51单片机实验开发板设计

东 北 石 油 大 学

课 程 设 计

2012年 7 月 8日 课 程 单片机课程设计 题 目 51单片机实验开发板设计 院 系 电气信息工程学院测控系

专业班级

测控09

学生姓名 学生学号

指导教师

东北石油大学课程设计任务书

课程单片机课程设计

题目51单片机实验开发板设计

专业测控技术与仪器姓名学号

一、任务

设计一款基于PROTEUS7.2仿真软件实现的51单片机实验开发板。

二、设计要求

[1] 该实验开发板力求单片机IO口分配合理，实验板硬件资源丰富。

[2] 外围电路设计合理，程序例程正确。

[3] 基本电路包括：单片机最小系统、8位流水灯电路、LED显示电路、蜂鸣

器电路、键盘电路、1602及12864液晶显示电路。

[4] 提交设计报告、电路图及程序源码。

三、参考资料

[1] 潘永雄.新编单片机原理与应用[M].西安电子科技大学出版社,2003.

[2] 丁元杰.单片微机原理与应用[M].机械工业出版社,2006.

[3] 朱定华.单片微机原理及接口技术实验[M].北方交通大学出版社,2002.

[4] 付家才.单片机控制工程实践技术[M].化学工业出版社,2004.

[5] 杨丽凤,王艳秋,张军.单片机原理与接口技术[M].清华大学、北方交通大学

出版社,2004.

完成期限2012.6.29 至2012.7.8

指导教师

专业负责人曹广华

2012年6月29 日

目录

第1章绪论 (2)

1.1 单片机现状与发展 (2)

1.2 单片机的性能特点 (2)

1.3 本设计任务 (3)

第2 章总体方案论证与设计 (4)

2.1 电源 (4)

2.2 显示功能方案 (4)

2.3 电位指示选择 (4)

2.4 总体硬件组成框图 (4)

第3章系统硬件设计 (6)

3.1 单片机最小系统 (6)

3.2 键盘模块设计 (7)

3.3 LED显示模块设计 (7)

3.4 流水灯显示模块设计 (8)

3.5 发声模块设计 (9)

3.6 串口通信模块设计 (9)

第4章系统的软件设计 (10)

4.1 LED模块的程序设计 (10)

4.2 键盘模块的软件设计 (11)

第5章系统调试与测试结果分析 (12)

5.1 使用的仪器仪表 (12)

5.2 系统调试 (12)

5.3 测试结果 (13)

结论 (14)

参考文献 (15)

附录1 程序 (16)

第1章绪论

由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS．51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于MCS．51系列单片机开发的产品越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。

1.1 单片机现状与发展

单片机属于第四代微型计算机的一个重要分支。单片机是把中央处理器CPU，随机存取存储器RAM，只读存储器ROM,定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机的应用导致了控制领域的一场革命，是微控制技术逐步取代传统的硬件控制。近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点，因此也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通自动管理和微波炉等专用控制上。近几年来，单片机的发展更为迅速，它己渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面。

MCS-51系列中的一片89C51芯片，内部构造了完整的计算机硬件系统。从CPU、存储器到输入输出端口，一应俱全。只要写入程序，就可完成中央控制或数据采集、处理及通信传输的信息处理机，MCS-51单片机指令系统中为适应控制的需要设有极强的位处理功能，具有加、减、乘、除指令;CPU时钟高达12MHz，完成单字节乘法或除法运算器件分军用和民用两级，民用产品主要用于办公室及机房环境，工作温度在0-701C，军用产品要求在恶劣环境条件下稳定工作，工作温度在-65～125℃:工业级产品的性能介于以上两者之间，在-40～+85C温度环境可正常工作。工业产品可靠性比民用产品强，而价格较军用品低。在单片机应用中，可以根据实际工作环境，选择工业级芯片，保证系统可靠性。

1.2 单片机的性能特点

单片机芯片作为控制系统的核心部件，除了具备通用微机CPU的数值计算功

能外，还必须具有灵活、强大的控制功能，以便实时监测系统的输入量、控制系统的输出量，实现自动控制的目的。由于单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，加高温、强电磁干扰，甚至合有腐蚀性气体；在太空小工作的单片机控制系统，还必须具有抗辐射能力。因而，决定了单片机CPU与通用微机CPU具有小同的技术特征和发展方向。

80C51系列新一代8位单片机的主要特点：

①普遍采用CMOS工艺，除了具有节电运行模式和掉电数据保护功能外，整机功耗比采用HMOS工艺的80C51系列低。

②片内存储器容量大，规格多，程序存储器类型也趋于多样化。该系列不同品种的片内程序存储器容量从4KB扩展到8KB、16KB，甚至32KB，数据存储器容量从128B扩展到512B。片内程序存储器类型不仅限于掩模ROM和EPROM，普遍采用OTP EPROM(一次性编程的EPR()M，简称TOP ROM。

③最高时钟频率从12MHZ 提高到16MHZ、24MHZ、33MHZ ，甚至40MHZ ，指令执行时间大大缩短，增强了这些产品的实时处理能力。

④工作电压低、范围宽(1．8V—6．oV)，可用电池供电，便于野外作业使用。

⑤扩展了接口电路功能，如增加了高速I/O接口，扩展了I/O口引线数目。

⑥部分型号增加了定时／计数器的个数，还扩展了定时／计数器的功能。

⑦部分型号增加厂定时复位功能，提高了抗干扰能力。

⑧强化并且完善了串行通信功能。

⑨封装形式多样化，同一型号的CPU，具有多种封装形式，如PDIP封装、CDIP封装、PLCC(方形壁插塑封)、CLCC(方形壁插陶瓷封装)、PQFP(塑料方形四边引线扁平封装)，部分产品还采用了BGA(球形网格阵列)封装。

1.3 本设计任务

本课题设计了一款单片机实验开发系统，该系统可以实现专业基础课、专业课(单片机原理与应用，单片机接口技术等)、课程设计和毕业设计的实验。实验板是参考单片机教材中的实验内容设计的，能够实现简单的测试实验。本论文包括硬件系统的详细设计及汇编语言在基本控制中的应用。