【正文】 指令 11—讀數(shù)據(jù)。指令 7—字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。指令 4—顯示開關(guān)控制。（說明：1 為高電平、0 為低電平）指令 1—清顯示，指令碼 01H，光標復(fù)位到地址 00H 位置。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。動態(tài)的也叫掃描方式，是利用發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)和人眼的視覺暫留效應(yīng)來實現(xiàn)的，只要在在一定時間內(nèi)數(shù)碼管的筆段亮的頻率夠快，人眼就看不出閃爍，一般外圍硬件較少，但是對單片機資源耗用巨大。 串行通信模塊程序設(shè)計a RS232 通信模塊程序設(shè)計單片機通過 MAX232 與 PC 機通訊程序流程圖 413 所示： S51 開發(fā)板的設(shè)計30開始串口初始化保存數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)RI 等于 1YNTI 等于 1RI 置零TI 置零YN413 單片機通過 MAX232 與 PC 機通訊程序流程圖在 PC 機串口調(diào)試助手的發(fā)送窗口發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機，單片機接收到數(shù)據(jù)后發(fā)送給 PC 機，并在串口調(diào)試助手接收窗口中顯示。所有的單總線器件要求采用嚴格的通信協(xié)議，以保證數(shù)據(jù)的完整性。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。在主機檢測到應(yīng)答信號后，主機可以發(fā)出 ROM 操作命令之一。 測溫模塊程序設(shè)計a DS18B20 的工作時序單總線在任何時刻只能有一個控制信號或數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)要能在單片機和單總線芯片之間實現(xiàn)可靠的傳送，遵循單總線處理次序通信協(xié)議，確保數(shù)據(jù)有條不紊地傳送，單總線處理次序圖如圖48所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計27圖 48 單總線處理次序圖處理次序操作時，一般有以下 4 個過程：(1)初始化。數(shù)據(jù)寫入時從低位(位0) 開始；同樣，從DS1302 讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)在緊跟控制字節(jié)后的下一個SCLK的下降沿讀出，讀出數(shù)據(jù)時也是從低位(0位) 到高位(7位) ，只要～RST 保持高電平，額外的SCLK將導(dǎo)致數(shù)據(jù)字節(jié)的持續(xù)讀出，這個特性用于實現(xiàn)該芯片的突發(fā)讀模式。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)。如果使用TL5615的級聯(lián)功能，來自DOUT的數(shù)據(jù)需要輸入16位時鐘下降沿，因此完成一次數(shù)據(jù)輸入需要16個時鐘周期，輸入的數(shù)據(jù)也應(yīng)為16位。這里，為了使時鐘的內(nèi)部饋通最小，當(dāng)片選CS 為高電平時，輸入時鐘SCLK應(yīng)當(dāng)為低電平。 DA 模塊程序設(shè)計a TLC5615 的工作時序 TLC5615 的工作時序如圖 44 所示：圖 44 TLC5615 的時序圖由時序圖可以看出，當(dāng)片選CS為低電平時，輸入數(shù)據(jù) DIN由時鐘SCLK 同步輸入或輸出，而且最高有效位在前，低有效位在后。如果要再進行一次模/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。轉(zhuǎn)換開始后，經(jīng)過一個時鐘周期延遲，以使選定的通道穩(wěn)定。 AD 模塊程序設(shè)計a ADC0832 的工作時序ADC0832 的工作時序圖如圖 42 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計22圖 42 ADC0832 的工作時序圖當(dāng)CS 由高變低時，選中ADC0832。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 分模塊程序設(shè)計依據(jù)開發(fā)板上硬件資源，進行程序的開發(fā)，在軟件的設(shè)計過程中，采用模塊化的設(shè)計方法，依次分別為每個模塊設(shè)計軟件。 其他模塊 流水燈模塊、蜂鳴器模塊的原理圖如圖 3圖 321 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計19 圖 320 流水燈模塊原理圖 圖 321 蜂鳴器模塊原理圖如圖 320 所示流水燈模塊包含 8 個 LED 燈，單片機的 P0 口接 10K 上拉電阻，八個 LED 的負極依次連接單片機 P0 口的 8 個引腳，八個 LED 的正極依次與 510 歐姆的排阻的八個端子相連，排阻的公共端連接短路插針的一端，短路插針的另一端與電源相連，因此，若將短路插針用短路帽短路，則八個 LED 的正極上拉到高電平， LED 低電平點亮。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間， ATmega8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達 1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。*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。模塊內(nèi)置升壓電路，無需負壓，配置 LED背光。(2) 硬件實現(xiàn)：數(shù)碼管模塊的原理圖如圖 315 所示：圖 315 數(shù)碼管模塊原理圖單片機與 74HC573 通過 、 、 、相連，作為段碼信號線；與 74HC138 通過 、 、 相連，作為片選信號線。同時將 A 和 B 端之間加匹配電阻，一般可選 100Ω的電阻。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。200 mV；最大傳輸速率可達 Mb/s。b RS485 串行通信模塊RS232 由于傳輸速率慢，傳輸距離短，傳輸信號易受外界的干擾等缺點。TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT 輸出。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。是 PC 機與單片機串口進行通訊的電平轉(zhuǎn)換芯片。RS232 與 TTL 電路之間需要進行電平和邏輯關(guān)系的變換。本文采用的是3腳PR35封裝，其具有以下特點：采用了單總線技術(shù)，傳感器直接以二進制輸出被測溫度，可通過串行口線，也可與單機通過I/O 口連接；測量溫度范圍為： 55℃～+125℃，測量精度高達+℃；內(nèi)含寄生電源，在兩線方式下可通過數(shù)據(jù)線提供寄生電源，而不需要再單獨供電；轉(zhuǎn)換時間在分辨率為12位（℃）時最大為750ms；用戶可分別對每個器件設(shè)定溫度上下限；DS18B20 在使用時不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)；電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；每個DSl8B20 器件對應(yīng)一個唯一的 64 位長的序號，該序號值存放 ROM中，可通過序號匹配實現(xiàn)多點測溫。只有在 SCL K 為低電平時，才能將 RST 置為高電平。RST 輸入有兩種功能：RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；RST 提供了終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) Vcc2 低于 Vcc1 時，DS1302 由 Vcc1 供電。DS1302 的引腳如圖 38 所示： 圖38 DS1302引腳圖Vcc1 為后備電源，Vcc2 為主電源。 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、秒進行計時，且具有閏年補償功能，工作電壓寬達 ～。主要性能指標有：10 位 CMOS 電壓輸出；5V 單電源供電；與 CPU 三線串行接口；最大輸出電壓可達基準電壓的二倍；輸出電壓具有和基準電壓相同極性；建立時間 ；內(nèi)部上電復(fù)位；低功耗，最大僅 。開發(fā)板可外接模擬信號，也可由電位器 RR8 將+5V 分壓后提供兩路模擬信號。ADC0832 有 DIP 和 SOIC 兩種封裝，DIP 封裝的， ADC0832 引腳排列如圖 34所示：圖 34 ADC0832 引腳圖各引腳說明如下：CS—片選端，低電平有效；CH0，CH1 —兩路模擬信號輸入端；D I—兩路模擬輸入選擇輸入端；DO—模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端；CLK—串行時鐘輸入端；VCC /REF—正電源端和基準電壓輸入端；GND—電源地。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。S51 開發(fā)板的設(shè)計33 硬件部分 硬件結(jié)構(gòu)框圖總體硬件結(jié)構(gòu)主要包括：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。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用 CPU 時間；(4)系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。其中以 S51 單片機作為核心控制器；鍵盤模塊用來向單片機輸入特定編碼的信息；AD 模塊用來實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換；DA 模塊用來實現(xiàn) DA 轉(zhuǎn)換；DS1302 時鐘模塊用來實現(xiàn)實時時鐘；測溫模塊用來測量環(huán)境溫度；RS232 模塊和 RS485 模塊通過電平轉(zhuǎn)換實現(xiàn)通信；數(shù)碼管模塊用來顯示簡單的數(shù)字、字母；LCD1602 模塊用來顯示字母、數(shù)字、符號；LCD12864 模塊用來顯示圖像、符號、漢字；下載器模塊用來實現(xiàn) S51 單片機的 ISP 在線編程；流水燈模塊用來顯示單片機 I/O 口電平的變化；蜂鳴器模塊用來發(fā)出聲音。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。但是單片機學(xué)習(xí)效果的優(yōu)劣直接取決于單片機的選擇，C51 系列單片機內(nèi)部具有 128 字節(jié) RAM、5個中斷源、32 條 I/O 口線、2 個 16 位定時器、4KB 的程序存儲器、一個全雙工異步串行口。針對各個硬件模塊開發(fā)了相應(yīng)的軟件模塊，包括各個控制驅(qū)動程序、AD/DA 程序、RS232/ RS485 通信程序、液晶顯示程序等。第十三周至第十四周 撰寫畢業(yè)論文，做 PPT，準備答辯4．指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師(簽字)：　　　　　　 年 月 日說明：本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計) 正式開始的第 1 周周五之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。（2）掌握硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的基本知識，學(xué)會使用基本的設(shè)計軟件，依據(jù)總體的設(shè)計方案對單片機進行軟硬件開發(fā)。 對軟硬件設(shè)計仿真驗證功能無誤后，將 Protel 繪制的 PCB 進行加工、焊接元器件，制作出 S51 開發(fā)板及下載器。（2）研究設(shè)計單片的最小系統(tǒng)及外圍電路，在 Protel 中進行電路的設(shè)計；解決思路是查閱資料，在 Protel 中對單片機的各個功能模塊進行外部電路的設(shè)計，在實現(xiàn)各個模塊的功能的前提下充分合理利用單片機的內(nèi)部資源和外圍接口，以求最大限度的發(fā)揮單片機的功能。利用 C 語言開發(fā)程序并實現(xiàn) ISP 在線下載到單片機，將二者有機的結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。為了節(jié)約成本、只需簡潔操作即可燒寫單片機，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。單片機控制系統(tǒng)正以空前的速度取代著經(jīng)典電子控制系統(tǒng)，單片機的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)已成為大學(xué)生的必備技能。起 止 時 間 工 作 內(nèi) 容主要參考書目(資料) 相關(guān)論文（電子版） ；《 新概念 51 單片機 C 語言教程》 ；《 新編 MCS51 單片機應(yīng)用設(shè)計》 ；《 51 單片機 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計實例精講》 ；及相關(guān)網(wǎng)站 計算機、S51 控制器及外圍元件、相關(guān)傳感器、配套軟件除每周定時具體指導(dǎo)外，學(xué)生有問題也可隨時聯(lián)系指導(dǎo)。 第三周至第五周 使用 Protel 軟件，確定單片機外圍電路的各功能模塊硬件設(shè)計。本次任務(wù)將基于 S51 設(shè)計制造一個開發(fā)板及下載器，它將具有一般開發(fā)板通用結(jié)構(gòu)，并基此硬件進行相關(guān)軟件設(shè)計。二、要求： 熟悉 S51 單片機及其 Keil C 設(shè)計軟件的使用。 第六周至第八周 使用 Keil C 設(shè)計軟件，對各個功能模塊進行軟件設(shè)計。如有特殊原因可是當(dāng)調(diào)整，否則按計劃執(zhí)行。因此擁有一塊單片機開發(fā)板對大學(xué)生的單片機學(xué)習(xí)具有著極其重要的意義。S51 單片機除兼容 C51 單片機外，還具有工作頻率 0 至 33MHz 的高工作頻率；三級程序加密鎖定的全新加密算法；4KB 可編程快閃存儲器可重復(fù)擦寫 1000 次，數(shù)據(jù)保存達十年以上等特點。采用 C 語言進行設(shè)計不必對單片機和硬件的接口結(jié)構(gòu)有很深入的了解，編譯器可以自動完成變量存儲單元的分配，編程者只需專注于軟件的設(shè)計，大大加快了軟件的開發(fā)速度；C 語言模塊化程序結(jié)構(gòu)特點，可以使程序模塊共享、豐富；C 語言可讀性強的特點，可以使大家更容易的借鑒前人的開發(fā)經(jīng)驗，提高自己的軟件設(shè)計水平。（3）研究設(shè)計單片機各個外圍功能模塊的驅(qū)動軟件；解決思路是學(xué)會使用 Keil C 進行編輯、編譯及仿真調(diào)試，實現(xiàn)對單片機進行 C 語言開發(fā)。（6）開發(fā)板功能驗證。（3）撰寫畢業(yè)論文。西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )成 績 評 定 表學(xué)生姓名 性別 學(xué)號 專 業(yè)班 級課題名稱 S51開發(fā)板的設(shè)計 課題類型 硬件設(shè)計 難度 一般畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ） 時間2022 年 3 月 8 日～6 月 20 日 指 導(dǎo) 教 師課題任務(wù)完成情況