【文章內(nèi)容簡介】 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 7 MC9S12XS128 的 112 引腳封裝圖 輸入輸出端口功能和配置 通用 I/O 通過配置相應(yīng)寄存器位，可以設(shè)置為輸入 /輸出端口、驅(qū)動(dòng)能力、內(nèi)置上拉 /下拉電阻使用、中斷輸入方式等多種功能。下面我們以 80 引腳的 MC9S12XS128 單片機(jī)討論其各個(gè) I/O 的配置和功能 : PORTA 口 PORTA 為通用 I/O 口 , 共 8 個(gè) ,作為通用數(shù)字 I/O 口使用 ,未集成特殊功能 .主要配置寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器 PORTA、數(shù)據(jù)方向寄存 DDRA、上拉電阻控制寄存器 PUCR 和驅(qū)動(dòng)控制寄存器 RDR。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 PORTA 通過寫 1/0 使單片機(jī)對(duì)應(yīng)引腳輸出高低電平，或通過讀取數(shù)據(jù)寄存器獲得對(duì)應(yīng)引腳的高低電平值 。例： PORTA_PB0=1 DDRA DDRA 寄存器配置引腳為輸出口還是輸入口，“ 0”，輸入口；“ 1”，輸出口。 MCU 復(fù)位后， DDRA 值為 0x00, 引腳默認(rèn)為輸入口。例： DDRA=0xFF //配置 PORTA 口為輸出 c. 上拉電阻控制寄存器 PUCR PORTA 、 PORTB、 PORTE、 PORTK 端口都有內(nèi)置上拉電阻，它們共用上拉電阻控制寄存器 PUCR 。 PUCR 的 0 位分別設(shè)置這 4 個(gè)端口?！?1”對(duì)應(yīng)端口上拉電阻使能 ；“ 0”上拉電阻禁止。 PUCR 第 6 位設(shè)置 BKGD 引腳上拉電阻 , 復(fù)位為 1,默認(rèn)使用上拉。 例： PUCR_PUPAE=1 //使能 PORTA 上拉電阻 d. 驅(qū)動(dòng)控制寄存器 RDR 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 當(dāng) PORTA 、 PORTB、 PORTE、 PORTK 端口設(shè)置為輸出口時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制寄存器 RDR的 0 位分別設(shè)置這 4 個(gè)端口的輸出驅(qū)動(dòng)能力?！?1”輸出驅(qū)動(dòng)能力降低；“ 0”正常輸出驅(qū)動(dòng)方式。 . 2. PORTB 口 PORTB 為通用數(shù)字 I/O 口 , 共 8 個(gè)。其使用與 PORTA 基本一樣。主要配置寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器 PORTB、數(shù)據(jù)方向寄存 DDRB。上拉電阻控制寄存器 PUCR 和驅(qū)動(dòng) 控制寄存器RDR 與 PORTA 、 PORTB、 PORTE、 PORTK 共用。 PORTB DDRB . 3. PORTE 口 PORTE 可作為通用數(shù)字 I/O 口使用 , 80 封裝也有共 8 個(gè)引腳。其使用與 PORTA 基本一樣。但是 PORTE 中集成了外部中斷輸入功能，其 PE0/XIRQ 和 PE1/IRO 引腳可作為外部中斷南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 輸入。并且這兩位只能作為輸入口使用。主要配置寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器 PORTE、數(shù)據(jù)方向寄存 DDRE。 PORTE DDRE PORTK 口 PORTK 為通用數(shù)字 I/O 口。但從前表可以看出 112 封裝單片機(jī) PORTK 口有 7 個(gè)， 80封裝和 64 封裝沒有 PORTK 口。其使用與 PORTA 基本一樣。主要配置寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器 PORTK、數(shù)據(jù)方向寄存 DDRK。 PORTH 口 PORTH 可作為通用數(shù)字 I/O 口使用 , 也集成了外部中斷輸入功能。但 80 封裝沒有PORTH 口，在此不作詳細(xì)描述。 PORTT 、 PORTS 、 PORTM 、 PORTP 、 PORTH 、 PORTJ 此 6 個(gè)端口的寄存器名稱和功能基本上是一樣的。主要配置寄存器有：數(shù)據(jù)寄存器PTx、輸入寄存器 PTIx、數(shù)據(jù)方向寄存 DDRx、驅(qū)動(dòng)控制寄存器 RDRx、上拉 /下拉使能寄存器 PERx 和上拉 /下拉選擇寄存器 PPSx 共 6 個(gè)寄存器。因 PORTP 、 PORTH 、 PORTJ三個(gè)端口具有外部中斷功能，增加了中斷使能寄存器 PIEx 和中斷標(biāo)志寄存器 PIFx 兩個(gè)寄存器。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 11 PTx: 與通用通用 I/O 口的數(shù)據(jù)寄存器操作和功能基本一樣。只是 PORTJ只能對(duì)最低兩位和最高兩位進(jìn)行有效操作。 PTIx 輸入寄存器是只讀寄存器，對(duì)應(yīng)引腳為輸入時(shí)，讀取 PTIx 返回引腳電平值。 DDRx:與通用 I/O 口的數(shù)據(jù)方向寄存器操作和功能基本一樣。 RDRx 與通用 I/O口的驅(qū)動(dòng)控制寄存器 RDR操作和功能基本一樣。“ 1”輸出驅(qū)動(dòng)能力為正常時(shí)的 1/5；“ 0”正常輸出驅(qū)動(dòng)方式。 /下拉使能寄存器 PERx “ 1”選擇使用內(nèi)部上拉 /下拉電阻，“ 0”禁用，復(fù)位值為 0。 /下拉選擇寄存器 PPSx “ 1”選擇使用內(nèi)部下拉電阻，“ 0”選擇使用內(nèi)部上拉電阻，復(fù)位值為 0。 PORTP 、 PORTH 、 PORTJ 具有外部中斷功能 ,當(dāng)對(duì)應(yīng)引腳使能中斷時(shí)，則 PPSx 對(duì)應(yīng)位為“ 1”時(shí)，中斷為下降沿出發(fā)，“ 0”中斷為上升沿出發(fā)。 PIEx PORTP、 PORTH 、 PORTJ 中斷使能位 ,“ 1”允許中斷，“ 0”禁止中斷，復(fù)位為 0。 PIFx 使用中斷時(shí)，對(duì)應(yīng)引腳的中斷標(biāo)志位。向?qū)?yīng)位寫“ 1”清除中斷標(biāo)志位。 本章小結(jié) 本章主要介紹了一下 MC9S12XS128 的相關(guān)特性， 認(rèn)真了解一下對(duì)本次設(shè)計(jì)以及今后的發(fā)展還是很有幫助的。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 第四章硬件設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)?zāi)K 圖 整體原理圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊 PCF8563T 是低功耗的 CMOS 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷芯片，它提供一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)中斷輸出和掉電檢測器，所有數(shù)據(jù)和地址通過 I2C 總線接口串行傳遞，最大總線速度為400kbits/s，每次讀寫數(shù)據(jù)后，內(nèi)嵌的地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量。 圖 管腳配置圖 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 圖 管腳描述表 圖 實(shí)時(shí)時(shí)鐘原理圖 電源模塊 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 15 圖 電源模塊 核心板晶振模塊 核心板上有兩種頻率的晶振，一種是 8MHz 的晶振，此晶振是為了避免高頻信號(hào)的干擾和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，兩個(gè)電容都采用 27pF；另外一種是 的無源晶振，此晶振是讓系統(tǒng)在空閑時(shí)能夠處于超低功耗并且同時(shí)提供準(zhǔn)確的喚醒時(shí)鐘，兩個(gè)電容同樣均采用 27pF。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 16 圖 晶振模塊原理圖 BDM 模塊 圖 原理圖 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 背景調(diào)試模式 BDM 模式即背景調(diào)試模式 (Background Debug Mode)，是當(dāng)前 MCU 普遍采用的調(diào)試方式之一，它可用來進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，在線調(diào)試和編程，應(yīng)用程序的下載和在線更新。因?yàn)?BDM控制模塊不寄居在 CPU 中，所以 BDM 硬件命令可以在 CPU 正常運(yùn)行時(shí)被并行執(zhí)行，其他的 BDM 命令是基于固件的，且必須在 CPU 處于背景調(diào)試模式下才能被執(zhí)行。 BDM 模塊利用 CPU的空閑周期和 CPU進(jìn)行通信，必要時(shí)可以從 CPU的工作周期中偷取一個(gè)周期。 串行接口 BDM 串行接口通過 BKGD 引腳和外部主機(jī)進(jìn)行通信單線通信，該引腳需要一個(gè)外部控制器在 BKGD 引腳上產(chǎn)生一個(gè)下降沿來指示位通信的開始，每一位的傳遞需要至少 16 個(gè) E時(shí)鐘周期。 BKGD 是一個(gè)漏極開路驅(qū)動(dòng)的引腳，平時(shí)靠內(nèi)部上拉電阻維持高電平。可以被外部控制器或者 MCU 驅(qū)動(dòng)。如果在兩個(gè)下降沿之間的時(shí)間超過 512 個(gè) E 時(shí)鐘周期則會(huì)產(chǎn)生超時(shí)，此時(shí)硬件將清除命令寄存器。目前常用的 BDM 調(diào)試頭如圖所示。 圖 調(diào)試插頭引腳定義 串口模塊 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 串口模塊原理圖 紅外模塊 一般的紅外遙控系統(tǒng)是由紅外遙控信號(hào)發(fā)射器、紅外遙控信號(hào)接收器和微控制器及其外 圍電路等三部分構(gòu)成的。遙控信號(hào)發(fā) 射器用來產(chǎn)生遙控編碼脈沖，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管輸出紅外 遙控信號(hào)，遙控接收頭完成對(duì)遙控信號(hào)的放大、檢波、整形、解調(diào)出遙控編碼脈沖。遙控編 碼脈沖是一組組串行二進(jìn)制碼，對(duì)于一般的紅外遙控系統(tǒng)，此串行碼輸入到微控制器，由其 內(nèi)部 CPU 完成對(duì)遙控指令解碼，并執(zhí)行相應(yīng)的遙控功能。南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 圖 紅外按鍵模塊原理圖 屏蔽儀模塊 主要就是考試時(shí)屏蔽學(xué)生的手機(jī)信號(hào)防止其舞弊行為。 圖 屏蔽儀模塊原理圖 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 本章小結(jié) 本章主要介紹了本次實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)計(jì)，其中包括開發(fā)板各個(gè)模塊的說明，最后聯(lián)合軟件來實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)的相關(guān)功能。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 第五章軟件設(shè)計(jì) include include include include include include include include include include include include include include include include include include void Delay1s(void) 。 void SetSts(byte sts)。 void InitIO(void)。 void InitVar(void)。 // 初始化所有全局變量 void CloseLcd(void)。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 void DisplayTime(void)。 byte TimeAlarm(void)。 void UNTestCtl(void)。 void TestingCtl(byte work)。 byte GetKey(void)。 byte SetParam(byte key)。 byte DetectStS(byte key) 。 byte SetParam1(byte key,byte *dat)。 void SetDate(void)。 void SetCur(byte CursorID)。 void set1(byte mode)。 byte KeyDetect(byte key,byte work)。 void ClassModeSet(void)。 void InitVar_class(void)。 void InitVar_3(void)。 void InitVar_4(void)。 void InitVar_6(void)。 void InitVar_set(void)。 word ticks。 enum WORK_STS { STS_CLASS=0, STS_KAOSHI3=1, STS_KAOSHI4=2, STS_KAOSHI6=3, STS_SET=4, } void main(void) { byte n,key。 static byte num=0。 南昌工程學(xué)院本 (專 )科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 static byte PreSts。 byte holdtime=0。 byte holdtime1=0。 byte holdtime2=0。 byte holdtime3=0。 byte ChangeTime=0。 PE_low_level_init()。 InitIO()。 InitVar()。 for(n=0。n50。n++) DbgDelay()。 worksts=0。 for(。) { while(!_50msFlag) {。}。 _50msFlag = FALSE。 if((GetTick()ticks) 20) //1 秒讀取一次時(shí)間 { ReadDate(date,4)。 //時(shí)間為 BCD 編碼 seconds = BCD2Hex(date[0]) 。 minutes = BCD2Hex(date[1])。 hours = BCD2Hex(date[2])。 } key=GetKey()。 if(key==(SWITCH_KEY+KEY_HOLD)) holdtime++。