1、一、 引言隨著現代科技的發展，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，可塑性好等優點， 使它應用于諸多控制領域。近年來，隨著電子技術和微機計算機的迅速發展，單片機 的檔次不斷提高，其應用領域也在不斷的擴大，已在工業控制、尖端科學、智能儀器 儀表、日用家電、汽車電子系統、辦公自動化設備、個人信息終端及通信產品中得到 了廣泛的應用，成為現代電子系統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品，采用 INTEL公司可靠的 CHMO工藝技術制造的高性能8位單片機，屬于標準的 MCS-5

2、1的HCMO產品，結合了 HMO的高速和高密度技術及 CHMO的低功耗特征，繼承和擴展了 MCS-48單片機的體系 結構和指令系統。80C51內置中央處理單元、128字節內部數據存儲器RAM 32個雙向 輸入/輸出(I/O口、2個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構，一個全雙工串行通信 口，片內時鐘振蕩電路。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 CPU而 RAM定時器、串行口和中斷系統維持其功 能。掉電模式下，保存RAM數據，時鐘振蕩停止，同時停止芯片內其它功能。80C51有PDIP(40pin> 和 PLCC(44pin>兩種

3、封裝形式。1.1.1 課程設計的意義：課程設計是培養學生綜合運用所學知識 ,發現,提出,分析和解決實際問題 ,鍛煉實踐 能力的重要環節 , 是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程 . 隨著科學技術發展的 日新日異，單片機技術已經成為當今計算機應用中空前活躍的領域，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字電子技術是十分重要的。而 課程設計是深入學習，真正掌握單片機原理與接口技術的有效途徑： 1、有利于基礎 知識的理解通過單片機原理與接口技術的學習，掌握了數字技術基礎知識和基本 技能，具備了在日常生活與學習中應用數字技術解決問題的基本態度與基本能力。但 是，對于器件選擇

4、、電路仿真模擬、電路搭建等知識內容的理解比較膚淺。通過課程 設計就能真正理解，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的理論學習中，我們的思維常常處于混亂的狀 態。寫起作文來前言不搭后語，解起數學題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓練的結果。課程設計設計是公認的、最能直接有效地訓練創新思維，培養分析問題、解決問 題能力的途徑之一。整個設計過程都需要有條理地構思，中間有猜測設想、判斷推理 的抽象思維訓練，也有分析問題、解決問題、預測目標等能力的培養。 3 、有利于 治學態度的培養。在課程設計中，會遇到各種問題和困難，可能要通過幾次乃至十多 次的反復修改、調試，才能成功，但這種現象

5、會隨著學習的深入而慢慢改觀。可以培 養嚴謹治學、一絲不茍的科學精神和不怕失敗、百折不撓品格。1.1.2 設計目的1、通過課程設計，掌握以單片機核心的電路設計的基本方法和技術，了解表關電 路參數的計算方法。2通過實際程序設計和調試，逐步掌握模塊化程序設計方法和調試技術。 3通過完成一個包括電路設計和程序開發的完整過程，使學生了解開發一單片機應用 系統的全過程，為今后從事相應的工作打下基礎。1.2 設計任務設計要求：利用溫度傳感器和 ADC0809采用中斷方式設計一個溫度測試系統，每 隔2秒測量一次，將測試結果 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： 20100二系統設計2.1硬件設計總體設計框圖：根據課題，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，穩定性好，應用溫度范圍廣，是中低溫區最常用的一種溫度檢測器，在+10C+150C范圍內，阻值與溫度的關系線性度非常好，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，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、器部分的電路已經具有比較成熟的連接方法，因此硬件電路的設計比較簡單。根據以上分析，可以得出系統的原理框圖如下:8t_0溫度采集電路的設計1溫度采集電路設計如片機74LS373鎖存器鎖存器系統的原理框圖下，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*輸出也應為00接入一個差動運算放大器 t電路,其放大倍數為<R1倍。當溫度其電壓1+RW1)1Uk放大倍數為左R6/R5R601k溫度采集電路其后再接入一個低PT”放大倍數為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系為Uout=1108.8<(100+0.385T刃(10100+0.385T> 0.0099)單片機接口電路設計單片機接口電路主要由單片機 80C51、模數轉換器ADC08

9、09集成芯片8255A鎖 存器74LS373以及數碼顯示器組成.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80C51設計，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 節和256字節RAM 32條I/O 口線3個 16位定時/計數器，6輸入4優先級嵌 套中斷結構，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 振蕩器和時鐘電路。此外，因為器件采用 了靜態設計，可提供很寬的操作頻率范 圍，頻率可降至0。可實現兩個由

10、軟件選 擇的節電模式，空閑模式和掉電模式，空 閑模式凍結CPU但RAM定時器，串口和中 斷系統仍然工作。掉電模式保存RAM的內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，但是凍結振蕩器將

11、導致所有其它的片 內功能停止工作。因為設計是靜態的時鐘 可停止而不會丟失用戶數據運行可從時 鐘停止處恢復圖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，即無須聯絡就可以直接進行的I/O方式。其中A、B、C 口的高四位或低四位可分別設置成輸入或輸出。方式1 :選通I/

12、O,此時接口和外圍設備需聯絡信號進行協調，只有A 口和B口可以工作在方1，此時C 口的某些線被規定為 A 口或B 口與外圍設備的聯絡信 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條線被規定為A 口和外圍設備的雙向聯絡線， 口剩下的三條線可作為 B 口方 式1的聯絡線，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數轉換的器件。其內部有一個 8通道多路開關，它可以根據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轉換。其引腳圖如下圖 5所示：1 主要特性1） 8路8位A/D轉換器，即分辨率8位。2 ）轉換時間為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 內部結構ADC0809是 CMOSI片型逐次逼近式 A/ D轉換器，它由8路模擬開關、地址鎖 存與譯碼器、比較器、8位開關樹型D/ A轉換器、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轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖使其啟動EOC A / D轉換結束信號，輸出，當 A/ D轉換結束時，此

15、端輸出一個高電 平。OE數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態門，輸出數字量。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 存器復位。下降沿啟動 A/D轉換，之后EOC俞出信號變低，指示轉換正在進行。直到A/D轉換完成，EOC變為高電平，指示 A/D轉換結束，結果數據已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當0E輸入高電平 時，輸

16、出三態門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。4、74LS373簡要說明：373為三態輸出的八 D透明鎖存器,373的輸出端0007可直接與總線相連。當三態允許控制端 0E為低電平時，0007為正常邏輯狀態，可用來驅動負載 或總線。當0E為高電平時，0007呈高阻態，即不驅動總線，也不為總線的負 載，但鎖存器內部的邏輯操作不受影響。當鎖存允許端LE為高電平時，0隨數據D而變。當LE為低電平時，0被 鎖存在已建立的數據電平。當LE端施密特觸發器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV>引出端符號：D0D7數據輸入端0E三態允許控制端 <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、軟件設計3.1主程序主程序的主要功能是負責數據指針 ADC0809 8255A外部中斷INTO和定時中斷1 各參數的初始化，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進行一次均設置在中斷服務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據指針RAM顯示溫度子程序的主要功能是讀出經過轉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"結束圖8查表子程序流程圖輸出位控口信息到位控口J轉換的數字量，進行溫度處理，并且轉溫度處理子程序主要是從ADC080如讀入換為十進制數，分別取出小數位、個位、十位數字存儲到顯示緩沖單元中，等待顯9所示1O開始暫存轉換數據圖9溫度處理子程序流程圖3.4、外部中斷0服務子程序此中斷服務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，并利用算法判別R1的奇偶性，當R1為奇數時，即一直顯示當前溫度值，而當再來一個外部按 鍵信號時，R1變為偶數，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循環顯示正常采集轉換Y -獲取小數位存儲至40HC結束)圖10外部中斷-0服務子程序3.5、定時中斷2S服務子程序此定時中斷服務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變量R0來實現循環200次。其程序流程圖 如圖11

20、所示：NY重新給T1賦值執行200次了嗎?產生中斷信號返回圖ii定時2s服務子流程圖以上分析是軟件設計的核心部分，經過編程實現可以得到此溫度測試系統的完 整匯編程序，各個部分的匯編程序見附錄二。四、結 語1、過程總結：在這次設計中遇到了很多實際性的問題，在實際設計中才發現，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 過程當中會發現自己在飛速的提升。對于單片機設計，其硬件電路是比較簡單的，主 要是解決程序設計中的問題，而程序設計是一個很靈活的東西，它反映了你解決問題 的邏輯

21、思維和創新能力，它才是一個設計的靈魂所在。因此在整個設計過程中大部分 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 是關鍵的問題所在，這需要對單片機的結構很熟悉。因此可以說單片機的設計是軟件 和硬件的結合，二者是密不可分的。在程序方面，這次單片機課設內容包括LED顯示、中斷服務等。我的經驗教訓是，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，必須發揚團結協作的精神， 只有分工協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， 課程設計對我們的作用是非常大的。單片機課程設計，是對單片機知識的驗證，可以 幫助我們理解鞏固所學知識，激發我們對單片機課程的興趣，更鍛煉了我們獨立思 考、開拓創新的能力。2、心得體會：設計過程，好比是我們人類成長的歷程，常有一些不如意，難免會遇到各種各樣 的問題。在設計過程中，經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，總是實現不了，

23、因此耗費在這上面的時間用去很多。在 設計的過程中發現了自己的不足之處，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，也經歷了不少艱辛。在整個設計中我懂得了許多東西， 也培養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造過 程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然單片機課程設計不在大綱要求范圍內，但我們很高興老師給我們加了此次課 程設計，給了我們一個動手操作的機會，加深了理論知識的學習，通過實際應用，進 一步熟悉和

24、掌握了單片機的結構、工作原理、接口技術，掌握了模塊化程序設計方法 和調試技術、完成了包括電路設計和程序開發的完整過程，了解了開發一單片機應用 系統的全過程，通過這樣的經歷，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，培養了我們發現問題，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 來自身的發展奠定堅實的基礎。參考文獻：1 郭文川單片機原理與接口技術中國農業出版社 2007年.2 胡漢才.單片機原理及接口技術 第二版）.清華大學出版社 2003年.3 閻石.數字電子技術基礎.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.山東科學技術出版社.5 韓廣興.電子元器件與實用電路基礎.修訂版.電子工業出版社附錄一：硬件電路系統圖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 。外部中斷服務程序ORG 2000H。暫存 ADC 轉換的結果。取低四位的值。獲取的運算。暫存個位數的部分結果。存小數位結果。存十位數。存個位數INTO: INC R1MOVA,R1。判斷 R1 的奇偶性MOVB,2DIVABMOVA,B。把R1除2的余數給AJNZLOOP3LJMPINTR2。A中值不為0,代表R0為奇數，跳轉，否則為偶數，順序執行LOOP3: MOV DPTR,#1B03HMOV A,#80H MOVX DPTR,ADISP3: MOV R0,#40HMOV R2,#20HDISP4: MO