单片机综合应用课程设计实训报告

1、单片机综合应用单片机综合应用实实训训报报告告专专 业：业： 电气自动化技术电气自动化技术 班班 级：级： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 学学 号：号： 时时 间：间： 2011.6.252011.6.25 2目目 录录一、实训板的组装与调试一、实训板的组装与调试 .3 31、各功能模块介绍： .31.1、电源部分.31.2、扩展电源.41.3、复位电路.41.4、蜂鸣器.51.5、继电器.61.6、发光二极管（led 灯） .71.7、数码管.71.8、lcd 液晶接口 .81.9、独立键盘.101.10、中断按钮.101.11、红外接收头（h1838）接口.111.12、温感 ds1

2、8b20 接口.111.13、isp 下载接口 .111.14、同步异步串行通讯.121.15、扩展接口插针.13元器件明细表.14焊接注意及成果.15二、单片机控制系统的设计分析与调试二、单片机控制系统的设计分析与调试 .16162、交通灯控制与设计 .162.1、任务描述.162.2、任务分析.17三、总结三、总结 .2121四、参考资料四、参考资料 .2222五、实训成绩评定表五、实训成绩评定表 .23233一、实训板的组装与调试一、实训板的组装与调试1 1、各功能模块介绍、各功能模块介绍：1.11.1、电源部分、电源部分电源部份采用两种输入接口（如下图左）。1、外电源供电，采用2.1

3、电源座，可外电源dc5v，经单向保护d1 接入开关s1。2、usb 供电，usb 供电口输入电源也经d1 单向保护，送到开关s1。注：两路电源输入是并连的，因此只选择一路就可以了，以免出问题。s1 为板子工作电源开关，按下后接通电源，提共vcc 给板子各功能电路。电路采用两个滤波电容，给板子一个更加稳定的工作电源。led 为电源的指示灯，通电后led 灯亮。1.21.2、扩展电源、扩展电源上图右，这里是内部电路的5v 电源引出接口，在电源开关之后(即受电源4开关的控制)，可用于外扩展电路供电。使用两个不同的扩展接口插针,方面各种场合使用。注：静止将此两脚发生短路。1.31.3、复位电路、复位电

4、路51 单片机与avr 单片机的复位电平不同，前者为高电平复位，后者为低电平复位，因此设计了插针j1 来转换，这也是支持51 和avr 的原因所在。 j1 的下插针切换复位按键的连接方式vcc和gnd，51 单片机连接vcc，avr 单片机连接gnd，j1 的上插针是为了51 单片机引入上电复位电路，电容和电阻组成简单的上电复位，而对于avr 单片机内部有上电复位电路且上电复位电平也不同就无需接入，因此j1 的上插针有一个空脚。注意：在使用不同单片机需要切换 j1 时，上下插针都要切换过来。1.41.4、蜂鸣器、蜂鸣器5蜂鸣器分为有源和无源两种，有源即两引脚有一个直流电源就可以长鸣，无源则需要

5、一个1k左右的脉冲才可以蜂鸣，因此对于按键的提示音及报警蜂鸣使用有源来得方便。有源也可以当无源使用，而无源则不能当有源使用，当然有源当无源发音上是有所区别。如上图：单片机p15 输出高低电平经r21 连接三极管b 极，控制三极管的导通与截止，从而控制蜂鸣器的工作。低电平时三极管导通，蜂鸣器得电蜂鸣，高电平时三极管截止，蜂鸣器失电关闭蜂鸣。1.51.5、继电器、继电器6上图：单片机p14 输出高低电平经r41 连接三极管b 极，控制三极管的导通与截止，从而控制继电器的的吸合与断开。低电平时三极管导通，继电器得电吸合，电流还经r42 连接led 灯亮（状态指示），d4 是继流二极管，起保护三极管的

6、作用。高电平时三极管截止，继电器失电断开，指示灯灭。继电器的主要用途是用低电流或低电压控制高电流或高电压设备，以及它的隔离作用。（如上图）只要在线圈两端（4-1 脚）加上工作电压，线圈中就会流过电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点（5 脚）与静触点（2 脚）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点（5 脚）与原来的静触点（3 脚）接通。71.61.6、发光二极管（、发光二极管（ledled 灯）灯）二极管的两个引脚分别为阳极和阴极，电流从阳极入阴极出，多个发光二极管并列可接成共阳型

7、或共阴型，共阳是将多个发光二极管的阳极接在一起，引出各阴极；共阴则是将多个发光二极管的阴极接在一起，引出各阳极。led 数码管和led 点阵屏都是使用这两种连接方式。如上图，本板的8 个发光二极管采用共阳接法，各阳极接限流电阻排到vcc 端，阴极接单片机的p2 口。因是共阳接法，要使led 灯点亮，p2 口得输出低电平，如：要使led（d20）灯亮，p2.0=0即p2=0xfe。1.71.7、数码管、数码管电路使用一个四位共阳型数码管，四个阳级公共端由三极管放大电流来驱动，三极管由p10-p13 控制开关。数码管的阴级由p0 口经电阻限流连接。8比如，要十位的数码管工作，p12 输出0，使三极

8、管q12 导通，8 脚得电，当p0 口相应位有输出0 时，相应位的led 灯点亮组合各种字符数字。1.81.8、lcdlcd 液晶接口液晶接口16脚lcd液晶接口：可连接16 脚兼容的液晶，比如lcd1602，图形点阵lcd12232 等。1、2 两引脚是电源，1 负2 正，工作电压5v。3 脚是对比度控制由可调电阻rw2 控制，调节3 脚对地电阻值改变对比度。（默认3 脚已调节在最大对比值，如果对比度太强可微调电位器）。4-6 是控制引脚rs、r/w 和e，接p10-p12。7-14 引脚是并行数据总线接p0 口，这与数码管是共用脚。（因显示设备9有一种就可以了，所以共用，使用lcd 时可拆

9、下数码管以减少电量。）15、16 引脚是背光灯电源，15 正16 负，工作电压5v。20脚lcd接口：这里多使用lcd12864，也可接其它lcd，只要20 个脚功能兼容就可以了。1、2 两引脚是电源，1 负2 正，工作电压5v。3 引脚是对比度由可调电阻rw1 控制，从18 脚引出与vcc 的分压调节，适合早期驱动芯片的负压驱动，现有的液晶屏对比度调节直接集成在液晶驱动板背面，此种液晶屏对比度不受rw1 控制。4-6 是控制引脚rs、r/w 和e，接p10-p12。7-14 引脚是并行数据总线接p0 口，这与数码管是共用脚。（因显示设备有一种就可以了，所以共用，使用lcd 时可拆下数码管以减

10、少电量及对p0 口数据的影响。）15 脚和16 脚是功能选择，本板引入p16 和p17，大家可根据自己的lcd 来设置这两个脚位电平。比如lcd12864-12 接口是psb 和nc（空脚），psb 是串行与并行数据转换，高电平使用并行通讯，低电平使用串行通讯。还有的接口是cs1 和cs2，前半屏与后半屏的选择。17 引脚是复位，电路直接引入vcc，不使用复位功能。1019、20 引脚是背光灯电源，19 正20 负，工作电压5v。注：1.两个对比度电位器的位置。 2.使用液晶时，建议使用外电源（变压器等）供电，否则使用usb 电源电量的限制，液晶对比度达不到理想状态，电压过低则显示不清甚至看不

11、到显示。3.使用液晶时，可将数码管取下，以减少电量消耗。 4.在使用lcd12864液晶屏时，需要拔下数码管，否则会对数据总线适成影响。1.91.9、独立键盘、独立键盘如下图，由六个按键组成，每个按键的一端连接io 口，另一端直接连接gnd（0 电位）。六个按键分别接入p37-p32，只要按下按键，相应位的io 口位将被拉为低电平（0），程序可以判断相应位是否为0 来确认按键已按下。1.101.10、中断按钮、中断按钮io 口p32 和p33 经一个按钮接入gnd，如上图键盘电路中的5 键和6 键，当按下按钮时，p32或p33 口由高电平1 转到低电平0，cpu 产生中断（当然，芯片内部要开启

12、中断才有作用）。做实验时使用，而实际应用就不用中断按键11的，直接做为键盘按键使用。1.111.11、红外接收头（、红外接收头（h1838h1838）接口）接口如下图：本接口电路将数据引脚直接引入p33，可使用中断接收，做红外接收实验，可用遥控器做发射器，配合相应的解码例子进行接收，扩展无线遥控键盘。可直接插接1838 类红外接收ic，内部带38k 检波电路，配合现多用的38k 载波发射遥控器，如电视，vcd 遥控器等。注意：请在关闭电源的状态下插接，确认引脚方向无误再通电。1.121.12、温感、温感 ds18b20ds18b20 接口接口如上图，此接口可连接ds18b20 温度传感芯片，学

13、习“一线总线，1-wire”通讯，可做温度计，温度控制及报警装置等。中间数据引脚接入p32，r4 为上拉电阻给数据线提升工作电流增加稳定。注意：请在关闭电源的状态下插接，确认引脚方向无误再通电。121.131.13、ispisp 下载接口下载接口isp 是一种串行下载接口，at89s 或avr 单片机可使用此接口通过下载器烧写程序，接口比较简单，除电源外一条复位线和三条数据线直接连接p1 相应接口。在使用usb-isp 下载器时，这里的vcc 可由usb-isp 下载器供给，这时板子可不接外电源，但要注意一点，usb 电量有限，做扩展外围电路时负载不能过大，否则加外电源。1.141.14、同步

14、异步串行通讯、同步异步串行通讯单片机的同步异步串行通信接口是p3.0 和p3.1，接口输出的是ttl 电平。因ttl 电平的通讯距离有限，因此就出现了rs232 接口，此接口通讯距离大大提升。那么要使ttl 电平转为rs232电平，就必需通过转换电路，部份电路使用分立元件构成，现大部份使用max232 芯片。电脑上的com 口就是rs232 接口了，stc 单片机也是通过此com 口烧写程序的。如下图：电路中的max232 电平转换ic 外接四个电容，有电压泵的作用，可以将输出电位差拉高，与接口rs232 电平相符合。双机通讯也可通过此接口，13可大大加长连接距离。1.151.15、扩展接口插

15、针、扩展接口插针p1 和p3 是两个单排八脚的插针。p0、pea、ale、psen、p2 组成19 引脚排针，此接口是以at51 为原理设计，当使用stc 或avr 单片机时pea，ale，psen 也可作为其它io 口使用。14元器件明细表元器件明细表15焊接注意及成果焊接注意及成果16二、单片机控制系统的设计分析与调试二、单片机控制系统的设计分析与调试2 2、交通灯控制与设计、交通灯控制与设计2.12.1、任务描述、任务描述假设一个十字路口伟东西南北走向。信号灯按一下几个状态顺序工作：(1)初始状态 0，东西、南北红灯全亮，延时一定时间；(2)状态 1，南北绿灯亮通车，东西红灯延时一定时间

16、；(3)状态 2，南北绿灯闪烁几次转黄灯，东西仍然红灯，延时一定时间；(4)状态 3，南北红灯，东西绿灯通车，延时一定时间；(5)状态 4，南北仍然红灯，东西绿灯闪烁几次转黄灯，延时一定时间；17(6)循环至状态 1，继续。2.22.2、任务分析、任务分析模拟交通灯控制器就是使用单片机来控制一些 led 和数码管，模拟真实交通灯的功能。红.黄.绿交替闪亮，利用数码管倒计数显示间隔等，用于治理十字路口的车辆及行人交通，计时牌显示路口通行转换剩余时间等。(1)(1)参考程序参考程序 org 0000h ljmp main org 0003h ljmp jj org 0100h main: setb

17、 ea setb ex0 mov p2,#0ffhloop:mov p2,#6fh ;东西红灯亮，南北红灯亮lcall delay5smov p2,#77h ;东西红灯亮，南北绿灯亮lcall delay5smov r3,#5l0: setb p2.3 ;南北绿灯亮，并闪烁 5 次lcall delay5s clr p2.3lcall delay5sdjnz r3,l018mov p2,#7bh ;东西红灯亮，南北黄灯亮lcall delay5smov p2,#0afh ;东西绿灯亮, 南北红灯亮lcall delay5smov r4,#5l1: setb p2.6 ;东西绿灯亮，并闪烁 5

18、次lcall delay5sclr p2.6 lcall delay5sdjnz r4,l1mov p2,#0cfh ;南北红灯亮，东西黄灯亮 lcall delay5ssjmp mainjj: mov p2,#6fh lcall delay5s mov r4,#3l00:setb p2.7 ;中断程序 setb p2.4 lcall delay5s clr p2.7 clr p2.4 lcall delay5s djnz r4,l00 sjmp loop retidelay5s: ;延时子程序 mov r7,#50dl0:mov r5,#20019dl1:mov r6,#250 djnz r

19、6,$ djnz r5,dl1djnz r7,dl0 ret end(2)(2)流程图流程图（3 3）系统调试）系统调试a.调试过程及调试结果调试过程：(1)将系统的所有芯片插好（包括单片机和 存储器） ，用万用表的二极管挡测量系统电源端与接地端是否短路。若短路，必须先检查硬件电路，找出短路原20因，否则不能上电。若不短路，进一步检查每块芯片的电源线、地线是否接好，尤其是 cpu 芯片。 (2)将单片机仿真器的仿真头替换系统中的 89c52 芯片 ，系统上电，并观察是否有异常现象 。若无异常现象，将单片机仿真器设置为单板机状态，即使用仿真器上的程序存储器。将目 标程序加载、运行。 (3)若首次

20、运行没有达到预期目的，则需要进一步分块调试。首先调试硬件部分，编写一个简单的输出程序，观察运行结果，确定硬件部分是否有故障。同时也可以测试软件部分，看看程序运行过程是否有问题。根据调试现象分析原因,找出故障，直到系统软、硬件配合没有问题。 (4)确信控制程序无误后，插好 89c52，上电观察自动运行结果。若出现故障，将仿真头代替系统中的 89c52 芯片，利用设置断点、单步运行等调试手段进一步测试，直到系统调试成功。调试结果: p2.7 亮 5 秒，p2.4 亮 5 秒； 1p2.7 亮 5 秒，p2.3 亮 5 秒； 2 p2.3 闪烁 5s,转为 p2.2 亮 5 秒，p2.2 亮 5 秒

21、； 3 p2.6 亮 5 秒，p2.4 亮 5 秒； 4 p2.6 闪烁 5s，转为 p2.5 亮 5 秒，p2.4 亮 5 秒完后转至。 5 21三、总结三、总结在本次单片机实训过程中我受益匪浅，通过本次实训大大提升了自己解决问题的能力，主要从以下几方面阐述。第一、在制作单片机原理开发板时使自己充分认识到扩展电源、复位电路、 同步异步串行通讯、扩展接口插针、isp 下载接口、温感 ds18b20 接口、红外接收头（h1838）接口、中断按钮、独立键盘 lcd 液晶接口、数码管、发光二极管（led 灯） 、继电器、蜂鸣器等一系列电路器件的用途，为自己在以后的单片机设计当中奠定了坚实的基础。第二、在进行焊接电路板的工程当中我们遇到了许多问题，比如：电源开