51单片机实训报告S.doc

51单片机实训报告SS-51单片机开发板设计---------《单片机及应用设计》实训报告姓名：学号：班级：__级电子信息工程专业本科班学院：计算机电子信息工程学院时间：2021年_月_日——_月_日指导教师：目录 一．前言 2 二．单片机及各模块简介 2 1.总体设计方案 2 2.硬件模块简介 3 2.1S51单片机主控制模块 3 2.2 键盘模块 4 2.3DS1302时钟模块 4 2.4串口通信模块 5 2.5 LED数码管显示和流水灯模块 5 2.6下载线模块 6 2.7 蜂鸣器模块 6 2.8 其他模块 7 三．开发板（串口通信模块）设计原理介绍 7 1．实验项目要求 7 1.1元器件功能介绍 7 1.2串口通信原理 8 2．原理图的绘制 10 2．1串口通信模块仿真电路设计 10 3．程序的编写 11 3.1 keil操作过程 11 3.2程序框图 12 3.3USB模块电路原理图的绘制 12 四．印刷板的焊接及流程 14 焊接流程 14 五．调试及遭遇的问题解决方法 14 1．调试 14 1.1程序下载 14 1.2开发板调试 15 2．问题解决 15 六．总结体会 15 附录：16 串口通信C语言程序 16一．前言 近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善本次实训的主要目的就是为了学习单片机的基本理论知识，进而进行单片机的开发、实践和扩展，以更好的运用到实际的软硬件开发中去此次单片机的实训目的如下：（1）掌握单片机的相关理论知识学习单片机相关寄存器的配置，单片机内部结构及特点，存储器组织及外部接口，中断及串口功能，功能寄存器的相关配置，确定软硬件设计总体方案； （2）掌握硬件设计和软件设计的基本知识，学会使用基本的设计软件，依据总体的设计方案对单片机进行软硬件开发在Protel中对单片机的各个功能模块进行外部电路的设计，在实现各个模块的功能的前提下充分合理利用单片机的内部资和外围接口，以求最大限度的发挥单片机的功能学会使用Keil C进行编辑、编译及仿真调试，实现对单片机进行C语言开发以Proteus为平台，对单片机外围各个功能模块进行软件仿真验证功能3）开发板板上资的硬件实现及下载器的制作对软硬件设计仿真验证功能无误后，将Protel绘制的PCB进行加工、焊接元器件，制作出S51开发板及下载器二．单片机及各模块简介 1.总体设计方案 本开发板共分为十个模块，分别是：S51单片机主控制器模块、键盘模块、DS1302时钟模块、数码管模块、LCDCPS364BR模块、ARK点阵模块、下载器模块、流水灯模块、蜂鸣器模块、电模块。

其中以S51单片机作为核心控制器；键盘模块用来向单片机输入特定编码的信息； DS1302时钟模块用来实现实时时钟；数码管模块用来显示简单的数字、字母；LCD模块用来显示字母、数字、符号；点阵模块用来显示图像、符号、汉字；下载器模块用来实现S51单片机的ISP编程；流水灯模块用来显示单片机I/O口电平的变化；蜂鸣器模块用来发出声音总体硬件电路如下图1所示：图1总体硬件电路 2.硬件模块简介 2.1S51单片机主控制模块 S51单片机最小系统包括：MCU、复位电路、晶振电路S51系列单片机内部具有128字节RAM、5个中断、32条I/O口线、2个16位定时器、4KB的程序存储器、一个全双工异步串行口,具有ISP编程功能，该单片机不需要烧写器，可在开发板上ISP编程， S51单片机除兼容C51单片机外，还具有工作频率0至33MHz的高工作频率原理图如图2所示：图2主控制模块 2.2 键盘模块 按键模块，通过外部中断INT1实现按键功能，并通过软件编程识别按键K0---K3四个按键，进而实现相关功能，例如数码管显示字符数字的加减，LED灯速度的变换等原理图如图3所示：2.3DS1302时钟模块 DS1302 的引脚如图4所示：图3按键模块图4 DS1302引脚图 Vcc1为后备电，Vcc2为主电。

在主电关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电当Vcc2高于Vcc1 + 0.2V时，Vcc2给DS1302供电当Vcc2低于Vcc1时，DS1302由Vcc1 供电1、_2为振荡，外接32.768 kHz晶振I/O为串行数据输入/输出端(双向)，SCL K为时钟输入端RST是复位片选线，通过把RST输入驱动置为高电平来启动所有的数据传送RST输入有两种功能：RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；RST提供了终止单字节或多字节数据的传送手段当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许DS1302进行操作如果在传送过程中置RST为低电平，则会终止此次数据传送，并且I/ O引脚变为高阻态上电运行时，在Vcc高于2.5V之前，RST必须保持低电平只有在SCL K为低电平时，才能将RST置为高电平DS1302时钟模块的原理图如图5所示：图5 DS1302时钟原理图 单片机与DS1302通过P1.1、P1.2、P1.3相连，分别为时钟信号线、输入输出线、复位信号线DS1302的晶振引脚连接32768HZ的晶振2.4串口通信模块 串口通信模块的原理图如图6所示：图6串口通信模块的原理图 单片机与MA_232通过P3.0、P3.1相连，分别为发送线、接收线，另外单片机要与MA_232共地。

2.5 LED数码管显示和流水灯模块LED显示器有静态显示和动态显示两种显示方式LED静态显示方式：LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或+5V）；每位的段选线（a~dp）分别与一个8位的锁存器输出相连各个LED的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止LED动态显示方式：在多位LED显示时，将所有位的段选线相应的并联在一起，有一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O线控制，实现各位的分时选通要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，段选线上输出相应位要显示字节的段码流水灯模块包含8个LED灯，单片机的P0口接10K上拉电阻，八个LED的负极依次连接单片机P0口的8个引脚，八个LED的正极依次与510欧姆的排阻的八个端子相连LED数码管和流水灯模块原理图如图7：图8LCD数码管和流水灯模块 2.6下载线模块 下载器模块实现将USB信号转换为能通过SPI协议传输的信号，从而实现对单片机的编程下载模块原理图如图9所示：图9下载线接口模块图10蜂鸣器模块 2.7 蜂鸣器模块 单片机的P1.4与Q1的基极通过1K欧姆电阻连接，当P1.4为高电平时，Q1导通，Q1的发射极与集电极导通，将发射极下拉为低电平，蜂鸣器两端出现电位差，蜂鸣器发声；当P1.4为低电平时，Q1不导通，蜂鸣器两端没有电流流过，蜂鸣器不发声。

2.8 其他模块 I2C EEPROM模块用于程序或数据存储器的扩展功能，片外可最大扩展到64KB,地址为0000~FFFFH此存储芯片支持电科擦除，即可写电模块通过整流电桥实现交直流的转换功能，直接供单片机使用原理图如图11图12所示：图11 电模块图12 I2C EEPROM模块三．开发板（串口通信模块）设计原理介绍 1．实验项目要求 实验任务是通过串口通信实现单片机数据的自发自收以及双机通信功能，并且通过数码管循环显示0~F来表现其实现过程1.1元器件功能介绍 AT89S51: At89s51 是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash 存储器使用Atmel 公司高密度非 易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器在单芯片上，拥有灵巧的8 位和在系统可编程Flash，使得AT89S51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案AT89S51具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32 位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口， 片内晶振及时钟电路。

另外AT89S51 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式空闲模式下，停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工 作掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止8位微控制器 8K 字节在系统可编程 Flash AT89S51RS232：RS232是由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线RS232与TTL电路之间需要进行电平和逻辑关系的变换实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片MA_232芯片可完成TTL←→RS232双向电平转换MA_232：MA_232芯片是RS232标准接口芯片，使用+5v单电供电是PC机与单片机串口进行通讯的电平转换芯片内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成功能是产生+12v和-12v两个电，提供给RS232串口电平的需要第二部分是数据转换通道由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DP9插头；DP9插头的RS232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出第三部分是供电15脚DNG、16脚VCC（+5V）图13RS232芯片引脚图图14MA_232芯片引脚图 1.2串口通信原理 S-51单片机内部有一个全双工的串行接收和发射缓冲器（SBUFF），这两个在物理上独立的接收发射器，即可以接收也可以发射数据，但接收缓冲器只可以读出不能写入，而发送缓冲器只能写入不能读出，它们的地址是99H这个通信口即可以用于网络通信，亦可以实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可以方便的构成标准的RS-232接口S-51单片机串行口专用寄存器SBUF为串行口的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发射器寄存器，可以实现全双工通信。

但这两个寄存器具有同一地址（99H）S-51的串行数据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据而从接收缓冲器读出数据既可接收数据串行通信寄存器SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制数据通信的传输方式：常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和工方式串行通信的两种通信形式，包括异步通信和同步通信SCON控制寄存器是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制，其结构格式如下：表1寄存器SCON结构 SCON D7 D6 D5。