智能电子产品设计与制作-单片机技术应用项目教程

书名：智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ISBN：978-7-111-35076-7作者：刘娟出版社：机械工业出版社本书配有电子课件智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件项目1单片机最小系统的设计与制作

项目2霹雳灯的设计与制作

项目3自动计数报警器的设计与制作

项目4自动演奏简易电子琴的设计与制作

项目5单片机双机通信的设计与制作

附录智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件项目1单片机最小系统的设计与制作任务1最小系统主板的设计与制作

任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试

相关知识1智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件项目1单片机最小系统的设计与制作表格智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作1)了解几种典型的单片机产品。

2)了解8051CPU的基本结构。

3)知道8051CPU的引脚及其封装方式。

4)知道8051CPU各引脚的作用。

5)知道时钟电路振荡方式及其作用。

6)了解单片机复位后的状态。

7)掌握单片机最小系统的设计方法。

8)熟悉PROTUES仿真软件的使用。

1)能选出适合本项目的CPU芯片。

2)能根据设计要求设计时钟电路、复位电路、电源电路及接口电路。

3)能焊接、制作电路板。智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作4)会用万用表检测元器件，会调试电路。

5)能独立解决在设计与制作中遇到的问题。

6)能使用PROTUES仿真软件对设计产品进行仿真。

任务1-1分析任务并写出设计方案

一、分析任务

二、设计方案

1.单片机芯片的选择

2.时钟振荡电路的设计图1-1时钟振荡电路智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作3.复位电路的设计图1-2复位电路4.电源电路的设计智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作图1-3电源电路5.输入/输出端口接线的设计

1.为什么要用上面的方案设计项目？

2.还有没有其他的设计方案？智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作1.要想探讨上面的问题，先读一读本项目“相关知识1”的内容。

2.用单片机学习网搜索相关知识。

任务1-2设计原理图并画出焊接图

1.设计最小系统原理图

2.画出焊接图

1)元器件布局合理，接线端口要便于与外部控制连接。

2)不要有过多的跨接线。

3)所有电源端要接在一起，所有地端要接在一起。图1-4最小系统仿真原理图智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作任务1-3制作最小系统主板

1.填表表1-1元器件表2.工具

1)万用表20块(每小组2人一块)。

2)直流稳压电源20台。

3)芯片烧录器20个。

4)电烙铁40个、焊锡丝若干。智能电子产品设计与制作——单片机技术应用项目教程ppt课件任务1最小系统主板的设计与制作3.制作工艺要求

1)输出模块电路布局要合理、美观。

2)控制板I/O接线端口的位置要方便与主板接口电路连接。

3)焊点要均匀。

4)在设计电路板焊接图时，要考虑尽量避免出现跨接线。

5)所有接地线都连接在一起，所有电源线也连接在一起。

6)焊接时，每一步都要按焊接工艺要求去做。

4.制作主板

1)选择、测试元器件。

2)安装元器件并焊接。

5.测试电路板任务1最小系统主板的设计与制作图1-5工具及元器件任务1最小系统主板的设计与制作图1-6主板电路布局参考图任务1最小系统主板的设计与制作表1-2测试记录表任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试1)了解PROTUES仿真软件。

2)熟悉用PROTUES仿真软件设计仿真电路的方法。

3)熟悉在PROTUES环境下仿真的操作。

4)熟悉电路板的调试方法。

1)能使用PROTUES仿真软件设计仿真电路。

2)能在PROTUES环境下进行仿真。

3)能利用适当的测试工具调试主板，完成最小系统主板的设计与制作。

任务2-1在PROTUES环境下设计仿真电路图并仿真

1.仿真电路图的设计任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试图1-7简单的仿真电路图1)启动PROTUES仿真软件，进入仿真界面，如图1-8所示。任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试2)根据表1-3，在PROTUES元器件库中选择元器件：单击工具栏中的按钮，然后单击“对象选择器”窗口中的对象选择按钮“P”，在“Keywords”框中输入要选的元器件，如输入元器件名称“LED”，在“Results”中找到元器件，然后单击“OK”按钮，如图1-9所示。图1-8PROTUES仿真界面任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试图1-9选择元器件任务2PROTUES仿真软件的使用与主板调试表1-3元器件表任务2推PROT补UES仿晶真软件的融使用与主拥板调试图1-挤10杠选择电申源(“症POW孩ER”呢)3)取出弟电源和地聪的接头：里单击工具悼栏中的统按钮，任务2任PROT着UES仿怪真软件的洋使用与主汇板调试选择“夜对象选她择器”勇窗口中固的电源宪(“P顺OWE房诚R”)蒜，如图必1-1广0所示塞。4)按辅图1-照7所示杂电路图很连线。图1-告11享元器件锁编辑窗这口任务2敲PR首OTU断ES仿栽真软件筒的使用嫁与主板滤调试图1-恩12职画图工测具5)用图物1-12斜所示画图挖工具中的讨工具在图对中添加文纺字。6)所有白元器件都研连接好后掌，单击“悲文件”中席的“保存企”，将电凝路图保存于为名为“帆指示灯”侍的文件。2.仿真禽操作(1)装存入文件肯将可执行摇文件“P录1s2.励hex”蓬(该文件少可向出版偏社索要)巨装入AT坦89C5量1CP轨U中。任务2胶PR鲁OTU毅ES仿盆真软件炕的使用航与主板坚调试1)在裕设计好荣的电路暑图上单嚼击AT婆89C补51，软弹出图巧1-1颂3所示丝式的单片置机器件庭编辑界愁面。图1-驾13机单片机亩器件编桌辑界面任务2价PROT席UES仿湿真软件的学使用与主拉板调试2)单击查“Pro忙gram口Fil贝e”框中侍的打开(制)按钮，学进入图1盗-14所绢示的选择葛程序文件银界面。图1-存14绢选择程榨序文件合界面任务2铺PR贫OTU估ES仿杂真软件层的使用平与主板瞒调试3)选肝择“程杂序”文彻件夹中些的“P搂1s2臭.he情x”文被件，然抽后单击恩“打开脑”按钮愈，即可持进入图画1-1缝5所示市的单片坏机的基籍本配置绿界面。4)单液击图1耽-15借中的“吵OK”饥按钮，险即可将固可执行涝文件“防P1s史2.h宅ex”伤装入A毒T89贼C51溜CPU固中。图1-判15户单片机抢的基本篮配置界胳面任务2跨PROT轧UES仿毙真软件的糕使用与主写板调试(2)仿具真运行1)单闭击图1做-16眠所示仿想真运行历界面左柳下方的畏运行按炕钮。图1-话16晒仿真运设行界面任务2锻PROT捆UES仿积真软件的毁使用与主舱板调试2)观杜察指示浇灯的亮溜灭。任务2价-2视烧录程商序及软蒙硬件联冈调1.烧录极程序1)将“滋P1.h郊ex”文犯件(该文递件可向出真版社索要茂)烧录到贩AT89请S51肌CPU中植。①将别CPU溜放在芯献片烧录胸器上并凯锁定。②将予芯片烧鸭录器接劫上电源炒。③打开雁烧录器驱振动程序。④单击盒“Dev坝ice”娇→“Se量lect飘”→选择绿“AT8冤9S51加CPU良”。⑤单奴击“F永ile申”中的毅“Lo朗ad”钉，找到窑保存“软P1.旺hex坊”文件劈燕的文件犯夹，打沃开该文沾件。任务2蛮PROT匙UES仿焦真软件的毒使用与主顽板调试⑥单击脚工具栏上财的“Pr身ogra谣m”按钮筝。这时可汤看到程序责的写入过胸程，待写权入成功后价单击“O压K”按钮程，即将程体序写入C啊PU。2)关稿闭烧录谁器的电拾源，将价写好的叨CPU不从芯片驼烧录器压上取出镇。2.软硬车件联调1)将写永好的CP爷U芯片装夜到主板的响CPU插妨座上。2)拿忧一只发凤光二极暮管，将狸它的正横极端接腔5V电磨源，负秩极端接谷220踩Ω电阻嫂的一端耀，22筝0Ω电辱阻的另净一端插提入主板屈接线口和的P1围.0岔线上。3)将主哄板接上5沉V电源。4)运行民程序，观务察二极管洗的亮灭情宽况。5)进小行电路晕板测试投。6)填写卸调试记录斤表，见表剂1-4。任务2训PR亏OTU雅ES仿姜真软件渣的使用吹与主板结调试表1-展4调浮试记录逮表任务2油PROT促UES仿督真软件的感使用与主恭板调试表1-确4调母试记录析表任务2燥PROT芬UES仿挎真软件的胞使用与主款板调试表1-底4调丸试记录产表任务2晒PR失OTU骑ES仿营真软件豪的使用尸与主板散调试表格1.调试殊经验1)当纽奉发光二厦极管不到能发光尾时：任务2批PROT课UES仿抖真软件的僻使用与主芬板调试①查看设电源是否恢接好。②查采看地线朽是否接跨好。③查看撤主板31逆脚是否接撤上电源。④查绑看电路挖控制板歪是否虚稿焊。⑤查待看发光旦二极管躬是否焊泡接反向侮，是否恨已烧坏杰。⑥用万举用表测量友一下时钟注振荡电路裁，看是否忌有振荡信袖号输出。2)如岂果电路拢没有问迟题，就规查看C表PU程侍序烧录范是否有腥问题。2.焊接源经验1)发光月二极管极诱性不得接梅反，一般剪引线较长霜的为正极帝，引线较锅短的为负俊极。2)焊接智时间应尽央量短，焊遍点不能在捕引脚根部嫌。3)严弯禁用有搭机溶液腹浸泡或仆清洗。任务2拔PR峡OTU效ES仿骗真软件彼的使用梯与主板岛调试一、理心论题1.何宴谓单片湿机？单立片机与染一般微染型计算截机相比共，具有排哪些特菌点？2.除夏了单片顷机这一糊名称之奸外，单衣片机还睡可以称掩为什么黎？为什性么？3.微处盟理器、C串PU、单讲片机之间坟有何区别胖?4.计肿算机的菠基本结凶构由哪穷几部分自组成？毙各部分农的作用加是什么象？5.单能片机与箩微型计咏算机的贝区别与筝相似之灵处有哪我些？6.单片袍机根据其吨基本操作迹处理的位编数可分为民哪几种类士型？7.简述消今后单片目机的发展掘方向。8.请始列出在扔生产、买生活各青个领域左中的机抱电设备埋等，哪箱些产品勿是以单杆片机为沾核心的衔？9.什么拔是二进制雀？为什么席在数字系卸统、计算皇机系统中雨采用二进慨制？10.恭什么是辆BCD任务2页PROT秆UES仿简真软件的跨使用与主衫板调试11.枕为什么栽要用“谷十六进晕制”呢徐？12.将再下列各数做按权展开蜻为多项式美：(1)1宁1011艳0B13.鲜把下列筒十进制树数转化咽为二进礼制、十徐六进制粪和84面21(1)叙135简.62树514.单漂片机的时缘瑞钟电路有派何用途？旱起什么作叛用？15.A筐T89C教5l单片辨机的时钟貌周期、机砖器周期、蜡指令周期高是如何设怖置的？当纪主频为1颂2MHz侮时，时钟绑周期、机州器周期和需指令周期倦各等于多态少？16.什隶么时候需誉要复位操扔作？对复拖位信号有绩何要求？17.拒使单片抄机系统胜复位常夹见的有纯哪几种竟方法？药绘出其羞原理图类，复位狱后特殊雅功能寄呼存器的拳初始值杆如何？任务2更PROT跨UES仿烘真软件的秆使用与主窑板调试18.开扮机复位后条，CPU19.呀AT89呈C51单蝴片机如何烂进入节电拒工作方式同？如何退嫩出节电工有作方式？20.当侵51系列降单片机运健行出错或小程序陷入级死循环时慈，如何来窑摆脱困境傅？21.漂单片机匪在工业惰控制中不为什么唤有时需浊要工作秆在低功搭耗方式楼？如何黄设置A恰T89己C51震单片机劝的低功秆耗工作倒状态？22.罢AT8逮9C5抓1系列被单片机壳芯片包握含哪些群主要组脱成部分健？各有那什么主洗要功能沸？23.结一个十火六位二掩进制整贼数，若翅采用补剧码表示肆，由4二、设计刚题任务2挣PR劳OTU铺ES仿窝真软件赤的使用以与主板拐调试图1-愧17兔自动计烂数报警贤器电路役图设计诱仿真电炊路图相关知识剖11-1阔认识单片餐机1-1织-1拨单片机车的概念1-1-员251洲系列单片摇机的外形局与引脚图1-1脖851欠系列单片精机的外形相关知识缺1图1-帅19饺51系勿列单片晋机的引染脚1.电辟源引脚艘VCC(40擦脚)和吹GND泽(20勒脚)相关知后识12.时钟杀电路引脚宴XTAL窄1(19溪脚)和X蹦TAL2溜(18脚蜘)3.地孔址锁存销允许A听LE(加30脚并)4.外弄部程序印存储器固读选通腔信号(行29脚趣)5.程适序存储稀器地址貌允许输躬入端/香VPP镰(31愚脚)6.复琴位信号屯RST楼(9脚悲)7.霉I/O耀端口引锯脚P0袋、P1示、P2湾和P31-2路51蒙系列单栋片机的予系统结烤构及内促部资源1-2-洽151棚系列单片机机的系统神结构图1-2舟051个系列单片致机的系统用结构框图相关知句识11-2腹-2副51系掘列单片伏机的内横部资源1.C默PU(1)难运算器钢电路遇运算器捡电路包邪括AL摔U(算后术逻辑票单元)涉、AC没C(累共加器)腾、B寄婶存器、向状态寄余存器、咸暂存器优1和暂施存器2绍等部件地，运算币器的功浅能是进锯行算术渗运算和湾逻辑运衡算。(2)控锡制器电路站控制器岛电路包括吗程序计数次器(PC促)、PC泪加1寄存程器、指令包寄存器、越指令译码碍器、数据并指针(D碗PTR)煤、堆栈指拘针(SP钢)、缓冲喇器以及定益时与控制讯电路等。2.定竟时器/援计数器3.存谎储器4.并行歼I/O端肉口5.串苹行接口相关知庄识16.中俊断控制夫系统7.时长钟电路8.总才线1-3左单片熊机的工匹作方式接和时钟1-3-墨1工作障方式1.复位蜻电路图1-文21役上电复饰位电路相关知此识1表1-5幸部分专族用寄存器推复位状态2.程包序执行限方式3.单片桂机的低功对耗方式相关知歇识1表1-6场PCO炭N寄存器服格式(1)辅待机方聋式将道PCO兔N寄存至器的IDL位置“1厘”，单片脸机则进入邻待机方式乡丰。(2)鸣掉电保内护方式粪将P容CON祸寄存器扛的PD位置“纱1”，其单片机喜则进入骄掉电保志护方式台。1-3-腐2时钟1.时钟巡寿方式电路相关知逝识1图1-2奖2时钟补方式电路2.时序相关知政识1(1)薄振荡周鹿期振亦荡周期慌指为单悦片机提陷供定时雾信号的叶振荡源跟的周期雅或外部高输入时喘钟的周胳期。(2)羡时钟周拐期时斯钟周期谅又称为利状态周洒期或状裤态时间S，它是沫振荡周劣期的两支倍，它含分为P冷1节拍灯和P2艰节拍，盲通常在柿P1节膀拍完成渴算术逻僻辑操作耽，在P韵2节拍建完成内果部寄存鄙器之间农的传送旗操作。(3)机透器周期逼一个机器箱周期由6丽个状态组饮成，每个娘状态由两施个时相P酸1和P2待构成，故罚一个机器侧周期可依变次表示为遵S1P1巾、S1P瞎2、.松..、S裹6P1、叼S6P2粮，即一个拍机器共有躺12个振必荡脉冲。(4)皱指令周黑期指布令周期迹即执行蜘一条指喘令所占猜用的全慈部时间惭，通常过为1～您4个机降器周期还。相关知既识1图1-讲23度51系量列单片啦机的典今型取指炎、执行败时序项目2拔霹雳灯的累设计与制招作任务1钓不可控霹橡雳灯的设样计与制作任务2殿可控霹雳棵灯的设计井与制作相关知缴识2项目2笑霹雳脉灯的设阀计与制箩作表格任务1妨不可控霹上雳灯的设铸计与制作1)熟离悉80荡51单久片机存沉储器的档结构。2)熟悉誓单片机的近