单片机小实验板系统设计说明

目录

1、单片机小实验板设计目的

2、单片机小实验板设计要求

3、单片机小实验板设计需求分析

4、AT89C51单片机概述

5、单片机小实验板设计原理

5.1电源模块

5.2单片机最小电路

5.3发光二极管（LED）模块

5.4发光数码管静态显示模块

5.5发光数码管动态显示模块

5.6 16位矩阵键盘模块

5.7音频放大模块

5.8 DS18B20数字温度计模块

6、实验数据及源代码

6.1流水灯、交通灯控制等

6.2 数码管静态显示程序如秒表、计数器等6.3键盘显示程序

6.4数码管动态显示程序如数字钟等

6.5音频程序

6.6数字温度计

7、程序仿真与硬件调试中出现的问题及其解决方法

8、总结

绪论

通过本次课程设计进一步熟悉和掌握单片机的结构及工作原理，巩固和加深“单片机原理与应用”课程的基本知识，掌握电子设计知识在实际中的简单应用。

综合运用“单片机原理与应用”课程和先修课程的理论及生产实际知识去分析和解决电子设计问题，进行电子设计的训练。

学习电子设计的一般方法，掌握AT89C51芯片以及简单电子设计过程和运行方式，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，特别是总体设计能力。

单片机小实验板设计目的

1、掌握C51单片机的各个引脚功能。

2、进一步熟悉KEIIL C51集成环境的使用方法。

3、熟悉数码管和DS18B20的原理及其使用方法。

4、熟练掌握电路焊接，并能够检查存在的问题。

5、熟练程序的基本设计及其调试。

设计方案

一．单片机小实验板设计目的

1.掌握单片机最小系统的设计。

2.掌握+5v稳压电源电路的设计。

3．发光二极管（LED）模块的设计，如各种流水灯，跑马灯，十字路口交通灯等。

4. 两位发光数码管静态显示的设计。

5. 六段发光数码管动态显示的设计。

6. 4×4矩阵键盘的设计。

7. 电子密码锁的设计。

8. 音频放大模块的设计。

9. DS18B20数字温度计模块的设计。

二、 单片机小实验板设计要求

1、 电路板设计要注意元器件的封装和各个元器件之间的距离，布线尽量减少交错，增加电

路板的稳定性。

2、 焊接不能出现虚焊，或者短路，同时注意防止高温烧坏部分元件和电路板。

3、 程序设计要减少每必要的枝节，尽力提高程序的稳定性，实用性。

三、 单片机小实验板设计需求分析

该设计方案是以MC51单片机为核心，采用LED 显示系统，辅以闹钟模块，音

频及其电子琴、温度采集模块、日期、键盘时间调整预设置等模块，所构建的数字时钟系统，能动态显示实时时钟的时、分、秒，数据显示，对温度调节模块进行了重点设计用DS18B20， 实现SB0、SB1、SB2、SB3四个键实现时钟正常显示，调时，及闹钟时间设置。本系统设计大部分功能有软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性也得大大提高。

四、 AT89C51单片机概述

89S51各引脚功能介绍：

VCC ：

89S51 电源正端输入，接+5V 。

VSS ：

电源地端。

XTAL1：

单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2：

系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只

要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体

系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入

一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干

扰而死机。

RESET ：

89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机

器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H 处开始读入程序代码而执行程序。 EA/Vpp ：

"EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM 中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA 引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM 时，可以利用此引脚来输入21V 的烧录高压（Vpp ）。

ALE/PROG：

端口3的管脚设置：

P3.0：RXD，串行通信输入。

P3.1：TXD，串行通信输出。

P3.2：INT0，外部中断0输入。

P3.3：INT1，外部中断1输入。

P3.4：T0，计时计数器0输入。

P3.5：T1，计时计数器1输入。

P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。

P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。

五、单片机小实验板设计原理

整个电子时钟系统电路可分为6大部分：中央处理单元（CPU）、复位电路部分、显示部分、键盘输入部分、温度采集部分。按模块可分为8部分：电源模块、单片机最小电路、发光二极管（LED）模块、发光数码管静态显示模块、发光数码管动态显示模块、16位矩阵键盘模块、音频放大模块、DS18B20数字温度计模块。

1)电源模块

电源部分运用了MC7805三端稳压器，可将电压稳压在5V，Vcc接单片机40脚，20脚为接地。

2)单片机最小电路

1、复位电路

MCS-51单片机的复位是由外部的复位电路来实现的。复位引脚RST通过一个斯密特触发器与复位电路相连，斯密特触发器用来抑制噪声，在每个机器周期的S5P2，斯密特触发器的输出电平由复位电路采样一次，然后才能得到内部复位操作所需要的信号。

上电复位：上电复位电路是—种简单的复位电路，只要在RST复位引脚接一个电容到VCC，接一个电阻到地就可以了。上电复位是指在给系统上电时，复位电路通过电容加到RST复位引脚一个短暂的高电平信号，这个复位信号随着VCC对电容的充电过程而回落，所以RST引脚复位的高电平维持时间取决于电容的充电时间。为了保证系统安全可靠的复位，RST引脚的高电平信号必须维持足够长的时间。

电路图如下：