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12864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*444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。316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/AAD，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：AD574AD574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：DAC0832DAC0832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：TLC0832TLC0832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：TLC5618TLC5618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EEPROM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ISD4003ISD4003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