基于STC单片机实验专业系统设计开题报告.doc
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南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计(论文)开题汇报 题 目:基于stc89单片机试验系统设计 专 业: 自动化 班级: K自动化081 学号: 学生姓名: 陈伟 指导老师: 方力 讲师 起迄日期: .2~.6 本科毕业设计(论文)开题汇报 学生姓名 陈 伟 学 号 专 业 自动化 指导老师 方 力 职 称 讲 师 所在院系 自动化学院 课题起源 自拟课题 课题性质 工程技术研究 课题名称 基于STC89单片机试验系统设计 毕业设计内容和意义 毕业设计具体内容为: 此次毕业设计利用STC89设计一个试验系统开发板。此试验板要实现以下功效: 1. 动态显示、静态显示、液晶显示、16*32点阵LED显示 2.键盘扩展4*4 6.16路流动灯控制 3.并行A/D、D/A,串行A/D、D/A 7.存放器扩展 4.语音录放ISD4003 8.撰写毕业论文 5.外设接口 本课题研究意义: 本课题对基于stc89单片机试验系统进行了研究,其研究意义以下: 1. STC89单片机增加了一个定时器/计数器,使得STC89系列单片机比标准80C51系列单片机多一个定时器/计数器,提升了性价比。 2. STC89系列提供了12时钟和6时钟两种时钟模式方法,单片机经过较低频率能够达成一样功效,降低了功耗。 3. STC89系列支持在系统可编程/在应用中可编程,不需要专用编程器/仿真器,经过串行接口直接下载用户程序。 4. 在串行通信中,含有帧数数据错误检测和自动地址识别功效。 5. 现在高校教学试验系统基础全部是基于MCS51系列单片机开发设计。而STC89属于80C51系列,能够很好和MCS51相兼容,方便高校教学试验。而且基于STC89单片机开发试验系统比通常单片机开发试验系统愈加节能高效,拥有很高性价比。 文 献 综 述 此次设计采取MC51单片机中STC89单片机来设计试验系统,查阅了部分著名学术期刊杂志和专业书籍,检索了部分比很好专业网站,搜集了相关知识关键点,而且进行了仔细阅读和研究,现将文件概述以下: 现在大学单片机对实践技能要求越来越高,从而提升单片机开发系统稳定性和可拓展性,降低单片机功耗试验板尤其关键。基于STC89有如性价比高,降低功耗,方便下载上传程序等功效,利用其来设计试验系统在适宜不过了。 STC89单片机能够做到以下几点: (1)外围芯片丰富,功效完善。硬件电路还包 括蜂鸣器、发光二极管、拨码开关、交通灯、通讯模 块、脉冲发生器、看门狗、PWM、8 x 8点阵、R崖、 PWM、LCD, FLASH、温度传感器、数字时钟、看门狗、 电机驱动、串行显示键盘等。 (2)采取开放式电路设计。全部资源全部是开 放,有利于学生真正了解其内部结构及原理,方便 学生在原有电路基础上,设计自己应用系统。 (3)能够经过仿真器进行在线调试,支持 KeiPC51 编译。 (4)提供详尽文档资料。包含原理图、PCB 图及每一个模块试验例程,能够作为单片机系统 学习辅助资料。 (5)体积小,携带方便,制作成本低。 (6)大部分模块采取统一编址,降低了连线。 使用跳线,简化了连线。 现在学校应用设计单片机试验系统装置是基于一个开放式构思、采取模块 化设计,试验电路新奇、实用、工程性强。全部电路单 元尽可能独立开放,提升试验自由度、灵活性、各单 元模块可组成多个多样功效各异试验电路,可供试验 自由组合,实现系统资源共享。很方便学生学习探讨。 现在单片机已渗透到我们生活各个领域,几乎极难找到没有单片机足迹领域。导弹导航装置,飞机上多种仪表控制,计算机网络通讯和数据传输,工业自动化过程实时控制和数据处理,广泛使用多种智能IC卡,民用豪华轿车安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机控制,和程控玩具、电子宠物等等,这些全部离不开单片机。更不用说全自动控制领域机器人、智能仪表、医疗器械了。所以,单片机学习、开发和应用将造就一批计算机应用和智能化控制工程师和科学家。科技越发达,智能化东西就越多。所以学习单片机是社会发展肯定需求。 本系统是为单片机实践教学而开发,所以要求单片机功效齐全,满足教学中多种试验要求。通常试验板功效有:模拟数字信号转换试验、通信接口试验、存放器试验、多种显示试验,人机交互试验等等。除此之外,还要考虑因为是非商业性质开发, 对部分功效精度要求不是很高,在选择最理想价格同时,选择尽可能多而全片上资源,留待后期开发扩充。 不过本试验系统也有很多不足地方,运算速度,功效,种类,全部不如AVR单片机试验系统。在以后单片机试验系统中更低功耗,和愈加快速度,会是以后单片机发展方向。 参考文件: 1. 李庆.基于S51单片机和CPLD综合试验系统研制.电气电子教学学报. 2. 陈淑洁.C51单片机试验系统自制及实践应用试验室.科学出版社. 3. 陈鉴富.单片机试验系统研制.中国现代教育装备出版社. 4. 刘刚.单片机原理及其接口.北京科学出版社. 5.肖硕.单片机数据通信经典应用大全.北京.中国铁道出版社. 6. 陈忠平.单片机原理及接口.;第二版.清华大学出版社. 7.张先庭.单片机原理、接口和C51应用程序设计.国防工业出版社. 8. 李晓林, 牛昱光, 阎高伟.单片机原理和接口技术.第2版.电子工业出版社. 9. 王建, 宋永昌, 魏福江.单片机实用技术.机械工业出版社. 10. 戴娟.单片机技术和项目实施.南京大学出版社. 研 究 内 容 1.动态显示、静态显示、液晶显示、16*32点阵LED显示 动态显示: 相关动态显示,关键有以下多个思绪:8个IO口做数据口线,4个IO口做数码管选择口线,或用1个74LS164串行输出做数据口线。 这里,我们就选择后一个方案,同时在74LS164后面加一个插孔,满足我们用8个IO口直接输出到数码管接法。 四个IO口要控制数码管开关,需要每个全部加一个三极管做开关管。 静态显示: 静态显示,最常见就是经过两个IO口,模拟串行输出到74LS164,理论上能够无限制控制数码管,这里我们只控制4个共阳数码管。 液晶显示: 用128×64图形点阵液晶屏,型号为OCM12864-1。具体接法,能够参考金鹏企业技术文档即可 点阵显示: 点阵显示,通常离不开74LS595和74LS138,外加三极管做开关管。这里8*16点阵,就用2片74LS595,1片74LS138外加8个三极管来完成。 2.键盘扩展4*4 4×4行列式键盘,很常见,恰好用一个单片机端口8个IO口来控制,同时经过短路片,实现四个独立式IO口接法。 3.16路流动灯控制 发光二极管,能够直接经过一个限流电阻,接到IO口即可,但为了保护IO口不被烧坏,通常在前边加个74LS07来做保护。 这里,16个发光二极管(分四种颜色红、黄、绿、白四种)控制,用3片74LS07驱动。 4.温度传感器DS18B20、霍尔传感器、光电收发器 DS18B20: 三脚IC,一个接电源,一个接地,外加一个IO口接口(需上拉电阻)。 霍尔传感器: 霍尔传感器有开关式和线性两种,这里我们选择44e开关式霍尔传感器,接上拉电阻即可输出高低电平,免去信号处理烦琐。 光电收发器: 红外发送接收,发送需要载波,产生38KHz脉冲,控制进行红外发送,一体化接收头(DF0038B)接收。 5.并行A/D、D/A,串行A/D、D/A AD,DA芯片有并行串行两种,精度也有4位、8位、12位、16位等等,这里我们选并行芯片两个,串行芯片两个,8位芯片两个,12位芯片两个,分别是并行12位AD芯片AD574,并行8位DA芯片DAC0832,串行12位DA芯片TLC5618,串行8位AD芯片TLC0832. 并行AD:AD574 AD574是12位高精度快速AD芯片,有单极性双极性两种,这里我们要经过短路片方法,把两种全部结合起来。 并行DA:DAC0832 DAC0832电路比较常见,经典接法即可,后面运放电路加一个可调电阻,调整输出信号。 串行AD:TLC0832 TLC0832是双路8位AD芯片,比较电压和电源引脚共用一个,电路十分简单。 串行DA:TLC5618 TLC5618是双路12位DA芯片,输出电压是比较电压两倍,所以,通常我们用2.5伏左右电压做比较电压,用两个电阻分压即可。 6.存放器扩展(24CXX,6264系列) 存放器扩展通常就是RAM扩展,ROM扩展,还有现在FLASH存放器扩展。考虑到FLASH扩展中,29系列电路比较复杂,且用大块贴片芯片,故去掉该模块,改加一个RAM芯片6264,另外还有一个串行E¬¬EPROM芯片24C02,存放少许数据。 24C02: IIC总线串行EEPROM,地址依据多个引脚电平不一样而不一样。 6264: 并行RAM,存放速度快,但掉电后数据不能保留。 7.语音录放ISD4003 ISD4003系列工作电压3V,单片录放时间4至8分钟,音质好,适适用于移动电 话及其它便携式电子产品中。采样频率可为 4.0,5.3,6.4,8.0kHz,频率越低,录放时间越长,而音质则有所下降,片内信息存于闪烁存贮器中,可在断电情况下保留1(经典值),反复录音10万次。 我们这里采取经典电路,用三极管放大咪头声音信号到芯片进行录音,用LM386放大声音驱动0.5W喇叭进行放音。 8.单片机双机通信、和PC机通信、MAX485通信 通信中,有多个通信方法,RS232,RS485,并口,USB等等,我们常见就是串行RS232和RS485两种。 双机通信:RXD,TXD信号 单片机双击通信,就是将两个单片机RxD,TxD引脚反接,共用一个地即可,但更常见,应该是经过RS232进行连接。 和PC机通信:MAX232芯片 用MAX232芯片,五个1uF点解电容,即可组成一个RS232节点。 MAX485通信:MAX485芯片 用MAX485芯片,连接到单片机串行口,并有IO口使能它,即可组成一个RS485节点,但注意一个网络两头,需要120欧电阻匹配网络。 9.二路继电器、可控硅控制 两路继电器:12VDC/DC 继电器电路也比较简单,因为不考虑强电光电隔离,只需一个三极管即可,并加二极管反向保护。 可控硅BAT16: 用双向光耦MOC3041,经过三极管来控制,实现可控硅BAT16控制。最终,需要注意后级电容需要用高压400V涤纶电容。 10.扩展I/O接口 所谓IO口扩展,就是把引脚接出来,经过排线即可实现,留插座即可。 研 究 计 划 3.1 --- 3.4 查阅资料,撰写开题汇报 3.5 --- 3.11 选择STC89型号,熟悉开发环境 3.12 --- 3.18 动静态显示设计 3.19 --- 3.25 键盘拓展4*4.16路流动灯控制设计 3.26 --- 4.1 传感器、霍尔传感器、光电收发器设计 4.2 --- 4.8 并行串行接口和存放器设计 4.9 --- 4.15 语音录放、和PC机通信设计 4.16 --- 4.22 二路继电器、可控硅控制设计 4.23 --- 4.29 拓展I/O接口设计 4.30 --- 5.6 电路图检验 5.7 --- 5.13 电路图包装调试 5.14 --- 5.20 寻迹处理程序撰写 5.21 --- 5.27 程序联调 5.28 --- 6.15 撰写毕业论文 特 色 和 创 新 本论文特色和创新以下: 1.外围芯片丰富,功效完善。硬件电路还包 括蜂鸣器、发光二极管、拨码开关、交通灯、通讯模 块、脉冲发生器、看门狗、PWM、8 x 8点阵、R崖、 PWM、LCD, FLASH、温度传感器、数字时钟、看门狗、 电机驱动、串行显示键盘等。 2.采取开放式电路设计。全部资源全部是开 放,有利于学生真正了解其内部结构及原理,方便 学生在原有电路基础上,设计自己应用系统。 3.比以往单片机增加了一个定时器/计数器,有很高性价比。同时STC89单片机拥有加密强,抗干扰强,功耗很低,能够广泛应用于我们专业相关设备。 4.能够经过仿真器进行在线调试,支持 KeiPC51 编译。 指导老师 意 见 指导老师署名: 年 月 日 教研室意见 主任署名: 年 月 日 系部意见 教学主任署名: 年 月 日- 配套讲稿:
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