单片机实习

1 实习执行大纲

1.1实习目的

（1）巩固《单片机原理与应用》理论课的理论知识；

（2）熟悉单片机应用系统的硬件设计及软件设计的基本方法；

（3）将《单片机原理与应用》理论课的理论知识应用于实际的应用系统中；（4）训练单片机应用技术，锻炼实际动手能力。

1.2实习要求

（1）利用PROTEL等软件进行硬件设计；

（2）利用Keil uV2软件完成应用系统软件设计；

（3）利用PROTEUS软件进行仿真设计；

（4）完成单片机最小系统和应用系统电路板的焊接；

（5）对电路进行调试；

（6）利用stc-isp软件完成在系统编程、下载，并完成系统软件调试；

（7）题目由指导教师提供；

（8）要求每个学生单独完成硬件软件设计、仿真、焊接、调试任务；

（9）写出实习报告，实习报告主要包括以下内容：目录、摘要、关键词、基本原理、方案论证、硬件设计、软件设计(带流程图、程序清单)、仿真结果、实物运行结果照片、结论、参考文献等；

（10）实习完成后通过答辩；

（11）答辩时交实习报告电子文档，通过答辩后根据修改意见修改并打印、装订成册。

1.3基本任务

1）利用上述材料完成包含如下系统功能组件的单片机最小系统的设计、焊接、调试

（1）键盘

一个4X4的矩阵键盘，其中，10个按键是0~9数字键；另外6个是功能键，用于功能选择和控制，如“数据输入”、“数据显示”、“串行通信”功能选择键，以及“回车”、“清除”、控制键。

（2）显示电路

由6个7段LED数码管组成的显示电路。

（3）串口串行通信

利用51的串口实现串行通信接口电路。

2）完成ISP下载电路的设计、焊接

3）完成系统软件的设计，包括程序结构设计、流程图绘制、程序设计，实现如下功能

（1）功能选择

通过功能选择键，使得单片机处于不同的工作状态并通过LED显示相应的内容；可选择的功能包括：数据输入；数据显示；串口通信

（2）数据输入

通过功能选择键选择“数据输入”后，可分次输入10个4位十进制数据，并将输入的数据保存在内部RAM中。数据输入要求：

1）第一步输入序号0~9，表明输入的是第几个4位十进制数据；

2）第二步按下回车键，完成序号输入；

3）第三步输入最多4位的十进制数据；

4）第四步按下回车键，完成数据输入；

5）重复第一步，开始新数据的输入；

6）输入数据的显示格式是：最左边是序号，然后是空格，之后是从右到左的最多4位十进制数；

7）若在输入过程中（第一步或第三步）出现错误，按“清除”键，重新从第一步开始输入数据。

或者，自己设计10个十进制数的输入及显示方式。

（3）数据显示

通过功能选择键选择“数据显示”后，可显示之前输入的10个4位十进制

数据中的任一个，要求：

1）第一步输入序号0~9，表明显示的是第几个4位十进制数据；

2）第二步显示相应的数据；

3）重复第一步、第二步，显示其他的数据；

4）数据的显示格式是：最左边是序号，然后是空格，之后是要显示的数据，从右到左最多4位十进制数。

或者，自己设计数据的显示方式。

（4）数据通信

将两个单片机最小系统通过串口连接起来，其中一个作为主系统，另一个作为辅系统。当通过功能选择键选择“串行通信”后，当在主系统上按下数字键后主系统的LED按从左向右移东的方式显示按键输入的数字，同时辅系统的LED 上显示与主系统同样的内容。

4）利用仿真软件完成系统仿真工作

5）在单片机最小系统硬件上实现任务3中规定的功能

2 基本原理

2.1 STC89C52的介绍

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

其引脚图及实物图如下图所示：

图2.1STC89C52引脚图图2.2STC89C82实物图

2.2单片机最小系统

51单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间，一般采用10~30uF，51单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。

51单片机最小系统晶振Y1也可以采用6MHz或者11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。

51单片机最小系统起振电容C2、C3一般采用15~33pF，并且电容离晶振越近越好，晶振离单片机越近越好

P0口为开漏输出，作为输出口时需加上拉电阻，阻值一般为10k。其他接口内部有上拉电阻，作为输出口时不需外加上拉电阻。

设置为定时器模式时，加1计数器是对内部机器周期计数（1个机器周期等于12个振荡周期，即计数频率为晶振频率的1/12）。计数值N乘以机器周期Tcy就是定时时间t。

设置为计数器模式时，外部事件计数脉冲由T0或T1引脚输入到计数器。在每个机器周期的S5P2期间采样T0、T1引脚电平。当某周期采样到一高电平输入，而下一周期又采样到一低电平时，则计数器加1，更新的计数值在下一个机器周期的S3P1期间装入计数器。由于检测一个从1到0的下降沿需要2个机器周期，因此要求被采样的电平至少要维持一个机器周期。当晶振频率为12MHz时，最高计数频率不超过1/2MHz，即计数脉冲的周期要大于2 ms。

图2.3单片机最小系统图