聊城大学单片机课程设计指导书
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单片机原理与应用技术
课程设计指导书
聊城大学理工学院通信工程系
单片机实验室
2013年12月 前 言
单片机的全称为单片微型计算机（Single-chip Microcomputer），它是微电子技术与计算机技术有机结合的成功典范，由于其在各方面应用的巨大优势。
聊城大学理工学院通信工程系对通信工程、电子信息科学与技术、电子信息工程专业的同学开设了单片机课程，并经过多年的努力，建设了自己的单片机教学实验室，为同学们在实践中培养动手能力，提高对单片机技术的运用能力提供了很好的实验条件。
为了更好的理解和掌握单片机的工作原理和使用方法，我们结合多年教学和科研经验，考虑到理工学院学生的实际情况，参考课堂理论知识，编写了《单片机原理与应用技术课程设计指导书》。本书的最大特点是与单片机理论知识联系紧密，既能培养学生的实际动手能力，对学到的知识加以巩固，又能培养学生的创新意识和创新能力。
本书大体分为三个部分：课程设计题目、课程设计介绍、单片机调试说明。
由于编者水平所限，且编写时间仓促，书中难免错误或不妥之处，敬请读者批评指正！
编 者
2013年12月
课程设计题目
1、课程设计目的：①熟悉单片机最小系统；②设计单片机温度采集电路；③掌握简单手工焊接技巧；④掌握单片机软件开发过程；⑤单片机应用系统开发流程和调试方法。
2、课程设计条件：①焊台工具；②示波器、万用表；③单片机温度采集电路板；④单片机温度采集系统元器件。
3、课程设计内容
（1）单片机温度采集电路，见图1，焊接一套单片机温度采集电路板（以下简称目标板）；元器件清单见表1。
（2）在计算机编写单片机程序，并将程序下载到目标板，分别完成以下功能：
① 四位数码管按1秒为周期显示累加数，从“0000”到“FFFF”；
② 单片机通过温度传感器采集此时的温度，用四位数码管显示温度，如显示“17.5C”，字符“1”、“7.”、“5”和“C”各占一个数码管。
4、课程设计要求
（1）每位同学动手焊接一套单片机温度采集电路板，占总成绩30%；
（2）完成单片机两项功能，占总成绩40%；
（3）撰写“单片机原理与应用技术课程设计报告”，占总成绩30%；
按照每位同学完成的情况，评定成绩，作为课程设计的成绩。
表1 单片机温度采集电路板元件清单
元件号 元件名称 元件号 元件名称
U1 IC插座40P P4 DS18B20，温度传感器
P1、P3 排针 C3 电解电容10uF
Y1 12.000MHz晶振 LED1、LED2 LED，红色
C1、C2 30pF瓷片电容 R1、R3-R7 电阻10K欧姆
P2 CPS05641BR，四位共阳极数码管 R7、R9、R8 电阻510欧姆
Q1-Q4 9012，数码管驱动
网络名称相同的，代表连接在一起。
图1 电路原理图课程设计介绍
1、单片机
单片机选用STC公司的STC89C51RC，与MSC-51单片机兼容，DIP40封装。STC89C51RC程序存储器采用Flash工艺，属于51基本型，包含的资源有：
8位CPU，片内振荡器。
程序存储器ROM：4K字节
数据存储器RAM：512字节
定时器/计数器：3个16位
可编程的I/O线：36个（四个8位并行I/O端口，1个4位并行I/O端口）
串行口：一个可编程全双工
5个中断源，两个中断优先级
内部集成看门狗电路
内部集成2KB EEPROM
2、数码管
CPS05641BR，四位八段共阳极数码管。结构如下所示：
图2 数码管CPS05641BR结构
电路图中CPS05641BR的4位位码由9012驱动，8位段码连接单片机P1口。
3、温度传感器
温度传感器DS18B20，常用的温度传感器，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。
独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用，无需外部元件，可用数据总线供电，电压范围为3.0V至5.5V。测量温度范围为-55 ° C至+125 ℃，-10 ° C至+85 ° C范围内精度为±0.5 ° C
DS18B20的数字温度计提供9至12位可编程设备温度读数。信息被发送到DS18B20、从DS18B20读取温度通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个DS18B20可以同时存在于一条总线。
引脚封装 TO-92封装
1 接地
2 数字信号输入输出，一线输出：源极开路
3 电源 可选电源管脚。
DS18B20存储器资源、操作流程和命令以及时序，参见提供的DS18B20文档。
4、其它
（1）9012是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是PNP型小功率三极管。
（2）四脚开关，开关背面有隔断，开关按下后隔断两侧连通。电路中，开关一侧接地，一侧接单片机IO。当单片机IO检测到低电平时，代表开关被触发。 单片机调试说明
1、电路板焊接
电路板焊接时注意事项：
（1）注意安全，避免烫伤，损坏衣物，损坏焊台。
（2）烙铁和电路板之间45度，焊接面光滑，焊点太大也不要太小，焊接时间不要太长，容易烧坏元器件和破坏板上的铜线。焊接顺序基本上是从内到外，先低后高。
（3）注意有极性电容的正负级、开关的隔断、芯片的顺序；
（4）焊完所发器件后，用万用表测试电源是否短路，信号线是否粘连；确认无误后，接上下载线给电路板供电，用万用表测试电压是否正常；再次确认无误后，向老师领取单片机。
（5）装上单片机后，接上下载线给电路板供电，用示波器测试ALE管脚是否有周期信号输出。
“千里之行始于足下”——焊接出现问题，会影响到后面的电路板上电、程序调试，所以同学必须要有耐心，不要急于求成。
2、电路板调试
（1）下载线
电路板调试使用USB-TTL下载线，使用 USB 接口，特点：
支持 USB1.1 或 USB2.0 通信；
全面支持 WIN98、WINME、WIN2000、WINXP、VISTA、WIN7
等操作系统；
采用USB口供电，板内带有500mA自恢复保险丝或保险电阻，保护电脑主板不被意外烧毁；
支持STC全系列芯片烧录；
编程器提供3.3V与5V的电压输出接口；
USB-TTL下载线驱动安装及硬件连接方法见提供的文档。
USB-TTL下载线输出线有5根，如下图所示。“+5V”、“GND”分别接入电路板相应的网络，“RXD”和“TXD”分别接入电路板的“TXD”（P3.1）和“RXD”（P3.0）。
图4 USB-TTL下载线
（2）开发软件
单片机开发软件是“Dais MCS-51仿真开发系统软件”，操作方法详见《单片机实验指导书》。
（3）下载软件
下载软件是STC公司的“STC-ISP”，设置方法见下图。
图5 程序下载界面
单片机型号选择“STC89C/LE51RD+”。计算机接上下载线后，“串口号”一栏有显示。点击“打开程序文件”选中开发软件生成的“.HEX”文件。其它设置见图中所示。
下载时，先点击“下载/编程”，再对单片机上电。右下侧显示下载的状态。
