單片機理論論文范文

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第1篇

我所做的單片機串行通信發射機主要在實驗室完成,參考有關的書籍和資料，個人完成電路的設計、焊接、檢查、調試，再根據自己的硬件和通信協議用匯編語言編寫發射和顯示程序，然后加電調試，最終達到準確無誤的發射和顯示。在這過程中需要選擇適當的元件，合理的電路圖扎實的焊接技術，基本的故障排除和糾正能力，會使用基本的儀器對硬件進行調試，會熟練的運用匯編語言編寫程序，會用相關的軟件對自己的程序進行翻譯，并燒進芯片中，要與對方接收機統一通信協議，要耐心的反復檢查、修改和調試，直到達到預期目的。

單片機串行通信發射機采用串行工作方式，發射并顯示兩位數字信息，既顯示00-99，使數據能夠在不同地方傳遞。硬件部分主要分兩大塊，由AT89C51和多個按鍵組成的控制模塊，包括時鐘電路、控制信號電路，時鐘采用6MHZ晶振和30pF的電容來組成內部時鐘方式，控制信號用手動開關來控制，P1口來控制，P2、P3口產生信號并通過共陽極數碼管來顯示，軟件采用匯編語言來編寫，發射程序在通信協議一致的情況下完成數據的發射，同時顯示程序對發射的數據加以顯示。

畢業設計的目的是了解基本電路設計的流程，豐富自己的知識和理論，鞏固所學的知識，提高自己的動手能力和實驗能力，從而具備一定的設計能力。

我做得的畢業設計注重于對單片機串行發射的理論的理解，明白發射機的工作原理，以便以后單片機領域的開發和研制打下基礎，提高自己的設計能力，培養創新能力，豐富自己的知識理論，做到理論和實際結合。本課題的重要意義還在于能在進一步層次了解單片機的工作原理，內部結構和工作狀態。理解單片機的接口技術，中斷技術，存儲方式，時鐘方式和控制方式，這樣才能更好的利用單片機來做有效的設計。

我的畢業設計分為兩個部分，硬件部分和軟件部分。硬件部分介紹：單片機串行通信發射機電路的設計，單片機AT89C51的功能和其在電路的作用。介紹了AT89C51的管腳結構和每個管腳的作用及各自的連接方法。AT89C51與MCS-51兼容，4K字節可編程閃爍存儲器，壽命：1000次可擦，數據保存10年，全靜態工作：0HZ-24HZ，三級程序存儲器鎖定，128*8位內部RAM，32跟可編程I/O線，兩個16位定時/計數器，5個中斷源，5個可編程串行通道，低功耗的閑置和掉電模式，片內震蕩和時鐘電路，P0和P1可作為串行輸入口，P3口因為其管腳有特殊功能，可連接其他電路。例如P3.0RXD作為串行輸出口，其中時鐘電路采用內時鐘工作方式，控制信號采用手動控制。數據的傳輸方式分為單工、半雙工、全雙工和多工工作方式；串行通信有兩種形式，異步和同步通信。介紹了串行串行口控制寄存器，電源管理寄存器PCON，中斷允許寄存器IE，還介紹了數碼顯示管的工作方式、組成，共陽極和共陰極數碼顯示管的電路組成，有動態和靜態顯示兩種方式，說明了不同顯示方法與單片機的連接。再后來還介紹了硬件的焊接過程，及在焊接時遇到的問題和應該注意的方面。硬件焊接好后的檢查電路、不裝芯片上電檢查及上電裝芯片檢查。軟件部分：在了解電路設計原理后，根據原理和目的畫出電路流程圖，列出數碼顯示的斷碼表，計算波特率，設置串行口，在與接受機設置相同的通信協議的基礎上編寫顯示和發射程序。編寫完程序還要進行編譯，這就必須會使用編譯軟件。介紹了編譯軟件的使用和使用過程中遇到的問題，及在編譯后燒入芯片使用的軟件PLDA，后來的加電調試，及遇到的問題，在沒問題后與接受機連接，發射數據，直到對方準確接收到。在軟件調試過程中將詳細介紹調試遇到的問題，例如：通信協議是否相同，數碼管是否與芯片連接對應，計數器是否開始計數等。

我所設計的單片機串行接口現在已經發展到無線收發的階段，本文參考無線發射部分就是參考南華大學黃智偉、朱衛華的《單片機與嵌入式系統應用》一文，該串行無線發射電路結構簡單、工作可靠，可方便地在單片機與單片機之間，構成一個點對點、一點對多點的無線串行數據傳輸通道。單片機無線串行接口電路由MICRF102單片發射器芯片、MICRF007單片接收器芯片組成，工作在300~440MHzISM頻段；具有ASK調制和解調能力，抗干擾能力強，適合工業控制應用；采用PLL頻率合成技術，頻率穩定性好；接收靈敏度高達－96dBm，最大發射功率達－2.5dBm；數據速率可達2Kb/s；低工作電壓：4.75~5.5V；功耗低，接收時電流3mA，發射時電流7.75mA，接收待機狀態僅為0.5μA，發射待機狀態僅為1.0μA；可用于單片機之間的串行數據無線傳輸，也可在單片機數據采集、遙測遙控等系統中應用。

最后介紹了畢業設計做完后的結論以及自己的心得體會。

2硬件

2.1硬件的基本組成：

單片機89C51、6M晶震、30pF電容、22uf/10V電容、1K電阻、共陽極數碼顯示管、按鍵。

2.2電路圖

（見附錄A）

2.3硬件介紹

2.3.1單片機概述

單片機也被稱作“單片微型計算機”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。單片機一詞最初是源于“SingleChipMicrocomputer”,簡稱SCM。隨著SCM在技術上、體系結構上不斷擴展其控制功能，單片機已不能用“單片微型計算機”來表達其內涵。國際上逐漸采用“MCU”(MicroControllerUnit)來代替，形成了單片機界公認的、最終統一的名詞。為了與國際接軌，以后應將中文“單片機”一詞和“MCU”唯一對應解釋。在國內因為“單片機”一詞已約定俗成，故而可繼續沿用。

2.3.1.1單片機的發展歷史

如果將8位單片機的推出作為起點，那么單片機的發展歷史大致可以分為以下幾個階段：

第一階段（1976—1978）：單片機的探索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS-48的推出是在工控領域的探索，參與這一探索的公司還有Motorola、Zilog等。都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單片機”一詞即由此而來。

第二階段（1978—1982）：單片機的完善階段。Intel公司在MCS-48基礎上推出了完善的、典型的單片機系列MCS-51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結構。

1.完善的外部總線。MCS-51設置了經典的8位單片機的總線結構，包括8位數據總線、16位地址總線、控制總線及具有多機通信功能的串行通信接口。

2.CPU功能單元的集中管理模式。

3.體現工控特性的地址空間及位操作方式。

4.指令系統趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。

第三階段（1982—1990）：8位單片機的鞏固發展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機，將一些用于測控系統的模數轉換器、程序運行監視器、脈寬調制器等納入片中，體現了單片機的微控制器特征。

第四階段（1990—）：微控制器的全面發展階段。隨著單片機在各個領域全面、深入地發展和應用，出現了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機，以及小型廉價的專用型單片機。

2.3.1.2單片機的發展趨勢

目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展，今后單片機的發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗化、低電壓化、低噪聲與高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低價格化、電路內裝化和串行擴展技術。隨著半導體集成工藝的不斷發展，單片機的集成度將更高、體積將更小和功能將更強。

2.3.1.3單片機的特點

單片機主要有如下特點：

1.有優異的性能價格比。

2.集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內部采用總線結構，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性和抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環境下工作。

3.制功能強。為了滿足工業控制的要求，一般單片機的指令系統中均有極豐富的轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。

4.低功耗、低電壓，便于生產便攜式產品。

5.外部總線增加了I2C（Inter-IntegratedCircuit）及SPI(SerialPeripheralInterface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結構。

6.單片機的系統擴展和系統配置較典型、規范，容易構成各種規模的應用系統。

2.3.1.4單片機的應用

由于單片機具有顯著的優點，它已成為科技領域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應用遍及各個領域，主要表現在以下幾個方面：

1.單片機在智能儀表中的應用

2.單片機在機電一體化中的應用

3.單片機在實時控制中的應用

4.單片機在分布式多機系統中的應用

5.單片機在人類生活中的應用

單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面，另一方面，單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能通過單片機來實現了。這種用軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是對傳統控制技術的一次革命。

A：由單片機組成控制器的結構和特點：

單片微型計算機是微型計算機發展中的一個重要分支，是把構成一臺微型計算機的主要部件如中央處理器(CPU)、存儲器(RAM/ROM)和各種功能I/O接口集成在一塊芯片上的單芯片微型計算機(SingleChipMicroComputer),簡稱單片機.由于它的結構與指令功能都是按工業控制要求設計的,且近年來單片機著力擴展了各種控制功能如A/D、PWM等,因此我們更多時候稱其為一個單片形態的微控制器(SingleChipMicroController),或直接稱其為微控制器(MicroController)。

B：用單片機組成的微機控制系統具有以下特點:

1.受集成度限制,片內存儲器容量較小,一般片內ROM小于4—8K字節,片內RAM小于256字節;但可在外部進行擴展,如MCS—51系列單片機的片外可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、靜態隨機存儲器(SRAM)可分別擴展至64K字節。

2.可靠性高。單片機芯片本身是按工業控制環境要求設計的,其抗工業噪聲的能力優于一般通用CPU;程序指令及其常數、表格固化在ROM中不易破壞;常用信號通道均在一個芯片內,故可靠性高。

3.易擴展。片內具有計算機正常運行所必須的部件,芯片外部有許多供擴展用的總線及并行、串行輸入/輸出端口,很容易構成各種規模的微機控制系統。

4.控制功能強。為了滿足工業控制要求,單片機的指令系統中有極豐富的條件分支轉移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。一般來說,單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微處理器。

5.一般的單片機內無監控程序或系統管理軟件,軟件開發工作量大。但近年來已開始出現了片內固化有BASIC解釋程序及FROTH操作系統的單片機,使單片機系統的開發提高了一個新水平。

此外,單片機成本低、集成度高、控制功能多,可靈活地組裝成各種智能控制裝置,并能有針對性設計成專用系統,解決從簡單到復雜的各種需要,實現最佳的性價比。特別是單片機與傳統機械產品相結合,使原有機械產品的結構簡化、控制智能化。如數控機床就是典型實例。近年來,單片機發展極快,其產量占微機產量的70%以上。目前，至少有50個系列400余種機型，性能和結構各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列單片微型計算機。國內普及的幾乎都是INTEL公司的產品。

第2篇

近年來隨著計算機在社會領域的滲透和大規模集成電路的發展，單片機的應用正在不斷地走向深入，由于它具有功能強，體積小，功耗低，價格便宜，工作可靠，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關的系統，越來越廣泛地應用于自動控制，智能化儀器，儀表，數據采集，軍工產品以及家用電器等各個領域，單片機往往是作為一個核心部件來使用，在根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。

本次做的數字鐘是以單片機（AT89C51）為核心，結合相關的元器件（共陰極LED數碼顯示器、BCD-鎖存/7段譯碼/驅動器CC4511等），再配以相應的軟件，達到制作簡易數字鐘的目的，其硬件部分難點在于元器件的選擇、布局及焊接。

關鍵詞：單片機AT89C51共陰極LED數碼顯示器BCD-鎖存/7段譯碼/驅動器CC4511

Abstract

Inrecentyears,withcomputersintheinfiltrationandthedevelopmentoflarge-scaleintegratedcircuits.SCMapplicationissteadilydeepening,asithasstrongfunction,smallsize,lowpowerdissipation,lowprices,reliable,easytousefeatures,itisparticularlysuitedtoandcontrolofthesystem,increasinglywidelyusedinautomaticcontrol,intelligentinstruments,gauges,dataacquisition,militaryproductsandhouseholdappliances,andotherareas,isoftenmicrocontrollerasacorecomponenttouse,Inlightofspecifichardwarearchitecture,andapplication-specificsoftwarefeaturesobjectcombinetomakeperfect.

ThefiguresdobellonSCM(AT89C51)atthecore,Combinedwiththecomponents(atotalofcathodeLEDdigitaldisplay,BCD-latch/7ofdecoding/actuatorCC4511),andfactoringinthecorrespondingsoftware,Easytoproducedigitalclockpurposes,aspartofthehardwarecomponentsisadifficultchoice,layoutandwelding.

Keywords:SingleChipMicrocomputerAT89C51TotalcathodeLEDfiguresdisplayBCD-thelocksave/7thesegmentstranslatecode/actuatorCC4511

目錄

摘要2

Abstract2

目錄3

引言4

第一章題目5

1.2、課程設計目的5

第二章單片機發展歷史5

2.1三大階段5

2.2如果將8位單片機的推出作為起點6

2.3單片機的發展趨勢7

第三章單片機的組成及特點9

3.1單片機的組成9

3.2單片機的特點9

3.3單片機的分類10

第四章單片機的應用10

4.1單片機的應用分類10

第五章數字種的構成12

5.1數字鐘的構成12

5.2實驗中所需的器材12

5.3方案選擇與相關技術13

5.4AT89C51的單片機簡介13

5.4.1主要特性15

5.4.2管腳說明16

5.4.3振蕩器特性18

5.5CC4511集成簡介19

5.5.14511集成分析19

5.5.24511的邏輯圖20

5.6LED數碼顯示器簡介21

5.6.1LED數碼顯示器的結構21

5.6.2LED數碼顯示器有兩種連接方法22

第六章電路設計22

6.1電路接法22

6.1.1晶體振蕩器與AT89C51的接法22

6.1.2單片機AT89C51的銀腳的連接23

6.1.3譯碼器CC4511的銀腳連接23

6.2數字鐘電路圖24

第七章調試過程：26

1）檢測AT89C51運行否26

2）七段數碼管26

總結26

參考文獻26

致謝27

引言

20世紀末，電子技術獲得了飛速的發展，在其推動下，現代電子產品幾乎滲透了社會的各個領域，有力地推動了社會生產力的發展和社會信息化程度的提高，同時也使現代電子產品性能進一步提高，產品更新換代的節奏也越來越快。

時間對人們來說總是那么寶貴，工作的忙碌性和繁雜性容易使人忘記當前的時間。忘記了要做的事情，當事情不是很重要的時候，這種遺忘無傷大雅。但是，一旦重要事情，一時的耽誤可能釀成大禍。

目前，單片機正朝著高性能和多品種方向發展趨勢將是進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和電路內裝化等幾個方面發展。下面是單片機的主要發展趨勢。

單片機應用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能，現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統控制技術的一次革命。

第3篇

隨著我國社會經濟的發展，城市化、城鎮化進程的加快，道路交通堵塞問題日趨嚴重，如何對交通進行合理的管理和調度而盡可能減少堵車現象成為目前我國很多地方尤其是特大城市急需解決的問題，顯然交通燈在其中起著不可或缺的作用。本文就控制交通燈的方法進行了討論，分析了各種方案的性價比，并用軟、硬件加以實現。而后，對六車道以上道路的“十字交叉路通燈控制”進行了分析。最后，還對城市交通燈網的控制進行了展望。希望能給有關政府部門一些參考，更好地改善我們的城市交通。現今的交通發展迅速，車輛極具增加，馬路不斷擴寬，人行橫道相對較少。在車流量較大的地段即便有人行橫道，行人也很難通過馬路。行人自控指示燈系統可以有效的改善這種狀況。特別是像北京這樣的大都市，經濟飛速發展，車輛繁多，人口密集。緩解交通已成為當務之急.例如在我們新校區西門口(塔南路)就是這種情況,每天進出校門的學生特別多,大多還需要穿過這條繁忙的高速公路,這為學校師生帶來大大的不便.該系統主要應用于交通領域，具有較高的實用價值。該系統利用紅燈,黃燈,綠燈來指揮車輛和行人，以達到車輛停止，行人通行的目的,減少了交通擁擠現象,為行人節省了時間,即保證行人過馬路時的安全，也減輕了交管部門的負擔。本產品面對公共交通設施，并不注重經濟收益，而是注重以后潛在的發展，從而帶動相關產業。用戶可以完全掌握行人自控指示燈系統的操作方法，以及各個按鍵的作用科學技術的突飛猛進直接把我們帶進了信息化的社會，計算機的應用已普及到經濟和社會生活的各個領域.

第二章設計要求與任務

第一節目的和要求:

1、實驗要求：

編寫程序，以89c52的端口作為輸出口，控制4個雙色LED燈(可發紅、綠、黃光)，模擬十字路通燈管理。

2、實驗目的：

(1)學習I／0口擴展方法；掌握89c52的工作原理以及編程方法，了解軟件與硬件的調試技術。

(2)學習模擬交通燈控制方法；(3)學習雙色LED燈的使用；

第二節設計任務和設計內容:(CPU均采用89c52)

1.軟件延時實現模擬路通燈控制：(如圖1)

實驗效果:軟件延時控制A﹑C路口紅燈，B﹑D路口綠燈亮60秒；然后A﹑C路口不變，B﹑D路口綠燈閃5下，然后B﹑D路口黃燈亮；再變為A﹑C路口綠燈，B﹑D紅燈延時3秒；然后A﹑C路口綠燈閃5下，再黃燈亮，B﹑D不變。再循環······。并將綠燈剩余時間顯示在LED上(該項編程可將其結果顯示在計算機屏幕上代替)。

初始化

設置89c52

為輸出

C口為輸出

清LED

BD,AC四個方向全為紅短延時

BD方向亮綠燈60秒

AC方向亮紅燈

BD方向綠燈閃五次，AC方向燈不變

BD方向為黃燈延時

AC方向燈不變

有鍵按下？

有鍵按下？

BD方向亮紅燈并延時3秒，AC方向亮綠燈

有鍵按下？

有鍵按下？

狀態0

狀態1

狀態2

狀態3

有鍵按下？

BD方向燈不變，

AC方向綠燈閃五次

狀態4

BD方向燈不變，

AC方向黃燈延時

狀態4

返回DOS

狀態1

狀態3

狀態4

狀態2

循環

運行

（圖2流程圖）

2.89c52定時器控制模擬交通燈:

實驗效果:軟件延時控制A﹑C路口紅燈，B﹑D路口綠燈亮50秒；其余要求和第1點中的相同。

第三章設計方案及評估論證

第一節題意分析：

雖然題目是四個路口，其實這是用于人行橫道處的

交通燈，也可用于不允許拐彎的主﹑副街道的交叉口處。

如圖1所示，B、D方向是雙向車道；A、C方向是人行橫道。或者將BD看作主街道，而AC看作副街道，也是可以的。

第二節工作原理說明：

1.工作原理說明：

此方案是通過并行接口芯片89c52A和計

算機的硬件連接，以及通過軟件延時的方法進行軟件

編程，來實現十字路通燈的模擬控制。如圖2（89c52A芯片）所示，1.主控制單片機