1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　課程名稱： 《通信電子線路課程設計》 </p><p>　　設計題目： 擴展8個輸入端口設計 </p><p>　　院 系： 電子信息與電氣工程學院 </p><p>　　課 程 設 計 任 務 書</p><p>　　擴展8個輸入

2、端口設計</p><p>　　摘 要：我們這次設計的主要任務是利用型號為AT89S52的單片機及并行輸入8位移位寄存器74LS165擴展了8個單片機的輸入端口，接8只撥動開關，作為單片機的數(shù)據(jù)輸入端，控制單片機輸出端口p1所接的8個發(fā)光二極管；由橋堆2W10接變壓器將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)穩(wěn)壓集成電路7805穩(wěn)壓和電容濾波后得到+5V的電源電壓，對芯片和電路供電；由晶振和電容組成起振電路，對AT89S52提供工

3、作頻率；由電阻和按鍵組成AT89S52的復位電路。</p><p>　　關鍵詞：AT89S52；移位寄存器芯片74LS165；橋堆2w10；7805；串行口通信；LED</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.設計背景1</b></p><p>　　1.1

4、單片機的發(fā)展1</p><p><b>　　1.2設計依據(jù)1</b></p><p><b>　　2.設計方案1</b></p><p>　　2.1方案一：查詢方式和P1口低電平輸出1</p><p>　　2.2方案二：中斷方式和P1口高電平輸出1</p><p>

5、<b>　　3.方案實施1 </b></p><p>　　3.2系統(tǒng)硬件設計1</p><p>　　3.1．1 電源電路的設計2</p><p>　　3.1．2 復位電路設計2</p><p>　　3.1．3 時鐘電路設計2</p><p>　　3.1．4并行輸入8位移位寄存器74LS1

6、65設計3</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設計3</p><p>　　3.2．1 流程圖設計4</p><p>　　3.2．2 程序的編寫4</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)仿真6</b></p><p>　　3.4 實物制作7</p><p><

7、;b>　　4.結果與結論7</b></p><p><b>　　4.1設計結果7</b></p><p><b>　　4.2設計結論7</b></p><p><b>　　5.收獲與致謝7</b></p><p><b>　　6.參考文獻7

8、</b></p><p><b>　　7.附件8</b></p><p>　　附件一：電路原理圖8</p><p>　　附件二：元器件清單9</p><p>　　附件三：實物圖照片10</p><p><b>　　1. 設計背景</b></p>

9、<p><b>　　1.1單片機的發(fā)展</b></p><p>　　隨著微電子技術的發(fā)展，越來越多的電子產(chǎn)品以飛快的速度更新?lián)Q代著。其設計都向數(shù)字化、智能化、自動化方向發(fā)展，各種電子設備及通信系統(tǒng)的復雜度、集成度越來越高，大批主導電子產(chǎn)品，如計算機、數(shù)字音響、數(shù)字電視、數(shù)控機床等都廣泛應用了單片機技術。單片機在現(xiàn)在社會中有著極其重要的作地位，對單片機的學習也越來越重要，因此開展

10、了這次課程設計。單片機也具有通信功能，本次課程設計就單片機的串行通信擬定。</p><p><b>　　1.2設計依據(jù)</b></p><p>　　在實際應用中單片機的I/O端口有時候是不夠用的，但可以使串行口工作方式0的狀態(tài)下進行擴展。利用型號為AT89S52的單片機及并行輸入串行輸出8位移位寄存器74LS165擴展8個輸入端口，接8只撥動開關，作為單片機的數(shù)據(jù)輸入

11、端，控制單片機輸出端口p1所接的8個發(fā)光二極管。</p><p><b>　　2.設計方案</b></p><p>　　2.1方案一：查詢方式和P1口低電平輸出</p><p>　　編寫程序通過對串行口接收中斷標志位RI狀態(tài)的查詢控制程序的執(zhí)行順序，并利用P1口輸出低電平驅(qū)動發(fā)光二極管顯示結果。</p><p>　　2.

12、2方案二：中斷方式和P1口高電平輸出</p><p>　　編寫程序通過對串行口接收中斷標志位RI狀態(tài)的查詢產(chǎn)生中斷請求，控制程序的執(zhí)行順序并利用P1口輸出高電平驅(qū)動發(fā)光二極管顯示結果。由于AT89S52單片機本身的中斷數(shù)量僅有5個，為了以后功能的擴展、節(jié)省中斷源且本設計對效率要求不高，故采用查詢方式。又考慮到灌電流與拉電流的優(yōu)缺點，利用P1口輸出低電平驅(qū)動發(fā)光二極管?；谝陨蟽煞矫娴目紤]，本設計采用方案一實現(xiàn)設計

13、要求。</p><p><b>　　3. 方案實施</b></p><p><b>　　3.1系統(tǒng)硬件設計</b></p><p>　　利用并行輸入8位移位寄存器74LS165、AT89S52、電容、電阻、撥動開關、11.0592MHz晶振、橋堆2W10、三端集成穩(wěn)壓器7805、發(fā)光二極管等器件完成硬件原理圖的設計。<

14、;/p><p>　　3.1．1 電源電路的設計</p><p>　　利用橋堆2W10對變壓器輸出的9V電壓進行整流并利用三端穩(wěn)壓器7805對其穩(wěn)壓和變壓輸出5V電壓。其C5、C6、C8、C9作為旁路電容，濾除高頻分量使輸出穩(wěn)定。，具體電路原理圖如圖1所示。</p><p><b>　　圖1電源電路原理圖</b></p><p&g

15、t;　　3.1．2 復位電路設計</p><p>　　復位電路可采用上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式，而按鍵手動復位又可以分為按鍵電平復位和按鍵脈沖復位兩種方式。本設計采用按鍵電平復位方式。</p><p>　　設計復位電路使AT89S52能夠擺脫“跑飛”或“死鎖”狀態(tài)而重新啟動程序。當給復位腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可以使AT89S52復位，使程序從

16、0000H單元開始執(zhí)行。電路圖如圖2所示。</p><p>　　圖2 按鍵電平復位方式電路圖</p><p>　　3.1．3 時鐘電路設計</p><p>　　時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式，本設計采用內(nèi)部時鐘方式。</p><p>

17、　　本設計采用的電容值為33pF。電容大小會影響振蕩器頻率高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。本設計采用晶振的頻率為11.0592MHz。晶體頻率越高，單片機速度就越快。速度快對存儲器的速度要求就高，則要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應盡可能與單片機靠近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。本設計的時鐘電路圖如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 時鐘電路</b><

18、/p><p>　　3.1．4并行輸入8位移位寄存器74LS165設計</p><p>　　當74LS165的端口1由高到低跳變時，并行輸入端的數(shù)據(jù)被置入寄存器；當端口1為高電平，且時鐘禁止端（第15腳）為低電平時，允許TXD（P3.1）串行移位脈沖輸入，這時在移位脈沖作用下，數(shù)據(jù)由右向左方向移動，以串行方式進入串行口的接收緩沖器中。TXD（P3.1）作為移位脈沖輸出與所有75LS165的移位脈

19、沖輸入端CP相連；</p><p>　　RXD（P3.0）作為串行數(shù)據(jù)輸入端與74LS165的串行輸出端7相連；P2.0與端口1相連，用來控制74LS165的串行移位或并行輸入；74LS165的時鐘禁止端（第15腳）接地，表示允許時鐘輸入。74LS165原理圖如圖4所示。</p><p>　　圖4 74LS165原理圖</p><p>　　3.2系統(tǒng)軟件設計 <

20、;/p><p>　　3.2．1 流程圖設計 </p><p>　　利用查詢方式查詢串行口接收中斷標志位RI狀態(tài)控制程序的執(zhí)行順序，若RI=1，則調(diào)用服務子程序，否則繼續(xù)查詢；并通過特殊功能寄存器A將數(shù)據(jù)送入P1口控制發(fā)光二極管的狀態(tài)。</p><p><b>　　圖5程序流程圖</b></p><p>　　3.2．2 程序

21、的編寫</p><p>　　用Keil設計應用程序：</p><p>　　KeilC51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機程序語言軟件開發(fā)系統(tǒng)Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，編碼效率高。按下列步驟使用Keil進行編程：</p><p>　?。?）Project/New u Vision

22、 Project/輸入工程名liubing點擊保存，選擇單片機型號為Atmel/AT89S52,點擊OK;</p><p>　?。?）File/New新建完之后再按File/Save輸入liubing.asm保存，然后按下列步驟將liubing.Asm添加到liubing工程里，右鍵點擊Source Group 1/Add File to Group ‘Source Group 1’/liubing.Asm/Ad

23、d；</p><p>　?。?）在asm文件里用匯編語言編寫下列程序</p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　LJMP MAIN</b></p><p><b>　　ORG 0100H</b></p><p>

24、　　MAIN : MOV SP,#30H ;設置堆棧指針</p><p>　　LCALL DELAY ;調(diào)用延時子程序</p><p>　　START: CLR P2.0 ;并行置入數(shù)據(jù)</p><p>　　SETB P2.0 ;允許串行移位</p><p>　　MOV SCON

25、 , #10H;設置串口方式0，允許接收，啟動接收</p><p>　　SINT: JNB RI ,SINT;未接收完一幀，等待</p><p>　　CLR RI;RI標志清零，準備下一次接收</p><p>　　MOV A,SBUF;讀入數(shù)據(jù)并送至P1口</p><p>　　MOV P1,A<

26、/p><p>　　LCALL DELAY0;調(diào)用延時子程序 </p><p>　　SJMP START</p><p><b>　　SJMP $</b></p><p>　　DELAY : MOV R6,#100;延時子程序設計</p><p>　　DEL0 : MOV R5,#10

27、0</p><p>　　DEL1 : MOV R4,#50</p><p>　　DEL2 : DJNZ R4,DEL2</p><p>　　DJNZ R5,DEL1</p><p>　　DJNZ R6,DEL0</p><p><b>　　RET </b></p><p>

28、;　　DELAY0 : MOV R3,#0FFH;延時子程序設計</p><p>　　DEL00 : MOV R2,#0FFH</p><p>　　DEL01 : DJNZ R2,DEL01</p><p>　　DJNZ R3,DEL00</p><p>　　RET </p><p>　　END

29、 </p><p>　　執(zhí)行，若有錯誤會提示出現(xiàn)錯誤處，對程序進行修改，直至程序正確之后，進行相關設置會生成HEX文件。</p><p>　?。?）雙擊DSN文件里AT89S52，選擇Keil生成的hex文件，點擊運行，對程序和軟件進行調(diào)試。</p><p><b>　　3.3系統(tǒng)仿真</b></p>

30、<p>　　打開仿真軟件Proteus，按照預先畫好的電路原理圖在Proteus軟件中繪制相應圖形。繪制完畢后將由Keilc51生成的.hex文件導入單片機進行仿真。仿真圖如圖6所示。</p><p><b>　　圖6系統(tǒng)仿真圖</b></p><p><b>　　3.4實物制作</b></p><p>　　將

31、元器件進行合理布局，并按照原理圖認真在萬能板上安裝器件。將撥動開關與其所對應的發(fā)光二極管相對應。使晶振緊靠AT89S52以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。安裝完畢后進行焊接電路。焊接完畢后仔細檢查電路是否焊接完整。是否有虛焊漏焊等情況。</p><p><b>　　4. 結果與結論</b></p><p><b>　　4.1設計結果</b&g

32、t;</p><p>　　經(jīng)過我們小組同學的集體努力和指導老師的指導后完成了實物電路的焊接，焊接完之后又仔細檢查電路的連接，然后接通電源調(diào)試。各模塊都能夠正常工作，基本完成設計任務。</p><p><b>　　4.2設計結論</b></p><p>　　通過這次單片機實習，我們小組完成的實物電路板完全實現(xiàn)了任務書預期的要求。在實習的過程中也遇

33、到了很多麻煩：第一，編寫程序時感到知識不熟練不能熟悉地寫出程序，而且沒有編程的思想，經(jīng)我們多方查閱資料，分析相關例子，并在一起研究探討以及和指導老師的指導矯正最終完成了程序；第二，在焊接過程中由于長時間沒有進行焊接而使焊接的結果不是很美觀，要焊接的芯片引腳太多太亂而感到無處下手，尤其是74LS165不盡管腳多而且小；第三，由于第一次使用萬能板焊接元器件排線比較亂；盡管麻煩很多最終還是完成了電路板的焊接和調(diào)試，達到了預期要求。</p

34、><p><b>　　5. 收獲與致謝</b></p><p>　　這段時間的實習，加深了對理論知識的理解，同時發(fā)覺理論和實際間的差距相當大，平常學習的原理大多在理想的條件下，在實際的情況下不能完全適用。而要想克服實際與理論間的溝壑，必須對課本知識有深刻的理解。雖然課本知識不能完全的解決現(xiàn)實中的問題，但實際問題的解決絕對離不開課本知識。</p><p&

35、gt;　　此外，在這次實習中我要感謝給予我?guī)椭椭笇У睦蠋熞约拔业耐瑢W，離開了他們的幫助我不可能又快又好的完成設計任務。在此，我要將最真摯的感謝送給他們。</p><p><b>　　6. 參考文獻</b></p><p>　　[1] 張毅剛.單片機原理與應用. 北京：高等教育出版社，2010.5</p><p>　　[2]何立民.單片機應用技

36、術選編.北京：北京航空航天大學出版社，1993.6</p><p>　　[3]嵌入式系統(tǒng)設計仿真與開發(fā)平臺研討會專刊---Proteus的51系列單片機設計與仿真</p><p>　　[4]童詩白.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教育出版社，2005. </p><p>　　[5]邱關源，羅先覺.電路（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.</p&

37、gt;<p>　　[6]閻 石.數(shù)字電子技術（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2005.</p><p><b>　　7. 附件</b></p><p><b>　　附件一：電路原理圖</b></p><p><b>　　圖7電路原理圖</b></p><p&g