本设计是应用mcs-51单片机的原理和控制理论设计一个多功能系统，功能包括矩阵键盘输入，键盘内容显示，温度传感器操纵，温度显示，并实现双机通信以显示同样的内容。硬件系统包括单片机最小系统，isp**模块，矩阵键盘，独立键盘，温度传感器模块，数码管，流水灯等。除了课设规定的要求外，还加入一些有趣的扩展功能，如：
利用led灯指示单片机工作状态，从机普通模式、空闲模式可选，用于节电。通过设计，加深对51单片机的理解，掌握实际的应用，增强动手能力。
设计包括硬件设计、软件编程，**，制作实物，撰写报告等步骤。
关键词： 51单片机多功能系统设计单片机编程。
this design is the application of the principle of the mcs-51 microcontroller and control theory to design a multi-functional system features include the matrix keyboard input, keyboard content display and manipulation of temperature sensor, temperature display, and dual-machine communication in order to display the same content. the hardware system including the minimum microcontroller system,isp download module, matrix keyboard, separate keyboard, the temperature sensor module, digital tube, led. in addition to the specified class-based requirements, but also added some interesting extended features, such as:
the use of led lights indicating microcontroller working condition, optional from ordinary machine mode, idle mode, for power s**ing. this design is due to deepen the understanding of the 51 microcontroller design, mastering practical applications, and enhancing the practical ability.
the design includes hardware design, software programming, simulation, ****** hardware, writing reports and other steps.
keywords: 51 microcontroller, multi-functional system design,microcontroller programming
1）完成包含如下系统功能组件的单片机最小系统的设计、焊接、调试。
1）键盘。一个4x4的矩阵键盘，其中，10个按键是0~9数字键；另外6个是功能键，用于功能选择和控制。
2）显示电路。
由6个7段led数码管组成的显示电路。
3）温度检测。
利用ds18b20可编程1-wire数字温度传感器芯片，或利用ad590温度传感器芯片和a/d转换器芯片采集温度温度信号。
4）串口串行通信
利用51的串口实现串行通信接口电路。
2）完成isp**电路的设计、焊接。
3）完成系统软件的设计，包括程序结构设计、流程图绘制、程序设计，实现如下功能。
1）功能选择。
通过功能选择键，使得单片机处于不同工作状态并通过led显示相应内容。
2）温度显示。
通过功能选择键选择温度检测、显示后，led显示温度值。
3）数据输入。
通过功能选择键选择数据输入后，将通过键盘键入的0~9按键值显示在led上，其中，最后输入的显示在最左边，之前键入向右移动一位。
4）数据通信。
将两个单片机最小系统通过串口连接起来，其中一个作为主系统，另一个作为辅系统。当通过功能选择键选择数据通信后，当在主系统上进行功能（2）、功能（3）的操作时，辅系统的led上显示与主系统同样的内容。
4）利用**软件完成系统**工作。
5）在单片机最小系统硬件上实现任务3中规定的功能。
温度检测模块方案选择：
方案。一、采用ad590设计温度检测模块，由于需要添加ad转换电路、放大电路，电路设计比较繁琐，成本较高。
方案。二、采用dallas公司生产的ds18b20作为测温模块，ds18b20芯片内部自带ad转换电路，使用方便。它采用单总线协议传输技术，只需占用单片机一个io口，电路容易设计，编程比较简单。
温度的分辨率可以选择9到12位的分辨率。
综上所述，温度检测模块选择方案二。
stc89c52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有 8k 在系统可编程flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位cpu 和在系统可编程flash，使得stc89c52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能：
8k字节flash，节ram， 32 位i/o 口线，看门狗定时器，内置4kb eeprom，max810复位电路，2个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外 stc89x52 可降至0hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许ram、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，ram内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35mhz，6t/12t可选。
单片机最小系统包括振荡器电路，复位电路，单片机ea端接高电平（vcc），p0口需要接上拉电阻（10k）。振荡器电路选用12mhz晶振，两个30pf电容，振荡器电路接单片机xtal1和xtal2引脚。
单片机最小系统原理图如下。
图1 单片机最小系统。
矩阵键盘检测的原理和方法：矩阵键盘每个按键两端都与单片机i/o口相连，因此在检测时需人为通过单片机i/o口送出低电平。检测时，先送一列为低电平，其余几列全为高电平（此时确定了列数），然后立即轮流检测一次各行是否有低电平，若检测到某一行为低电平（这是有确定了行数），则便可以确认当前被按下的键是哪一列哪一行，用同样方**流送各列一次低电平，再轮流检测一次各行是否变为低电平，这样既可检测完所有的按键，当有键按下时便可判断出按下的是哪一个键。
此外还需要消除按键在闭合或断开时的抖动。消抖的方法可采用消抖电路(rs触发器时锁电路硬件消除抖动)，也可采用延时方式软件消除抖动（延时后再重读，以跳过抖动期），本设计采用软件消抖方式。
矩阵键盘原理图如下。
图2 矩阵键盘。
适应电压范围宽，电压范围在3.0~5.5v，在寄生电源方式下可有数据线供电。
独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与ds18b20的双向通信。
支持多点组网功能，多个ds18b20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。
在使用中不需要任何外围元件，全部传感器及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
测温范围-55℃～+125℃,在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃。
可编程分辨率为9～12位，对应的可分辨率温度分别为0.5℃，0.25℃,0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
图3 ds18b20初始化时序。
图4 ds18b20读数据时序。
图5 ds18b2写数据时序。
如图所示。图6 ds18b20实物。
如下图所示。其dq端接单片机的p2.2端。
图7 ds18b20连接。
数码管的显示原理是靠点亮内部的发光二极管来发光。本次设计中使用的是7端共阴极数码管，数码管的阳极，即标有a，b，c，d，e，f，g，h的引脚全部连在一起，与下面的u2元件（74hc573）锁存器的数据输出端相连，u2的数据输入端连单片机p0口。数码管中we1，we2，we3，we4，we5，we6是他们的位选端，每个数码管对应一个位选端，与u3元件（74hc573）数据出端低6位相连，u3的数据输入端连单片机p0口。
两个锁存器的锁存端分别与单片机p2.6和p2.7相连。
这样用单片机可以控制锁存器的锁存端，进而控制锁存器的数据输出，这种分时控制的方法便可方便地控制任意数码管显示任意数字。
数码管显示电路下图所示。
图8 数码管显示模块。
流水灯用于反映系统当前工作状态。流水灯是一组发光二极管，如下图所示。这组发光二极管的阴极端连接u5元件（74hc573）锁存器的输出端，阳极接一个排阻。
u5的锁存端接单片机的p2.5口，这样就可以通过单片机对这组发光二极管的亮灭进行控制。
图9 流水灯模块。
单片机使用的是ttl电平，而计算机使用的是rs-232电平，要实现把电脑中的程序能**到单片机上，就需要实现rs-232电平与ttl电平之间的转换。实现这一功能的芯片有很多，本次课设所使用的芯片为max232及电容元件构成rs232电平与ttl电平转换的串行口电路。
本次课设要完成双机通信功能，需要两个单片机系统，一个单片机作为主机，一个作为从机。可以使用一根串口线连接两个单片机的串口即可完成课设要求的数据通信功能。串行口电路如下图所示。
单片机课程设计
可变程序控制器是集微机技术 自动化技术 通讯技术于一体的通用工业控制装置。它可靠性强 性能 比高 使用方便，已在工业控制的各个领域里得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力的工具 1 plc的定义有许多种。国际电工委员会 iec 对plc的定义是 可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统...
单片机课程设计
目录。内容提要2 关键词2引言3 一 硬件电路设计3 一 电路板原理3 二 电路元器件3 二 软件设计3 一 秒钟设计方案3 二 时钟设计方案4 结语7单片机时钟设计。内容摘要 一 在实验板上用动态扫描显示00 59秒钟，具体要求如下 一 6m晶振 二 l9 l10显示00 59十进制数并循环，间隔...
单片机课程设计
1 选题背景。1.1 家庭智能防盗报警系统设计的背景及目的。随着经济的发展，人们对防盗 防劫 防火保安设备的需求量大大增加。针对偷盗 抢劫 火灾 煤气泄漏等事故进行检测和报警的系统，其需求也越来越高。家居智能是以家为平台，兼备建筑 自动化，智能化于一体的高效 舒适 安全 便利的家居环境。自动化的家居...