将有用的两个引脚连在电路图上。4.电解电容的大小以及正负判定，焊接的时候应该严格按照正负焊接，否者将没有作用。5.瓷片电容相对电解电容就要简单许多了，只需要将大小判定好久可以了。6.此外，最重要的就是应该严格按照电路图来焊接原件，不能有一点点的错误。第五章 印刷电路板印制电路版（Printed Circuit Board,简称 PCB） ，它是以一定尺寸的绝缘板为基材，以铜箔为导线，经特定工艺加工，用一层或若干层导电图（铜箔的链接关系）以及设计好的孔（如元件孔、机械安装孔、金属化过孔等）10来实现元件间的电气连接关系，它就像在纸上印刷上去似的，故
20、得名印制电路板或称印刷线路板。在电子设备中，印制电路板可以对各种元件提供必要的机械支撑，提供电路的电气连接并用标记符号把板上安装的各个元件标注出来，以便于插件、检查及调试。5.1 PCB 设计流程5.1.1 印制电路板的设计的一般步骤1.绘制印制电路板主要任务是绘单片机键盘控制流水灯原理图，并且确保无误后，生成网络表，用与 PCB 设计时自动布局。2.规划电路板主要完成确定电路板的物理边界，电气边界，电路板的层数，各种元件的封装形式和布局要求等任务。3.设置参数主要是设置软件中电路板的工作层，PCB 编辑器的工作参数，自动布局等。4.装入网络表及元件的封装形式网络表是 PCB 自动布线的核心（
21、笔者用的单面板，用的手动布线） ，也是电路理图设计与印制电路板设计系统的接口。只有正确装入网络表后，才能进行对电路板的自动布局等。5.元件的布局元件的布局包括自动和手动调整两个过程。在规划好电路板和装入网络表之后，系统能自动装入元件，并自动将它们放置在电路板上。自动布线是系统根据某种算法在电气边界内自动摆放元件的位置。如果自动布局不尽如意，则在进行手工调整。6.手动布线手动布线时，要注意相连导线之间要有一定的绝缘距离；信号线在拐弯处不能走直线；电源线和地线的布线要短，粗且避免形成回路。7.补泪滴118.文件的保存及输出5.1.2 印刷板制作工艺流程制板工艺程序：修整板周边尺寸-复制-腐蚀-钻孔
22、定位-清洗-细砂纸擦光亮-涂松香水。1.先将符合尺寸要求的复铜板表面用细砂纸擦光亮,再用复写纸将布线图复制到复铜板上。2.腐蚀一般采用三氯化铁作腐蚀液,腐蚀速度与腐蚀液的浓度,温度及腐蚀过程中采取抖动有关,为保证制板质量及提高腐蚀速度,可采用抖动和加热的方法。3.腐蚀完成后,应用自来水冲洗干净,把印刷板抹干。4.用直径 1.0mm 钻头钻孔、定位。5.用细砂布将印刷板复铜面擦至光亮为止,然后立即涂上松香溶液。第六章 电路板设计6.1 电源6.1.1 电源设计AT89C51 芯 片 大 部 分 采 用 低 电 压 供 电 方 式 ， 这 大 大 降 低 了 芯 片 的 功 耗 。本 系 统 AT
23、89C51 芯 片 ， 它 的 供 电 电 源 只 有 一 种 ， +5V 电 源 ， 我 们 是 将 市 电220V 经 过 转 换 而 来 。6.2.2 电 流 的 要 求单 片 机 芯 片 的 供 电 电 压 相 当 低 ， 因 此 ， 它 的 电 流 也 会 很 小 ， 一 般 是毫 安 级 别 。 它 的 主 要 作 用 是 驱 动 控 制 电 路 正 常 工 作 ， 经 过 计 算AT89C51 芯 片 的 额 定 电 流 在 20mA200mA 之 间 。6.2.3 系 统 电 压 的 产 生由 于 芯 片 工 作 电 压 是 +5V， 因 此 ， 市 电 是 绝 对 不 能 直
24、 接 使 用 的 。 我们 必 须 将 市 电 进 行 转 换 ， 从 而 达 到 芯 片 的 工 作 要 求 。 具 体 操 作 分 为 四 步 :变 压 （ 变 压 就 是 将 220V 电 压 经 过 降 压 变 压 器 降 到 9V） 、 整 流 （ 将 交 流12电 转 换 成 脉 动 直 流 电 ） 、 滤 波 （ 滤 除 交 流 电 中 的 纹 波 成 分 ， 使 输 出 为直 流 ） 、 稳 压 （ 利 用 LM7805 稳 压 器 将 输 出 的 9V 电 压 稳 定 在 +5V） 。6.2 电 路 板 原 理 图 （ 如 图 6-1）图 6-16.3 电 路 板 仿 真 图
25、 （ 如 图 6-2）图 6-2图 6-26.4 电 路 板 PCB 图 （ 如 图 6-3）13图 6-36.5 软件设计软件设计程序见附录 1第七章 设计方案及论证选择7.1 引论课 题 的 要 求 是 设 计 一 个 实 现 键 盘 控 制 流 水 灯 的 应 用 系 统 ， 它可 以 调 试 和 运 行 不 同 的 点 亮 方 式 ， 以 期 能 够 为 以 后 的 学 生 实 验 而广 泛 应 用 ， 当 我 们 设 计 好 硬 件 电 路 和 执 行 程 序 后 ， 我 们 就 可 以 将这 个 完 整 的 系 统 借 助 仿 真 器 进 行 调 试 。 调 试 好 之 后 ， 我
26、 们 就 可 以将 这 个 系 统 装 到 系 统 板 上 进 行 实 体 运 行 。要 实 现 上 述 目 的 ， 我 们 来 分 析 系 统 所 满 足 的 要 求 :（ 1） 系 统 的 最 基 本 要 求 是 要 使 这 个 系 统 在 系 统 板 上 运 行 ， 系 统 只要 将 芯 片 的 一 些 重 要 引 脚 进 行 处 理 ， 能 够 让 芯 片 正 常 运 行 ， 程 序设 计 好 ， 就 可 以 将 程 序 烧 入 芯 片 进 行 仿 真 。（ 2） 自 然 界 的 能 量 是 不 可 能 凭 空 产 生 和 消 失 的 ， 因 此 ， 我 们 还 必须 给 系 统 加
27、以 驱 动 ， 所 以 电 源 是 必 不 可 少 的 。（ 3） 当 芯 片 与 主 机 进 行 通 信 的 时 候 ， 控 、 控 制 电 路 是 必 需 的 ， 不然 它 就 不 知 道 什 么 时 候 运 行 ， 什 么 时 候 停 止 了 。 因 此 ， 键 盘 控 制电 路 必 不 可 少 。（4）我们用的是单片机，所以要想单片机正常工作，它的最小系统绝不可少。处理好这些是设计者应该好好考虑的问题。7.2 方案设计和比较选择14众 所 周 知 ， 流 水 灯 实 现 方 法 有 很 多 。 比 如 ， 利 用 二 极 管 、三 极 管 等 都 可 以 实 现 。 但 是 ， 场 效
28、 应 管 、 三 极 管 极 容 易 烧 坏 并 且经 过 反 复 试 验 由 于 它 们 本 身 内 部 结 构 和 特 性 的 原 因 稳 定 性 不 好 ，很 容 易 受 外 界 因 数 的 影 响 。 这 样 一 来 就 对 效 果 产 生 了 改 变 ， 这 些都 是 人 为 没 法 处 理 的 。 而 单 片 机 它 就 不 存 在 这 些 问 题 ， 它 的 内 部结 构 很 稳 定 ， 并 且 它 的 执 行 依 靠 程 序 ， 不 易 产 生 不 必 要 的 麻 烦 ，使 用 也 很 方 便 ， 它 的 外 部 电 路 搭 建 简 单 ， 容 易 实 现 。综上所述，利用单片
29、机来设计最容易满足要求，其复杂度中等，因此，我们采用平、单片机来实现本系统板。7.3 方案阐述与论证通 过 多 方 面 比 较 ， 我 们 最 终 选 择 用 单 片 机 来 实 现 该 系 统 。 下面 我 就 这 个 方 案 进 行 简 单 阐 述 。利 用 三 极 管 、 场 效 应 管 来 实 现 有 诸 多 弊 端 ， 这 里 就 不 重 点 阐述 ， 决 定 放 弃 。在 使 用 单 片 机 来 实 现 这 个 方 案 中 ， 系 统 是 由 最 小 系 统 和 键 盘接 口 电 路 这 些 外 部 电 路 构 成 的 。在最小系统中，电源系统的作用是讲外界提供的 220V 电压转
30、换为 5V 电压来对单片机提供电源的；复位电路采用的是手动复位，当复位电路产生复位信号的时候，它们将对系统进行初始化；时钟电路为单片机提供工作时钟；键盘控制电路是用来对硬件电路进行控制的；其它重要引脚处理是保证系统能够正常工作。只要严格控制好这些重要环节我们的系统就会根据设计者的要求进行正常运转，达到课题的设计要求。第八章 系统制板的调试8.1 引论对 系 统 进 行 原 理 图 设 计 之 后 ， 就 应 该 根 据 原 理 图 画 出 系 统 的原 理 图 、 制 作 印 刷 电 路 板 以 及 对 电 路 板 进 行 焊 接 。 完 成 这 些 前 期工 作 后 就 要 对 这 个 系
31、统 进 行 调 试 了 ， 这 些 对 系 统 的 设 计 是 至 关 重要 的 ， 它 们 是 理 论 联 系 实 际 的 桥 梁 。 整 个 单 片 机 键 盘 控 制 流 水 灯应 用 系 统 的 调 试 包 括 三 个 部 分 ： 硬 件 调 试 、 软 件 调 试 和 总 体 调 试 。15硬 件 调 试 的 含 义 是 对 所 设 计 的 应 用 系 统 板 进 行 调 试 ， 使 之 能够 正 常 工 作 ， 这 些 主 要 包 括 对 最 小 系 统 、 系 统 的 一 些 外 围 电 路 及其 接 口 电 路 的 调 试 工 作 。软 件 调 试 指 的 是 对 一 个 要
32、实 现 的 特 定 的 应 用 系 统 的 软 件 部 分进 行 调 试 。 比 如 说 对 软 件 进 行 检 查 、 仿 真 等 。总 体 调 试 就 是 指 将 已 经 调 试 通 过 的 软 件 在 硬 件 上 运 行 ， 对 它 们 进行 系 统 联 调 。这几部分调试都可以借助 KEILC51 和 Proteus 两个软件进行仿真调试。8.2 硬件调试当 硬 件 制 板 焊 接 之 后 ， 就 可 以 对 系 统 进 行 硬 件 调 试 了 。 对 硬 件 调试 时 ， 考 虑 到 系 统 的 庞 大 ， 所 以 调 试 工 作 是 不 可 能 一 蹴 而 就 的 ，应 该 把 系
33、 统 合 理 划 分 为 一 个 个 功 能 模 块 ， 将 这 些 功 能 模 块 分 别 进行 调 试 ， 当 然 在 调 试 一 些 模 块 的 时 候 利 用 已 经 调 试 成 功 的 模 块 ，这 样 可 能 更 加 有 利 于 系 统 的 调 试 工 作 。8.2.1 系 统 调 试 的 前 奏（ 1） 系 统 制 板 之 后 ， 首 先 进 行 PCB 板 检 测 。 这 里 主 要 观 察 电源 与 地 线 是 否 短 接 ， 这 种 检 测 必 须 在 系 统 调 试 之 前 进 行 ， 因 为 若电 源 与 地 线 短 接 ， 当 系 统 加 电 运 行 的 时 候 ，
34、就 会 造 成 芯 片 损 坏 。（ 2） 焊 接 。 焊 接 的 顺 序 应 该 是 先 焊 最 小 系 统 ， 然 后 逐 步 增 加元 件 ， 表 贴 元 件 要 先 焊 接 ， 这 样 有 利 于 焊 接 工 作 的 顺 利 进 行 ， 方便 后 面 对 其 他 元 件 进 行 焊 接 。 焊 接 的 时 候 应 该 避 免 虚 焊 的 出 现 ，焊 点 尽 量 光 滑 。8.2.2 测 试 系 统 的 电 源首 先 应 该 测 试 电 压 是 否 正 确 。 这 一 步 至 关 重 要 。 如 果 系 统 的 电 源 不能 正 确 工 作 的 话 ， 那 么 系 统 也 就 不 可
35、能 正 确 工 作 了 ， 同 时 还 要 注 意 系 统的 供 应 电 压 是 否 能 够 满 足 系 统 所 要 求 的 最 大 输 出 电 流 的 要 求 。系 统 电 源 的 测 试 包 括 对 单 片 机 供 电 电 压 、 I/O 电 压 以 及 一 些 外 围 电16路 工 作 电 压 的 测 试 。 在 这 部 分 的 测 试 中 ， 可 能 采 用 万 用 表 测 试 电 源 的输 出 引 脚 的 方 法 。测 试 系 统 输 入 电 压 。 因 为 系 统 中 所 有 的 电 压 都 是 通 过 电 源 供 电 电 路将 输 入 的 220V 电 压 转 换 成 系 统 所
36、 需 要 的 电 压 ， 所 以 在 测 试 其 他 地 方 电压 之 前 ， 应 该 先 保 证 +5V 电 压 的 输 入 正 确 。随 后 测 试 接 口 电 路 的 工 作 电 压 和 芯 片 主 要 输 出 引 脚 的 电 压 ， 在 保 证5V 主 电 源 电 压 正 常 ， 这 些 外 围 电 路 电 压 正 常 的 情 况 下 ， 芯 片 和 系 统 就 能正 常 工 作 而 不 受 损 坏 了 。经 过 上 述 测 试 ， 整 个 系 统 的 电 源 部 分 已 经 调 试 完 成 。8.2.3 测 试 系 统 的 频 率 （ 也 就 是 测 试 单 片 机 的 工 作 频
37、率 ）芯 片 能 否 正 常 工 作 ， 还 有 很 重 要 的 一 个 条 件 就 是 要 求 系 统 中 的AT89C51 芯 片 的 工 作 频 率 满 足 系 统 设 计 的 要 求 。AT89C51 芯片提供了频率输入脚 XTAL1 和 XTAL2，在这里就可以借助于这两个引脚来判断系统是否正常工作。用示波器或者是逻辑分析仪器测试芯片的两个引脚是否有频率输入。若是有就对照标准频率进行判断检查频率是否正确。芯片的工作频率跟晶体振荡器输入的时钟频率一样。在这个系统中晶体振荡器输入的频率是 12MHZ，系统使用的是外部晶体振荡电路，也就是说系统输入频率是从 XTAL1 和 XTAL2 引脚
38、输入的。对系统的工作频率进行测试时，也可以先测试 XTAL1 和 XTAL2 引脚的输入是否是设定的12MHZ，然后在测试其它引脚，如果各个测试引脚的频率都是标准的12MHZ，那么说明系统的工作频率正确的。到现在为止，应该可以说明AT89C51 芯片部分硬件工作基本正常。下面进行软件调试。8.3 软件调试所 谓 软 件 调 试 就 是 指 对 芯 片 运 用 的 系 统 进 行 调 试 。 我 们 都 知 道 单 片机 要 工 作 ， 要 按 照 人 们 想 的 方 式 工 作 ， 就 必 须 运 用 软 件 进 行 控 制 ， 也 就是 编 写 程 序 。 在 对 软 件 进 行 调 试 时
39、 ， 我 们 可 以 借 助 KeilC51 仿 软 件 进行 测 试 ， 我 们 可 以 直 观 的 看 出 ， 程 序 的 编 写 是 正 确 的 。 （ 如 图 8-1）17图 8-1从仿真图片可以看出，我们编写的程序运行正常，是正确的。8.4 系统常见的故障分析了 解 一 些 常 见 的 故 障 对 于 正 确 快 速 地 调 试 系 统 是 很 有 必 要 的 。 对 这些 故 障 的 处 理 是 对 一 个 系 统 设 计 者 的 综 合 考 验 ， 它 不 但 要 求 对 硬 件 电 路容 易 出 现 的 故 障 有 很 好 的 了 解 ， 而 且 对 整 个 系 统 要 有 一
40、 个 深 刻 的 认 识 。下 面 按 照 错 误 类 型 来 简 单 分 析 一 下 系 统 常 见 的 一 些 故 障 ， 这 节 其 实 就 是对 前 面 的 一 些 分 析 的 总 结 。工 艺 错 误 。 这 类 错 误 中 主 要 包 括 PCB 板 设 计 制 作 错 误 和 焊 接 中 出 现的 错 误 。 PCB 设 计 和 制 作 的 错 误 如 电 源 跟 地 短 接 。 焊 接 中 出 现 的 错 误 有虚 焊 、 漏 焊 、 错 焊 等 等 ， 同 时 焊 接 技 术 对 系 统 是 否 能 够 调 试 成 功 也 有 比较 大 的 影 响 ， 如 在 高 速 系 统
41、 中 ， 焊 点 有 毛 刺 从 而 带 来 系 统 分 布 电 容 大 将会 对 系 统 的 性 能 有 较 大 的 影 响 。不 加 电 。 在 设 计 系 统 时 就 要 尽 可 能 的 设 计 一 个 电 源 信 号 指 示 灯 ， 若电 源 指 示 灯 不 亮 ， 那 么 说 明 系 统 有 问 题 ； 若 果 没 有 电 源 信 号 指 示 灯 的 就要 借 助 万 用 表 进 行 一 步 一 步 的 检 查 ， 直 到 找 出 故 障 为 止 。元 件 错 误 。 这 类 错 误 中 主 要 包 括 器 件 错 焊 、 错 插 以 及 元 件 已 经 被 损坏 等 现 象 。 在
42、 调 试 一 块 模 块 的 时 候 ， 我 们 要 时 刻 注 意 元 器 件 的 情 况 ， 要避 免 元 件 损 坏 。 当 我 们 发 现 芯 片 过 热 的 时 候 ， 我 们 就 应 该 考 虑 这 块 芯 片18是 否 已 经 被 损 坏 了 。设计错误。这类错误主要在设计的阶段来发现，在系统设计时，应该对设计方案精益求精，对设计原理进行反复推敲，以发现系统的设计错误。当然这类错误也可能在调试过程中来发现，若发现实际值和理论值出现较大的差异而又找不到其它原因，这个时候就应该对系统原理再进行分析了。系统中主要故障就是这些，其它不典型的故障就不具体分析了。第九章 毕业设计总结9.1
43、系统小结本 设 计 所 涉 及 到 的 单 片 机 键 盘 控 制 流 水 灯 系 统 、 +5V 电 源 系 统 、 单片 机 系 统 ， 都 是 我 们 以 前 接 触 过 的 东 西 ， 我 们 可 以 参 阅 教 材 和 查 阅 资 料参 考 。 在 系 统 设 计 阶 段 ， 如 何 使 所 设 计 出 的 系 统 具 有 最 佳 的 实 用 性 、 最优 的 可 扩 展 性 、 最 佳 匹 配 的 性 价 比 是 另 一 个 必 须 解 决 的 问 题 。 只 有 在 正确 的 系 统 设 计 思 想 的 指 引 下 ， 整 个 设 计 过 程 才 有 可 能 一 帆 风 顺 。
44、解 决 问题 的 过 程 是 一 个 耗 时 费 神 甚 至 痛 苦 的 过 程 ， 而 问 题 的 解 决 又 是 一 个 令 我感 到 成 功 感 的 过 程 ！ 从 理 论 上 说 ， 本 论 文 所 设 计 的 这 个 应 用 系 统 板 不 但能 够 完 成 设 计 所 规 定 的 要 求 ， 也 能 在 实 际 中 发 挥 一 定 的 作 用 ， 我 们 可 以通 过 这 个 设 计 联 想 到 其 它 智 能 化 的 东 西 ， 制 造 出 对 社 会 、 对 人 类 有 用 的东 西 ， 可 以 说 通 过 这 个 设 计 给 我 们 最 大 的 收 获 就 是 思 维 的 拓
45、 宽 ， 这 是 书本 上 无 法 学 到 的 东 西 。 所 以 在 一 定 程 度 上 这 次 的 毕 业 设 计 是 很 成 功 的 。本 设 计 牵 涉 到 的 东 西 有 很 多 是 很 细 很 新 的 ， 有 很 多 东 西 参 考 资 料 都很 少 甚 至 很 缺 ， 不 齐 全 ， 方 案 的 精 益 求 精 使 得 方 案 设 计 的 时 间 比 较 长 ，而 毕 业 设 计 的 时 间 相 对 是 比 较 短 的 ， 所 以 不 免 会 出 现 一 些 漏 洞 ， 这 是 在所 难 免 的 ， 我 们 会 在 调 试 中 进 行 查 漏 补 缺 ， 争 取 做 到 更 好
46、。通过这次毕业设计我们主要了解单片机控制流水灯的工作原理，发光二极管、+5V 供电源和 AT89C51 芯片的应用，使我认识到了单片机的重要性。在设计中，我们可以写出各种各样的程序，使流水灯亮灭看起来更新颖漂亮。在这次设计中，不但使我们学到了很多理论上的知识，而且还提高了我们的动手实践能力。首先通过 Protel99SE 的强化训练，使我学会了如何绘制原理图、封装以及 PCB 板；其次是电路板的制作，这个环节重要的是我们的动手实践能力。通过 PCB 板的制作，使我了解到了电路板的制作过程，也对电子信息工程技术有了更深刻的认识；最后一个环节就是仿19真调试和论文的撰写，仿真调试主要就是对程序的编
47、译和写入。撰写论文时首先要做的就是对材料的收集，它们主要来自于一些参考文献、集成芯片和元器件功能的介绍。下面就是把这些资料组织成一篇具有逻辑性的文章，从整个论文的撰写中，使我学会了对资料的组织能力。终于在三个月的时间里完成了毕业设计的任务，通过三个月的实习实训，我从中学到了关于电子信息工程技术上的许多东西。特别是在制板的整个过程中，使我体会到动手实践在工程技术上的重要性。除此之外我还进一步学会精了焊接电路板，掌握了许多书本以外的电子技术知识，培养了专心学习的习惯，懂得了相互之间的帮助与理解，这次毕业设计使我受益匪浅。9.2 系统设计展望虽 然 这 个 系 统 很 完 美 地 完 成 了 毕 业
48、 设 计 的 设 计 任 务 ， 但 作 为 一 个 系统 ， 在 设 计 任 务 完 成 之 后 ， 我 还 是 依 旧 在 思 索 ， 这 个 系 统 在 完 美 背 后 还存 在 什 么 问 题 ？ 如 果 要 将 这 个 系 统 继 续 完 善 的 话 ， 该 如 何 继 续 这 个 系 统的 设 计 任 务 呢 ？ 当 然 这 些 脱 离 了 这 个 设 计 的 本 身 任 务 ， 本 设 计 的 任 务 是基 于 单 片 机 键 盘 控 制 4 级 流 水 灯 闪 烁 的 实 现 ， 但 是 我 们 不 应 该 满 足 于 此的 。 在 未 来 的 工 作 中 可 以 考 虑 到
49、实 现 一 个 实 际 的 应 用 系 统 ， 使 得 单 片 机技 术 可 以 顺 利 的 应 用 到 其 他 应 用 系 统 板 的 设 计 ， 同 时 把 这 个 系 统 作 为 一个 可 以 借 鉴 的 参 考 模 型 ， 其 中 设 计 过 程 中 所 用 的 大 多 数 技 术 和 遇 到 的 大多 数 问 题 都 可 以 在 这 个 系 统 的 设 计 中 找 到 可 以 借 鉴 和 启 发 的 地 方 ， 虽 然这 样 的 系 统 板 不 能 作 为 标 准 的 实 验 用 板 ， 但 是 它 的 设 计 的 意 义 不 在 于 它的 实 用 性 和 性 价 比 ， 而 在 于 它 在 技 术 上 的 重 要 意 义 ， 这 样 的 系 统 板 才 是最 理 想 的 系 统 板 。 当 然 事 物 是 不 断 发 展 的 ， 所 以 其 实 这 样 的 系 统 板 是 不存 在 的 ， 但 我 们 可 以 尽 自 己 的 最 大 努 力 去 完 善 去 创 造 ， 这 才 是 我 们 最 该重 视 的 和 今 后 努 力 奋 斗 的 方 向 。大学生不仅仅普通工人还是技术人才，我们不仅要掌握基本操作，更重要的是要丰富自己的头脑，作为技
