单片机电路设计与C51仿真实践

0 下载量 47 浏览量 更新于2024-06-23 收藏 1.23MB DOC 举报
"单片机常用电路设计及C51仿真-专科.doc" 这篇文档是关于单片机常用电路设计及C51仿真的专科毕业设计报告。报告的主要内容围绕着AT89C51单片机,涉及了单片机最小系统的设计、I/O口的扩展、串/并口扩展,以及与常用时钟芯片的接口设计。学生通过学习和实践,将理论知识与实际操作相结合,利用Keil C51集成开发环境编写程序,并在Proteus ISIS7 Professtional软件中进行电路原理图设计和联合仿真。 在设计中,学生需掌握以下几个关键技术点: 1. **8255A应用电路设计与仿真**:8255A是一种通用可编程接口芯片,能提供8位数据总线、3个8位并行I/O端口,用于扩展单片机的输入输出能力。设计中需要理解和配置其工作模式,编写相应的C51程序以控制8255A的端口。 2. **8155应用电路设计与仿真**:8155是另一种8位微处理器外围接口芯片,包含有RAM、定时器/计数器和I/O口。设计中要了解其内部结构,进行电路连接,并编写程序来读写8155的数据。 3. **74LS164和74LS165扩展电路**:74LS164是8位串入并出移位寄存器,74LS165则是8位并入串出移位寄存器。它们用于扩展单片机的并行/串行数据传输能力,设计时需要理解其工作原理,进行正确的逻辑连接和编程控制。 4. **并行时钟芯片DS12C887应用**:DS12C887是一款实时时钟芯片,用于提供精确的时间信息。设计时需配置其时钟源,实现时间的读取和设置功能。 5. **串行时钟芯片DS1302应用**:DS1302也是一款实时时钟芯片,通过串行接口与单片机通信。设计时需要掌握其通信协议,编写程序来控制DS1302进行时间管理。 整个设计过程需要学生熟练使用Keil C51进行C语言编程,利用Proteus进行电路原理图绘制和仿真,以验证硬件设计的正确性。此外,设计报告还包括立题论证、方案设计、仿真调试和成果验收等阶段,旨在培养学生独立解决问题和应用知识的能力。 参考文献包括《51单片机C语言程序设计》和《数字电子技术基础》,为学习提供了理论基础。课程设计的目标是让学生在实践中深化对单片机系统、数字电路和模拟电路的理解,同时掌握工程软件的使用,提升工程实践能力。
2023-02-27 上传
PCB布线 在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的 , 在整个PCB中,以布线的设计过程限定最高,技巧最细、工作量最大。PCB布线有单面布 线、 双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前 , 可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平 行, 以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生 寄生耦合。 自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定, 包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线,快速 地把短线连通, 然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开 已布的线。 并试着重新再布线,以改进总体效果。 对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了, 它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成 了导通孔的作用, 还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计 人员去自已体会, 才能得到其中的真谛。 1 电源、地线的处理 既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、 地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率 。所以对电、 地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度,以保证产品的质 量。 对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因, 现只对降低式抑制噪音作以表述: (1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。 (2)、尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源 线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最经细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1. 2~2.5 mm 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用) (3)、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用 。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。 2 数字电路与模拟电路的共地处理 现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混 合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰 。 数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏 感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进 行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相 连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意 ,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。 3 信号线布在电(地)层上 在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造 成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑 在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层。因为最好是保留地层 的完整性。 4 大面积导体中连接腿的处理 在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的 考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一 些不良隐患如: 焊接需要大功率加热器。 容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺 需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的 可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。 5 布线中网络系统的作用 在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进 太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机 类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的 或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响极大。所以要有 一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。 标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸 (2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 6 设计规则检查(DRC) 布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所 制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面: (1)、线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件
2023-02-27 上传
1.1 51单片机电路的设计 在本设计中,考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性,容易构成各种规模的应用 系统,且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性,硬件的功能描述可完 全在软件上实现。另外,本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统、串行接口 等等,所以,选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。在硬件设计中,选用MS -51系列单片机,其各个I/O口分别接有按键、LED灯、七位数码管等,通过软件进行控制 。 MCS- 51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接 口、串行接口和中断系统等几大单元,以及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线 ,现在分别加以说明: 1)中央处理器: 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件,是8位数据宽度的处理器,能处理8位二进制 数据或代码,CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作,完成运算和控制输入 输出功能等操作。 2)数据存储器(RAM): 内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元,它们是统一编址的,专用寄 存器只能用于存放控制指令数据,用户只能访问,而不能用于存放用户数据,所以,用 户能使用的RAM只有128个,可存放读写的数据,运算的中间结果或用户定义的字型表。 3)程序存储器(ROM): 共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 4)定时/计数器(ROM): 有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 5)并行输入输出(I/O)口: 共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 6)全双工串行口: 内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以用作 异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。 7)中断系统: 具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串口中断,可满足 不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。 8)时钟电路: 内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序。 本设计中单片机的设计电路如下图3-1所示: 本电路使用单片机内部振荡器,12MHz的晶体谐振器直接接在单片机的时钟端口X1和X2, 电路中C2、C3为振荡器的匹配电容。该电路简单,工作可靠 。另外本系统的容阻上电复 位,就是利用RC电路的充电过程来给单片机复位。RC电路的时间常数计算公式: T=RC (3-1) 即:T=RC=10u*10k=100ms。当需要复位时,也可以按下复位按键,进行复位。 本资料属于购线网所有,如需转载,请注明出处,更多资料查看,请前往购线网! ----------------------- 51单片机电路的设计全文共2页,当前为第1页。 51单片机电路的设计全文共2页,当前为第2页。