畢業(yè)設計（論文）-基于AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計.doc

基于AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計-I-摘要MCS-52單片機的內部雖已集成了很多資源，但這類單片機內部的各種資源都是折中配置的，在實際許多應用中，基本型MSC-52單片機的資源顯得缺乏，針對這個問題，本文首先通過對主要部件方案論證，選取合理可用的部件，其次詳述了通過對單片機進行擴展外圍設計一個能滿足廣泛應用要求的單片機通用系統(tǒng)，并重點介紹了單片機擴展原理，系統(tǒng)硬件原理圖的設計過程與說明和軟件的設計過程，同時也簡要介紹了硬件制作工藝等環(huán)節(jié)。最后，通過硬件測試和軟件調試，該系統(tǒng)具有功能強，效率高等優(yōu)點，符合大部分單片機應用設計要求并可投入使用關鍵詞MCS-52單片機，系統(tǒng)硬件原理圖，單片機沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）-II-AbstractMCS-52microcontrollerhasintegratedalotofinternalresources,butsuchsingle-chipresourcesarethevariousconfigurationsofcompromise,inmanypracticalapplications,thebasicMSC-52MCUresourcesitislackofresponsetothisproblem,thispaperfirstofall,themaincomponentsoftheprogramthroughthedemonstration,selectthecomponentsreasonablyavailable,followedbydetailsoftheexternalexpansionofsingle-chipdesignofawidelyusedtomeettherequirementsofgeneral-purposesingle-chipsystems,andfocusesonextensionoftheprincipleofthesingle-chip,systemhardwareschematicdiagramanddescriptionofthedesignprocessandsoftwaredesignprocess,aswellasabriefintroductionofthehardwaremanufacturingprocessandsoon.Finally,Throughthehardwaretestanddebugsoftware,thesystemhasastrongfunctions,highefficiency,inlinewiththerequirementsofmostsingle-chipmicrocomputerapplicationdesignandputintouse.KeyWordsMCS-52microcontroller，systemhardwareschematicdiagram,microcontroller基于AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計-III-目錄摘要.IABSTRACT.II1引言.11.1選題意義.11.2單片機簡介.11.3單片機應用.22系統(tǒng)設計及工作原理.42.1系統(tǒng)整體方案提示.42.2系統(tǒng)工作原理及整體電圖框圖.42.3AT89C52芯片的介紹.53系統(tǒng)硬件設計.113.1硬件模塊設計.113.1.1AT89C52單片機電路.113.1.2指撥開關，按鍵和顯示接口電路的設計.123.1.3獨立按鍵電路的設計.143.1.4蜂鳴器電路定時模塊設計.153.1.5LCD液晶顯示接口電路的設計.153.1.6A/D轉換電路設計.173.1.7EEPROM存儲器電路設計.173.1.8RS-232接口電路設計.183.1.9電源電路設計.184系統(tǒng)軟件設計.204.1鍵盤掃描程序的設計.204.2顯示程序設計.23結論.25致謝.26參考文獻.27附錄A1.1.28附錄A1.2.29基于AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計-1-1引言1.1選題意義由于單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中，MCS-52系列單片機以其優(yōu)越的性能、成熟的技術及高可靠性和高性能價格比，迅速占領了工業(yè)測控和自動化工程應用的主要市場，成為國內單片機應用領域中的主流。目前，可用于MCS-52系列單片機開發(fā)的硬件越來越多，與其配套的各類開發(fā)系統(tǒng)、各種軟件也日趨完善，因此，可以極方便地利用現(xiàn)有資源，開發(fā)出用于不同目的的各類應用系統(tǒng)。單片機擴展系統(tǒng)是在以MCS-52單片機為基礎上擴展，使其能更方便地運用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被測試的技術指標，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為在實時檢測和自動控制領域中廣泛應用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。本課題設計主要在MCS-52單片機上進行系統(tǒng)擴展，它包括程序存儲器(ROM)擴展、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)擴展、I/O口擴展、定時/計數(shù)器擴展、中斷系統(tǒng)擴展以及其它特殊功能擴展等。本文詳述了在基本型單片機8052芯片的基礎上，根據(jù)實際應用需要擴展必要的接口芯片資源，設計一個單片機通用系統(tǒng)的過程，并說明設計原理。1.2單片機簡介單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）-2-到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的?？梢哉f，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。1.3單片機應用目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇：a.在智能儀器儀表上的應用單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫基于AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計-3-度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。b.在工業(yè)控制中的應用用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。c.在家用電器中的應用可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。d.在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。e.單片機在醫(yī)用設備領域中的應用單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。f.在各種大型電器中的模塊化應用某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。此外，單片機在工商，金融，科研、教育，國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。沈陽工程學院畢業(yè)設計（論文）-4-2系統(tǒng)設計及工作原理2.1系統(tǒng)整體方案提示a、單片機可采用AT89C51、AT89C52、AT89S52。b、時鐘電路，復位電路的設計。c、系統(tǒng)功能框圖2.1如下：圖2.1系統(tǒng)功