单片机毕业设计开题报告 - 图文

用单片机及有关电子元件设计的倒计时器类型很多，也有较多的实用电路参考。但具体电路结构要根据应用范围来进行有针对性的设计。应做到电路实用，结构简单，成本低廉，方便使用，定型稳的标准。应具有较强的可操作性。 本设计方案是对单片机倒计时器的一个起草，若有不成熟的地方，请各位老师指导，多谢。 本电路的设计在马玉利老师的精心指导下，经过了反复的修改，纠正了不成熟的的设计方案，设计的书写格式上，也得到马老师指点，可以说没有马玉利老师的指导，我是完不成该毕业设计的。在此我表示衷心的谢意。

2.2.1 主要性能参数 与MCS-51产品指令系统完全兼容 4KB可反复擦写Flash闪速存储器 1000次擦写周期 时钟频率范围：0Hz—24MHz 3级加密程序存储器 128*8B内部RAM 32个可编程I/O接口线 2个16位定时/计数器 6个中断源 可编程串行UART通道 低功耗空闲和掉电模式 2.2.2 功能特性概述 AT89C51提供以下标准功能：4KB的Flash闪速存储器，128B内部RAM,32个I/O接口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM、定时/计数器、串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。 2.2.3 引脚功能 如图2-4所示AT89C51芯片引脚图 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断0） P3.3 /INT1（外部中断1） P3.4 T0（记时器0外部输入） P3.5 T1（记时器1外部输入） P3.6 /WR（外部数据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

2.1.2 单片机发展概况 单片机诞生于20世纪70年代。所谓单片机是利用大规模集成电路技术把中央处理单元（Center Processing Unit, CPU）和数据存储器、程序存储器及其I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统，而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。 20世纪70年代，微电子技术正处于发展阶段，集成电路属于中规模发展时期，各种新材料新工艺尚未成熟，单片机仍处在初级的发展阶段，元件集成规模还比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM，有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上，像Farichild公司就属于这一类型，它还需配上外围的其他处理电路才构成完整的计算系统。类似的单片机还有Zilog公司的Z80处理器。 1976年Inter公司推出了MCS-48单片机，这个时期的单片机才是真正的8位单片微型计算机，并推向市场。它以体积小、功能全、价格低赢得了广泛的应用，为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展史上重要的里程碑。在MCS-48的带领下，其后，各半导体公司相继研制和发展了自己的单片机，像Zilog公司的Z8系列。到了20世纪80年代初，单片机已发展到了高性能阶段，像Inter公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rockwell公司的6501及6502系列等，此外，日本的著名电气公司NEC和HITACHI都相继开发了具有自己特色的

专用单片机。 20世纪80年代，世界各大公司均竞相研制出品种多，功能强的单片机，约有几十个系列，300多个品种，此时的单片机均属于真正的单片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、数目繁多的I/O接口、多种中断系统，甚至还有一些带A/D转换器的单片机。 2.1.3 单片机的分类 目前，单片机技术已经十分成熟，单片机产品也种类繁多，性能各异。通常可按照指令集、制造工艺、片内存储器与所能处理的数据宽度等几个方面的差异来对单片机进行分类。 1、按指令集分类 单片机中的中央处理器是依靠指令来计算和控制整个系统的，中央处理器在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令集，顾名思义就是中央处理器在指令的集合。单片机从指令集的角度可分为CISC(复杂指令集)单片机与RISC(精简指令集)单片机两大类。 CISC单片机内部结构是传统的冯.诺依曼（von Neumann architecture）型结构，该结构中数据与指令共同使用同一条总线进行传输。CISC单片机的指令丰富，功能较强。但这类单片机中，指令与数据的传输操作不能同时进行，工作速度将受到一定的限制，而且价格也相对较高。 RISC单片机的内部结构是新型的哈佛（Harvard）型结构，即双总线型结构。这种结构的单片机内部，指令总线与数据总线分离，使得指令与数据的传输可以同时进行，从而提高了单片机的运行速度。 一般在控制关系比较简单的小型电路中可使用RISC单片机，而在控制关系复杂的环境中应采用CISC单片机。 2、按制造工艺分类 按芯片的制造工艺，可将单片机分为HMOS工艺和CHOMS工艺两大类。HMOS工艺是指高密度短沟道的MOS（金属氧化物半导体）工艺，采用这种工艺制造出的芯片具有高速度和高密度的特点；CHMOS工艺是指互补金属氧化物的HMOS工艺，采用这种工艺制造出的芯片除了具有HMOS型芯片的特点外，还具有低功耗的特点。 通常型号中带有“C”字样的单片机为CHMOS型，其余则为HMOS型。例如8051单片机就是HMOS型，而80C51则是CHMOS型。 3、按片内程序存储器分类 单片机是通过指令程序来控制各种电路的，这种指令程序存储在程序存储器中。单片机内部的程序存储器称为片内程序存储器，按照片内存储器的结构，可 将单片机分为：片内无ROM型、片内带掩膜ROM型、片内EPROM型、片内一次可编程型、片内带Flash型等。下面对该分类中所出现的技术名词进行解释。 ROM是只读存储器的缩写，这种存储器中的内容通过特殊方法写入后就 不能随意更新，但可以随时读取，而且断电后ROM中的内容仍然会被保留。 掩膜是一种半导体制造工艺，一般ROM中的内容是可以通过特殊方法来 改变的，而掩膜ROM中的内容则在出厂前写好后就无法改变。 EPROM是可擦写、可编程的只读存储器（Erasable Programmable Read_ Only Memory）的缩写，它是一种可以重复利用的ROM。 一次可编程（One Time Program，OTP），是指仅允许用户完成一次写 入操作。 Flash是闪速存储器，简称闪存，是一种可擦写、可编程的ROM。Flash 内部包含IOS（一种为国际互联服务的操作系统）及微代码。与EPROM相比，Flash的存储速度更快。 4、按所能处理的数据宽度分类 按照CPU一次可处理的数据宽度（数据的二进制位数），单片机可分为4位机、8位机、16位机、32位机和64位机。目前应用最广，需求量最大的机型是4位机和8位机。

XXXXXXXXXXXX本科生毕业设计（论文）开题报告

年 月 日 学生姓名 题目名称 课题来源 学号 200605124 专业 机械设计制造及自动化 单片机应用系统开发 ——实时日历和时钟的显示 自选 一、课题的目的和意义 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S52芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间、日历，调整时间、日历，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 电子钟已成为人们日常生活中必不可少的物品，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。随着技术的发展，人们已不再满足于钟表原先简单的报时功主 要 内 容 能，希望出现一些新的功能，诸如日历的显示，以带来更大的方便，而所有这些，又都是以数字化的电子时钟为基础的。因此，研究实用电子钟及其扩展应用，有着非常现实的意义，具有很大的实用价值。 在此项目的设计研究过程中需综合运用所学的模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理与应用、微机原理等课程的知识，掌握实用电子钟的设计、组装与调试方法，利用现代的单片机等新电子技术以及现代的设计手段，系统地培养了综合设计、操作调试、故障处理的能力，达到综合素质以及创新能力的提高。 二、课题主要内容 1设计要求 日历时钟由LED数码管显示，数码管初始时间显示的是年、月、日、星期、小时.分钟.秒，时间信息的调控，可以通过键盘调节显示日历时间为当前准确的数据 。课题需要完成单片机与时钟芯片之间的通信，以及单片机对调时键盘的扫描，以及控制显示电路进行时间显示功能。 2方案论证 ①单片机芯片的选择方案和论证： 方案一: 采用89C51芯片作为硬件核心，采用Flash ROM，内部具有4KB ROM 存储空间,能于3V的超低压工作,而且与MCS-51系列单片机完全兼容,但是运用于电路设计中时由于不具备ISP在线编程技术, 当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，对芯片的多次拔插会对芯片造成一定的损坏。 方案二: 采用AT89S52,片内ROM全都采用Flash ROM；能以3V的超底压工作；同时也与MCS-51系列单片机完全该芯片内部存储器为8KB ROM 存储空间，同样具有89C51的功能，且具有在线编程可擦除技术，当在对电路进行调试时，由于程序的错误修改或对程序的新增功能需要烧入程序时，不需要对芯片多次拔插，所以不会对芯片造成损坏。 所以选择采用AT89S52作为主控制系统. ②显示模块选择方案和论证： 方案一： 采用LED液晶显示屏,液晶显示屏的显示功能强大,可显示大量文字,图形,显示多样,清晰可见,但是价格昂贵,需要的接口线多,所以在此设计中不采用LED液晶显示屏. 方案二： 采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较适合,如采用在显示数字显得太浪费,且价格也相对较高,所以也不用此种作为显示. 方案三： 采用LED数码管动态扫描,LED数码管价格适中,对于显示数字最合适,而且采用动态扫描法与单片机连接时,占用的单片机口线少。 所以采用了LED数码管作为显示。由74LS138译码器对数码管进行驱动。 ③时钟芯片的选择方案和论证： 方案一： 直接采用单片机定时计数器提供秒信号，使用程序实现年、月、日、星期、时、分、秒计数。采用此种方案虽然减少芯片的使用，节约成本，但是，实现的时间误差较大。所以不采用此方案。 方案二： 采用DS1302时钟芯片实现时钟，DS1302芯片是一种高性能的时钟芯片，可自动对秒、分、时、日、周、月、年以及闰年补偿的年进行计数，而且精度高,位的RAM做为数据暂存区，工作电压2.5V～5.5V范围内，2.5V时耗电小于300mA. 综上各方案所述,对此次作品的方案选定: 采用AT89S52作为主控制系统; DS1302提供时钟;LED数码管动态扫描作为显示。 3系统设计 ⑴硬件设计 ① 电路设计框图 LED数码管动态扫描显示模块 DS1302时钟模块 AT89S52 主控制模 块 键盘模块 ②系统硬件概述 本电路是由AT89S52单片机为控制核心，具有在线编程功能，低功耗，能在3V超低压工作；时钟电路由DS1302提供，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31*8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。可产生年、月、日、周日、时、分、秒，具有使用寿命长，精度高和低功耗等特点，同时具有掉电自动保存功能；显示部份由15个数码管，74ls138、74ls47译码器构成。使用动态扫描显示方式对数字的显示。 ⑵软件设计 目前存在4种编程语言支持单片机，既汇编语言，PL/M语言，C语言和BASIC语言。其中汇编语言和C语言运用的比较广泛，结合本系统的特点，这里选用了功能强，效率高的C51高级语言。C51语言主要有以下特点：寄存器分配，

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