课程设计题目:
单片机课程设计
目的与任务:
1. 用 Protel99se 画单片机系统原理图
2. 焊接电路板
3. 根据编程任务要求编写并调试程序
4. 实习成果验收、面试,撰写报告
内容和要求:
1. 可根据指导书上任务要求进行编程调试,或者根据现有硬件资源进
行自由发挥
2. 要求熟练掌握硬件器件的使用
3. 熟悉单片机软硬件开发流程
课 程 设 计 报 告
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设计内容(原理图以及相关说明、调试过程、结果)
1.将老师给定的电路板以及相应的元器件焊接完成。并调试一定显示
一定的功能。
2.通过 80C51 单片机电路板的焊接,并且结合相关程序调试已验证其
功能的完备性。现根据相关电路连接,设计编写特定的软件程序以实现一种
特定的功能。
3.本设计在 80C51 单片机、外围电路并结合 DS18B20 芯片等外部硬件
基础上,采用软件延时模拟串行通信以及对其特定的传输协议的验证和功能
实现。通过 DS18B20 芯片对温度的采样、内部温度 A/D 转换模块、码流输出、
80C51 程序处理数据转换、数码管显示等过程实现对周围温度的实时监测功
能。
4.根据个人意向需求,设置相应的温度检测以及报警程序。因本设计
中电路板没有焊接蜂鸣器,所以用 LED 灯的亮灭作为警告指示,已达到对温
度的实时监控和警报作用。
5.由于 DS18B20 芯片对温度采集的精确性(程序设定其为 9~12 位的分
辨率,则精度为±0.5℃),此次设计的成品可以广泛应用于工业中某些对温
度及其敏感的生产中,以提高生产效率。
课 程 设 计 报 告
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一、基本原理及电路
1.单片机介绍
本设计使用 MCS-51 系列单片机。
80C51 是 INTEL 公司 MCS-51 系列单片机中最基本的产品,它采用 INTEL
公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机,属于标准的 MCS-51 的
HCMOS 产品。它结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征,它
继承和扩展了 MCS-48 单片机的体系结构和指令系统。
80C51 内置中央处理单元、128 字节内部数据存储器 RAM、32 个双向
输入/输出(I/O)口、2 个 16 位定时/计数器和 5 个两级中断结构,一个全双工
串行通信口,片内时钟振荡电路。
此外,80C51 还可工作于低功耗模式,可通过两种软件选择空闲和掉电
模式。在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。
掉电模式下,保存 RAM 数据,时钟振荡停止,同时停止芯片内其它功能。80C51
有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式,如下图所示:
课 程 设 计 报 告
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VSS (20 脚):接地
VCC(40 脚): 主电源+5V
XTAL1(19 脚):接外部晶体的一端。在片内它是振荡电路反相放大器的
输入端。在采用外部时钟时,对于 HMOS 单片机,该端引脚必须接地;对于 CHMOS
单片机,此引脚作为驱动端。
XTAL2(18 脚): 接外部晶体的另一端。在片内它是一个振荡电路反相放
大器的输出端,振荡电路的频率是晶体振荡频率。若需采用外部时钟电路,
对于 HMOS 单片机,该引脚输入外部时钟脉冲;对于 CHMOS 单片机,此引脚应
悬浮。
RST(9 脚): 单片机刚接上电源时,其内部各寄存器处于随机状态,在
该脚输入 24 个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位(RESET)
PSEN(29 脚): 在访问片外程序存储器时,此端输出负脉冲作为存储器
读选通信号。CPU 在向片外存储器取指令期间,PSEN 信号在 12 个时钟周期中
两次生效。不过,在访问片外数据存储器时,这两次有效 PSEN 信号不出现。
PSEN 端同样可驱动 8 个 LSTTL 负载。我们根据 PSEN、ALE 和 XTAL2 输出端是
否有信号输出,可以判别 80C51 是否在工作。
ALE/PROG(30 脚):在访问片外程序存储器时,此端输出负脉冲作为存储器读
选通信号。CPU 在向片外存储器取指令期间,PSEN 信号在 12 个时钟周期中两次生
效。不过,在访问片外数据存储器时,这两次有效 PSEN 信号不出现。PSEN 端同样可驱
动 8 个 LSTTL 负载。我们根据 PSEN、ALE 和 XTAL2 输出端是否有信号输出,可
以判别 80C51 是否在工作。
EA/VPP(31 脚): 当 EA 端输入高电平时,CPU 从片内程序存储器地址
课 程 设 计 报 告
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0000H 单元开始执行程序。当地址超出 4KB 时,将自动执行片外程序存储器的
程序。当 EA 输入低电平时,CPU 仅访问片外程序存储器。在对 87C51EPROM 编
程时,此引脚用于施加编程电压 VPP。
输入/输出引脚:
(1)P0.0—P0.7 (39 脚—32 脚)
(2)P1.0—P1.7 (1 脚—8 脚)
(3)P2.0—P2.7 (26 脚—21 脚)
(4)P3.0—P3.7 (10 脚—17 脚)
MCS-51 单片机有 32 个并行数据/地址端口,P0 口为地址数据复用端,P2
口作为单一的地址输出端,P1、P3 作为 I/O 端口使用(P3 可复用)。
2.最小系统
时钟电路:
单片机的时钟电路由振荡器和分频电路组成。其中振荡电路由反相器以
及并联外接的适应晶体和电容组成,用于产生振荡脉冲。而分频电路则用于
把正当脉冲分频,以得到所需要的时钟信号。
80C51 芯片中的高增益反相放大器,其输入端为引脚 XTAL1,输出端引脚
为 XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容(电容 C1
和 C2 一般取 30pF)。除使用石英晶体振荡器外,若对时钟频率要求不高,还可以
用电感或陶瓷振荡器。而单片机内部则自带分频电路,对晶振产生的频率加
以分频获得所需的状态时钟和机器周期。高频振荡信号除了由振荡电路产生
外,还可以从外部脉冲源直接引入。对于 80C51 芯片,外部脉冲信号经