单片机/ 微机接口课程设计说明书单 片 机 原 理 与 应 用 课 程 设 计 说 明 书题 目： 温度计的设计 系 部： 信息与控制工程学院 专 业： 电子信息工程 班 级： 09 级二班 学生姓名: 冯 海 永 学 号: 09011140109 指导教师: 侯崇升 2011 年 12 月 3 日单片机/ 微机接口课程设计说明书目 录一 引言11.1 课程设计的思想41.2 课程设计的目的与意义 41.3 课程设计的要求 51.4 课程设计的目标 5二 设计任务和要求 6三设计方案 63.1 单片机最小系统设计63.2 温度检测系统模块设计63.3 显示系统模块设计63.4 报警系统模块设计73.5 串行口模块设计7四实验设备工具及元器件 84.1 实 验 工 具 94.2 设计所需元器件10五调试过程205.1 电路板测试205.1.1 用万用表测试：检查电路板焊接情况215.1.2 编写小程序测试单片机最小系统225.1.3 编写程序测试 LED 数码管及移位寄存器 74LS16422六设计步骤 226.1 原理图设计（熟练掌握 Protel99 软件的使用） 226.2 电路板的焊接25单片机/ 微机接口课程设计说明书七 实验程序设计 217.1 程序设计217.2程序烧录 29八心得体会29九参考文献31单片机/ 微机接口课程设计说明书1一 引言单片机原理及应用是一门技术性、应用性很强的学科，实验课教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实验课教学。如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。任随书本上把单片微机技术介绍得多么重要、多么实用、多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会因此而对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。1.1 课程设计的思想通过课程设计，使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论知识与实际应用的理解；使学生掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断系统、片内存储器、I/O 接口、串行通信等；使学生掌握单片机系统自身的功能扩展及接口功能，掌握一些特殊器件及常用器件的使用方法，学习编制大型综合程序；使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计方法及调试过程，强化单片机应用电路的设计与分析能力；提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，实现理论结合实际，学以至用的原则。提高学生在单片机系统应用方面的竞争能力，使学生在毕业后迅速进入工作状态。1.2 课程设计的目的与意义单片机课程设计过程中，学生通过查阅资料、接口设计、程序设计、安装调试等环节，完成一个涉及 STC89C53RD 单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用。使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。使学生增进对单片机的感性认识，加深对单片机理论方面的理解。使学生掌握单片机的内部功能模块的应用，如定时器/计数器、中断、片内外存贮器、I/O 口、串行口通信等。使学生了解和掌握单片机应用系统的软硬件设计过程、方法及实现，强化单片机应用电路的设计与分析能力。提高学生在单片机应用方面的实践技能和科学作风；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，实现理论结合实际，学以至用的原则。1.3 课程设计的要求课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。任务可由教师提出，也可学生自拟题。学生独立思考，独立设计，独立完成。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容，分小组进行。根据合理的进单片机/ 微机接口课程设计说明书2度安排开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在实验室进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。要求学生自己调研、设计系统功能、划分软硬件功能、选择器件，用 Protel 软件在计算机上设计硬件原理图、印制板图，设计软件框图、流程图等。然后在通用电路板上焊接器件、调试电路，编写软件程序、调试程序等；用仿真器对所做的系统进行仿真，修改调试程序。烧录程序，对整个系统做试运行，有问题再进一步修改调试，直至达到设计的要求和取得满意的效果。最后编写系统说明书，其内容主要包括系统的功能介绍、使用范围、主要性能指标、使用方法、注意事项等。1.4 课程设计的目标通过课程设计，使学生完成从实际项目立题、调研、方案论证、方案实施、系统调试、编写使用说明书等工程师培养的基本训练，熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础；学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。二. 设计任务与要求2.1 以单片机为核心器件，组成一个数字式温度计2.2 采用 DS18B20 为检测器件进行单点温度检测，检测精度 0.52.3 温度显示采用 3 位 LED 数码管显示，两位整数一位小数2.4 具有温度上下限功能， 超过上下限温度时进行声音报警三设计方案3.1 单片机最小系统设计(1） 稳压电源：给单片机供电电路，此次设计需正负 5V 稳压电源。(2) 复位电路：确保单片机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可的一部分，复位电路的 第 一 功 能 是 上 电 复 位 。 一 般 微 机 电 路 正 常 工 作 需 要 供 电 电 源 为 5V5%，即 4.75 5.25V。 由 于 单 片 机 电 路 是 时 序 数 字 电 路 ， 它 需 要 稳 定 的 时 钟 信 号 ， 因此 在 电 源 上 电 时 ， 只 有 当 VCC 超 过 4.75V 低 于 5.25V 以 及 晶 体 振 荡 器 稳 定 工 作时 ， 复 位 信 号 才 被 撤 除 ， 单 片 机 电 路 开 始 正 常 工 作 。(3) 晶振电路： 给单片机系统提供工作频率，此次设计为 12MHz 的工作频率。3.2 温度检测系统模块的设计(1） 使用温度传感器 DS18B20 测试温度单片机/ 微机接口课程设计说明书31) 可以把温度信号直接转换为 9 至 12 位数字，温度的采集转换可以在 1s 内完成2) 只通过一根数据线就可以实现与单片机的通信，而且芯片正常工作所需的电源也可以从这根数据线上获得，可以不用专门供电。3) 用户自设温度报警上下限，其值是非易失性的。3.3 显示系统模块设计(1) 1LED 八段数码管：1) 半导体数码管每段都是一个发光二极管（LED） ，材料不同，LED 发出光线的波长不同，其发光的颜色也不一样。2) 半导体数码管分共阴极和共阳极两类，BS201A 属于共阴极类型，因为从内部电路上看，其各发光二极管的阴极是接在一起的。当外加高电平时，发光二极管亮，故高电平有效。而共阳极内部电路如图所示，故低电平有效。3) BCD-八段 LED 数码管显示电路：即用七段字符显示 09 个十进制数码，常用的七段字符显示器有半导体数码管。如图一：图一3.4 报警系统模块设计(1） 蜂鸣器：是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电源供电，蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。(2） 蜂鸣器电路原理图设计如下：单片机/ 微机接口课程设计说明书4上D2R39015+VGNI8图二3.5 串行口模块设计(1） 串行口： 叫 做 串 行 接 口 ， 现 在 的 PC 机 一 般 有 两 个 串 行 口 COM 1 和 COM 2 。 串 行 口 不 同 于 并 行 口 之 处 在 于 它 的 数 据 和 控 制 信 息 是 一 位 接 一 位 地 传 送 出 去 的 。虽 然 这 样 速 度 会 慢 一 些 ， 但 传 送 距 离 较 并 行 口 更 长 ， 因 此 若 要 进 行 较 长 距 离 的 通信 时 ， 应 使 用 串 行 口 。 通 常 COM 1 使 用 的 是 9 针 D 形 连 接 器 ， 也 称 之 为 RS-232 接 口 ， 而 COM 2 有 的 使 用 的 是 老 式 的 DB25 针 连 接 器 ， 也 称 之 为 RS-422 接口 ， 不 过 目 前 已 经 很 少 使 用 。(2） 串 行 口 原 理 图 设 计 如 下 ：67TUAX图三四 实验工具及元器件4.1 实 验 工 具 ：(1) 剪 钳 ： 剪 钳 形 状 象 剪 子 ， 而 头 比 普 通 的 剪 子 更 小 、 更 厚 ， 就 像 钳 子 头 的 后半 部 分 。 制 作 模 型 时 常 常 用 到 的 工 具 ， 用 来 剪 断 所 料 或 金 属 的 连 接 部 位 ， 比 起 用手 拧 省 时 省 力 。 也 有 剪 钳 用 于 剪 断 线 材 ， 有 的 剪 钳 也 有 拨 电 线 的 功 能 。单片机/ 微机接口课程设计说明书5(2) 外 热 式 电 烙 铁 ： 它 是 由 烙 铁 头 、 烙 铁 芯 、 外 壳 、 木 柄 、 电 源 引 线 、 插 头 等部 分 组 成 （ 如 图 所 示 ） 。 由 于 烙 铁 头 安 装 在 烙 铁 芯 里 面 ， 故 称 为 外 热 式 电 烙 铁 。 (3) 吸 焊 器 ： 专 门 用 于 拆 卸 电 路 元 件 用 的 器 件 ：(4) 活 塞 式 吸 锡 器 拆 焊 :活 塞 式 吸 锡 器 与 电 烙 铁 配 合 进 行 拆 焊 。 将 被 拆 的 焊 点 加 热 ， 使 焊 点 熔 化 ， 用 活 塞式 吸 锡 器 把 焊 锡 吸 进 气 筒 内 ， 完 成 拆 焊 。 具 体 的 方 法 如 图 所 示 。单片机/ 微机接口课程设计说明书64.2 设计所需元器件4.2.1 单片机芯片 STC89