單片機實習報告範文

這次實習我們使用控制電路的單片機是at89s51型號的。通過它實現對八盞雙色燈發光二極管的控制p0和p2口控制四盞燈。在at89s51的9引腳接復位電路，對電路實現復位控制。在電路中接入74s164譯碼器和共陰極數碼管，通過at89s51的p3口數據的輸入對共陰極數碼管的控制。同時也可實現雙色發光的二極管與共陰極數碼管的共同作用。在at89s51的p3.2口接上中斷控制電路，p3.5口接入蜂鳴器，使電路實現中斷作用，也使電路便於檢測。儘量朝“單片”方向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統的穩定性。系統中的相關器件要儘可能做到性能匹配。如選用cmos芯片單片機構成低功耗系統時，系統中所有芯片都應儘可能選擇低功耗產品。

硬件電路設計：

1)確保硬件結構和應用軟件方案相結合。硬件結構與軟件方案會相互影響，軟件能實現的功能儘可能由軟件實現，以簡化硬件結構。必須注意，由軟件實現的硬件功能，一般響應時間比硬件實現長，且佔用cpu時間;

2)可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板的合理佈線、各元器相互隔離等;

3)儘量朝“mcs-51單片”方向設計硬件系統。系統器件越多，器件之間相互干擾也越強，所消耗功耗也增大，也不可避免地降低了系統的穩定性;

4)系統中的相關器件要儘可能做到性能匹配。如選用cmos芯片單片機構成低功耗系統時，系統中所有芯片都應儘可能選擇低功耗產品。

1.1 單片機型號及特性

單片機型號是 at89s51。特性是：⑴8031 cpu與mcs-51⑵兼容 4k字節可編程flash存儲器(壽命：1000寫/擦循環) ⑶全靜態工作：0hz-24khz ⑷三級程序存儲器保密鎖定 ⑸128*8位內部ram ⑹32條可編程i/o線⑺兩個16位定時器/計數器 ⑻6箇中斷源⑼可編程串行通道⑽低功耗的閒置和掉電模式⑾片內振盪器和時鐘電路

1.2 晶振電路

單片機晶振的兩個電容的作用 這兩個電容叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容，一般在幾十皮發。它會影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，晶振的負載電容=[(cd*cg)/(cd+cg)]+cic+△c式中cd,cg爲分別接在晶振的兩個腳上和對地的電容,cic(集成電路內部電容)+△c(pcb上電容)經驗值爲3至5pf。 各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效爲電容三點式振盪器。晶振引腳的內部通常是一個反相器, 或者是奇數個反相器串聯。在晶振輸出引腳 xo 和晶振輸入引腳 xi 之間用一個電阻連接, 對於 cmos 芯片通常是數 m 到數十m 歐之間. 很多芯片的引腳內部已經包含了這個電阻, 引腳外部就不用接了。

這個電阻是爲了使反相器在振盪初始時處與線性狀態, 反相器就如同一個有很大增益的放大器, 以便於起振. 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間, 等效爲一個並聯諧振迴路, 振盪頻率應該是石英晶體的並聯諧振頻率. 晶體旁邊的兩個電容接地, 實際上就是電容三點式電路的分壓電容, 接地點就是分壓點. 以接地點即分壓點爲參考點, 振盪引腳的輸入和輸出是反相的, 但從並聯諧振迴路即石英晶體兩端來看, 形成一個正反饋以保證電路持續振盪. 在芯片設計時, 這兩個電容就已經形成了, 一般是兩個的容量相等, 容量大小依工藝和版圖而不同, 但終歸是比較小, 不一定適合很寬的頻率範圍. 外接時大約是數 pf 到數十 pf, 依頻率和石英晶體的特性而定. 需要注意的是: 這兩個電容串聯的值是並聯在諧振迴路上的, 會影響振盪頻率. 當兩個電容量相等時, 反饋係數是 0.5, 一般是可以滿足振盪條件的, 但如果不易起振或振盪不穩定可以減小輸入端對地電容量, 而增加輸出端的值以提高反饋量。

一、生產實習的目的和意義：

生產實習是培養本科學生理論聯繫實際，提高實際動手操作能力的重要教學環節。本專業的生產實習旨在使學生廣泛瞭解實際電子產品生產的全過程，熟悉電子產品的主要技術管理模式，並在實習的操作過程中學習掌握電子產品的焊接安裝調試的實際操作技能。鞏固和加深理解所學的'理論，開闊眼界，提高能力，爲培養高素質大學本科人才打下必要的基礎。通過學習，是理論與實際相結合，可以使學生加深對所學知識的理解，併爲後續專業課的學習提供必要的感性知識，同時使學生直接瞭解本業的生產過程和生產內容，爲將來走上工作崗位提供必要的實際生產知識。

二、實習的基本內容：

集中授課，進行相關知識的學習。

學習掌握電子產品的獨立性設計與安裝調試的能力;進一步掌握電子測量儀器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術。

初步瞭解電子整機產品的工藝過程。

爲能使學生得到充分的鍛鍊，較大的提高學生的實際動手能力，本次生產實習安排每一位學生獨立完成全部系統的設計與安裝工作。

本實習環節，學生要獨立使用電焊鐵及各種電子測試設備電路安裝與調試，要學生嚴格遵守電器設備的使用安全，遵守實驗室的各項規章制度。

三、基本要求：

在教師的指導下練習在測試電路德核心板上焊接元件，掌握焊接要領。

熟悉元器件的性能及管腳分配。

在給定的PCB板上焊接跳線，IC插座，電阻，電容，LED器件等。

檢查焊接是否正確。

插上元器件，運行系統，並觀測系統工作是否正常。

四、總體設計電路思想和原理：

本次生產實習用到的開發板和模塊共7塊，分別爲：單片機核心板，電子鐘模塊，MP3模塊，RFID模塊，無線傳輸模塊，脈搏傳感模塊，GPS模塊。

各模塊相互組合，其所能實現的基本功能如下：

單片機核心板+電子鐘模塊：實現時間的顯示，溫度的測量，且可通過遙控器調時定鬧等。

單片機核心板+無線傳輸模塊：實現數據的近距離無線傳輸。

單片機核心板+MP3模塊(含SD卡)：實現MP3播放功能。

單片機核心板+RFID模塊：實現地鐵檢票系統的模擬。

單片機核心板+脈搏傳感模塊：實現人體脈搏傳感的測量。

單片機核心板+GPS模塊：實現GPS衛星定位功能。

(一)核心板電路設計

單片機核心板電路主要包括STC12C5A60S2單片機，電子鐘模塊接口電路，MP3接口電路，無線傳輸模塊接口電路，脈搏傳感模塊接口電路，GPS模塊接口電路，串口擴展電路，電源供電電路。該系統的單片機是宏晶科技生產的單時鐘機器週期(IT)的單片機，是高速低功耗超強幹擾的新一代8051單片機。通過使用STC-ISP軟件，該單片機可實現串口在線編程，無需編程器，無需仿真器。

核心板電路的設計思想主要是圍繞單片機芯片的工作原理和特點，爲其實現合理的設計出外圍電路：包括電源電路，顯示電路部分，復位電路部分，串行口通信電路，按鍵電路等。

(二)電子鐘模塊電路設計

該模塊主要用到的芯片有：時鐘保持芯片DS1302，單總線數字溫度傳感器DS18B20，紅外遙控解碼器TL1838A。

該模塊電路設計的思想是瞭解這三種芯片的工作電壓，DS1302的工作時鐘頻率以及三種芯片與單片機之間的硬件連接。

(三)MP3模塊電路設計

該模塊用到的主要芯片有MP3音頻解碼芯片VS1003，3.3V電壓轉換芯片LM1117-3.3,2.5V電壓轉換芯片LM1117-2.5。

該電路的設計思想主要是瞭解芯片的作用和特點，尋找各芯片之間的聯繫，VS1003芯片是該模塊的主要部分。單片機設有單獨解碼MP3文件的功能，而單片機可與通過VS1003的接口電路的連接，進行MP3的解碼，實現音頻的輸出。通過芯片各引腳的功能和特點，合理的設計出相應的外圍電路。

(四)RFID模塊電路的設計

該模塊的電路所用到的主要芯片爲13.56MHZ的非接觸式通信讀卡芯片FM1702。該芯片是基於ISO/4443標準的非接觸卡讀卡機專用芯片，採用0.6微米CMOS EEPROM工藝，支持13.56MHZ頻率下的type A非接觸式通信協議，

支持多種加窗算法，兼容philips的MFRC530(SPI接口)讀卡機芯片。

該模塊的電路設計思想是基於FM1702各引腳的功能和特點，合理的設計芯片的外圍電路，其中的電容和電感所構成的天線是芯片與S50卡通信的工具。

五、單元電路設計：

單片機核心板電路分析

單片機核心板是本次實習中最重要的部分，它是實現各種模塊功能的基礎部分。單片機核心板的核心是STC12C5A60S2單片機芯片，圍繞該芯片設計出相應電源供電電路，蜂鳴器驅動電路，按鍵電路，串行口通信電路，復位電路，液晶屏驅動電路以及各模塊的接口電路，由以上的電路部分就構成一個核心板電路系統。

電子鐘模塊電路分析

電子鐘模塊配合單片機核心板，可在LCD1602液晶屏上顯示當前的日期(年月日)時間(時分秒)，環境溫度值，和紅外遙控解碼值。用戶可通過遙控器或單片機核心板上的按鍵來進行日期和時間的設置。

通過遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時間溫度紅外解碼之間的切換。如果想調整時間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調製時間界面;之後通過按“播放停止鍵”將時間停止;然後再按“左快捷鍵”向右切換;最後按“加減鍵”可以進行數值的加減操作，調整完成後，再次按“播放停止鍵”，時間開始運行。另外通過單片機核心板上的K1-K4鍵也可以完成時間的調整：其中K1鍵對應遙控器的“右快捷鍵”，即實現向右切換年月日時分;K3鍵對應遙控器的“加鍵”，即實現年月日時分的加1;K4鍵對應遙控器的“減鍵”，即實現年月日時分的減1。

MP3電路模塊分析

是一單芯片MP3/WMA/MIDI音頻解碼和ADPCM編碼芯片，其擁有一個高性能低功耗的DSP處理器核VS-DSP。5K的指令RAM，0.5K的數據RAM，串行的控制和數據輸入接口，4個通用IO口，1個UART口;同時片內帶有一個可變採樣率的DAC，一個立體聲DAC以及音頻耳機放大器;VS1003通過一個串行接口來接收輸入的比特流，它可以作爲一個系統的從機。

與單片機連接的引腳主要有7個，分別爲：SOSISCLKXDCSXRESETDREQMOSI，只有保證它們與單片機正確可靠的連接，才能對VS1003進行有效的操作與控制。另外，VS1003各部分的供電電壓與輸出電壓值是不同的。

芯片各部分供電電壓如下表：

供電部分最小電壓推薦電壓最大電壓模擬數字

卡是一種大容量，性價比高，體積小，訪問接口簡單的存儲卡。SDIMMC卡大量 應用於數碼相機MP3手機大容量存儲設備。作爲這些便攜式設備的存儲載體，它具有低功耗，非易失性，保存數據無需消耗能量的特點。

卡只使用了1-7觸點。對於1號引腳(CD/DAT3)擴展的DAT線(DAT1-DAT3)在上電後處於輸入狀態，它們在執行SET-BUS-WIDTH命令後作爲DAT線操作，當不用DAT1-DAT3線時，主機應使自己的DAT1-DAT3線處於輸入模式，這樣定義是爲與MMC卡保持兼容。上電後，CD/DAT3作爲帶50K上拉電阻的輸入線(可用於檢測卡是否存在或選擇SPI模式)。用戶可以在正常的數據傳輸中用SET-CLR-CARD-DETECT(ACMDA口)命令斷開上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下爲保留引腳，在SD模式下無任何作用。對於2號引腳CMD，MMC卡在SD模式下爲IO/PP/OO，MMC卡在SPI模式下爲I/PP。

關於電壓匹配問題，SD卡的邏輯電平相當於3.3V TTL電平標準，而單片機的邏輯電平爲5V。因此，它們之間不能直接相連，否則會有燒燬SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問題，原則主要有兩條：一爲輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值，應大於接受電壓器件識別爲高電平的最低電壓值;二爲輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值，應小於接受器件識別爲低電平的最高電壓值。考慮到SD卡在SPI協議的工作模式下，通訊都是單向的，於是在單片機向SD卡傳輸數據時採用晶體管加上拉電阻法的方案。在SD卡向單片機傳輸數據時，可以直接連接。因爲它們之間的電平剛好滿足上述的電平兼容原則，既經濟又實用。該方案可以雙電源供電(一個5V電源，一個3.3V電源供電)，3.3V電源可用ASL1117穩壓管從5V電源穩壓獲取。

RFID模塊電路分析

基於FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫器，只要稍加改動就能開發成不同的射頻識別應用系統，如考勤系統，門禁系統，公交車收費系統等。S50非接觸式卡符合MIFARE的國際標準，容量8K位，數據保存期10年，又可改寫10萬次，讀無限次。S50卡不帶電源，自帶天線，內含加密控制邏輯電路和通用邏輯電路，卡與讀卡器之間的通訊採用國際通用DES和RES保密交叉算法，具有較高的保密性能。

單片機與FMITDISL通用SPI總線通信，採用中斷工作模式，在FMITDISL復位後，必須進行一次初始化程序以便初始化SPI接口模式，而且可以同步實現單片機和FMITDISL的啓動工作。信息存儲在MIFARSE卡里，讀寫器與卡通過各自的天線建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當卡進入系統的工作區時，讀寫器向卡發射一組固定頻率的電磁波，卡內有一個LC串聯諧振電路，其頻率與讀寫器發射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產生共振，從而使電容內有了電荷，在這個電容的另一端接有一個單向導通的電子粟，將帶內容內的電荷送到另一個電容內存儲，當所有積累的電荷達到2V時，此電容可做到電源爲其它電路提供工作電壓，將卡內數據發射出去或讀取讀寫器的數據。

根據互感原理可知，讀寫器天線半徑越大，匝數越多，讀寫器上的天線和卡上的天線的互感係數就越大。根據國際標準的要求，卡和讀寫器的通信距離爲10cm，通過調整天線驅動電壓可以改變通信的最長距離。天線的傳輸帶寬和品質因數成反比關係。過高的品質因數會導致帶寬減小，從而減弱讀寫器的調製邊帶，會導致讀寫器無法與卡通信。

無線傳輸模塊分析

是一無線通信芯片，採用FSK調製，可以實現點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度最高可達2Mbps，只需爲單片機系統預留5個GPIO，1箇中斷輸入引腳，就可很容易地實現天線通信的功能，非常適合用MCU系統構建無線通信功能。

具有收發模式，待機模式和掉電模式，四種工作模式，並由CE寄存器內部PWRVP和PRIMRX共同控制。nRF24L01所有的配置都由配置寄存器來定義，這些配置寄存器可通過SPI口訪問。SPI接口由SCKMOSIMISO及CSN組成，在配置模式下單片機通過SPI接口配置nRF24L01的工作參數，在發射或接收模式下單片機SPI接口發送和接收數據。

單片機的控制指令從nRF24L01的MOSI引腳輸入，而nRF24L01的狀態信息和數據是從其MISO引腳輸出並送給單片機的。利用SPI傳輸數據時，是先傳輸低位字節，再傳輸高位字節，並且在傳輸每個字節時是從高位傳起。

六、單片機軟件系統工作流程

通過使用STC-ISP軟件，STC12C5A60S2單片機可實現串口在線編程。由於現在大的數據計算機都不存在提供單獨的串口，所以需要USB轉RS232串口線。

USB轉RS232串口設備驅動程序的安裝

STC-ISP V483串口下載軟件

七、實習過程心得：

新學期伊始，就迎來了爲期四周的單片機生產實習。在這次生產實習過程中，我受益頗多。這是我們經歷的第一次廣泛瞭解實際電子產品生產的全過程。從最初的設計，到焊接，安裝，調試，我們都是逐一親自動手操作完成的。在這次實習中，我們遇到了不少問題，但正是因爲有了這些問題，纔有了我們更加深入學習的機會。爲了解決這些問題，我們查資料，探討，請教老師，充分利用自己身邊的一切資源來學習。這樣的學習過程讓我們對所學內容理解的更深刻，而且大大提高了我們的團結協作能力。在實際操作焊接的過程中，我們從笨拙到熟練，動手能力不斷提高，有了很大的進步。這爲我們以後步入工作崗位做了良好的鋪墊。

總之，通過這次生產實習，我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。最後，感謝在實踐過程中悉心指導的每一位老師!

實訓任務：

做單一燈的左移右移，八個發光二極管l1-l8分別接在單片機的p1.0→p1.2→p1.3┅→p1.7→p1.6→┅→p1.0亮，重複循環3次。然後左移2次，右移2次，閃爍2次(延時的時間0.2秒)。

一、 實訓目的和要求：

(1) 熟練掌握keil c51集成開發環境的使用方法

(2) 熟悉keil c51集成開發環境調試功能的使用和dp?單片機仿真器、編程器、實驗儀三合一綜合開發平臺的使用。

(3) 利用單片機的p1口作io口，學會利用p1口作爲輸入和輸出口。

(4) 瞭解掌握單片機芯片的燒寫方法與步驟。

(5) 學會用單片機彙編語言編寫程序，熟悉掌握常用指令的功能運用。

(6) 掌握利用protel 99 se繪製電路原理圖及pcb圖。

(7) 瞭解pcb板的製作腐蝕過程。

二、實訓器材：

pc機(一臺)

pcb板(一塊)

520ω電阻(八隻)

10k電阻(一隻)

led發光二極管(八隻)

25v 10μf電容(一隻)

單片機ic座(一塊)

at89c51單片機芯片(一塊)

熱轉印機(一臺)

dp?單片機仿真器、編程器、實驗儀三合一綜合開發平臺(一臺)

三、實訓步驟：

(1)根據原理圖(下圖所示)，用導線把單片機綜合開發平臺a2區的j61接口與d1區的j52接口相連。

(2)將流水燈程序編寫完整並使用tkstudy ice調試運行。

(3)使用導線把a2區j61接口的p1口7個口分別與j52接口的八個led相連。

(4)打開電源，將編寫好的程序運用tkstudy ice進行全速運行，看能否實現任務要求。

(5)觀察運行結果，若能實現功能，則將正確編譯過的hex文件通過easypro51編程器寫入mcu片內存儲器，然後將燒寫的芯片a2區的圓孔ic座進行最終實驗結果的演示。

(6)制板。首先利用protel 99 se畫好原理圖，根據原理圖繪製pcb圖，然後將繪製好的pcb佈線圖打印出來，經熱轉印機轉印，將整個佈線圖印至pcb板上，最後將印有佈線圖的pcb板投入裝有三氯化鐵溶液的容器內進行腐蝕，待pcb板上佈線圖外的銅全部後，將其取出，清洗乾淨。

(7)焊接。將所給元器件根據原理圖一一焊至pcb板相應位置。

(8)調試。先把at89c51芯片插入ic座，再將+5v電源加到製作好的功能板電源接口上，觀察功能演示的整個過程(看能否實現任務功能)。

(流水燈控制器原理圖)

四、流水燈控制器程序的主程序：

org 0000h

sjmp start

org 0030h

start: mov a,#0ffh

mov r0,#1ch

mov r1,#12h

mov r2,#12h

clr c

loop1: acall delay

djnz r0,loop2

sjmp loop4

loop2: mov p1,a

rlc a

jnc loop3

sjmp loop1

loop3: acall delay

mov p1,a

rrc a

jnc loop1

sjmp loop3

loop4: acall delay

djnz r1,loop5

sjmp loop6

loop5: mov p1,a

rrc a

jnc loop4

sjmp loop4

loop6: acall delay

djnz r2,loop7

sjmp zy

loop7: mov p1,a

rlc a

jnc loop6

sjmp loop6

zy: acall delay

mov a,#00h

mov p1,a

acall delay

mov a,#0ffh

mov p1,a

acall delay

mov a,#00h

mov p1,a

acall delay

mov a,#0ffh

mov p1,a

sjmp start

delay: mov r3,#20

dly1: mov r4,#20

dly2: mov r5,#248

djnz r5,$

djnz r4,dly2

djnz r3,dly1

ret

;

end

(pcb佈線圖)

五、實訓體會與自我評價：

本設計成品是以單片機at89c51芯片爲核心部件，實現了單一燈的左移右移重複循環3次。然後左移2次，右移2次，閃爍2次(延時0.2秒)的功能。此次設計在軟件、編寫程序方面花費時間太多我們上網找資料，上圖書館，儘可能多的瞭解流水燈控制的相關知識。通過這一週的綜合實訓(單片機課程設計)，熟練掌握了keil c51集成開發環境的使用方法，瞭解並掌握到單片機芯片的燒寫方法與步驟，進一步加深了對單片機常用指令的理解與運用。能夠較熟練的運用protel 99 se繪製電路原理圖及pcb圖，對pcb板的一般製作過程有了一定的瞭解。在實訓過程中，使我得到了一次用專業知識、專業技能分析和解決問題、全面系統的鍛鍊。使我在單片機的基本原理、單片機應用系統開發過程，以及在常用編程設計思路技巧(特別是彙編語言)的掌握方面都能向前邁了一大步。

同時在老師的悉心指導和嚴格要求下，獲得了豐富的理論知識，極大地提高了實踐能力，單片機領域對我今後進一步學習計算機方面的知識有極大的幫助。使我們認識到課程的重要性，同時也感受到理論與實踐之間的差距，使我們對單片機系統的應用有了更加深刻的認識。