C单片机的几种常用应用电路实例改

1、摘要【摘要】随着单片机技术越来越成熟，人们在生产、生活中广泛的应用了单片机开发的应用系统。而作为电子专业的学生，掌握单片机技术是已成为本专业的基础课程，而面对传统的单片机教学，学生学习兴趣不大，动力不足，也使得大部分学生觉得单片机学习困难。本文通过学习以89C52为控制器设计了温度显示电路。文中包括了温度显示电路从原理图的设计、PCB板的设计，程序实现到电路的功能仿真，最后完成电路的装配与调试。在整个过程中运用到了Protel99SE设计原理图和PCB板，用Protus和Keil软件实现了电路的仿真，确保了电路的准确性。最后实际的装配调试出电路。电路通过人机接口实现了友好的交互，并广泛的应用于

2、实际的生活中，这改变了传统的学习单片机的方式，对单片机初学者提供了比较清晰且系统的学习方法，为学习提高了兴趣，实现了电路系统的设计与实现过程。加强了专业知识的横向和纵向联系，为培养不同层次的技能型人才提供了新的探索方式。关键词 温度显示 89C52 Protel99SEProtus KeilIII目录目录第一章绪论11.1前言11.2单片机系统概述11.2.1单片机概述11.2.2单片机最小系统21.3论文组织结构21.4 小结3第二章 89C51单片机温度显示电路的电路结构42.1 温度显示电路框图42.2 温度显示电路的电路原理42.3 温度采集电路原理52.4温度显示显示电路原理62.5

3、温度显示电源电路72.6 本章小结7第三章温度显示电路程序编译83.1 温度显示电路程序编译流程83.2新建编程项目文件83.3温度显示程序编写103.4生成hex目标文件113.5 本章小结12第四章温度显示电路仿真134.1电路仿真流程134.2温度显示电路仿真图绘制134.3温度显示电路仿真执行144.4 本章小结15第五章温度显示电路PCB设计165.1 温度显示电路PCB设计流程165.2温度显示电路数据库文件建立165.3温度显示原理图绘制175.3.1 新建温度显示原理图文件175.3.2 设置文件参数、加载元件库175.3.3绘制元件185.3.4 绘制温度显示原理图195.4

4、绘制温度显示电路PCB板205.4.1 新建PCB文件205.4.2 规划电路板板宽215.4.3加载网络表215.4.4布局225.4.5布线225.5本章小结23第六章温度显示电路装配与调试246.1 温度显示电路装配246.2 基本元器件检测246.3 装配温度显示电路256.4 温度显示电路调试266.5本章小结26第七章总结27致谢28参考文献29第一章绪论第一章绪论1.1前言单片机技术在生产和生活中得到了广泛的应用，该技术已是一个非常成熟而稳定的技术，而随着芯片成本的不断降低，更加稳定了单片机在电子产品市场上的地位。作为电子类专业的学生掌握单片机技术是必然的过程，无论是中职的学生还

5、是高职的学生都是有必要掌握这门技术。本文较为系统的围绕了89C52为核心的单片机展开的电路的设计与实现，从电路设计到PCB板设计，以及电路仿真，程序编译、电路装配调试等进行了详细的阐述，在电路实现过程中，运用到了电路原理分析，电路板制作软件Protel、程序编译软件Keil、以及仿真软件Protus，电路装配的学习与制作。电路的设计与实现是一个较为系统全面的过程，加强了知识体系的横向联系，加深了专业学习的纵向联系，使得学生学起来思维更加清晰，灵活。也为学生提供了新的专业学习方法和为教师专业教学提供进一步的探讨空间。1.2单片机系统概述1.2.1单片机概述二十一世纪，微电子、 IC 集成电路行业

6、发展迅速，单片机以其功能强、价格便宜、使用灵活，在计算机应用领域中发挥着极其重要的作用。从INTEL 公司于 1971 年生产第一颗单片机Int el -4004 开始，开创了电子应用的智能化新时代。单片机以其高性价比和灵活性，牢固树立了其在嵌入式微控制系统中的霸主地位，如 M CS-51 系列单片机已有十多年的生命期，如今仍保持着上升的态势就充分证明了这一点。单片机以其自身的特点与优势逐渐渗透到与人们生活密切相关的各个领域中。如智能仪表领域，结合不同类型的传感器，单片机可以实现电压、功率、频率、温度、湿度、速度以及压力等物理方面的测量与控制；工业控制领域，工业控制、数据采集、报警等；再者，家

7、用电器方面，可以说，家用电器几乎都使用单片机进行控制。诸如洗衣机、电冰箱、电视机、电饭褒、空调以及其他音响、电子秤等人们日常生活用品，几乎无一不使用单片机；计算机网络及通信领域，单片机具备了通信接口，能以比较方便地同计算机系统进行数据通信，并在计算机网络系统与通信设备之间提供了很好的条件和基础。1.2.2单片机最小系统单片机是将微处理器、一定容量的ROM和RAM以及I/O、定时器等电路集成在一块芯片上，构成单片机的微型计算机，简称单片机。单片机最小系统由处理器芯片、系统时钟电路、复位电路以及电源电路构成。如图1-1所示。图1-1 单片机最小系统组成单片机常见的处理器有MCS-51系列、PIC系

8、列、AVR系列Motorola系列等，本文采用了51系列的89C52为处理器芯片。AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS 8位单片机，片内含有8K 在系统可编程Flash存储器。AT89S52兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），每一条I/O线都能独立地作输出或输入。AT89S52单片机的18引脚（XTAL2）和19引脚（XTAL1）连接上外部晶振，并匹配微调电容，构成单片机时钟发生器，为单片机提供工作所需的振荡脉冲。AT89S52单片机的9引脚（RST）连接上外部电容、电阻以及按钮，构成单片机复位电路（包括上电复位和手动复位）

9、，为单片机实现初始化操作。1.3论文组织结构本文采用89C52作为单片机核心器件，利用89C52的控制芯片，在最小系统的基础上，设计了并实现了温度显示电路，主要设计实现过程分为以下几个部分：1. 温度显示电路结构；2. 用Protel99se 软件是洗实现温度显示电路PCB板设计；3. 用Keil软件编译、调试程序温度显示电路程序；4. 用了Proteus软件实现温度显示电路仿真；5. 完成温度显示电路装配与调试；1.4 小结本章介绍了单片机进行了简要的介绍，在设计的电路选取89C52作为单片机处理芯片，对单片机最小系统做了介绍，提出了温度显示电路设计流程思路，为具体电路设计与实现提出了方法。

10、29第二章 89C51单片机温度显示电路的电路结构第二章89C51单片机温度显示电路的电路结构温度显示电路是通过新型的可编程温度传感器DS1802代替模拟温度传感器和信号处理电路，直接完成温度采集和数据处理，将适时温度采集至单片机，在单片机内部进行程序处理后，驱动显示屏1602显示出实时温度。2.1温度显示电路框图温度显示电路包括了控制器89C52最小系统，温度采集模块DC18B20，1602显示模块以及电源模块构成。主控制器DCS18B20温度检测系统时钟电路LCD显示复位电路AT89S52电源电路图2-2 温度显示电路方框图2.2 温度显示电路的电路原理基于89S52单片机的温度显示电路的

11、电路原理图如图2-1所示：图2-1 温度显示电路原理图温度显示电路由89C52为单片机控制器，其中18脚、19脚外接12M晶体振荡；复位电路通过开关RST至芯片9脚对89C52进行复位；温度采集电路由DC18B20进行温度采集，通过P2.2端口与单片机进行通讯；显示电路由1602LCD显示模块组成，显示8位数据，通过P0端口和P2部分端口进行连接；整个电路供电采用了+5V供电，电路通过USB接口ISP可实现对控制器联机程序的烧写。2.3 温度采集电路原理温度采集电路模块如图2-3所示，由温度传感器DS18B20通过P2.3端口与89C52相连中。DS18B20能够直接读出被测温度，信息采集仅需

12、一个单线接口与单片机实现双向通讯。图2-3 DS18B20温度采集电路模块2.4温度显示显示电路原理温度显示电路中的显示部分电路采用16*2液晶显示器显示实时温度。显示电路如图2-5所示，由1602液晶、排阻和单片机连接而成。本电路采用了LCD1602液晶作为显示模块，如图2-4所示。可显示两行，每行16个字符。采用+5V供电，外围电路简单，价格便宜，性价比高。1602通过P1端口与单片机连接，本设计中采用了8为数据接口，电源+5V，负端接地，背光正端接5V，偏压管脚接电位器，调节电位器实现对1602液晶对比度的调节。液晶显示器根据其读写的时序模拟总线的方式与单片机进行数据的通讯，首先将数据从

13、I/O口读入或送出，再选择R/W 和RS的电平进行不同的操作，在使能端E下降沿时触发数据的读入或送出，实现数据的传输，从而得以在液晶屏中显示出来。10k排阻在显示电路中起到上拉电阻的作用。图2-41602LCD液晶显示器2-5温度显示显示电路2.5温度显示电源电路电源电路可采用外接+5V电源接入，也可通过ISP的USB电源供电。电源电路如图2-6所示。图2-6温度显示电源电路2.6 本章小结本章介绍了基于89C52温度显示电路的电路结构和电路原理，对电路的硬件部分进行了选型，设计了电路硬第三章温度显示电路程序编译第三章温度显示电路程序编译温度显示电路软件的实现，本文采用Keil软件进行编译。K

14、eil软件是基于MCS8051内核的处理器软件开发平台，主要通过工程的建立、C语言和汇编语言的编译、连接、调试、hex目标代码的生成等开发流程，是目前单片机系统软件开发的常用软件。3.1 温度显示电路程序编译流程图3-1所示温度显示电路在Keil软件中的编译流程开始结束编译调试程序生成hex文件新建工程文件图3-1 软件编译流程3.2新建编程项目文件1.点击ProjectNew Project，图3-2所示。图3-2 新建编译工程文件指定项目文件保存位置，命名文件。图3-3。图3-3 项目文件保存2.新建编译文件(1) 新建编译文件，图3-4所示。图3-5 新建保存编译文件 图3-5保存编译文

15、件保存时如采用C语言就选择.C后缀名，若是汇编语言后缀名用.asm。(2) 选定芯片选定控制器芯片，图3-4 所示。图3-4 选定芯片3.3温度显示程序编写温度显示电路主要实现温度的实时显示，需要独处并处理DS18B20的测量的当前温度至。温度测量每1S进行一次，系统将每隔1S进行一次温度测量，程序流程图下3-5、3-6流程图所示。NNYY初始化调用显示子程序1S？读出温度值计算处理显示数据刷新发温度转换开始命令初次上电NYNY发DS18B20复位指令发跳过RAM命令读取操作、CRC校验移入温度存储器9字节 CRC校验结束图3-5 主程序流程图图3-6 读温度显示流程图程序包括了主程序、读程序

16、、温度转换命令子程序、就算温度子程序，下面给出部分程序代码：#include”lcd-h”#include”18b20.h”char data wondu-“temp 000.0c”;char data test1-“chen yang”;char data shuzi-0,1,2,3,4,5,6,7,8,9;uint tempmain()Unsigned char tempH,tempL;Intlcd(); /初始化LCDDelayMs(15); /延时保证信号稳定.接下来将编好的程序进行编译，如出现错误，检查程序逐一修改。编译按钮图3-7所示。图3-7 编译执行1. 添加编译文件至项目中图

17、3-8所示。图3-8（a）添加编程文件至项目中图3-8（b）添加编程文件至项目中3.4生成hex目标文件图3-9（a）设置项目选项图3-9 (b)设置项目选项3.5 本章小结本章用Keil软件对温度显示程序进行了编译，较为详细的叙述了Keil软件中编译程序的步骤，也给出了温度显示电路部分代码，为后一章节的仿真做好了准备。第四章温度显示电路仿真第四章温度显示电路仿真4.1电路仿真流程图4-1Proteus仿真流程Proteus软件以其强大的功能，实现了现代电子电路设计中仿真实现的首选。4.2温度显示电路仿真图绘制打开Proteus软件，新建仿真文件，FileNew Design.1.查找并放置温

18、度显示电路仿真的元件，如图5-2所示。4-2添加仿真元件2.连接温度显示电路图4-3所示。温度显示仿真电路图。图4-3温度显示电路仿真图4.3温度显示电路仿真执行将Keil软件中编译好的程序加载到89C52中，图4-4所示，加载后点击“OK”。执行仿真，点击执行，图4-4，在液晶1602上出现仿真结果，图4-6。从仿真结果看，.电路能正常工作，程序执行无误。仿真图4-7。图4-4加载编译程序 图4-4仿真执行图 4-6温度显示图4- 7温度显示电路仿真图温度显示电路在Proteus软件中执行仿真后，即可说明硬件设计和软件设计均实现，便可以绘制电路板以及装配电路工作。4.4 本章小结本章利用Pr

19、oteus软件对温度显示电路进行了仿真实现，绘制了仿真电路，加载编译好的温度显示程序，实现了仿真结果。为温度显示电路的硬件和软件进行了验证。第五章温度显示电路PCB设计第五章温度显示电路PCB设计前面对温度显示电路进行了电路设计与硬件选型，通过Keil软件实现了程序编译，成功的实现了电路仿真，要实现对电路的装配就需要对电路进行PCB板制作，本章通过Protel电路设计软件对温度显示电路进行PCB板的制作。5.1 温度显示电路PCB设计流程根据PCB设计流程，温度显示电路PCB设计步骤如下：开始创建新的原理图元件制作新的元件封装绘制项目电路的电路原理图设计项目电路的电路板PCB图结束进入Prot

20、el99SE环境，创建项目文件图5-1电路板设计流程打开PCB设计软件Protel 99SE 5.2温度显示电路数据库文件建立FileDesign，打开新建库文件窗口，在此窗口中给数据库文件命名为wdxs.ddb库文件，并制定保存位置。如图5-2所示。图5-2 新建温度显示数据库文件5.3温度显示原理图绘制5.3.1 新建温度显示原理图文件点击FileNew，选择原理图文件，“OK”，此时在数据库文件下方产生一个以.sch为后缀名的原理图文件，可更改原理图文件名称。如图5-3所示。图5-3新建原理图文件5.3.2 设置文件参数、加载元件库设置原理图文件参数，如纸张大小，备注等，通过Docume

21、nt Options中取设置。如图5-4所示。图5-4 文件参数设置在绘制原理图中常用原件在元件库Miscellaneous Devices.lib中，如电阻、电容、电位器等，但原理图中没有元件时，需要新建元件库文件，并也要通过加载的方法加载到库文件中，也或者可以直接点击Place直接放置到原理图中。点击，进入到添加元件库界面。如图5-5所示。图5-5 加载元件库5.3.3绘制元件在原理图中绘制元件库中没有的温度显示元件，其中89C51、DS18B20、KEY、LED1602等元件需要绘制。如图5-6所示。点击FileNew，选择Schematic Librar，新建元件库文件。图5-6 创建

22、自制元件库图5-7 绘制元件5.3.4 绘制温度显示原理图1.绘制5-1温度显示原理图2.电气规则检查检查原理图电气规则，为每个元件定义封装，产生网络表文件.NET。为加载PCB做好准备。网络表文件反应了元件各项参数，以及元件之间的网络连接。点击ToolsERC.图5-8所示，进入电路电气规则检查。将对电路电气规则进行检查，并产生.ERC为后缀名的文件，图5-9所示。图5-8 电气规则检查图5-9 电气规则检查结果3.产生网络报表网络报表反映了电路元件参数和元件管脚网络之间的连接。网络表表是连接电路原理图与PCB板图之间的桥梁。 点击菜单栏Design-Create Netlist， 图5-1

23、0。产生.NET为后缀名的报表文件。图5-10 创建网络表文件5.4绘制温度显示电路PCB板5.4.1 新建PCB文件点击FileNew，选择PCB Document，产生新的以.PCB为后缀名的PCB文件。图5-11 PCB文件创建5.4.2 规划电路板板宽规划PCB板，温度显示设计为10×10CM的电路板。也可利用向导设计电路板板宽。在丝印层上绘制板宽。图5-12 绘制PCB板板宽5.4.3加载网络表在加载网络表之前，要确定是否元件都定义了封装，如果没有封装，需要新建封装库文件，绘制元件的封装。封装文件后缀名为.Lib，并将此文件加载到PCB库中去。在PCB界面选择DesignL

24、oad Nets，点击加载温度显示的.NET文件。点击Browse.选择已有的.NET文件。图5-13为加载网络表无错误的检查结果。图5-13加载网络表在加载后，有可能会产生一些错误信息，一般错误主要是封装未定义，或者网络为连接，这需要在原理图中去更改，更改完后重新产生网络表，并加载，当无错误时，在PCB中将加载元件以网络连接，如图5-14所示。图5-14温度显示电路加载网络表后图5.4.4布局布局可通过自动布局和手工布局的方式。这里采用了手工布局的方法。元件咋电路板上的布局应遵循相应的原则，在此设计中89C52放置至中间位置，ISP、电位器、液晶放置边缘，晶振电路需要靠近89C52的18，1

25、9脚等。5.4.5布线布线也分为自动布线和手工布线。此设计中采用了自动布线和手工布线组合的方式。在布线之前需要对布线规则进行设置，如导线宽度，导线拐角角度，特殊网络导线设置等。温度显示PCB板图如图5-15所示。图5-15 温度显示PCB板图5.5本章小结本章介绍了温度显示电路原理图设计与PCB板制作设计的整个过程，具体还有设计还需要进一步的设置，制作好后的电路板需要交由厂家来实际制作出来。第六章温度显示电路装配与调试第六章温度显示电路装配与调试6.1 温度显示电路装配电路装配与调试的过程可分为元器件的检测、电路板装配以及电路调试三部分。6.2 基本元器件检测1、列写出基于单片机的温度显示电路

26、的元器件清单。2、识别与检测电路中的电阻元件。（1）电阻色环的识别方法。普通电阻最常用的标注方法为色标法。每种颜色代表不同的数字，如表6-1。表6-1 色环颜色含义棕红橙黄绿蓝紫灰白黑金银123456789010-110-2电阻表面各色环表示意义如下： 前面2（或3）条色环：阻值的有效数字（直接读取）；倒数第2条色环：10的幂数；最后1条色环：误差（常用棕、金、银色表示，棕色为1%误差、金色为5%误差、银色为10%误差）。读取电阻色环可以直接得到该电阻的标称电阻值。（2）电阻的万用表检测方法。使用万用表的欧姆挡可以检测出电阻的实际阻值。3、电容器的识别观察电容器的表面标示，可直接识别出电容器的

27、电容量。（1）对于瓷片电容而言，数标法可以读取电容量，瓷片电容表面有3个数字，前两位数字为有效值数字，第三位数字为10的幂数。（2）对于电解电容而言，直接读取表面标示的电容量即可；电解电容具有极性，长脚为正极，短脚为负极。4、二极管和发光二极管的识别（1）普通二极管极性判断：有特殊颜色标示环的引脚为负极，另一引脚为正极。（2）发光二极管极性的判断：长脚为正极，短脚为负极；对于圆帽外形的发光二极管，其圆帽的边缘会有一个缺口，这个缺口对应的的引脚为负极，另外一个引脚为正极。5、晶振的识别观察晶振表面的标示，可判别出晶振的标称频率值。6.3 装配温度显示电路1、准备好所需的元器件和温度显示PCB板。

28、2、元器件安装（1）元器件安装基本原则如下：A.元器件的标志方向应符合规定的要求；B.注意有极性的元器件不能装错；C.安装高度应符合规定的要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度；D.安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先一般元器件后特殊元器件。（2）电子电路焊接工艺：手工焊接方法可按“五步法”，如图6-1。A.准备：将焊接所需材料、工具准备好。加热电烙铁，烙铁头沾上少量焊剂。B.加热被焊件：将烙铁头放在焊盘上，使被焊件的温度上升。C.熔化焊料：将焊锡丝放到被焊件上，使焊锡丝熔化并浸湿焊盘。D.移开焊锡：当焊点上的焊锡己将焊点浸湿，要及时撤离焊锡丝。E.移开电烙铁：移开焊锡后，待焊锡全部润湿焊点时，及时迅速移开电烙铁。(a)准备 (b)加热焊件 (c)熔化焊料 (d)移开焊锡 (e)移开烙铁引脚名：123类型：NPN PNP图6-1手工焊接五步法3、在焊接面焊接光芯线，组成电路连接线。4、温度显示电路安装效果如图6-2。图6-2 装配效果图图6-3 温度显示加电测试6.4 温度显示电路调试将焊接好的电路板目测观察是否由短路、短路问题。加电试机，液晶是否由显示。图6-3。在测试时首先从电源进行测试，并分别在DS18B20、1602关键测试电进行测试。用手握住DS18B20使采集温度升高，显示是否正常。测试效果一切均正常。6.5本章小结本章对温度显示电路进行了装