1、洛阳理工学院课程设计计算机与信息工程系单片机原理与接口技术课程设计报告专业 通信工程 班级 B090507 学号 B09050731 姓名 赖军训 报告完成日期 2011-12-25 指导教师 李传锋 评语：成绩：批阅教师签名： 批阅时间：洛阳理工学院课程设计ISST51 系列单片机综合实验板开发设计摘 要单片机具有控制功能强，集成度高、可靠性高、体积小，低电压、低能耗等特点，并且具有优异的性能价格比。自 20 世纪 70 年代问世以来，受到人们的 广泛关注。几十年间，单片机的发展十分迅猛，在控制领域独占鳌头。在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电
2、子、机电一体化设备等各个方面，而 51 单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。SST51 series microcontroller comprehensive experimental board development designABSTRACTSingle chip microcomputer control function is strong, the high level of integration, high reliability, small volume, low voltage, low energy consumption and other charac
3、teristics, and has the outstanding performance to price. Since the 1970 s since the advent, paid much attention to by the people. A few years, the development of the single chip microcomputer is very rapid, in the field of exclusive control the champion. In our country, the microcontroller is widely
4、 used in industrial automation control, automatic detection, intelligent instrument and apparatus, household appliances, power electronics, mechanical and electrical equipment, and other aspects, and 51 single-chip microcomputer is the most typical of single chip microcomputer and the most represent
5、ative of a kind.洛阳理工学院课程设计II目 录摘 要 .II前 言 .2第 1 章 系统概述 .41.1 设计题目 .41.2 系统设计目的和内容 .41.2.1 设计目的 .41.2.2 设计内容 .41.2.3 设计要求 .51.2.4 设计步骤 .5第 2 章 硬件电路设计 .52.1 设计总体方案 .52.2 设计原理 .7第 3 章 软件设计 .113.1 LCD1602 液晶控制器 hd44780 驱动 .113.2 延时函数 .173.3 按键控制 .193.4 发光二极管 .223.5 数码管 .313.6 主函数 .34第 4 章 调试及故障分析 .364.1
6、 书写程序故障分析 .364.2 设计电路时故障分析 .36结论 .37谢辞 .38参考文献 .39洛阳理工学院课程设计1前 言单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如 CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过 10 元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复
7、杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD 等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用 PC）的主要区别。单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国 50 年代开发的 74 系列，或者 60 年代的CD4000 系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大 PCB 板！但是如果要是用美国
8、70 年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的 CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十 K 的尺寸！对于家用 PC 的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽
9、然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用 PC 上来运行，家用 PC 的也是承受不了的。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称 PC 机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋洛阳理工学院课程设计2予各种机械的单片机（亦称微控制器） 。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪
10、了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型” ，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。实物图：洛阳理工学院课程设计3第 1 章 系统概述1.1设计题目SST51 系列单片机实验平台开发设计1.2 系统设计目的和内容1.2.1 设计目的通过本次课程设计，学生学会通过进行查阅资料、方案设计、电源和系统电路设计、绘图等
11、工作，团队合作完成本次电路系统的制作与仿真，提高学生动手设计的能力及独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力。同时使学生熟悉单片机控制系统的组成与原理以及开发流程，加深对电子产品的制作调试及基本焊接方法有深入的理解，巩固单片机、接口等理论知识。1.2.2 设计内容利用 SST 系 列 单 片 机 作 为 微 控 制 器 开 发 一 套 软 、 硬 件 结 合 的 单 片 机 实 验 平 台 ， 主要 包 括 以 下 内 容 ：1. 电路原理图设计，主要包括集 LCD 显 示 模 块 、 串 口 通 信 模 块 、 数 码 管 显 示 模块 、 LED 发 光 二 极 管 、 键 盘 等
12、 接 口 电 路 的 设 计 。2. 学习集成电路等芯片的焊接方法与技巧，进行实际元器件的识别，进行电路板焊接。3. 在 Keil C 环境下，进行软件设计。主要包括流水灯、计数器、定时器、LCD字符显示、键盘的控制等功能程序设计。针对所开发的实验板，结合器件选择、原理图设计、硬件焊接、软件编程调试、软硬件联调等方面写出课程设计报告。洛阳理工学院课程设计41.2.3 设计要求通过单片机原理与接口技术课程设计，学生应完成下 列 基 本 设 计 任 务 ：1. 完 成 综 合 实 验 平 台 的 电 路 结 构 分 析 ， 进 行 模 块 分 解 ， 掌 握 各 部 分 电 路 的 工 作 原理
13、。2. 独 立 完 成 电 路 板 的 焊 接 ， 掌 握 故 障 排 除 方 法 ， 完 成 实 验 平 台 的 硬 件 设 计 及 开 发 。3. 结 合 Keil C 软 件 在 焊 接 无 误 的 SST51 实 验 平 台 上 开 发 出 流 水 灯 、 LCD 显 示 模块 ， 通 信 模 块 等 程 序 设 计 。4. 熟 练 掌 握 电 子 器 件 的 焊 接 与 调 试 方 法 。1.2.4 设计步骤第 1 天：为学生讲解单片机实验平台工作原理、Keil C、Proteus 软件的联合调试方法、S ST51 实 验 板 的基本组成、原理和使用方法。第 2-3 天：学生根据课程
14、设计的任务书，设计出合适的方案，制定焊接与调试步骤，进行元器件的焊接。第 4 天：通过串口实现上位机与下位机的通信，编写的各模块程序经调试无误后，下载到单片机中，查看实际运行效果。第 5 天：根据课程设计要求写出设计报告。第 2 章 硬件电路设计2.1 设计总体方案根据设计要求，可构造出单 片 机 实 验 平 台 的原理图，如下： 洛阳理工学院课程设计5洛阳理工学院课程设计62.2 设计原理集 LCD 显 示 模 块 ： 它由直流电源供电，通过 LCD 显示出来。LCD 还可以显示字母、数字符号、中文字型，具有绘图及文字画面混合显示功能。串 口 通 信 模 块 ： 是 MSP430 系列的每一
15、种型号都有的，可分为两种实现方式：一是直接的硬件通用串行同步异步模块(USART)；二是通过定时器模块的支持实现的串行通信功能。洛阳理工学院课程设计7数 码 管 显 示 模 块 ： 利 用 74LS373， 其 锁 存 DSP 输 出 而 来 的 高 平 信 号 ， 起 到 保 持 作用 ， 其 增 加 驱 动 数 码 管 发 光 显 示 能 力 ， 即 充 当 放 大 作 用 。LED 发 光 二 极 管 ： 输 入 高 电 平 则 对 应 懂 得 LED 灯 就 会 被 点 亮 。键 盘 ： 按 键 为 常 开 型 按 钮 开 关 ， 可 分 为 两 类 ， 一 类 是 触 点 式 开 关
16、 按 键 ， 如 机 械 式开 关 、 导 电 橡 胶 式 开 关 等 ； 另 一 类 是 无 触 点 式 开 关 按 键 ， 如 电 气 式 按 键 、 磁 感 应 按 键等 。 前 者 造 价 低 ， 后 者 寿 命 长 。 目 前 ， 微 机 系 统 中 常 见 的 是 触 点 式 开 关 按 键 。SST89E58： 通 用 8 位 8051 系 列 兼 容 微 处 理 器 ， 带 嵌 入 式 存 储 器 ： 与 8051 的 软 件 完 全兼 容 ； 开 发 工 具 兼 容 ； 封 装 与 引 脚 兼 容 工 作 电 压 ： 5V 操 作 ， 工 作 频 率 0-40MHZ 内 部
17、RAM 共 有 1kbyte(256Byte768Byte) 256Bytes 寄 存 器 /数 据 RAM 内 含 两 块 高 性 能 SuperFlash 存 储 器 （ EEPROM） ： 64Kbyte 的 第 一 块 和8Kbyte 的 第 二 块 （ 每 块 的 扇 区 大 小 都 是 128Byte） 支 持 最 大 64Kbyte 外 部 程 序 和 数 据 存 储 空 间 P1 的 5、 6、 7 引 脚 可 驱 动 大 电 流 （ 每 个 可 达 16mA） 3 个 16 位 定 时 /计 数 器 （ T0， T1， T2） 一 个 全 双 工 、 可 编 程 串 行 通
18、讯 口 （ UART） ： 帧 错 误 识 别 ； 自 动 地 址 识 别 8 个 中 断 源 ， 4 个 优 先 级 带 内 部 可 编 程 看 门 狗 （ WDT） 4 个 8 位 I/O 口 （ 32 个 I/O 引 脚 ） 支 持 第 二 个 DPTR 寄 存 器 标 准 的 每 个 指 令 周 期 12 个 时 钟 ， 也 可 以 倍 频 ， 以 实 现 每 个 指 令 周 期 6 个时 钟 TTL 和 CMOS 电 平 全 兼 容 支 持 掉 电 检 测 省 电 模 式 ： Idle 模 式 ； Power Dower 模 式 ， 并 由 外 部 中 断 唤 醒 有 三 种 封 装 ： PDIP-40、 PLCC-44、 TQFP-44 有 工 业 级 （ -40C+85C） 和 商 业 级 （ 0C+70C）为 微 控 制 器 开 发 一 套 软 、 硬 件 结 合 的 单 片 机 实 验 平 台 的原理图如下：
