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基于AT89C51单片机实验开发板系统设计

摘 要... I Abstract.. II 第1章 绪 论... 1

1.1 单片机现状及发展概述... 1 1.2 单片机的性能特点... 2 1.3 单片机的主要产品及系列... 3 第2章 实验板总体设计方案... 6 2.1 实验板系统功能... 6 2.2 实验板的性能要求... 6

2.3 AT89C51 在实验板中的应用... 7 第3章 实验板的硬件设计... 8 3. 1 硬件总体设计... 8 3. 2 各功能模块设计... 9 3.3.1 单片机外围电路... 9 3.2.2 4×4矩阵键盘电路... 11 3.2.3 液晶显示电路... 13 3.2.4 串行通信电路... 14 3.2.5 IO口扩展电路... 15 3.2.6 电源电路... 15 3.3 实验板元器件清单... 17 第4章 实验板的软件设计... 18 4.1 软件总体设计... 18 4.2 各模块设计流程图... 19

4.2.1 键盘扫描子程序... 19 4.2.2 液晶显示子程序... 24 第5章 实验板调试... 29 5.1 调试的目的... 29 5.2 调试的过程... 29 第6章 总 结... 30 致 谢... 31 参考文献... 32 附 录... 33

附录1 英文翻译... 33 附录2原理图... 42 附录3 pcb图... 43 第1章 绪 论

1.1 单片机现状及发展概述

单片机属于第四代微型计算机的一个重要分支。单片机是把中央处理器CPU（Central Processing Unit），随机存取存储器RAM（Random Access Memrty），只读存储器ROM（Read Only Memory）,定时器计数器以及IO接口电路等主要计算部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机的应用导致了控制领域的一场革命，是微控制技术逐步取代传统的硬件控制。近十几年来，单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛的应用。单片机具有体积小、重量轻、耗能省、价格低、可靠性高和通用灵活等优点，因此也广泛应用于卫星定向、汽车火花控制、交通自动管理和微波炉等专用控制上。近几年来，单片机的发展更为迅速，它己渗透到诸多学科的领域，以及人们生活的各个方面。

MCS-51系列中的一片89C51芯片，内部构造了完整的计算机硬件系统。从CPU、

存储器到输入输出端口，一应俱全。只要写入程序，就可完成中央控制或数据采集、处理及通信传输的信息处理机，MCS-51单片机指令系统中为适应控制的需要设有极强的位处理功能，具有加、减、乘、除指令;CPU时钟高达12MHz，完成单字节乘法或除法运算器件分军用和民用两级，民用产品主要用于办公室及机房环境，工作温度在0-701C，军用产品要求在恶劣环境条件下稳定工作，工作温度在-65～125℃:工业级产品的性能介于以上两者之间，在-40～+85C温度环境可正常工作。工业产品可靠性比民用产品强，而价格较军用品低。在单片机应用中，可以根据实际工作环境，选择工业级芯片，保证系统可靠性。

单片机出现的历史并不长，它的产生与发展与微处理器的产生与发展大体上同步，也经历了四个阶段:

第一阶段:1971～1974年，1971年11月美国Inter公司设计成集成度为2000只晶体管片的4位微处理器Intel 4004，并配有随机存取存储器RAM，只读存储器RAM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计算机。随后又研制成了8位微处理器Intel 8008。这些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。 第二阶段:1974～1978年，初级单片机阶段，以Intel公司的MCS-48为代表，这个阶段的单片机内集成有8位CPU，并行IO口，8位定时器计算器，寻址范围不大于4K，且无串行口。

第三阶段：1978～1983年，高性能单片机阶段。这一阶段单片机和前阶段相比，不仅存储容量和寻址范围大，而且中断源、并行IO口和定时器所数器个数有了增加，集成了全双工串行通信接口。在指令系统方面，普遍增设了乘除法和比较指令。MCS-51系列产品由于其优良的性能价格比，在相当一段时间处于主流产品地位。 第四阶段：1983年至今。8位单片机巩固发展及16位单片机推出阶段。16位单片机工艺先进、集成度高、内部功能强，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言。 现阶段：32位单片微机系列。继16位单片机出现后不久，几大公司先后推出了代表当前最高性能和技术水平的32位单片微机系列。32位单片机具有极高的集成度，内