单片机课程设计指导书-课程设计指导手册2012

单片机课程设计指导书

西安理工大学电气工程系

2012年7月

第1章单片机最小系统的设计

一、AT89S52 单片机简介

AT89S52是一种低功耗、高性能、基于CMOS技术的8位微控制器，它具有8K在系统可编程Flash存储器，使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品的指令和引脚完全兼容。其片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高度灵活且有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。此外，AT89S52还可降至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。

1、AT89S系列单片机对一般用户来说，存在下列明显的优点：

（1）片内含Flash存储器

在系统开发过程中，可十分容易地进行程序的修改，大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存一些数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。

（2）和80C51兼容

89S系列单片机的引脚和80C51是全兼容的，所以当选用89S系列单片机取代80C51时，可以直接进行代换（二者封装一样是前提）。

（3）静态时钟方式

89S系列单片机采用静态时钟方式，故很节能，这对于降低便携式产品的功耗十分有用。

（4）错误编程亦无废品产生

一般的OTP产品，一旦错误编程就成了废品，而89S系列单片机内含Flash存储器，故在出现错误编程之后仍可以重新编程，直到正确为止，并不存在废品。

（5）可以进行反复系统试验

89S系列单片机系统，可反复进行系统试验，每次能编入不同的程序，以保证系统设计达到最优。且能随用户的需要和发展，多次进行修改，以使系统能不断满足用户的最新要求。

2、AT89S系列单片机的内部结构

AT89S系列单片机的内部结构和80C51相近，是增强型，其主要含有如下一些部件：（1）8031CPU

（2）振荡电路

（3）片内Flash

（4）片内RAM

（5）总线控制部件

（6）中断控制部件

（7）并行I/O接口

（8）串行I/O接口

（9）定时器/计数器

3、AT89S系列与AT89C系列的区别

这两者内核相同，而且管脚也相互兼容，所以在通常情况下能相互代替，不过请注意：下载程序时稍有不同！

AT89C系列需要用并行编程器下载其程序，接线多且复杂；而AT89S系列却能支持ISP 下载，可以在AT89S52的系统板上预留出ISP下载接口，再用廉价且方便的下载线连接电脑USB口就可以利用软件将hex文件下载至AT89S52了。

二、应用单片机最小系统实现基本电子时钟

1、课设目的

（1）掌握51单片机的工作原理及使用方法，学会使用编译环境和下载器（含相关软件），会用其调试和下载程序；

（2）掌握一般硬件电路的设计方法和常用电子元器件的选用原则；

（3）熟悉印制电路板（PCB）的设计过程，掌握常用元件的焊接方法和技巧；

（4）掌握单片机系统的设计过程及其调试过程，增加对实际电路的感性认识；

（5）培养学生发现问题、独立思考并解决问题的能力，最终提高其实践能力。

2、课设内容

本课程设计的内容是利用51单片机最小系统设计一个电子时钟，时钟采用24小时制，设有按键，可设置时钟参数，并利用LCD进行显示。其具体要求如下：

（A）熟悉硬件电路原理，掌握各部分电路功能，焊接好单片机最小系统；

（B）编写程序，调试LED，实现流水灯控制；

（C）编写程序，调试LCD（显示数字或英文字符），使其显示正常；

（D）编写程序，实现电子时钟显示，时钟采用24小时制。

3、课程设计计划

该次课程设计共一周时间，下面对每一天的安排作出详细规划如下表：

4、设计思路

（1）最小系统

本次课设选用STC89C52RC单片机作为系统核心，其封装是DIP-40。要使单片机正常工作，就必须有相应的外围电路，能使单片机正常工作的最简化外围电路系统，就称之为：单片机的最小系统，通常包括：电源电路、复位电路、晶振电路等。最小系统再扩展，可扩展以下一些功能模块：键盘（独立、矩阵）、显示（LED、LCD）、通信（RS232、UART等）、总线（SPI、I2C等）、通用IO（LED、蜂鸣器、继电器等）、前向通道、后向通道等。

（2）显示电路

鉴于液晶显示越来越普遍，故本次课设特选用驱动方便的COG型1602液晶显示模块。常见的液晶显示模块可以分为：字符型、点阵型等，该1602模块属于字符型液晶。该模块是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，其显示容量为2行16个字，故称之为1602。其14针接口为通用接口：

1号管脚：GND。模块的接地。

2号管脚：VCC。模块的供电，+5V供电。

3号管脚：VO。液晶模块对比度调整端，接正电源时对比度最低，接地时对比度最高，对比度过高或过低都不能使液晶达到最佳显示效果，因此在使用时可以通过一个10K的电位器来调整对比度。

4号管脚：RS。为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。

5号管脚：RW。为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和RW都为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。

6号管脚：EN。为使能端，当EN端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。

7~14号管脚：D0～D7。为8位双向数据线。

此外，该液晶模块还配有背光，所以还有单独的两根背光电源线：红线为正电源，黑线