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單片機最小系統及外圍電路模塊設計與測試 附PCB+源程序

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近年來隨著計算機在社會領域的滲透，單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統控制檢測日新月異更新。在實時監測和自動控制的單片機應用系統中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據具體硬件結構，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。
單片機最小系統是在以51單片機為基礎上拓展，使其能更方便地運用于測試系統中。本設計主要在51單片機上擴展I/O口，實現液晶顯示，定時等功能，并寫好一定的底層程序。

Altium Designer畫的原理圖和PCB圖如下：(51hei附件中可下載工程文件)

摘 要        II
第1章 緒論        1
1.1 單片機基礎知識        1
1.2 單片機的應用領域        1
1.3 單片機的發展趨勢        2
第2章 硬件結構剖析        4
2.1 51單片機的內部結構        4
2.2 89C52單片機的引腳功能        5
第3章 單片機的硬件設計        9
3.1 最小系統設計        9
3.2 LCD顯示電路        11
3.2.1 LCD1602 引腳功能        11
3.2.2 LCD1602顯示模塊指令集        12
3.2.3LCD12864 引腳功能        14
3.3 USB供電下載電路        15
3.3.1 USB供電電路        15
3.4單片機最小系統電路設計完整資料        16
第4章 單片機學習板的測試        19
4.1 51單片機學習板電路圖        19
4.2 流水燈（P1口）        19
4.2.1 接口圖及測試照片        19
4.2.2 測試程序（部分）        19
4.2.3 測試結論        20
4.3 數碼管（P0口）        20
4.3.1 接口圖及測試照片        20
4.2.2 測試程序（部分）        22
4.3.3 測試結論        22
4.4 液晶（P2口）        22
4.4.1 接口圖及測試照片        22
4.4.2 測試程序（1602部分）        22
4.4.3 測試結論        24
4.5 其他（P3口）        24

USB供電下載電路
3.3.1 USB供電電路  
USB供電電路如圖3-6所示：
               
圖3-6 USB供電電路
3.3.2 USB下載電路
USB供電電路如圖3-7所示：
圖3-7 USB下載電路
3.4單片機最小系統電路設計完整資料
3.4.1 單片機最小系統電路設計完整原理圖及pcb

圖3-8 單片機最小系統總原理圖


圖3-9 單片機最小系統pcb圖
圖3-10 單片機最小系統pcb 3D預覽圖
3.4.2單片機最小系統電路設計元件清單
注釋
類型
位號
封裝
型號
數量
12864

*J2
HDR2.54-LI-20P

1
51單片機座

*U1
DIP40

1
插針1*3
插針1*3
18b20, ir
HDR1X3
插針1*3
2
1N4148

4148
SOD-123
1N4148
1
30pf
Capacitor
C1, C2
C 0805_L
C
2
10uf

C3
CD C(6032)
C
1
104
Capacitor
C51, C54
C 0805_L
C
2
22PF
Capacitor
C52, C53
C 0805_L
C
2
紅色
貼片LED
D11, D12, D13, D13.2
,D14, D15, D16, D17, D18
LED 1206R
LED-SMD
9
cz4

GND, VCC
HDR2.54-LI-3P

2
LCD1602

J1
HDR2.54-M-LI-16P

1
cz2

NTC1
HDR2.54-LI-2P

1
CZ8

P0, P1, P2, P3
HDR2.54-LI-8P

4
4.7K

R1
R 0805_L
RES
1
Res

R51, RD1, RJ1, RJ2
R 0805_L
Res
4
1K

RL1, RL2, RL3, RL4,
RL5, RL6, RL7, RL8
R 0805_L
R
8
KEY

S1
TSW DIP-3*6*5
K
1
sl

SL1
HDR1X9
sl
1
CSW-1P

SW1
CSW DIP-1P_G
CSW-1P
1
TP340G

U3
SOP16N_M
TP340G
1
USB

USB1
440478
USB
1
12MHz
Crysta
Y1
OSC UM-1
XT
1
12MHz
Crysta
Y51
OSC UM-5
XT
1
M3銅柱
銅柱
z1, z2, z3, z4
M3x4+6_L
銅柱加頭焊盤
4
表3-4 單片機最小系統電路設計元件清單


第4章 單片機學習板的測試

4.1 51單片機學習板電路圖
圖4-1 單片機學習板最小系統原理圖

4.2 流水燈（P1口）
4.2.1 接口圖及測試照片
圖4-2 單片機學習板led流水燈接口圖          圖4-3 單片機學習板led流水燈測試圖
4.2.2 測試程序（部分）
  1. #include<reg52.h>  
  2. #define uchar unsigned char
  3. #define uint unsigned int
  4. void delay(uint z);
  5. void main()
  6. {
  7.               uchar  num,dat1,dat2;
  8.               delay(500);
  9.               P0=0;
  10.               while(1)
  11.               {
  12.                             dat1=0xfe;
  13.                             dat2=0x7f;
  14.                             for(num=0;num<7;num++)
  15.                             {
  16.                                           P1=dat1;                //初始化賦值
  17.                                           dat1=dat1<<1; //右移一位
  18.                                           delay(500);   //延時            
  19.                             }
  20.                             for(num=0;num<7;num++)
  21.                             {
  22.                                           P1=dat2;                //初始化賦值
  23.                                           dat2=dat2>>1; //右移一位
  24.                                           delay(500);   //延時            
  25.                             }
  26.               }
  27. }
復制代碼

4.2.3 測試結論
按照流水燈接口圖進行編程后實現流水燈功能。因此該學習板P1口工作正常，led正常。

4.3 數碼管（P0口）
4.3.1 接口圖及測試照片
圖4-4單片機學習板數碼管接口圖              圖4-5單片機學習板數碼管測試圖

4.3.2 測試程序（部分）
  1. #include <reg52.h>
  2. #define uchar unsigned char
  3. sbit P2_0 = P2^0;
  4. sbit P2_1 = P2^1;
  5. sbit P2_2 = P2^2;
  6. sbit P2_3 = P2^3;
  7. uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,
  8.                         0xf8,0x80,0x90};
  9. void delay(uchar i)
  10. {
  11.   uchar j,k;
  12.   for(j=i;j>0;j--)
  13.     for(k=125;k>0;k--);
  14. }
  15. void display()
  16. {
  17.    P0=table[0];
  18.    P2_0 = 0;
  19.    delay(5);
  20.    P2_0 = 1;
  21.    P0=table[1];
  22.    P2_1 = 0;
  23.    delay(5);
  24.    P2_1 = 1;
  25.    P0=table[2];
  26.    P2_2 = 0;
  27.    delay(5);
  28.    P2_2 = 1;
  29.     P0=table[3];
  30.    P2_3 = 0;
  31.    delay(5);
  32.    P2_3 = 1;

  34. }
  35. /*演示主程序*/
  36. void main(void)
  37. {
  38.     unsigned int  a;

  40. while(1)
  41. {
  42.    for(a=100;a>0;a--)
  43.    {
  44.      display();
復制代碼
4.3.3 測試結論
按照數碼管接口圖進行編程后實現數碼管顯示0123功能。因此該學習板P0口工作正常，數碼管正常。

4.4 液晶（P2口）
4.4.1 接口圖及測試照片

圖4-6單片機學習板液晶接口圖   圖4-7單片機學習板1602液晶測試圖   圖4-8  12864液晶測試圖
4.4.2 測試程序（1602部分）
  1. # include <reg51.h>
  2. # include <intrins.h>
  3. typedef unsigned char BYTE;
  4. typedef unsigned int WORD;
  5. typedef bit BOOL;

  7. sbit rs=P0^7;
  8. sbit rw=P0^6;
  9. sbit ep=P0^5;

  11. BYTE code dis1 []={" ***********"};
  12. BYTE code dis2 []={" ************"};

  14. void delay (int m)
  15. {
  16. unsigned char i,j;
  17. for (i=0;i<m;i++)
  18. for (j=0;j<253;j++);
  19. }

  21. BOOL lcd_bz()
  22. {
  23.   BOOL result;
  24.   rs=0;           // 讀忙信號
  25.   rw=1;
  26.   ep=1;
  27.   _nop_();
  28.   _nop_();
  29.   _nop_();
  30.   _nop_();
  31.   result = (BOOL)(P2&0x80);
  32.   ep=0;
  33.   result ;
  34. }

  36. void lcd_pos (BYTE pos)
  37. {
  38.   lcd_wcmd (pos|0x80);
  39. }
  40. main ()
  41. {
  42.   BYTE i;
  43.   lcd_init ();
  44.   delay (10);

  46.   lcd_pos (0);
  47.   i=0;
  48.   while (dis1 [i]!='\0')
  49.    {
  50.      lcd_wdat (dis1 [i]);
  51.      i++;            
  52.    }

  54.    lcd_pos (0x41);
  55.   i=0;
  56.   while (dis2 [i]!='\0')
  57.    {
  58.      lcd_wdat (dis2 [i]);
  59.      i++;            
  60.    }
  61.    while (1);
  62. }
復制代碼


測試結論
按照兩塊液晶屏接口圖進行編程后實現液晶屏基本顯示功能。因此該學習板的P2口與液晶屏數據傳輸正常，接口電路及液晶屏正常。

4.5 其他（P3口）
由于P3端口作為按鍵，傳感器等輸入端口不便于測試，因此我們采用杜邦線加led對端口進行逐個測試，經過測試結論為P3口輸出正常。
全部資料51hei下載地址(pcb+文檔)：
51自制.rar (13.08 MB, 下載次數: 15)
單片機最小系統設計與實現.doc (10.9 MB, 下載次數: 14)

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