八位单片机《电装电调》实训.docx
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八位单片机《电装电调》实训
编号：
实训（论文）说明书
题目：
八位单片机《电装电调》实训
院（系）：
专业：
电子信息工程
学生姓名：
学号：
指导教师：
龚开月、李秀东
2010年1月14日
课程（实训）设计任务书
年级：
08
项目名称：
8位单片机《电装电调》实训
项目类型
硬件为主，软件为辅
特殊要求
利用软件完成自检及
实现功能。
承担学生姓名
学号
专业
电子信息工程
联系电话
1
项目设计要求：
（含如下内容）
1、主要技术要求:
①、电源电压5V及3.3V；②最大输出电流50mA；③、实现语音功能。
2、参考资料（部分）：
《凌阳16位单片机应用基础》；罗亚非编北航出版社
《嵌入式语言技术及凌阳16位单片机应用》；李晶皎编北航出版社
《凌阳16位单片机应用及原理》；薛钧义编
《计算机语言技术》朱民雄编北航出版社
《声控计算机制作与应用入门》陈弄三编清华大学出版社
3、完成形式：
检测元器件――熟悉电原理图――装配元器件――焊接――静态调试――动态调试。
项目设计进度要求：
一实训动员;
1、听课：
主要内容：
“单片机”的功能及整体介绍。
2、焊点练习；
3、“单片机”板的结构，元器件分类。
二、检测元器件；
1、熟悉各元件作用；
2、熟悉电原理图；
3、装配并焊接电路板。
三、调试：
1、静态检测（即不加电检测）；根据电路原理图，利用三用表进行通短检查；确定无误后再加电检查。
2、加电检测；检测步骤：
电源部分――键盘部分――晶振部分――I/0接口――音频部分波形检测――音频部分――数字部分――单片机部分――A/D部分――PWM部分
3、整机调试。
4、星期四全天及星期五上午上交作品及实训
项目验收方式：
检查部件的焊点――装配整齐度――实现功能否――实训报告。
项目开始时间：
09年12月28号
项目结束时间：
2010年1月15号
任务下达：
12月25号
摘要
实践教学是教学体系的重要组成部分，而教学实习又是实践教学的重要环节。
本次实训通过自己组装焊接和调试了51单片机最小系统板。
系统板上资源有单片机系统模块、程序下载模块、继电器控制模块、频率产生器模、音频放大模块及蜂鸣器模块八位动态数码显示模块、串并转换模块两及位路静态数码显示模块、32路发光二极管指示模块、二线总线模块（I2C总线）、独立式键盘模块、4×4行列式键盘模块、LCD控制模块、5路电压源模块。
电装电调实训通过安装和调试at89s51单片机训练学生操作技能以及动手能力，可达到培养学生分析与解决实际问题能力。
学生通过自己动手查阅相关资料文献以及装配、调试、检测电路板,比较系统地了解元器件的识别、焊接技术以及整机装配与调试，电子电路组装、焊接、检测和调试技能在电子信息工程中有着举足轻重的地位，它是我们进行其他专业知识实践的基础。
本次实训的结果是一块组装完好的at89s51单片机，at89s51单片机是一个学习单片机的平台，可通过输入各种程序实现多种动能。
所以在以后的学习中at89s51单片机会给予我们很大的帮助。
关键词：
焊接技术；装配；调试；检测；
Abstract
Practiceteachingisanimportantpartofteachingsystemandteachingpracticeisanimportantpartofteachingpractice.Thepracticaltrainingthroughitsownweldingassemblyandcommissioningofthe51SCMminimumsystemboard.
SystemboardresourcesSCMsystemmodule,theprogramdownloadmodule,relaycontrolmodule,frequencygeneratormode,audioamplificationmoduleandbuzzermodule8dynamicdigitaldisplaymodule,stringandconvertthemodule2andthedigitalwaystaticdigitaldisplaymodule,32light-emittingdiodedirectedmodules,second-tierbusmodule（I2Cbus）,stand-alonekeyboardmodule,4×4determinantofthekeyboardmodule,LCDcontrolmodule,5-wayvoltagesourcemodule.DensoDEHTrainingmicrocomputerbyinstallingandcommissioningat89s51operatingskillstraining,aswellasthepracticalabilityofstudentscanbeachievedbytrainingstudentstoanalyzeandsolvepracticalproblemscanbe.Force.Studentshands-onaccesstorelevantinformationthroughitsownliterature,aswellasassembly,commissioning,testingcircuitboards,amoresystematicunderstandingofthecomponentsoftheidentification,weldingtechnologyandmachineassemblyanddebugging,electroniccircuitassembly,welding,testinganddebuggingskillsinelectronicsandinformationengineeringhasapivotalposition,itisourpracticeofotherprofessionalknowledgebase.Trainingofthisresultisanassemblyofwell-at89s51microcontroller,at89s51MCUMCUisalearningplatformthatcanbeachievedthroughavarietyofkineticenergyinputprocedures.Therefore,infuturestudywillgiveusagreatdealat89s51MCUhelp.
Keywords：
weldingtechnique;Assembly;Debugging;Detection;
目录
引言-1-
1初步了解AT89s51单片机-2-
1.1认识at89s51单片-2-
1.2外部引脚功能说明-2-
1.2.1电源引脚-2-
1.2.2外接晶体引脚-2-
1.2.3复位-2-
1.2.4输入输出引脚-3-
1.2.5其它的控制或复用引脚-3-
2元器件的分类、处理及检测-4-
2.3电装电调实训》元器分类-4-
2.4元件处理及检测-5-
2.4.1电阻器件检测-5-
2.4.2开关检测-5-
2.4.3检查二极管-5-
2.2.4三极管检测-6-
2.4.5继电器检测-6-
2.4.6电容检测-7-
2.4.7检测数码管-7-
2.4.8IC插座检测-7-
3AT89s51实践系统板资源简介-7-
3.1单片机系统-7-
3.2程序下载模块-8-
3.3继电器控制模块-8-
3.4频率产生器模块-9-
3.5串并转换及两位静态数码显示模块-9-
3.6音频放大模块及蜂鸣器模块-9-
3.7八位动态数码显示模块-10-
3.832路发光二极管指示模块-10-
3.9二线总线模块（I2C总线）-11-
3.10立式键盘模块-11-
3.114×4行列式键盘模块-12-
3.12LCD控制模块-12-
3.13五路电压源模块-13-
4系统板的装配和焊接-13-
4.1件安装顺序-13-
4.2系统板的焊接-13-
4.2.1助焊剂、焊锡选用-13-
4.2.2焊接方法-14-
4.2.3手工焊接操作的具体手法-15-
4.2.4焊点质量及检查-17-
4.2.5出错处理-18-
5系统板调试-18-
5.1静态检测-18-
5.2加电检测-19-
5.3加电检测结果-19-
5.4动态调试-19-
6成品展示-20-
7结论-21-
谢辞-22-
参考文献-23-
附录-24-
引言
在这次电装电调实训主要研究at89s51单片机，而在这次实训的主要内容是自己动手实践如何辨别元件，检验元件好坏和安装焊接元件。
电装电调实训通过安装和调试at89s51单片机训练学生操作技能以及动手能力，可达到培养学生分析与解决实际问题能力，学生通过自己动手查阅相关资料文献以及装配、调试、检测电路板,比较系统地了解元器件的识别、焊接技术以及整机装配与调试，电子电路组装、焊接、检测和调试技能在电子信息工程中有着举足轻重的地位，它是我们进行其他专业知识实践的基础。
通过自己查阅资料文献了解了51单片机系统原理，认识器件基本使用方法以及组装、焊接、检测方法，了解电路模块功能和部分调试方法，完成的作品也将是我以后学习单片机的良好平台。
1初步了解AT89s51单片机
1.1认识at89s51单片
At89s51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可系统编程的flash只读程序存储器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。
它集flash程序存储器既可以在线编程也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，atmel公司的功能强大，低价位at89s51，可灵活应用于各种控制领域。
AT89s51提供以下功能：
4k字节在线系统编程flash闪速存储器，1000次擦写周期。
128字节内部RAM，32个可编程IO口,2个16位定时计数器,一个5向量两级中断结构，一个全双工通信口，片内振荡器及时钟电路，全静态工作模式：
0-33HZ，同时，AT89s51可以降至0HZ静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电模式、空闲方式停止CPU工作，但允许RAM定时计数器、串行通信口、中断系统继续工作。
掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他部件工作直到下一个硬件复位到来。
1.2外部引脚功能说明
1.2.1电源引脚
Vcc：
电源电压
GND：
地
1.2.2外接晶体引脚
XTAL1：
振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：
振荡器反相放大器的输出端。
XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2则是输出端，使用外部振荡器时，外部振荡信号应直接加到XTAL1，而XTAL2悬空。
内部方式时，时钟发生器对振荡脉冲二分频，如晶振为12MHz，时钟频率就为6MHz。
晶振的率可以在1MHz-24MHz内选择。
电容取30PF左右。
1.2.3复位
RST9脚
1.2.4输入输出引脚
（1）P0端口[P0.7-P0.032-39脚]P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口，端口置1（对端口写1）时作高阻抗输入端。
作为输出口时能驱动8个TTL。
对内部Flash程序存储器编程时，接收指令字节;校验程序时输出指令字节，要求外接上拉电阻。
在访问外部程序和外部数据存储器时，P0口是分时转换的地址（低8位）/数据总线，访问期间内部的上拉电阻起作用。
（2）P1端口[P1.0－P1.71-8脚]P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接收低8位地址信息。
（3）P2端口[P2.0－P2.721-28脚]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接收高8位地址和控制信息。
在访问外部程序和16位外部数据存储器时，P2口送出高8位地址。
而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
（4）P3端口[P3.0－P3.711-17脚]P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/0端口。
输出时可驱动4个TTL。
端口置1时，内部上拉电阻将端口拉到高电平，作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时，接控制信息。
除此之外P3端口还用于一些专门功能，具体请看表1－1.。
P1－3端口在做输入使用时，因内部有上接电阻，被外部拉低的引脚会输出一定的电流。
表1－1P3端口引脚兼用功能表
P3引脚
兼用功能
P3.0
串行通讯输入（RXD）
P1.4
串行通讯输出（TXD）
P3.2
外部中断0（INT0
P3.3
外部中断1（INT1）
P3.4
定时器0输入（T0）
P3.5
定时器1输入（T1）
P3.6
外部数据存储器写选通WR
P3.7
外部数据存储器写选通RD
1.2.5其它的控制或复用引脚
（1）ALE/PROG30访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）的输出用于锁存地址的低位字节。
即使不访问外部存储器，ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号（此频率是振荡器频率的1/6）。
在访问外部数据存储器时，出现一个ALE脉冲。
对Flash存储器编程时，这个引脚用于输入编程脉冲PROG
（2）PSEN29该引是外部程序存储器的选通信号输出端。
当AT89C51由外部程序存储器取指令或常数时，每个机器周期输出2个脉冲即两次有效。
但访问外部数据存储器时，将不会有脉冲输出。
（3）EA/Vpp31外部访问允许端。
当该引脚访问外部程序存储器时，应输入低电平。
要使AT89C51只访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH）,这时该引脚必须保持低电平。
对Flash存储器编程时，用于施加Vpp编程电压。
2元器件的分类、处理及检测
2.3电装电调实训》元器分类
电阻器件分类：
1k排阻2
2.2k排阻3
10k电阻4
5.1k电阻3
1.5k电阻2
1k电阻1
0，75k电阻1
0.51k电阻2
0.1k电阻1
0.051k电阻1
560排阻1
5k电位器2
50k电位器1
10Ω电阻1
电容类：
0.022u电解电容1
10u电解电容4
1u电解电容1
0.022u电解电容1
104陶瓷电容5
30p陶瓷电容2
二极管：
红色LED32
绿色LED1
整流二极管1
三极管：
8050三极管2
开关类：
琴键开关24
拨码开关4
继电器1
接插类器件：
插针128
8针数据线2
两针白色插座1
三针白色插座1
蓝色接线柱1
耳机插口1
电源插口1
数据线插口1
10针下载口1
SP插口1
发生器件：
蜂鸣器1
显示器件：
四位数码管2
一位数码管2
IC插座和IC类8脚IC座1
14脚IC座2
16脚IC座1
40脚IC座1
NE5558脚IC1
74HC164脚IC2
24c01八脚IC1
单片机1
（电路板和晶振各1块）
2.4元件处理及检测
系统板所有元件在出厂时引脚上均已镀锡，在插入印制板之前，必须检查元件引脚是否被氧化，若出现氧化，应刮擦干净，然后重新镀锡。
还必须检查元件损坏与否，检测如下：
2.4.1电阻器件检测：
将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提高测量精度,应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
由于欧姆挡刻度的非线性关系,它的中间一段分度较为精细,因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置,即全刻度起始的20％～80％弧度范围内,以使测量更准确。
根据电阻误差等级不同。
读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。
如不相符,超出误差范围,则说明该电阻值变值了。
注意：
测试时,特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时,手不要触及表笔和电阻的导电部分；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定,但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
2.4.2开关检测：
用蜂鸣档检测开关及接插件通断是否正常。
对琴键开关，相邻引脚距离较远的两个引脚是常闭的，而两组常闭开关组成常开开关。
先检测两组常闭引脚是否接通，然后闭合开关，测两组常开引脚此时是否接通。
对拨码开关，开关拨至数字端时检测应不通，拨至ON端时，接通。
2.4.3检查二极管检测二极管。
用蜂鸣档检查发光二极管加红表笔接正（长引脚）黑表笔接负极发光二极管应发光，反向测试二极管不发光。
（1）发光二极管：
正、负极的判别：
将发光二极管放在一个光源下，观察两个金属片的大小，通常金属片大的一端为负极，金属片小的一端为正极。
性能好坏的判断：
用万用表R×10k档，测量发光二极管的正、反向电阻值。
正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为10~20kΩ，反向电阻值为250kΩ~∞（无穷大）。
较高灵敏度的发光二极管，在测量正向电阻值时，管内会发微光。
若用万用表R×1k档测量发光二极管的正、反向电阻值，则会发现其正、反向电阻值均接近∞（无穷大），这是因为发光二极管的正向压降大于1.6V（高于万用表R×1k档内电池的电压值1.5V）的缘故。
也可用3V直流电源，在电源的正极串接1只33Ω电阻后接发光二极管的正极，将电源的负极接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。
或将1节1.5V电池串接在万用表的黑表笔（将万用表置于R×10或R×100档，黑表笔接电池负极，等于与表内的1.5V电池串联），将电池的正极接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，正常的发光二极管应发光。
（2）稳压二极管:
鉴别稳压二极管：
稳压二极管的外形与普通小功率整流二极管的外形基本相似。
当其壳体上的型号标记清楚时，可根据型号加以鉴别。
当其型号标志脱落时，可使用万用表电阻挡很准确地将稳压二极管与普通整流二极管区分开来。
具体方法是：
首先利用万用表R×1K挡，按前述方法把被测管的正、负电极判断出来。
然后将万用表拨至R×10K挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用R×1K挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管或检波二极管。
这种判别方法的道理是，万用表R×1K挡内部使用的电池电压为1.5V，一般不会将被测管反向击穿，使测得的电阻值比较大。
而R×10K挡测量时，万用表内部电池的电压一般都在9V以上，当被测管为稳压管，切稳压值低于电池电压值时，即被反向击穿，使测得的电阻值大为减小。
但如果被测管是一般整流或检波二极管时，则无论用R×1K挡测量还是用R×10K挡测量，所得阻值将不会相差很悬殊。
注意，当被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10K挡的电压值时，用这种方法是无法进行区分鉴别的。
2.2.4三极管检测。
（1）判定基极：
用万用表R×100或R×1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。
（2）判定集电极c和发射极e：
（以PNP为例）将万用表置于R×100或R×1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。
在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极
（3）检测三极管：
用数字万用表蜂鸣挡检测NPN三极管，红表笔接B（8050为中间引脚）黑表笔接E是万用表显示非1数字；红表笔接B黑表笔接C时万用表显示非1数字；红表笔接C黑表笔接E，万用表显示1，不通。
则三极管正常。
2.4.5继电器检测。
用蜂鸣档检测继电器常通和常开触点，检测常通触点蜂鸣器鸣叫，检测常开触点应不通。
加5V直流电压后观察能否吸合。
能则继电器正常。
2.4.6电容检测。
用蜂鸣档检测电容应不通
2.4.7检测数码管。
先将数字万用表拨至蜂鸣档，对多位数码管红表笔接数码管任意一脚，黑表笔轮流接其他任意脚直到有一位数码管其中一段发光为止，再用黑表笔接其他管脚时，若出现同一位数码管其他段发光，则为共阳极。
若出现不同位上同一段发光，则为共阴极。
经测量，实训用的是共阴极数码管。
2.4.8IC插座检测对IC插座及插针，应检查有无缺针情况。
3AT89s51实践系统板资源简介
AT89S51单片机实验及实践系统板集成多个硬件资源模块，每个模块各自可以成为独立的单元，也可以相互组合，因此，可以为不同阶层的单片机爱好者及单片机开发者提供不同的开发环境。
各模块简介如下：
3.1单片机系统
该系统板上的单片机系统把全部的I/O端口资源提供出来，因此，在实际应用的时候，可以灵活地组合成不同的单片机应用系统，该单片机采用12MHZ晶振，具体的电路原理图3-1所示：
图3-1单片机电路原理图
3.2程序下载模块
在系统板上提供了并行编程和串行编程两个程序下载模块。
232电平转换采用MAX232芯片把TTL电平转换成RS－232电平格式，可以用于单片机与微机通信，以及单片机与单片机之间的通信，在该系统板上提供了1个DB9的接口，用作ISP下载器模块的程序下载接口，称为“ISP Interface”.该模块为并行编程模块。
串行模块可直接用USB下载程序。
具体的电路原理图如图3-2
图3-2程序下载模块电路原理图
3.3继电器控制模块
系统板上提供了1路继电器控制模块，输入信号由单片机p1.4端口输入经三极管8050放大后控制
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