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17單片機實(shí)習報告
單片機實(shí)習報告（一）
這次實(shí)習我們使用控制電路的單片機是AT89S51型號的。通過(guò)它實(shí)現對八盞雙色燈發(fā)光二極管的控制P0和《單片機實(shí)習報告總結》正文開(kāi)始》 這次實(shí)習我們使用控制電路的單片機是AT89S51型號的。通過(guò)它實(shí)現對八盞雙色燈發(fā)光二極管的控制P0和P2口控制四盞燈。在A(yíng)T89S51的9引腳接復位電路，對電路實(shí)現復位控制。在電路中接入74S164譯碼器和共陰極數碼管，通過(guò)AT89S51的P3口數據的輸入對共陰極數碼管的控制。同時(shí)也可實(shí)現雙色發(fā)光的二極管與共陰極數碼管的共同作用。在A(yíng)T89S51的P3.2口接上中斷控制電路，P3.5口接入蜂鳴器，使電路實(shí)現中斷作用，也使電路便于檢測。盡量朝“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(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統時(shí)，系統中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產(chǎn)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(huì )相互影響，軟件能實(shí)現的功能盡可能由軟件實(shí)現，以簡(jiǎn)化硬件結構。必須注意，由軟件實(shí)現的硬件功能，一般響應時(shí)間比硬件實(shí)現長(cháng)，且占用CPU時(shí)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、印刷電路板的合理布線(xiàn)、各元器相互隔離等；
3）盡量朝“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(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統時(shí)，系統中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產(chǎn)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(xiě)/擦循環(huán)） ⑶全靜態(tài)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(xiàn)⑺兩個(gè)16位定時(shí)器/計數器 ⑻6個(gè)中斷源⑼可編程串行通道⑽低功耗的閑置和掉電模式⑾片內振蕩器和時(shí)鐘電路
1.2 晶振電路
單片機晶振的兩個(gè)電容的作用 這兩個(gè)電容叫晶振的負載電容，分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地的電容，一般在幾十皮發(fā)。它會(huì )影響到晶振的諧振頻率和輸出幅度，晶振的負載電容=+Cic+△C式中Cd,Cg為分別接在晶振的兩個(gè)腳上和對地的電容，Cic（集成電路內部電容）+△C（PCB上電容）經(jīng)驗值為3至5pf。 各種邏輯芯片的晶振引腳可以等效為電容三點(diǎn)式振蕩器。晶振引腳的內部通常是一個(gè)反相器， 或者是奇數個(gè)反相器串聯(lián)。在晶振輸出引腳 XO 和晶振輸入引腳 XI 之間用一個(gè)電阻連接， 對于 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(jīng)包含了這個(gè)電阻， 引腳外部就不用接了。這個(gè)電阻是為了使反相器在振蕩初始時(shí)處與線(xiàn)性狀態(tài)， 反相器就如同一個(gè)有很大增益的放大器， 以便于起振。 石英晶體也連接在晶振引腳的輸入和輸出之間， 等效為一個(gè)并聯(lián)諧振回路， 振蕩頻率應該是石英晶體的并聯(lián)諧振頻率。 晶體旁邊的兩個(gè)電容接地， 實(shí)際上就是電容三點(diǎn)式電路的分壓電容， 接地點(diǎn)就是分壓點(diǎn)。 以接地點(diǎn)即分壓點(diǎn)為參考點(diǎn)， 振蕩引腳的輸入和輸出是反相的， 但從并聯(lián)諧振回路即石英晶體兩端來(lái)看， 形成一個(gè)正反饋以保證電路持續振蕩。 在芯片設計時(shí)， 這兩個(gè)電容就已經(jīng)形成了， 一般是兩個(gè)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范圍。 外接時(shí)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(gè)電容串聯(lián)的值是并聯(lián)在諧振回路上的， 會(huì )影響振蕩頻率。 當兩個(gè)電容量相等時(shí)， 反饋系數是 0.5, 一般是可以滿(mǎn)足振蕩條件的， 但如果不易起振或振蕩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。
電路如圖所示
1.3 復位電路
單片機在開(kāi)機時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復位。復位作用是使CPU以及其他功能部件，如串行口，中斷都恢復到一個(gè)確定初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。
復位電路有兩種：上電、按鈕復位，考慮到各部件影響，采用按鈕復位，當電阻給電容充電，電容的電壓為高電平，當按下按鈕時(shí)芯片復位腳近似低電平，于是芯片復位。
單片機實(shí)習報告（二）
一、生產(chǎn)實(shí)習的目的和意義：
生產(chǎn)實(shí)習是培養本科學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)際動(dòng)手操作能力的重要教學(xué)環(huán)節。本專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)實(shí)習旨在使學(xué)生廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程，熟悉電子產(chǎn)品的主要技術(shù)管理模式，并在實(shí)習的操作過(guò)程中學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的焊接、安裝、調試的實(shí)際操作技能。鞏固和加深理解所學(xué)的理論，開(kāi)闊眼界，提高能力，為培養高素質(zhì)大學(xué)本科人才打下必要的基礎。通過(guò)學(xué)習，是理論與實(shí)際相結合，可以使學(xué)生加深對所學(xué)知識的理解，并為后續專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習提供必要的感性知識，同時(shí)使學(xué)生直接了解本業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)內容，為將來(lái)走上工作崗位提供必要的實(shí)際生產(chǎn)知識。
二、實(shí)習的基本內容：
集中授課，進(jìn)行相關(guān)知識的學(xué)習。
學(xué)習、掌握電子產(chǎn)品的獨立性設計與安裝、調試的能力；進(jìn)一步掌握電子測量?jì)x器的正確使用方法，電元器件的測量與篩選技術(shù)。
初步了解電子整機產(chǎn)品的工藝過(guò)程。
為能使學(xué)生得到充分的鍛煉，較大的提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，本次生產(chǎn)實(shí)習安排每一位學(xué)生獨立完成全部系統的設計與安裝工作。
本實(shí)習環(huán)節，學(xué)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(xué)生嚴格遵守電器設備的使用安全，遵守實(shí)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(lǐng)。
熟悉元器件的性能及管腳分配。
在給定的PCB板上焊接跳線(xiàn)，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，并觀(guān)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(chǎn)實(shí)習用到的開(kāi)發(fā)板和模塊共7塊，分別為：?jiǎn)纹瑱C核心板，電子鐘模塊，MP3模塊，RFID模塊，無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，脈搏傳感模塊，GPS模塊。
各模塊相互組合，其所能實(shí)現的基本功能如下：
單片機核心板+電子鐘模塊：實(shí)現時(shí)間的顯示，溫度的測量，且可通過(guò)遙控器調時(shí)、定鬧等。
單片機核心板+無(wú)線(xiàn)傳輸模塊：實(shí)現數據的近距離無(wú)線(xiàn)傳輸。
單片機核心板+MP3模塊（含SD卡）：實(shí)現MP3播放功能。
單片機核心板+RFID模塊：實(shí)現地鐵檢票系統的模擬。
單片機核心板+脈搏傳感模塊：實(shí)現人體脈搏傳感的測量。
單片機核心板+GPS模塊：實(shí)現GPS衛星定位功能。
�。ㄒ唬┖诵陌咫娐吩O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(wú)線(xiàn)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(chǎn)的單時(shí)鐘機器周期（IT）的單片機，是高速、低功耗、超強干擾的新一代8051單片機。通過(guò)使用STC-ISP軟件，該單片機可實(shí)現串口在線(xiàn)編程，無(wú)需編程器，無(wú)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(diǎn)，為其實(shí)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。
�。ǘ╇娮隅娔K電路設計
該模塊主要用到的芯片有：時(shí)鐘保持芯片DS1302，單總線(xiàn)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了解這三種芯片的工作電壓，DS1302的工作時(shí)鐘頻率以及三種芯片與單片機之間的硬件連接。
�。ㄈ㎝P3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了解芯片的作用和特點(diǎn)，尋找各芯片之間的聯(lián)系，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(guò)VS1003的接口電路的連接，進(jìn)行MP3的解碼，實(shí)現音頻的輸出。通過(guò)芯片各引腳的功能和特點(diǎn)，合理的設計出相應的外圍電路。
�。ㄋ模㏑FID模塊電路的設計
該模塊的電路所用到的主要芯片為13.56MHZ的非接觸式通信讀卡芯片FM1702。該芯片是基于ISO/4443標準的非接觸卡讀卡機專(zhuān)用芯片，采用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(xié)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于FM1702各引腳的功能和特點(diǎn)，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(xiàn)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(shí)習中最重要的部分，它是實(shí)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(dòng)電路，按鍵電路，串行口通信電路，復位電路，液晶屏驅動(dòng)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(gè)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(shí)間（時(shí)分秒），環(huán)境溫度值，和紅外遙控解碼值。用戶(hù)可通過(guò)遙控器或單片機核心板上的按鍵來(lái)進(jìn)行日期和時(shí)間的設置。
通過(guò)遙控上的“EQ”鍵，可控制LED顯示界面在時(shí)間、溫度、紅外解碼之間的切換。如果想調整時(shí)間，需要首先使用遙控器的“EQ”鍵將LCD顯示調制時(shí)間界面；之后通過(guò)按“播放停止鍵”將時(shí)間停止；然后再按“左快捷鍵”向右切換；最后按“加減鍵”可以進(jìn)行數值的加減操作，調整完成后，再次按“播放停止鍵”，時(shí)間開(kāi)始運行。另外通過(guò)單片機核心板上的K1-K4鍵也可以完成時(shí)間的調整：其中K1鍵對應遙控器的“右快捷鍵”，即實(shí)現向右切換年月日時(shí)分；K3鍵對應遙控器的“加鍵”，即實(shí)現年月日時(shí)分的加1；K4鍵對應遙控器的“減鍵”，即實(shí)現年月日時(shí)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(gè)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(gè)通用IO口，1個(gè)UART口；同時(shí)片內帶有一個(gè)可變采樣率的DAC，一個(gè)立體聲DAC以及音頻耳機放大器；VS1003通過(guò)一個(gè)串行接口來(lái)接收輸入的比特流，它可以作為一個(gè)系統的從機。
與單片機連接的引腳主要有7個(gè)，分別為：SO、SI、SCLK、XDCS、XRESET、DREQ、MOSI，只有保證它們與單片機正確可靠的連接，才能對VS1003進(jìn)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?xún)r(jià)比高，體積小，訪(fǎng)問(wèn)接口簡(jiǎn)單的存儲卡。SDIMMC卡大量 應用于數碼相機、MP3、手機、大容量存儲設備。作為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(wú)需消耗能量的特點(diǎn)。
卡只使用了1-7觸點(diǎn)。對于1號引腳（CD/DAT3）擴展的DAT線(xiàn)（DAT1-DAT3）在上電后處于輸入狀態(tài)，它們在執行SET-BUS-WIDTH命令后作為DAT線(xiàn)操作，當不用DAT1-DAT3線(xiàn)時(shí)，主機應使自己的DAT1-DAT3線(xiàn)處于輸入模式，這樣定義是為與MMC卡保持兼容。上電后，CD/DAT3作為帶50K上拉電阻的輸入線(xiàn)（可用于檢測卡是否存在或選擇SPI模式）。用戶(hù)可以在正常的數據傳輸中用SET-CLR-CARD-DETECT（ACMDA口）命令斷開(kāi)上拉電阻的連接。MMC卡的該引腳在SD模式下為保留引腳，在SD模式下無(wú)任何作用。對于2號引腳CMD，MMC卡在SD模式下為IO/PP/OO，MMC卡在SPI模式下為I/PP。
關(guān)于電壓匹配問(wèn)題，SD卡的邏輯電平相當于3.3V TTL電平標準，而單片機的邏輯電平為5V。因此，它們之間不能直接相連，否則會(huì )有燒毀SD卡的可能。解決邏輯器件接口的電平兼容問(wèn)題，原則主要有兩條：一為輸出電平器件輸出高電平的最小電壓值，應大于接受電壓器件識別為高電平的最低電壓值；二為輸出電平器件輸出低電平的最大電壓值，應小于接受器件識別為低電平的最高電壓值�？紤]到SD卡在SPI協(xié)議的工作模式下，通訊都是單向的，于是在單片機向SD卡傳輸數據時(shí)采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(shí)，可以直接連接。因為它們之間的電平剛好滿(mǎn)足上述的電平兼容原則，既經(jīng)濟又實(shí)用。該方案可以雙電源供電（一個(gè)5V電源，一個(gè)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
基于FM1702SL的非接觸式IC卡讀寫(xiě)器，只要稍加改動(dòng)就能開(kāi)發(fā)成不同的射頻識別應用系統，如考勤系統，門(mén)禁系統，公交車(chē)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(xiě)10萬(wàn)次，讀無(wú)限次。S50卡不帶電源，自帶天線(xiàn)，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采用國際通用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(xiàn)通信，采用中斷工作模式，在FMITDISL復位后，必須進(jìn)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(shí)現單片機和FMITDISL的啟動(dòng)工作。信息存儲在MIFARSE卡里，讀寫(xiě)器與卡通過(guò)各自的天線(xiàn)建立起二者之間非接觸信息傳輸通道。當卡進(jìn)入系統的工作區時(shí)，讀寫(xiě)器向卡發(fā)射一組固定頻率的電磁波，卡內有一個(gè)LC串聯(lián)諧振電路，其頻率與讀寫(xiě)器發(fā)射的頻率相同，在電磁波的激勵下，LC諧振電路產(chǎn)生共振，從而使電容內有了電荷，在這個(gè)電容的另一端接有一個(gè)單向導通的電子粟，將帶內容內的電荷送到另一個(gè)電容內存儲，當所有積累的電荷達到2V時(shí)，此電容可做到電源為其它電路提供工作電壓，將卡內數據發(fā)射出去或讀取讀寫(xiě)器的數據。
根據互感原理可知，讀寫(xiě)器天線(xiàn)半徑越大，匝數越多，讀寫(xiě)器上的天線(xiàn)和卡上的天線(xiàn)的互感系數就越大。根據國際標準的要求，卡和讀寫(xiě)器的通信距離為10cm，通過(guò)調整天線(xiàn)驅動(dòng)電壓可以改變通信的最長(cháng)距離。天線(xiàn)的傳輸帶寬和品質(zhì)因數成反比關(guān)系。過(guò)高的品質(zhì)因數會(huì )導致帶寬減小，從而減弱讀寫(xiě)器的調制邊帶，會(huì )導致讀寫(xiě)器無(wú)法與卡通信。
無(wú)線(xiàn)傳輸模塊分析
是一無(wú)線(xiàn)通信芯片，采用FSK調制，可以實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)或是1對6的無(wú)線(xiàn)通信。無(wú)線(xiàn)通信速度最高可達2Mbps，只需為單片機系統預留5個(gè)GPIO，1個(gè)中斷輸入引腳，就可很容易地實(shí)現天線(xiàn)通信的功能，非常適合用MCU系統構建無(wú)線(xiàn)通信功能。
具有收發(fā)模式，待機模式和掉電模式，四種工作模式，并由CE、寄存器內部PWR、VP和PRIM、RX共同控制。nRF24L01所有的配置都由配置寄存器來(lái)定義，這些配置寄存器可通過(guò)SPI口訪(fǎng)問(wèn)。SPI接口由SCK、MOSI、MISO及CSN組成，在配置模式下單片機通過(guò)SPI接口配置nRF24L01的工作參數，在發(fā)射或接收模式下單片機SPI接口發(fā)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(tài)信息和數據是從其MISO引腳輸出并送給單片機的。利用SPI傳輸數據時(shí)，是先傳輸低位字節，再傳輸高位字節，并且在傳輸每個(gè)字節時(shí)是從高位傳起。
六、單片機軟件系統工作流程
通過(guò)使用STC-ISP軟件，STC12C5A60S2單片機可實(shí)現串口在線(xiàn)編程。由于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(xiàn)。
USB轉RS232串口設備驅動(dòng)程序的安裝
STC-ISP V483串口下載軟件
七、實(shí)習過(guò)程心得：
新學(xué)期伊始，就迎來(lái)了為期四周的單片機生產(chǎn)實(shí)習。在這次生產(chǎn)實(shí)習過(guò)程中，我受益頗多。這是我們經(jīng)歷的第一次廣泛了解實(shí)際電子產(chǎn)品生產(chǎn)的全過(guò)程。從最初的設計，到焊接，安裝，調試，我們都是逐一親自動(dòng)手操作完成的。在這次實(shí)習中，我們遇到了不少問(wèn)題，但正是因為有了這些問(wèn)題，才有了我們更加深入學(xué)習的機會(huì )。為了解決這些問(wèn)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(lái)學(xué)習。這樣的學(xué)習過(guò)程讓我們對所學(xué)內容理解的更深刻，而且大大提高了我們的團結協(xié)作能力。()在實(shí)際操作焊接的過(guò)程中，我們從笨拙到熟練，動(dòng)手能力不斷提高，有了很大的進(jìn)步。這為我們以后步入工作崗位做了良好的鋪墊。
總之，通過(guò)這次生產(chǎn)實(shí)習，我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。最后，感謝在實(shí)踐過(guò)程中悉心指導的每一位老師！超市實(shí)習報告測量學(xué)實(shí)習報告測繪工程實(shí)習報告
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