快放寒假了，學(xué)校一般都在這個(gè)時(shí)候準(zhǔn)備實(shí)習(xí)了，給大家發(fā)一個(gè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。
一、緒言
單片機(jī)又稱為為微控器是一個(gè)內(nèi)含CPU、RAM、ROM、I/O接口的一個(gè)小芯片，它"麻雀雖小五臟俱全"，它的知識涵蓋計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)接口等，因此在電信、機(jī)電、儀表、電力、工業(yè)控制尖端武器家電等各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，作為控制核心的單片機(jī)以體積小功能全性價(jià)比高等諸多優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)具特色。51系列單片機(jī)硬件構(gòu)架完整功能強(qiáng)大通用性強(qiáng)體格低廉方便學(xué)生實(shí)踐等特點(diǎn)，因而成為工科學(xué)生必須掌握的一門技術(shù)。
本初衷課題選擇具有代表性強(qiáng)，容易成功制作的簡易十字路口交通燈控制器和二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器學(xué)生通過此次實(shí)訓(xùn)后用所學(xué)的技能為基礎(chǔ)去開發(fā)出其它更有智能化的產(chǎn)品，比如在完成簡易十字路口交通燈控制器實(shí)訓(xùn)后可考慮：
（1） 如何實(shí)現(xiàn)各狀態(tài)保持時(shí)間可調(diào)用顯示顯示器遞減顯示時(shí)間？
（2） 如何實(shí)現(xiàn)當(dāng)發(fā)生緊急事件時(shí)如救護(hù)車救火車警車搶險(xiǎn)車通過時(shí)可以手動(dòng)控制四個(gè)方面的紅燈全亮
（3） 如何考慮當(dāng)車流量很少時(shí)可以智能控制十字路口交通燈控制器的控制時(shí)間？
在完成二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器實(shí)訓(xùn)后可考慮；
如何用LED八段數(shù)碼和來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器頻率計(jì)定時(shí)器數(shù)字鐘波形發(fā)生器數(shù)字電壓表產(chǎn)品？
二、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介
單片機(jī)系統(tǒng)具有軟硬件密切配合協(xié)調(diào)一致才能組成一個(gè)高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在系統(tǒng)的開發(fā)過程中軟硬件的功能在不斷 地調(diào)整以互相適應(yīng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)不能截然分開，硬件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)資源及軟件的實(shí)現(xiàn)方法而軟件的設(shè)計(jì)又要了解硬件的工作原理。
1、 總體設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1） 選擇單片機(jī)類型型號
（2） 了解系統(tǒng)功能和技術(shù)指標(biāo)
（3） 關(guān)鍵器件的選擇
（4） 軟硬件功能的劃分
（5） 硬件設(shè)計(jì)內(nèi)容：
A性能 B經(jīng)濟(jì)性 C通用性 D與系統(tǒng)的匹配性
2、 系統(tǒng)構(gòu)成方式選擇
A專用系統(tǒng) B 模塊化系統(tǒng)
3、 電路板設(shè)計(jì)：
（1） 晶振盡量靠近CPU晶振引腳處。
（2） 電源、接地線盡量安排在直流電源入口處，數(shù)電地線和模電地線不要共地可能分開一點(diǎn)接地。
（3） 根據(jù)具體的控制系統(tǒng)考慮適當(dāng)?shù)目垢蓴_措施
4、 軟件設(shè)計(jì)
5、 仿真調(diào)試
6、 可靠性實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品化
實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一 簡易十字路口交通燈控制器的制作
一、 實(shí)訓(xùn)目的：
1、 設(shè)計(jì)簡易十字路口交通燈控、制器。
2、 熟練掌握電路中所用元件功能、特點(diǎn)。
3、 學(xué)習(xí)十字路口交通控制燈的程序編制方法。
4、 熟練掌握MEDWIN仿真軟件的使用方法。'
5、 掌握簡易十字路口交通燈控制器的仿真、調(diào)試方法。
二、 實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)樓電子實(shí)訓(xùn)室
三、 實(shí)訓(xùn)說明：
位于十字路口的交通控制燈在東西面北方向各有紅、黃]、綠三盞燈按以下順序進(jìn)行循環(huán)點(diǎn)亮：
1、 南、北紅燈亮；東、西綠燈亮。點(diǎn)亮?xí)r間30S。
2、 東、西黃燈閃爍。閃爍次數(shù)5次。
3、 東、西紅燈亮、綠燈滅 ；南、北綠燈亮、紅燈滅。時(shí)間30S
4、 南、北黃燈閃爍。閃爍次數(shù)5次。
5、 南、北紅燈亮、綠燈滅；東、西綠燈亮、紅燈滅。時(shí)間30S。（循環(huán)開始）
實(shí)訓(xùn)中用發(fā)光二極管代替真實(shí)交通信號燈進(jìn)行仿真。
四、 實(shí)訓(xùn)主要元件及相關(guān)知識
（一） AT89C51管腳排列
（二） AT89C51功能：
1、8位CPU；
2、片內(nèi)振蕩器時(shí)鐘電路；
3、32根I/O線；
4、外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K；
5、2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；
6、5個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級；
7、全雙工串行口；
8、布爾處理器；
（三）AT89C51其它知識請參見教材。
五、元件清單：
1、三極管 9013×12。
2、AT89C51×1。
3、AT89C51插座×1。
4、￠5發(fā)光二極管×12（紅綠黃各4只）。
5、1/8W電阻；1K×1 2K×12 50¤×1
6、電容；22U×1 30P×2 。
7、6MHZ晶振×1。
8、多孔印刷電路板（100×100）mm×1。
六、實(shí)訓(xùn)原理設(shè)計(jì)；
1、設(shè)計(jì)參考思想；
為節(jié)約硬件資源資源到東、西紅燈是同時(shí)點(diǎn)亮工作、綠燈也是同時(shí)點(diǎn)亮工作，所以可以考慮將同時(shí)工作的燈并聯(lián)用一根輸出口線控制。同理南、北的紅燈和綠燈同樣處理。若黃燈也同樣處理只需六根輸出口線。若用一根輸出口去控制一盞燈需要十二根輸出口線。
2、12只LED發(fā)光二極管I/O口分配；
南親紅燈并聯(lián)由P1。1口控制：南親綠燈并聯(lián)由P1。3口控制：
東西方紅燈并聯(lián)由P1。4口南親黃燈并聯(lián)由P1。2口控制；東西黃燈并聯(lián)由P1。5口控制；
兩只交通燈并聯(lián)時(shí)考慮控制：東西綠燈并聯(lián)由P1。6口控制；
到單片機(jī)AT89C51為低功耗型單片機(jī)，直接將驅(qū)動(dòng)電器睥三極管基極聯(lián)起來。
3、交通燈位置安排如下圖：
4、實(shí)訓(xùn)電路：
（1）、接口驅(qū)動(dòng)口路；
（2）、單片機(jī)系統(tǒng)（AT89C51）；
單片機(jī)AT89C51第40腳和31腳接+5伏直流電壓正極，20腳接接+5伏直流電壓負(fù)極。
七、程序；
在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下編寫程序。
八、操作步驟；
1、檢查元件質(zhì)量。
2、在印刷電路板上按圖紙焊接安裝單片機(jī)及三極管驅(qū)動(dòng)電路。
3、檢查電路質(zhì)量。
4、調(diào)試；用MEDWIN仿真軟件輸入源程序，接好仿真器和做好的交通燈控制器。調(diào)試、匯編、運(yùn)行直到滿足要求。
九、技術(shù)要求；
1、印刷電路板制作整齊美觀。
2、先焊接單片機(jī)芯片插座（不可將單片機(jī)焊在電路板上）。
3、焊接點(diǎn)光滑、明亮
4、晶體管焊接時(shí)間控制在2-3秒，一次焊接失誤須等片刻才能進(jìn)行第二次補(bǔ)焊。
5、電烙鐵頭部定期清理干凈。
6、晶體管焊接時(shí)不許從引腳根部變折。
7、安裝AT89C51時(shí)動(dòng)作要輕不得損壞CPU。
十、安全事項(xiàng)；
1、正確使用設(shè)備、儀器儀表，不得損壞儀器儀表。
2、正確使用電烙鐵，電烙鐵必須放在專用支架上。
3、電烙鐵冷卻后才能收藏。
4、安全使用220伏電源插座。
5、愛護(hù)公物，元件，節(jié)約導(dǎo)線。
6、不許在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)打鬧，保證場地整潔。
7、嚴(yán)禁將元件、器材帶回家中操作。
十一、社訓(xùn)報(bào)告提要；
1、 寫出設(shè)計(jì)步驟并畫出原理圖。
2、 寫出器件資源報(bào)告分析如何減少器件資源占用的方法。
3、 寫出源程序。
4、 小結(jié)實(shí)訓(xùn)收獲及意見。
實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目二 二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器制作
一， 實(shí)訓(xùn)目的；
1， 設(shè)計(jì)二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器。
2， 熟練掌握電路中所用元器件的功能、特點(diǎn)。
3， 學(xué)習(xí)二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器的程序編制方法。
4， 熟練掌握MedWin仿真軟件的使用方法。
5， 掌握二位LED八段數(shù)碼管秒表顯示器的仿真、調(diào)試方法。
二、實(shí)訓(xùn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)樓電子實(shí)訓(xùn)室。
三、實(shí)訓(xùn)說明：
1、相關(guān)知識說明
當(dāng)多位LED顯示時(shí)，為了節(jié)約I\O口,簡化硬件電路,通常將所有位的段選線相應(yīng)地并聯(lián)在一起,由一個(gè)8位I\O口控制,而各位的共陽極或共陰極分別由相應(yīng)的I\O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通，這就是動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。
采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，每一位LED的選通時(shí)間為1-2ms，選通時(shí)間太短時(shí)發(fā)光太弱，選通時(shí)間太長時(shí)有閃爍現(xiàn)象同時(shí)占用CPU時(shí)間太長。
由于人眼有視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示時(shí)間足夠短，就能夠造成多位同時(shí)亮的假象。
常用的數(shù)字顯示器有多種類型，按顯示方式分，有字型重疊式、點(diǎn)陣式、分段式等。按發(fā)光物質(zhì)分，有半導(dǎo)體顯示器，又稱發(fā)光二極管（LED）顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。這里采用兩個(gè)七段數(shù)字顯示器來顯示0-60s的計(jì)時(shí)。
2、功能說明
本實(shí)訓(xùn)中采用鎖存器74LS273擴(kuò)展了二個(gè)共陽極LED顯示器的段碼，端口地址為74FFFH，位碼由P1口中的兩根口線加反向器直接控制。
按鈕K1接單片機(jī)外部中斷源INTO，作為秒表的啟/停開關(guān)，按鈕K2接單片機(jī)外部中斷源INT1，A完成秒表的歸零.
四,元件清單:
1、AT89C51×1（配40腳插座）
2、或門74LS32×1（配14腳插座）
3、非門74LS04×1（配14腳插座）
4、鎖存器74LS273×1（配20腳插座）
5、微型機(jī)械式按鈕×2
6、LED八段（共陽）數(shù)碼管×2
7、1/8W電阻：220Ω×8 1KΩ×1
8、電容：22μ×1 30P×2
9、6MHZ晶振×1
10、多孔印刷電路板（100×100）MM×1
五、實(shí)訓(xùn)主要元件及相關(guān)知識
1、AT89C51資料參見實(shí)訓(xùn)一。
2、74LS273
（1）管腳排列：
（2）74LS273功能：
74LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器，其引腳功能如下：
D0-D7：輸入
Q0-Q7：輸出
第一腳MR：主清除端，低電平觸發(fā)，即當(dāng)為低電平時(shí)，芯片被清除，輸出全為0（低電平）
CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當(dāng)CP從低到高電平時(shí)，D0-D7的數(shù)據(jù)通過芯片，為0時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存，D0-D7的數(shù)據(jù)不變。
3、74LS20與非門和74LS32或門管腳排列：
4、八段LED數(shù)碼管外形和引腳
六、實(shí)訓(xùn)原理圖
七、程序
在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下編寫程序
八、操步驟
1、檢查元件質(zhì)量
2、在印刷電路板上按圖紙焊接安裝單片機(jī)及LED數(shù)碼管等元件
3、檢查電路質(zhì)量
4、調(diào)試：用MedWin仿真軟件輸入源程序，接好仿真器和做好的控制器
調(diào)試、匯編、運(yùn)行直到滿足要求。
九、技術(shù)好：
1、印刷電路板制作整齊美觀
2、先焊接單片機(jī)芯片插座（不可將單片機(jī)焊在電路板上）
3、焊接光滑、明亮
4、電路鐵頭定期清理干凈
5、安裝AT89C51時(shí)動(dòng)作要輕，不得損壞CPU
十、安全事故
1正確使用設(shè)備、儀器儀表，不得損壞儀器儀表
2、正確使用電烙鐵，電烙鐵必須放在專用支架上
3、電烙鐵冷卻后才能收藏
4、安全使用220伏電源插座
5、愛護(hù)公物，元件，節(jié)約導(dǎo)線
6、不許在實(shí)訓(xùn)室內(nèi)打鬧，保證場在整潔
7、嚴(yán)禁將元件，器材帶回家中操作
十一、實(shí)訓(xùn)報(bào)告提要
1、 寫出設(shè)計(jì)步驟并畫出原理圖
2、 寫出器件資源報(bào)告
3、 寫出源程序
4、 小結(jié)實(shí)訓(xùn)收獲及意見