“51”单片机实习报告

“ “51 ”单片机实习报告

学院：电气与控制工程学院

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目录 一． 前言 二． 实训的目的及要求 三．实训原理

四．硬件的安装与调试

五．软件部分 六．系统测试 七．元器件清单 八．心得体会 九．参考文献

前言

51 精简开发板是一款以 8051 系列单片机为核心的精简开发板。8051 系列单片机是一款应用非常广泛的 8 位微处理芯片，由于其功能齐全，产品技术成熟，资料广泛，又是学习其他很多单片机的基础。

单片机具有成本低、体积小、可靠性高、具有高附加值、通过更改软件就可以改变控制对象等优点，单片机越来越成为电子工程师设计产品时的首选器件之一。因此拥有一块单片机开发板对单片机学习具有着极其重要的意义。

本课题设计的单片机开发板，具有一般开发板通用结构，并基于硬件进行相关软件设计。利用程序开发语言开发程序并实现 ISP 在线下载到单片机，无需配置单独的下载器。单片机使用 ISP 在线下载程序，加快了程序设计者调试的进度，使设计者所设计的程序尽快得到验证。通过对开发板上的模块进行实验，可以提高针对不同硬件进行编程的能力，同时通过实验现象对所用的硬件也有了更深一步的认识，因此该开发板具有一定的实用价值和现实意义。

实训的目的及要求 1.了解“51”精简开发板的工作原理及其结构； 2.了解复杂电子产品生产制造的全过程； 3.熟练掌握电子元器件的焊接方法与技巧，训练动手能力，培养工程实践观念。

实训原理 1．主要性能指标

输入电压：DC 4.5V～5V；典型值：5V

2．功能分区与模块简介

[1] 单片机 单片机也称单片微控制器(Single Chip Microcontroller)，它集成度高、运算快、体积小、运行可靠、价格低廉，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能仪器仪表、家用电器以及网络技术等方面得到广泛应用。

[2] 电源部分 电源部分由开关、稳压集成、电源指示灯几部分组成，本款 51 板输入电压4.5V～5V，典型输入电压为 5V，也可通过板上的稳压集成芯片 78M05 给单片机提供 5V 电压，可使单片机正常工作。

[3] 串行下载部分 这一部分由串口、下载缓冲器 MAX232 组成，通过 MAX232 芯片把 TTL 电平转换成 RS-232 电平格式，可以用于单片机与微机通信。再通过 DB9 接口由一条串口线与电脑串口相连，可以利用程序下载软件（下载方法书后将做介绍）向单片机下载程序，也可通过一些串口调试软件与电脑进行串口通信。但是，只有STC89S 系列单片机支持串口下载，而 AT89S 系列单片机不支持串口下载。

[4] ISP 下载 ISP 下载是 AT89S 系列单片机的下载方式，不能用于 STC89S 系列单片机，它由一条并口线与电脑并口相连，通过 Easy 下载软件向单片机下载程序，但下载器需另行购买。

[5] 输入/输出接口 51 板将 32 个 I/O 口全部引出：其中 P0 口、P1 口、P2 口、P3 口各有 8 个I/O 口用排针引出，排针两端为与单片机共地的 5V 电源，方便进行外接扩展，而单片机的 EA、ALE、PSEN 端口也在靠近排阻下方引出，以方便日后进行一些高级扩展。P1 口接有 8 个发光 LED，以供测试之用，P0 口外接 10K 的上拉电阻。这些 I/O 口即可做输出，又可做输入口，51 单片机内部可自行识别，不必要设置。

[6] 外部复位 复位是对单片机硬件的初始化，51 单片机具有外部复位功能，高电平有效，即在单片机 9 脚加上高电平单片机就被复位。此产品的复位电路由按键 S2，电 容 C3 和电阻 R9 组成。

系统原理图

硬件的安装与调试 1．拿到 51 单片机套件后，首先应按照附录的元器件清单表逐一检查元件数目和规格，确保产品完整。

2．详细阅读硬件说明部分，并将元件对号入座，确保一次性焊接成功。

3．先对较矮小的元件进行焊接，比如电阻、稳压集成，再对高一些的元件进行焊接，比如芯片座、排阻等，依此类推，最后焊接高大的元件，比如串口、ISP下载口等。焊接时应注意一些元件的正负极和方向 。

11223344D DC CB BA AP1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40STC89C52U11234567891110D Connector 9J1DS2DS3DS4DS5DS6DS7DS8DS9DS18.2KR9SW-PBS21 2crystal oscillatorY130pFC230pFC1104C410uFC3123P5Vcc16V+2V-6TO27RI28GND15C1+1C1_3C2+4C2-5TI210RO29MAX232 U2104C6104C5104C7470R1POWER470R2470R3470R4470R5470R6470R7470R8470R10Vin VoutGND78M05VR1Vcc1 23 45 67 89 10JP1RSTP1.6 P1.5P1.7VccRSTVCCP3.0 RXDP3.1 TXDP3.1 TXDP3.0 RXDVCCXTAL1XTAL2XTAL1XTAL21 21 32S12 3Vcc123P6EAPSENALERSTVccEA12345678910P012345678910P112345678910P212345678910P312P7PSENALEVCC VCC VCC VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7P3.0 RXDP3.1 TXDP3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7电源部分复位电路 ISP 下载接口串行接口电路 晶振电路 I/O 扩展接口51 单片机系统及仿真电路

4．由于此套件标准配置不包含稳压集成 VR1（78M05），所以焊接完成后要用导线将 VR1 的 1、3 焊盘短接，芯片才能正常供电，此时只能使用 4.5－5V 的直流稳压电源供电；如果将自购 VR1（78M05）焊接在板子上，那么就可以使用 7.2V－15V 的宽电源供电。

5．焊接并检查无误后先不要急于插入芯片，应该先对芯片供电电压进行测量。插上电源，用万用表检查单片机的 20、40 脚及 MAX232 的 15、16 脚间电压，看是否为＋5V（±0.5V），然后用跳线帽接通 P6 的中间一针和上面一针，使单片机 EA 端（31 脚）与电源正极相接，之后再插上芯片，进行系统测试。

软件部分 系统测试 1．串口测试 接上单片机电源和串口线，打开电源开关，电源指示灯 DS0 亮，使用 STC89C系列单片机，其本身自带了一个测试程序，上电之后 DS1-DS7 便会两个两个的闪烁。或者自己下载一个程序，如果下载成功，说明串口正常，如不成功，请仔细检查焊点及串口线。

2．I/O 口测试 下载程序一，将跳线 P5 接 ON 一端，如发现上排 LED 逐个亮或有规律的亮，说明 P1 检测正常； 根据程序一的特点，仔细分析程序二各语句功能，并猜测其结果，接着将程序二下载到单片机上，仍将跳线 P5 接 ON 一端，自己观察小灯跳变规律，看与自己分析结果是否一致。

元器件清单

元件

器件标号

元件规格

电容 C1 30pF（瓷片）

电容 C2 30pF（瓷片）

电解电容 C3 10uF（电解）

电容 C4 104（瓷片）

电容 C5 104（瓷片）

电容 C6 104（瓷片）

电容 C7 104（瓷片）

LED DS1-DS9 发光二极管（红色，¢3）

10×1 排针 P0－P3 I/O 端口 3×1 排针 2×1 排针 P5、P6 P7 LED/EA 选通开关 ALE/PSEN 功能引脚 电阻 R1-R8、R10 470Ω/330Ω（金属膜 1/4W）

电阻 R9 8.2kΩ（金属膜 1/4W）

9 针排阻 RES 103Ω 双路自锁开关 S1 8×8 自锁开关 复位按键 S2 6×6 复位开关 8051 系列单片机 U1 STC89C52（DIP40 封装）

串口电平转换芯片 U2 MAX232（DIP16 封装）

接插件 DB9 串口（母头）

晶振 Y1 11.0592MHz

其他配件

器件标号

元件规格

DIP40芯片座 标准 DIP40 DIP16芯片座

标准 DIP16

串口下载线 标准 1.5m 4.5V 电池盒 说明书一册 标准 \ 标准 \

选配元件

器件标号

元件规格

5×2 排针 ISP ISP 下载口 稳压芯片

VR1 78M05（贴片）

心得体会

我们认真学习和熟练掌握了电子器件的理论知识和使用方法，特别留意焊接过程中的焊锡使用的技术要点，以及对电路正确的验证（以防短路，烧毁器件）。

焊接完毕之后，编写程序测试硬件。我们将平时上课学到的汇编语言，根据电子器件的使用方法和特性，编写相适应的汇编程序调试。由于调试是一个比较漫长需要耐心的工作，我们从中学到许多测试经验和编程技巧，培养了坚持不懈的耐力。

通过对单片机实验开发板的硬件认识，编写测试程序对单片机开发板系统进行了完整的硬件测试，实验的测试现象达到预期要求。最终证实了此次焊接相当成功，表明这次生产实习非常圆满成功！

虽然这次的实习算起来在实验室的时间只有几天，不过因为我们都有自己的实验板，硬件的设计跟焊接都要我们自己动手去焊，软件的编程也要我们不断的调试，最终一个能完成课程设计的劳动成果出来了。

通过这次单片机实习，我不仅加深了对单片机理论的理解，将理论很好地应用到实际当中去，而且我还学会了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己。创新可以是在原有的基础上进行改进，使之功能不断完善，成为真己的东西。

参考文献 基础电子实训指导书

基于单片机实现短距离无线通信设计

1 引言

短距离无线传输具有抗干扰性能强、可靠性高、安全性好、受地理条件限制少、安装灵活等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的实际需求，短距离无线通信逐渐引起广泛关注。常见的短距离无线通信有基于802．11的无线局域网WLAN、蓝牙(blueTooth)、HomeRF及欧洲的HiperLAN(高性能无线局域网)，但其硬件设计、接口方式、通信协议及软件堆栈复杂，需专门的开发系统，开发成本高、周期长，最终产品成本也高。因此这些技术在嵌入式系统中并未得到广泛应用。普通RF产品不存在这些问题，且短距离无线数据传输技术成熟，功能简单、携带方便，使其在嵌入式短程无线产品中得到了广泛应用。

2 PTR2000引脚简介及设计

2．1 PTR2000器件引脚功能

PTR2000是基于nRF401器件的无线数据传输模块，采用低发射频率、高灵敏度设计。该器件使用433 MHz频段，是真正的单片UHF无线收发一体器件，其工作模式包括工作频道的设置和发送、接收、待机状态，由TXEN、CS、PWM 3个引脚共同决定，其工作模式设置如表1所示。

2．2 PrR2000模块设计

该器件外围的主要电路有以下两个：

(1)与单片机的连接电路单片机AT89C52的RXD和TXD引脚与PTR2000模块的DO和DI引脚直接相连。PTR2000的模式控制引脚与单片机的控制引脚相连。

(2)与PC机的连接电路采用MAX202器件对PTR2000模块和计算机串口进行RS-232和TTL电平转换，将PTR2000与MAX202的输入和输出信号连接，转换后的信号与计算机的串口连接。

3 硬件设计

在无法使用有线传输的场合，采用无线数据传输模块和单片机相结合进行数据传输是较合理的方案。PTR2000利用串口进行数据传输，而单片机和PC机均带有串口，因此，可利用PTR2000作为单片机和PC机之间数据传输的无线接口，其硬件结构框图如图1所示。

该采集系统主要以AT89C52单片机为控制处理核心。由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。AT89C52单片机具有快速8051内核、8 KB Flash E2PROM、256字节RAM。为实现无线数据传输，采用无限收发一体数据传送MODEM模块PTR2000器件，该器件内部集成高频接收、PLL合成、PSK调制／解调、参量放大、功率放大、频道切换等功能，完全符合无线数据通信的硬件要求。为降低成本，在最小硬件设计的基础上，利用C51高级C语言编程，系统的功能尽可能用软件程序实现。

3．1 单片机的时钟电路和复位电路设计

单片机时钟电路设计中，选择晶振频率11．059 2 MHz，约定PC机和单片机的通信速率为9 600 b／s，并选择相应电容与单片机的时钟引脚相连构成时钟回路。在复位电路设计中，采用复位引脚和相应的电容、电阻构成复位电路。单片机与PTR2000接口原理电路如图2所示。

3．2 单片机与PTR2000接口电路的设计

在图2中，AT89C52单片机主要完成数据的采集和处理，向PTR2000模块发送数据，并接收由PC机通过PTR2000传送的数据。和单片机相连的PTR2000模块主要将单片机的待传数据调制成射频信号，再发送到PC机端的PTR2000模块，同时接收PC机端的PTR2000模块传送的射频信号，并调制成单片机可识别的TTL信号送至单片机。单片机的RXD和TXD引脚分别和PTR2000的DO和DI引脚连接，实现串行数据传输；决定PTR2000模块工作模式的TXEN、CS、PWR 3个引脚分别和单片机I／O控制口的P2．0～P2．2相连，PTR2000工作时，由单片机中的运行控制程序实时控制其工作模式。

3．3 PC机与PTR2000接口电路的设计

该接口电路设计首先需进行电平转换。PC机的串口支持RS-232标准，而PTR2000模块支持TTL电平，选择MAX232器件进行两者间的电平转换，接口电路如图3所示。PTR2000模块进行串行输入、输出，引脚DI、DO通过电平转换器件和PC机串口相连；PTR2000的低功耗控制引脚。PWR接高电平VCC，即PTR2000固定工作在正常工作状态；频道选择引脚CS接GND低电平，即采用固定通信频道1，固定工作在433．92 MHz；PC机串口的RTS信号控制TXEN引脚，以决定PTR2000模块何时为接收和发射状态。PC机和串口的传输速率设定为9 600 b／s，和单片机保持一致。

4 软件设计

无线通信系统的软件设计包括单片机端和PC机端两部分，两部分软件相互配合，设置各自的PTR2000模块的工作状态。

4．1 PTR2000模块程序设计

单片机和PC机端软件配合设置PTR2000的状态(发射或接收)，选择固定的通信频道1(CS=0)，并让PTR2000模块一直处于正常工作状态(PWM=1)。无线通信实现过程如下：

(1)发送在发送数据之前，应将PTR2000模块置于发射模式，即TXEN=1。然后等待至少5 ms后(接收到发射的切换时间)才可发射数据。发送结束后，应将模块置于接收状态，即TXEN=0。

(2)接收应将PTR2000置于接收模式，即TXEN=0。单片机不发送的绝大部分时间都处于接收状态。当单片机端发送时，PC机端应为接收；当PC机端发送时，单片机端应为接收。

4．2 串行无线通信协议设计

无线通信中，由于外部环境的干扰，通常误码率较高，因此通信协议的设计对保证通信的可靠性十分重要。协议的设计主要是帧结构的设计，在该无线通信系统中，存在指令帧和数据帧。数据帧的内容包括起始字节、数据长度字节、数据字节、结束字节和校验和字节，如表2所示。

起始字节定义为“$”字符，其数值为0x24；结束字节定义为“*”字符，其数值为0x2A。

采用校验和的方法进行帧的校验，将所有字节相加，然后将结果截短到所需的位长。发送端对待发送的数据进行校验和计算，将校验和值放在数据后一起发送；在接收端，对接收到的数据进行校验和计算，然后与收到的校验和字节比较，进行误码判断。

对于单片机，指令帧主要有3种：PC机发送给单片机的请求发送指令、错误／超时重发指令、单片机发给PC机的发送完毕指令。在该系统设计中指令帧采用数据帧的格式，将其中的。数据字节固定为一个字节，根据定义的字节判断数据状态。

4．3 程序流程

单片机开始需将无线数据传输模块PTR2000设置处于接收状态，通过串口中断识别由PC机通过无线信道传输来的指令，根据接收指令的内容采集数据并启动发送。发送前需将PTR2000模块设置为发射状态，且等待5 ms才可发送，发送完毕后，向PC机端发送“发送结束指令”，并将PTR2000模块重设为接收状态。图4为系统软件设计流程图。

5 结束语

单片机无线通信系统设计基于PTR2000无线数据传输解决方案，可实现小于300 m的短距离通信，通过实验验证该无线数据传输系统运行良好，单片机控制得相当准确。在应用时将系统作为一个模块可方便地移植，以便构建更为复杂的无线通信网络，可应用于小型无线网络、无线抄表、小区传呼、工业数据采集系统、安全防火系统等领域，具有一定实用价值。

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