畢業(yè)論文：基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)

畢業(yè)論文：基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)本文由jiaoshi8貢獻(xiàn)doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。2010年畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題名稱：系班姓學(xué)部：級：名：號：基于單片機(jī)設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)電子信息工程系電子信息工程（1）班劉七七102212114劉星慧、劉昆山指導(dǎo)教師：2010年11月18日單片機(jī)最小系統(tǒng)制作單片機(jī)最小系統(tǒng)制作—DevKitMCS51Lite題目：一、題目：單片機(jī)最小系統(tǒng)引言：二、引言：由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)，在單片機(jī)家族的眾多成員中，MCS-51系列單片機(jī)以其優(yōu)越的性能、成熟的技術(shù)及高可靠性和高性能價(jià)格比，迅速占領(lǐng)了工業(yè)測控和自動(dòng)化工程應(yīng)用的主要市場，成為國內(nèi)單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域中的主流。目前，可用于MCS-51系列單片機(jī)開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以MCS-51單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本課題設(shè)計(jì)主要在MCS-51單片機(jī)上擴(kuò)展I/O口，擴(kuò)展定時(shí)器定時(shí)范圍，擴(kuò)展鍵盤顯示接口。適合于我們學(xué)生用于單片機(jī)的學(xué)習(xí)掌握和一些各種科研立項(xiàng)等的需求。因此，研究單片機(jī)最小系統(tǒng)有很大的實(shí)用意義。三、關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：DevKitMCS51Lite、AT89S51、AD/DA、RS232串口、串行EEPROM存儲器、蜂鳴器、獨(dú)立按鍵、LED、8段數(shù)碼管。四、目的要求4.1目的：通過對單片機(jī)最小系統(tǒng)的研究，掌握單片機(jī)各引腳功能，理解單片機(jī)工作過程及原理，以及與各種外部擴(kuò)展器件的連接，能夠自己運(yùn)用單片機(jī)來解決實(shí)際問題。4.2任務(wù)：根據(jù)單片機(jī)最小系統(tǒng)的連接說明圖，完成單片機(jī)最小系統(tǒng)的焊接以及調(diào)試。掌握Isplay、keil等單片機(jī)相關(guān)軟件的使用。理解小系統(tǒng)的工作原理，掌握實(shí)際運(yùn)用單片機(jī)小系統(tǒng)。五、系統(tǒng)原理MCS51Lite是由電源、復(fù)位及振蕩電路、蜂鳴器電路、RS232串口電路、八段數(shù)碼管顯示電路、按鍵及LED電路、串行存儲器電路、AD/DA轉(zhuǎn)換電路、JTAG下載接口、ByteBlasterII下載線等部分組成。5.1電源2TPVCCR19330POWERTPF1J11234VBUSDD+GND787780-1電源接口電路圖MCS51Lite的電源通過計(jì)算機(jī)的USB口供給，使用套件提供的USBA轉(zhuǎn)B口電纜連接計(jì)算機(jī)USB口與開發(fā)板即可。在電源電路中接入了電源指示LED，使用330電阻限流。并提供兩個(gè)測試點(diǎn)來測量5V電是否正常。5.2復(fù)位及振蕩電路VCCC810uFRSTC618pR18RSTC718pX1XTAL1XTAL210K復(fù)位及振蕩電路圖復(fù)位電路由按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。AT89S系列單片及為高電平復(fù)位，通常蜂鳴器鳴叫。由于蜂鳴器為感性原件，可以在兩端并接一個(gè)二極管來起到泄放作用。5.4RS232串口電路U10.1uF0.1uFC2C3C1VCC162738495CN11345111012915C1+C1C2+C2T1INT2INVDDVCC20.1uF16PRxDTxDT1OUTT2OUT1471386PTxD1011RxDR1OUTR1INR2OUTR2INGNDMAX232CPE0.1uFC4VEERS232串口電路圖RS232串口電路使用MAX232CPE作為電平轉(zhuǎn)換芯片，并通過套件提供的串口電纜連接到計(jì)算機(jī)背后的COM口（9針D型口），用于MCS51LITE與上位機(jī)通信以及和其他串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交互。需要注意的是這里在電路板上對TxD和RxD進(jìn)行了交叉，對應(yīng)使用的DB9接頭類型為Female，使用的線纜為延長線，也叫做直連線，線纜一頭為Female一頭為Male。如果電路板上不將RxD和TxD交叉，就應(yīng)該采用Male類型的接頭和交叉線纜(兩頭均為Female)連接。5.5八段數(shù)碼顯示管DS1P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7R20R21R22R23R24R25R26R27330330330330330330330330abcdefgdp109854237abcdefgDPDpyRed-CADS2AA16Q2R284K7P1_0VCCabcdefgdp109854237abcdefgDPDpyRed-CAAA16Q3R294K7P1_1VCC數(shù)碼管電路圖4七段數(shù)碼管電路圖MCS51LITE包含兩個(gè)共陽8段數(shù)碼管顯示器，使用動(dòng)態(tài)掃描方式驅(qū)動(dòng)。共陽極作為位選有PNP三極管驅(qū)動(dòng)連接在P1.0和P1.1口，八位段選在通過330限流后連接在單片機(jī)的P0口上。由于數(shù)碼管是共陽的，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號為0時(shí)對應(yīng)的數(shù)碼管才點(diǎn)亮。5.6按鍵及LED電路P2_0R324.7KVCCQ4QVCCP3_2R1010KR11330R1210KR13330R1410KR15330R1610KR17330K1P0_0P0_1SWP0_2K2P0_3SWP0_4K3P0_5SWP0_6K4P0_7SWR1R2R3R4R5R6R8R9330330330330330330330330DS9DS10DS7DS8DS5DS6DS3DS4VCCP3_3VCCP3_4VCCP3_5GND5按鍵及LED電路圖開發(fā)板上提供了8個(gè)獨(dú)立LED，由P2口控制，同樣采用共陽級接法，所以只有當(dāng)P2口輸出低電平時(shí)LED才會點(diǎn)亮。這樣做的主要原因是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的低電平驅(qū)動(dòng)能力高電平強(qiáng)。4個(gè)獨(dú)立按鍵使用10K電阻上拉后連接到單片機(jī)的P3.2-P3.5口，中間串接的330電阻起到限流作用。按鍵沒有按下時(shí)口線上因?yàn)樯侠尸F(xiàn)高電平，當(dāng)某個(gè)按鍵按下時(shí)對應(yīng)口線會被連接到GND而變成低電平。另外由于LED的反向截止特性以及按鍵上拉較弱，P2口及P3.2-P3.5口亦可以兼做通用IO口使用，用來連接外部器件。MCS51Lite板上也提供了插針方便連接。5.7串行存儲器U2P5P1_621Header2P1_2P1_316325GNDCSORGDSCLGNDM93C46WBN1VCCQDUVCC847P1_4GND串行存儲器電路圖MCS51Lite使用Atmel93系列串行Flash存儲器作為存儲單元。使用93C46時(shí)可以存儲1Kbit的數(shù)據(jù)，93C56為2K、93C66為4K。存儲器連接在單片機(jī)的P1.3、P1.2、P1.4和P1.6上，其中CS為片選信號，SCL為串行時(shí)鐘，D為數(shù)據(jù)輸入，Q為數(shù)據(jù)輸出。ORG是存儲位寬選擇，當(dāng)ORG接VCC時(shí)，存儲器為16位結(jié)構(gòu)，接GND時(shí)存儲器為8位結(jié)構(gòu)。而當(dāng)ORG引腳懸空時(shí)內(nèi)部的上拉電阻把存儲器選擇為16位結(jié)構(gòu)。開發(fā)板上使用跳線帽P2來切換，將跳線帽短路為8位，斷開相當(dāng)為懸空，為16位。5.8AD/DA轉(zhuǎn)換器VCCU3ADU4DAVCC8765R3010KAOUT1C90.1uFR3110KTPTPAIN1GND11234REF+AINREFGNDTLC549VCCI/OCLKDOUTCS8765P2_4P2_1P2_2P2_3P2_5P2_6P2_71234DINSCLKCSDOUTTLC5615VCCAOUTREFINAGNDTPGNDGNDAD/DA轉(zhuǎn)換器電路圖AOUT為模擬數(shù)據(jù)輸出引腳，SCLK為讀寫時(shí)鐘輸入，DIN是數(shù)據(jù)輸入引腳，DOUT為輸入輸出引腳。CS為芯片使能。5.9JTAG下載口6P1_7P1_6RSTP1_513579TCKTDOTMSNCTDIP4GNDVCCNCNCGND246810GNDVCCGNDJTAG下載口電路圖JTAG接口為ISP下載接口，用于通過下載電纜將程序從計(jì)算機(jī)上下載到單片機(jī)中。5.10ByteBlasterII下載線CONF_DONEU100AnCONFIGnOEDCLKDCLKOEnCONFIGnCEASDIDATAOUT12468OEA1A2A3A4Y1Y2Y3Y418R10516R10614R10712R108100100100100DCLKonCONFIGonCEoASDIoOEU100BR101VCCR2104.7knOEASDInCSnCEM74HC244M1RQ1004.7k901313251224112310229218207196185174163152141GNDCONF_DONEiDATAOUTinCS100100R104R1031911131517OEA1A2A3A4Y1Y2Y3Y49753CONF_DONEDATAOUTR109100nCSoJ100M74HC244M1RByteBlasterII下載線電路圖用戶可以通過ISPlay軟件方便的對AT89S系列單片及編程。在對CPLD、FPGA編程時(shí)需要AlteraQuartusII軟件支持；對ARM編程時(shí)需要H-JTAG以及ADS等軟件支持。六、具體步驟6.1先按照說明書的器件規(guī)格要求，找到每個(gè)位置對應(yīng)的具體器件，特別是電阻和三極管的大小，單片機(jī)等各個(gè)芯片的缺口要與板子對應(yīng)。重要元器件清單芯片AT89S5193c46AD/DA電阻100R330R10KR4.7KR電容獨(dú)石電容電解電容瓷片電容晶體管二極管三極管6.2按照對應(yīng)的器件把器件牢固的焊接到板子對應(yīng)的焊盤上，在此步驟中比較難焊接的是JTAG下載口的，要注意不要讓針腳脫落。76.3根據(jù)要求把JTAG下載口用下載線連接到電腦的并口延長線上，插上電源線。6.4使用單片機(jī)編程軟件keil編寫調(diào)試所用的程序，比如流水燈、數(shù)碼管、AD/DA轉(zhuǎn)換還有蜂鳴器調(diào)試程序?！で鍐?LED流水燈程序：#include<reg51.h>sbitp20=P2^0;voiddelay(){inti;for(i=0;i<25000;i++);}voidmain(){intled,i;p20=0;while(1){led=0xFE;P0=led;delay();for(i=0;i<7;i++){led=led<<1;led=led+1;P0=led;delay();}led=0xFF;delay();}8//P2.0拉低，LED工作//P0.0置零，第一個(gè)燈亮//左移一位,P0.1口置零//第一燈滅//第二燈亮}6.5