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单片机实验板开发单片机实验板开发.doc
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单片机实验板开发单片机实验板开发
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目录
前 言 ....................................................................................................................................1
第一章 绪论 .......................................................................................................................2
1.1 单片机实验板开发简介 .........................................................................................2
1.1.1 单片机实验板的构成及基本功能................................................................2
1.2 单片机实验板制作的意义 .....................................................................................3
1.3 80C51 系列的结构和原理 ......................................................................................3
1.3.1 80C51 的引脚介绍 ..........................................................................................3
1.3.2 80C51 的时钟介绍 ..........................................................................................4
第二章 模数/数模转换接口电路设计......................................................................7
2.1 A/D 转换器及其与单片机的接口 ........................................................................7
2.1.1 A/D 转换器发展应用及主要技术指标 .......................................................7
2.1.2 ADC0832 芯片应用及其与单片机的接口 .................................................8
2.2 温度传感器概述....................................................................................................11
2.2.1 LM35 原理及引脚模式 ................................................................................11
2.3 LM35 与 ADC0832 及单片机的接口及流程图 ...............................................12
2.4 D/A 转换器及其与单片机的接口 ......................................................................14
2.4.1 D/A 转换器原理及主要技术指标 ..............................................................14
2.4.2 DAC0832 芯片应用及其与单片机的接口 ...............................................15
2.5 D/A 转换电路的流程图 .......................................................................................16
第三章 输入输出接口电路设计 ................................................................................18
3.1 按键电路的设计 ....................................................................................................18
3.1.1 独立式键盘接口 ...........................................................................................18
3.1.2 矩阵式键盘接口 ...........................................................................................19
3.2 按键控制的软件设计 ...........................................................................................19
3.2.1 扫描法 ............................................................................................................19
3.2.2 按键的抖动 ...................................................................................................21
3.2.3 按键的去抖方法 ...........................................................................................21
3.3 液晶显示电路的设计 ...........................................................................................22
3.3.1 OCMJ12232C-3 的工作原理 .......................................................................22
3.3.2 液晶显示器引脚功能 ..................................................................................22
3.3.3 OCMJ12232C-3 的连接方法及流程图 .....................................................23
3.4 七字段显示电路的设计.......................................................................................26
3.4.1 七字段显示器的工作原理 .........................................................................26
3.4.2 显示方式及接口 ...........................................................................................27
3.4.3 显示流程图 ...................................................................................................28
第四章 80C51 的串口电路设计...................................................................................29
4.1 计算机串行通信基础 ...........................................................................................29
4.1.1 串行通信的基本概念 ..................................................................................29
4.1.2 串行通信的接口标准 ..................................................................................30
4.2 MAX232 芯片介绍 ................................................................................................30
4.3 与 80C51 的接线及流程图 ..................................................................................31
第五章 单片机电机控制电路设计 ..............................................................................33
5.1 步进电机工作原理 ................................................................................................33
5.2 ULN2003 芯片功能 ...............................................................................................34
5.3 步进电机的接口电路及显示流程图 ..................................................................35
第六章 总结 ................................................................................................................36
参考文献............................................................................................................................37
致谢 ....................................................................................................................................38
附录 A 实验软件调试程序和硬件界限图.....................................................................39
附录 A.1 温度传感器程序 .........................................................................................39
附录 A.2 数模转换程序 ...........................................................................................42
附录 A.3 按键 LCD 显示 .........................................................................................44
附录 A.4 七字段显示 ......................................................................................................................54
附录 A.5 串口通信 ....................................................................................................58
附录 A.6 步进电机 ....................................................................................................61
附录 B 实验板设计总装图 ...........................................................................................63
前 言
目前世界工 业发达 国家的 单片机控制技术已 经相当 成熟,并得以迅速 发
展。我国近年来在单片机方面的技术开发也取得了相当的成果,由于单片机成
本低,稳定性高,在当今社会应用较为广泛,比如医疗器械中呼吸监视器、超
声诊断设备、电子万年历等都是用单片机来实现控制的。此外,单片机在工商,
金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
学习单片机这门课程(教学中选用 INTER 公司的 MCS-51),要掌握单片机指
令系统中汇编语言各种基本语句的意义及汇编语言程序设计的基本知识和方法,以
及单片机与其他设备相连接的输入输出中断等接口技术。使学生从硬件软件的结合
上理论联系实际,提高动手能力,从而全面掌握单片机的应用。
实验教学的全过程包括认识、基础、综合 3 个阶段。以往的单片机实验是进行
软件的编制和调试,与实际应用中的硬件电路相脱节。本次的毕业设计从基础设计
到综合训练,再加上演示图片,提高了学生学习的效率,加强了学生对实验板的认
知。实验板的功能模块化,多个程序集于一个板上,节约了实验室的成本。本设计
的主要内容共分为五章:
第 1 章叙述了单片机实验板开发简介和它实现的一些功能、意义和 80C51
的结构原理和引功能。
第 2 章介绍了模数/数模转换接口电路。A/D、D/A 转换器发展应用及主要
技术指标、引脚功能和单片机的接口电路和实现电路的流程图,最后根据它们
的工作原理通过温度传感器的及示波器实验来实现模数/数模转换。
第 3 章主要介绍了输人输出设备的应用。包括 按键输入设备、液晶、七
字段输出设备。本章节分别对它们的引脚功能和工作原理进行了详细叙述。单
片机系统根据显示需要对数字量进行处理,通过按键输入再送显示器系统。
第 4 章叙述的是单片机串口通信,本次设计的 是实现单片机与单片机之
间的简单通信。对 MAX232 芯片进行了详细的叙述。
第 5 章介绍的是步进电机 控制的电路设计。叙述了步进电机的工作原理
和 ULN2003 芯片的功能。
根据设计的要求其具体内容如下文
第一章 绪论
1.1 单片机实验板开发简介
在电子技术应用领域中,单片机的应用愈来愈多地应用到各行各业。如:工业
控制、仪器仪表、电讯技术、办公自动化和计算机外部设备、汽车与节能、商用产
品、家用电器等。目前,单片机正朝着大容量片上存储器、多功能 I/O 接口、宽范围
工作电源和低功耗方向发展。要开发单片机的应用,不但要掌握单片机硬件和软件
方面的知识,而且还要深入了解各应用系统的专业知识,只有将这两方面的知识融
会贯通和有机结合,才能设计出优良的应用系统。一个好的工程设计师不仅要掌握
单片机的工作原理,而且还要不断了解各公司最新芯片的结构和应用,在实际应用
中找到最好的性能价格比。所以还要注意培养学生接受新知识的自学能力,掌握芯
片发展动态。
高校实验室是培养高层次人才和开展科学研究的重要基地。在西方发达国
家,学校对培养学生的动手能力是十分重视的,这一问题近年来也越来越受到
我国教育界人士的广泛重视。为了提高学生的动手能力,让学生做相关实训并
完成单片机实验报告,在实验的形式上注重培养学生的实验技能和动手能力。
从单片机实验心得中学生就可以总结出大量的经验以适应当代社会的发展。
1.1.1 单片机实验板的构成及基本功能
单片机实验板,它由 80C51、A/D、D/A、步进电机、MAX232、键盘及显示器
组成。其中 80C51 片内有 256 个 RAM 单元,接 6 个 7 段码显示器、液晶显示器和
16 个按键作输入。串行口连接 MAX232 串行口转换芯片,A/D、D/A 连接相应的设
备实现模数,数模转换功能、步进电机实现正反转功能。在实验板上可编写键盘扫
描程序、显示程序、时间的设定及计时程序、从键盘上输入两个加数或减数显示结
果程序、位变量的逻辑运算程序及串行口和上位机通讯程序等,还可和其它课程相
结合,进行实验。单片机实验板的衍生功能:
此单片机实验报告中的实验板是一个单片机应用系统的硬件电路。有键盘输入
和显示输出,在这个基础电路上通过 P 口对不同检测或控制对象还可衍生出各种应
用来。例如:时间的设置及显示、温度的检测及控制等,在此实验板上,编写相应
的软件即可,同样 A/D 转换芯片应根据精度要求,选择 8 位、12 位等转换器,或满
足精度要求的压频转换器。也可对外部多种传感器进行检测,如:温度、烟雾、水
警、门警、红外等,构成监控电路。
1.2 单片机实验板制作的意义
实验板把几个课题结合在一起学习,使课程有延续性,也提高了学生学习的积
极性和分析问题及解决问题的能力。本此设计的实验板是根据本部门对单片机实验
板具体装配的要求,再结合本专业的特色,专门为此开发的实验板,具有一定的实
际意义。
1.3 80C51 系列的结构和原理
1.3.1 80C51 的引脚介绍
80C51 的引脚图如图 1.1 所示
图 1.1 80C51 引脚图
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oligaga
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