基于STC单片机实验专业系统设计开题报告.doc

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