毕业设计基于51系列单片机实验板设计

XXXXX学院2011届毕业设计（论文）XXXXXX学院毕业设计（论文）基于51系列单片机实验板设计XX本人大学毕业设计，有问题加QQ1320575450班级XX专业应用电子教学系汽车工程系指导老师XXXXX完成时间XX年月日至年月日摘要：XXXXX学院2011届毕业设计（论文）设计一种基于51单片机的实验板，实验板具有成本低、体积小、可靠性高、功能多、低功耗设计、操作方便等特点。本设计介绍了该开发板的开发过程及相关硬件设计。实验板以STC89C52以单片机为核心控制器，板上资源主要包括通信模块、数码管模块、LED模块、蜂鸣器模块、键盘模块等。实验板可以作为主控制模块安装于控制系统中执行控制任务，也可以用于高校教学，实验板能够完成多数通用实验，操作简单，控制结果可见，性价比高，具有一定的实用价值和现实意义。关键词：STC89C52MAX232键盘LED灯数码管蜂鸣器XXXXX学院2011届毕业设计（论文）目录第1章绪论1.1单片机基本概念及引脚说明1.2STC89C52芯片介绍1.3MAX232芯片介绍第2章方案介绍2.1系统原理框图第3章硬件电路设计3.1键盘模块3.2发光二极管模块3.3数码管模块3.4蜂鸣器模块3.5串行通信模块3.6中断模块3.7电源模块3.8复位模块第4章软件和模块程序4.1KEIL软件介绍4.2STC-ISP下载软件介绍4.3相关实验程序例子附录A单片机引脚分配致谢参考文献XXXXX学院2011届毕业设计（论文）第一章绪论1.1单片机基本概念及引脚说明图1.1单片机组成框图单片机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。输入/输出引脚：(1)P0口(39~32脚)：P0.0~P0.7统称为P0口。在不接片外存储器与不扩展I/O口时，可作为准双向输入/输出口。在接有片外存储器或扩展I/O口时，P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。(2)P1口(1~8脚)：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为准双向I/O口使用。对于52子系列，P1.0与P1.1还有第二功能：P1.0可用作定时器/计数器2的计数脉冲输入端T2，P1.1可用作定时器/计数器2的外部控制端T2EX。(3)P2口(21~28脚)：P2.0~P2.7统称为P2口，一般可作为准双向I/O口使用；在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过256字节时，P2口用作高8位地址总线。(4)P3口(10~17脚)：P3.0~P3.7统称为P3口。除作为准双向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。P3口的第二功能如表1.1所示。表1.1P3口第二功能表XXXXX学院2011届毕业设计（论文）外接晶体引脚：XTAL1(19脚)：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。控制线：（1)ALE/PROG(30脚)：地址锁存有效信号输出端。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存P0输出的低8位地址；在不访问片外程序存储器期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。但要注意，在访问片外数据存储器期间，ALE脉冲会跳空一个，此时作为时钟输出就不妥了(详见2.3.3节CPU时序)。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。(2)PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。(3)RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD(+5V)为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。(4)EA/VPP(31脚)：EA为片外程序存储器选用端。XXXXX学院2011届毕业设计（论文）该引脚有效(低电平)时，只选用片外程序存储器，否则单片机上电或复位后选用片内程序存储器。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，此引脚用作21V编程电源VPP的输入端。1.2STC89C522芯片介绍STC89C51RC介绍系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期可任意选择，最新的D版本内部集成max810专用复位电路特点：1.增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU。2.工作电压：5.5-3.4v(5v单片机)/3.8-2.0v(3v单片机)。3.工作频率范围：0-40MHZ。4.用户应用程序空间:4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节。5.片上集成1280字节/512字节RAM。6.通用I/O(32/366个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）P0口是开漏输出，作为总线扩展时，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/仿真。可通过串口（P3.0/P3.1））直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片。8.EEPROMM功能。9.看门狗。10.共有3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。11.外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，POWERDOWNN模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。12.通用异步串行口还可以用定时软件实现多个UART。13.工作温度范围：0-75℃/-40-+85℃XXXXX学院2011届毕业设计（论文）1.3MAX232芯片介绍MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单/TIA-232-E电平。每个接收器将EIA/TIA-232-E电平输入转换为5VTTL/CMOS电平。典型门限值及0.5V的典型迟滞，而且可以接收±30V的输入。每个驱动器将TTL/C/TIA-232-E电平。所有的驱动器、接收器及电压发生器都可以在德州仪器公司的元件库中找到标准单元。MAX232的工作温度范围为0℃至70℃，MAX232I的工作温度范围为-40℃至85℃。特点：1．单5V电源工作2LinBiCMOSTM工艺技术。3两个驱动器及两个接收器。4±30V输入电平。5低电源电流：典型值是8mA。6符合甚至优于ANSI标准EIA/TIA-232-E及ITU推荐标准V.28。7可与Maxim公司的MAX232互换。8ESD保护大于MIL-STD-883（方法3015）标准的2000V.图1.2引脚排列图1.3逻辑符号（右）应用范围：1EIA/TIA-232-E。2电池供电系统。3终端4调制解调器。5计算机。应用资料：XXXXX学院2011届毕业设计（论文）图1.4典型工作电路3XXXXX学院2011届毕业设计（论文）第二章方案介绍2.1系统原理框图图2.1系统原理框图总体设计模块主要包括通信模块、数码管模块、电源模块、流水灯模块、蜂鸣器模块、键盘模块等XXXXX学院2011届毕业设计（论文）第三章硬件电路设计3.1键盘模块独立键盘如下图，由五个按键组成，每个按键的一端连接IO口，另一端直接连接GND（0电位）。五个按键分别接入P13-P17，只要按下按键，相应位的IO口位将被拉为低电平（0），程序可以判断相应位是否为0来确认按键已按下。3.2发光二极管模块发光二极管模块（LED灯）如下图，二极管的两个引脚分别为阳极和阴极，电流从阳极入阴极出，多个发光二极管并列可接成共阳型或共阴型，共阳是将多个发光二极管的阳极接在一起，引出各阴极；共阴是将多个发光二极管的阴极接在一起，引出各阳极。LED数码管和LED点阵屏都是使用这两种连接方式。如下图上半部份，本板的8个发光二极管采用共阳接法，各阳极接限流电阻排到VCC端，阴极接单片机的P2口。因是共阳接法，要使发光二极管点亮，P2口得输出低电平，如：要让LED1（D20）灯亮，P2.0=0即P2=0XFE。XXXXX学院2011届毕业设计（论文）3.3数码管模块数码管模块如上图，电路使用1个双位数码管，数码管为共阳型，两个阳级公共端XXXXX学院2011届毕业设计（论文）由三极管放大电流来驱动，三极管由P10与P11控制输出。数码管的阴级由P0口经电阻连接。比如，要十位的数码管工作，P10输出0，使三极管Q1导通，10脚得电，当P0口相应位有输出0时，相应位的LED灯点亮组合各种字符数字。3.4蜂鸣器模块蜂鸣器模块如下图，单片机P12输出经R12加在三极管B极，控制三极管的导通与截止，从而控制蜂鸣器的工作。低电平时三极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，高电平时三极管截止，蜂鸣器失电关闭蜂鸣。3.5串行通信模块同步异步串行通信：单片机的同步异步串行通信接口是P3.0和P3.1，接口输出的是TTL电平。因TTL电平的通讯距离有限，因此就出现了RS232接口，此接口通讯距离大大提升。那么要使TTL电平转为RS232电平，就必需通过转换电路，部份电路使用分立元件构成，现大部份使用MAX232芯片。电脑上的COM口就是RS232接口了，STC单片机也是通过此COM口烧写程序的。XXXXX学院2011届毕业设计（论文）如下原理图：电路中的MAX232电平转换IC外接四个电容，有电压泵的作用，可以将输出电位差拉高，与接口RS232电平相符合。双机通讯也可通过此接口，可大大加长连接距离。3.6中断模块中断模块：中断电路比较简单，IO口P32经一个按钮接入GND，当按下按钮时，P32口由高电平1转到低电平0，CPU产生中断（当然，芯片内部要开启中断才有作用）。当不使用中断时，可作为一个普通按键使用。XXXXX学院2011届毕业设计（论文）3.7电源模块电源模块：电源部份采用两种输入电源。1、外电源供电，J1-POWER是一个接线端子，可外电源DC5V，经单向保护D1接入开关S1。2、USB供电，USB供电口输入电源也经D1单向保护，送到开关S1。注：两路电源输入是并连的，因此只选择一路就可以了，以免出问题。S1为板子工作电源开关，按下后接通电源，提共VCC给板子各功能电路。电路采用了两滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。JP-POWER2是扩展电源输出接口，是在开关之后的电源，此接口可供扩展设备取电，同时由S1开关控制。1.3.8复位模块复位模块如下图：XXXXX学院2011届毕业设计（论文）