51单片机课程设计基于51单片机开发系统PCB电路板.docx

1 绪论1.1 设计背景近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，加以完善。本课设设计一个基于51单片机开发系统的PCB电路板，使之能够完成一系列基本功能。1.2设计目的1加强对单片机和汇编语言的认识，充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。2用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。3把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。4提高利用已学知识分析和解决问题的能力。5）提高实践动手能力。1.3设计任务1．基本系统：在51单片机开发系统PCB电路板上完成电子元器件的焊接、调试、程序下载，并实现数码管显示、矩阵键盘扫描、中断程序、定时器程序、串口通讯等基本功能；2．显示功能：焊接电路并实现对1602液晶屏的显示功能，要求能滚动显示字符；3．输出控制：焊接电路并实现对继电器的控制功能；4．数据采集：焊接电路并实现对AD0832的数据采集功能；2 方案选择2.1单片机芯片方案一: 采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。方案二:采用STC89C52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，使用ISP下载方式，重新编程时自动擦除原有的程序。当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。所以选择采用STC89C52作为主控制系统.2.2数码管的驱动方式方案一74HC595是美国国家半导体公司生产的通用移位寄存器芯片。并行输出端具有输出锁存功能。与单片机连接简单方便，只须三个I/O口即可。而且通过芯片的Q7引脚和SER引脚，可以级联。而且价格低廉，每片单价为1.5元左右。方案二CH452是数码管显示驱动和键盘扫描控制芯片。CH452?内置时钟振荡电路，可以动态驱动8?位数码管或者64?位LED，具有BCD?译码、闪烁、移位、段位寻址、光柱译码等功能；同时还可以进行64?键的键盘扫描；CH452?通过可以级联的4线串行接口或者2?线串行接口与单片机等交换数据；并且可以对单片机提供上电复位信号。方案三带锁存的驱动芯片（设想中未试验通过）74HC573 主要针对单片机IO口充足，但是要求对单片机时间资源占用少的情况。综上，选择74HC573。2.3显示模块方案一：采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以不用此种作为显示.方案二：采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,但无法显示图形文字，在显示星期是也只能用数字表示，而且采用动态扫描法与单片机连接时,在编程时比较复杂。所以也不采用了LED数码管作为显示。方案三：采用LCD液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示文字,图形,显示多样,清晰可见。所以在此设计中采用LCD液晶显示屏。2.4时钟芯片方案一：采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300nA。方案二：直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案可以减少芯片的使用，也可以节约成本。所以采用此方案。3 硬件设计3.1单片机主机系统图3-1 单片机主机系统图3.1.1 STC89C52单片机?STC89C52单片机最初是由Intel?公司开发设计的，但后来Intel?公司把51?核的设计方案卖给了几家大的电子设计生产商，譬如?SST、Philip、Atmel?等大公司。如是市面上出现了各式各样的但均以51?为内核的单片机，倒是Intel?公司自己的单片机却显得逊色了。这些各大电子生产商推出的单片机都兼容51?指令、并在51?的基础上扩展一些功能而内部结构是与51?一致的。?STC89C52有40个引脚，4个8位并行I/O口，1个全双工异步串行口，同