AT89S52跑马灯88点阵电子钟课程设计.doc

目 录 单片机实训任务书2摘要3第1章 绪 论1.1 什么是单片41.2 单片机的发展51.3 单片机的特点6第2章 单片机讲解7第3章 硬件的制作93.1 下载线的制作93.2 直流稳压电源103. 3 单片机实验板制作11第4章 程序的编写134.1 跑马灯134.2 点 阵144.3 电子时钟15第5章 总结17致 谢18参考文献19附录1 电路原理图20附录2 电路PCB图21单片机实训任务书 一、 实训课题 单片机自控系统设计二、 实训内容 1电路原理图的绘制 2电路PCB板制作 3下载线制作 4单片机系统稳压电源的制作 5跑马灯程序编写 6电子钟程序编写 78*8点阵显示的程序编写 8128*64液晶模块的研究摘要电路PCB板的制作，下载线的制作，单片机系统稳压电源制作，跑马灯程序编，8*8点阵显示程序编写，电子钟程序的编写，128*64液晶模块显示，完成实习周记和实习报告。用protel99se软件绘制出单片机实验板原理图，并生成PCB板，规定在第一周内完成并通过验收。下载线要求与实验板相符，能够正常读写程序，性能稳定。稳压电源要符合实际5V电压，电压要稳定。跑马灯程序编写要求只少20种花样。点阵显示程序要求显示自己姓名的英文字母。数字钟程序编写要求显示时、分、秒，并可调。以上所有项目必须自己独立完成并一一通过验收。每周必须写一篇实习周记，实习完后完成实习报告本次实习为期5周，具体安排如下：第一周 完成电路原理图的绘制、.电路PCB板的制作、下载线的制作、单片机系统稳压电源制作。第二周 实验板的组装和跑马灯程序的编写。 第三周 点阵显示程序的编写。第四周 数字钟程序的编写。第五周 液晶显示程序的编写、完成实习报告、总结。关键字： AT89S52 跑马灯 8*8点阵 电子钟 液晶显示第1章 绪 论1.1 什么是单片机1何谓单片机 一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。 天！PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。 不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。为什么会这样呢？ 功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。 既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要学它呢？ 话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用PIII？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。 2、MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系? MCS51是指由美国INTEL公司（对了，就是大名鼎鼎的INTEL）生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51来完成一系列的实验。由于单片机从功能和形态来说都是控制领域应用的要求而诞生的，并且发展到新一代的80C51、M68HCO5、M68HC11系列单片机时，在其中着力扩展了各种控制功能，如A/D、PWM、PCA、计数器的捕获/比较逻辑、高速I/O口，WTD等，已突破了微型计算机（microcomputer）的传统内容，所以，更准确地反映单片机本质的叫法应是微控制器（microcontroller）。根据单片机的结构和微电子设计的特点，虽然应用系统中往往仅以单片机为核心，但是它已完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器（embedded microcontroller）的。在我国，单片机的叫法仍然普遍的意义，因而我们讨论和实训时还是叫它单片机；但是我们应把它称为是一个单片形态的微控制器。在目前，按内部数据通道的宽度，又分为4位、8位、16位及32位单片机1.2 单片机的发展1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片微型计算机）。美国Inter公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的锥型8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问世以来，在短短的二十几年间，历经了四次更新换代，其发展速度大约每二三年更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。发展速度之快、应用范围之广，已达到了惊人的地步。它已渗透到生产和生活的诸领域，可胃是“无孔不入”。现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1.低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。2.微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。据统计，我国的单片机年容量已达 13 亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于 世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。 所以，学习单片机在我国是有着广阔前景的。1.3单片机的特点单片机在一块大规模集成电路芯片上集成了一台具有一定规模的微型计算机，它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处，主要特点有：1）单片机内集成有存储器，由于受体积限制，容量不大，但可根据需要扩展2）单片机内的程序存储器ROM和数据存储器RAM在空间上分开，采用不同的寻址方式，使用两个不同的地址指针PC及DPTR。另外，用户根据需要可以扩展程序存储器及数据存储器，这时CPU可以进行操作的存储器就分为四个区域：内部程序存储器、外部程序存储器、内部数据存储器、外部数据存储器。3）单片机的输入、输出接口在程序控制下都有第二功能。4）单片机的内部有一个全双工的串行接口，可同时发送和接收。有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF。有四种工作方式。5）单片机内部有专门的位处理器（布尔处理机），具有较强的位的处理能力。第2章 单片机讲解 在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1.低功耗CMOS化 MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。2.微型单片化 现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3.主流与多品种共存 现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工艺技术制造的高性能8位单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。 80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。 此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。 主要功能特性： · 标准MCS-51内核和指令系统 · 4kB内部ROM（外部可扩展至64kB） · 32个可编程双向I/O口 · 128x8bit内部RAM(可扩充64kB外部存储器) · 2个16位可编程定时/计数器 · 时钟频率0-16MHz · 5个中断源 · 5.0V工作电压 · 可编程全双工串行通信口 · 布尔处理器 · 2层优先级中断结构 · 电源空闲和掉电模式 · 快速脉冲编程 · 2层程序加密位 · PDIP和PLCC封装形式 · 兼容TTL和CMOS逻辑电平第3章 硬件的制作3.1 Easy ISP下载线的制作3.1.1元件清单元件个数74HC3731个 R（100）4个 R（2.2K）2个下载线盒1个线若干电路原理图3.2 直流稳压电源元件清单元件个数二极管（IN4007）5个稳压管（IN4148）1个电解电容（2200UF）1个电解电容（100UF）2个瓷片电容（104）1个电阻（330）1个CW78051个发光二极管1个插座（2口）2个万能板1块电路原理图3.3 单片机实验板制作元件清单元件个数AT98S52芯片1个7447（译码器）1个128*64LCD液晶显示器1个74LS7381个74LS245（驱动芯片）1个8*8点阵1个共阳数码管6个三极管A10156个按钮3个发光二极管24个拨码开关6块12M晶振1个30pF电容2个10UF电容1个100欧母电阻7个22K欧母电阻3个47K欧母电阻6个1K欧母电阻8个2脚、6脚插座各1个10A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS110A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS210A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS310A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS410A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS510A9B7C5D4E2F1G8COM6DP3COMS6A1A1015A2A1015A3A1015A4A1015A5A1015A6A1015R11001122R2100R3100R4100R5100R6100R7100R82.2KR92.2KR102.2KR112.2KR122.2KR132.2KR142.2KR152.2KR162.2KA7B1C2D6B14LT3RB15a13b12c11d10e9f15g14U27447A1B2C3E14E25E36Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U374LS13812J1CON2112233B1SW-SPOTAN1SW-PBC110UFR17220AN2SW-PBAN3SW-PBVCCVCC123456J3SW-PBP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RESET9P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/TNT012P3.3/TNT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/ER16P3.7/RD17X218X119GND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/P30EA/VP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40U1AT89S5212345678910111213141516U58*8LEDµãÕóVCCY112MC230PFC330PFGGGGGGFFFFFFAAAAAABBBBBBEEEEEEDDDDDDCOM1COM2COM3COM4COM5COM6CCCCCCOM1COM2COM3COM4COM5COM6Y1Y2Y3Y4Y5VCCCLKD0D1GNDRETABCDEFGY0Y1Y2Y3Y4Y5CLKD0D1RETP3.0P3.1P3.2VCCVCCP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7A02A13A24A35A46A57A68A79B018B117B216B315B414B513B612B711E19DIR1U474LS245R181KR191KR201KR211KR221KR231KR241KR251K112233B2SW-SPDTB6SW-SPDTP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7VCCVCCLED1LEDLED9LEDLED17LEDLED2LEDLED10LEDLED18LEDLED3LEDLED11LEDLED19LEDLED4LEDLED12LEDLED20LEDLED5LEDLED13LEDLED21LEDLED6LEDLED14LEDLED22LEDLED7LEDLED15LEDLED23LEDLED8LEDLED16LEDLED24LEDB0B1B2B3B4B5B6B7B0B1B2B3B4B5B6B7B3SW-SPDTB4SW-SPDTB5SW-SPDTVCCVCCVCC1234567891011121314151617181920U6128*64 LEDP2.1P2.2P2.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.3P2.5VCCVCCB0B1B2B3B4B5B6B7DCY0P3.0P3.0P3.0第4章 程序编写编程任务简介本次实习的主要内容是单片机程序的编写，共有4个程序：（1）跑马灯程序（2）8*8点阵显示程序（3）数字钟程序（4）128*64液晶模块显示程序4.1 跑马灯程序1） 实习任务 跑马灯20种花样程序的编写。2） 实习目的 通过对跑马灯程序的编写进一步掌握单片机的工作特点及应用。3）编程思想及流程图跑马灯也叫流水灯，是由24个发光二极管组成的，通过控制灯的亮和灭给人一种动态流水的感觉，通过改变单片机的程序就可以实现不同的闪烁效果，也就是花样，本次实习的任务是编写至少20种跑马灯花样，本次实习用的单片机是AT89S52，用P0口控制高电平，P3口控制低电平。跑马灯程序流程图如下，该图只是跑马灯的一个花样流程图，其他的花样只要根据该图稍加修改，把P0口和P3口的起始地址改下便可。跑马灯电路原理图 4.2点阵显示程序） 实习任务 8*8点阵显示自己的英文名字字母。2） 实习目的 通过点阵显示程序的编写进一步熟悉和了解点阵显示的原理，能举一反三实现8*16或更大的点阵显示程序的编写。3） 编程思想 本次实习用到的是8*8点阵，实际上就相当于64个发光二极管方形排列，所有低电平由P2口控制，高电平由P0口控制，通过编写不同的程序（即给P0口和P2口送不同的高低电平）使点阵上相应的发光二极管点亮或熄灭，这样一个个的亮点便可组成数字或字母。4）8*8点阵电路图 4.3 数字钟显示程序 1） 实习任务 数字钟程序编写，显示时、分、秒。2） 实习目的 通过数字钟程序的编写了解数字钟的原理，举一反三可以编写倒计时程序及更多的时间程序。 3） 编程思想 数字钟中数码管由单片机的P1口控制，通过编写程序在P1口送相应的高低电平再通过译码器译码就能在数码管上显示相应的数字，由于本次实习用的是共阳极七段数码管，所以在P1口送低电平才有效。 4）数字钟电路原理图 总 结 经过几个月的上课准备，我已将自己的所有有关单片机的课程学完毕，下面就是我这5周单片机实训的感想。在紧张的学习之时迎来了单片机专业实习，本次实习为期五周，实习时间比较长，可见这次实习的重要性，这次可能是我们大学里最后一次实习了。单片机技术是我们电子专业的专业课，单片机学的好坏直接关系我们对专业技术的掌握程度，也直接关系到我们的前途，所以在本次实习中我都以认真的态度对待每一个实习任务，不敢轻心。 刚学了两个月的理论，现在正是用于实践的时候，用实践来检验理论的掌握程度，在实践中加深理论知识的理解，让理论与实践统一起来。 实习的第一周便是完成硬件部分：1. 电路原理图的绘制和PCB板的制作 2. 下载线的制作3. 单片机系统稳压电源制作4. 实验板的组装第一周的内容还是比较简单的，首先是用protrel 99画电路原理图和PCB板。这个任务对于我来说并不难，因为protel 99 se我们上过一期的课，并且我还考了这个证.刚开始点陌生，速度慢了点，但我们看看书,再熟悉了下这个软件就块了起来,没两天我就画完了。下载线和单片机系统稳压电源的制作比较简单，我们搞过焊接技术的实习,我还考了两次电工的证,这点技术我还是学到了的,无非就当做是锻炼一下焊接技术。 经过为期五周的单片机专业实习，熟悉了下protrel 99和电路板的焊接技术,对单片机的工作特点和应用也有了更深的了解和认识，单片机编程技术也有很大提高，无论是硬件还是软件技术都有进一步的提高和掌握，还学会了用几个软件。不过可惜的是不知不觉就这么完了，真希望以后还有这样的机会。致谢 本次实习是在郭老师，李老师以及冉成科老师的悉心指导下完成的，他们严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。在这5周的实训中，我从老师身上学到了很多，并不仅仅是学习上的，在此要特别感谢指导我的3位老师，你们辛苦了。 在此，我还要感谢跟我一起度过实习的同学们，学习中间真的遇到了不少困难，辛好有同学们的帮助才能完好的完成这次实训，谢谢同学们的帮助。在这里请接受我诚挚的谢意! 电子0502 钟超 2007年6月30号参考文献1. 丁志刚,李刚民编.单片微型计算机原理与应用.北京:电子工业出版社,1990.52. 孙玉才,苏学成编. 单片微型计算机系统设计与实现.南京:东南大学出版社,1990.53. 王福瑞等编著.单片微机测控系统大全.北京:北京航空航天大学出版社,1998.44. 何力民编著.MCS-51系列单片机应用系统设计(系统配置与接口技术).北京:北京航空航天大学出版社5. 附录1电路原理图附录2PCB板图