微控制器課設

2022-12-02 10:06:08 字數 4481 閱讀 9022

目錄一、引言3

二、器件介紹4 1)51微控制器89c52簡介4

2)a/d轉換器晶元adc0809簡介7

3)74hc138簡介9

三、軟體的設計11

1)軟體所要實現的功能11

2)程式流程圖11

四、硬體電路設計16

五、心得體會17

六、參考文獻19

附錄一、硬體原理圖20

附錄二、課設程式21

一、引言

微控制器(single chip microcomputer)微型計算機簡稱微控制器,是典型的嵌入式微控制器(microcontroller unit),微控制器晶元常用英文本母的縮寫mcu表示微控制器,微控制器又稱單片微控制器,它不是完成某乙個邏輯功能的晶元,而是把乙個計算機系統整合到乙個晶元上。微控制器由運算器、控制器、儲存器、輸入輸出裝置構成,相當於乙個微型的計算機(最小系統),和計算機相比,微控制器缺少了外圍裝置等。概括的講:

一塊晶元就成了一台計算機。它的體積小、質量輕、**便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時,學習使用微控制器是了解計算機原理與結構的最佳選擇。

它最早是被用在工業控制領域。

由於微控制器在工業控制領域的廣泛應用,微控制器由僅有cpu的專用處理器晶元發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍裝置和cpu整合在乙個晶元中,使計算機系統更小,更容易整合進複雜的而對體積要求嚴格的控制裝置當中。

本次課設採用的stc89c52微控制器是51系列微控制器的一種代表,目前51系列微控制器是國內目前應用最廣泛的一種微控制器之一。微控制器以其系統硬體構架完整、**低廉、學生能動手等特點,成為工科學生硬體設計的基礎課。本次課程設計主要目的是為了更進一步學會使用和了解微控制器,增強學生的動手能力,讓我們更透徹的將平時所做的實驗吃透學懂。

2、器件介紹

本次課程設計的器件主要用到了89c52、adc0809、74hc138、74hc374等下面將對它們進行介紹。

1、 51微控制器89c52簡介

89c52是intel公司mcs-51系列微控制器中基本的產品,它採用atmel公司cmos工藝技術製造的高效能8位微控制器,屬於標準的mcs-51的hcmos產品。它結合了cmos的高速和高密度技術及cmos的低功耗特徵,它基於標準的mcs-51微控制器體系結構和指令系統。

51微控制器是對所有相容intel 8031指令系統的微控制器的統稱。該系列微控制器的始祖是intel的8031微控制器,後來隨著flash rom技術的發展,8031微控制器取得了長足的進展,成為應用最廣泛的8位微控制器之一,其代表型號是atmel公司的at89系列,它廣泛應用於工業測控系統之中。很多公司都有51系列的相容機型推出,今後很長的一段時間內將占有大量市場。

51微控制器是基礎入門的乙個微控制器,還是應用最廣泛的一種。需要注意的是52系列的微控制器一般不具備自程式設計能力。

89c52內建8位**處理單元、節內部資料儲存器rom、8k片內程式儲存器(ram)32個雙向輸入/輸出(i/o)口、3個16位定時/計數器和5個兩級中斷結構,乙個全雙工序列通訊口,片內時鐘振盪電路。此外,89c52還可工作於低功耗模式,可通過兩種軟體選擇空閒和掉電模式。

管腳說明

vcc:供電電壓。 gnd:接地。

p0口:p0口為乙個8位漏級開路雙向i/o口,每腳可吸收8個ttl門電流。當p0口的管腳第一次寫「1」時,被定義為高阻輸入。

p0能夠用於外部程式資料儲存器,它可以被定義為資料/位址的第八位。在fiash程式設計時,p0 口作為原碼輸入口,當fiash進行校驗時,p0輸出原碼,此時p0外部必須被拉高。

p1口:p1口是乙個內部提供上拉電阻的8位雙向i/o口,p1口緩衝器能接收輸出4個ttl門電流。p1口管腳寫入「1」後,被內部上拉為高,可用作輸入,p1口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由於內部上拉的緣故。

在flash程式設計和校驗時,p1口作為第八位位址接收。

p2口:p2口為乙個內部上拉電阻的8位雙向i/o口,p2口緩衝器可接收,輸出4個ttl門電流,當p2口被寫「1」時,其管腳被內部上拉電阻拉高,且作為輸入。並因此作為輸入時,p2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。

這是由於內部上拉的緣故。p2口當用於外部程式儲存器或16位位址外部資料儲存器進行訪問時,p2口輸出位址的高八位。在給出位址「1」時,它利用內部上拉優勢,當對外部八位位址資料儲存器進行讀寫時,p2口輸出其特殊功能暫存器的內容。

p2口在flash程式設計和校驗時接收高八位位址訊號和控制訊號。

p3口:p3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向i/o口,可接收輸出4個ttl門電流。當p3口寫入「1」後,它們被內部上拉為高電平,並用作輸入。

作為輸入,由於外部下拉為低電平,p3口將輸出電流(ill)這是由於上拉的緣故。p3口作為at89c51的一些特殊功能口,管腳備選功能。

rst:復位輸入。當振盪器復位器件時,要保持rst腳兩個機器週期的高電平時間。

ale/prog:當訪問外部儲存器時,位址鎖存允許的輸出電平用於鎖存位址的底位位元組。

在flash程式設計期間,此引腳用於輸入程式設計脈衝。在平時,ale端以不變的頻率週期輸出正脈衝訊號,此頻率為振盪器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈衝或用於定時目的。

然而要注意的是:每當用作外部資料儲存器時,將跳過乙個ale脈衝。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh位址上置0。

此時, ale只有在執行movx,movc指令是ale才起用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ale禁止,置位無效。

psen:外部程式儲存器的選通訊號。在由外部程式儲存器取指期間,每個機器週期兩/psen有效。

但在訪問外部資料儲存器時,這兩次有效的/psen訊號將不出現。/ea / vpp:當/ea保持低電平時,則在此期間外部程式儲存器(0000h-ffffh),不管是否有內部程式儲存器。

注意加密方式1時,/ea將內部鎖定為reset;當/ea端保持高電平時,此間內部程式儲存器。在flash程式設計期間,此引腳也用於施加12v程式設計電源。

xtal1:反向振盪放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。

xtal2:來自反向振盪器的輸出。

2、a/d轉換器晶元adc0809簡介

adc0809是美國國家半導體公司生產的cmos工藝8通道,8位逐次逼近式a/d模數轉換器。其內部有乙個8通道多路開關,它可以根據位址碼鎖存解碼後的訊號,只選通8路模擬輸入訊號中的乙個進行a/d轉換。目前僅在微控制器初學應用設計中較為常見。

(1)內部結構

adc0809是cmos單片型逐次逼近式a/d轉換器,內部結構如圖1所示,它由8路模擬開關、位址鎖存與解碼器、比較器、8位開關樹型a/d轉換器、逐次逼近暫存器、邏輯控制和定時電路組成。

圖1 adc0809的內部結構

(2)外部特性(引腳功能)

in0~in7:8路模擬量輸入端。

2-1~2-8:8位數字量輸出端。

adda、addb、addc:3位位址輸入線,用於選通8路模擬輸入中的一路。

ale:位址鎖存允許訊號,輸入端,高電平有效。

start: a/d轉換啟動脈衝輸入端,輸入乙個正脈衝(至少100ns寬)使其啟動(脈衝上公升沿使0809復位,下降沿啟動a/d轉換)。

eoc: a/d轉換結束訊號,輸出端,當a/d轉換結束時,此端輸出乙個高電平**換期間一直為低電平)。

oe:資料輸出允許訊號,輸入端,高電平有效。當a/d轉換結束時,此端輸入乙個高電平,才能開啟輸出三態門,輸出數字量。

clk:時鐘脈衝輸入端。要求時鐘頻率不高於640khz。

ref(+)、ref(-):基準電壓。

vcc:電源,單一+5v。

gnd:地。

(3)工作過程

首先輸入3位位址,並使ale=1,將位址存入位址鎖存器中。此位址經解碼選通8路模擬輸入之一到比較器。start上公升沿將逐次逼近暫存器復位。

下降沿啟動 a/d轉換,之後eoc輸出訊號變低,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,結果資料已存入鎖存器,這個訊號可用作中斷申請。當oe輸入高電平時,輸出三態門開啟,轉換結果的數字量輸出到資料匯流排上。

轉換資料的傳送 a/d轉換後得到的資料應及時傳送給微控制器進行處理。資料傳送的關鍵問題是如何確認a/d轉換的完成,因為只有確認完成後,才能進行傳送。

(4)引腳圖

引腳圖如圖2

圖2 adc0809引腳圖

3、74hc138簡介

74hc138解碼器可接受3位二進位制加權位址輸入(a0, a1和a2),並當使能時,提供8個互斥的低有效輸出(y0至y7)。74hc138特有3個使能輸入端:兩個低有效(e1和e2)和乙個高有效(e3)。

除非e1和e2置低且e3置高,否則74hc138將保持所有輸出為高。利用這種復合使能特性,僅需4片74hc138晶元和1個反相器,即可輕鬆實現並行擴充套件,組合成為乙個1-32(5線到32線)解碼器。任選乙個低有效使能輸入端作為資料輸入,而把其餘的使能輸入端作為選通端,則74hc138亦可充當乙個8輸出多路分配器,未使用的使能輸入端必須保持繫結在各自合適的高有效或低有效狀態。

74hc138的引腳圖如圖3所示。

74hc138 作用原理於高效能的存貯解碼或要求傳輸延遲時間短的資料傳輸系統,在高效能存貯器系統中,用這種解碼器可以提高解碼系統的效率。將快速賦能電路用於高速存貯器時,解碼器的延遲時間和存貯器的賦能時間通常小於存貯器的典型訪問時間,這就是說由肖特基鉗位的系統解碼器所引起的有效系統延遲可以忽略不計。

微控制器課設題目

d1 基於微控制器的數字電壓表設計 d2 基於微控制器的智慧型電壓表設計 溫度檢測器 d3 基於微控制器的led流水燈系統設計 d4 基於微控制器的智慧型船模設計 d5 基於微控制器的電梯控制模型設計 d6 基於微控制器的水位控制系統設計 d7 基於微控制器的水位控制系統設計 stc89 51型 d...

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