1、一、 引言隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，單片機控制無疑為人帶來了諸多方便，他的性能雖然與 PC 機無法相比，但它體積小，價格低，高可靠性，智能性，實時性，可塑性好等優(yōu)點， 使它應(yīng)用于諸多控制領(lǐng)域。近年來，隨著電子技術(shù)和微機計算機的迅速發(fā)展，單片機 的檔次不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴大，已在工業(yè)控制、尖端科學、智能儀器 儀表、日用家電、汽車電子系統(tǒng)、辦公自動化設(shè)備、個人信息終端及通信產(chǎn)品中得到 了廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化的核心部件。80C51是INTEL公司MCS-5係列單片機中最基本的產(chǎn)品，采用 INTEL公司可靠的 CHMO工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機，屬于標準的 MCS-5

2、1的HCMO產(chǎn)品，結(jié)合了 HMO的高速和高密度技術(shù)及 CHMO的低功耗特征，繼承和擴展了 MCS-48單片機的體系 結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。80C51內(nèi)置中央處理單元、128字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM 32個雙向 輸入/輸出(I/O口、2個16位定時/計數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信 口，片內(nèi)時鐘振蕩電路。此外，80C51還可工作于低功耗模式，可通過兩種軟件選擇空 閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié) CPU而 RAM定時器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功 能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內(nèi)其它功能。80C51有PDIP(40pin> 和 PLCC(44pin>兩種

3、封裝形式。1.1.1 課程設(shè)計的意義：課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識 ,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題 ,鍛煉實踐 能力的重要環(huán)節(jié) , 是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程 . 隨著科學技術(shù)發(fā)展的 日新日異，單片機技術(shù)已經(jīng)成為當今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說 得是無處不在。因此作為二十一世紀的大學來說掌握數(shù)字電子技術(shù)是十分重要的。而 課程設(shè)計是深入學習，真正掌握單片機原理與接口技術(shù)的有效途徑： 1、有利于基礎(chǔ) 知識的理解通過單片機原理與接口技術(shù)的學習，掌握了數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)知識和基本 技能，具備了在日常生活與學習中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)解決問題的基本態(tài)度與基本能力。但 是，對于器件選擇

4、、電路仿真模擬、電路搭建等知識內(nèi)容的理解比較膚淺。通過課程 設(shè)計就能真正理解，從而進一步加強理論知識的學習。2、有利于邏輯思維的鍛煉在常規(guī)的理論學習中，我們的思維常常處于混亂的狀 態(tài)。寫起作文來前言不搭后語，解起數(shù)學題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓練的結(jié)果。課程設(shè)計設(shè)計是公認的、最能直接有效地訓練創(chuàng)新思維，培養(yǎng)分析問題、解決問 題能力的途徑之一。整個設(shè)計過程都需要有條理地構(gòu)思，中間有猜測設(shè)想、判斷推理 的抽象思維訓練，也有分析問題、解決問題、預(yù)測目標等能力的培養(yǎng)。 3 、有利于 治學態(tài)度的培養(yǎng)。在課程設(shè)計中，會遇到各種問題和困難，可能要通過幾次乃至十多 次的反復(fù)修改、調(diào)試，才能成功，但這種現(xiàn)象

5、會隨著學習的深入而慢慢改觀?？梢耘?養(yǎng)嚴謹治學、一絲不茍的科學精神和不怕失敗、百折不撓品格。1.1.2 設(shè)計目的1、通過課程設(shè)計，掌握以單片機核心的電路設(shè)計的基本方法和技術(shù)，了解表關(guān)電 路參數(shù)的計算方法。2通過實際程序設(shè)計和調(diào)試，逐步掌握模塊化程序設(shè)計方法和調(diào)試技術(shù)。 3通過完成一個包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程，使學生了解開發(fā)一單片機應(yīng)用 系統(tǒng)的全過程，為今后從事相應(yīng)的工作打下基礎(chǔ)。1.2 設(shè)計任務(wù)設(shè)計要求：利用溫度傳感器和 ADC0809采用中斷方式設(shè)計一個溫度測試系統(tǒng)，每 隔2秒測量一次，將測試結(jié)果 十進制）在LED上顯示出來。定義一個保持按鍵，當按 下該鍵時，將當前的測試值保持不變

6、按鍵不動作時為正常測量顯示）。溫度顯示格式 為：XXXS。溫度測量范圍為： 20100二系統(tǒng)設(shè)計2.1硬件設(shè)計總體設(shè)計框圖：根據(jù)課題，溫度采集部分選擇常用的 PtIOO熱敏電阻，其電阻溫度系數(shù)為 3.9 X 10 3/C, 0C時電阻值為100Q,電阻變化率為0.3851 Q/C。鉑電阻溫度傳感器精度 高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，在+10C+150C范圍內(nèi)，阻值與溫度的關(guān)系線性度非常好，通常把這一溫度范圍作為有效溫度 范圍，本題目要求的溫度范圍是+20C+100C，正好位于有效范圍內(nèi)，故溫度采集電 路部分相對較為簡單。51單片機與ADC0809顯示器以及鎖存

7、器部分的電路已經(jīng)具有比較成熟的連接方法，因此硬件電路的設(shè)計比較簡單。根據(jù)以上分析，可以得出系統(tǒng)的原理框圖如下:8t_0溫度采集電路的設(shè)計1溫度采集電路設(shè)計如片機74LS373鎖存器鎖存器系統(tǒng)的原理框圖下，電路圖如圖2所示:圖2溫度采集電路圖LED顯示器R57R5EADC0809將Pt通濾波放大平W1>/(R5*輸出也應(yīng)為00接入一個差動運算放大器 t電路,其放大倍數(shù)為<R1倍。當溫度其電壓1+RW1)1Uk放大倍數(shù)為左R6/R5R601k溫度采集電路其后再接入一個低PT”放大倍數(shù)為R6(R11AzS D12電壓差為1M白0，所以 L» uTEXT： 的電阻值與輸 李D11

8、 1N970F所以整個電路的11I/R9c差動運算放co禪用電位器20kLM358N =' - IR61.<R.t/<1000C + Rt) 0為0C時1NS706| 出電壓Ucut的關(guān)系為：a" R53i<4+050144Rw1)J 1QkL.O.0099)Pt1:TF/R621k的溫度范圍為20100C ,又希望輸出電壓;r 05V之間所以,最終得到輸出電壓與所測溫度的關(guān)系為Uout=1108.8<(100+0.385T刃(10100+0.385T> 0.0099)單片機接口電路設(shè)計單片機接口電路主要由單片機 80C51、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08

9、09集成芯片8255A鎖 存器74LS373以及數(shù)碼顯示器組成.各電路組成部分簡要介紹如下:1、單片機80C51該系列單片機是采用高性能的靜態(tài)80C51設(shè)計，由先進CMOS工藝制造并帶有非易失性Flash程序存儲器，全部支持12時鐘和6時鐘操作，P89C51X2和 P89C52X2/54X2/58X2，分別包含 128 字 節(jié)和256字節(jié)RAM 32條I/O 口線3個 16位定時/計數(shù)器，6輸入4優(yōu)先級嵌 套中斷結(jié)構(gòu)，1個串行I/O 口，可用于多 機通信I/O 擴展或全雙工UART以及片內(nèi) 振蕩器和時鐘電路。此外，因為器件采用 了靜態(tài)設(shè)計，可提供很寬的操作頻率范 圍，頻率可降至0?？蓪崿F(xiàn)兩個由

10、軟件選 擇的節(jié)電模式，空閑模式和掉電模式，空 閑模式凍結(jié)CPU但RAM定時器，串口和中 斷系統(tǒng)仍然工作。掉電模式保存RAM的內(nèi)pi.otuPOOP1J/T2EXP0】PL2P0.2PI.3P03PL4K0C5 i卩04Pi.580C52P0 5Pi GP06PI.7|N).7P2.0P3.2/IN：P2.1P2.2P3 5/T1P2.3P2 4P2.SEA/論P2.6XTAL1P2.7XTA1.2P3.0 RXDRSTP3A IXD円驛麗AI.E- I'KCGI'SI NP3 6/W R3藥374363332Bn15bl2?A3127¥ISHJ7祐容，但是凍結(jié)振蕩器將

11、導致所有其它的片 內(nèi)功能停止工作。因為設(shè)計是靜態(tài)的時鐘 可停止而不會丟失用戶數(shù)據(jù)運行可從時 鐘停止處恢復(fù)圖3 50C51單片機引腳圖2、 8255A8255A，具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入 /輸出接口電路。它 是一片使用單一 +5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強，使用靈活，通過它 CPU可直接與外設(shè)相連接。其引腳圖如下：8255A在使用前要寫入一個方式控制字，選擇A、B、C三個端口各自的工作方式，共有三種。方式0 :基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進行的I/O方式。其中A、B、C 口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出。方式1 :選通I/

12、O,此時接口和外圍設(shè)備需聯(lián)絡(luò)信號進行協(xié)調(diào)，只有A 口和B口可以工作在方1，此時C 口的某些線被規(guī)定為 A 口或B 口與外圍設(shè)備的聯(lián)絡(luò)信 號，余下的線只有基本的I/O功能，即只工作在方式 0。方式2:雙向I/O方式，只 有A 口可以工作在這種方式， 該I/O線即可輸入又可輸出， 此時C 口有5條線被規(guī)定為A 口和外圍設(shè)備的雙向聯(lián)絡(luò)線， 口剩下的三條線可作為 B 口方 式1的聯(lián)絡(luò)線，也可以和 B 口 一起方式0的I/O線。圖4 8255A引腳圖3、ADC0809ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進行模12 3 4 3 6 7 00 9110:115I 1 41 1 5H61 1 71

13、 i8礦39 138 137IM35 134 133 132 131 130 129I勞26 125 124 123 122 121 IPAt-RESETf 6 譏D)SV<x 一 PBt1 PR? b-FB, PB* -PB,型 iDDA iDDB lBDC數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個 8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中EOC 片 0ECLOCK心GNDALE1*1 的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。其引腳圖如下圖 5所示：1 主要特性1） 8路8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。2 ）轉(zhuǎn)換時間為100卩s3）模擬輸入電壓范圍 0+ 5V,不需零點和滿刻度校準。4

14、）低功耗，約15mW2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是 CMOSI片型逐次逼近式 A/ D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖 存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/ A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近3 外部特性ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。各引腳功能如下：IN0IN7 : 8路模擬量輸入端。圖5 ADC0809引腳圖2-12-8 : 8位數(shù)字量輸出端。ADDA ADDB ADDC 3位地址輸入線，用于選通 8路模擬輸入中的一路ALE:地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START A / D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖使其啟動EOC A / D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 A/ D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此

15、端輸出一個高電 平。OE數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KH乙REF<+、REFv-）:基準電壓。ADC0809的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存 器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄 存器復(fù)位。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC俞出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當0E輸入高電平 時，輸

16、出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。4、74LS373簡要說明：373為三態(tài)輸出的八 D透明鎖存器,373的輸出端0007可直接與總線相連。當三態(tài)允許控制端 0E為低電平時，0007為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載 或總線。當0E為高電平時，0007呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負 載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端LE為高電平時，0隨數(shù)據(jù)D而變。當LE為低電平時，0被 鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當LE端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV>引出端符號：D0D7數(shù)據(jù)輸入端0E三態(tài)允許控制端 <低電平有效）LE鎖存允許端000

17、7輸出端5、單片機接口電路圖經(jīng)過以上分析，用 Protues繪制的單片機接口電路如下圖 6所示：s-mJI±丄丄miU15FjQXdHJMIMM2間NJW口 OffK31lt2»DWME ftP25*iU P1W1LPWPLIm陽而m口噸nsrin-r-iilarap一 主 THLelllLl杖 < :r - - -單三、軟件設(shè)計3.1主程序主程序的主要功能是負責數(shù)據(jù)指針 ADC0809 8255A外部中斷INTO和定時中斷1 各參數(shù)的初始化，溫度的實時顯示、讀出并處理測量的當前溫度值，溫度測量每2s進行一次均設(shè)置在中斷服務(wù)程序中其程序流程見圖7所示。開程序流程圖3.

18、2顯示溫度子程序初始化數(shù)據(jù)指針RAM顯示溫度子程序的主要功能是讀出經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理后并且以存儲于顯示緩沖單元中的溫度值，顯示緩沖單兀定義在 40H 41H 42H,其程序流程圖如圖8所示:初始開始DC、8255A初始化8255An初始化INTO和T1指針指向顯示緩沖單元-C"結(jié)束圖8查表子程序流程圖輸出位控口信息到位控口J轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，進行溫度處理，并且轉(zhuǎn)溫度處理子程序主要是從ADC080如讀入換為十進制數(shù)，分別取出小數(shù)位、個位、十位數(shù)字存儲到顯示緩沖單元中，等待顯9所示1O開始暫存轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)圖9溫度處理子程序流程圖3.4、外部中斷0服務(wù)子程序此中斷服務(wù)程序主要是為了定義保持按鍵，程序中用

19、R1標記中斷次數(shù)，并利用算法判別R1的奇偶性，當R1為奇數(shù)時，即一直顯示當前溫度值，而當再來一個外部按 鍵信號時，R1變?yōu)榕紨?shù)，此時直接跳至中斷返回語句，進行正常測量顯示。其程序流 程圖如圖10所示：口加1( 開始 J循環(huán)顯示正常采集轉(zhuǎn)換Y -獲取小數(shù)位存儲至40HC結(jié)束)圖10外部中斷-0服務(wù)子程序3.5、定時中斷2S服務(wù)子程序此定時中斷服務(wù)子程序主要是為了定時2S，定時中斷一采用工作方式1,每次可以 定時100mS, TH1的初值為3CH, TL1的初值為0B0H，定時器方式寄存器TMOD的值為 10H，為達到定時2S,需要在程序中定義循環(huán)變量R0來實現(xiàn)循環(huán)200次。其程序流程圖 如圖11

20、所示：NY重新給T1賦值執(zhí)行200次了嗎?產(chǎn)生中斷信號返回圖ii定時2s服務(wù)子流程圖以上分析是軟件設(shè)計的核心部分，經(jīng)過編程實現(xiàn)可以得到此溫度測試系統(tǒng)的完 整匯編程序，各個部分的匯編程序見附錄二。四、結(jié) 語1、過程總結(jié)：在這次設(shè)計中遇到了很多實際性的問題，在實際設(shè)計中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的 東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且 要不斷地更正以前的錯誤思維。一切問題必須要靠自己一點一滴的解決，而在解決的 過程當中會發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。對于單片機設(shè)計，其硬件電路是比較簡單的，主 要是解決程序設(shè)計中的問題，而程序設(shè)計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題 的邏輯

21、思維和創(chuàng)新能力，它才是一個設(shè)計的靈魂所在。因此在整個設(shè)計過程中大部分 時間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個子程序才 是關(guān)鍵的問題所在，這需要對單片機的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說單片機的設(shè)計是軟件 和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。在程序方面，這次單片機課設(shè)內(nèi)容包括LED顯示、中斷服務(wù)等。我的經(jīng)驗教訓是，寫程序注釋寫得越詳細越好、不要怕麻煩。編寫 程序前要畫流程圖有助于寫程序以及日后查錯。其次，這次課程設(shè)計讓我充分認識到 團隊合作的重要性，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結(jié)協(xié)作的精神， 只有分工協(xié)作才能保證整個項目的有條不絮。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，

22、做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的 功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件映象深 刻。認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準， 課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。單片機課程設(shè)計，是對單片機知識的驗證，可以 幫助我們理解鞏固所學知識，激發(fā)我們對單片機課程的興趣，更鍛煉了我們獨立思 考、開拓創(chuàng)新的能力。2、心得體會：設(shè)計過程，好比是我們?nèi)祟惓砷L的歷程，常有一些不如意，難免會遇到各種各樣 的問題。在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可 以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，

23、因此耗費在這上面的時間用去很多。在 設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我們通過查閱大量有關(guān)資料，遇到實在搞不明白的問題就會及時請教老 師，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西， 也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工 作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過 程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然單片機課程設(shè)計不在大綱要求范圍內(nèi)，但我們很高興老師給我們加了此次課 程設(shè)計，給了我們一個動手操作的機會，加深了理論知識的學習，通過實際應(yīng)用，進 一步熟悉和

24、掌握了單片機的結(jié)構(gòu)、工作原理、接口技術(shù)，掌握了模塊化程序設(shè)計方法 和調(diào)試技術(shù)、完成了包括電路設(shè)計和程序開發(fā)的完整過程，了解了開發(fā)一單片機應(yīng)用 系統(tǒng)的全過程，通過這樣的經(jīng)歷，不但使我們增長了知識面，提高了我們學習新知識 的能力，更加強了我們動手能力的鍛煉，培養(yǎng)了我們發(fā)現(xiàn)問題，思考問題，解決問題 的能力。在以后的學習生活中，我們將更加積極主動的參加各次動手能力鍛煉，為將 來自身的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。參考文獻：1 郭文川單片機原理與接口技術(shù)中國農(nóng)業(yè)出版社 2007年.2 胡漢才.單片機原理及接口技術(shù) 第二版）.清華大學出版社 2003年.3 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ).第五版.高等教育出版社出版.4 宋

25、濤.通用集成電路速查手冊.第二版.山東科學技術(shù)出版社.5 韓廣興.電子元器件與實用電路基礎(chǔ).修訂版.電子工業(yè)出版社附錄一：硬件電路系統(tǒng)圖ORG0000HOOOMAINTMOD,#10HShuSRJMPMAINRG0003HJMPINTORG001BHJMPTINTRG1000HWVDPTR,#7FF8HR1,#0A,#0 DPTR,A HERE。用于標記外部中斷的奇偶性MOVTH1,#3CH 。賦初始值MOVTL1,#0B0HSETBIT0SETBEASETBEX0SETBET1SETBTR1MOV MOV MOV MOVX HERE: SJMPDPTR,#7FF8H。溫度處理子程序ORG 1

26、500H TEMDEAL: MOVMOVX A,DPTR MOV R7,AANL A,#0FH MOV B,#5 MUL AB MOV B,#16 DIV AB MOV 41H,A MOV A,B MOV B,#10 MUL AB DIV AB MOV 40H,A MOV A,43H MOV B,#16 DIV AB MOV B,#5 MUL AB ADD A,#20 ADD A,R7 MOV B,#10 DIV AB MOV 42H,A MOV A,B MOV 41H,A RET 。外部中斷服務(wù)程序ORG 2000H。暫存 ADC 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。取低四位的值。獲取的運算。暫存?zhèn)€位數(shù)的部分結(jié)果。存小數(shù)位結(jié)果。存十位數(shù)。存?zhèn)€位數(shù)INTO: INC R1MOVA,R1。判斷 R1 的奇偶性MOVB,2DIVABMOVA,B。把R1除2的余數(shù)給AJNZLOOP3LJMPINTR2。A中值不為0,代表R0為奇數(shù)，跳轉(zhuǎn)，否則為偶數(shù)，順序執(zhí)行LOOP3: MOV DPTR,#1B03HMOV A,#80H MOVX DPTR,ADISP3: MOV R0,#40HMOV R2,#20HDISP4: MO