单片机应用实例教程-综合项目训练课件

1、1综合实例项目训练进入项目2任务一、多路抢答器的设计与调试 项目任务任务二、数字电压表的设计与调试 任务三、步进电机控制系统的设计与调试 任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 3进入任务多路抢答器的设计与调试任务一4进入任务任务一、多路抢答器的设计与调试 设计一个竞赛抢答器，可同时供8名选手或8个代表队参加比赛，编号为1、2、3、4、5、6、7、8，各用一个按钮。 给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零和抢答的开始。 抢答成功后，编号立即锁存，并在LED数码管上显示选手编号，同时伴随声音提示。此时禁止其他选手抢答，直到主持人将系统清零。 1、功能说明5进入任务2、参考电路任务一、

2、多路抢答器的设计与调试 6进入任务3、元件清单编号元件名称元件规格数量151单片机AT89C511个2晶振12MHz立式1个3起振电容30pF瓷片电容2个4复位电容10uF/10V电解电容1个5复位电阻10K欧姆1个6限流电阻500欧姆1个7集成电路74LS245（8总线接受/发送器）1个8七段数码管1位共阴极1个9三极管90151个10喇叭8欧姆/05W1个11按键10个12电源5V/05A1个任务一、多路抢答器的设计与调试 7进入任务4、流程图任务一、多路抢答器的设计与调试 8进入任务5、程序设计程序设计进行中.任务一、多路抢答器的设计与调试 9进入任务数字电压表的设计与调试 任务二10进

3、入任务任务二、数字电压表的设计与调试 设计一个简易数字电压表，要求能够测量05V的直流电压值，并通过4位数码管实时显示该电压值。 1、功能说明11进入任务2、参考电路任务二、数字电压表的设计与调试 12进入任务3、元件清单编号元件名称元件规格数量151单片机AT89C511个2晶振12MHz立式1个3起振电容30pF瓷片电容2个4复位电容10uF/10V电解电容1个5复位电阻10K欧姆1个6上拉电阻10K欧姆8个7七段数码管共阴极4位一体1个8A/D转换器ADC08091个9可调电阻1K欧姆1个10电源5V/05A1个任务二、数字电压表的设计与调试 13进入任务4、流程图任务二、数字电压表的设

4、计与调试 14进入任务5、程序设计程序设计进行中任务二、数字电压表的设计与调试 15进入任务步进电机控制系统的设计与调试 任务三16进入任务任务三、步进电机控制系统的设计与调试 利用单片机及按键控制步进电机运行，设计两个按键，一个按键控制步进电机正转，一个按键控制步进电机反转，初始角度为0，步进角为45。 1、功能说明17进入任务2、参考电路任务三、步进电机控制系统的设计与调试 18进入任务3、元件清单编号元件名称元件规格数量151单片机AT89C511个2晶振12MHz立式1个3起振电容30pF瓷片电容2个4复位电容10uF/10V电解电容1个5复位电阻10K欧姆1个6按键3个7电阻20K欧

5、姆2个8集成电路驱动器ULN2003A1个9步进电机1个10电源5V/05A1个任务三、步进电机控制系统的设计与调试 19进入任务4、流程图任务三、步进电机控制系统的设计与调试 20进入任务5、程序设计程序设计进行中任务三、步进电机控制系统的设计与调试 21进入任务8255A控制交通灯的设计与调试 任务四22进入任务任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 设计一个交通灯控制电路，利用51单片机外接8255A进行控制 。假设一个十字路口为东西南北走向。初始状态1为东西红灯，南北绿灯。然后黄灯闪烁3次，转状态2东西绿灯通车，南北红灯。再东西绿灯灭，黄灯闪烁3次，南北绿灯，回到状态1。 依次循环。

6、东西红、南北绿以及东西绿、南北红的时间均为4秒，黄灯时间为0.1秒。 1、功能说明23进入任务2、参考电路任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 24进入任务3、元件清单编号元件名称元件规格数量151单片机AT89C511个2晶振12MHz立式1个3起振电容30pF瓷片电容2个4复位电容10uF/10V电解电容1个5复位电阻10K欧姆1个6按键1个7集成电路8255A1个8集成电路74LS3731个9交通灯发光二极管红、黄、绿色各4个10电源5V/05A1个任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 25进入任务4、流程图任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 26进入任务5、程序设计程序设

7、计进行中任务四、8255A控制交通灯的设计与调试 27相关知识知识点一、单片机产品的开发 单片机应用系统的研制过程包括如下阶段：总体设计硬件设计软件设件在线仿真调试程序固化28相关知识知识点一、单片机产品的开发 1、总体设计1）确定技术指标 2）机型选择3）器件选择4）软、硬件功能划分29相关知识知识点一、单片机产品的开发 2、硬件设计1）程序存储器的设计 2）数据存储器和输入输出接口的设计 3）地址译码电路的设计 4）总线驱动器的设计 5）其它外围电路的设计 6）可靠性设计 30相关知识知识点一、单片机产品的开发 3、软件设计1）系统定义 2）软件结构设计 31相关知识知识点一、单片机产品的

8、开发 4、安装调试1）常见的硬件故障 2）调试方法 （1）逻辑错误 （2）元器件失效 （3）可靠性差 （4）电源故障 （1）脱机调试 （2）联机调试 32相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 1、单片机与ADC0809的接口 ADC0809是COMS工艺、采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，共有28个引脚，双列直插式封装，片内除A/D转换部分外，还有多路模拟开关部分。 33相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 ADC0809采用了8路模拟量的分时输入(模拟开关)，最多允许8路模拟量分时输入。共用一个A/D转换器进行模/数转换。内部主要有四大部分组成，即8路模拟开关；8位A/D转

9、换器；三态输出锁存器；地址锁存译码器。 MCS-51单片机与ADC0809芯片的接口电路图34相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 ADC0809的工作时序 （1）先由P0口的低3位给出模拟通道的地址给A、B、C。（2）再由P2.0和 联合(逻辑或)提供一个信号给ADC0809芯片的START端和ALE地址锁存端。35相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 ADC0809的工作时序 （3）假定选中ADC0809的IN0通道，我们可知此时的通道地址由P2和P0组成（P2=1111 1110，P0=1111 1000）即为：0FEF8H。（4）A/D转换完毕后，再由EOC发出一个正脉

10、冲通知8051。写时序图如图所示。36相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 ADC0809的工作时序 （5）8051在收到EOC的正脉冲信号后，产生一个 信号并与P2.0联合(逻辑或)提供一个信号给ADC0809芯片的OE端。（6）OE端有效后，打开输出锁存器三态门，8位数字信息就被读入CPU。读时序图如图所示。37相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 2、单片机与DAC0832的接口 DAC0832是CMOS工艺制造的8位单片D/A转换器，芯片采用的是双列直插封装结构。 38相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 51单片机与DAC0832的接口电路一般有两种接口方式：

11、单缓冲器连接方式和双缓冲器连接方式。 39相关知识知识点二、单片机与A/D、D/A接口 单缓冲器连接方式双缓冲器连接方式40相关知识知识点三、步进电机控制 1、步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。 在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。 可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的

12、。 41相关知识28byj-48型四相八拍永磁型步进电机知识点三、步进电机控制 42相关知识步进电机的特点知识点三、步进电机控制 （1）一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。（2）步进电机外表允许的温度高。 （3）步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 （4）步进电机低速时可以正常运转，但若高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。 43相关知识知识点三、步进电机控制 2、ULN2003A驱动器 常用的小型步进电机驱动电路可以用ULN2003或ULN2803。 ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类要求高速

13、大功率驱动的系统。 ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。 44相关知识ULN2003A的引脚图 知识点三、步进电机控制 45相关知识知识点四、单片机系统的扩展 1、51单片机扩展 51系列单片机内部有4个双向的并行I/O端口：P0P3 共占32根引脚、P0口的每一位可以驱动8个TTL负载，P1P3口的负载能力为三个TTL负载。 在具有片外扩展存储器的系统中，P0口分时地作为低8位地址线和数据线，P2口作为高8位地址线。这时，P0口和部分或全部的P2口无法再作通用I/O口。P3口具有第二功能，在

14、应用系统中也常被使用。 46相关知识知识点四、单片机系统的扩展 因此在大多数的应用系统中，真正能够提供给用户使用的只有P1和部分P2、P3口。综上所述，5l系列单片机的I/O端口通常需要扩充，以便和更多的外设（例如显示器、键盘）进行联系。 47相关知识知识点四、单片机系统的扩展 在5l单片机中扩展的I/O口，采用与片外数据存储器相同的寻址方法，所有扩展的I/O口，以及通过扩展I/O口连接的外设都与片外RAM统一编址，因此，对片外I/O口的输入/输出指令就是访问片外RAM的指令。 实际中，扩展I/O口的方法有三种：简单的I/O口扩展，采用可编程的并行I/O接口芯片扩展以及利用串行口进行I/O口的

15、扩展。 48相关知识知识点四、单片机系统的扩展 2、简单的I/O扩展 简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型的如74LS244缓冲驱动芯片。 1）简单输入口扩展49相关知识知识点四、单片机系统的扩展 多输入口扩展：使用多片74LS244实现多个（例如5个）输入口扩展的电路。 50相关知识知识点四、单片机系统的扩展 简单输出口扩展通常使用74LS377芯片，该芯片是一个具有“使能”控制端的锁存器。其中：1D8D为8位数据输入线，1Q8Q为8位数据输出线，CK为时钟信号上升沿数据锁存，为使能控制信号，低电平有效。VCC为5V电源。 2）简单输出口扩展51相关知识知识点四、单片机系统的扩展 由逻辑电

16、路可知，74LS377是由D触发器组成的，D触发器在上升沿输入数据，即在时钟信号（CK）由低电平跳变为高电平时，数据进入锁存器。 CkDQ1XXQ0 0 110 00X0XQ0 74LS377功能表 52相关知识知识点四、单片机系统的扩展 扩展单输出口只需要一片74LS377，其连接电路如下：53相关知识知识点四、单片机系统的扩展 3、并行I/O扩展 单片机扩展时常采用可编程的并行接口芯片8255A扩展I/O。8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时

17、的中间接口电路。 54相关知识知识点四、单片机系统的扩展 8255是一个40引脚的双列直插式芯片 1）8255的外部引脚和内部结构 （1）外部引脚55相关知识知识点四、单片机系统的扩展 PA0PA7：A口的输入输出信号线。 PB0PB7：B口的输入输出信号线。 PC0PC7：C口信号线。 D0D7：双向数据信号线，用来传送数据和控制字。 RESET：复位输入信号，高电平有效时，复位8255。复位后8255的A口、B口和C口均被定为输入。 A0A1：口地址选择信号线。 56相关知识知识点四、单片机系统的扩展 8255内部共有三个口，A口、B口、C口和一个控制寄存器供用户编程。A1A0取0011值

18、，可选择A、B、C口与控制寄存器，选择方法如下： 57相关知识知识点四、单片机系统的扩展 8255A作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。 （2）内部结构由于8255可编程，所以必须具有逻辑控制部分，因而8255A内部结构分为三个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。 58相关知识知识点四、单片机系统的扩展 为了控制方便，将8255的三个口分成A，B两组。其中A组包括A口的8条口线和C口的高四位PC4PC7。B组包括B口的8条口线和C口的低四位PC0PC3。A组和B组分别由软件编程来加以控制。 8255A内部结构图59相关知识知识点四、单片机系统的扩展 51单片机可以和8255直接连接 2）8255的扩展逻辑电路 60相关知识知识点四、单片机系统的扩展 8255有3种工作方式，这些工作方式可用软件编程来指定。 3）8255的工作方式 61相关知识知识点四、单片机系统的扩展 各条控制引线的定义如图所示： （1）方式0下，A口和B口均为输出62相关知识知识点四、单片机系统的扩展 各条控制引线的定义如图所示： （2）方式1下，A口和B口均为输入63相关知识知识点四、单片机系统的扩展 只有A口