智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作-單片機技術(shù)應(yīng)用項目(PPT 53頁).ppt

1、書名：智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ISBN： 978-7-111-35076-7 作者：劉娟 出版社：機械工業(yè)出版社 本書配有電子課件,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,項目1單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計與制作項目2霹靂燈的設(shè)計與制作項目3自動計數(shù)報警器的設(shè)計與制作項目4自動演奏簡易電子琴的設(shè)計與制作項目5單片機雙機通信的設(shè)計與制作附錄,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,項目1單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計與制作,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試相關(guān)知識1,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程

2、 ppt 課件,項目1單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計與制作,表格,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,1)了解幾種典型的單片機產(chǎn)品。2)了解8051CPU的基本結(jié)構(gòu)。3)知道8051CPU的引腳及其封裝方式。4)知道8051CPU各引腳的作用。5)知道時鐘電路振蕩方式及其作用。6)了解單片機復(fù)位后的狀態(tài)。7)掌握單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計方法。8)熟悉PROTUES仿真軟件的使用。1)能選出適合本項目的CPU芯片。2)能根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計時鐘電路、復(fù)位電路、電源電路及接口電路。3)能焊接、制作電路板。,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt

3、課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,4)會用萬用表檢測元器件，會調(diào)試電路。5)能獨立解決在設(shè)計與制作中遇到的問題。6)能使用PROTUES仿真軟件對設(shè)計產(chǎn)品進(jìn)行仿真。任務(wù)1-1分析任務(wù)并寫出設(shè)計方案一、 分析任務(wù)二、 設(shè)計方案1.單片機芯片的選擇2.時鐘振蕩電路的設(shè)計,圖1-1時鐘振蕩電路,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,3.復(fù)位電路的設(shè)計,圖1-2復(fù)位電路,4.電源電路的設(shè)計,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,圖1-3電源電路,5.輸入/輸出端口接線的設(shè)計1.為什么要用上面

4、的方案設(shè)計項目？2.還有沒有其他的設(shè)計方案？,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,1.要想探討上面的問題，先讀一讀本項目“相關(guān)知識1”的內(nèi)容。2.用單片機學(xué)習(xí)網(wǎng)搜索相關(guān)知識。任務(wù)1-2設(shè)計原理圖并畫出焊接圖1.設(shè)計最小系統(tǒng)原理圖2.畫出焊接圖1)元器件布局合理，接線端口要便于與外部控制連接。2)不要有過多的跨接線。3)所有電源端要接在一起，所有地端要接在一起。,圖1-4最小系統(tǒng)仿真原理圖,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,任務(wù)1-3制作最小系統(tǒng)主板1.填表,表1-1元器件表,2.工

5、具1)萬用表20塊(每小組2人一塊)。2)直流穩(wěn)壓電源20臺。3)芯片燒錄器20個。4)電烙鐵40個、焊錫絲若干。,智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作單片機技術(shù)應(yīng)用項目教程 ppt 課件,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,3.制作工藝要求1)輸出模塊電路布局要合理、美觀。2)控制板I/O接線端口的位置要方便與主板接口電路連接。3)焊點要均勻。4)在設(shè)計電路板焊接圖時，要考慮盡量避免出現(xiàn)跨接線。5)所有接地線都連接在一起，所有電源線也連接在一起。6)焊接時，每一步都要按焊接工藝要求去做。4.制作主板1)選擇、測試元器件。2)安裝元器件并焊接。5.測試電路板,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,圖1-5工具及元器件

6、,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,圖1-6主板電路布局參考圖,任務(wù)1最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作,表1-2測試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,1)了解PROTUES仿真軟件。2)熟悉用PROTUES仿真軟件設(shè)計仿真電路的方法。3)熟悉在PROTUES環(huán)境下仿真的操作。4)熟悉電路板的調(diào)試方法。1)能使用PROTUES仿真軟件設(shè)計仿真電路。2)能在PROTUES環(huán)境下進(jìn)行仿真。3)能利用適當(dāng)?shù)臏y試工具調(diào)試主板，完成最小系統(tǒng)主板的設(shè)計與制作。任務(wù)2-1在PROTUES環(huán)境下設(shè)計仿真電路圖并仿真1.仿真電路圖的設(shè)計,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-7簡單的仿真電

7、路圖,1)啟動PROTUES仿真軟件，進(jìn)入仿真界面，如圖1-8所示。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)根據(jù)表1-3，在PROTUES元器件庫中選擇元器件：單擊工具欄中的按鈕，然后單擊“對象選擇器”窗口中的對象選擇按鈕“P”，在“Keywords”框中輸入要選的元器件，如輸入元器件名稱“LED”，在“Results”中找到元器件，然后單擊“OK”按鈕，如圖1-9所示。,圖1-8PROTUES仿真界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-9選擇元器件,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-3元器件表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1

8、-10選擇電源(“POWER”),3)取出電源和地的接頭：單擊工具欄中的 按鈕，,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,選擇“對象選擇器”窗口中的電源(“POWER”)，如圖1-10所示。4)按圖1-7所示電路圖連線。,圖1-11元器件編輯窗口,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-12畫圖工具,5)用圖1-12所示畫圖工具中的工具在圖中添加文字。6)所有元器件都連接好后，單擊“文件”中的“保存”，將電路圖保存為名為“指示燈”的文件。2.仿真操作(1)裝入文件將可執(zhí)行文件“P1s2.hex”(該文件可向出版社索要)裝入AT89C51 CPU中。,任務(wù)2PROTUES仿真軟

9、件的使用與主板調(diào)試,1)在設(shè)計好的電路圖上單擊AT89C51，彈出圖1-13所示的單片機器件編輯界面。,圖1-13單片機器件編輯界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)單擊“Program File”框中的打開()按鈕，進(jìn)入圖1-14所示的選擇程序文件界面。,圖1-14選擇程序文件界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,3)選擇“程序”文件夾中的“P1s2.hex”文件，然后單擊“打開”按鈕，即可進(jìn)入圖1-15所示的單片機的基本配置界面。4)單擊圖1-15中的“OK”按鈕，即可將可執(zhí)行文件“P1s2.hex”裝入AT89C51CPU中。,圖1-15單片機的基本配置界

10、面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,(2)仿真運行1)單擊圖1-16所示仿真運行界面左下方的運行按鈕。,圖1-16仿真運行界面,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,2)觀察指示燈的亮滅。任務(wù)2-2燒錄程序及軟硬件聯(lián)調(diào)1.燒錄程序1)將“P1.hex”文件(該文件可向出版社索要)燒錄到AT89S51 CPU中。 將CPU放在芯片燒錄器上并鎖定。 將芯片燒錄器接上電源。 打開燒錄器驅(qū)動程序。 單擊“Device”“Select”選擇“AT89S51 CPU”。 單擊“File”中的“Load”，找到保存“P1.hex”文件的文件夾，打開該文件。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件

11、的使用與主板調(diào)試, 單擊工具欄上的“Program”按鈕。這時可看到程序的寫入過程，待寫入成功后單擊“OK”按鈕，即將程序?qū)懭隒PU。2)關(guān)閉燒錄器的電源，將寫好的CPU從芯片燒錄器上取出。2.軟硬件聯(lián)調(diào)1)將寫好的CPU芯片裝到主板的CPU插座上。2)拿一只發(fā)光二極管，將它的正極端接5V電源，負(fù)極端接220電阻的一端，220電阻的另一端插入主板接線口的P1.0 線上。3)將主板接上5V電源。4)運行程序，觀察二極管的亮滅情況。5)進(jìn)行電路板測試。6)填寫調(diào)試記錄表，見表1-4。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表

12、1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表1-4調(diào)試記錄表,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,表格,1.調(diào)試經(jīng)驗1)當(dāng)發(fā)光二極管不能發(fā)光時：,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試, 查看電源是否接好。 查看地線是否接好。 查看主板31腳是否接上電源。 查看電路控制板是否虛焊。 查看發(fā)光二極管是否焊接反向，是否已燒壞。 用萬用表測量一下時鐘振蕩電路，看是否有振蕩信號輸出。2)如果電路沒有問題，就查看CPU程序燒錄是否有問題。2.焊接經(jīng)驗1)發(fā)光二極管極性不得接反，一般引線較長的為正極，引線較短的為負(fù)極。2)焊接時間應(yīng)盡量短，焊點不能在引腳根部。3)嚴(yán)禁

13、用有機溶液浸泡或清洗。,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,一、理論題1.何謂單片機？單片機與一般微型計算機相比，具有哪些特點？2.除了單片機這一名稱之外，單片機還可以稱為什么？為什么？3.微處理器、CPU、單片機之間有何區(qū)別?4.計算機的基本結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？5.單片機與微型計算機的區(qū)別與相似之處有哪些？6.單片機根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為哪幾種類型？7.簡述今后單片機的發(fā)展方向。8.請列出在生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域中的機電設(shè)備等，哪些產(chǎn)品是以單片機為核心的？9.什么是二進(jìn)制？為什么在數(shù)字系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)中采用二進(jìn)制？10.什么是BCD,任務(wù)2PROTUES仿真

14、軟件的使用與主板調(diào)試,11.為什么要用“十六進(jìn)制”呢？12.將下列各數(shù)按權(quán)展開為多項式：(1)110110B13.把下列十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制、十六進(jìn)制和8421(1)135.62514.單片機的時鐘電路有何用途？起什么作用？15.AT89C5l單片機的時鐘周期、機器周期、指令周期是如何設(shè)置的？當(dāng)主頻為12MHz時，時鐘周期、機器周期和指令周期各等于多少？16.什么時候需要復(fù)位操作？對復(fù)位信號有何要求？17.使單片機系統(tǒng)復(fù)位常見的有哪幾種方法？繪出其原理圖，復(fù)位后特殊功能寄存器的初始值如何？,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,18.開機復(fù)位后，CPU19. AT89C51單片機如何進(jìn)

15、入節(jié)電工作方式？如何退出節(jié)電工作方式？20.當(dāng)51系列單片機運行出錯或程序陷入死循環(huán)時，如何來擺脫困境？21.單片機在工業(yè)控制中為什么有時需要工作在低功耗方式？如何設(shè)置AT89C51單片機的低功耗工作狀態(tài)？22.AT89C51系列單片機芯片包含哪些主要組成部分？各有什么主要功能？23.一個十六位二進(jìn)制整數(shù)，若采用補碼表示，由4二、設(shè)計題,任務(wù)2PROTUES仿真軟件的使用與主板調(diào)試,圖1-17自動計數(shù)報警器電路圖設(shè)計仿真電路圖,相關(guān)知識1,1-1認(rèn)識單片機1-1-1單片機的概念1-1-251系列單片機的外形與引腳,圖1-1851系列單片機的外形,相關(guān)知識1,圖1-1951系列單片機的引腳,1.

16、電源引腳VCC(40腳)和GND(20腳),相關(guān)知識1,2.時鐘電路引腳XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)3.地址鎖存允許ALE(30腳)4.外部程序存儲器讀選通信號(29腳)5.程序存儲器地址允許輸入端/VPP(31腳)6.復(fù)位信號RST(9腳)7. I/O端口引腳P0、P1、P2和P31-251系列單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源1-2-151系列單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),圖1-2051系列單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,相關(guān)知識1,1-2-251系列單片機的內(nèi)部資源1. CPU(1)運算器電路運算器電路包括ALU(算術(shù)邏輯單元)、ACC(累加器)、B寄存器、狀態(tài)寄存器、暫存器1和暫存器2等部件，運算器的

17、功能是進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算。(2)控制器電路控制器電路包括程序計數(shù)器(PC)、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器以及定時與控制電路等。2.定時器/計數(shù)器3.存儲器4.并行I/O端口5.串行接口,相關(guān)知識1,6.中斷控制系統(tǒng)7.時鐘電路8.總線1-3單片機的工作方式和時鐘1-3-1工作方式1.復(fù)位電路,圖1-21上電復(fù)位電路,相關(guān)知識1,表1-5部分專用寄存器復(fù)位狀態(tài),2.程序執(zhí)行方式3.單片機的低功耗方式,相關(guān)知識1,表1-6PCON寄存器格式,(1)待機方式將PCON寄存器的IDL位置“1”，單片機則進(jìn)入待機方式。(2)掉電保護(hù)方式將PC

18、ON寄存器的PD位置“1”，單片機則進(jìn)入掉電保護(hù)方式。1-3-2時鐘1.時鐘方式電路,相關(guān)知識1,圖1-22時鐘方式電路,2.時序,相關(guān)知識1,(1)振蕩周期振蕩周期指為單片機提供定時信號的振蕩源的周期或外部輸入時鐘的周期。(2)時鐘周期時鐘周期又稱為狀態(tài)周期或狀態(tài)時間S，它是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍，通常在P1節(jié)拍完成算術(shù)邏輯操作，在P2節(jié)拍完成內(nèi)部寄存器之間的傳送操作。(3)機器周期一個機器周期由6個狀態(tài)組成，每個狀態(tài)由兩個時相P1和P2構(gòu)成，故一個機器周期可依次表示為S1P1、S1P2、 .、S6P1、S6P2，即一個機器共有12個振蕩脈沖。(4)指令周期指令周期即執(zhí)行一條指令所占用的全部時間，通常為14個機器周期。,相關(guān)知識1,圖1-2351系列單片機的典型取指、執(zhí)行時序,項目2霹靂燈的設(shè)計與制作,任務(wù)1不可控霹靂燈的設(shè)計與制作任務(wù)2可控霹靂燈的設(shè)計與制作相關(guān)知識2,項目2霹靂燈的設(shè)計與制作,表格,任務(wù)1不可控霹靂燈的設(shè)計與制作,1)熟悉8051單片機存儲器的結(jié)構(gòu)。2)熟悉單片機的I/O端口的功能及應(yīng)用。3)熟悉單片機的指令格式、尋址方式和數(shù)據(jù)傳送類指令的作用。4)熟悉匯編程序的格式及編程方法。5)熟悉程序的燒錄方法。6)熟悉仿真方法及調(diào)試方法。1)會設(shè)計仿真電路圖。2