51單片機最小系統(tǒng)制作畢業(yè)論文.doc

姓 名 專 業(yè) 班 級 作 品 名 稱 指 導(dǎo) 教 師 摘 要 20世紀末，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會的 各個領(lǐng)域，有力地推動了社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會信息化程度的提高，同時也使現(xiàn)代電子產(chǎn) 品性能進一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來越快。 現(xiàn)代生活的人們越來越重視起了時間觀念，可以說是時間和金錢劃上了等號。對于那些 對時間把握非常嚴格和準確的人或事來說，時間的不準確會帶來非常大的麻煩，所以以數(shù)碼 管為顯示器的時鐘比指針式的時鐘表現(xiàn)出了很大的優(yōu)勢。數(shù)碼管顯示的時間簡單明了而且讀 數(shù)快、時間準確顯示到秒。而機械式的依賴于晶體震蕩器，可能會導(dǎo)致誤差。 數(shù)字鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置。數(shù)字鐘的精度、 穩(wěn)定度遠遠超過老式機械鐘。在這次設(shè)計中，我們采用LED數(shù)碼管顯示時、分、秒，以24 小時計時方式，根據(jù)數(shù)碼管動態(tài)顯示原理來進行顯示，用12MHz的晶振產(chǎn)生振蕩脈沖，定 時器計數(shù)。在此次設(shè)計中，電路具有顯示時間的其本功能，還可以實現(xiàn)對時間的調(diào)整。數(shù)字 鐘是其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費的喜愛， 因此得到了廣泛的使用。 關(guān)鍵字：LED燈；LED燈流動控制；延時控制；復(fù)位鍵11目 錄一、簡介4二、原理圖介紹4三、單片機制作及注意事項7四、雙面板制作建議10五、制作過程中遇到的問題及解決方法10六、總結(jié)體會11七、感謝語11八、資料摘要11一、簡介單片機發(fā)展史：第1階段(1974年1978年)單片機探索階段以Intel 公司的MCS-48系列單片機為代表在片內(nèi)集成8位CPU、并行I/O接口、8位定時器/計數(shù)器、RAM和ROM等無串行I/O口中 斷處理較簡單片內(nèi)RAM、ROM 容量較小且尋址范圍不大于4KB。第2階段(1978年1982年)單片機完善階段以Intel 公司的MCS-51系列單片機為代表這一系列單片機帶有串行I/O 口具有多級中斷處理系統(tǒng)定時器/計數(shù)器為16 位片內(nèi)RAM和ROM 容量相對增大有的片內(nèi)還帶有A/D 轉(zhuǎn)換接口結(jié)構(gòu)和性能都在不斷改進和發(fā)展。第3階段(1982 年以后)推出16位單片機同時高檔8位單片機鞏固發(fā)展應(yīng)用階段。16 位單片機除了CPU 為16 位外片內(nèi)RAM和ROM 的容量都進一步增大片內(nèi)RAM為232B、ROM為8KB且片內(nèi)帶有高速I/O 部件多通道10 位A/D 轉(zhuǎn)換部件8 級中斷處理功能其實時處理能力更強。同時高檔8 位單片機不斷完善以滿足不同用戶的需要。單片機功能要求：單片機是一個集成電路芯片集成了微處理器、存儲器、I/O接口電路構(gòu)成了最小并且完善的計算機系統(tǒng)。一個完整的單片機系統(tǒng)應(yīng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。完成一個實用的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計目標不但要完成正確無誤的硬件設(shè)計還要完成良好的軟件設(shè)計整個設(shè)計過程稱為單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)。二、原理圖介紹單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng). 對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、晶振電路、復(fù)位電路.單片機：分為端口線、電源線和控制線三類。端口線：P0P3口 電源線：GND：接地引腳。 VCC：正電源引腳。接5V電源。控制線：RST、ALE、EA、XTAL1和XTAL2、PSEN、。如圖1所示 圖1 -40腳插座 51單片機最小系統(tǒng)起振電容C2、C3一般采用1533pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好4.P0口為開漏輸出，作為輸出口時需加上拉電阻，阻值一般為10k。 設(shè)置為定時器模式時，加1計數(shù)器是對內(nèi)部機器周期計數(shù)（1個機器周期等于12個振蕩周期，即計數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。計數(shù)值N乘以機器周期Tcy就是定時時間t。復(fù)位電路:由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成,由圖并結(jié)合電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定.典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復(fù)位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位.一般教科書推薦C 取10u,R取8.2K.當然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產(chǎn)生不少于2個機周期的高電平.至于如何具體定量計算,可以參考電路分析相關(guān)書籍. 晶振電路:典型的晶振取11.0592MHz(因為可以準確地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通訊的場合)/12MHz(產(chǎn)生精確的uS級時歇,方便定時操作) 單片機:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機1、復(fù)位電路圖：復(fù)位電路是由電源、電容、按鍵、電阻組成。51單片機最小系統(tǒng)復(fù)位電路的極性電容C3的大小直接影響單片機的復(fù)位時間，一般采用1030uF，51單片機最小系統(tǒng)容值越大需要的復(fù)位時間越短。如圖2所示復(fù)位電路的作用 單片機復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當電腦在使用中出現(xiàn)死機，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機也一樣，當單片機系統(tǒng)在運行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動從頭開始執(zhí)行 圖2復(fù)位電路2、晶振電路圖晶振電路是由晶振、30p電容組成。51單片機最小系統(tǒng)晶振Y2也可以采用6MHz或者11.0592MHz（我們學(xué)習(xí)的，一般使用11.0592MHz），在正常工作的情況下可以采用更高頻率的晶振，51單片機最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機的處理速度，頻率越大處理速度越快。如圖3所示晶體振蕩器，簡稱晶振。在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)作用: 為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。 圖3晶振電路三、單片機制作及注意事項1.膠片打印1.點擊打印圖標圖4打印界面右鍵打開，選擇Properties，圖4所示圖5選項圖如圖5確定選項圖6打印圖用膠片打印圖62.曝光機 首先把感光板的貼膜撕下，記得背光撕下，然后先把打印紙放在曝光機上，再把感光板放下去，要放正，不要把感光板放歪。然后設(shè)定時間為150秒，開始曝光。3.感光板沖刷顯像調(diào)配顯像劑： 當已經(jīng)曝光好后，先用一個小盆子裝100攝氏度的熱水（水能把板覆蓋就好），加入顯像劑，比例要適中（1:20）誤差允許在-10 +20內(nèi)，若太多會把紋路都沖刷掉，若太少，紋路沖刷不出來。 顯像和水洗： 膜面朝上放入感光板(雙面板需懸空)每隔數(shù)秒搖晃容器或者感光板，直到線路清晰且不再有綠色霧狀冒起時即顯像完成，此時需要再靜待一會兒確保顯像百分百成功，然后將板子取出用清水沖洗。4.使用腐蝕機去銅 首先把腐蝕機的水箱里面的水裝到最高刻度(2250cc)的地方，然后緩慢加入2包(190g/包)蝕刻劑，啟動腐蝕機的加熱和滾動功能，用非金屬的棒子去攪拌直至粉末溶解方可使用。腐蝕機去銅時，溫度在40攝氏度，同時打開加熱和滾動功能。5.打孔、調(diào)整、焊元件焊錫絲的選擇焊錫絲的選擇焊錫絲的選擇焊錫絲的選擇直徑為0.8mm或1.0mm的焊錫絲，用于電子或電類焊接； 直徑為0.6mm或0.7mm的焊錫絲，用于超小型電子元件焊接。電烙鐵的功率選用原則1) 焊接集成電路、晶體管及其它受熱易損件的元器件時，考慮選用20W內(nèi)熱式電烙鐵。 2) 焊接較粗導(dǎo)線及同軸電纜時，考慮選用50W內(nèi)熱式電烙鐵。烙鐵的選用及要求：1) 有鉛恒溫烙鐵溫度一般控制在280360之間，缺省設(shè)置為33010，焊接時間小于3秒。焊接時烙鐵頭同時接觸在焊盤和元件引腳上，加熱后送錫絲焊接。部分元件的特殊焊接要求: SMD器件：焊接時烙鐵頭溫度為：32010；焊接時間：每個焊點13秒。 拆除元件時烙鐵頭溫度：310350（注：根據(jù)CHIP件尺寸不同請使用不同的烙鐵嘴。） DIP器件：焊接時烙鐵頭溫度為：3305；焊接時間：23秒 注：當焊接大功率（TO-220、TO-247、TO-264等封裝）或焊點與大銅箔相連，上述溫度無法焊接時，烙鐵溫度可升高至360，當焊接敏感怕熱零件（LED、CCD、傳感器等）溫度控制在260300。2) 無鉛制程 無鉛恒溫烙鐵溫度一般控制在340380之間，缺省設(shè)置為36010，焊接時間小于3秒，要求烙鐵的回溫每秒鐘就可將所失的溫度拉回至設(shè)定溫度。電烙鐵使用注意事項：1) 電烙鐵不宜長時間通電而不使用，這樣容易使烙鐵芯加速氧化而燒斷，縮短其壽命，同時也會使烙鐵頭因長時間加熱而氧化，甚至被 “ 燒死 ” 不再 “ 吃錫 ” 。2) 手工焊接使用的電烙鐵需帶防靜電接地線，焊接時接地線必須可靠接地，防靜電恒溫電烙鐵插頭的接地端必須可靠接交流電源保護地。電烙鐵絕緣電阻應(yīng)大于10M，電源線絕緣層不得有破損。 3) 將萬用表打在電阻檔，表筆分別接觸烙鐵頭部和電源插頭接地端，接地電阻 值穩(wěn)定顯示值應(yīng)小于3；否則接地不良。4) 烙鐵頭不得有氧化、燒蝕、變形等缺陷。烙鐵不使用時上錫保護，長時間不用必須關(guān)閉電源防止空燒，下班后必須拔掉電源。5) 烙鐵放入烙鐵支架后應(yīng)能保持穩(wěn)定、無下垂趨勢，護圈能罩住烙鐵的全部發(fā)熱部位。支架上的清潔海綿加適量清水，使海綿濕潤不滴水為宜。打孔時打出來的孔如果不在一條直線上，元器件是很難安裝上去的，那么我們就要用個鑷子來調(diào)整(孔與元器件的偏差不能太大0.5毫米-1毫米左右)，把元器件的腳調(diào)整，安裝到板上。焊元件時，要注意，不能把兩個孔焊連在一起，要把握好焊錫的熔化量。若真的把兩個孔焊連在一起，就要用吸焊筆，把孔里面的焊水都吸走，重新再焊。四、雙面板制作建議首先，我們現(xiàn)在制作的51單片機最小系統(tǒng)是用單片板來做的，若要用雙面板來制造，需要用別的工具，因為我們要保持正反兩面的紋路是對齊的，那我們就需要自己制造一個定位器，用它來把打印出來的膠片紋路正反對齊印在板上。我們可以設(shè)置一個坐標定位法，把整張圖做成一個坐標系，每個孔都附上坐標，那么我們就可以確保正反兩面的孔都是完整對齊的。五、制作過程中遇到的問題及解決方法腐蝕機：腐蝕時最好人時刻觀察著腐蝕機（腐蝕時間大概在6分鐘左右），若板已經(jīng)腐蝕好，仍在腐蝕機里面腐蝕，會把板上的紋路都腐蝕掉。蝕刻劑配液后，會非常緩慢的釋出氧氣，建議使用完之后請加水至原液量并蓋上防塵蓋，至于安全處所，配液存放期限為一年。感光板：撕下感光板的貼膜時，注意感光板要背光。用顯像劑沖刷感光板時，要注意顯像劑與水的比例，不然顯像沖刷時，會把紋路沖刷掉。不可用白熾燈曝光，特別注意不要曝光過度，否則會顯像太快而使線條變細并消失。打孔：首先要找到適合的鉆頭（0.8mm），根據(jù)所鉆的材料調(diào)整合適的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速過快鉆頭發(fā)熱低熔點材料會軟化，轉(zhuǎn)速過慢軟性的材料會發(fā)生粘連。打孔時，盡量把孔打成一條直線，不然元器件很難裝上去。打孔時，要注意保護眼睛，不能持續(xù)太久，否則眼睛會模糊，易出現(xiàn)事故。解決方法：拿一把鐵尺放在打孔的位置上，可以保持打出來的孔都在一條 直 線上。六、總結(jié)體會我在這一次單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計過程中，很是受益匪淺。通過對自己在大學(xué)三年時間里所學(xué)的知識的回顧，并充分發(fā)揮對所學(xué)知識的理解和對畢業(yè)設(shè)計的思考及書面表達能力，最終完成了。這為自己今后進一步深化學(xué)習(xí)，積累了一定寶貴的經(jīng)驗。撰寫論文的過程也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程，它使我運用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識，對其進行設(shè)計，分析和解決一個理論問題或?qū)嶋H問題，把知識轉(zhuǎn)化為能力的實際訓(xùn)練。培養(yǎng)了我運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。 通過這次課程設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，只有理論水平提高了，才能夠?qū)⒄n本知識與實踐相整合，理論知識服務(wù)于教學(xué)實踐，以增強自己的動手能力。這個實驗十分有意義 我獲得很深刻的經(jīng)驗。通過這次課程設(shè)計，我們知道了理論和實際的距離，也知道了理論和實際想結(jié)合的重要性，也從中得知了很多書本上無法得知的知識。 我們的學(xué)習(xí)不但要立足于書本，以解決理論和實際教學(xué)中的實際問題為目的，還要以實踐相結(jié)合，理論問題即實踐課題，解決問題即課程研究，學(xué)生自己就是一個專家，通過自己的手來解決問題比用腦子解決問題更加深刻。學(xué)習(xí)就應(yīng)該采取理論與實踐結(jié)合的方式，理論的問題，也就是