基于51单片机的无线电调试技能考核实验系统的设计
基于51单片机的无线电调试技能考核实验系统的设计[20200406124035]
摘 要
国家级电子职业技能电工考核的单片机部分，要求学生能够熟练掌握单片机微控制器的工作原理以及配合外围电路，例如：模数转换电路、液晶显示电路、时钟电路等，通过配合软件编程和电路搭建实现仿真。
本课题“基于51单片机的无线电调试技能考核实验系统设计”就是在考核实验系统板上模拟出单片机在生产生活中的应用场景，让学生在校园学习的同时就能够更加深入的了解到单片机在生产生活中的应用。同时，针对国家级高级电子电工职业技能考核的要求，设计出符合要求的扩展板。综上，本设计就是通过对芯片的选择，扩展板的构建，设计出适合学生使用的单片机考核实验软硬件系统。
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关键字:单片机实验考核系统模拟
目 录
1 引言...1
1.1 考核实验系统的研究意义..1
1.1.1 考核实验系统的优势.1
1.1.2以往的单片机实验板存在的问题..2
1.2单片机试验考核系统的研究现状与发展趋势...2
1.2.1研究的现状..2
1.2.2发展的趋势..3
1.3本课题研究内容...4
2 硬件系统的设计....5
2.1 STC89C51单片机微控制芯片5
2.2 A/D模数转换模块8
2.3 DS1302时间生成模块.9
2.4 其它电路10
2.4.1 LED发光二极管电路...10
2.4.2蜂鸣器驱动电路....11
2.4.3数码管及液晶显示电路11
3 C语言编程的优势.......12
3.1 C语言介绍.12
3.2 C语言的优势..12
4 软件设计模块...12
4.1通用延时子程序.....13
4.2带中断的交通信号灯控制.14
4.3?动态显示中断次数.16
4.4 A/D转换.....17
4.5工业顺序控制.19
4.6串并转换.20
4.7简单I/O扩展..22
4.8电子时钟.....23
5结果分析.....25
参考文献........26
致谢.....27
1 引言
1.1 考核实验系统的研究意义
随着对单片机教学的要求不断的提高，该系统能够解决当今高校对学生在单片机方面偏于课堂理论教学的问题，加强学生的实践动手能力，增强学生对知识的深入理解，全面掌握熟练掌握单片机方面的知识。其次它能够解决当今高校对学生在单片机编程方面还采用汇编语言的现状，该系统采用C语言编程，更加接近于当今社会的语言编程现状，缩小学生从学校步入社会后所掌握的知识的滞后性。该系统通过提供实验电路图的方式来解决当今高校学子看指导书做实验的现状，增强学生看电路图结合自身思考进行实物连线的学习方式，保证学生在理解知识的情况下学知识，熟练运用知识。该系统同时又是源码开放的实验考核系统，解决了学生面临的单片机方面的资源问题，学生可以通过系统提供的参考源码，结合自身的思考与创新来学习单片机。
1.1.1 考核实验系统的优势
该无线电调试技能考核实验系统已经在部分高校以及相应的电子技能试验考核中得以初步的应用，区别与以前的系统来说它更加的系统化，所具备的模拟仿真现象更加全面，学生的操作更加容易上手。
无线电调试技能考核实验系统被应用于当今教学，其优点包括:
（1）其系统化的设计在一个主板上，使得学生在模拟实验的时候减少了以往学生在实验的过程中对各个模块的移动拼装连接，减少了对硬件的搬移磨损。
（2）采用C语言编程，C语言的编程相对以往的汇编比较简单，也是当今普遍使用的编程手法，更加贴合当今时代的步伐。
（3）该系统能够解决当今高校单片机试验设备的老化、陈旧以及落后与时代的步伐问题。
（4）系统还能够缓解当今高校不断的更新废旧单片机试验板的昂贵的费用问题，使教学活动更加经济合理。
（5）区别于以往的试验板，需要配合多套软件进行读写过程，该系统使得软件编译错误的情况下更能轻松的进行擦除、编译、装载操作。
（6）以往很多的单片机试验操作系统，集成了许多不必要的功能，不仅仅增加了其设计成本，还使得购买者望价生畏。而该系统模拟出了当今社会最常见的也是教学应用中最实用的模块，摒除了不必要的模块及功能。
（7）以往的试验设备太过于零散，而该系统集成后对每个模块进行了相应的标注，更加能够帮助学生理解与学习。
1.1.2以往的单片机实验板存在的问题
以往的单片机试验教学试验箱开创了单片机理论教学与实验教学的先河。然而，由于时代的进步。单片机试验箱已经不能够满足人们对单片机学习的需要，单片机教学也存在着以下不足之处：
（1）单片机教学活动仍旧以高校老师课堂授课为主，实验课教学占据着微不足道的位置。通常学生的试验课也是对课堂理论知识的验证，这对于单片机这一门应用型学科来说无疑是致命性的打击，没有创新性的试验是制约着学生对这门学科知识掌握的最主要因素。
（2）对于我们的试验教学也存在着一定的问题。定时的试验时间与定点的试验教室，制约着学生自主学习单片机的知识。教学活动中的试验箱过于巨大，且冗余功能过多也使得学生不能够承担昂贵的费用来达到每人配备一台单片机试验系统。
（3）以往的单片机都采用汇编编程的方法，这种语言在当今社会由于其晦涩而多不被应用，而我们的C语言编辑，编译成为时代的主流。所以采用汇编的编程方法对学生来说，会脱离时代的步伐，而且不容易理解。
（4）以往大单片机实验课所需要的辅助器材太多，如PC机、仿真器、试验板、编程器等。如此多的辅助设备使得试验室在试验设备的配备过程中，无形的加大了高校的投入费用。
1.2单片机试验考核系统的研究现状与发展趋势
1.2.1研究的现状
单片机经历了30多年的发展,如今正处于8位单片机的成熟阶段,以及16位和32位单片机的推向市场的高速发展阶段。在这个期间，在16位、32位以及专用机推向市场化的同时，不断的改进8位单片机的不足。如今单片机在市场中的应用情况主要是，应用于工业控制、便携设备、智能仪器仪表等。32位单片机的发展将成为今后单片机市场的主打产品。随着社会的进步计算机科技的发展，过往的简单电路高度集成化，单片机也就面临着市场的挑战，也就意味着生产性价比较高的32位机和8位单片机成为主流。32位单片机超越过去的单片机的方面就在于他的ARM微处理器，主要应用于我们的平板电脑、视频电话、数码相机、个人数字助理等等。
如今高校为了加强对学生对于单片机技术的掌握，都配备了单片机试验室，他们有着自己软硬件配置。Proteus作为仿真软件中的性能较为优异的一类软件仿真产品被大部分的高校所接受。该软件满足了当今学生能够在虚拟的情况下模拟出试验现象。它能够进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真、动态仿真、键盘电路仿真等等，在高校硬件电路板紧缺的情况下它能够帮助高校达到试验室教学的目的，该软件能够支持8051系列单片机、AVR系列、PIC18系列等等。
高校为了配合Proteus教学，编译调试环境选用了KeilC51 uVision2软件。该软件能够满足众多公司的MCS51架构的芯片。它集合编辑、编译、仿真于一体的仿真软件，在语言方面它能够支持C语言编辑编译、汇编语言编辑编译、PLM等等。该软件拥有相当简易好学的操作界面，被广大的学生以及单片机开发者所接受，在程序调试方面、以及软件仿真方面也有着很强大的功能。支持软件设备就需要计算机平台，这也是当今每个高校单片机试验是所必备的设备。
相对于上面的软件系统单片机硬件试验设备就是当今高校单片机试验室相对有所缺陷的一部分。每个单片机课时基本能满足二十人的试验，实验设备都是简单的单片机硬件设备，这也就制约着当今高校的单片机教学主要原因。
1.2.2发展的趋势
摘 要
国家级电子职业技能电工考核的单片机部分，要求学生能够熟练掌握单片机微控制器的工作原理以及配合外围电路，例如：模数转换电路、液晶显示电路、时钟电路等，通过配合软件编程和电路搭建实现仿真。
本课题“基于51单片机的无线电调试技能考核实验系统设计”就是在考核实验系统板上模拟出单片机在生产生活中的应用场景，让学生在校园学习的同时就能够更加深入的了解到单片机在生产生活中的应用。同时，针对国家级高级电子电工职业技能考核的要求，设计出符合要求的扩展板。综上，本设计就是通过对芯片的选择，扩展板的构建，设计出适合学生使用的单片机考核实验软硬件系统。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机实验考核系统模拟
目 录
1 引言...1
1.1 考核实验系统的研究意义..1
1.1.1 考核实验系统的优势.1
1.1.2以往的单片机实验板存在的问题..2
1.2单片机试验考核系统的研究现状与发展趋势...2
1.2.1研究的现状..2
1.2.2发展的趋势..3
1.3本课题研究内容...4
2 硬件系统的设计....5
2.1 STC89C51单片机微控制芯片5
2.2 A/D模数转换模块8
2.3 DS1302时间生成模块.9
2.4 其它电路10
2.4.1 LED发光二极管电路...10
2.4.2蜂鸣器驱动电路....11
2.4.3数码管及液晶显示电路11
3 C语言编程的优势.......12
3.1 C语言介绍.12
3.2 C语言的优势..12
4 软件设计模块...12
4.1通用延时子程序.....13
4.2带中断的交通信号灯控制.14
4.3?动态显示中断次数.16
4.4 A/D转换.....17
4.5工业顺序控制.19
4.6串并转换.20
4.7简单I/O扩展..22
4.8电子时钟.....23
5结果分析.....25
参考文献........26
致谢.....27
1 引言
1.1 考核实验系统的研究意义
随着对单片机教学的要求不断的提高，该系统能够解决当今高校对学生在单片机方面偏于课堂理论教学的问题，加强学生的实践动手能力，增强学生对知识的深入理解，全面掌握熟练掌握单片机方面的知识。其次它能够解决当今高校对学生在单片机编程方面还采用汇编语言的现状，该系统采用C语言编程，更加接近于当今社会的语言编程现状，缩小学生从学校步入社会后所掌握的知识的滞后性。该系统通过提供实验电路图的方式来解决当今高校学子看指导书做实验的现状，增强学生看电路图结合自身思考进行实物连线的学习方式，保证学生在理解知识的情况下学知识，熟练运用知识。该系统同时又是源码开放的实验考核系统，解决了学生面临的单片机方面的资源问题，学生可以通过系统提供的参考源码，结合自身的思考与创新来学习单片机。
1.1.1 考核实验系统的优势
该无线电调试技能考核实验系统已经在部分高校以及相应的电子技能试验考核中得以初步的应用，区别与以前的系统来说它更加的系统化，所具备的模拟仿真现象更加全面，学生的操作更加容易上手。
无线电调试技能考核实验系统被应用于当今教学，其优点包括:
（1）其系统化的设计在一个主板上，使得学生在模拟实验的时候减少了以往学生在实验的过程中对各个模块的移动拼装连接，减少了对硬件的搬移磨损。
（2）采用C语言编程，C语言的编程相对以往的汇编比较简单，也是当今普遍使用的编程手法，更加贴合当今时代的步伐。
（3）该系统能够解决当今高校单片机试验设备的老化、陈旧以及落后与时代的步伐问题。
（4）系统还能够缓解当今高校不断的更新废旧单片机试验板的昂贵的费用问题，使教学活动更加经济合理。
（5）区别于以往的试验板，需要配合多套软件进行读写过程，该系统使得软件编译错误的情况下更能轻松的进行擦除、编译、装载操作。
（6）以往很多的单片机试验操作系统，集成了许多不必要的功能，不仅仅增加了其设计成本，还使得购买者望价生畏。而该系统模拟出了当今社会最常见的也是教学应用中最实用的模块，摒除了不必要的模块及功能。
（7）以往的试验设备太过于零散，而该系统集成后对每个模块进行了相应的标注，更加能够帮助学生理解与学习。
1.1.2以往的单片机实验板存在的问题
以往的单片机试验教学试验箱开创了单片机理论教学与实验教学的先河。然而，由于时代的进步。单片机试验箱已经不能够满足人们对单片机学习的需要，单片机教学也存在着以下不足之处：
（1）单片机教学活动仍旧以高校老师课堂授课为主，实验课教学占据着微不足道的位置。通常学生的试验课也是对课堂理论知识的验证，这对于单片机这一门应用型学科来说无疑是致命性的打击，没有创新性的试验是制约着学生对这门学科知识掌握的最主要因素。
（2）对于我们的试验教学也存在着一定的问题。定时的试验时间与定点的试验教室，制约着学生自主学习单片机的知识。教学活动中的试验箱过于巨大，且冗余功能过多也使得学生不能够承担昂贵的费用来达到每人配备一台单片机试验系统。
（3）以往的单片机都采用汇编编程的方法，这种语言在当今社会由于其晦涩而多不被应用，而我们的C语言编辑，编译成为时代的主流。所以采用汇编的编程方法对学生来说，会脱离时代的步伐，而且不容易理解。
（4）以往大单片机实验课所需要的辅助器材太多，如PC机、仿真器、试验板、编程器等。如此多的辅助设备使得试验室在试验设备的配备过程中，无形的加大了高校的投入费用。
1.2单片机试验考核系统的研究现状与发展趋势
1.2.1研究的现状
单片机经历了30多年的发展,如今正处于8位单片机的成熟阶段,以及16位和32位单片机的推向市场的高速发展阶段。在这个期间，在16位、32位以及专用机推向市场化的同时，不断的改进8位单片机的不足。如今单片机在市场中的应用情况主要是，应用于工业控制、便携设备、智能仪器仪表等。32位单片机的发展将成为今后单片机市场的主打产品。随着社会的进步计算机科技的发展，过往的简单电路高度集成化，单片机也就面临着市场的挑战，也就意味着生产性价比较高的32位机和8位单片机成为主流。32位单片机超越过去的单片机的方面就在于他的ARM微处理器，主要应用于我们的平板电脑、视频电话、数码相机、个人数字助理等等。
如今高校为了加强对学生对于单片机技术的掌握，都配备了单片机试验室，他们有着自己软硬件配置。Proteus作为仿真软件中的性能较为优异的一类软件仿真产品被大部分的高校所接受。该软件满足了当今学生能够在虚拟的情况下模拟出试验现象。它能够进行模拟电路的仿真、数字电路的仿真、动态仿真、键盘电路仿真等等，在高校硬件电路板紧缺的情况下它能够帮助高校达到试验室教学的目的，该软件能够支持8051系列单片机、AVR系列、PIC18系列等等。
高校为了配合Proteus教学，编译调试环境选用了KeilC51 uVision2软件。该软件能够满足众多公司的MCS51架构的芯片。它集合编辑、编译、仿真于一体的仿真软件，在语言方面它能够支持C语言编辑编译、汇编语言编辑编译、PLM等等。该软件拥有相当简易好学的操作界面，被广大的学生以及单片机开发者所接受，在程序调试方面、以及软件仿真方面也有着很强大的功能。支持软件设备就需要计算机平台，这也是当今每个高校单片机试验是所必备的设备。
相对于上面的软件系统单片机硬件试验设备就是当今高校单片机试验室相对有所缺陷的一部分。每个单片机课时基本能满足二十人的试验，实验设备都是简单的单片机硬件设备，这也就制约着当今高校的单片机教学主要原因。
1.2.2发展的趋势
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