单片机实训指导书(共15页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上单片机应用技术实训河北能源职业技术学院实训中心蒋礼文2006年6月第一章 实训概况一、 实训时间 2006年06月19日2006年07月07日二、 实训地点 实训中心电气实验中心二层单片机实验实训室三、 实训内容1、 单片机构成的智力竞赛抢答器设计；2、 单片机构成的智力竞赛抢答器的工作原理；3、 PROTEL安装练习；4、 PROTEL 绘制智力竞赛抢答器的电子线路图练习；5、 PROTEL 绘制智力竞赛抢答器的PCB板图练习；6、 装置的焊接与硬件调试；7、 装置的软件编程；8、 综合调试。四、 实训成果1、 每个小组制成合格的由单片机构成的智力竞赛抢答器；并评定成绩；2、 编写实训报告；3、 根据每个人的表现、平时成绩、成品效果、实训报告优劣等综合结果，确定最后实训成绩。第二章 实训教案一、准备工作时 间： 6月19日指导人： 蒋礼文1、安全教育：（1）、学习实验室安全卫生制度、劳动保护要求：实习期间无条件的穿戴劳动保护；、除教师外任何人不得拨动墙壁上的电源开关；、实训中使用电烙铁时，要相互监督注意安全，不要烫伤；烙铁柄要经常检查，使其始终保持旋紧状态；、不得随意向墙上的插座内插接异物，以免触电；、时刻牢记安全第一，看到不安全的因素要向老师提出，每个人都要蹦紧“安全”这根弦，坚决做到不安全不实训；大家要崇尚生命高于一切的理念，同学们要安安全全实习，高高兴兴回家；2、学习实验室仪器设备丢失损坏赔偿管理办法3、学习实验室管理制度4、学习学生实验守则5、分组：由班长将全班同学分成22组，上午11组、下午11组上午33人：3人/组 确定组长及组员名单下午33人：3人/组 确定组长及组员名单6、实训作息时间 上午7:008:30实训时间下午1:002:30实训时间8:309:00集中休息2:303:00集中休息9:0012:00实训时间3:006:00实训时间12:00实训结束6:00实训结束7、准备笔、本和软盘，将每天的工作记录在本上，电路图等考在软盘上，最后总结整理，编写实训报告。二、单片机构成的智力竞赛抢答器设计时 间： 6月20日、21日、22日（全体听课8：0011：30、3：305：30）指导人：蒋礼文、关彤老师（一）、设计要求：1、8组抢答：实际做成的智力竞赛抢答器最多可以容纳八组参加竞赛。2、有正计时或倒计时显示，显示时间09秒或90秒；099秒或990秒等多种方式。3、抢答器有锁定功能：即有抢答后锁定抢答者的组号，其它抢答者再抢答时无效。4、有组号显示：显示抢答者的组号（二）、电路设计1、单片机系统（1）单片机简介 8031 8051 8751AT89C51AT90S51（）、单片机各脚（40脚）功能分析AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS 8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AT89C51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。主要特性：·  89C51CPU与MCS-51 兼容· 4K字节可编程FLASH存储器(寿命：1000写/擦循环)· 全静态工作：0Hz-24KHz· 三级程序存储器保密锁定· 128*8位内部RAM· 32条可编程I/O线· 两个16位定时器/计数器·  5个中断源· 可编程串行通道· 低功耗的闲置和掉电模式· 片内振荡器和时钟电路 管脚说明：  VCC：（40脚）主电源+5V，正常操作和对EPROM编程及验证时均接+5V电源。  GND：（20脚）接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，在访问片外存储器时，它分时作低8位地址线和8位双向数据总线用。在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。P0能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，EPROM编程和验证程序时，由它输入低8位地址。P1能驱动4个LSTTL负载。在8032/8052中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。 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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：P3口管脚第二功能 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。具有特殊功能地址：0000H ：复位后PC=0000H，即程序从0000H开始执行指令0003H：外部中断0入口地址 000BH：定时器0溢出中断入口地址0013H：外部中断1入口地址  001BH：定时器1溢出中断入口地址 0023H：串行口中断入口地址  002BH：定时器2溢出或T2EX（P1.1）端负跳变时的入口地址（仅8032/8052所特有） I/O口作为输入口时有两种工作方式即所谓的读端口与读引脚读端口时实际上并不从外部读入数据而是把端口锁存器的内容读入到内部总线经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线上面图中的两个三角形表示的就是输入缓冲器CPU将根据不同的指令分别发出读端口或读引脚信号以完成不同的操作这是由硬件自动完成的不需要我们操心 读引脚时也就是把端口作为外部输入线时首先要通过外部指令把端口锁存器置1然后再实行读引脚操作否则就可能读入出错为什么看上面的图如果不对端口置1端口锁存器原来的状态有可能为0Q端为0Q为1加到场效应管栅极的信号为1该场效应管就导通对地呈现低阻抗,此时即使引脚上输入的信号为1也会因端口的低阻抗而使信号变低使得外加的1信号读入后不一定是1若先执行置1操作则可以使场效应管截止引脚信号直接加到三态缓冲器中实现正确的读入由于在输入操作时还必须附加一个准备动作所以这类I/O口被称为准双向口89C51的P0/P1/P2/P3口作为输入时都是准双向口接下来让我们再看另一个问题从图中可以看出这四个端口还有一个差别除了P1口外P0P2P3口都还有其他的功能。     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，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。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指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。  /PSEN：外部程序存储器的读选通信号。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。     /EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。     XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。     XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：     XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：    整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。（3）、最小系统分析（三部分：芯片加晶振电路加复位电路）单片机芯片电路 晶振电路 复位电路 控制管脚接线方法 /EA： /PSEN： ALE：、其它功能的实现（有三个单元电路）按键电路位显示电路位声响电路直流风鸣器（）、8位按键电路：选定一个端口（P0/P1/P2/P3） （）、计时099（9900）使用两片7段LED方法一：使用两个端口分别驱动两个LED方法二：一个端口加两条线进行动态显示方法三：用串口实现使用串口，外加两片74LS164三种方法比较：使用方法一（）、锁定功能：用软件实现（）、声响电路：参见下图 （5）、位号显示方法一： 单独一位LED方法二： 借用计时LED两种方法比较：使用方法二3、 综合电路原理图 注意：电源电路要考虑有电指示、低频滤波、高频旁路、电源介入方法等。综合电路原理图见附图专心-专注-专业