序号（学号）：
实习类别单片机应用实习
实习地址武汉理工大学信息工程学院
学院信息工程学院
专业通信工程
班级
姓名
指导教师
2014 年 1 月9 日
实习执行大纲
一、实习目的
1、巩固《单片机原理与应用》理论课的理论知识；
2、熟悉单片机应用系统的硬件设计及软件设计的基本方法；
3、将《单片机原理与应用》理论课的理论知识应用于实际的应用系统中；
4、训练单片机应用技术，锻炼实际动手能力。
二、实习纪律与要求
1、实习纪律
1）参加实习的学生必须按照实习大纲的要求，在指导教师的指导下，全面完成实习任务；
2）听从指导教师安排，严格遵守实习纪律；
3）因故在实习期间缺勤累计超过规定时间的三分之一，不得参加本次实习考核，但可在补足所缺天数后再给予考核并评定实习成绩。
2、基本要求
1）利用PROTEL等软件进行硬件设计；
2）利用Keil uV2软件完成应用系统软件设计；
3）利用stc-isp软件完成在系统编程、下载，并完成系统软件调试；
4）题目由指导教师提供；
5）要求每个学生单独完成硬件软件设计、仿真、焊接、调试任务；
6）写出实习报告，实习报告主要包括以下内容：目录、摘要、关键词、基本原理、方案论证、硬件设计、软件设计(带流程图、程序清单)、仿真结果、实物运行结果照片、结论、参考文献等；
7）实习完成后通过答辩；
8）答辩时交实习报告电子文档，通过答辩后根据修改意见修改并打印、装订成册。
三、实习地点
武汉理工大学信息工程学院通信实验室。
四、实习时间
2013年12月30日---2014年1月12日。
实习单位：武汉理工大学信息工程学院
参观考察单位：
（1）武汉理工大学信息工程学院国创课题小组
（2）武汉理工大学信息工程学院开放实验室
（3）武汉理工大学电工电子实习中心
（4）
（5）
（6）
实习开始时间：20 13年12 月30日，实习时间共13 天。完成实习报告时间：20 14 年 1 月12 日。
目录
摘要.................................................................................................................................................................... I I Abstract ............................................................................................................................................................... I II 1设计目的及任务要求. (1)
1.1设计目的 (1)
1.2任务要求 (1)
2引言 (3)
3硬件设计及其说明 (4)
3.1硬件设计原理 (4)
3.2最小系统单元 (4)
3.2.1单片机STC89C52介绍 (4)
3.2.2复位电路 (6)
3.2.3振荡电路 (6)
3.2.4最小系统原理图 (7)
3.3显示电路单元 (8)
3.3.1数码管介绍 (8)
3.3.2 74HC573介绍 (8)
3.4矩阵键盘单元 (10)
3.5串口通信单元 (11)
3.5.1 RS232接口 (12)
3.5.2 MAX232芯片 (12)
3.5.3通信方式 (13)
4程序设计 (16)
4.1总程序设计流程图 (16)
4.2串口通信程序设计流程图 (17)
5软件资料 (18)
5.1 Keil简介 (18)
5.2 Proteus简介 (18)
6仿真结果 (19)
6.1输入仿真结果 (19)
6.2串口通信仿真结果 (19)
7心得与体会 (20)
8参考文献 (21)
附录一：实物图 (21)
附录二：部分程序 (22)
摘要
单片微型计算机简称单片机，又称为微型控制器，是微型计算机的一个重要分支。随着电子技术的发展，大规模及超大规模集成电路和制造工艺的进一步提高，单片机以其高可靠性、高性价比、低电压、低功耗等一系列优点，广泛应用于控制系统、数据采集系统、智能化仪器表等领域。
本次课程设计包括单片机最小系统（包括复位和时钟电路）及供电系统、4*4矩阵键盘、两个3位8段LED数码管显示电路。利用Protel电路设计软件进行原理图设计，利用keil软件编程以及proteus软件仿真，实现键盘输入数字，数码管显示及两个单片机最小系统的数据通信。借此应用实习次巩固单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会相关工程软件的使用。
关键字：单片机最小系统矩阵键盘数码管仿真
Abstract
As the single chip computer, also known as micro controller, is an important branch of microcomputer. With the development of electronic technology,further improve the large-scale and ultra large scale integrated circuit andmanufacturing technology, single chip with a series of advantages of high reliability, high performance, low voltage, low power consumption, is widely applied in the control system, data acquisition system, intelligent instrumentetc..
The curriculum design includes MCU minimum system (including the reset and clock circuit) and power supply system, 4*4 matrix keyboard, two 3 8 LED digital tube display circuit. Using Protel circuit design software schematicdesign, using keil software programming and Proteus Software simulation,implementation of digital keyboard input, data communications, digital tube display and two MCU minimum system. Use this application practiceconsolidation MCU application, analog circuit, digital circuit course and learn all kinds of Engineering software.
Keyword: MCU minimum system matrix keyboard Digital tube simulation
1设计目的及任务要求
1.1设计目的
1、巩固《单片机原理与应用》理论课的理论知识；
2、熟悉单片机应用系统的硬件设计及软件设计的基本方法；
3、将《单片机原理与应用》理论课的理论知识应用于实际的应用系统中；
4、训练单片机应用技术，锻炼实际动手能力。
1.2任务要求
1利用所给材料完成包含如下系统功能组件的单片机最小系统的设计、焊接、调试。
（1）键盘
一个4X4的矩阵键盘，其中，10个按键是0~9数字键；另外6个是功能键，用于功能选择和控制，如“数据输入”、“数据显示”、“串行通信”功能选择键，以及“回车”、“清除”、控制键。
（2）显示电路
由6个7段LED数码管组成的显示电路。
（3）串口串行通信
利用51的串口实现串行通信接口电路。
2完成ISP下载电路的设计、焊接
3完成系统软件的设计，包括程序结构设计、流程图绘制、程序设计，实现如下功能（1）功能选择
通过功能选择键，使得单片机处于不同的工作状态并通过LED显示相应的内容；可选择的功能包括：数据输入；数据显示；串口通信
（2）数据输入
通过功能选择键选择“数据输入”后，可分次输入10个4位十进制数据，并将输入的数据保存在内部RAM中。数据输入要求：
1）第一步输入序号0~9，表明输入的是第几个4位十进制数据；
2）第二步按下回车键，完成序号输入；
3）第三步输入最多4位的十进制数据；
4）第四步按下回车键，完成数据输入；
5）重复第一步，开始新数据的输入；
6）输入数据的显示格式是：最左边是序号，然后是空格，之后是从右到左的最多4位十进制数；
7）若在输入过程中（第一步或第三步）出现错误，按“清除”键，重新从第一步开始输入数据。或者，自己设计10个十进制数的输入及显示方式。
（3）数据显示
通过功能选择键选择“数据显示”后，可显示之前输入的10个4位十进制数据中的任一个，要求：
1）第一步输入序号0~9，表明显示的是第几个4位十进制数据；
2）第二步显示相应的数据；
3）重复第一步、第二步，显示其他的数据；
4）数据的显示格式是：最左边是序号，然后是空格，之后是要显示的数据，从右到左最多4位十进制数，或者，自己设计数据的显示方式。
（4）数据通信
将两个单片机最小系统通过串口连接起来，其中一个作为主系统，另一个作为辅系统。当通过功能选择键选择“串行通信”后，当在主系统上按下数字键后主系统的LED按从左向右移东的方式显示按键输入的数字，同时辅系统的LED上显示与主系统同样的内容。
4利用仿真软件完成系统仿真工作。
5在单片机最小系统硬件上实现任务3中规定的功能。
2引言
单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit）。
常用英文字母的缩写MCU表示单片机，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。单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成，相当于一个微型的计算机（最小系统），和计算机相比，单片机缺少了外围设备等。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。它最早是被用在工业控制领域。
由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的8080是最早按照这种思想设计出的处理器，当时的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列单片机系统。因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。尽管2000年以后ARM已经发展出了32位的主频超过300M的高端单片机，直到现在基于8051的单片机还在广泛的使用。在很多方面单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统，因此它得到了广泛的应用。事实上单片机是世界上数量最多处理器，随着单片机家族的发展壮大，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
现代人类生活中所用的几乎每件有电子器件的产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。汽车上一般配备40多片单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百片单片机在同时工作。单片机的数量远远超过PC机和其他计算机的总和。
单片机的学习离不开编程，在所有的程序设计中C语言运用的最为广泛。C语言知识并不难，没有任何编程基础的人都可以学，初中生、高中生、中专生、大学生都能学会。当然，数学基础好、逻辑思维好的人学起来相对轻松一些。C语言需要掌握的知识就那么3个条件判断语句、3个循环语句、3个跳转语句和1个开关语句。别小看这10个语句，用他们组合形成的逻辑要多复杂有多复杂。学习时要一条语句一条语句的学，学一条活用一条，全部学过用过这些关键语句后，相信你的C基础建立了。
3硬件设计及其说明
3.1硬件设计原理
本次课程设计是基于MCS-52单片机的扩展设计，利用52单片机为核心，根据课程设计的要求先编写程序并在开发板上进行调试，调试成功之后再进一步设计硬件电路，最后将硬件电路和编写的程序结合实现要求的功能，并不断检错调试，最后达到设计目的。
1）功能选择：通过矩阵键盘除去显示0到9的另外六个功能键自定义实现，设定其中两个为功能转换键，其他四个键功能自定义。
2）数据输入：当切换为数据输入功能时，检测键盘是否按下，按下即按要求实现相关功能。
3）串口通信：当切换为数据通信功能时，发送机和接收机开始工作，进行数据通信。
3.2最小系统单元
单片机最小系统，是指用最小的元件组成的单片机可以工作的系统。对51系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、复位电路及晶振电路等。单片机接口电路主要用来连接计算机和其他外部设备。
3.2.1单片机STC89C52介绍
STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，2个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
参数：
（1）增强型8051 单片机，6 时钟/机器周期和12 时钟/机器周期可以任意选择，指令代码完全兼容传统8051；
（2）工作电压：5.5V～3.3V（5V 单片机）/3.8V～2.0V（3V 单片机）；
（3）工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051 的0～80MHz，实际工作频率可达48MHz；
（4）用户应用程序空间为8K 字节；
（5）片上集成512 字节RAM；
（6）通用I/O 口（32 个），复位后为：P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉，P0 口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O 口用时，需加上拉电阻；
（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片；
（8）具有EEPROM 功能；
（9）具有看门狗功能；
（10）共3 个16 位定时器/计数器。即定时器T0、T1、T2；
（11）外部中断4 路，下降沿中断或低电平触发电路，Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；
（12）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART；
（13）工作温度范围：-40～+85℃（工业级）/0～75℃（商业级）；
（14）PDIP 封装；
STC89C52引脚图如下：
图3-1 STC89C52引脚图
3.2.2复位电路
计算机在启动运行时都需要复位，使系统中的所有部件都处于一个确定的初始状态，并从该状态开始工作。对于单片机，要实现复位，必需使复位引脚RST 保持至少两个机器周期的高电平。 复位一般有上电和按键复位两种方式，上电复位是在加点瞬间电容充电，RST 出现高电平；按键复位是在上电自动复位电路上增加了人工复位。本次设计采用按键复位，按键接在单片机的RST （30引脚）端口。电路如下：
图3-2按键复位电路
3.2.3振荡电路
单片机系统里都有晶振，在单片机系统里晶振作用非常大，全称叫晶体振荡器，它结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。电路如下：
图3-3晶体振荡电路
C3
10uF
R5
10k
+5V
X
19
U1
X1
CRYSTAL
C1
30pF
C2
30pF
3.2.4最小系统原理图
最小系统包括晶振电路和复位电路。原理图如图1-4所示：
图3-4单片机最小系统
单片机最小系统 在单片机引脚 XTAL1 和 XTAL2 外接晶体整荡器或陶瓷振荡器，就构成了内部震荡方式，由于单片机内部有一个高增益反向放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲，晶振通常选择 6MHz 、12MHz 或 24MHz 。与晶振连接的电容起稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般为 5～30pf 。
复位操作完成单片机片内电路初始化，复位结束后，单片机从一种确定状态开始运行。当单片机复位引脚 RST 出现 5ms 以上高电平时，单片机就完成复位操作。复位操作通常有两种形式：上电复位和开关复位。常用上电开关复位电路如上图所示，上电后，由于电容 C1 充电，时 RST 持续一段时间高电平。当单片机已在运行中时，按下复位键也能使 RST 持续一段时间高电平，从而实现开关复位操作。通常 C1为10～30uf ，R1为10k Ω。
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE 30EA
31
PSEN 29RST
9
P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX 2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78
P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD
17
P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1
AT89C52
C3
10uF
R5
10k
+5V
X1CRYSTAL
C130pF
C2
30pF
2
3456789
1RP1
10K
+5V
3.3显示电路单元
本次需要采用6个数码管，若单独采用数码管连线时比较麻烦，故设计采用 6两个3 位一体的共阳极数码管，若使 6 个数码管显示正常时间，必须采用采用数码管的动态扫描方式，即每一时刻只有一个数码管点亮，采用软件延时和人眼的视觉暂留效果，使人眼看到的数码管是同时点亮的。因此需要用6个端口控制数码管的位选，即决定哪个数码管点亮。每个数码管的8个数据口控制数码管的段选，即决定数码管显示什么字符。考虑到数码管采用动态扫描方式，即循环扫描数码管的 6 位，并将显示字符送入段选位，我们采用P0口控制数码管的8个段选位，并采用 74HC573 实现数码管驱动及数据锁存功能。
3.3.1数码管介绍
数码管实际上是由7个发光管组成的8字形构成的，加上小数点就是8个，如图1-5所示。我们分别把它命名为ABCDEFGH。数码管的接线：共阳接法：低电平亮，高电平灭。共阴接法：低电平灭，高电平亮。本次采用的数码管接法是共阳接法，所以低电平是亮，高电平是灭。实际中用P0.0-P0.7控制数码管的8段。
图3-5数码管
本次课设要求用了两个3位数码管组成6位数码管，将两个3位数码管的A-H分别连到一起，然后其8段段选信号连单片机的P0口，数码管的位选信号接驱动的输出，驱动的输入接单片机的P1口。如果不接驱动则数码管的亮度不够，所以选用74HC573作为数码管的驱动。
3.3.2 74HC573介绍
74HC573是八进制3 态非反转透明锁存器，是高性能硅门CMOS器件。原理说明：74HC573的八个锁存器都是透明的D 型锁存器，当使能（G）为高时，Q 输出将随数据（D）输入而变。当使能为低时，输出将锁存在已建立的数据电平上。输出控制不影响锁存器的
内部工作，即老数据可以保持，甚至当输出被关闭时，新的数据也可以置入。这种电路可以驱动大电容或低阻抗负载，可以直接与系统总线接口并驱动总线，而不需要外接口。特别适用于缓冲寄存器，I/O 通道，双向总线驱动器和工作寄存器。74HC573的引脚图和功能表如图1-6和表1-1所示：
图3-6 74HC573引脚图
表3-1 74HC573功能表
引脚号符号功能
1 OE 3态输出使能输入（低电平）
2、3、4、5、6、7、8、9 D0-D7 数据输入
Q0-Q7 3态锁存输出
12、13、14、15、16、17、
18、19
11 LE 锁存使能输入
10 GND 接地
20 VCC 电源
3.4矩阵键盘单元
列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。
键盘的工作方式一般有循环扫描和中断扫描两种。
循环扫描方式利用CPU在完成其他工作的空余，调用键盘扫描子程序来响应键输入要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。键盘扫描程序通常具备4项功能：第一，判断键盘上有无键按下。第二，去除键抖动影响。在判断有键按下，软件延时一段时间后，再判断键盘状态。如果仍为有键按下状态，则确定；否则按键抖动处理。第三，扫描键盘，得到按键的键号。第四，判别闭合的键是否释放。在系统初始化后，CPU必须反复轮流调用扫描式显示子程序和键盘输入程序。在识别有键闭合后，执行规定的操作，然后再重新进人上述循环。循环工作方式采用扫描键盘的工作方式，虽然能响应键输人的命令或数据，但是这种方式不管键盘上有无键按下，CPU总要定时扫描键盘；而应用系统在工作时，并不经常需要按键输入，因此，CPU常处于空扫描状态。为了提高CPU的工作效率，可采用中断扫描工作方式，即只在键盘有键按下时发中断请求，CPU响应中断请求后，转中断服务程序，进行键盘扫描，识别键码。中断扫描工作方式的一种简易键盘接口电路。其直接由P1口中高、低字节构成4x4行列式键盘。键盘的列线与P1口的低4位相接，键盘的行线接到Pl口的高4位。图5中“与”门的4输入端分别与各列线相连，而输出端接单片机外部中断输入INT0。初始化时，键盘行输出口全部置0。当有键按下时，1NT0端为低电平，向CPU发出中断请求，若CPU开放外部中断，则响应该中断请求，进人中断服务程序。此外还须注意保护与恢复现场。
本次设计采用循环扫描的方法，每次检测有按键按下，由于行列电平的变化，便开始查询此时行列电平值所对应的键盘编码，再由键盘编码输出对应的数码管显示编码并显示键值，由此按下一个按键，便可以得到相应的显示部分。其原理图如图1-7所示：
图3-7矩阵键盘电路
3.5串口通信单元
计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合，完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。
计算机通信分为两大类：并行通信与串行通信。
并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送。
并行通信的特点：控制简单、传输速度快；由于传输线较多，长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。
串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。
串行通信的特点：传输线少，长距离传送时成本低，且可以利用电话网等现成的设备，但数据的传送控制比并行通信复杂。
串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议不要与通用串行总线Universal Serial Bus 或者USB 混淆。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议很多GPIB 兼容的设备也带有RS-232口。同时串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。
串口通信的概念非常简单串口按位bit 发送和接收字节。尽管比按字节byte 的并行通信慢但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时规定设备线总常不得超过20米并
P 24
P 25
P 26
P 27
P20
P21
P22
P23
且任意两个设备间的长度不得超过2米而对于串口而言长度可达1200米。
典型地串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成1地线2发送3接收。由于串口通信是异步的端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
MAX232是电平转换芯片。1970年美国电气学会规定“RS232”串口通信协议。规定逻辑“1”-5— -15V逻辑“0”5— 15V 。噪声容限为2V。要实现利用串口与单片机进行通信就要进行电平转换把标准转化成单片机可以识别的。MAX220–MAX249都是电平转换芯片在单片机最小系统中使用MAX232。
3.5.1 RS232接口
RS232接口连接器一般使用型号为DB-9的9芯插头座，只需3条接口线，即"发送数据"、"接收数据"和"信号地"即可传输数据，在此用于串口通信接口，其引脚图如图1-8所示。
特点：1）RS232的规范中，电压值在+3V~+15V（一般使用+6V）称为"0"或"ON"。电压在-3V~-15V（一般使用-6V）称为"1"或"OFF"；
2）RS232为全双工工作模式，其信号的电压是参考地线而得到的，可以同时进行数据的传送和接收。
引脚功能介绍和引脚图：1. 数据载波检测 DCD 2. 接收数据 RXD 3. 发送数据TXD 4.数据终端准备 DTR 5.信号地 GND 6. 数据设备准备好 DSR 7.请求发送 RTS 8. 清除发送 CTS 9.振铃指示 DELL
图3-8 RS232接口
3.5.2 MAX232芯片
MAX232在这里做电平转换功能，其引脚图如图1-9所示：
电路说明：第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能
是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从11引脚（T1IN）、10引脚（T2IN）输入转换成RS-232数据从14脚（T1OUT）、7脚（T2OUT）送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚（R1IN）、8引脚（R2IN）输入转换成TTL/CMOS数据后从12引脚（R1OUT）、9引脚（R2OUT）输出。第三部分是供电。15脚GND、16脚VCC（
图3-9 MAX232引脚图
3.5.3通信方式
1）89C52的串行口
有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们占用同一地址99H ；接收器是双缓冲结构；发送缓冲器，因为发送时CPU是主动的，不会产生重叠错误。
2）89C52串行口的控制寄存器
SCON 是一个特殊功能寄存器，用以设定串行口的工作方式、接收/发送控制。
表3-2 SCON寄存器格式
位7 6 5 4 3 2 1 0
字节地址：98H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SCON
表3-3 SM0和SM1工作方式
SM0 SM1 方式说明波特率
0 0 0 移位寄存器f osc/12
0 1 1 10位异步收发器可变
1 0
2 11位异步收发器f osc/64或f osc/32
1 1 3 11位异步收发器可变
SM2：多机通信控制位，主要用于方式2和方式3。当接收机的SM2=1时可以利用收到的RB8来控制是否激活RI（RB8＝0时不激活RI，收到的信息丢弃；RB8＝1时收到的数据进入SBUF，并激活RI，进而在中断服务中将数据从SBUF读走）。当SM2=0时，不论收到的RB8为0和1，均可以使收到的数据进入SBUF，并激活RI（即此时RB8不具有控制RI激活的功能）。通过控制SM2，可以实现多机通信。
在方式0时，SM2必须是0。在方式1时，若SM2=1，则只有接收到有效停止位时，RI才置1。
REN：允许串行接收位。由软件置REN=1，则启动串行口接收数据；若软件置REN=0，则禁止接收。
TB8：在方式2或方式3中，是发送数据的第九位，可以用软件规定其作用。可以用作数据的奇偶校验位，或在多机通信中，作为地址帧/数据帧的标志位。
在方式0和方式1中，该位未用。
RB8：在方式2或方式3中，是接收到数据的第九位，作为奇偶校验位或地址帧/数据帧的标志位。在方式1时，若SM2=0，则RB8是接收到的停止位。
TI：发送中断标志位。在方式0时，当串行发送第8位数据结束时，或在其它方式，串行发送停止位的开始时，由内部硬件使TI置1，向CPU发中断申请。在中断服务程序中，必须用软件将其清0，取消此中断申请。
RI：接收中断标志位。在方式0时，当串行接收第8位数据结束时，或在其它方式，串行接收停止位的中间时，由内部硬件使RI置1，向CPU发中断申请。也必须在中断服务程序中，用软件将其清0，取消此中断申请。
PCON
PCON中只有一位SMOD与串行口工作有关：
单片机原理及应用 实训报告 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 实训总成绩：
一、节日彩灯设计 题目：8位逻辑电平模块上的LED小灯从左向右呈现“鞭甩”的实验现象，状态间隔为0.25秒；按键1开始，按键2结束。 原理图 程序代码： #include for(i=0;i<10;i++); } void main() { uchar i,b,d; while(1) {if (S1==0) {delay(50); if(S1==0); S1=b; b=0; {for(i=0;i<8;i++) { P2=tab[i]; delay(50); {if (S2==0) {delay(50); if(S2==0); S1=d; d=1; P2=0xff; }} } } } } } 设计思想总结 用C语言程序控制单片机最小系统，使IO口输出高低电平控制彩灯电路的闪烁。节日彩灯控制器是利用将单片机的CPU、RAM、ROM、定时器/计数器及输入/输出、I/O接口电路集成在一块集成电路芯片上的特点。通过其与发光二极 管及驱动电路的连接，从而构成一个完整的硬件电路。然后通过对单片机的ROM 进行编程，实现对彩灯闪烁的控制。 二、定时器实现流水灯 题目：利用定时器/计数器T0产生2秒钟的定时，每当2秒定时到来时，更换指示灯点亮，依次循环点亮。 原理图 程序代码 #include 《单片机应用与实践》试卷一 一．选择题（正确答案在序号前打√，每小题2分，共30分） 1、下列有关MCS-51中断优先级控制的叙述中，错误的是 （A）低优先级不能中断高优先级，但高优先级能中断低优先级 （B）同级中断不能嵌套 （C）同级中断请求按时间的先后顺序响应 （D）同时同级的多中断请求，将形成阻塞，系统无法响应 2、外中断初始化的内容不包括 （A）设置中断响应方式（B）设置外中断允许 （C）设置中断总允许（D）设置中断方式 3、执行中断返回命令，要从堆栈弹出断点地址，以便去执行被中断了的主程 序。从堆栈弹出的断点地址送给 （A）A （B）CY （C）PC （D）DPTR 4、在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是 （A）定时中断（B）脉冲方式的外部中断 （C）串行中断（D）电平方式的外部中断 5、中断查询，查询的是 （A）中断请求信号（B）中断标志位 （C）外中断方式控制位（D）中断允许控制位 6、在下列寄存器中，与定时/计数控制无关的是 （A）TCON（定时控制寄存器）（B）TMOD（工作方式控制寄存器） （C）SCON（串行控制寄存器）（D）IE（中断允许控制寄存器） 7、下列定时/计数硬件资源中，不是供用户使用的是 （A）高8位计数器TH （B）低8位计数器TL （C）定时器/计数器控制逻辑（D）用于定时/计数控制的相关寄存器 8、在工作方式0下计数器是由TH的全部8位和TL的5位组成，因此其计数范 围是 （A）1~8192 （B）0~8191（C）0~8192（D）1~4096 9、与定时工作方式1和0比较，定时工作方式2不具备的特点是 （A）计数溢出后能自动重新加载计数初值 （B）增加计数器位数 （C）提高定时精度 （D）适于循环定时和循环计数应用 10.假定设置堆栈指针SP的值为37H，在进行子程序调用时把断点地址进栈保护后，SP 的值为 单片机工程实践报告 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】 学校代码： 10128 单片机工程实践 (第五组) 题目：电子秒表 组长： 组员： 指导教师： 设计时间：2016年3月7日——2016年3月18日 内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：单片机系统综合设计与实践学院：信息工程学院班级： 学生姓名：学号：指导教师：、 学生姓名：学号： 学生姓名：学号： 一、题目 电子秒表 二、目的与意义 本课程为培养学生计算机应用能力的实践性课程，也是一门重要的专业技术课程。它将使学生不仅理论上掌握单片微型计算机的基本原理、单片机应用系统的构成、系统程序设计，进一步加强学生单片机应用系统软、硬件开发的能力，并能将电路、模拟电子技术、数字电子技术和微机原理等课程的知识有机地结合起来，做到学用结合。 一、设计目的 (1) 二、设计任务分析 (1) 1.题目：电子秒表 (1) 2.任务可行性分析 (1) 3.任务分工 (2) 4.使用软件环境使用简介 (2) 5.硬件自检报告 (2) （1）蜂鸣器自检硬件编程框图及相关说明 (2) （2）键盘自检硬件编程框图及相关说明 (4) （3）LED自检硬件编程框图及相关说明 (8) （4）电子秒表硬件编程框图以及相关说明 (12) 三、任务框图分析 (13) 四、程序清单 (13) 五、设计体会 (21) 六、参考资料 (23) 一、设计目的 通过一个以8 位单片机为核心的模拟量数字表的硬件调试过程，掌握具有蜂鸣器自检、七段LED 显示自检、键盘自检等接口电路的单片机应用系统的设计思想和方法。 学习应用系统软件的模块化设计方法，通过源程序的编辑、汇编或编译、链接、仿真调试，完成给定的任务。通过上述过程提高学生工程实践能力和素质。 二、设计任务分析 1.题目：电子秒表 2.任务可行性分析 功能：（1）显示时间范围0～59分59秒 （2）跑表时间范围0～59秒99毫秒 电子秒表具有时钟显示和秒表计时功能，时钟显示时间范围为00分00秒至59分59秒，秒表计时范围为00秒00毫秒至59秒99毫秒。 当显示时钟时，具有设置时间的功能。按一下K1键进入秒位的设置模式，此时按K2键可实现秒位加1，按K3键可实现秒位减1，使秒位在00至59范围内自由切换；按两下K1键进入分位的设置模式，此时按K2键可实现分位加1，按K3键可实现分位减1，使分位在00至59范围内自由切换，以此来实现对时钟显示时间的设置。时钟显示功能与秒表计时可以通过K4键实现功能切换（当处于时钟显示功能时，可以通过按K4键进入秒表功能；当处于秒表计时功能时，可以通过按K4键进入时钟显示功能）。当处于秒表计时时，不影响时钟的正常走时。 当单片机运行在秒表计时功能时，可以通过按下K1键使得秒表开始计时，通过按下K2键使得秒表计时暂停（当秒表没有开始计时时，此时按下K2键无动作），通过按下K3键实现秒表的清零。 硬件环境：LED显示器、键盘、蜂鸣器 单片机原理实验报告 专业：计算机科学与技术 学号： : 实验1 计数显示器 【实验目的】 熟悉Proteus仿真软件，掌握单片机原理图的绘图方法 【实验容】 （1）熟悉Proteus仿真软件，了解软件的结构组成与功能 （2）学习ISIS模块的使用方法，学会设置图纸、选元件、画导线、修改属性等基本操作 （3）学会可执行文件加载及程序仿真运行方法 （4）理解Proteus在单片机开发中的作用，完成单片机电路原理图的绘制【实验步骤】 （1）观察Proteus软件的菜单、工具栏、对话框等基本结构 （2）在Proteus中绘制电路原理图，按照表A.1将元件添加到编辑环境中（3）在Proteus中加载程序，观察仿真结果，检测电路图绘制的正确性 表A.1 Switches&Relays BUT BUTTON 【实验原理图】 【实验源程序】 #include for(;time<0;time--) for(k=200;k>0;k--) for(j=500;j<0;j--); } void init() { P0=buf[x1]; delay(10); P2=buf[x2]; delay(10); } void main() { init(); while(1) { x1=count/10; x2=count%10; P0=buf[x1]; delay(10); 1.2 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。 4、单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 答：单片机的发展历史可分为四个阶段： 第一阶段（1974年----1976年）：单片机初级阶段。 第二阶段（1976年----1978年）：低性能单片机阶段。 第三阶段（1978年----现在）：高性能单片机阶段。 第四阶段（1982年----现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段 1.8 8051与8751的区别是内部程序存储器的类型不同 1.9 在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的测量、控制应用 在MCS-51 单片机中，如果采用6 MHZ 晶振，1个机器周期为（2微秒） 2.5程序存储器的空间里，有5个单元是特殊的，这5个单元对应MCS-51单片机5个中断源的中断入口地址，请写出这些单元的地址以及对应的中断源。答：中断源入口地址 外部中断0 0003H 定时器0（T0）000BH 外部中断 1 0013H 定时器1（T1）001BH 串行口0023H 判断下列说法是否正确： （A）8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。（错）（B）区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。（错）（C）在MCS-51中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须保证它被事先预置为1。（对） （D）PC可以看成是程序存储器的地址指针。（对） 判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？ （A）DPTR是可以访问的，而PC不能访问。（错） （B）它们都是16位的寄存器。 （对） （C）它们都具有加1 的功能。 （对） （D）DPTR可以分为 2个8位寄存器使用， 但PC不能。（对） 13使用8031单片机 时，需将EA引脚接 （低）电平，因为其片 内无（程序）存储器 PC的值是：当前正在 执行指令的下一条指 令的地址 MCS-51单片机程序 存储器的寻址范围是 由程序计数器PC的位 数所决定的，因为 MCS-51的PC是16 位的，因此其寻址的范 围为（64）KB。 判断下列说法是否正 确？ （A）PC是1个不可 寻址的特殊功能寄存 器 （对） （B）单片机的主频越 高，其运算速度越快 （对） （C）在MCS----51单 片机中，1个机器周期 等于1微秒（错） （D）特殊功能寄存器 SP内装的是栈顶首地 址单元的内容（错） 判断下列说法是否正 确。 （A）立即寻址方式是 被操作的数据本身在 指令中，而不是它的地 址在指令中。（√） （B）指令周期是执行 一条指令的时间。 （√） （C）指令中直接给出 的操作数称为直接寻 址。 （×） 3.4 MCS-51共有哪几 种寻址方式？各有什 么特点？ 答：共有7种寻址方 式。 （1）寄存器寻址方式 操作数在寄存器中，因 此指定了寄存器就能 得到操作数。 （2）直接寻址方式 指令中操作数直接以 单元地址的形式给出， 该单元地址中的内容 就是操作数。 （3）寄存器间接寻址 方式寄存器中存放 的是操作数的地址，即 先从寄存器中找到操 作数的地址，再按该地 址找到操作数。 （4）立即寻址方式 操作数在指令中直接 给出，但需在操作数前 面加前缀标志“#”。 （5）基址寄存器加变 址寄存器间接寻址方 式以DPTR或PC 作基址寄存器，以累加 器A作为变址寄存器， 并以两者内容相加形 成的16位地址作为操 作数的地址，以达到访 问数据表格的目的。 （6）位寻址方式 位寻址指令中可以直 接使用位地址。 （7）相对寻址方式 在相对寻址的转移指 令中，给出了地址偏移 量，以“rel”表示，即把 PC的当前值加上偏移 量就构成了程序转移 的目的地址。 在MCS----51中，PC 和DPTR都用于提供 地址，但PC是为访问 （程序）存储器提供地 址，而DPTR是为访问 （数据）存储器提供地 址。 4.6 试编写1个程序， 将内部RAM中45H单 元的高4位清0，低4 位置1。 解：MOV A，45H ANL A，#0FH ORL A，#0FH 试编写程序，查找在内 部RAM的20H~40H 单元中出现“00H”这一 数据的次数。并将查找 到的结果存入41H单 元。 ORG 0000H MOV R0,#20H MOV R2,#21H MOV 41H,#00H LOOP: MOV A,@R0 CJNE A,#00H,NOTE INC 41H NOTE: INC R0 DJNZ R2,LOOP END 能够实现中断处理功 能的部件称为中断系 统 一．简答题 AT89S51采用6MHz的 晶振，定时2ms，如用 定时器方式1时的初值 （16进制数）应为多 少？（写出计算过程） 答：机器周期6×106=2 ×10-6s=2uS 又方式1为16进制定 时器.故 （216—X）×2×10-6=2 ×10-3=>216-X=1000 =>X=65536-1000=6453 6 即初值=FC18H 2、AT89S51外扩的程序 存储器和数据存储器 可以有相同的地址空 间，但不会发生数据冲 突，为什么？ 答:不发生数据冲突的 原因是：AT89S51中访 问程序存储器和数据 存储器的指令不一样。 选通信号也就不一样, 前者为PSEN,后者为WR 与RD。 程序存储器访问指令 为MOVC A，@DPTR； MOVC A,@A+pc。 数据存储器访问指令 为:MOVX A,@DPTR； MOVX A,@Ri; MOVX @DPTR,A。 3.说明MCS-51的外部 引脚EA的作用？ EA*是内外程序存储器 选择控制信号。（1分） 当EA*＝0时，只 选择外部程序存储器。 （1分） 当EA*＝1时，当 PC指针≤0FFFH时，只访 问片内程序存储器；当 PC指针＞0FFFH时，则 访问外部程序存储器 （1分） 4、DPTR是什么寄存 器？它由哪些特殊功 能寄存器组成？它的 主要作用是什么？ 答：DPTR是16位数据 指针寄存器，它由两个 8位特殊功能寄存器 DPL（数据指针低8位） 和DPH（数据指针高8 位）组成，DPTR用于保 存16位地址，作间址 寄存器用，可寻址外部 数据存储器，也可寻址 程序存储器。 5、举例说明MCS-51指 令系统中的任意5种寻 址方式。 答：MCS-51指令操作数 主要有以下7种寻址方 式： 寻址方式 举例 立即寻址 MOV A，#16 直接寻址 MOV 20H，P1 寄存器寻址 MOV A，R0 寄存器间接寻址 MOVX A, @DPTR 变址寻址 MOVC A, @A+DPRT 相对寻址 SJMP LOOP 单片机应用技能实训（C语言）教案—项目2 项目2 广告灯电路制作 任务1 MCS-51单片机I/O端口及C语言相关指令 二、教学实施过程 实 施 环 节 教学内容导 学 方 法组 织 教 学 1、检查学生出勤情况并做好记录。 2、调整学生的注意力，为上课作准备。 互 动 交 流复 习 提 问 1、MCS-51单片机由哪几部分组成 2、MCS-51单片机有多少个I/O口引脚 提 问 导 思导 入 夜晚的商业街上，各种各样的广告彩灯光彩夺目，变幻无穷，非常好看。那么功能强大的单片机是否能完成广告彩灯的控制任务呢本项目的任务就是制作一个用单片机控制的广告灯电路。为完成项目制作，先进行相关基本知识的学习。 启 发 学 习 积 极 性讲 授 新 课 一、MCS-51单片机并行接口 1、P0口的结构和工作原理 P0口每一位的结构如图2-2所示，它由一个输出锁存器，上下两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路组成。 图2-2 P0口的结构 从P0口输出数据的方法有两种，一种是执行以P0口为目的操作数的数据传送指令来实现，另一种是执行以P0口位为目的操作数的位操作指令来实现。分别举例如下： P0=0x66; 12 fsoc 1 ?12 10 6 1 6 ? ? sμ 1、 89C1’ex），默认情况下该项未被选中，如果要写片做硬件实验，就必须选中该项，这一点是初学者易疏忽的，在此特别提醒注意。 4、编译、连接 在设置好工程后，即可进行编译、连接。点击Build target 按钮，对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码。 编译过程中的信息将出现在输出窗口中的Build页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现。 三、布置作业学生练习，老师指导。 1、单片机控制广告灯电路的仿真验证。 2、观察现实中广告灯的变化情况，通过改写程序，完成不同的灯光效果。比一比，看谁制作的变化效果又多又好。 3、本项目中采用低电平驱动，是否能采用高电平驱动，试一试，想想为什么利用多媒体或机房相关软件进行操作演示。讲解各步骤的含义。 讲解各步骤的含义。完成程序编译后，展示仿真效果。 课堂小结1、proteus的基本操作步骤。 2、keil的操作步骤。 关于单片机应用实习的实习报告 一、实习目的 本次实习的目的在于加深对MCS-51单片机的理解，初步掌握单片机应用系统的设计方法；掌握常用接口芯片的正确使用方法；强化单片机应用电路的设计与分析能力；提高学生在单片机应用方面的实践技能；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，力求实现理论结合实际，学以至用的原则。 二、设计题目: 单片机数据采集系统设计 三、功能描述 1．实时采集0-5V的电压信号； 2．将采集的0-5V的电压信号实时显示； 3．可以轮流采集8路通道，或指定通道数据； 4．可以设定报警上下限，并报警。 四、方案设计 4.1系统分析 根据系统功能要求，可将系统组成结构分成四大部分。单片机控制中心、键盘接口。其中，单片机控制中心是核心。MCU根据按键输入，可切换不同的显示模式或设置不同的参数。数码显示管第2至4位将实时采集的0~5V电压，数码管第1位显示指定通道数。通过按键可切换到设定电压上下限报警的模式。由于我组单片机实验板缺少烽鸣器，因此利用LED灯来报警。 以下是系统组成结构图： 图1 系统组成结构图 五、硬件电路设计 5.1 单片机最小系统设计 最小系统包括CPU时钟与复位电路，其原理图如下： 图2单片机最小系统设计 5.2 显示电路设计 数码管主要是用于数字的显示，图中采用共阴极。电源+5V通过470欧的电阻直接给数码管的7个段位供电，P0.0-P0.7对应了两个接数码管的a,b,c,d,e,f,g和小数点位p，P1.0，P1.1，P1.2，P1.3接位选码。其原理图如下： 图3 显示电路设计 其原理图如下： 图4 按键电路设计 5.4 A/D转换电路设计 其原理图如下： 图5 A/D转换电路设计 本科生实验报告 实验课程单片机原理及应用 学院名称核技术与自动化工程学院 专业名称电气工程及其自动化 学生姓名 学生学号 指导教师任家富 实验地点6C９０2 实验成绩 二〇一五年三月二〇一五年六月 单片机最小系统设计及应用 摘要 目前，单片机以其高可靠性,在工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表等领域得到极其广泛的应用。因此对于在校的大学生熟练的掌握和使用单片机是具有深远的意义。通过本次课程设计掌握单片机硬件和软件方面的知识，更深入的了解单片机的实际应用，本次设计课程采用STC89Ｃ５2单片机和ADC08０4，LED显示，键盘，ＲS2３2等设计一个单片机开发板系统。进行了LED显示程序设计,键盘程序设计,RS2３2通信程序设计等。实现了单片机的各个程序的各个功能。对仿真软件kｅil的应用提升了一个新的高度。单片机体积小、成本低、使用方便,所以被广 泛地应用于仪器仪表、现场数据的采集和控制。通过本实验的学习，可以让学生掌握单片机原理、接口技术及自动控制技术,并能设计一些小型的、综合性的控制系统，以达到真正对单片机应用的理解。 关键词：单片机;智能；最小系统;ADC；ＲＳ2３２;显示；SＴＣ8９C５2 第１章概述 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。相当于一个微型的计算机，和计算机相比,单片机只缺少了I/Ｏ设备。单片机采用超大规模集成电路技术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微型计算机系统。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。 它最早是被用在工业控制领域，由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和ＣＰＵ集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有１-２部单片机。汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比人类的数量还要多。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。 第2章实验内容 2.1单片机集成开发环境应用 实习任务书 学生姓名：专业班级：通信1004 班 指导教师：刘新华工作单位：武汉理工大学 题目:单片机应用实习报告 初始条件: 单片机最小系统、下载电路、扩展电路、软件（PROTEUS等）、万用表、电烙铁等工具 要求完成的主要任务: 1）完成单片机最小系统的设计、焊接、调试 2）完成ISP下载电路的设计、焊接 3）完成系统软件的设计，包括程序结构设计、流程图绘制、程序设计 4）在单片机最小系统硬件上实现任务3中规定的功能 时间安排: 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 摘要 (3) Abstract........ .. (4) 1实习执行大纲 (5) 1.1实习目的 (5) 1.2实习要求 (5) 1.3 基本任务 (6) 2 基本原理 (7) 2.1 STC89C52单片机介绍 (7) 2.2 单片机最小系统 (13) 2.3 键盘检测原理 (14) 2.4数码管显示 (15) 2.5温度传感器 (16) 2.5.1温度传感器概述 (16) 2.5.2 DS1820温度传感器介绍 (17) 2.6串口通信 (20) 3硬件设计 (21) 3.1实验总电路图 (21) 3.2矩阵键盘 (22) 3.3数码显示 (22) 3.4 温度传感器 (23) 3.5双机通信 (23) 4软件设计及仿真 (24) 4.1 键盘输入及数码管显示 (24) 4.2温度传感器仿真 (26) 4.3 串口通信 (27) 5硬件实物图 (29) 6 小结 (32) 7.参考文献 (33) 8元件清单 (34) 附录 (36) 摘要 随着时代的进步和发展，单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,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，结合不同种类的传感器，可实现诸如电压、湿度、温度、速度、硬度、压力等的物理量的测量。本文将介绍一种基于单片机控制理论及其应用系统设计的数字温度计。本文主要介绍了基于AT89C51单片机的一个键盘和显示系统、串口通信系统，详细描述了以单片机最小系统为基础，利用Proteus进行电路设计，利用Keil C51 uVision2集成开发环境进行软件程序的编写，并进行电路焊接、电路仿真和电路调试的过程。 关键字：单片机、键盘、数码管，Keil 并行I/O接口实验 一、实验目的 熟悉掌握单片机并行I/O接口输入和输出的应用方法。 二、实验设备及器件 个人计算机1台，装载了Keil C51集成开发环境软件。https://www.doczj.com/doc/0f15813783.html,单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台1台。 三、实验内容 （1）P1口做输出口，接八只发光二极管，编写程序，使发光二极管延时（0.5-1秒）循环点亮。实验原理图如图3.2-1所示。 图3.2-1单片机并行输出原理图 实验程序及仿真 ORG 0000H LJMP START ORG 0100H START:MOV R2,#8 MOV A,#0FEH LOOP:MOV P1,A LCALL DELAY RL A DJNZ R2,LOOP LJMP START DELAY:MOV R5,#20 D1:MOV R6,#20 D2:MOV R7,#248 D3:DJNZ R7,D3 DJNZ R6,D2 DJNZ R5,D1 RET END 中断实验 一、实验目的 熟悉并掌握单片机中断系统的使用方法，包括初始化方法和中断服务程序的编写方法。 二、实验设备及器件 个人计算机1台，装载了Keil C51集成开发环境软件。 https://www.doczj.com/doc/0f15813783.html,单片机仿真器、编程器、实验仪三合一综合开发平台1台。 三、实验内容 （2）用P1口输出控制8个发光二极管LED1～LED8，实现未中断前8个LED闪烁，响应中断时循环点亮。 实验程序及仿真 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT00 ORG 0010H MAIN: A1:MOV A,#00H MOV P1,A MOV A,#0FFH MOV P1,A SETB EX0 JB P3.2,B1 SETB IT0 SJMP C1 B1:CLR IT0 C1:SETB EA NOP SJMP A1 INT00:PUSH Acc PUSH PSW MOV R2,#8 MOV A,#0FEH LOOP: MOV P1,A LCALL DELAY RL A DJNZ R2,LOOP 单片机实训报告 ——数字时钟 成员： 金龙：2 王利伟：6 许林鹏: 9 春波：0 袁增莘：1 指导老师：翡 12电气自动化一班 2013.12.23—12.29 目录 一、设计目的 (2) 二、设计要求 (2) 2.1显示要求 (2) 2.2校准要求 (2) 2.3选型要求 (2) 三、硬件设计 (3) 3.1L E D电路图 (3) 3.2电路图分析 (4) 3.3键盘功能 (4) 四、程序设计 (5) 4.1程序流程图 (5) 4.2程序 (6) 课题：数字时钟 一、设计目的： 通过实训周学会制作数码管显示时、分、秒的数字可调时钟，近一步熟练掌握编程语言的应用。 二、设计要求： 2．1显示要求： 时钟要求用8位数码管显示，以数字形式显示时、分、秒的时间。且从右端始八位数码管依次显示①秒个位②秒十位③横杠“—”④分个位⑤分十位⑥横杠“—”⑦时个位⑧时十位 2．2校准要求： 时钟要求计时准确，同时要求有校准时间的电路，且以按键校准。 2.3选型要求： 设计单片机选型以STC89C51RC-RD+系列为基础 三、硬件设计： 3.1、LED电路图 3.2电路图分析 本次课题是利用51单片机进行设计。 Led灯是由低电平点亮的，led位的选择是由单片机中的p2口控制的。 *键盘是采用独立式按键： K1是p3.0；K2是p3.1； K3是p3.2：K4是p3.3； 3.3键盘功能 K1, 是对时钟调整或调整后进行确定的选择键。 K2，是对选中位置后对其进行加。 K3，是对选中位置后对其进行减。 K4，是进行时分秒的选择位的操作。 四、程序设计 4.1程序流程图 第１讲单片机应用概述 教学目的： 1、初步了解单片机的发展历史, 基础知识以及应用范围； 2、通过演示单片机产品的实物来激发学生的学习兴趣； 3、了解单片机的发展方向和主流技术。 重点、难点： 1、单片机的概念和特点； 2、单片机的主要发展方向和主流技术； 3、几种常见的单片机产品。 教学方式、步骤： 一、课程介绍、学习的目标、学习本课程的方法 1、课程介绍 单片机是当今信息时代的产物，自20世纪70年代问世以来，以实时控制能力强，成本低，体积小，受到人们的重视和关注，应用很广，发展很快。尤其在电子产品、工业控制等领域的应用广泛，已对人类社会产生了巨大的影响。单片机技术开发和应用水平已成为衡量一个国家工业化发展水平的标志之一。 由于单片机的广泛使用使得社会对掌握单片机技术的人才的需求在不断增加，目前全国普通工科大学均已经将单片机课列为必修的专业（基础）课程。 2、学习的目标 通过对孝感周边相关电子企业（亚光电子公司、○六六集团、四四○四厂等）的毕业生跟踪调查和人才需求调研，相关工作岗位都对单片机应用能力都提出了一定的要求。且不同的岗位对单片机应用能力要求的高低不同。要求较高的岗位如电路联调岗和电子线路设计助理工程师岗，对单片机的应用能力要求如下： 掌握常见单片机芯片及外围芯片的功能和引脚分布； 理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术等重要概念和基本知识； 具备一定的电子线路基本知识，能看懂典型单片机外围硬件的原理图，并具备相应的硬件线路调试的基本技能； 能看懂程序流程图，掌握程序调试的基本技能； 具有基本的单片机编程能力； 掌握单片机软硬件联调的基本技能； 掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。 课程标准： 作为一门核心的专业基础课程，本课程的专业目标定位为：通过基于实际工作过程（项目制作）的项目导向、任务驱动的理论实践一体化教学模式，教、做、学三者合一，使学生在做中学，学中做，在理解掌握单片机系统结构、存储器结构、指令系统，中断、定时器、串行口、接口技术和单片机初步应用知识的基础上，掌握智能电子应用相关岗位所需要的单片机应用系统的初步的应用分析和软硬件设计能力，掌握基本的编程和程序调试能力，掌握单片机典型外围硬件线路的分析与初步设计能力、硬件调试能力，掌握单片机系统的安装和软硬件联调、故障诊断维护技能，掌握单片机产品开发的基本流程和工艺。在以上述单片机应用能力培养为主线的教学过程中，还要注重学生职业能力的培养，使学生毕业后能够直接适应单片机相关岗位的工作。 AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践 学习笔记 1.AVR单片机的基本结构 1.1.单片机的基本组成 1.1.1.单片机的基本组成结构 单片机的基本组成单元 CPU 程序存储器数据存储器I/O接口 CPU与各基本单元通过芯片内的内部总线连接。 一般情况下，内部总线中的数据总线宽度（或指CPU字长）也是单片机等级的一个重要指标。 内部总线：数据总线、地址总线、控制总线。 1.1. 2.单片机的基本单元与作用 1)MCU单元 MCU单元部分包括CPU、时钟系统、复位、总线控制逻辑等电路。 CPU： 时钟和复位电路： 总线控制电路： 2)片内存储器 单片机的存储器一般分为程序存储器和数据存储器，它们往往构成互不相同的两个存储空间，分别寻址，互不干扰。 单片机的内部结构通常使用哈佛体系结构，在这种体系中采用分开的指令和数据总线以及分开的指令和数据空间，分别采用专用的总线与CPU交换，可以实现对程序和数据的同时访问，提高了CPU的执行速度和数据的吞吐量。 3)程序存储器 程序存储器用于存放嵌入式系统的应用程序。 4)数据存储器 单片机在片内集成的数据存储器一般有两类：随机存储器RAM、电可擦除存储器EEPROM。 随机存储器RAM： 电可擦除存储器EEPROM 5)输入输出端口 并行总线I/O端口： 通用数字I/O端口： 片内功能单元的I/O端口： 串行I/O 通信口： 其他专用接口： 6)操作管理寄存器 管理、协调、控制、操作单片机芯片中各功能单元的使用和运行。 1.2.ATmega16单片机的组成 1.2.1.AVR单片机的内核结构 “快速访问”意味着在一个周期内执行一个完整的ALU操作。 AVR的算术逻辑单元ALU支持寄存器之间、立即数与寄存器之间的算术与逻辑运算功能，以及单一寄存器操作。每一次运算操作的结果将影响和改变状态寄存器（SREG）的值。 ALU操作 从寄存器组中读取两个操作数 操作数被执行将执行结果写回目的寄存器 1.2.2.ATmega16的外部引脚与封装 单片机的应用领域 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 单片机应用领域1.在工业控制中的应用 工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一，在测控系统、过程控制、机电一体化设备中主要利用单片机实现逻辑控制、数据采集、运算处理、数据通信等用途。单独使用单片机可以实现一些小规模的控制功能，作为底层检测、控制单元与上位计算机结合可以组成大规模工业自动化控制系统。特别在机电一体化技术中，单排年级的结构特点使其更容易发挥其集机械、微电子和计算机技术于一体的优势。 2.在智能仪器中的应用 内部含有点片剂的仪器系统称为智能仪器，也称为微机化仪器。这类仪器大多采用单片机进行信息处理、控制及通信，与非智能化仪器相比，功能得到了强化，增加了诸如数据存储、故障诊断、联网集控等功能。以单片机作为核心组成智能仪器表已经是自动化仪表发展的一种趋势。 3.在家用电器中的应用 单片机功能完善、体积小、价格廉、易于嵌入，非常适合于对家用电器的控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代，现已广泛应用于洗衣机、空调、电视机、视盘机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种试听设备等。 4.在信息和通信产品中的应用 信息和通信产品的自动化和智能化程度很高，其中许多功能的完成都离不开单片机的参与。这里最具代表性和应用最广的产品就是移动通信设备，例如手机内的控制芯片就是属于专用型单片机。另外在计算机外部设备中，如键盘、打印机中也离不开单片机。新型单片机普遍具备通信接口，可以方便地和计算机进行数据通信，为计算机和网络设备之间提供连接服务创造了条件。 5.在办公自动化设备中的应用 现在办公自动化设备中大多数嵌入了单片机控制核心。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机及电话等。通过单片机控制不但可以完成设备的基本功能，还可以实现与计算机之间的数据通信。 6.在商业营销设备中的应用 在商业营销系统中单片机已广泛应用于电子秤、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等。 各位领导、专家、评委：你们好！ 我是自控系计算机控制技术教研室老师刘刚。我说课的课程是“单片机技术应用”。下面我从课程设置、课程内容、课程实施、课程评价等等六方面来汇报对课程的钻研情况和教学思想。恳请在座的专家、评委批评指正。 《单片机应用技术》课程在计算机控制技术专业人才培养方案中具有重要作用，，是“计算机控制工程综合能力”的重要构成部分，对学生职业能力的培养起到重要支撑作用。同时，《单片机技术应用》课程也是专业课程体系中的一个关键环节，对课程体系的构建起到了承上启下的关键作用，是前期《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《C语言程序设计》等课程的综合和提升，又是后续《计算机控制技术》、《自控理论》等课程的前提和基础。 经过调研我们得知本专业的学生将来大致的就业岗位：生产维修岗、设计研发岗以及技术支持岗，不同的岗位适应于不同的行业，对职业能力的需求也有所侧重。但总的来说都要求学生具有一定的理论基础与较强的实践应用能力。据此，我们将课程目标定位于：使学生了解单片机的特点、基本工作原理；了解单片机与微型计算机的区别与联系；掌握单片机的指令系统、中断系统、扩展系统、定时器、接口技术。掌握单片机应用程序的设计方法。并将课程目标细化为能力目标、知识目标和素质目标。 立足于课程的培养目标，我们以实际控制任务、高职培养目标、人的认识规律、以及单片机设计师职业资格要求等为依据精心选择、设计课程内容。 本课程以循环流水灯、电子钟、温度测量报警系统3个电子产品的设计制作过程为载体。根据产品的设计制作过程，结合单片机的知识点划分为10个教学任务，每个学习任务既是一项单片机应用技能的训练，又是整个产品设计制作的一个环节。 3个电子产品分别适用单片机学习的3个阶段：入门、基础、扩展。 循环流水灯涉及简单的开关量控制，是单片机控制的基础，设计制作简单，容易实现，有助于提高学生的积极性。 电子钟涉及单片机应用系统的常用电路，即显示电路和键盘电路，其设计制作过程涉及外部中断、定时/计数器应用，是进一步应用的基础。 温度测量报警系统是在前面制作的基础上，对并行接口芯片、串行 单片机应用综述 摘要：本文以MCS-51系列单片机为模型，介绍了单片机的基本组成及一般原理。通过查阅相关资料认真总结了单片机的应用、发展以及影响等方面的知识，较为系统的介绍了单片机的发展历史、应用领域，以及预测单片机未来的发展前景。主要内容包括：单片机的基本硬件结构、发展历史、发展状况以及基本的应用。 关键词：单片机、自动化、工业、控制 前言：1971年英特尔公司研制出世界上第一个4位的微处理器；英特尔公司的霍夫成功研制了世界上第一块4位的位处理器芯片intel4004,。标志着第一代微理器的诞生，人类由此进入微机时代。 在现阶段的工业生产中，单片机因其体积小、功耗低、功能强、性价比高、易于推广等特点，在自动化装置、智能仪表、过程控制、通信等几乎所有的工业领域都得到日益广泛的应用。自动化是衔接工业化和信息化的纽带，而单片机有事自动化领域最为核心的部件。 在21世纪，随着制造工艺以及新材料的发现，单片机必将得到进一步的发展，这势必将大大提高单片机在工业及生活领域的应用程度。而随着越来越多的人关注自动化领域，必将会有大量的人才聚集在开发更快速、更简单、更方便的单片机。我们可以大胆的预测，智能化是我们未来的发展方向。在智能化的社会中，单片机就是它的大脑。因此，在未来的社会中，单片机必将科学和社会的进步推向一个高潮。 历史发展： 第一阶段（1976年-1978年）：初级单片机阶段。以Inter公司MCS-48为代表。这个系列的单片机内集成有8位CPU、I/O接口、8位定时器/计数器，寻址范围不大于4K字节，简单的中断功能，无串行接口。 第二阶段（1978年-1982年）：单片机完善阶段。在这一阶段推出的单片机其功能有较大的加强，能够应用于更多的场合。这个阶段的单片机普遍带有串行I/O口、有多级中断处理系统、16位定时器/计数器，片内集成的RAM、ROM容量加大，寻址范围可达64K字节。一些单片机片内还集成了A/D转换接口。这类单片机的典型代表有Inter公司的MCS-51、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等。 第三阶段（1982年-1992年）：8位单片机巩固发展及16位高级单片机发展阶段。在此阶段，尽管8位单片机的应用已广泛普及，但为了更好满足测控系统的嵌入式应用的要求，单片机集成的外围接口电路有了更大的扩充。这个阶段单片机的代表为8051系列。许多半导体公司和生产厂以MCS-51的8051为内核，推出了满足各种嵌入式应用的多种类型和型号的单片机。 其主要技术发展有： 1.外围功能集成。满足模拟量直接输入的ADC接口；满足伺服驱动输出的 PWM；保证程序可靠运行的程序监控定时器WDT（俗称看门狗电路）。 2.出现了为满足串行外围扩展要求的串行扩展总线和接口，如SPI、I2C Bus、单总线（1-Wire）等。 3.出现了为满足分布式系统，突出控制功能的现场总线接口，如CAN Bus 等。 4. 在程序存储器方面广泛使用了片内程序存储器技术，出现了片内集成EPROM、EEPROM、FlashROM以及MaskROM、OTPROM等各种类型的单片机，以满足不同产品的开发和生产的需要，也为最终取消外部程序存储器扩展奠定了良好的基础。与此同时，一些 51 单片机实训报告完整版 一、设计目标 1. 完成温度显示系统的设计，即以单片机位核心微处理器，完成接收处理温度信号和 控制八段数码管显示两部分功能电路的设计; 2. 使用Protel绘制电路原理图和PCB版图 3. 通过使用凌阳单片机开发系统掌握单片机系统的基本开发方法，系统配置方法，IO 口的读写方式以及数据处理方法。 4. 掌握基于C语言编程的单片机控制技术，完成实现温度采集、显示系统功能的控制 程序设计（信号的接收、信息的处理及八段数码管显示控制程序）; 5. 软硬件联调，完成系统的最终功能。 二、设计任务 1. 完成基于单片机的温度检测显示系统设计，利用自己设计的温度传感电路输出模拟 信号，选用相应的A/D 转换芯片将模拟信号转换成数字信号送入单片机，单片机对 接收的信号进行处理; 单片机输出经译码电路连接至八段数码管显示温度值。 2. 具体要求完成内容: 1）传感器模块学习及信号输入设计 2） LED数码管显示部分设计 3）绘制电路原理图和PCB版图 3）数据处理转换（使用C语言进行） 4）软硬件联调实现完整系统设计要求; 5）撰写实训报告。 第一部分：原理图及PBC版图制作 制作原理图，我们选用的软件是proteldxp2004 ，我们选用这个软件是因为Protel DXP 在前版本的基础上增加了许多新的功能。新的可定制设计环境功能包括双显示器支持，可固定、浮动以及弹出面板，强大的过滤和对象定位功能及增强的用户界面等。Protel DXP 是第一个将所有设计工具集于一身的板级设计系统，电子设计者从最初的项目模块规划到最终形成生产数据都可以按照自己的设计方式实现。Protel DXP 运行在优化的设计浏览器平台上，并且具备当今所有先进的设计特点，能够处理各种复杂的PCB设计过程。通过设计输入仿真、PCB绘制编辑、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术融合，Protel DXP 提供了全面的设计解决方案。与较早的版本——Protel99 相比，Protel DXP 2004 不仅在外观上显得更加豪华、人性化，而且极大地强化了电路设计的同步化，同时整合了 VHDL和FPGA设计系统，其功能大大加强 了。 首先是设计出系统整体框图，系统采用凌阳单片机61 板及相关模组构成，系统整体分三部分设计，分别为信号采集部分、单片机系统部分和显示部分。（如图所示） 温度传A/D（数模）八段数码单片机系统译码器感器电转换电路管显示路系统整体框图信号采集部分： 本设计采用图1的惠斯登电桥电路，该电路采用4块电阻搭建组成，其中3块为普通电阻，另外一块为热敏电阻。这四块电阻在正常室温（25?）的情况下，电阻单片机应用与实践
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