I／O口的扩展和应用课程设计汇本说明书.doc

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1、目录一理论部分11课题要求与容12系统方案设计13系统硬件的设计14系统软件设计4二实践部分41系统硬件原理简介42系统硬件调试中出现的问题及解决措施103系统软件103.1软件设计103.2软件调试中出现的问题及解决措施10三附录11一理论部分理论设计课题名称：I/O口的扩展与应用1课题要求与容对基于单片机的I/O口的扩展与应用系统进行设计。所设计的系统功能为：以MCS-51系列单片机作为控制核心，通过开关控制输出数据来驱动二极管显示出I/O口的扩展。设计目的：学习单片机系统中扩展I/O口的方法；掌握I/O口的控

2、制逻辑，学习数据输入输出的种类及程序的编辑方法。设计要求：了解常用的I/O抠芯片，硬件扩展，读取开关状态，输出数据并且驱动发光二极管显示出来。2系统方案设计本设计采用单片机STC2C5A16S2和外围接口8155、发光二极管、晶振、复位、电源等电路以及必要的软件组成的以STC2C5A16S为核心，辅以简单的设备和必要的电路，设计了一款读取开关状态，输出数据并且驱动发光二极管显示出来，并编写简单的程序，使其能够工作。3系统硬件的设计采用发光二极管显示的I/O口的扩展与应用系统电路原理图如图1所示，系统由控制模块、指示

3、灯显示模块、电源模块三部分组成。图1系统电路原理图3.1控制模块控制模块电路如图2所示。主控制器采用STC2C5A16S2。STC2C5A16S2的晶振及复位电路按典型电路设计，元器件参数如图2中所示，晶振频率选为12MHz。P10~P17用于控制8个发光二极管。由于STC2C5A16S2使用片的8KB的Flash程序存储器，所以片外程序存储器选择引脚/VPP接＋5V电源。图2控制模块原理图3.2指示灯显示模块指示灯显示模块如图3所示。指示灯指示采用红色发光二极管共8个。红色发光二极管的共阴极通过电阻接地，阳极接P

4、10~P17。当发光电流为6mA时，限流电阻按公式R=（5-1.8）/0.006计算，取标称值为510Ω。图3指示灯显示模块3.3电源电路电源电路如图4所示。整个系统采用的电源电压只需+5V电压，将交流电经变压器变换为15V交流电，再用整流桥得到13.5V左右的直流电，采用不可调的3端稳压器件LM7805将电源稳定在5V直流输出。图4电源电路4系统软件设计I/O口的扩展与应用系统软件主要分为主程序、特种车中断服务子程序二部分。.4.1主程序主程序主要负责总体程序管理功能，包括初始化部分与人机交互设定部分。由于采用动

5、态扫描方式显示通断，因此主程序大部分时间是调用扫描显示程序。主程序流程图如图5所示。。图5主程序流程图初始化部分主要完成存规划，定时器的工作模式、中断方式等的设定。由于子程序调用较多，因此初始化时堆栈指针设于80H处。4.2特种车中断服务子程序将按钮S4按下，给引脚输入低电平信号来模拟特种车通过信号，此时外部中断1被触发。二实践部分1系统硬件原理简介1.18051单片机原理简述MCS-51单片机的典型芯片是8031、8051、8751。8051部有4KBROM，8751部有4KBEPROM，8031部无ROM；除此

6、之外，三者的部结构及引脚完全相同。本设计使用的是STC2C5A16S2，相当于8031。下面我们就对本系列单片机的部组成及信号引脚进行说明。㈠STC2C5A16S2单片机的基本组成：1)中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。有运算电路和控制电路，其中控制电路是单片机的指挥控制部件，保证单片机各部分能自动而协调的工作。例如定时控制电路和振荡电路均属于控制电路。单片机执行程序就是在控制电路的控制下进行的。首先从程序存储器读出指令，送指令寄存器保存；然后送指令译码器进行译码，译码结果送定时控制

7、电路，有定时控制逻辑产生各种定时信号和控制信号；再送到系统的各个部件去控制相应的操作。这就是执行一条指令的全过程，而执行程序就是不断地重复这一过程。2)部数据存储器（部RAM）STC2C5A16S2芯片中共有256个RAM单元，通常把这256个单元按其功能划分为两部分：低128单元（单元地址00H～7FH）和高128单元（单元地址80H～FFH）。部RAM的高128单元是供给专用寄存器使用的，其单元地址为80H～FFH。因这些寄存器的功能已作专门规定，故称之为专用寄存器（SpecialFunctionRegiste

8、r），也可称为特殊功能寄存器SFR区。但高128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是低128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的部数据存储器就是指前128单元，简称部RAM。片低128字节RAM是用户真正可以存取随机数据的数据存储器，其地址为00H-7FH。3)定时/计数器STC2C5A16S2共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计