单片机最小系统设计报告

时间:2023-12-21 11:25:08 晓怡 实习报告 我要投稿
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单片机最小系统设计报告

  在经济飞速发展的今天,报告的适用范围越来越广泛,写报告的时候要注意内容的完整。那么大家知道标准正式的报告格式吗?下面是小编为大家收集的单片机最小系统设计报告,仅供参考,欢迎大家阅读。

单片机最小系统设计报告

  单片机最小系统设计报告 1

  一、实习目的

  目前单片机上网技术是一个热门技术,很多高校学生选择与此相关的毕业设计,同时高校也有与此相关的项目。通过对一只正规产品GWL-100单片机学习开发板的安装、焊接、调试、了解电子产品的装配全过程,训练动手能力,掌握元器件的识别,简易测试,及整机调试工艺,从而有助于我们对理论知识的理解,帮助我们学习专业的相关知识。培养理论联系实际的能力,提高分析解决问题能力的同时也培养同学之间的团队合作、共同探讨、共同前进的精神。本周实习具体目的如下:

  1、学习并掌握Protel 99 SE软件,在实操过程中能灵活使用该软件。

  2、熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理。

  3、基本掌握手工电烙铁的焊接技术,能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接。熟悉电子产品的安装工艺的生产流程。

  4、熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围。

  5、了解电子产品的焊接、调试与维修方法。

  二、实习内容和要求

  实习内容:

  1、对照原理图讲述整机工作原理;

  2、对照原理图看懂装配接线图;

  3、了解图上符号,并与实物对照;

  4、根据技术指标测试各元器件的主要参数;

  5、讲解焊接的操作方法和注意事项;

  6、焊接练习;

  7、分发与清点零件;

  8、万用表的工作原理及其分类;

  9、讲解元器件的类别、型号、使用范围和方法以及如何正确选择元器件。

  10、讲解如何使用工具测试元器件

  11、组装、焊接与调试GWL-100单片机学习开发板.

  实习要求:

  熟悉运用Protel 99 SE软件,学习理解并绘制万用表电原理图,认真细致地安装焊接,排除安装焊接过程中出现的`故障以在规定时间内完成正规GWL-100单片机学习开发板的安装、焊接、调试及使用。

  1、了解GWL-100单片机学习开发板特点和发展趋势。

  2、熟悉万用表装配技术的基本工艺过程。

  3、认识液晶显示器件。

  4、根据技术指标测试数字万用表的主要参数。

  5、安装制作GWL-100单片机学习开发板。

  三、实习设备及材料

  (1)电烙铁:由于焊接的元件多,所以使用的是外热式电烙铁,功率为30 w,烙铁头是铜制。

  (2)吸锡工具,镊子,螺丝批等必备工具。

  (3)锡丝:由于锡它的熔点低,焊接时,焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固,焊点光亮美观。

  GWL-100单片机学习板的主要硬件资源有:

  (1)8路高亮LED发光管

  可做交通灯、流水灯、信号输出指示等实验。

  (2)4位一体集成LED数码管可做动态扫描及静态显示实验,做时钟、温度、数值显示等实验。

  (3)8个独立按键键盘检测、按键控制实验。

  (4)蜂鸣器模块可做各种发声、音乐、闹钟提醒及报警实验。

  (5)一路继电器继电器是工控最常用器件之一,可以弱电控制强电器件,系统留有2路断闭触头输入输出接口,可方便对接外部可控信号的输入和输出。

  (6)DS18B20温度传感器可做温度测量显示和温度检测控制器等实验。

  (7)DS1302时钟芯片可做万年历、定时器、闹钟等。

  (8)EEPROM芯片AT24C02可学习I2C总线的读写、12C总线的程序编写、可存储数据的存取。

  (9)一体化红外线遥控接收头可练习编写单片机的精确延时程序,可以做红外线解码实验、红外遥控实验(键值显示、遥控开关、红外线遥控器等。)

  (10)字符显示接口LCD1602液晶显示模块可显示两行字符,可实现字符移动、闪烁显示。

  (11)文字图形显示接口LCD12864液晶显示模块可显示英文、中文汉字、图形及图片。

  (12)ISP接口支持AT公司的下载线,可以在线烧写多种MCU程序,无需拔下芯片即可把程序固化到MCU内部的EEPROM中,支持多种品牌芯片在线烧写。

  (13)MAX232串口通讯模块可以与计算机串行通信,同时也可对STC单片机下载程序,还可以实现主从系统中多机互连,一口多用。其他元件包括以下

  (1)电烙铁:由于焊接的元件多,所以使用的是外热式电烙铁,功率为30 w,烙铁头是铜制。

  (2)螺丝刀、镊子等必备工具。

  (3)锡丝:由于锡它的熔点低,焊接时,焊锡能迅速散步在金属表面焊接牢固,焊点光亮美观。

  (4)电路板上的元件:二极管,三极管,电阻(排阻),电容(瓷片电容、电解电容),晶振,电位器,按键,数码管,自锁开关,USB座,电源座,串行口,蜂鸣器,继电器,芯片,红外线收头,ISP下载座,单双排插针,芯片插座,跳线帽,USB电源器,串口线等等。

  四、设计原理分析

  GWL-100是一款具有编程、设计、调试、ISP下载等功能的单片机学习系统,可以支持ATMEL 89S系列、89C系列等以51为内核的单片机编程和实验。GWL-100全面适应和满足初学者的需求,可以使初学者在最短的时间里掌握单片机的基本编程、设计、调试等开发技术。同时也是工程开发技术人员开发产品和项目的好帮手,是一款功能强、扩展方便的学习单片机应用技术和调试开发的好工具。系统功能特点

  GWL-100学习板上集成了丰富的实验硬件资源和常用的接口电路:LED、数码管、字符显示、汉字及图像显示接口、键盘接口、串口通讯、串行FLASHI2C读写、蜂鸣器、继电器、温度传感器、红外遥控、电源电路,另外还可以扩展各种功能模块。

  具体各零件有着其特殊功能,如蜂鸣器,单片机工作电压为5V。一般使用USB接口供电,直接从USB接口获取5V电源。当电压小于下限电压值或大于上限电压值时,蜂鸣器将报警。其他如加一个11.0592MHZ的晶振是为了以后做串口通信时和PC有相同的波特率。可用短路帽切换。

  在板上除了最小系统外还有键盘输入、数码管、LCD、I2C存储器。它们的数据接口和电源接口也是完全独立的。其它的功能都准备在以后通过上方的接口另外用板子扩展。

  单片机最小系统设计报告 2

  一、生产实习的目的和意义:

  生产实习是培养本科学生理论联系实际,提高实际动手操作能力的重要教学环节。本专业的生产实习旨在使学生广泛了解实际电子产品生产的全过程,熟悉电子产品的主要技术管理模式,并在实习的操作过程中学习、掌握电子产品的焊接、安装、调试的实际操作技能。巩固和加深理解所学的理论,开阔眼界,提高能力,为培养高素质大学本科人才打下必要的基础通过学习,是理论与实际相结合,可以使学生加深对所学知识的理解,并为后续专业课的学习提供必要的感性知识,同时使学生直接了解本业的生产过程和生产内容,为将来走上工作岗位提供必要的实际生产知识。

  二、实习的基本内容:

  1、集中授课,进行相关知识的学习。

  2、学习、掌握电子产品的独立性设计与安装、调试的`能力;进一步掌握电子测量仪器的正确使用方法,电元器件的测量与筛选技术。

  3、初步了解电子整机产品的工艺过程。

  4、为能使学生得到充分的锻炼,较大的提高学生的实际动手能力,本次生产实习安排每一位学生独立完成全部系统的设计与安装工作。

  5、本实习环节,学生要独立使用电焊铁及各种电子测试设备电路安装与调试,要学生严格遵守电器设备的使用安全,遵守实验室的各项规章制度。

  三、基本要求:

  1、在教师的指导下练习在测试电路德核心板上焊接元件,掌握焊接要领。

  2、熟悉元器件的性能及管脚分配。

  3、在给定的pcb板上焊接跳线,ic插座,电阻,电容,led器件等。

  4、检查焊接是否正确。

  5、插上元器件,运行系统,并观测系统工作是否正常。

  四、总体设计电路思想和原理:

  本次生产实习用到的开发板和模块共7块,分别为:单片机核心板,电子钟模块,mp3模块,rfid模块,无线传输模块,脉搏传感模块,gps模块。

  各模块相互组合,其所能实现的基本功能如下:

  1、单片机核心板+电子钟模块:实现时间的显示,温度的测量,且可通过遥控器调时、定闹等。

  2、单片机核心板+无线传输模块:实现数据的近距离无线传输。

  3、单片机核心板+mp3模块(含sd卡):实现mp3播放功能。

  4、单片机核心板+rfid模块:实现地铁检票系统的模拟。

  5、单片机核心板+脉搏传感模块:实现人体脉搏传感的测量。

  6、单片机核心板+gps模块:实现gps卫星定位功能。

  (一)核心板电路设计

  单片机核心板电路主要包括stc12c5a60s2单片机,电子钟模块接口电路,mp3接口电路,无线传输模块接口电路,脉搏传感模块接口电路,gps模块接口电路,串口扩展电路,电源供电电路。该系统的单片机是宏晶科技生产的单时钟机器周期(it)的单片机,是高速、低功耗、超强干扰的新一代8051单片机。通过使用stc-isp软件,该单片机可实现串口在线编程,无需编程器,无需仿真器。

  核心板电路的设计思想主要是围绕单片机芯片的工作原理和特点,为其实现合理的设计出外围电路:包括电源电路,显示电路部分,复位电路部分,串行口通信电路,按键电路等。

  (二)电子钟模块电路设计

  该模块主要用到的芯片有:时钟保持芯片ds1302,单总线数字温度传感器ds18b20,红外遥控解码器tl1838a。

  该模块电路设计的思想是了解这三种芯片的工作电压,ds1302的工作时钟频率以及三种芯片与单片机之间的硬件连接。

  (三)mp3模块电路设计

  该模块用到的主要芯片有mp3音频解码芯片vs1003,3.3v电压转换芯片lm1117-3.3,2.5v电压转换芯片lm1117-2.5。

  单片机最小系统设计报告 3

  1、选题意义

  随着电子技术和通信技术的高速发展,技术已经日益成熟并且也渗透到国家经济的各个领域。因此单片机是作为一个电子相关专业的大学生必须要学好的科目,而且通过熟练的掌握单片机技术能让人们更好的学习更高级有关电子方面的芯片外部扩展的知识和

  学到更多关于电子行业的高端技术;在制作单片机板的时候能够更深入的了解单片机的内部结构和一些芯片使用和工作原理的知识。在制作单片机开发板的时候不只是仅仅的掌握硬件电路的知识,还要了解更多的有关电子方面的一些常用软件,例如;PROTEL软件,制作开发板时能够让我们更熟练的掌握电路图绘图的方法和PCB的印制方法。在做好硬件电路完备以后还要对模块写程序进行调试,从而才能制作出有用的开发板,在写程序的时候不仅能加强我们学习C51和汇编语言知识的掌握,更能让我们是一个软硬件兼备的电子人才。单片机具有成本低、体积小、可靠性高、具有高附加值、通过更改软件就可以改变控制对象等优点,单片机越来越成为电子工程师设计产品时的首选器件之一。对在校大学生学习单片机意义是很重要的,让大学生的理论知识和动手能力得以结合,因此拥有一块单片机开发板对单片机学习的人们具有着极其重要的意义。

  2、国内外研究现状概述

  单片机大概可以追溯到20世纪70年代。1970—1974年之间,诞生了第一代4位单片机。这类单片机已经具有了并行I/O接口及一些常用的A/D和D/A等资源。这在当时来说是非常强大的,通过灵活的控制能力,使其应用于电视机、收音机和电子玩具。随后,潘多拉的盒子便打开。人们认识到单片机的潜在能力和市场价值,各个公司便投入了大量的研究力量。在1974—1978年,单片机进入8位时代。这个时期以Intel公司的MCS—48系列单片机最具代表性。此时的单片机内部集成了更为强大的8位CPU内核、多个并行I/O接口,同时增加了定时器/计数器及小容量的RAM和ROM等。1978—1983年,Intel公司的MCS—51系列为代表,标志着进入高档8位单片机时代。这个时期的单片机工作频率、硬件资源和RAM/ROM容量等都有极大的突破,创新地加入了串口通信接口及多级中断处理系统。我们现在所广泛使用的单片机都仍以该内核为基础,因此,也常称为51系列单片机。随后,单片机市场便进入百花齐放、百家争鸣时代。各个厂商不仅在增强单片机的性能,还推出了不同类型的单片机,例如PIC系列单片机、ARM系列单片机、AVR系列单片、C8051F系列单片机,以及Cypress的Psoc系列等。这便是我们现在看到的单片机领域的纷繁复杂格局[1]。

  总的来说,现在的单片机产品线非常丰富,4位、8位、16位单片机乃至32位单片机均有其各自的应用领域。单片机的技术已经深入人心,现在如果不会单片机,便很难跟上技术的发展。

  由于单片机的体积小,成本低,运用灵活,性能价格高,易产品化;研究周期短,能方便地组成各种智能化的控制设备和仪器;可靠性性高,抗干扰性强,BUS大多在内部,易采取电磁屏蔽,实用的温度范围宽,在各种恶劣的环境写都能正常的可靠工作;实时控制能力强,实时响应速度快,可直接操作I/O接口;可方便地实现多机和分配控制,提高整个控制系统的效率和可靠性等特点单片机现在研究的成果已经运用到以下领域:

  (1)工业测控:对工业设备(如机床、汽车、高档中西餐厨具、锅炉、供水系统、生产自动化、自动报警系统、卫星信号接收等)进行智能控制,大大的降低了劳动强度和生产成本,提高了产品质量的稳定性。

  (2)智能设备:用单片机改造普通仪器,仪表,读卡器,使其(集测量,处理、控制功能为一体)智能化、微型化。

  (3)家用电器:如高档的洗衣机、空调、电冰箱、微波炉、彩电、DVD、音响、手机、高档电子玩具等,用单片机控制。

  (4)商用产品:如自动售货机、电子收款机、电子秤。

  (5)网络与通信的只能接口:在大型计算机控制系统的网络系统或者通信电路域外围设备的接口电路中,用单片机控制或者管理,可大大的提高系统的运行速度和接口的管理水平。如图形终端机、传真机、复印机、绘图仪、磁盘/磁带机等。

  3、主要研究内容

  单片机学习效果的优劣直接取决于单片机的选择,这次设计制作的开发板采用的是51系列的单片机,C51系列单片机内部具有128字节RAM、5个中断源、32条I/O口线、2个16位定时器、4KB的程序存储器、一个全双工异步串行口。本开发板选择具有ISP在线编程功能的C51单片机,该单片机不需要烧写器,可在开发板上ISP在线编程,具有广泛的应用前景。可以满足绝大多数的实际应用开发需求,在开发板上使用十分方便。本课题设计的C51单片机开发板,具有一般开发板通用结构,并基于硬件进行相关软件

  设计。利用程序开发语言开发程序并实现ISP在线下载到单片机,无需配置单独的下载器。单片机使用ISP在线下载程序,加快了程序设计者调试的进度,使设计者所设计的程序尽快得到验证。通过对开发板上的模块进行实验,可以提高针对不同硬件进行编程的能力,同时通过实验现象对所用的'硬件也有了更深一步的认识。

  此次设计的开发板是以单片机位主控制系统的基础上对单片机外部接口进行扩展。充分利用了单片机的内部资源。在外部电路模块中,分别扩展了一些常用的功能模块,数码管显示能提供了单片机显示功能;A/D转换模块的设计很好的能进行模数转换,还有串口通信和USB串口通信很好的实现了通信中实现了发送和接收等通信功能,扩展接口巧妙的设计让IO接口省了很多的资源,提供了外部接口扩展的功能,1602模块和12864提供了清晰稳定的显示功能,电源供电以及8x8点阵等功能模块的设计使每个模块尽显其能,充分体现了单片机体积小,功能强大,性价比高等特点。

  4、拟采用的研究思路

  4.1开发板系统功能

  单片机开发板是一个实际应用的系统,能够为相关的单片机实验提供支持。此开发板是参考单片机教材中的实验内容设计的,能够实现一些测试实验。本论文包括硬件系统的详细设计及C语言程序流程图的制作。

  此开发板设计的功能如下:

  (1)10位AD转换。

  (2)铁电存储器读写(SMBUS)。

  (3)16位PWM输出。

  (4)四位独立键盘。

  (5)SPI接口驱动1602ALCD。

  4.2开发板的性能要求

  基于开发板的功能定义和各种芯片的性能参数,总结系统基本性能要求如下:

  (1)各芯片所需的+3.3V平稳电压。

  (2)AT89C51单片机时钟信号为11.0592MHz。

  (3)AT89C51单片机手动复位电路。

  (4)显示器件(1602、12864)。

  (5)4位独立键盘。

  (6)AD、DA转换。

  (7)与PC机串行通信。

  (8)I/O口扩展功能。

  4.3硬件总体设计

  本人设计的单片机开发板是以ST89C51作为主控制芯片,串口通信芯片MAX3232、网络芯片CP2200、液晶显示器、按键开关、AD/DA转换等元器件组成,通过软硬件结合实现键盘扫描,液晶显示,与PC机串行通信,I/O口扩展功能等。一方面,它能作为学生实验的工具,另一方面,它也是综合型单片机系统设计的基础,可扩展许多其它功能。

  单片机最小系统设计报告 4

  一、本课题的内容及研究意义

  1、论文研究的目的和意义

  如今,照明电路的数量越来越多,使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大,在用电高峰期时,电网超负荷运行,电网电压都低于额定值,在用电低谷期供电电压又高于额定值,当电压高时不但影响照明设备的使用寿命,而且耗电量也大幅增加,当低谷时,照明设备有不能正常工作。

  所以,对城市的路灯的设计已经成为了当务之急,特别是午夜之后车流量急剧减少时,应该适当的关闭路灯,节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了,因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控制系统,它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。

  2、论文研究内容

  本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量,又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。主要内容如下:

  (1)根据控制技术的特点,进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2)针对光线和电压信号的采集,采用数据采集技术。

  (3)通过按键可对相关的参数值进行设置,从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。

  (4)当电压符合额定电压时,系统自动进行稳压。 (5)在午夜之后降低电压以调节路灯亮度,实现调压。

  二、本课题的研究现状和发展趋势

  目前,路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点,被广泛使用,但同时也存在着诸如:功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。

  我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明,普遍存在的问题有两点:一方面因为后半夜行人稀少,采用全夜灯的方式浪费太大,因此,有的地方采取前半夜全亮,后半夜全灭的照明方式;有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施,此种方式虽然节约了电费支出,却带来了社会治安和交通安全问题,不利于城市安全问题。

  另一方面,在后半夜因行人稀少,而应该降低路灯的亮度,以避免光源污染,影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期,电力系统电压升高,路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费,还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前,路灯照明广泛采用高压钠灯,其设计寿命在12000小时以上,在正常情况下至少可用3年,但是由于超压使用,现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右,有的甚至只有几个月,造成维护和材料的极大浪费。较高的电压不仅不能让负载设备更好的工作,而且还会造成发热及过早损坏,还会造成不必要的电费开支。

  而且,我国绝大多数地区的路灯关开灯都是采用人工控制或者定时控制,这样也有许多不利之处:若采用人工控制,则路灯开关存在着一定的不确定性,同时也占用了一定的人力资源;定时控制则存在着夏冬季白黑昼时间不同的情况,使得天还没黑路灯就开,天还没亮路灯就灭的情况,大大影响了人们的日常出生活。本设计通过使用AT89c51单片机对系统进行智能控制,使系统达到自动启停及智能调压。

  近年来,随着科技的不断发展,各种路灯控制器也被不断的研究出来。其中,美国和日本主要集中在研究紧凑型荧光灯和镇流器荧光灯两个方面。而我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品,能达到一定的节能效果,但就功能和效果上还不能尽如人意,主要有以下几种情况:第一种,采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢,用电高峰时电压降到非稳定区容易造成灯光闪灭,不能自动调节,同时如果电压突然升高,则会对灯具造成损坏,相对来说稳压效果较差;第二种是采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术,不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的,现在国内外都开始采用智能控制方式,如光控、声控、时控等,国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯,基本可以达到完全自给自足的效果。

  综上所述,未来的智能路灯控制必将向着更安全、更环保、更节能、更高效率的方向发展。

  三、本课题的研究方案及工作计划

  1、设计方案

  本次课程设计是由传感器通过外界光信号的强弱来产生电压信号,再由单片机控制实现路灯的自动启停及智能稳压。本设计通过使用AT89c51单片机芯片来设计电路,编制程序,仿真,调试,完成整个系统的功能。整个控制系统主要包括四个模块:信号采集模块、数据处理模块、稳压模块和控制模块。

  2、技术路线

  设计要求采集输入电压信号,通过A/D转换后输入控制器,当外界光信号的强度低于一定数值时,通过软启动开启路灯。当光信号强度高于一定数值时,通过软启动关闭路灯,并将采集输入电压信号,与已设定的标准电压值进行比较,并对输入电压进行稳压,再通过时钟电路对路灯亮度进行调节,在午夜之后对路灯亮度进行降低,最后达到节电稳压。

  3、关键问题

  (1)信号采集电路设计

  该模块需要检测环境光的变化,根据环境光的明暗进行路灯开关的自动控制。基于此要求采用由光敏电阻组成的分压电路进行检测。光敏电阻器又称光导管,特性是在特定光的照射下,其阻值迅速减小,可用于检测可见光。在不同的光强下,光敏电阻的电阻值会发生明显变化,光敏电阻器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器;入射光强,电阻减小,入射光通过检测不同光强下电阻值的变化量来控制路灯的开和关。

  (2)稳压模块设计

  通过采集三端稳压器输出的电压并将该电压与设定电压进行比较,进而调整输出电压的大小,达到稳压的目的。本设计使用美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路LM317。

  (3)时钟电路设计

  为实现路灯对电压进行智能补偿,从而达到智能调压,本设计采用美国DALLAS公司的实时时钟电路DS1302,该芯片一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路,它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接口与cPU进行同步通信,并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。另外该芯片有备份电源引脚,可以在断电后仍能工作,以保证时钟的准确性。

  四、主要参考文献

  [1]查兵,崔浩.单片机原理[J].中国高新技术,2011年1期

  [2]李健,蒋全胜,任灵芝.智能路灯控制系统设计[J].工业控制计算机,2010年6期

  [3]金仁贵.单片机应用系统的开发方法[J].电脑知识与技术:学术交流,2006年12期

  [4]严怀龙.基于单片机的数据采集系统[J].广西轻工业,2006年6期

  [5]王虎城,周晋军,皮依标,叶振华.基于光传感器和单片机的校园路灯控制系统设计[J].科技广场,2011年1期

  [6]王立红.基于单片机的智能路灯控制系统[J]. 网络财富,2010年6期

  [7]王皑,佘丹妮.基于单片机的模拟路灯控制系统设计[J].仪表技术,2011年11期

  [8]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社,2003

  [9]阎石.数字电子技术基础[M].高等教育出版社,2006

  [10]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社,2006

  [11]程德福,林君.智能仪器[M].机械工业出版社,2009

  [12]刁鸣.常用电路模块分析与设计指导[M].清华大学出版社,2008

  五、wuAT89c51的介绍

  1、描述

  AT89c51是一个低电压,高性能cMoS 8位单片机带有4K字节的可反复擦写的程序存储器(PEnRoM)。这种器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丢失存储技术生产,并且能够与McS-51系列的单片机兼容。片内含有8位中央处理器和闪烁存储单元,有较强的功能的'AT89c51单片机能够被应用到控制领域中。

  2、功能特性

  AT89c51提供以下的功能标准:4K字节闪烁存储器,128字节随机存取数据存储器,32个I/o口,2个16位定时/计数器,1个5向量两级中断结构,1个串行通信口,片内震荡器和时钟电路。另外,AT89c51还可以进行0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件的节电模式。闲散方式停止中央处理器的工作,能够允许随机存取数据存储器、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存随机存取数据存储器中的内容,但震荡器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一个复位。

  3、引脚描述

  Vcc:电源电压GnD:地P0口

  P0口是一组8位漏极开路双向I/o口,即地址/数据总线复用口。作为输出口时,每一个管脚都能够驱动8个TTL电路。当“1”被写入P0口时,每个管脚都能够作为高阻抗输入端。P0口还能够在访问外部数据存储器或程序存储器时,转换地址和数据总线复用,并在这时激活内部的上拉电阻。P0口在闪烁编程时,P0口接收指令,在程序校验时,输出指令,需要接电阻。

  4、P1口

  P1口一个带内部上拉电阻的8位双向I/o口,P1的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时可作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流。闪烁编程时和程序校验时,P1口接收低8位地址。

  5、P2口

  P2口是一个内部带有上拉电阻的8位双向I/o口,P2的输出缓冲级可驱动4个TTL电路。对端口写“1”,通过内部的电阻把端口拉到高电平,此时,可作为输入口。因为内部有电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时,P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时,P2口线上的内容在整个运行期间不变。闪烁编程或校验时,P2口接收高位地址和其它控制信号。

  6、P3口

  P3口是一组带有内部电阻的8位双向I/o口,P3口输出缓冲故可驱动4个TTL电路。对P3口写如“1”时,它们被内部电阻拉到高电平并可作为输入端时,被外部拉低的P3口将用电阻输出电流。

  P3口除了作为一般的I/o口外,更重要的用途是它的第二功能,如下表所示:

  端口引脚P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7第二功能RXD TXD InT0 InT1 T0 T1 WR RD P3口还接收一些用于闪烁存储器编程和程序校验的控制信号。

  7、RST

  复位输入。当震荡器工作时,RET引脚出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。

  8、ALE/PRoG

  当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器,ALE以时钟震荡频率的1/16输出固定的正脉冲信号,因此它可对输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲时,闪烁存储器编程时,这个引脚还用于输入编程脉冲。如果必要,可对

  特殊寄存器区中的8EH单元的D0位置禁止ALE操作。这个位置后只有一条MoVX和MoVc指令ALE才会被应用。此外,这个引脚会微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE无效。

  9、PSEn

  程序储存允许输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89c51由外部程序存储器读取指令时,每个机器周期两次PSEn有效,即输出两个脉冲。在此期间,当访问外部数据存储器时,这两次有效的PSEn信号不出现。

  10、EA/VPP

  外部访问允许。欲使中央处理器仅访问外部程序存储器,EA端必须保持低电平。需要注意的是:如果加密位LBI被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平,cPU则执行内部程序存储器中的指令。闪烁存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电压VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。 XTAL1:震荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2:震荡器反相放大器的输出端。

  11、时钟震荡器

  AT89c51中有一个用于构成内部震荡器的高增益反相放大器,引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自然震荡器。外接石英晶体及电容c1,c2接在放大器的反馈回路中构成并联震荡电路。对外接电容c1,c2虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响震荡频率的高低、震荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性。如果使用石英晶体,我们推荐电容使用30PF±10PF,而如果使用陶瓷振荡器建议选择40PF±10PF。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图示。这种情况下,外部时钟脉冲接到XTAL1端,即内部时钟发生器的输入端,XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号的,所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求,但最小高电平持续时间和最大的低电平持续时间应符合产品技术条件的要求。

  12、内部振荡电路、外部振荡电路、闲散节电模式

  AT89c51有两种可用软件编程的省电模式,它们是闲散模式和掉电工作模式。这两种方式是控制专用寄存器Pcon中的PD和IDL位来实现的。PD是掉电模式,当PD=1时,激活掉电工作模式,单片机进入掉电工作状态。IDL是闲散等待方式,当IDL=1,激活闲散工作状态,单片机进入睡眠状态。如需要同时进入两种工作模式,即PD和IDL同时为1,则先激活掉电模式。在闲散工作模式状态,中央处理器cPU保持睡眠状态,而所有片内的外设仍保持激活状态,这种方式由软件产生。此时,片内随机存取数据存储器和所有特殊功能寄存器的内容保持不变。闲散模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。终止闲散工作模式的方法有两种。

  一是任何一条被允许中断的事件被激活,IDL被硬件清除,即刻终止闲散工作模式。程序会首先影响中断,进入中断服务程序,执行完中断服务程序,并紧随RETI指令后,下一条要执行的指令就是使单片机进入闲散工作模式,那条指令后面的一条指令。

  二是通过硬件复位也可将闲散工作模式终止。需要注意的是:当由硬件复位来终止闲散工作模式时,中央处理器cPU通常是从激活空闲模式那条指令的下一条开始继续执行程序的,要完成内部复位操作,硬件复位脉冲要保持两个机器周期有效,在这种情况下,内部禁止中央处理器cPU访问片内RAM,而允许访问其他端口,为了避免可能对端口产生的意外写入:激活闲散模式的那条指令后面的一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。

  13、掉电模式

  在掉电模式下,振荡器停止工作,进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令,片内RAM和特殊功能寄存器的内容在中指掉电模式前被冻结。退出掉电模式的唯一方法是硬件复位,复位后将从新定义全部特殊功能寄存器但不改变RAM中的内容,在Vcc恢复到正常工作电平前,复位应无效切必须保持一定时间以使振荡器从新启动并稳定工作。

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