快放寒假了，學校一般都在這個時候準備實習了，給大家發(fā)一個實驗指導書。
一、緒言
單片機又稱為為微控器是一個內含CPU、RAM、ROM、I/O接口的一個小芯片，它"麻雀雖小五臟俱全"，它的知識涵蓋計算機基礎、計算機體系結構、計算機組成原理、計算機程序設計、計算機接口等，因此在電信、機電、儀表、電力、工業(yè)控制尖端武器家電等各領域中得到廣泛應用，作為控制核心的單片機以體積小功能全性價比高等諸多優(yōu)點而獨具特色。51系列單片機硬件構架完整功能強大通用性強體格低廉方便學生實踐等特點，因而成為工科學生必須掌握的一門技術。
本初衷課題選擇具有代表性強，容易成功制作的簡易十字路口交通燈控制器和二位LED八段數碼管秒表顯示器學生通過此次實訓后用所學的技能為基礎去開發(fā)出其它更有智能化的產品，比如在完成簡易十字路口交通燈控制器實訓后可考慮：
（1） 如何實現各狀態(tài)保持時間可調用顯示顯示器遞減顯示時間？
（2） 如何實現當發(fā)生緊急事件時如救護車救火車警車搶險車通過時可以手動控制四個方面的紅燈全亮
（3） 如何考慮當車流量很少時可以智能控制十字路口交通燈控制器的控制時間？
在完成二位LED八段數碼管秒表顯示器實訓后可考慮；
如何用LED八段數碼和來實現計數器頻率計定時器數字鐘波形發(fā)生器數字電壓表產品？
二、單片機應用系統開發(fā)簡介
單片機系統具有軟硬件密切配合協調一致才能組成一個高性能的單片機應用系統在系統的開發(fā)過程中軟硬件的功能在不斷 地調整以互相適應硬件設計和軟件設計不能截然分開，硬件設計時應考慮系統資源及軟件的實現方法而軟件的設計又要了解硬件的工作原理。
1、 總體設計內容
（1） 選擇單片機類型型號
（2） 了解系統功能和技術指標
（3） 關鍵器件的選擇
（4） 軟硬件功能的劃分
（5） 硬件設計內容：
A性能 B經濟性 C通用性 D與系統的匹配性
2、 系統構成方式選擇
A專用系統 B 模塊化系統
3、 電路板設計：
（1） 晶振盡量靠近CPU晶振引腳處。
（2） 電源、接地線盡量安排在直流電源入口處，數電地線和模電地線不要共地可能分開一點接地。
（3） 根據具體的控制系統考慮適當的抗干擾措施
4、 軟件設計
5、 仿真調試
6、 可靠性實驗與產品化
實訓項目一 簡易十字路口交通燈控制器的制作
一、 實訓目的：
1、 設計簡易十字路口交通燈控、制器。
2、 熟練掌握電路中所用元件功能、特點。
3、 學習十字路口交通控制燈的程序編制方法。
4、 熟練掌握MEDWIN仿真軟件的使用方法。'
5、 掌握簡易十字路口交通燈控制器的仿真、調試方法。
二、 實訓地點：實驗樓電子實訓室
三、 實訓說明：
位于十字路口的交通控制燈在東西面北方向各有紅、黃]、綠三盞燈按以下順序進行循環(huán)點亮：
1、 南、北紅燈亮；東、西綠燈亮。點亮時間30S。
2、 東、西黃燈閃爍。閃爍次數5次。
3、 東、西紅燈亮、綠燈滅 ；南、北綠燈亮、紅燈滅。時間30S
4、 南、北黃燈閃爍。閃爍次數5次。
5、 南、北紅燈亮、綠燈滅；東、西綠燈亮、紅燈滅。時間30S。（循環(huán)開始）
實訓中用發(fā)光二極管代替真實交通信號燈進行仿真。
四、 實訓主要元件及相關知識
（一） AT89C51管腳排列
（二） AT89C51功能：
1、8位CPU；
2、片內振蕩器時鐘電路；
3、32根I/O線；
4、外部存貯器尋址范圍ROM、RAM64K；
5、2個16位的定時器/計數器；
6、5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級；
7、全雙工串行口；
8、布爾處理器；
（三）AT89C51其它知識請參見教材。
五、元件清單：
1、三極管 9013×12。
2、AT89C51×1。
3、AT89C51插座×1。
4、￠5發(fā)光二極管×12（紅綠黃各4只）。
5、1/8W電阻；1K×1 2K×12 50¤×1
6、電容；22U×1 30P×2 。
7、6MHZ晶振×1。
8、多孔印刷電路板（100×100）mm×1。
六、實訓原理設計；
1、設計參考思想；
為節(jié)約硬件資源資源到東、西紅燈是同時點亮工作、綠燈也是同時點亮工作，所以可以考慮將同時工作的燈并聯用一根輸出口線控制。同理南、北的紅燈和綠燈同樣處理。若黃燈也同樣處理只需六根輸出口線。若用一根輸出口去控制一盞燈需要十二根輸出口線。
2、12只LED發(fā)光二極管I/O口分配；
南親紅燈并聯由P1。1口控制：南親綠燈并聯由P1。3口控制：
東西方紅燈并聯由P1。4口南親黃燈并聯由P1。2口控制；東西黃燈并聯由P1。5口控制；
兩只交通燈并聯時考慮控制：東西綠燈并聯由P1。6口控制；
到單片機AT89C51為低功耗型單片機，直接將驅動電器睥三極管基極聯起來。
3、交通燈位置安排如下圖：
4、實訓電路：
（1）、接口驅動口路；
（2）、單片機系統（AT89C51）；
單片機AT89C51第40腳和31腳接+5伏直流電壓正極，20腳接接+5伏直流電壓負極。
七、程序；
在指導老師指導下編寫程序。
八、操作步驟；
1、檢查元件質量。
2、在印刷電路板上按圖紙焊接安裝單片機及三極管驅動電路。
3、檢查電路質量。
4、調試；用MEDWIN仿真軟件輸入源程序，接好仿真器和做好的交通燈控制器。調試、匯編、運行直到滿足要求。
九、技術要求；
1、印刷電路板制作整齊美觀。
2、先焊接單片機芯片插座（不可將單片機焊在電路板上）。
3、焊接點光滑、明亮
4、晶體管焊接時間控制在2-3秒，一次焊接失誤須等片刻才能進行第二次補焊。
5、電烙鐵頭部定期清理干凈。
6、晶體管焊接時不許從引腳根部變折。
7、安裝AT89C51時動作要輕不得損壞CPU。
十、安全事項；
1、正確使用設備、儀器儀表，不得損壞儀器儀表。
2、正確使用電烙鐵，電烙鐵必須放在專用支架上。
3、電烙鐵冷卻后才能收藏。
4、安全使用220伏電源插座。
5、愛護公物，元件，節(jié)約導線。
6、不許在實訓室內打鬧，保證場地整潔。
7、嚴禁將元件、器材帶回家中操作。
十一、社訓報告提要；
1、 寫出設計步驟并畫出原理圖。
2、 寫出器件資源報告分析如何減少器件資源占用的方法。
3、 寫出源程序。
4、 小結實訓收獲及意見。
實訓項目二 二位LED八段數碼管秒表顯示器制作
一， 實訓目的；
1， 設計二位LED八段數碼管秒表顯示器。
2， 熟練掌握電路中所用元器件的功能、特點。
3， 學習二位LED八段數碼管秒表顯示器的程序編制方法。
4， 熟練掌握MedWin仿真軟件的使用方法。
5， 掌握二位LED八段數碼管秒表顯示器的仿真、調試方法。
二、實訓地點：實驗樓電子實訓室。
三、實訓說明：
1、相關知識說明
當多位LED顯示時，為了節(jié)約I\O口,簡化硬件電路,通常將所有位的段選線相應地并聯在一起,由一個8位I\O口控制,而各位的共陽極或共陰極分別由相應的I\O口線控制，實現各位的分時選通，這就是動態(tài)掃描顯示方式。
采用動態(tài)掃描顯示方式，每一位LED的選通時間為1-2ms，選通時間太短時發(fā)光太弱，選通時間太長時有閃爍現象同時占用CPU時間太長。
由于人眼有視覺暫留現象，只要每位顯示時間足夠短，就能夠造成多位同時亮的假象。
常用的數字顯示器有多種類型，按顯示方式分，有字型重疊式、點陣式、分段式等。按發(fā)光物質分，有半導體顯示器，又稱發(fā)光二極管（LED）顯示器、熒光顯示器、液晶顯示器、氣體放電管顯示器等。這里采用兩個七段數字顯示器來顯示0-60s的計時。
2、功能說明
本實訓中采用鎖存器74LS273擴展了二個共陽極LED顯示器的段碼，端口地址為74FFFH，位碼由P1口中的兩根口線加反向器直接控制。
按鈕K1接單片機外部中斷源INTO，作為秒表的啟/停開關，按鈕K2接單片機外部中斷源INT1，A完成秒表的歸零.
四,元件清單:
1、AT89C51×1（配40腳插座）
2、或門74LS32×1（配14腳插座）
3、非門74LS04×1（配14腳插座）
4、鎖存器74LS273×1（配20腳插座）
5、微型機械式按鈕×2
6、LED八段（共陽）數碼管×2
7、1/8W電阻：220Ω×8 1KΩ×1
8、電容：22μ×1 30P×2
9、6MHZ晶振×1
10、多孔印刷電路板（100×100）MM×1
五、實訓主要元件及相關知識
1、AT89C51資料參見實訓一。
2、74LS273
（1）管腳排列：
（2）74LS273功能：
74LS273是一種帶清除功能的8D觸發(fā)器，正脈沖觸發(fā)，低電平清除，常用作8位地址鎖存器，其引腳功能如下：
D0-D7：輸入
Q0-Q7：輸出
第一腳MR：主清除端，低電平觸發(fā)，即當為低電平時，芯片被清除，輸出全為0（低電平）
CP（CLK）：觸發(fā)端，上升沿觸發(fā)，即當CP從低到高電平時，D0-D7的數據通過芯片，為0時將數據鎖存，D0-D7的數據不變。
3、74LS20與非門和74LS32或門管腳排列：
4、八段LED數碼管外形和引腳
六、實訓原理圖
七、程序
在指導教師指導下編寫程序
八、操步驟
1、檢查元件質量
2、在印刷電路板上按圖紙焊接安裝單片機及LED數碼管等元件
3、檢查電路質量
4、調試：用MedWin仿真軟件輸入源程序，接好仿真器和做好的控制器
調試、匯編、運行直到滿足要求。
九、技術好：
1、印刷電路板制作整齊美觀
2、先焊接單片機芯片插座（不可將單片機焊在電路板上）
3、焊接光滑、明亮
4、電路鐵頭定期清理干凈
5、安裝AT89C51時動作要輕，不得損壞CPU
十、安全事故
1正確使用設備、儀器儀表，不得損壞儀器儀表
2、正確使用電烙鐵，電烙鐵必須放在專用支架上
3、電烙鐵冷卻后才能收藏
4、安全使用220伏電源插座
5、愛護公物，元件，節(jié)約導線
6、不許在實訓室內打鬧，保證場在整潔
7、嚴禁將元件，器材帶回家中操作
十一、實訓報告提要
1、 寫出設計步驟并畫出原理圖
2、 寫出器件資源報告
3、 寫出源程序
4、 小結實訓收獲及意見