便捷式单片机实验开发装置毕业设计论文

便捷式单片机实验开发装置毕业设计论文内容摘要：

1、10 引言随着半导体技术的发展，计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。 单片机这个新时代的技术随之产生。 单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。 它是把中央处理器（、随机存取存储器（、只读存储器（、输入/输出端口 （I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。 使产品的体积减小，成本得到最大限度的节约。 单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领 2、域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。 根据社会发展需求，高校也把单片机技术列为主要课程之一，采用理论结合实践的教学方式，培养学生手脑并用的工程实践能力。 现今很多高校以及一些中职院校都拥有自己的实验室，实验设备也相对较为完善。 然而实验室也存在本身的缺陷，例如为了加强管理同学们只能在上课时间才能接触到试验箱设备。 而且学校安排的课时是有限的，远远无法满足同学们的实践要求。 所以怎样才能让同学们更多的进行实验是学好单片机技术的关键。 因此，该装置集合传统试验箱的优点，加以模块化和浓缩化。 只要有一台计算机加该装置同学们可以随时随地的进行单片机学习。 为同学们赢得更多的学习时间，提高了同学们 3、的学习效率。 21 单片机概述所谓单片机，即把组成微型计算机的各个功能部件，如中央处理器 机存储器 读存储器 入/输出接口电路、定时器 /计数器以及串行通信接口等集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。 因此单片机早期的含义为单片微型计算机（，直接译为单片机，并一直沿用至今。 由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。 随着单片机技术的发展，它在芯片内集成了许多面对测控对象的接口电路，如 速 I/O 口、。 这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（统的体系结构，所以更为确切反映单片机本质的名称应是微控制器。 单片机是单芯片形态作为嵌入式 4、应用的计算机，它有惟一的、专门为嵌入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称之为嵌入式微控制器（。 但是，在国内单片机的叫法仍然有着普遍的意义。 我们已经把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，它是一个典型的嵌入式应用计算机系统。 目前按单片机内部数据通道的宽度，把它们分为 4 位、8 位、16 位及 32 位单片机。 单片机课程教学现状单片机基础 、 微机原理与应用是理工科类专业的重要技术基础课，是实践性和实用性很强的学科。 其最终目标在于培养工科学生的硬件应用的能力。 因此，教学中实验系统的优劣将直接影响该课程的教学效果和学生的应用 5、能力的培养。 对学生将来的发展有着关键性的作用。 由于技术的发展，不断更新教学内容，淘汰不够先进的部分，以适应社会对人才的需要。 但是单片机课程对实践环节的依赖比较大，实验手段的局限是制约教学水平的重要因素。 为了提高未来各相关专业单片机基础 、 微机原理与应用类课程实验与实践环节的教学水平，迫切需要在围绕满足当前和未来单片机基础 、 微机原理与应用类课程教学的要求基础上对新型微机实验系统及其相关实践环节的教学方法做一些探索性的研究工作。 课题研究意义由于单片机技术在企事业单位得到广泛应用，越来越多的学校已经把单片机课程作为一门必修课，为大学生走向就业岗位打下坚实的基础。 当前，单片机微机应用类课程正处在 6、转型期。 过去的 20 年中，单片机市场与需求都是以 8 位机为主的。 最近几年来，16 位、32 位单片机的嵌入式应用呈迅速增长的趋势。 8 位单片机以其性价比高，而使其地位难以动摇。 8 位、16 位、32 位单片机将在相当长时期内共存已是业界的共识，而单片机教学课程内容的稳定和课程定位的准确是至关重要的。 单片机技术发展迅速，课程的特点是实践性很强，它需要教师、教材、实验器件等协调配合，特别是实验平台，需要较大的投入。 教师要有相当的科研经验和应用背景，并能将科研的所得，以及对最新技术的了解贯彻到课程的讲解上，这些都有相当的难度。 课程定位的不同，所安排实验的要求以及授课对象也不同，影响课程定位的决定 7、因素很多，其中专业对单片机的应用需求以及学时和学生的先修课程基础是很重要的方面，譬如对电子、机械、电气、自动化等非计算机专业学生，8 位单片机应该可以成为他们对单片机认识的入门课程。 在实验当中对于单片机基本工作原理、采用芯片的工作特性、以及基本的汇编程序和接口技术的理解是必须的，特别强调学生的实践操作系统的能力。 现在用于单片机教学实验系统很多，一般分为 8 位、16 位、32 位单片机实验系统。 由于 16 位、32 位单片机市场价格偏高，而普通的 8 位单片机也能起到教学的目的，对于学校来说选择 8 位单片机作为实验系统是一个不错的选择。 42 钟及 24实验内容1）数制转换与单片机端口的控制2 8、）4*4 键盘应用3）串行通信4）计数器定时器的应用5) 1602 液晶显示6) 系统框图系统结构框图 从上图中可以看到，本课题研制的“便捷式单片机实验开发装置”是由 11 个基本模块组成的，模块之间可以根据实验需要相互连接，同时也可以由模块的扩展端向外宽展，形成不同的系统结构，为科学研究所用。 各个模块都是针对电类专业的知识点设计的，能满足不同实验的要求。 而且每个模块都可以独立与外界系统连接，用户可以根据不同需要进行实验。 63 8051 系列单片机片机包含中央处理器、程序存储器(数据存储器(定时器/计数器、并行 I/O 口、串行 I/O 口和中断系统等几大单元以及数据总线、地址总线和控制总线三 9、大总线构成。 图 单片机内部结构框图。 (1) 中央处理器中央处理器(是整个单片机的核心部件，能处理 8 位二进制数据或代码，挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 (2) 程序存储器有 8 于存放用户程序，原始数据或表格。 (3) 数据存储器（ 部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的 有 128 个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 7图 部结构框图(4) 并行输入输出口有 4 组 8 位 I/O 口(2 或 用于 10、对外部数据的传输。 (5) 串行输入输出口置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 (6) 定时/计数器三个 16 位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对单片机进行控制。 端 口 0驱 动 器 端 口 2驱 动 器128） 端 口 0锁 存 器 端 口 2锁 存 器 4K8） 程 序 地 址 寄 存 器缓 冲 器寄 存 器程 序 计 数 器 指 针 指 示 器 、 串 行 口 和 定 时 器寄 存 器 器 寄 存 器暂 存 器 2暂 存 器 1定 时与控 制 指 令寄 存器 端 口 1锁 存 器 11、端 口 3锁 存 器端 口 1驱 动 器 端 口 3驱 动 器 5）8(7) 中断系统备较完善的中断功能，有两个外中断、三个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有两级的优先级别选择。 脚功能图 片引脚图(1) 电源和晶振电电压。 地。 向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 自反向振荡器的输出。 (2) I/O 口 的字节地址为 80H，位地址为 80H87H。 既可以作为通用 I/O 口使用，也可以作为单片机系统的地址/数据线使用。 当作为输出口使用时，由于输出电路是漏极开路，必须外接上拉电阻才能有高电平输出。 0/R/80909的字节地址为 90H，位地址为 90H97H。 只 12、能作为通用 I/O 口使用。 当作为输出口使用时，已能对外提供推拉电流负载，外电路无需再接上拉电阻；当作为输入口使用时，应先向其锁存器写入“1” ，使输出驱动电路的 止。 的字节地址为 0地址为 02 口用于为系统提供高位地址，但只作为地址线使用而不作为数据线使用。 此外，也可作为通用 I/O 口使用。 的字节地址为 0地址为 03 口可以作为通用 I/O 口使用，但在实际应用中它的第二功能信号更为重要。 引脚的第二功能，如下所示： 行输入口）行输出口）部中断 0）部中断 1）0（计时器 0 外部输入）1（计时器 1 外部输入）部数据存储器写选通）部数据存储器读选通）(3) 4 根控制线 位信号。 保持 两个机器周期以上的高电平，就可以完成 统复位操作，使系统的一些单元内容回到规定值。 /部程序存储器读选通信号。 在读外部 ，/效（低电平） ，以实现外部 元的读操作。 /问程序存储器控制信号。 当/号为低电平时，对 读操作限定在外部程序存储器；而当/高电平时，则对 读操作是从内部程序存储器开始，并可延续至外部程序存储器。 RO。