生产实习报告 电信08.docx
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生产实习报告电信08
东北石油大学
实习总结报告
实习类型生产实习
实习单位电子科学学院实习基地
实习起止时间2011年7月4日至2010年7月23日
指导教师
所在院(系)电子科学学院
班级
学生姓名
学号
2011年7月23日
目录
第1章单片机系统硬件电路1
1.1实习目的1
1.2单片机型号及特性1
1.3单片机开发板1
第2章单片机应用系统软件2
2.1STC下载软件2
2.2Keil软件2
2.3外部电路驱动2
第3章基于51单片机的点歌系统3
3.1数码管和蜂鸣器3
3.2设计原理3
3.3实现方法4
第4章实习总结5
4.1实习体会5
4.2设计硬件体会5
参考文献6
附录1实物图7
附录2系统主要程序8
单片机系统硬件电路
实习目的
1、了解单片机最小系统;
2、了解keilc软件操作,程序下载及调试方法;
3、掌握单片机外部电路使用;
4、掌握键盘和数码管显示编程方法;
5、应用单片机开发板进行实验开发;
单片机型号及特性
1、AT89S51单片机功能及特点
51系列单片机中典型芯片(AT89S51)采用40引脚双列直插封装(DIP)形式,内部由CPU,48KB的ROM,256B的RAM,2个16B的定时/计数器T0和T1,4个8B的公I/O端口IP0,P1,P2,P3,一个全双工串行通信口等组成。
特别是该系列单片机片内的Flash可编程、可擦除只读存储器(E~PROM),使其在实际中有着十分广泛的用途,在便携式、省电及特殊信息保存的一起和系统中更为有用。
5系列单片机提供以下功能:
4KB存储器;256BRAM;32条I/O线;2个16b定时/计数器;5个2级中断源;1个全双向的串行口以及式中电路。
空闲方式:
CPU停止工作,而让RAM、定时/计数器、串行口和中断系统继续工作。
掉电方式:
保存RAM的内容,震荡器停震,禁止芯片所有的其他的功能直到下一次硬件复位。
51系列单片机为许多控制提供了高度灵活和低成本的解决方法。
充分利用他的片内资源,即可在较少外围电路的情况下构成功能完善的超声波测距系统。
ATMEL的AT89S51是一种高效微控制器AT89S单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且廉价的方案。
2、STC89C52单片机功能及特点
STC89C52是一种自带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压,高性能COMOS8的微处理器,俗称单片机。
该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
STC89C52单片机性能卓越、保密性好、烧写方便、烧写速度快、可重复烧写10万次。
是普通51单片机的100倍。
STC89C52完全兼容AT89C51、AT89C52、AT89S52、AT89S52而且加入了更多新功能,它内部有1280字节的SRAM、8-64K字节的内部程序存储器、2-8K字节的ISP引导码、除P0-P3口外还多P4口、片内自带8路8位AD,片内自带EEPROM、片机自带看门狗、双数据指针等。
单片机开发板
1、复位电路
复位原理:
复位电路的基本功能是:
系统上电时提供复位信号,直至系统电源稳定后,撤销复位信号。
为可靠起见,电源稳定后还要经一定的延时才能撤销复位信号,以防电源开关或电源插头分-合过程中引起的抖动而影响复位。
图1所示的RC复位电路可以实现上述基本功能。
图1-1复位电路图
为确保微机系统中电路稳定可靠工作,复位电路是必不可少的一部分,复位电路的第一功能是上电复位。
目前为止,单片机复位电路主要有四种类型:
1)微分型复位电路;2)积分型复位电路;3)比较器型复位电路;4)看门狗型复位电路。
上电复位电路在控制系统中的作用是启动单片机开始工作。
但在电源上电以及在正常工作时电压异常或干扰时,电源会有一些不稳定的因素,为单片机工作的稳定性可能带来严重的影响。
因此,在电源上电时延时输出给芯片输出一复位信号。
上复位电路另一个作用是,监视正常工作时电源电压。
若电源有异常则会进行强制复位。
复位输出脚输出低电平需要持续三个(12/fcs)或者更多的指令周期,复位程序开始初始化芯片内部的初始状态。
等待接受输入信号(若如遥控器的信号等)。
2、晶振电路
晶振电路原理及作用:
单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振作用非常大,全程叫晶体振荡器,他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行速度就越快,单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。
单片机晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。
通常一个系统共用一个晶振,便于各部分保持同步。
有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振,而通过电子调整频率的方法保持同步。
晶振通常与锁相环电路配合使用,以提供系统所需的时钟频率。
如果不同子系统需要不同频率的时钟信号,可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。
晶振选择:
对于一个高可靠性的系统设计,晶体的选择非常重要,尤其设计带有睡眠唤醒的系统。
这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少,造成晶体起振很慢或根本就不能起振。
在振荡回路中,晶体既不能过激励也不能欠激励。
晶体的选择至少必须考虑谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性、长期稳定性。
时钟周期计算:
时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数,是计算机中最基本、最小的时间单位。
例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12us。
图1-2晶振原理图
3、键盘和中断
键盘扫描原理:
按键有2个管脚,一个管脚接一个IO口,自定义MCU的IO口其中一个为输入、另一个为输出,在对输出进行翻转后读P3口状态,即输出为0时读一次状态输出为1时读一次状态,如果按键没有按下则两次状态相同且为初始状态,如果按键按下则状态改变。
先进行列判断,然后进行行判断,具体方法将会在后面的程序中给出。
中断原理:
当中断请求源发出中断请求时,如果中断请求被允许,单片机暂时中止当前正在执行的主程序,转到中断服务处理程序处理中断服务请求。
中断服务处理程序处理完中断服务请求后,再回到原来被中止的程序之处(断点),继续执行被中断的主程序。
响应中断请求的条件:
(1)总中断允许开关接通,即IE寄存器中的中断总允许位EA=1。
(2)该中断源发出中断请求,即对应的中断请求标志为“1”。
(3)该中断源的中断允许位EA=1,即该中断被允许。
(4)无同级或更高级中断正在被服务。
当CPU查询到有效的中断请求时,在满足上述条件时,紧接着就进行中断响应。
图1-4矩阵键盘电路图
4、其它电路
图1-5电源转换电路图
图1-6电源电路图
图1-7数码管电路图
此外还有LED电路图、蜂鸣器电路图等,因篇幅所限再次不再把这些电路图一一贴出。
单片机应用系统软件
STC下载软件
图2-1总体方案原理框图
第一步:
选择单片机型号,与单片机开发板一致。
第二步:
打开要下载的HEX文件。
第三步:
选择串口和波特率。
第四步:
请选择默认值,特别是下次冷启动选择“与下载无关”。
第五步:
点击下载按钮。
最后给目标板上电,程序下载即可完成。
Keil软件
1、软件介绍
KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。
Keil提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(uVision)将这些部分组合在一起。
运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。
使用C语言编程,Keil是不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会事半功倍。
2、软件使用
首先需要建立一个新的工程,按所需选择芯片,建立工程。
然后建立一个文档,改成c文件并添加到工程中。
然后键入所写文件,运行无误后,生成HEX文件。
外部电路驱动
1、串口
51单片机内部有一个全双工的串行通信口,即串行接收和发送缓冲器(SBUF),这两个在物理上独立的接收发送器,既可以接收数据也可以发送数据。
但接收缓冲器只能读出不能写入,而发送缓冲器则只能写入不能读出,它们的地址为99H。
这个通信口既可以用于网络通信,亦可实现串行异步通信,还可以构成同步移位寄存器使用。
如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器,就可方便地构成标准的RS-232接口,不同串行口的操作模式如下所示:
SM0SM1
模 式
功能
波 特 率
00
01
10
11
0
1
0
1
同步移位寄存器
8位UART
9位UART
9位UART
fOSC/12
可变(T1溢出率)
fOSC/64或fOSC/32
可变(T1溢出率)
表2-1串行口操作模式选择
2、定时器
本质上都是加法计数器,当对固定周期的脉冲信号计数时是定时器,对脉冲长度不确定的信号计数时是计数器。
每接收到一个计数脉冲,加法计数器的值就加一,当计满时发生溢出,并从0开始继续计数。
加法计数器的计满溢出信号就是定时/计数器的输出,该信号使TCON的某位(TF0或TF1位)置一,作为定时器/计数器的溢出中断标志。
MCS-51单片机有两路独立的定时器,每路定时器有4种工作方式(0~3),方式0是13位计数结构,计数器由TH全部8位与TL的低5位构成;方式1是16位计数结构,计数器由TH与TL全部8位共16位组成;方式2是8位计数结构方式,计数器由TL8位组成,当定时溢出时,硬件自动将TH的值装入TL中,有自动加载功能。
具体的工作方式选择表如下:
M1M0
方式
说明
00
0
13位定时器(TH的8位和TL的低5位)
01
1
16位定时器/计数器
10
2
自动重装入初值的8位计数器
11
3
T0分成两个独立的8位计数器,
T1在方式3时停止工作
表2-2工作方式选择表
3、中断
在单片机系统中,当中断请求源发出中断请求时如果中断请求被允许时,单片机暂时当前执行的程序,转到中断服务处理中断服务请求。
单片机共有5个中断源,分别为外部中断0(0003H),外部中断1(0013H);定时器/计数器0中断(000BH);定时器/计数器1中断(001BH);串行口中断(0023H)。
特殊功能寄存器:
TCON外中断和定时器/计数器中断的中断请求标志位;IE中断允许控制寄存器,控制各中断的开和关;IP中断优先级控制寄存器;SCON串行口中断控制。
中断响应的条件:
中断源有请求;中断允许控制寄存器的相应位置置1;CPU开中断。
基于51单片机的点歌系统设计
数码管和蜂鸣器
图3-1数码管电路图
AT89C51单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS8位单片机,具有丰富的内部资源:
4kB闪存、128BRAM、32根I/O口线、2个16位定时/计数器、5个向量两级中断结构、2个全双工的串行口,具有4.25~5.50V的电压工作范围和0~24MHz工作频率,使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。
因此,数码管实际上就是两个四位八段数码管的单片机最小应用系统,即为由四位八段数码管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。
其具体硬件组成上图所示。
由P0口控制数码管所显示的数字,由于数码管为共阳极,则想点亮某一段则所对应的端口为高电平,则显示数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f所对应的P0十六进制值为0xc0、0xf9、0xa4、0xb0、0x99、0x92、0x82、0xf8、0x80、0x90、0x88、0x83、0xc6、0xa1、0x86、0x8e。
而P1口控制第几个数码管亮,P10-P17分别对应八个数码管,单位低电平是数码管点亮,为高点平时数码管熄灭。
要想同时显示不同的数字,需要用到动态显示。
动态显示是多个数码管,交替显示,利用人的视觉暂留作用使人看到多个数码管同时显示。
先用位选选中某个数码管,然后输出段码,延时一段时间后,再选中另一个数码管,再输出相对应的段码,高速交替。
在动态显示中,各个位的延时时间长短是非常重要的,如果延时时间太短,则会出现显示暗且有重影。
图3-2蜂鸣器电路图
蜂鸣器俗称喇叭,是广泛应用于各种电子产品的一种元器件,它用于提示、报警、音乐等许多应用场合。
由于一个管脚很难驱动蜂鸣器发出声音,所以增加了一个三极管来增加通过蜂鸣器的电流。
通过设置BEEP管脚的电平的高低来控制蜂鸣器的发音。
设计原理
先进行键盘扫描,不同的按键由选择语句控制启动不同的歌曲及数码管显示。
其中单片机演奏一个音符,是通过引脚,周期性的输出一个特定频率的方波。
这就需要单片机,在半个周期内输出低电平、另外半个周期输出高电平,周而复始。
众所周知,周期为频率的倒数,可以通过音符的频率计算出周期;演奏时,要根据音符的不同,把对应的、半个周期的定时时间初始值,送入定时器,再由定时器按时输出高低电平。
图3-3蜂鸣器发声流程图
实现方法
在通电情况下,数码管会显示《gequ5》的欢迎界面,这是按下K11、K21、K31、K41、K51将会分别选定五首歌,其余键是歌曲停止键,停止之后将会返回欢迎界面。
在选歌之后,将会进入蜂鸣器发声程序。
在这个程序中,包括了两个数据表,其中存放了事先算好的、各种音符频率所对应的、半周期的定时时间初始值。
有了这些数据,单片机就可以演奏从低音、中音、高音和超高音,四个八度共28个音符。
演奏乐曲时,就根据音符的不同数值,从表中找到定时时间初始值,送入定时器即可控制音调。
乐曲的数据,也要写个数据表:
ucharcode[文件名][](选定哪首歌曲,就是那首歌曲的的文件名),表中每三个数字,说明了一个音符,它们分别代表:
第一个数字是音符的数值1234567之一,代表多来咪发...;第二个数字是0123之一,代表低音、中音、高音、超高音;第三个数字是时间长度,以半拍为单位。
乐曲数据表的结尾是三个0。
本系统就是根据此原理设计,对于51单片机来说要产生一定频率的方波大致是先将某口线输出高电平然后延时一段时间再输出低电平,如此循环的输出就会产生一定频率的方波,通过改变延时的时间就可以改变输出方波的频率。
在唱歌的同时,数码管会显示这是第几首歌。
实习总结
第四章实习总结
4.1、实习体会
大约20天的的实习已经结束了,通过这次的实习锻炼了我的实践能力,也是对我们以后的实际工作能力的具体训练和考察过程。
现在是一个高科技的时代,单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域。
因此对于我们这一专业的同学来说,学好单片机,并正确应用单片机是非常重要的。
设计过程,常有一些不如意,但毕竟这是第一次做,难免会遇到各种各样的问题。
在设计的过程中发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固。
在整个设计中也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
此次单片机课程设计,从选题到定稿,从理论到实践,学到了很多的东西。
同时不仅巩固了以前所学过的知识,而且还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,要把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
这次的课程设计还让我学会了如何去培养自己的创新精神,从而不断地战胜自己,超越自己。
更重要的是,我在这一设计过程中,学会了坚持不懈,不轻言放弃。
单片机实习虽然结束了,但通过实习所学到的东西将长久存在。
相信这次单片机设计带给我们的严谨的学习态度和一丝不苟的科学作风将会给我们未来的工作和学习打下一个更坚实的基础。
4.2、设计硬件体会
在单片机设计中应尽量遵循以下原则:
①、应尽量选择典型电路,并符合单片机常规用法,为硬件系统的标准化、模块化打好好的基础。
②、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。
③可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。
④、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。
系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也越大,也不可避免地降低了系统的稳定性。
此外焊接元器件时应注意:
首先注意各种有极性元器件的极性端,比如说二极管的正负级小心接反,峰明器也有正负级。
其次焊接顺序应该是从低到高,先电阻、二极管、到三极管、晶振、电容、到芯片座子,最后LED数码管、接口等等。
参考文献
[1]李学军,.如何用51单片机扩展串口进行通讯[J].宁夏机械,2003,3:
197-205
[2]彭同明,杨少华,.“单片机原理及应用”课程改革的分析[J].武汉电力职业技术学院学报,2004,1:
103-112
[3]孙玉艳,.实现PC机与单片机的数据通信与控制[J].广东白云职业技术学院学报,2002,2:
96-109[4]房小翠,王金凤.单片机使用系统设计技术[M].北京:
国防工业出版社,1999.
[5]ARMCompany.ARMArchitectureReferenceManual[M].ARMCompany,2000.
[6]刘绍斌.利用单片机实现智能控制[J].石油化工自动化.2000.
附录1实物图
注释:
选定第三首歌
附录2系统主要程序
#include
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitspeaker=P2^1;
uchartimer0h,timer0l,time,num,temp,num1,h;
//单片机晶振采用11.0592MHz
//频率-半周期数据表高八位本软件共保存了四个八度的28个频率数据
ucharcodeFREQH[]={
0xF2,0xF3,0xF5,0xF5,0xF6,0xF7,0xF8,//低音1234567
0xF9,0xF9,0xFA,0xFA,0xFB,0xFB,0xFC,0xFC,//1,2,3,4,5,6,7,i
0xFC,0xFD,0xFD,0xFD,0xFD,0xFE,//高音234567
0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFE,0xFF};//超高音1234567
//频率-半周期数据表低八位
ucharcodeFREQL[]={
0x42,0xC1,0x17,0xB6,0xD0,0xD1,0xB6,//低音1234567
0x21,0xE1,0x8C,0xD8,0x68,0xE9,0x5B,0x8F,//1,2,3,4,5,6,7,i
0xEE,0x44,0x6B,0xB4,0xF4,0x2D,//高音234567
0x47,0x77,0xA2,0xB6,0xDA,0xFA,0x16};//超高音1234567
//--------------------------------------
//卡农数据表
ucharcodekanong[]={
3,3,4,2,3,4,1,3,4,7,2,4,6,2,4,5,2,4,6,2,4,7,2,4,1,3,4,7,2,4,6,2,4,5,2,4,4,2,4,3,2,4,4,2,4,2,2,4,1,3,1,7,2,1,1,3,1,1,2,1,7,1,1,5,2,1,2,2,1,3,2,1,1,2,1,1,3,1,7,2,1,6,2,1,7,2,1,3,3,1,5,3,1,6,3,1,4,3,1,3,3,1,2,3,1,4,3,1,4,3,1,3,3,1,1,3,1,7,2,1,6,2,1,5,2,1,4,2,1,3,2,1,2,2,1,4,2,1,3,2,1,2,2,1,1,2,1,2,2,1,3,2,1,4,2,1,5,2,1,2,2,1,5,2,1,4,2,1,3,2,1,6,2,1,5,2,1,0,0,0};
//蝶恋
ucharcodetkzc[]={
3,2,1,.......0,0,0};
//萍聚
ucharcodepj[]={
5,1,1,......0,0,0};
//狮子座
ucharcodeszz[]={
3,3,1,......0,0,0};
//大海
ucharcodedh[]={
5,2,1,.......0,0,0};
//--------------------------------------
voidt0int()interrupt1//T0中断程序,控制发音的音调
{
TR0=0;//先关闭T0
speaker=!
speaker;//输出方波,发音
TH0=timer0h;//下次的中断时间,这个时间,控制音调高低
TL0=timer0l;
TR0=1;//启动T0
}
//--------------------------------------
voiddelay(uchart)//延时程序,控制发音的时间长度
{uchart1;unsignedlongt2;
for(t1=0;t1 for(t2=0;t2<8000;t2++);//延时期间,可进入T0中断去发音 TR0=0;//关闭T0,停止发音 }//----------------------------------------- voiddelay1(uints) {uintx,y;for(x=s;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}//延时子程序 //-------------------------------------- voidsong()//演奏一个音符 {TH0=timer0h;//控制音调TL0=timer0l; TR0=1;//启动T0,由T0输
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