I／O口的扩展与应用 课程设计说明书.doc

目 录 一 理论部分 1 1课题要求与内容 1 2 系统方案设计 1 3 系统硬件的设计 1 4 系统软件设计 二 实践部分 4 1 系统硬件原理简介 2 系统硬件调试中出现的问题及解决措施 3 系统软件 3.1 软件设计 3.2软件调试中出现的问题及解决措施 10 三 附录 11 一 理论部分 理论设计课题名称：I/O口的扩展与应用 1课题要求与内容对基于单片机的系统进行设计系统功能为：以MCS-51系列单片机作为控制核心，2 系统方案设计 本设计采用单片机STC2C5A16S2和外围接口8155、发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以STC2C5A16S为核心，辅以简单的设备和必要的电路，设计了一款读取开关状态，输出数据并且驱动发光二极管显示出来，并编写简单的程序，使其能够工作。 3 系统硬件的设计 采用的系统电路原理图如图所示系统由控制模块、显示模块、电源模块部分组成。 图1 系统电路原理图STC2C5A16S2。 STC2C5A16S2的晶振及复位电路按典型电路设计，元器件参数如图2中所示，晶振频率选为12MHz。P10~P17用于控制8个发光二极管。由于STC2C5A16S2使用片内的8KB的Flash程序存储器，所以片内外程序存储器选择引脚 /VPP接＋5V电源。 图控制模块原理图2 指示灯显示模块指示采用发光二极管。色发光二极管的阴极通过电阻接地，阳极接P1当发光电流为6mA时，限流电阻按公式R=（5-1.8）/0.006计算，为510Ω。 图3指示灯显示模块 图4电源电路 4 系统软件设计 I/O口的扩展与应用系统软件主要分为主程序、特种车中断服务子程序二部分。 .4.1 主程序 主程序主要负责总体程序管理功能，包括初始化部分与人机交互设定部分。由于采用动态扫描方式显示，因此主程序大部分时间调用扫描显示程序。主程序流程图如图所示。 图主程序流程图STC2C5A16S2，相当于8031。下面我们就对本系列单片机的内部组成及信号引脚进行说明。 ㈠STC2C5A16S2单片机的基本组成： 1) 中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。有运算电路和控制电路，其中控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调的工作。例如定时控制电路和振荡电路均属于控制电路。单片机执行程序就是在控制电路的控制下进行的。首先从程序存储器读出指令，送指令寄存器保存；然后送指令译码器进行译码，译码结果送定时控制电路，有定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号；再送到系统的各个部件去控制相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，而执行程序就是不断地重复这一过程。 2) 内部数据存储器（内部RAM） STC2C5A16S2芯片中共有256个RAM单元，通常把这256个单元按其功能划分为两部分：低128单元（单元地址00H～7FH）和高128单元（单元地址80H～FFH）。内部RAM的高128单元是供给专用寄存器使用的，其单元地址为80H～FFH。因这些寄存器的功能已作专门规定，故称之为专用寄存器（Special Function Register），也可称为特殊功能寄存器SFR区。但高128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是低128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。片内低128字节RAM是用户真正可以存取随机数据的数据存储器，其地址为00H-7FH。 3) 定时/计数器 STC2C5A16S2共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。 4) 并行I/O口 STC2C5A16S2共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入/输出。每个口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和输入缓冲器。实际上，它们已被归入专用寄存器之列，并且具有字节寻址和位寻址功能。在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口分时传送，高8位地址由P2口传送。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均可作为双向的I/O端口使用。 5) 串行口 STC2C5A16S2单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。 6) 中断控制系统 STC2C5A16S2单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源，即外中断两个，定时/计数中断两个，串行中断一个。全部中断分为高级和低级共两个优先级别。 7) 时钟电路 STC2C5A16S2芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许