【正文】 inj=j。S51 開發(fā)板的設(shè)計446 結(jié)論通過兩個多的畢業(yè)設(shè)計，完成了 S51 開發(fā)板的設(shè)計，詳細(xì)對開發(fā)板進(jìn)行了硬件設(shè)計，在硬件設(shè)計合理的情況下，對硬件驅(qū)動程序也進(jìn)行了一定程度的開發(fā)。按照均勻分布，重心平衡，版面美觀的標(biāo)準(zhǔn)來優(yōu)化布局。c LCD12864 顯示程序 模塊控制芯片提供兩套控制命令，基本指令和擴充指令見表 44：S51 開發(fā)板的設(shè)計36表 44 基本指令表和擴充指令表指 指 令 碼 功 能令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 將 DDRAM填 滿 20H， 并 且 設(shè) 定 DDRAM的 地址 計 數(shù) 器 (AC)到 00H地址歸位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X設(shè) 定 DDRAM的 地 址 計 數(shù) 器 (AC)到 00H， 并且 將 游 標(biāo) 移 到 開 頭 原 點 位 置。S51 開發(fā)板的設(shè)計33b LCD1602 顯示程序1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如表 42 所示：表 42 控制指令表序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRAM 或 DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602 液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。主機和從機之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，所有的數(shù)據(jù)都是從低位開始讀寫的。DS1302 的數(shù)據(jù)輸入輸出：向DS1302 寫入數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在控制字節(jié)輸入后的下一個SCLK周期的上升沿被寫入，多余的SCLK 將被忽略。并在液晶或數(shù)碼管上顯示出來。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。 下載器模塊ATmega8 是基于增強的 AVR RISC 結(jié)構(gòu)的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。只需要一個信號控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。8 腳（R2IN） 、9 腳（ R2OUT） 、10 腳（T2IN） 、7 腳（T2OUT ）為第二數(shù)據(jù)通道。 測溫模塊a DS18B20 簡介DS18B20 是DALLAS 半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，是一種單總線溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，有兩種封裝形式分別為3腳PR35封裝和16腳SSOP封裝。主要性能指標(biāo)有：31 字節(jié)帶后備電池的 RAM 用于數(shù)據(jù)存儲；串行 I/O 口，管腳數(shù)量少；寬范圍工作電壓：～；工作電壓 時，電流小于 300nA；讀/寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時有兩種傳送方式—單字節(jié)傳送和突發(fā)模式傳送；8 腳 DIP 封裝或其他可選封裝方式；簡單的 3 線接口；與 TTL 兼容(Vcc = 5V)；可選工業(yè)級溫度范圍： 40℃～+ 85℃；與 DS1202 兼容。主要性能指標(biāo)有：功耗低，只有 15mW；8 位分辨率，逐次逼近型，基準(zhǔn)電壓為 5V；輸入模擬信號電壓范圍為 0～5V ；輸入和輸出電平與TTL 和 CMOS 兼容；在 250kHz 時鐘頻率時，轉(zhuǎn)換時間為 32us；具有兩個可供選擇的模擬輸入通道。S51 開發(fā)板的設(shè)計22 系統(tǒng)方案 總體設(shè)計方案本開發(fā)板共分為十四個模塊，分別是：S51 單片機主控制器模塊、鍵盤模塊、AD 模塊、DA 模塊、DS1302 時鐘模塊、測溫模塊、MAX232 模塊、MAX485 模塊、數(shù)碼管模塊、LCD1602 模塊、LCD12864 模塊、下載器模塊、流水燈模塊、蜂鳴器模塊。利用程序開發(fā)語言開發(fā)程序并實現(xiàn) ISP 在線下載到單片機，無需配置單獨的下載器。這樣，一個端口（如 P2 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（9 鍵） ，在需要的按鍵數(shù)較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 DS1302 時鐘模塊a DS1302 簡介DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘芯片，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進(jìn)行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達(dá) ～。只有在 SCL K 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。MAX485 芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，內(nèi)部含有一個驅(qū)動器和接收器。*注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。如果要再進(jìn)行一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換，片選CS必須再次從高向低跳變，后面再輸入啟動位和配置位。如果在傳送過程中～RST置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，并且I/ O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。當(dāng)成功執(zhí)行上述某個 ROM 操作命令后，總線可以發(fā)出一個 RAM 命令來訪問和控制 RAM。因此在將段碼送至 P0 口的同時，還要用P1 口送出位碼片選中要顯示的數(shù)碼管，這樣片選中的數(shù)碼管就會顯示特定的數(shù)字。指令 11—讀數(shù)據(jù)。再參考原理圖根據(jù)信號流向規(guī)律，放置其它原器件。在 PC 機上安裝 ISP 在線下載器驅(qū)動，打開燒寫器軟件，選擇燒寫單片機類型，加載FLASH，點擊編程，即可把程序燒錄到單片機中。for(j=0。return (ini*4+inj)。由于該開發(fā)板可以完成單片機各類通用實驗以及各種軟硬件測試，且具有操作簡單，性價比高的特點，因此具有一定的實用價值和現(xiàn)實意義。 元件的放置要便于調(diào)試和維修，大元件邊上不能放置小元件，需要調(diào)試的元件周圍應(yīng)有足夠的空間。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 擴充 功能 設(shè)定0 0 0 0 1 CL X RE G 0CL=0/1：4/8 位數(shù)據(jù)RE=1: 擴充指令操作RE=0: 基本指令操作G=1/0：繪圖開關(guān) 設(shè)定繪圖RAM 地址0 0 1 0AC6 0AC5 0AC4 AC3AC3 AC2AC2 AC1AC1 AC0AC0設(shè)定繪圖 RAM先設(shè)定垂直(列)地址 AC6AC5…AC0再設(shè)定水平(行)地址 AC3AC2AC1AC0將以上 16 位地址連續(xù)寫入即可當(dāng) IC1 在接受指令前，微處理器必須先確認(rèn)其內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀BF 標(biāo)志時，BF 需為零，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查BF 標(biāo)志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延長一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成。指令 3—光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，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。這些信號當(dāng)中，除了應(yīng)答信號是由從機發(fā)給主機的以外，其他的信號都是由主機發(fā)出同步信號，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。b DS1302 的寄存器DS1302 共有12 個寄存器，其中有7 個寄存器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD 碼格式。當(dāng)片選 CS為高電平時，串行輸入數(shù)據(jù)DIN 不能由時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)。 鍵盤程序流程圖如圖 41 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計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，順序為KEY 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，如果此時的狀態(tài)值與四個掃描碼中的一個相同，證明有鍵按下，此時保存掃描碼的數(shù)組下標(biāo)和與狀態(tài)值相等的掃描碼數(shù)組下標(biāo)，并將兩個值按照鍵盤編碼值進(jìn)行某一規(guī)則的四則運算后返回給主函數(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)值與四個掃描碼中沒有一個相同，證明沒有鍵按下，返回1 到主函數(shù)。工作于空閑模式時 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，異步定時器繼續(xù)運行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)；ADC 噪聲抑制模式時終止 CPU 和除了異步定時器與 ADC 以外所有 I/O 模塊的工作，以降低 ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲；Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運行，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，同時具有快速啟動能力。 顯示模塊a 數(shù)碼管模塊(1) 數(shù)碼管驅(qū)動采用 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13h=要保持高電平到低電平轉(zhuǎn)變時一個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)變時一個建立周期以上的低電平Z=高組態(tài) 選用 74HC573 增強驅(qū)動能力，提高數(shù)碼管顯示亮度。15 腳 DNG、16 腳 VCC（+5V） 。 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 (Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng)差分輸入時，要分配輸入通道的極性，兩個輸入通道的任何一個通道都可作為正極或負(fù)極。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。本開發(fā)板選擇具有 ISP 在線編程功能的 S51 單片機，該單片機不需要燒寫器，可在開發(fā)板上 ISP 在線編程，具有廣泛的應(yīng)用前景。硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示： S51 單片機主控制模塊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 實時時鐘模塊測溫模塊圖 31 總體硬件結(jié)構(gòu)框圖S51 開發(fā)板的設(shè)計4 硬件電路設(shè)計 S51 單片機主控制模塊S51 單片機最小系統(tǒng)包括：MCU 、復(fù)位電路、晶振電路。 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—串行時鐘輸入端； CS—芯片選用通端，低電平有效； DOUT—用于級聯(lián)時的串行數(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。當(dāng) RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許 DS1302 進(jìn)行操作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由此可見， RS485 協(xié)議正是針對遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。3V 低電平工作時，只需一個 20K 的電阻與 Vo 的地相接。下面分別介紹以上各個模塊的程序設(shè)計。ADC0832 接著在第4個時鐘下降沿輸出轉(zhuǎn)換數(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。所有的 ROM 命令都是 8 位，而且這些命令與各個從機設(shè)備的唯一 64 位 ROM 代碼相關(guān)，允許主機在單總線上連接多個從機設(shè)備時，指定操作某個從機設(shè)備。靜態(tài)的也叫鎖存方式，單片機送出數(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S51 開發(fā)板的設(shè)計32可以干別的活不用管數(shù)碼管了。指令 8—DDRAM 地址設(shè)置。蜂鳴器程序流程圖如圖 426 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計41