基于51单片机实验箱的硬件设计本科生设计论文（论文）.doc

本科生毕业设计（论文） 题 目 新型51单片机实验箱的硬件设计 目 录 第一章 绪论 1 1.1选题的意义和背景 1 1.2本课题主要研究内容 2 第二章 系统方案设计 3 2.1系统总体设计方案 3 2.2系统总体结构 4 第三章 系统硬件实现 5 3.1硬件开发工具介绍 5 3.1.1 Proteus仿真软件 5 3.1.2 Altium Designer原理图与PCB设计软件 7 3.2微处理器模块 7 3.2.1 STC89C516RD+简介 7 3.2.2 时钟电路和复位电路 10 3.3串口模块 10 3.4发光二极管显示模块 12 3.4.1独立发光二极管部分 12 3.4.2交通灯部分 13 3.5键盘控制模块 14 3.5.1独立按键部分 14 3.5.2矩阵键盘部分 15 3.6数码管模块 16 3.6.1数码管动态显示部分 16 3.6.2数码管静态显示部分 17 3.7 LCD12864液晶模块 18 3.8红外发射与接收模块 20 3.9 DS1302时钟芯片模块 21 3.10串行EEPROM 24C02模块 21 3.11 DS18B20温度传感器模块 22 3.12 ADC0809模数转换模块 23 3.13 DAC0832数模转换模块 24 3.14 74HC164串口转并口模块 26 3.15 8255并行IO口扩展模块 27 3.16 ULN2003驱动模块 28 3.16.1继电器部分 29 3.16.2喇叭部分 29 3.16.3步进电机部分 30 3.16.3直流电机部分 30 3.17 PCB硬件电路板图 30 第四章 系统的测试 31 4.1测试工具介绍 31 4.1.1 KEIL C51编译器简介 31 4.1.2 uVision集成开发环境 31 4.2 测试结果 33 结束语 35 致 谢 36 参考文献 37 附录 38 附录A 实验箱原理图 38 附录B 实验箱PCB板图 39 第一章 绪论 1.1 选题的意义和背景 1.2 本课题主要研究内容 第二章 系统方案设计 2.1 系统总体设计方案 为了很好的实现实验箱的各种功能，实验箱的各部分硬件选择方案如下： 1、微处理器部分，本实验箱选择STC公司的STC89C516RD+处理器，它是一款性价比比较高的芯片，具有比较丰富的内部资源，价格便宜使用方便，易学易懂。 2、2个四位高亮共阳数码管显示（动态演示）和2个一位高亮共阴数码管显示（静态数字和字母显示）。 3、8个独立优质按键（2Pin）（人机接口输入）。 4、4*4矩阵键盘（带中断）。 5、高亮发光二极管（跑马灯、指示灯、交通灯等）。 6、标准的RS232通信接口（PC通信）。 7、一体化红外接收头1308（高灵敏度，可做红外遥控器解码）。 8、遥控器用红外发射管（广发射角）可以模拟遥控器。 9、一路继电器输出（弱电控制强电，隔离控制）。 10、EEPROM 24C02 IIC协议（数据存储）。 11、DAC0832转换器（数模转换）。 12、AD0809转换器（模数转换），AD部分含有热敏电阻、光敏电阻和外接电压测量端口。 13、DS18B20接口（精密温度检测）。 14、USB作为外接电源给实验箱供电，带自恢复保险丝保护。 15、晶振采用拔插方式，可以使用于不同频率。 16、DC电机接口（直接接入小功率直流电机即可），PWM端口。 17、4相步进电机接口，含有led指示步进模拟（直接接入即可）。 18、74HC164（用于串口转并口实验）。 19、8255（并行I/O口扩展实验）。 20、音频扬声器（直接接入可以播放音乐、声波）。 21、高低电平复位电路，同时适用于AVR单片机。 22、DS1302时钟电路，可以做万年历。 23、标准12864液晶接口（带对比度调节），背光开关。 24、USB板上ISP下载单元，用于单片机ISP功能。 实验箱的硬件实现方案如下： 整个实验箱的硬件由Altium Designer winner 09软件完成绘制，实验箱分若干相对独立的功能模块，各功能模块分别进行设计和调试，最后，将调试好的功能模块原理图连接起来绘制PCB板图。本实验箱硬件功能模块通过外接线与单片机进行连接使用。 2.2系统总体结构 本实验箱以STC89C516RD+微处理器为核心，通过连接线把单片机和各功能模块。图A-1为实验箱整体原理图见附录A，整个实验箱框架如图2-2所示： 图2-2 实验箱结构框图 第三章 系统硬件实现 为了很好的实现系统的功能，本实验箱使用独立模块式结构，大部分模块都是完全独立的，仅有电源部分连接，信号接口部分默认悬空，需要用到该器件时，用外接线连接到对应的单片机端口，不使用时悬空即可。这种方式大大提