單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--基于單片機(jī)的擴(kuò)展8個(gè)輸入端口的設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　課程名稱： 《通信電子線路課程設(shè)計(jì)》 </p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 擴(kuò)展8個(gè)輸入端口設(shè)計(jì) </p><p>　　院 系： 電子信息與電氣工程學(xué)院 </p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書</p><p>　　擴(kuò)展8個(gè)輸入

2、端口設(shè)計(jì)</p><p>　　摘 要：我們這次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是利用型號為AT89S52的單片機(jī)及并行輸入8位移位寄存器74LS165擴(kuò)展了8個(gè)單片機(jī)的輸入端口，接8只撥動(dòng)開關(guān)，作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端，控制單片機(jī)輸出端口p1所接的8個(gè)發(fā)光二極管；由橋堆2W10接變壓器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)穩(wěn)壓集成電路7805穩(wěn)壓和電容濾波后得到+5V的電源電壓，對芯片和電路供電；由晶振和電容組成起振電路，對AT89S52提供工

3、作頻率；由電阻和按鍵組成AT89S52的復(fù)位電路。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89S52；移位寄存器芯片74LS165；橋堆2w10；7805；串行口通信；LED</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)背景1</b></p><p>　　1.1

4、單片機(jī)的發(fā)展1</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1</b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)方案1</b></p><p>　　2.1方案一：查詢方式和P1口低電平輸出1</p><p>　　2.2方案二：中斷方式和P1口高電平輸出1</p><p>

5、<b>　　3.方案實(shí)施1 </b></p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1</p><p>　　3.1．1 電源電路的設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.1．2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.1．3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.1．4并行輸入8位移位寄存器74LS1

6、65設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3</p><p>　　3.2．1 流程圖設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.2．2 程序的編寫4</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)仿真6</b></p><p>　　3.4 實(shí)物制作7</p><p><

7、;b>　　4.結(jié)果與結(jié)論7</b></p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)結(jié)果7</b></p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)結(jié)論7</b></p><p><b>　　5.收獲與致謝7</b></p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)7

8、</b></p><p><b>　　7.附件8</b></p><p>　　附件一：電路原理圖8</p><p>　　附件二：元器件清單9</p><p>　　附件三：實(shí)物圖照片10</p><p><b>　　1. 設(shè)計(jì)背景</b></p>

9、<p><b>　　1.1單片機(jī)的發(fā)展</b></p><p>　　隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品以飛快的速度更新?lián)Q代著。其設(shè)計(jì)都向數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展，各種電子設(shè)備及通信系統(tǒng)的復(fù)雜度、集成度越來越高，大批主導(dǎo)電子產(chǎn)品，如計(jì)算機(jī)、數(shù)字音響、數(shù)字電視、數(shù)控機(jī)床等都廣泛應(yīng)用了單片機(jī)技術(shù)。單片機(jī)在現(xiàn)在社會中有著極其重要的作地位，對單片機(jī)的學(xué)習(xí)也越來越重要，因此開展

10、了這次課程設(shè)計(jì)。單片機(jī)也具有通信功能，本次課程設(shè)計(jì)就單片機(jī)的串行通信擬定。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中單片機(jī)的I/O端口有時(shí)候是不夠用的，但可以使串行口工作方式0的狀態(tài)下進(jìn)行擴(kuò)展。利用型號為AT89S52的單片機(jī)及并行輸入串行輸出8位移位寄存器74LS165擴(kuò)展8個(gè)輸入端口，接8只撥動(dòng)開關(guān)，作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)輸入

11、端，控制單片機(jī)輸出端口p1所接的8個(gè)發(fā)光二極管。</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　2.1方案一：查詢方式和P1口低電平輸出</p><p>　　編寫程序通過對串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)的查詢控制程序的執(zhí)行順序，并利用P1口輸出低電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示結(jié)果。</p><p>　　2.

12、2方案二：中斷方式和P1口高電平輸出</p><p>　　編寫程序通過對串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)的查詢產(chǎn)生中斷請求，控制程序的執(zhí)行順序并利用P1口輸出高電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管顯示結(jié)果。由于AT89S52單片機(jī)本身的中斷數(shù)量僅有5個(gè)，為了以后功能的擴(kuò)展、節(jié)省中斷源且本設(shè)計(jì)對效率要求不高，故采用查詢方式。又考慮到灌電流與拉電流的優(yōu)缺點(diǎn)，利用P1口輸出低電平驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管?；谝陨蟽煞矫娴目紤]，本設(shè)計(jì)采用方案一實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

13、要求。</p><p><b>　　3. 方案實(shí)施</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　利用并行輸入8位移位寄存器74LS165、AT89S52、電容、電阻、撥動(dòng)開關(guān)、11.0592MHz晶振、橋堆2W10、三端集成穩(wěn)壓器7805、發(fā)光二極管等器件完成硬件原理圖的設(shè)計(jì)。<

14、;/p><p>　　3.1．1 電源電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　利用橋堆2W10對變壓器輸出的9V電壓進(jìn)行整流并利用三端穩(wěn)壓器7805對其穩(wěn)壓和變壓輸出5V電壓。其C5、C6、C8、C9作為旁路電容，濾除高頻分量使輸出穩(wěn)定。，具體電路原理圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1電源電路原理圖</b></p><p&g

15、t;　　3.1．2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　復(fù)位電路可采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式，而按鍵手動(dòng)復(fù)位又可以分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種方式。本設(shè)計(jì)采用按鍵電平復(fù)位方式。</p><p>　　設(shè)計(jì)復(fù)位電路使AT89S52能夠擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)程序。當(dāng)給復(fù)位腳RST加上大于2個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可以使AT89S52復(fù)位，使程序從

16、0000H單元開始執(zhí)行。電路圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 按鍵電平復(fù)位方式電路圖</p><p>　　3.1．3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)</p><p>　　時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。</p><p>

17、　　本設(shè)計(jì)采用的電容值為33pF。電容大小會影響振蕩器頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。本設(shè)計(jì)采用晶振的頻率為11.0592MHz。晶體頻率越高，單片機(jī)速度就越快。速度快對存儲器的速度要求就高，則要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路圖如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 時(shí)鐘電路</b><

18、/p><p>　　3.1．4并行輸入8位移位寄存器74LS165設(shè)計(jì)</p><p>　　當(dāng)74LS165的端口1由高到低跳變時(shí)，并行輸入端的數(shù)據(jù)被置入寄存器；當(dāng)端口1為高電平，且時(shí)鐘禁止端（第15腳）為低電平時(shí)，允許TXD（P3.1）串行移位脈沖輸入，這時(shí)在移位脈沖作用下，數(shù)據(jù)由右向左方向移動(dòng)，以串行方式進(jìn)入串行口的接收緩沖器中。TXD（P3.1）作為移位脈沖輸出與所有75LS165的移位脈

19、沖輸入端CP相連；</p><p>　　RXD（P3.0）作為串行數(shù)據(jù)輸入端與74LS165的串行輸出端7相連；P2.0與端口1相連，用來控制74LS165的串行移位或并行輸入；74LS165的時(shí)鐘禁止端（第15腳）接地，表示允許時(shí)鐘輸入。74LS165原理圖如圖4所示。</p><p>　　圖4 74LS165原理圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) <

20、;/p><p>　　3.2．1 流程圖設(shè)計(jì) </p><p>　　利用查詢方式查詢串行口接收中斷標(biāo)志位RI狀態(tài)控制程序的執(zhí)行順序，若RI=1，則調(diào)用服務(wù)子程序，否則繼續(xù)查詢；并通過特殊功能寄存器A將數(shù)據(jù)送入P1口控制發(fā)光二極管的狀態(tài)。</p><p><b>　　圖5程序流程圖</b></p><p>　　3.2．2 程序

21、的編寫</p><p>　　用Keil設(shè)計(jì)應(yīng)用程序：</p><p>　　KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)程序語言軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，編碼效率高。按下列步驟使用Keil進(jìn)行編程：</p><p>　?。?）Project/New u Vision

22、 Project/輸入工程名liubing點(diǎn)擊保存，選擇單片機(jī)型號為Atmel/AT89S52,點(diǎn)擊OK;</p><p>　　（2）File/New新建完之后再按File/Save輸入liubing.asm保存，然后按下列步驟將liubing.Asm添加到liubing工程里，右鍵點(diǎn)擊Source Group 1/Add File to Group ‘Source Group 1’/liubing.Asm/Ad

23、d；</p><p>　?。?）在asm文件里用匯編語言編寫下列程序</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>

24、　　MAIN : MOV SP,#30H ;設(shè)置堆棧指針</p><p>　　LCALL DELAY ;調(diào)用延時(shí)子程序</p><p>　　START: CLR P2.0 ;并行置入數(shù)據(jù)</p><p>　　SETB P2.0 ;允許串行移位</p><p>　　MOV SCON

25、 , #10H;設(shè)置串口方式0，允許接收，啟動(dòng)接收</p><p>　　SINT: JNB RI ,SINT;未接收完一幀，等待</p><p>　　CLR RI;RI標(biāo)志清零，準(zhǔn)備下一次接收</p><p>　　MOV A,SBUF;讀入數(shù)據(jù)并送至P1口</p><p>　　MOV P1,A<

26、/p><p>　　LCALL DELAY0;調(diào)用延時(shí)子程序 </p><p>　　SJMP START</p><p><b>　　SJMP $</b></p><p>　　DELAY : MOV R6,#100;延時(shí)子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　DEL0 : MOV R5,#10

27、0</p><p>　　DEL1 : MOV R4,#50</p><p>　　DEL2 : DJNZ R4,DEL2</p><p>　　DJNZ R5,DEL1</p><p>　　DJNZ R6,DEL0</p><p><b>　　RET </b></p><p>

28、;　　DELAY0 : MOV R3,#0FFH;延時(shí)子程序設(shè)計(jì)</p><p>　　DEL00 : MOV R2,#0FFH</p><p>　　DEL01 : DJNZ R2,DEL01</p><p>　　DJNZ R3,DEL00</p><p>　　RET </p><p>　　END

29、 </p><p>　　執(zhí)行，若有錯(cuò)誤會提示出現(xiàn)錯(cuò)誤處，對程序進(jìn)行修改，直至程序正確之后，進(jìn)行相關(guān)設(shè)置會生成HEX文件。</p><p>　?。?）雙擊DSN文件里AT89S52，選擇Keil生成的hex文件，點(diǎn)擊運(yùn)行，對程序和軟件進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)仿真</b></p>

30、<p>　　打開仿真軟件Proteus，按照預(yù)先畫好的電路原理圖在Proteus軟件中繪制相應(yīng)圖形。繪制完畢后將由Keilc51生成的.hex文件導(dǎo)入單片機(jī)進(jìn)行仿真。仿真圖如圖6所示。</p><p><b>　　圖6系統(tǒng)仿真圖</b></p><p><b>　　3.4實(shí)物制作</b></p><p>　　將

31、元器件進(jìn)行合理布局，并按照原理圖認(rèn)真在萬能板上安裝器件。將撥動(dòng)開關(guān)與其所對應(yīng)的發(fā)光二極管相對應(yīng)。使晶振緊靠AT89S52以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。安裝完畢后進(jìn)行焊接電路。焊接完畢后仔細(xì)檢查電路是否焊接完整。是否有虛焊漏焊等情況。</p><p><b>　　4. 結(jié)果與結(jié)論</b></p><p><b>　　4.1設(shè)計(jì)結(jié)果</b&g

32、t;</p><p>　　經(jīng)過我們小組同學(xué)的集體努力和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)后完成了實(shí)物電路的焊接，焊接完之后又仔細(xì)檢查電路的連接，然后接通電源調(diào)試。各模塊都能夠正常工作，基本完成設(shè)計(jì)任務(wù)。</p><p><b>　　4.2設(shè)計(jì)結(jié)論</b></p><p>　　通過這次單片機(jī)實(shí)習(xí)，我們小組完成的實(shí)物電路板完全實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書預(yù)期的要求。在實(shí)習(xí)的過程中也遇

33、到了很多麻煩：第一，編寫程序時(shí)感到知識不熟練不能熟悉地寫出程序，而且沒有編程的思想，經(jīng)我們多方查閱資料，分析相關(guān)例子，并在一起研究探討以及和指導(dǎo)老師的指導(dǎo)矯正最終完成了程序；第二，在焊接過程中由于長時(shí)間沒有進(jìn)行焊接而使焊接的結(jié)果不是很美觀，要焊接的芯片引腳太多太亂而感到無處下手，尤其是74LS165不盡管腳多而且?。坏谌?，由于第一次使用萬能板焊接元器件排線比較亂；盡管麻煩很多最終還是完成了電路板的焊接和調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期要求。</p

34、><p><b>　　5. 收獲與致謝</b></p><p>　　這段時(shí)間的實(shí)習(xí)，加深了對理論知識的理解，同時(shí)發(fā)覺理論和實(shí)際間的差距相當(dāng)大，平常學(xué)習(xí)的原理大多在理想的條件下，在實(shí)際的情況下不能完全適用。而要想克服實(shí)際與理論間的溝壑，必須對課本知識有深刻的理解。雖然課本知識不能完全的解決現(xiàn)實(shí)中的問題，但實(shí)際問題的解決絕對離不開課本知識。</p><p&

35、gt;　　此外，在這次實(shí)習(xí)中我要感謝給予我?guī)椭椭笇?dǎo)的老師以及我的同學(xué)，離開了他們的幫助我不可能又快又好的完成設(shè)計(jì)任務(wù)。在此，我要將最真摯的感謝送給他們。</p><p><b>　　6. 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張毅剛.單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2010.5</p><p>　　[2]何立民.單片機(jī)應(yīng)用技

36、術(shù)選編.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.6</p><p>　　[3]嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真與開發(fā)平臺研討會?？?--Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真</p><p>　　[4]童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005. </p><p>　　[5]邱關(guān)源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.</p&

37、gt;<p>　　[6]閻 石.數(shù)字電子技術(shù)（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　7. 附件</b></p><p><b>　　附件一：電路原理圖</b></p><p><b>　　圖7電路原理圖</b></p><p&g