C51单片机课程设计报告.docx

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1、C51单片机课程设计报告内容提要单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用途理器发展而来。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。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。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

2、了解计算机原理与构造的最佳选择。单片机是靠程序运行的，并且能够修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是假如要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只由于单片机的通过你编写的程序能够实现高智能，高效率，以及高可靠性！目前单片机浸透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据

3、传输，工业自动化经过的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用讲自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。所以讲对于单片机课程的学习对于我们电子信息工程专业的学生来讲至关重要，然而学习单片机课程设计是其一个极为重要的实践环节，无论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开该环节。单片机课程设计经过中，学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目的板的设计与编程应用。通过

4、该环节，学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到全面的锻炼和提高。目录一、课程设计目的:(4)二、已知技术参数和条件(4)三、设计任务和要求(4)四、需求分析(5)五、硬件电路图设计及描绘(6)六、软件设计思想及流程(9)七、实验效果(12)八、源程序代码(15)九、课程设计体会(29)十、参考文献(30)一、课程设计目的:通过课程设计，使学生稳固和加深对单片机基本知识的理解，能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件等方

5、面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到全面的锻炼和提高。学会查寻资料、方案设计、方案比拟，以及单元电路设计计算等环节，进一步提高学生综合运用所学知识的能力，提高分析解决实际问题的能力。锻炼分析、解决电子电路问题的实际本领，通过此综合训练，为以后毕业设计打下一定的基础。二、已知技术参数和条件1STC89C51单片机2LED七段数码显示器及8个LED小彩灯374HC595串口转并口芯片4电位器5按键(6)PCF8591AD-DA数模转换芯片7电阻箱,5V电源,电阻若干，导线若干8KEIL软件9MCS-51单片机官方烧写程序软件STC_ISP_V

6、488.exe三、设计任务和要求1通过单片机的I/O口直接控制8盏LED小灯，实现7种彩灯灯光效果左移、右移、中间向两边展开、两边向中间合拢等，不含全部点亮，全部熄灭；2.用按键来切换控制器的灯光形式，能显示当前的运行形式号；3彩灯效果的移动速度基于AD输入量的大小控制器通过PCF8591对05V信号进行采样，根据模拟信号的大小而改变彩灯移动速度；彩灯控制器还要显示当前模拟输入信号的大小数码管显示；4彩灯效果中的延时采用定时中断实现。按键、数码管直接用C51的I/O驱动扩展：能够通过串口通讯芯片595来控制彩灯效果的切换，将AD采样结果显示的数码管上。四、需求分析根据本次课程设计题目分析及其题

7、目简化，需要做的是通过电位器来控制8盏彩灯的扫描显示速度，并且显示此时AD芯片的采样值，并且通过一个按键来切换不同的彩灯的7种显示形式。于是乎，能够将系统分为两个部分：其一，模拟采样部分；其二，彩灯显示部分。最后得到下面的设计方案：1通过一个电位器来得到一个能够改变的模拟值；2采用PCF8591采样电位器所产生的模拟值，并将其转化为数字信号；3MCU通过I2C总线读取PCF8951内部ROM中所缓存的数值；4编写数码管显示函数，通过单片机的I/O口驱动数码管显示PCF8591所采样的值。数码管高四位显示PCF8591所采样的数值，低四位显示当前PCF8591所采取的准确电压值，准确到小数点后三

8、位；5编写LED彩灯的显示，利用定时器0来控制每一盏小灯的显示延迟时间，利用定时器1和pcf8591所采样的数字信号来共同确定LED彩灯的扫描速度，即通过调节电位器能够改变LED灯的扫描速度通过的I/O驱动74HC595芯片实现串口转并口来驱动8个LED小彩灯的显示；6采用外部中断0来切换LED彩灯的显示形式。五、硬件电路图设计及描绘注：电路图原图另有PDF文件1、数码管显示电路设计课程设计中所用的数码管为共阴极数码管，当给其引脚参加高电平常，数码管中对应的那一段就亮。下列图为外部显示图，其内部构造如下：共阴极数码管内部构造2、LED显示电路设计本次课程设计中要用发光二极管显示状态。由下列图知

9、发光二极管阳极经过电阻接高电平，当其阴极为低电平常，二极管就发光显示所处状态。通过串口转并口芯片74HC595的并口输出来改变LED灯的显示状态。3、AD转换电路设计此次课程设计的AD转换芯片采用的是PCF8591芯片，芯片的9、10管脚是I2C串口协议传输引脚，其与MCU的P20、P21接口连接。A0、A1、A2为地址线，此处接地，地址为I2C传输数据的地址为000。四路模拟输入接口为AIN0、AIN1、AIN2、AIN3，此处只选择一路模拟输入-AIN0。模拟输入信号通过一个电位器的改变而提供。4、时钟电路设计时钟电路对单片机是不可缺的，单片机的每个功能都要以时钟电路为基础工作。单片机内部

10、自带一个时钟电路，外部接入定时控制元件即可构成一个稳定的自激振荡器。其中机器周期共有12个振荡脉冲周期，因而，机器周期是时钟周期的12倍。本课程设计中时钟电路中使用的晶体是12MHz，则时钟周期为(1/12)us，机器周期为1us。实验图如下：5、外部中断信号电路设计外部中断信号的是由一个简单的不带锁的按键开关提供的一个脉冲信号。六、软件设计思想及流程1使用单片机资源的情况：设计时使用单片机资源的情况如下：AT89S51单片机的P0、P1口作为数码管数据线接口，其中，P0口接是段选，P1接位选，P20、P21接AD转换芯片PCF8591的I2C串口接口，P34、P35、P36口接74HC595

11、的串口输入接口，P32外接外部中断按键。单片机定时器0、定时器1均匀方式1来控制定时器运行。(2)软件系统的各个模块功能：本设计的软件系统主要采用下面基本模块来实现：主程序、中断服务程序、串口传输程序。主程序用于对于各个程序模块的运行及控制，以及各个形式程序的初始化。十分是定时中断的初始值。在主程序中还主要的对pcf8591进行了操作，采样，量化，显示。有三个中断服务程序，分别是定时器0中断、定时器1中断、外部中断，通过外部中断来实现各个LED灯的显示形式的切换。定时器中断0用于控制LED灯的显示延时。定时器1用于操作LED灯的不同形式的显示。串口传输程序只要有两种串口传输函数，分别I2C串口传输函数和595串