第1章单片机概论
1.1 单片机的特点及发展概况
单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。
1.1.1 单片机——微控制器嵌入式应用的概念
1．单片机概述
所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。因此单片机早期的含义为单片微型计算机（single chip microcomputer），直接译为单片机，并一直沿用至今。
由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM、WDT等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（microcomputer）传统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。
单片机是单芯片形态作为嵌入式应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（embedded micro controller）。但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为4位、8位、16位及32位单片机。
2．单片机和微处理器
随着大规模与超大规模集成电路技术的快速发展，微计算机技术形成了两大分支：微处理器（micro processor unit，MPU）和单片机（micro controller unit，MCU）。
微处理器MPU是微型计算机的核心部件，它的性能决定了微型计算机的性能。通用
单片机原理与接口技术
2
型的计算机已从早期的数值计算、数据处理发展到当今的人工智能阶段。它不仅可以处理文字、字符、图形、图像等信息，而且还可以处理音频、视频等信息，并正向多媒体、人工智能、数字模拟和仿真、网络通信等方向发展。它的存储容量和运算速度正在以惊人的速度发展。高性能的32位、64位微型计算机系统正向中、大型计算机挑战。
单片机MCU主要用于控制领域。它构成的检测控制系统应该有实时的、快速的外部响应，应该能迅速采集到大量数据，能在做出正确的逻辑推理和判断后实现对被控制对象参数的调整与控制。单片机的发展直接利用了MPU的成果，也发展了16位、32位的机型。但它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。目前，单片机的主流仍然是以8位机为主，16位、32位机为辅。单片机的发展主要还是表现在其接口和性能不断满足多种多样检测控制对象的要求上，尤其突出表现在它的控制功能上，构成各种专用的控制器和多机控制系统。
3．单片机和嵌入式系统
面向检测控制对象，嵌入到应用系统中去的计算机系统称之为嵌入式系统。实时性是它的主要特征，对系统的物理尺寸、可靠性、重启动和故障恢复方面也有特殊的要求。由于被嵌入对象的体系结构、应用环境等的要求，嵌入式计算机系统比通用的计算机系统应用设计更为复杂，涉及面也更为广泛。从形式上可将嵌入式系统分为系统级、板级和芯片级。
系统级嵌入式系统为各种类型的工控机，包括进行机械加固和电气加固的通用计算机系统，各种总线方式工作的工控机和模块组成的工控机。它们大都有丰富的通用计算机软件及周边外设的支持，有很强的数据处理能力，应用软件的开发也很方便。但由于体积庞大，适用于具有大空间的嵌入式应用环境，如大型实验装置、船舶、分布式测控系统等。
板级嵌入式系统则有各种类型的带CPU的主板及OEM产品。与系统级相比，板级嵌入式系统体积较小，可以满足较小空间的嵌入式应用环境。
芯片级嵌入式系统则以单片机最为经典。单片机嵌入到对象的环境、结构体系中去作为其中一个智能化的控制单元，是最典型的嵌入式计算机系统。它有惟一的专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级的体积和在现场运行环境下的高可靠性，它最能满足各种中、小型对象的嵌入式应用要求。因此，单片机是目前发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式计算机系统。但是，一般的单片机目前还没有通用的系统管理软件或监控程序，而只是放置由用户调试好的应用程序。它本身不具备开发能力，常常需要专门的开发工具。
1.1.2 单片机的特点和应用
1．单片机的基本组成
单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，构成一台功能独特的、完整的单片微型计算机。图1-1为单片机的典型结构框图。
第1章单片机概论 3
图1-1 单片机的典型结构框图
下面简要介绍各组成部分。
（1）中央处理器
单片机中的中央处理器CPU和通用微处理器基本相同，由运算器和控制器组成，另外增设了“面向控制”的处理功能，如位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。
（2）存储器
单片机的存储空间有两种基本结构。一种是普林斯顿结构（Princeton），将程序和数据合用一个存储器空间，即ROM和RAM的地址同在一个空间里分配不同的地址。CPU访问存储器时，一个地址对应惟一的一个存储单元，可以是ROM，也可以是RAM，用同类的访问指令。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛（Harvard）结构。CPU用不同的指令访问不同的存储器空间。由于单片机实际应用中“面向控制”的特点，一般需要较大的程序存储器。目前，包括MCS-51和80C51系列的单片机均采用程序存储器和数据存储器截然分开的哈佛结构。
①数据存储器（RAM）
在单片机中，用随机存取的存储器（RAM）来存储数据，暂存运行期间的数据、中间结果、缓冲和标志位等，所以称之为数据存储器。一般在单片机内部设置一定容量（64B～256B）的RAM，并以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机的运行速度。同时，单片机内还把专用的寄存器和通用的寄存器放在同一片内RAM统一编址，以利于运行速度的提高。对于某些应用系统，还可以外部扩展数据存储器。
②程序存储器（ROM）
单片机的应用中常常将开发调试成功后的应用程序存储在程序存储器中，因为不再改变，所以这种存储器都采用只读存储器ROM的形式。
单片机内部的程序存储器常有以下几种形式：
单片机原理与接口技术
4
●掩膜ROM（Mask ROM）它是由半导体厂家在芯片生产封装时，将用户的应用
程序代码通过掩膜工艺制作到单片机的ROM区中，一旦写入后用户则不能修改。
所以它适合于程序已定型，并大批量使用的场合。8051就是采用掩膜ROM的单
片机型号。
●EPROM 此种芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除程序存储器的内容。应用程
序可通过专门的写入器脱机写入到单片机中，需要更改时可通过紫外线擦除后重
新写入。8751就是采用EPROM的单片机型号。
●ROMLESS 这种单片机内部没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展一片
EPROM作为程序存储器。8031就是ROMLESS型的单片机。
●OTP（one time programmable）ROM 这是用户一次性编程写入的程序存储器。
用户可通过专用的写入器将应用程序写入OTPROM中，但只允许写入一次。
●Flash ROM（MTP ROM）闪速存储器这是一种可由用户多次编程写入的程序存
储器。它不需紫外线擦除，编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，可保存10
年。编程/擦除速度快，4KB编程只需数秒，擦除只需10ms。例如A T89系列单片
机，可实现在线编程，也可下载。这是目前大力发展的一种ROM，大有取代EPROM
型产品之势。
（3）并行I/O口
单片机为了突出控制的功能，提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O口。使用上不仅可灵活地选择输入或输出，还可作为系统总线或控制信号线，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便。
（4）串行I/O口
高速的8位单片机都可提供全双工串行I/O口，因而能和某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连接。
（5）定时器/计数器
在实际的应用中，单片机往往需要精确地定时，或者需对外部事件进行计数，因而在单片机内部设置了定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。
2．单片机的特点
单片机独特的结构决定了它具有如下特点。
（1）高集成度、高可靠性
单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。
（2）控制功能强
为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件：分支转移能力、I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。
（3）低电压、低功耗
第1章单片机概论 5
为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V～3.6V，而工作电流仅为数百微安。
（4）优异的性能价格比
单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率，单片机已开始使用RISC流水线和DSP 等技术。单片机的寻址能力也已突破64KB的限制，有的已可达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用，因而销量极大，各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉，其性能价格比极高。
3．单片机的应用
由于单片机功能的飞速发展，它的应用范围日益广泛，已远远超出了计算机科学的领域。小到玩具、信用卡，大到航天器、机器人，从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人类的日常生活，到处都离不开单片机。其主要的应用领域如下。
（1）在测控系统中的应用
单片机可以用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如，工业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、导弹系统等。
（2）在智能化仪器仪表中的应用
单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化的处理等难题迎刃而解。
（3）在机电一体化中的应用
单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化，控制走向智能化，构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业发展的方向。
（4）在智能接口中的应用
计算机系统，特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系统中，用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提高采集速度，还可以对数据进行预处理。如数字滤波、误差修正、线性化处理等。
（5）在人类生活中的应用
单片机由于其价格低廉、体积小巧，被广泛应用在人类生活的诸多场合，如洗衣机、电冰箱、空调器、电饭煲、视听音响设备、大屏幕显示系统、电子玩具、信用卡、楼宇防盗系统等。单片机将使人类的生活更加方便舒适，丰富多彩。
1.1.3 单片机的历史与发展
1．单片机的发展概况
单片机出现的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体上同步。
单片机原理与接口技术
6
1970年微型计算机研制成功后，随即在1971年，美国Intel公司生产出了4位单片机4004，它的特点是结构简单、功能单一、控制能力较弱，但价格低廉。1976年Intel公司推出了MCS-48系列单片机，它以体积小、功能全、价格低等特点获得了广泛的应用，成为单片机发展进程中的一个重要阶段，此可谓是第一代单片机。
在MCS-48系列单片机的基础上，Intel公司在20世纪80年代初推出了第二代单片机的代表MCS-51系列单片机。这一代单片机的主要技术特征是为单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口，规范了特殊功能寄存器的控制模式，以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关的指令系统，为发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础。
近几年出现了具有许多新特点的单片机，可称之为第三代单片机。它以新一代的80C51系列单片机为代表。同时16位单片机也有很大发展。
尽管目前单片机品种繁多，但其中最为典型的仍当属Intel公司的MCS-51系列单片机。它的功能强大，兼容性强，软硬件资料丰富。国内也以此系列的单片机应用最为广泛。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。在今后相当长的时间内，单片机应用领域中的8位机主流地位还不会改变。
2．单片机的主要技术发展方向
综观单片机20多年的发展过程，再从半导体集成电路技术的发展和微电子设计技术的发展，我们可以预见未来单片机技术发展的趋势。单片机将朝着大容量高性能化、小容量低价格化、外围电路的内装化以及I/O接口功能的增强、功耗降低等方向发展。
（1）单片机的大容量化
单片机内存储器容量进一步扩大。以往片内ROM为1KB～8KB，RAM为64字节～256字节。现在片内ROM可达40KB，片内RAM可达4KB，I/O也不需再外加扩展芯片。OTPROM、FlashROM成为主流供应状态。而随着单片机程序空间的扩大，在空余空间可嵌入实时操作系统RTOS等软件。这将大大提高产品的开发效率和单片机的性能。
（2）单片机的高性能化
今后将不断改善单片机内CPU的性能，加快指令运算速度，提高系统控制的可靠性，加强位处理功能、中断与定时控制功能。并采用流水线结构，指令以队列形式出现在CPU 中，因而具有很高的运算速度。有的甚至采用多流水线结构，其运算速度比标准的单片机高出10倍以上。
单片机的扩展方式从并行总线发展出各种串行总线，并被工业界接受，形成一些工业标准。如I2C总线、DDB总线、USB接口等。它们采用3条数据总线代替现行的8位数据总线，从而减少了单片机引线，降低了成本。
（3）单片机的小容量低廉化
小容量低廉的4位、8位机也是单片机发展方向之一。其用途是把以往用数字逻辑电路组成的控制电路单片化。专用型的单片机将得到大力发展。使用专用单片机可最大限度地简化系统结构，提高可靠性，使资源利用率最高。在大批量使用时有可观的经济效益。
（4）单片机的外围电路内装化
第1章单片机概论7
随着单片机集成度的提高，可以把众多的外围功能器件集成到单片机内。除了CPU、ROM、RAM外，还可把A/D、D/A转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶驱动电路、锁相电路等一并集成在芯片内。为了减少外部的驱动芯片，进一步增强单片机的并行驱动能力。有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便直接驱动显示器。为进一步加快I/O口的传输速度，有的单片机还设置了高速I/O口，可用最快的速度触动外部设备，也可以用最快的速度响应外部事件。
（5）单片机将实现全面的低功耗管理
单片机的全盘CMOS化，非CMOS工艺单片机的淘汰，将给单片机技术发展带来广阔的天地。最显著的变革是本身低功耗和低功耗管理技术的飞速发展。低功耗的技术措施可提高可靠性，降低工作电压，可使抗噪声和抗干扰等各方面性能全面提高。这是一切电子系统所追求的目标。
1.2 常用单片机系列介绍
单片机品种繁多，就应用情况看，功能最强者有日立公司的H8/3048系列的16位机。应用最广者当属Intel公司的MCS-51系列8位机。在Philips等公司推出新一代80C51系列单片机后，各种型号的80C51层出不穷。ATMEL公司的闪速存储器单片机AT89C51等更有后来者居上之势。
1.2.1 MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是Intel公司在总结MCS-48系列单片机的基础上于20世纪80年代初推出的高档8位单片机。MCS-51系列的制成及发展与HMOS工艺的发展密切相关。HMOS是高性能的NMOS工艺。而CMOS与HMOS工艺的结合则产生了C-HMOS工艺的产品，例如80C51、80C31等。这类产品既保持了HMOS高速和高封装密度的特点，又具有CMOS低功耗的优点。C-HMOS工艺的单片机具有掉电保护和冻结运行两种独特的处理方式。MCS-51系列的基本产品如表1-1所示。
表1-1 MCS-51系列的基本产品
单片机原理与接口技术
8
1．8051单片机
这是MCS-51系列最基本的产品，其特点如下：
（1）一个8位的CPU中央处理器；
（2）一个片内的振荡器及时钟电路；
（3）4KB的应用程序存储器，8051为掩膜型（mask）ROM；
（4）128KB的片内数据存储器；
（5）64KB程序存储器可寻址的地址空间；
（6）64KB数据存储器可寻址的地址空间；
（7）两个16位可编程的定时器/计数器；
（8）一个可编程的全双工通用异步接收/发送器UART；
（9）32条可按位寻址的双向I/O线；
（10）两个优先级嵌套，5个中断源的中断结构；
（11）有很强的布尔处理能力，即按位处理能力。
8051尚有两个变体，即无片内程序存储器（ROMLESS）的8031和有片内可编程可改写的EPROM 8751。现8751已完全被8751H所取代。
2．8051AH单片机
此类型号是以当时较新的HMOSII工艺技术制造而成。其他方面与8051完全相同。8031AH为无片内ROM的8051AH，8751H是以EPROM取代了Mask ROM的8051AH。
第1章单片机概论9 3．8052AH单片机
此类型号也是以HMOSII技术制成的。它与8051向上兼容，其特点如下：
（1）有256个字节的片内数据存储器；
（2）有8KB的片内程序存储器；
（3）有3个16位可编程定时器/计数器；
（4）中断源增加到6个中断结构。
8032AH为无片内ROM的8052AH，8752AH为带片内EPROM的8052AH。
4．80C51BH单片机
此类型号是采用C-HMOS工艺制造生产的8051，两者功能完全兼容。但它的功耗明显低于8051。80C31为无片内ROM的80C51BH，87C51为带片内EPROM的80C51BH。
对于以上芯片，若不特指某一具体型号可泛称为8051和8052。即8051除包括8051外，还包含8051AH、80C51BH以及相对应的8031、8031AH、80C31AH、8751、8751H 及87C51。而8052则还泛指8052AH、8032AH和8052BH。
1.2.2 80C51系列单片机
80C51系列原系Intel公司MCS-51系列中一个采用HCMOS制造工艺的品种。自Intel公司将MCS-51系列单片机实行技术开放政策后，许多公司诸如Philips、Dallas、Siemens、ATMEL、华邦和LG等公司都以MCS-51系列中的基础结构8051为内核，推出了具有优异性能的各具特色的单片机。这样，现在的80C51已不局限于Intel公司，而是把所有厂家以8051为内核的各种型号的80C51兼容型单片机统称为80C51系列。因此在本书中所提到的80C51不是专指Intel公司的Mask ROM的80C51，而是泛指80C51系列中的基础结构，它是以8051为内核通过不同资源配置而推出的一系列以HCMOS工艺制造生产的新一代的单片机系列。
1．80C51内核的不变性
80C51系列的单片机不论其内部资源配置是扩展还是删减，其内核的结构都是保持80C51的内核结构。也即它们普遍采用CMOS工艺，通常都能满足CMOS与TTL的兼容。80C51系列的单片机都和MCS-51系列有相同的指令系统。所有扩展功能的控制，并行扩展总线和串行总线UART都保持不变。系统的管理仍采用SFR模式，而增加的SFR不会和原有的80C51的21个SFR产生地址冲突。同时最大限度保持双列直插DIP40封装引脚不变，所必须扩展的引脚一般均在用户侧进行扩展，对单片机系统的内部总线均无影响。上述措施保证了新一代的80C51系列单片机有最佳的兼容性能。
在新一代的80C51系列单片机中，各公司也都把型号命名进一步规范成8XCXXX的形式。其中，第一个X规定为程序存储器的配置。
0——无片内ROM
单片机原理与接口技术
10
●3——片内为掩膜Mask ROM
●7——片内为EPROM/OTPROM
●9——片内为Flash ROM
其中，第2、3、4个X则代表了80C51系列内部资源的扩展或删减的型号。
2．80C51系列内部资源的扩展
80C51系列内部资源扩展主要有运行速度的扩展、CPU外围的扩展、基本功能单元的扩展和外围单元的扩展。
（1）大力提高运行速度
目前主要为扩展时钟频率。80C51典型时钟频率上限是12MHz，但目前许多型号单片机的时钟频率已扩展到16MHz～24MHz，最高甚至达40MHz。有些公司对80C51 CPU总线结构进行改进，降低机器周期以提高指令速度，如Dallas公司的DS80C320。将80C51的机器周期降低到时钟频率的4分频，即在同样的12MHz时钟频率下单周期指令速度可达每秒300万条指令。
（2）CPU外围的扩展
CPU外围的扩展主要是不断提高存储器的容量。目前片内程序存储器已扩展到32KB、64KB，数据存储器已扩展到1024字节（89CE558），而8XC451则把I/O端口扩展到7个。
（3）基本功能单元的扩展
基本功能单元的扩展主要是在中断系统中相应增加中断源，设置高速I/O端口和增加定时器/计数器数量。
（4）外围单元的扩展
外围单元的扩展包括在片内实现ADC、PWM功能，设置WDT，完善串行总线，增加I2C BUS接口，扩展CAN BUS接口等。
3．80C51系列内部资源的删减
资源扩展的同时为了满足构成小型廉价应用系统的要求，80C51将内部资源删减。主要是删减并行总线，删减部分功能单元，显著减少封装引脚。大多廉价80C51单片机引脚数在20～28之间。同时增强某些功能，如模拟比较器、施密特输入接口、I2C总线接口等。
思考与练习题
1．微计算机技术有哪两大分支？它们各自侧重在哪些领域发展？
2．单片机确切的含义是什么？它有哪些主要特征？
3．为什么说单片机是典型的嵌入式系统？在我们身边有哪些设施应用了嵌入式控制技术？分析单片机在其中的作用。
4．简述单片机发展的历史和它的主要技术发展方向。
第1章单片机概论11 5．了解单片机常用的系列、品种，80C51系列单片机的主要特征是什么？
哈尔滨远东理工学院 课题名称 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2015年10月14日
1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法（至少两例）。答：（1）问题说明： 解决方法： （2）问题说明： 解决方法： 2、教师现场提的问题记录在此（不少于2个问题）。
目录 1 设计任务 (1) 2设计方案 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案设计 (2) 3 系统硬件设计 (3) 3.1时钟电路设计 (3) 3.2复位电路设计 (3) 3.3 灯控制电路设计 (3) 3.4 倒计时显示电路设计 (4) 3.5 按键控制电路设计 (5) 4 系统软件设计 (6) 4.1 1S定时 (6) 4.2 定时程序流程 (6) 4.3交通灯的设计流程图 (6) 4.4定时器0 及中断响应 (7) 5仿真与性能分析 (8) 6心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录1 系统原理图 .......................................................................错误!未定义书签。附录2 系统PCB图 .....................................................................错误!未定义书签。附录3 程序清单 .. (11) II
1 设计任务 支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图1.1所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 1. 基本要求 （1） 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2） 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒，支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。 （3） 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时，原红灯按1Hz 的频率闪烁。 （4） 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。 2. 选做 （1） 可设置紧急按钮，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态，即主干道和支干道均为红灯亮。 （2） 实现绿波带。所谓‘绿波带’，是指在一定路段，只要按照规定时速，就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离，自动设置信号灯的点亮时间差，以保证车辆从遇到第一个绿灯开始，只要按照规定速度行驶，之后遇到的信号灯将全是绿灯。
温度控制系统设计 题目: 基于51单片机的温度控制系统设计姓名: 学院: 电气工程与自动化学院 专业: 电气工程及其自动化 班级: 学号: 指导教师:
2015年5月31日 摘要： (3) 一、系统设计 (3) 1.1 项目概要 (3) 1.2设计任务和要求： (4) 二、硬件设计 (4) 2.1 硬件设计概要 (4) 2.2 信息处理模块 (4) 2.3 温度采集模块 (5) 2.3.1传感器DS18b20简介 (5) 2.3.2实验模拟电路图 (7) 2.3.3程序流程图 (6) 2.4控制调节模块 (9) 2.4.1升温调节系统 (9) 2.4.2温度上下限调节系统 (8) 2.43报警电路系统 (9) 2.5显示模块 (12) 三、两周实习总结 (13) 四、参考文献 (13) 五、附录 (15)
5.1原理图 (15) 摘要： 在现代工业生产中，温度是常用的测量被控因素。本设计是基于51单片机控制，将DS18B20温度传感器实时温度转化，并通过1602液晶对温度实行实时显示，并通过加热片（PWM波，改变其占空比）加热与步进电机降温逐次逼近的方式，将温度保持在设定温度，通过按键调节温度报警区域，实现对温度在0℃-99℃控制的自动化。实验结果表明此结构完全可行，温度偏差可达0.1℃以内。 关键字：AT89C51单片机；温控；DS18b20 一、系统设计 1.1 项目概要 温度控制系统无论是工业生产过程，还是日常生活都起着非常重要的作用，过低或过高的温度环境不仅是一种资源的浪费，同时也会对机器和工作人员的寿命产生严重影响，极有可能造成严重的经济财产损失，给生活生产带来许多利的因素，基于AT89C51的单片机温度控制系统与传统的温度控制相比具有操作方便、价价格便宜、精确度高和开展容易等优点，因此市场前景好。
单片机答辩题答案 1、单片机最小电路的组成及各部分的作用 答：（1）组成： 电源电路；时钟电路（振荡电路）；复位电路。 （2）作用： 电源电路向单片机供电（一般为5v直流电源）。 时钟电路向单片机提供一个正弦波信号作为基准，决定单片机的执行速度。 复位电路产生复位信号，使单片机从固定的起始状态开始工作，完成单片机的启动过程。 2、振荡周期、状态周期、机器周期之间的换算关系 答：1机器周期=6状态周期=12振荡周期（12M晶振的1机器周期为1us）。3、STC89C52单片机的定时器/计数器的本质是什么？工作在定时器 状态和计数器状态时的区别是什么？ 答：（1）定时器/计数器的本质就是一个加1计数器。 （2）当以定时器方式工作时：这个计数器的加1信号由晶振的12分频信号产生，即每过一个机器周期，计数器加1，直至溢出为止。对于12M晶振来说就是每过1us，计数器加1。 当以计数器方式工作时：这个计数器的加1信号由引脚T0(P3.4)或T1(P3.5)产生。当T0或T1脚上输入的脉冲信号出现由1到0的负跳时，计数器加1。CPU在每个机器周期的S5P2期间采样T0和T1引脚的输入电平，也就是说每个机器周期只能采样一次引脚状态。因此，检测一个从1到0的负跳变需要2个机器周期，即24个振荡周期，故最高计数频率为晶振频率。 4、STC89C52单片机的定时/计数器有哪几种工作方式？各有什么特点？
解：STC89C52单片机的定时/计数器有4种工作方式； 方式0：M1M0=00为13位的T/C，由TH的8位和TL的低5位组成计数值。溢出值为213，但是启动前可以预置计数值TL的D7，D6，D5舍弃不用对于12M的晶振，最大定时时间为213us=8192us。 方式1：M1M0=01为16位的T/C，由TH的8位和TL的8位组成计数值。溢出值为216，但是启动前可以预置计数值。对于12M的晶振，最大定时时间216=65536us。 方式2：M1M0=10是8位的可自动重载的T/C，满计数值为28在方式0和1中，当计数满了（溢出）之后，若要进行下一次定时/计数，须用软件相TH和TL 重装计数的初始值。在方式2中，TH保存着8位初始值不变，TL进行计数（8位），当TL溢出时，除了产生溢出中断请求之外，还自动将TH中的初始值装入TL；TH保存初值TL计数。 方式3：M1M0=11仅适用于定时器0。当T/C0工作在方式3时，TH0和TL0成为两个独立的8位定时/计数器。TL0：可以当作定时器或者计数器使用，对应的控制位和标志位：TR0，TF0。TH0：只能当作定时器用，对应的控制位和标志位：TR1，TF1。借用了T/C1的控制和标志位当定时器0工作在方式3时，定时器1一般不工作，或者作为串口的波特率发生器使用，以确定串口通信的速率。 5、定时/计数器用作定时方式时，其定时时间和哪些因素有关？作为 计数器使用时，对外界计数频率有何限制？ 答：定时/计数器用作定时方式时，其定时时间和晶振频率，定时常数TH和TL 有关。作为计数器使用时，对外界计数脉冲的最高频率为晶振的1/24 。 6、STC89C52单片机有哪几个中断源？这些中断源各自的产生条件是什么？ 答：STC89C52拥有5个中断源：
AT89C51单片机的概述 （1）AT89C51单片机的结构 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM）和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存取技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大[3]。AT89C51单片机可提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 上图为AT89C51单片机的基本组成功能方块图。由图可见，在这一块芯片上，集成了一台微型计算机的主要组成部分，其中包括CPU、存储器、可编程I/O口、定时器/计数器、串行口等，各部分通过内部总线相连。下面介绍几个主要部分。 外中断控制并行口串行通信 AT89C51 功能方块图 （2）AT89C51的管脚说明 ATMEL公司的AT89C51是一种高效微控制器。采用40引脚双列直插封装形式。AT89C51单片机是高性能单片机，因为受引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能。 VCC：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FLASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FLASH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。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3口管脚备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 INT0（外部中断0） P3.3 INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 WR（外部数据存储器写选通） P3.7 RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许端的输出电平用于锁存地址的地址字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE 的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。 PSEN：外部程序存储器的选通信号端。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限
x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..
课程设计( 论文) 课程名称单片机 题目名称简易密码锁的设计学院高等技术学院 专业班级高1 1 0 9 学号3869 学生姓名刘欢 指导教师胡立强 11月28 日 目录
一，任务目的 (3) 二，任务要求 (3) 三，电路与元器件 (4) 四，程序设计 (5) 五，程序运行测试 (6) 六，任务小结 (7) 七，心得体会 (8) 八，参考文献 (9) 1.任务目的
经过对具有四个按键输入和一个数码管显示的简易密码锁的设计与制作, 让读者理解C语言中数组的基本概念和应用技术, 并初步了解单片机与键盘和LED数码管的接口电路设计及编程控制方法。 2.任务要求 在一些智能门控管理系统, 需要输入正确的密码才能开锁。基于单片机控制的密码锁硬件电路包括三部分: 按键、数码显示和电控开锁驱动电路, 三者的对应关系如图表3.16所示。 表3.16 简易密码锁状态 简易密码锁的基本功能如下: 4个按键, 分别代表数字0,1,2,3: 密码在程序中事先设定, 为0-3之间的一个数字; 上电复位后, 密码锁初始状态为关闭, 密码管显示符号”—”; 当按下数字键后, 若与事先设定的密码相同, 则数码管显示字符”P”, 打开锁, 3秒后恢复锁定状态, 等待下一次密码的输入, 否则显示字符”E”持续3秒, 保持锁定状态并等待下次输入。 3.电路与元器件 根据任务要求, 用一位LED数码管作为显示器件, 显示密码锁的状态信息, 数码管采用静态连接方式; 4个按键连接到P0口的低四位
P0.0-P0.3引脚, 设P0.0连接数字”0”按键、P0.1连接数字”1”按键, 依次类推; 锁的开、关电路用P3.0控制的一个发光二极管代替, 发光二极管点亮表示锁打开, 熄灭表示锁定。根据以上分析, 采用如图3.21所示的连接电路。 图3.21 简易密码锁电路 简易密码锁电路所需元器件清单如表3.17所示。 元器件名称参数数量元器件名 称 参数数量 插座DIP40 1 电阻103 1 单片机AT89SC51 1 电解电容22UF 1
4.1 AT89C51 简介： AT89C51（如图2-10所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh 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AT89S51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。 AT89C51单片机示 意图（4-2-1） VCC：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FIASH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。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态， 8051的初始态（4-2-2）
课程设计报告 课程名称单片机原理及应用 设计题目电子琴的设计 专业班级自动化1142 姓名周太永 学号1104421242 指导教师蔡长青张卓 起止时间2014.6.23-2014.7.11 成绩评定 考核内容设计 表现 设计 报告 答辩 综合 评定 成绩 电气与信息学院
2013/2014学年第二学期 《单片机控制系统设计与调试》课程设计任务书 指导教师：蔡长青班级：自动化1141、2班 地点：机房、单片机实验室（实训中心415） 课程设计题目：基于单片机原理的电子琴设计 一、课程设计目的 1.灵活运用单片机的基础知识，依据课程设计内容，能够完成从硬件电路图设计， 到PCB制版，再到软件编程及系统调试实现系统功能，完成课程设计，加深对单片机基础知识的理解，并灵活运用，将各门知识综合应用。 2.能够上网查询器件资料，培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。 3.独立完成一个小的系统设计，从硬件设计到软件设计，增强分析问题、解决问 题的能力，为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 1.焊接。认真、仔细，避免缺焊、漏焊。 2.频率计算。会计算脉冲值与频率的关系。 3.工作过程。开机时，第一步是对定时器T0进行初始化，设定它的工作状态(对 于本系统将T0设定为工作方式0)；然后判断是否有键按下，如果没有按键按下，继续判断，如果有按键按下，则判断是哪个键按下；再根据按键的功能将计数初值装入定时器T0中中并启动T0，当T0定时完毕后，重新装入计数初值继续定时并将P3.3取反，再次定时完毕后再一次的装入计数初值 继续定时并将P3.3取反，一直循环此操作直到按键释放为止，按键释放后 停止T0工作并再次判断是否又有按键按下，并继续执行以前的过程。 三、时间安排 1．布置任务、查资料1天 2．硬件电路图设计及PCB制版3天 3．硬件电路图及PCB制版验收、电路板焊接1天 4．软件编程设计3天 5．系统调试3天 6．调试验收1天 7．完成设计报告3天 四、基本要求 1.画出硬件电路图，完成PCB制版； 2.画出软件流程图，编写程序（C51语言/汇编语言）； 3.完成系统调试； 4.提交设计报告。
单片机课程设计题目汇总（一） 说明：为便于同学提前探讨开发思路，自学相关内容，特将本课程设计的可选题目发给大家。本次题目为其一部分，稍后会有另一部分。鼓励大家自己设计题目。 要求：每个小组2-3人，每个题目最多限两个小组选；课程设计考核内容包括：C51源程序；现场显示结果；设计报告文档（文档的格式稍后公布，请注意查收）。 一、基于单片机的电子时钟设计 设计内容：1、用ＬＣＤ液晶作为显示设备（30分） 2、可以分别设定小时，分钟和秒，复位后时间为：00：00：00 （30分） 3、能实现日期的设置，年、月、日（30分） 4、其他创新内容（10分）如：闹钟功能；显示星期；整点音乐 报时等。 提示：用专用时钟芯片DS1302。 图示： 二、基于单片机的交通灯显示系统（一） 设计内容：１、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯；（30分） 2、带紧急制动按钮，按钮按下，所有方向亮红灯；再次按下， 恢复正常显示（20分） ３、夜间模式按钮按下，所有方向显示黄灯闪烁（20分） 4、实时提醒绿灯亮的剩余时间（30分） 图示： 三、基于单片机的交通灯显示系统（二） 设计内容：1、东西干道和南北干道的通行分左行、右行、直行，其中左行、右行固定15秒；直行固定30秒（40分） 2、信号灯分绿灯（3种）、红灯、黄灯，每次绿灯换红灯时，黄 灯亮3秒钟。（30分） 3、东西干道和南北干道交替控制，每次干道绿灯交替时，有3 秒钟所有干道的交通灯都是黄灯闪烁3秒钟，提示已经进入路口的车辆迅速通过。（30分）
4、其他创新内容。（10分） 图示： 四、基于单片机的波形发生器设计 设计内容：1、设计一款能产生3种以上波形的波形发生器（30分） 2、设计波形选择按钮（采用3个独立按键）（10分） 3、点阵显示波形图案（20分） 4、能同时输出两种波形（30分） 5、显示频率（10分） 图示： 五、基于单片机的LED点阵广告牌设计 设计内容：1、能显示不同字符、图形的LED点阵广告牌（30分） 2、用独立按键控制不同字符的切换效果（如闪烁、静止、平移） （30分） 3、可通过串口从电脑下载更新需要显示的字符（30分） 4、其他创新功能（10分） 图示：略 六、基于单片机的篮球计分器设计 设计内容：1、设计LCD显示篮球比分牌（30分） 2、通过加分按钮可以给A队或B队加分（20分） 3、设计对调功能，A队和B队分数互换，意味着中场交换场地。 （20分） 4、显示比赛倒计时功能（20分） 5、创新内容：如显示第几小节（10分） 显示： 七、基于单片机的电子贺卡设计 设计内容：1、设计基于单片机的伴奏乐曲（30分）
单片机系统课程设计报告 专业：自动化 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2011 年 3 月17 日
目录 1 设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务............................................................................ 错误！未定义书签。 2 设计方案 (4) 2.1任务分析 (4) 2.2方案设计 (4) 3 系统硬件设计 (5) 3.1时钟的电路设计 (5) 3.2复位电路设计 (5) 3.3灯控电路设计 (5) 3.4倒计时电路设计 (6) 3.5按键控制电路设计 (7) 4 系统软件设计 (8) 4.11秒定时 (8) 4.2定时程序流程 (8) 4.3交通灯的设计流程图 (9) 4.4定时器0与中断响应 (10) 5 仿真及性能分析 (10) 5.1仿真结果图 (11) 5.2仿真结果与分析 (12) 6 心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录1 系统原理图 (15) 附录2 系统PCB图 .................................................................. 错误！未定义书签。附录3 程序清单 (17)
1.1设计任务 利用单片机完成交通信号灯控制器的设计，该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯，红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图5.1所示。设东西向为主干道，南北为支干道。 图5.1 交通灯示意图 1. 基本要求 （1） 主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干 道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯。 （2） 主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行30秒， 支干道每次放行20秒，设立30秒、20秒计时、显示电路。 （3） 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中，要亮5秒黄灯作为过渡。 黄灯亮时，原红灯按1Hz 的频率闪烁。 （4） 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0～99秒内任意设置。 2. 选做 （1） 可设置紧急按钮，在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆 禁行而行人通行状态，即主干道和支干道均为红灯亮。 （2） 实现绿波带。所谓‘绿波带’，是指在一定路段，只要按照规定时速， 就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离，自动设置信号灯的点亮时间差，以保证车辆从遇到第一个绿灯开始，只要按照规定速度行驶，之后遇到的信号灯将全是绿灯。 南 北 东 西
. .. . .. .. 西南科技大学 2011级微机原理与接口技术 课程设计报告 课题名称微机原理与接口技术 姓名 学号 院、系、部制造科学与工程学院 专业 指导教师 2014年月日
目录 一、绪言 (1) 二、系统设计 (1) 2.1系统整体流程图 (1) 2.2日历时钟的控制方案论证 (1) 2.3单片机的选择方案论证 (2) 2.4键盘选择方案论证 (2) 2.5显示模块的选择方案论证 (2) 2.6模块的选择方案论证 (2) 三、硬件电路设计 (2) 3.1日历时钟的控制电路图 (2) 3.2行列式键盘的设计 (3) 3.3数码管显示电路的设计 (3) 3.4蜂鸣器驱动电路的设计 (4)
3.5主要元器件选择 (4) 四、程序流程图 (5) 五、c语言程序设计 (5) 六、日历时钟的控制器仿真 (19) 6.1K e i l调试 (19) 6.2P r o t e u s调试 (19) 七、结束语 (20) 八、参考文献 (21) 1、绪言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一，广泛应用于手机，电脑，汽车等社会生活需要的各个方面，及对时间有要求的场合。本设计采用AT89C51单片机作为主要核心部件，附以上电复位电路，时钟电路及按键调时电路组成。数字钟已成为人们日常生活中：必不可少的必需品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术，使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点，它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。
A T89S51单片机简介
一、AT89S51单片机简介 AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB （一）、AT89S51主要功能列举如下： 1、为一般控制应用的 8 位单芯片 2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz） 3、内部程式存储器（ROM）为 4KB 4、内部数据存储器（RAM）为 128B 5、外部程序存储器可扩充至 64KB 6、外部数据存储器可扩充至 64KB 7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制 8、5 个中断向量源 9、2 组独立的 16 位定时器 10、1 个全多工串行通信端口 11、8751 及 8752 单芯片具有数据 保密的功能 12、单芯片提供位逻辑运算指令 （二）、AT89S51各引脚功能介绍： VCC： AT89S51 电源正端输入，接+5V。 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
VSS： 电源地端。 XTAL1： 单芯片系统时钟的反相放大器输入端。 XTAL2： 系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。 RESET： AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp： "EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。 ALE/PROG： 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除
第1章单片机概述 1．单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和 3部分集成于一块芯片上。 答：CPU、存储器、I/O口。 2．8051与8751的区别是。 A．内部数据存储单元数目不同B．内部数据存储器的类型不同 C．内部程序存储器的类型不同D．内部寄存器的数目不同 答：C。 3．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。 A．辅助设计应用；B．测量、控制应用；C．数值计算应用；D．数据处理应用 答：B。 4．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？ 答：微处理器、微处理机和CPU都是中央处理器的不同称谓；而微计算机、单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。 5．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？ 答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别是8031、8051和8751。它们的差别是在片内程序存储器上。8031无片内程序存储器，8051片内有4KB的程序存储器ROM，而8751片内集成有4KB 的程序存储器EPROM。 6．为什么不应当把51系列单片机称为MCS-51系列单片机？ 答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。 第2章 51单片机片内硬件结构 1．在51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。 答：2μs 2．AT89C51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。 答：12。 3．若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为。 答：P标志位的值为0。 4．内部RAM中，可作为工作寄存器区的单元地址为 H～ H。 答：00H；1FH。 5．通过堆栈操作实现子程序调用，首先要把的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到。 答：PC；PC。 6． 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51单片机的PC 是16位的，因此其寻址的范围为 KB。 答：64KB。 7．判断下列项说法是正确的。
附录A 英文文献 Structure and function of the MCS-51 series Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers . An one-chip computer system is made up of several following parts: ( 1) One microprocessor of 8 (CPU). ( 2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. ( 3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc.. ( 4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as exporting too. ( 5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. ( 6) Five cut off cutting off the control system of the source . ( 7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. ( 8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertas now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic unit and controller , etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. Person who accumulate
大学生单片机课程设计心得体会 本页是网最新发布的《大学生单片机课程设计心得体会》的详细范文参考文章，好的范文应该跟大家分享，希望大家能有所收获。 大学生单片机课程设计心得体会 作为一名自动化专业的大学生，我觉得做单片机课程设计是十分有意义的，而且是十分必要的。在已度过的大学时间里，我们大多数接触的是专业课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业课的理论知识，如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学的专业基础课理论知识运用到实践中去呢？我想做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。 在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在做单片机课程设计，但我们不是艺术家，他们可以抛开实际尽情在幻想的世界里翱翔，而我们一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 接下来的4月，我意外的接到系学生工作处主管陈老师来电，说我系承办了院校园文化艺术节的南方擂台知识抢答竞赛，而学校又没有抢答器，要我组织几个学生做一个抢答器。我当时想，那好啊，做抢答器不难。以前有用与非门做过，于是我便爽
快的答应了陈老师，并保证没有问题，保质保量完成。当是可能是我想得太简单了，抢答器不就八个按键一个数码管显示不就完了么，把最先抢到的组别显示出来。可是到主任给我们提要求的时候才发现抢答器要实现我功能远不只这么多，倒计时、蜂鸣提示、范规报警、电子计分器，这些我都没有考虑进来。主任也说了，这是一次院级的比赛，电子系做的东西要拿的出手，要做就做点样子出来。我想也好，虽有点难度，但符合我喜欢挑战难度的性格。我说行！这个活我做了！ 接到任务开始布属，我把计分电路分了出去由其它几个同学做，我专攻抢答部分。由于没有独立设计电路的经验，刚开始得一步步慢慢深入，正好我会PROTEUS。软硬件的调度都靠它完成，这样可以省很多的时间。做抢答器，我们花了一个月的时间，没日没夜的调试程序（当时单片机课程还没学到定时器中断，还得一边自学。）做PCB板，采购元器件，安装，调试，运行。那时，他们的计分电路也做好了，用了16个数码管做显示。我们将计分和抢答电路板及数码管安装在了事先木制的外壳上，进行整体调试。记得那时正赶上五一放假，而五月8号就是比赛了。我们都没有休息，将工作间从实验室搬到了寝室。那段时间虽然辛苦，但很充实，每个人收获都特别大。 为了让自己的编程水平能进一步提高，我将自己编写的程序发到了论坛里与大家共享，并下载网友们的程序进行分析。电子钟程序、液晶密码锁程序、跑马灯程序、大屏幕点阵屏程序、上
《单片机原理及应用》课程设计报告 专业电子信息工程 班级 姓名 指导老师 二0一二年十二月二十五日
课程设计任务书 一、设计题目：答辩倒计时器 二、设计要求 设计一个答辩倒计时器，用2位数码管显示剩余分钟，2位数码管显示剩余秒，复位后显示10.00表示设定10分钟，并可加减修改，按开始/取消按钮开始倒计时，再次按开始/取消按钮则复位，时间到则蜂鸣音提示。总体要求如下： 1、方案论证，确定总体电路原理图。 2、元器件选择，设计PCB图（或用万能电路实验板搭线）。 3、绘制程序流程图，编写汇编语言源程序（或C语言源程序）。 4、安装调试，实现倒计时器的基本功能。 三、设计报告内容 1、写出设计方案（包括方案对比，方案确定），给出完整的电路原理图和设计程序流程图。 2、对所设计方案的实现进行全面分析。 3、编程调试方法和程序清单。 4、安装调试过程，出现的各种现象，总结经验和体会。 5、进一步完善的设想。
目录 一、课程设计目的 (1) 二、课程设计题目描述和要求 (1) 三、课程设计报告内容 (1) 3.2 硬件电路 (3) 3.2.1 复位电路 (4) 3.2.2 晶振电路 (4) 3.2.3 单片机最小系统 (4) 3.2.4 硬件流程图 (5) 3.3 源程序设计 (5) 3.3.1 程序清单 (5) 3.3.2 程序流程图 (7) 四、设计过程 (7) 4.1实践步骤 (7) 4.2实践标准 (8) 4.3系统调试 (8) 4.3.1 硬件调试 (8) 4.3.2 软件调试 (9) 五、设计报告总结 (10) 六、总结经验和体会 (11) 七、进一步完善的设想 (12) 八、参考书目 (13)