【正文】 模塊開發(fā)的相應(yīng)的功能程序模塊—控制驅(qū)動(dòng)程序、AD/DA 程序、RS232/ RS485 通信程序、液晶顯示程序等均能在開發(fā)板上正確的運(yùn)行，運(yùn)行效果準(zhǔn)確無誤。所有字符在 X 或 Y 方向上應(yīng)一致。同類元件盡可能在 X 或 Y 方向上一致，以便于生產(chǎn)和調(diào)試。蜂鳴器程序流程圖如圖 426 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)41開始定時(shí)器 T0 初始化frq 加一定時(shí)器 T0中斷重裝定時(shí)器 T0 初值翻轉(zhuǎn)蜂鳴器引腳電平Y(jié)N 圖 426 蜂鳴器程序流程圖總結(jié)：針對(duì)硬件模塊設(shè)計(jì)的程序采用了模塊化的方法，可以方便的調(diào)用，大大縮短了程序開發(fā)周期，設(shè)計(jì)的程序能夠使硬件的功能得到充分體現(xiàn)。這個(gè)指令不改變 DDRAM 的內(nèi)容 功能 設(shè)定 0 0 0 0 1 DL X RE X XDL=0/1：4/8 位數(shù)據(jù)RE=1: 擴(kuò)充指令操作RE=0: 基本指令操作 設(shè)定CGRAM 地址0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 設(shè)定 CGRAM 地址 設(shè)定DDRAM 地址0 0 1 0 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0設(shè)定 DDRAM 地址（顯示位址）第一行：80H－87H第二行：90H－97H讀取忙標(biāo)志和地址0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0讀取忙標(biāo)志(BF)可以確認(rèn)內(nèi)部動(dòng)作是否完成，同時(shí)可以讀出地址計(jì)數(shù)器(AC)的值寫數(shù)據(jù)到 RAM1 0 數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù) D7——D0 寫入到內(nèi)部的 RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)讀出RAM 的值1 1 數(shù)據(jù) 從內(nèi)部 RAM 讀取數(shù)據(jù) D7——D0(DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM)擴(kuò)充指令表指 指 令 碼功 能令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 待命模式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 進(jìn)入待命模式，執(zhí)行其他指令都棵終止待命模式卷 動(dòng) 地 址開 關(guān) 開 啟 0 0 0 0 0 0 0 0 1 SRSR=1： 允 許 輸 入 垂 直 卷 動(dòng) 地 址SR=0： 允 許 輸 入 IRAM和 CGRAM地 址S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)37續(xù)表 44 基本指令表 反白 選擇 0 0 0 0 0 0 0 1 R1 R0選擇 2 行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否。指令 8—DDRAM 地址設(shè)置。指令 2—光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。靜態(tài)的也叫鎖存方式，單片機(jī)送出數(shù)據(jù)后控制外圍鎖存器件鎖存數(shù)據(jù)，這樣數(shù)碼管筆段里的電流不變，數(shù)碼管穩(wěn)定顯示，這樣單片機(jī)S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)32可以干別的活不用管數(shù)碼管了。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)：復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0 和讀 1。所有的 ROM 命令都是 8 位，而且這些命令與各個(gè)從機(jī)設(shè)備的唯一 64 位 ROM 代碼相關(guān)，允許主機(jī)在單總線上連接多個(gè)從機(jī)設(shè)備時(shí)，指定操作某個(gè)從機(jī)設(shè)備。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序如圖46所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)25圖 46 DS1302 的讀寫時(shí)序突發(fā)模式下，可以一次性讀出所有日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)或RAM數(shù)據(jù)。輸入的數(shù)據(jù)中，前4位為高虛擬位，中間10位為D/A轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，最后 2位為低于LSB 的位即零。輸入時(shí)SCLK的上升沿把串行輸入數(shù)據(jù)DIN 移入內(nèi)部的16位移位寄存器，SCLK 的下降沿輸出串行數(shù)據(jù)DOUT，片選 CS的上升沿把數(shù)據(jù)傳送至DAC寄存器。ADC0832 接著在第4個(gè)時(shí)鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 矩陣式鍵盤的按鍵編碼處理：將行線和列線依次進(jìn)行數(shù)值編碼，然后進(jìn)行一定規(guī)則的運(yùn)算，就是對(duì)鍵值的編碼。下面分別介紹以上各個(gè)模塊的程序設(shè)計(jì)。ATmega8 有如下特點(diǎn)： 8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時(shí)讀寫的能力，即 RWW)，512 字節(jié) EEPROM，1K 字節(jié) SRAM，32 個(gè)通用 I/O 口線，32 個(gè)通用工作寄存器，三個(gè)具有比較模式的靈活的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器 (T/C)， 片內(nèi) / 外中斷，可編程串行 USART，面向字節(jié)的兩線串行接口，10 位 6 路(8 路為 TQFP 與 MLF 封裝)ADC，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，一個(gè) SPI 串行端口，以及五種可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式。3V 低電平工作時(shí)，只需一個(gè) 20K 的電阻與 Vo 的地相接。MAX485 模塊的原理圖如圖 314 所示：圖 314 MAX485 模塊原理圖單片機(jī)與 MAX485 通過 、 、 相連，分別為接收輸出線、發(fā)送輸入線、發(fā)送/接收使能信號(hào)線。由此可見， RS485 協(xié)議正是針對(duì)遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點(diǎn)通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。第三部分是供電。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分：第一部分是電荷泵電路。引腳排列如圖310所示： VDD：接電源引腳，電源供電～；DQ：數(shù)據(jù)的輸入和輸出引腳；GND：接地圖 310 DS18B20 引腳圖S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)10b 硬件實(shí)現(xiàn)DS18b20溫度傳感器模塊的原理圖如圖311所示：圖 311 DS18b20 溫度傳感器模塊原理圖單片機(jī)與 DS18B20 通過 相連，作為數(shù)據(jù)/控制信號(hào)線。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許 DS1302 進(jìn)行操作。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 TLC5615 有小型和塑料 DIP 封裝，DIP 封裝的 TLC5615 芯片引腳排列如圖 36所示： S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)7圖 36 TLC5615 引腳排列圖引腳功能說明如下： DIN—串行數(shù)據(jù)輸入端； SCLK—串行時(shí)鐘輸入端； CS—芯片選用通端，低電平有效； DOUT—用于級(jí)聯(lián)時(shí)的串行數(shù)據(jù)輸出端； AGND—模擬地； REFIN—基準(zhǔn)電壓輸入端； OUT—DAC 模擬電壓輸出端； VDD—正電源端。ADC0832工作時(shí)，模擬通道的選擇及單端輸入和差分輸入的選擇，都取決于輸S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)6入時(shí)序的配置位。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示： S51 單片機(jī)主控制模塊DA 模塊流水燈模塊蜂鳴器模塊AD 模塊數(shù)碼管模塊LCD12864 模塊LCD1602 模塊MAX485 模塊MAX232 模塊下載器模塊鍵盤模塊DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊測溫模塊圖 31 總體硬件結(jié)構(gòu)框圖S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)4 硬件電路設(shè)計(jì) S51 單片機(jī)主控制模塊S51 單片機(jī)最小系統(tǒng)包括：MCU 、復(fù)位電路、晶振電路。 設(shè)計(jì)原則開發(fā)板系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則： (1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。本開發(fā)板選擇具有 ISP 在線編程功能的 S51 單片機(jī)，該單片機(jī)不需要燒寫器，可在開發(fā)板上 ISP 在線編程，具有廣泛的應(yīng)用前景。S51 單片機(jī)除兼容 C51 單片機(jī)外，還具有工作頻率 0 至 33MHz 的高工作頻率；可以滿足絕大多數(shù)的實(shí)際應(yīng)用開發(fā)需求，在開發(fā)板上使用十分方便。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)；(2)系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開發(fā)； (3)硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。原理圖如圖 32 所示： 圖 32 S51 單片機(jī)主控制模塊原理圖 采用按鍵復(fù)位方式，選取晶振為 12MHZ，系統(tǒng)機(jī)器周期為 1us。當(dāng)差分輸入時(shí)，要分配輸入通道的極性，兩個(gè)輸入通道的任何一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。 b 硬件實(shí)現(xiàn)DA 模塊的原理圖如圖 37 所示：圖 37 DA 模塊原理圖單片機(jī)與 TLC5615 通過 、 相連，分別為片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、數(shù)據(jù)輸入信號(hào)線。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。如果在傳送過程中置 RST 為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/ O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 串行通信模塊a RS232 串行通信模塊RS232 是由電子工業(yè)協(xié)會(huì) (Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。15 腳 DNG、16 腳 VCC（+5V） 。MAX485 的引腳和結(jié)構(gòu)如下圖 313 所示：圖 313 MAX485 的引腳和結(jié)構(gòu)該芯片采用單一電源+5 V 工作，額定電流為 300 μA，采用半雙工通訊方式。 顯示模塊a 數(shù)碼管模塊(1) 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)采用 8 位數(shù)據(jù)緩沖器 74HC573，其功能表如下表 31 所示：表 31 74HC573 功能表INPUT OUTPUTSOPERATINGMODES OE LE DNINTERNALLATCHES Q0 to Q7L H L L Lenable and read registerL H H H HL L I L LLatch and read registerL L h H HH L I L ZLatch register and disable outputsH L h H Z注意：H=高電平S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)13h=要保持高電平到低電平轉(zhuǎn)變時(shí)一個(gè)建立周期以上的高電平L=低電平I=要保持高電平到低電平轉(zhuǎn)變時(shí)一個(gè)建立周期以上的低電平Z=高組態(tài) 選用 74HC573 增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，提高數(shù)碼管顯示亮度。適用于～5V 寬范圍工作電壓的系統(tǒng)。工作于空閑模式時(shí) CPU 停止工作，而 SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時(shí)晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時(shí)器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC 噪聲抑制模式時(shí)終止 CPU 和除了異步定時(shí)器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)噪聲；Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時(shí)具有快速啟動(dòng)能力。 鍵盤模塊程序設(shè)計(jì)矩陣式鍵盤的按鍵識(shí)別方法為：判斷鍵盤中有無鍵按下：將全部行線 KEY0KEY3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。 鍵盤程序流程圖如圖 41 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)21開始鍵盤掃描有鍵按下取鍵值YN原有鍵值不變鍵值送 P0口選通數(shù)碼管圖 41 鍵盤程序流程圖鍵盤采用的是行掃描法確定鍵值，在程序中具體是這樣掃描鍵盤的：將鍵盤掃描碼送入 P2 口，先是使行線依次為低電平，順序?yàn)镵EY KEYKEYKEY4，在某一行線為低電平的狀態(tài)下，讀取 P2 口的狀態(tài)，將狀態(tài)值依次右移四位，這樣便將 KEY5KEY8 的狀態(tài)值移到了低四位，再將高四位狀態(tài)值置一，將處理后的狀態(tài)值與當(dāng)前的掃描碼比較，如果此時(shí)的狀態(tài)值與四個(gè)掃描碼中的一個(gè)相同，證明有鍵按下，此時(shí)保存掃描碼的數(shù)組下標(biāo)和與狀態(tài)值相等的掃描碼數(shù)組下標(biāo)，并將兩個(gè)值按照鍵盤編碼值進(jìn)行某一規(guī)則的四則運(yùn)算后返回給主函數(shù)中的某一變量；如果在全部行線依次為低電平情況下的狀態(tài)值與四個(gè)掃描碼中沒有一個(gè)相同，證明沒有鍵按下，返回1 到主函數(shù)。數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位(D7～D0)；輸出完轉(zhuǎn)換結(jié)果后，又以最低位開始重新輸出一遍數(shù)據(jù)(D7～D0) ，兩次發(fā)送的最低位共用。當(dāng)片選 CS為高電平時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)DIN 不能由時(shí)鐘同步送入移位寄存器；輸出數(shù)據(jù)DOUT保持最近的數(shù)值不變而不進(jìn)入高阻狀態(tài)。b DA 程序流程圖DA 程序流程圖如圖 45 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計(jì)24開始TLC5615 片選使能時(shí)鐘上升沿讀取數(shù)據(jù)12 位數(shù)據(jù)讀取完畢TLC5615 片選禁能YN圖 45 DA 程序流程圖 DS1302 時(shí)鐘模塊程序設(shè)計(jì)a DS1302 的工作時(shí)序DS1302 的復(fù)位特征和時(shí)鐘控制要求：復(fù)位(～RST) 輸入有兩種功能：首先，用于接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，用于終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送。b DS1302 的寄存器DS1302 共有12 個(gè)寄存器，其中有7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼格式?？砂l(fā)送的 ROM 命令有：讀 ROM，匹配 ROM，搜索 ROM，跳過 ROM，超ROM，超速跳過 ROM，條件查找 ROM。這些信號(hào)當(dāng)中，除了應(yīng)答信號(hào)是由從機(jī)發(fā)給主機(jī)的以外，其他的信號(hào)都是由主機(jī)發(fā)出同步信號(hào)，并且發(fā)送所有的命令和數(shù)據(jù)都是從字節(jié)的低位開始的。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)單片機(jī)的 P 口資源和時(shí)間耗用很少，但是數(shù)碼管的外圍輔助電路復(fù)雜。指令 3—光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S：屏幕上所有文字是否左移或者右移。指令 9—讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。初始值 R1R0＝00，第一次設(shè)定為反白顯示，再次設(shè)定變回正常 睡眠 模式 0 0 0 0 0 0 1 SL X XSL=0：進(jìn)入睡眠模式SL=1：脫離睡眠模式 擴(kuò)充 功能 設(shè)定0 0 0 0 1 CL X RE G 0CL=0/1：4/8 位數(shù)