【正文】 SET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見(jiàn)注釋 2）18 VOUT LCD 驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19 A VDD 背光源正端（+5V） （見(jiàn)注釋 3）20 K VSS 背光源負(fù)端（見(jiàn)注釋 3）*注釋 1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 PSB 接固定高電平，也可S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)17以將模塊上的 J8 和“VCC”用焊錫短接。3V 低電平工作時(shí)，只需一個(gè) 20K 的電阻與 Vo 的地相接。c LCD12864 模塊 (1) LCD12864 簡(jiǎn)介：LCD12864 漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊可以顯示漢字、圖形、ASCⅡ碼和自定義字形，內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 的中文漢字、128 個(gè) 8*16 字符、以及 64*256點(diǎn)陣顯示 RAM，控制器為 ST7920，具有串/并接口方式，其內(nèi)部含有中文字庫(kù)，LCD12864 顯示屏為 128*64 點(diǎn)陣，可顯示 4 行，每行 8 個(gè)字，模塊內(nèi)含有多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫(huà)面移位、自定義字符、反白、清除、關(guān)閉顯示和睡眠模式等，可方便地對(duì)模塊進(jìn)行控制。b LCD1602 模塊 (1) LCD1602 簡(jiǎn)介：LCD1602 點(diǎn)陣字符液晶模塊是由點(diǎn)陣字符液晶顯示器件和專(zhuān)用的行列驅(qū)動(dòng)器，控制器及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成，可以顯示數(shù)字和英文字符。 ADP 對(duì)應(yīng)八段數(shù)碼管的各段，當(dāng) ADP 中有低電平輸出時(shí)，被低電平片選中的數(shù)碼管的相應(yīng)段點(diǎn)亮。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(guò) 、 、 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。只需要一個(gè)信號(hào)控制 MAX485 的接收和發(fā)送即可。RO 和 DI 端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的 RXD 和 TXD 相連即可；/RE 和 DE 端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE 為邏輯 0 時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng) DE 為邏輯 1 時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)?MAX485 工作在半雙工狀態(tài)，S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)12所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A 端和 B 端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端，當(dāng) A 引腳的電平高于 B 時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 0。它完成將 TTL 電平轉(zhuǎn)換為 RS485 電平的功能。由此可見(jiàn)， 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)。它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以達(dá)到 km；最大可連接 32 個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)177。新的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn) RS449 被制定出來(lái)，與之相對(duì)應(yīng)的是 RS485 的電氣標(biāo)準(zhǔn)。MAX232 模塊的原理圖如圖 312 所示：S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)11圖 312 MAX232 模塊的原理圖單片機(jī)與 MAX232 通過(guò) 、 相連，分別為發(fā)送線、接收線，另外單片機(jī)要與 MAX232 共地。第三部分是供電。8 腳（R2IN） 、9 腳（ R2OUT） 、10 腳（T2IN） 、7 腳（T2OUT ）為第二數(shù)據(jù)通道。由 11114 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生+12v 和12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。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。MAX232 芯片是 RS232 標(biāo)準(zhǔn)接口芯片，使用+5v 單電源供電。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。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(kāi)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(guò) 相連，作為數(shù)據(jù)/控制信號(hào)線。 測(cè)溫模塊a DS18B20 簡(jiǎn)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。b 硬件實(shí)現(xiàn)DS1302 時(shí)鐘模塊的原理圖如圖 39 所示：S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)9圖 39 DS1302 時(shí)鐘原理圖單片機(jī)與 DS1302 通過(guò) 、 相連，分別為時(shí)鐘信號(hào)線、輸入輸出線、復(fù)位信號(hào)線。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 高于 2. 5V 之前，RST 必須保持低電平。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。RST 是復(fù)位片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置為高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。XX2 為振蕩源，外接 32. 768 kHz 晶振。當(dāng) Vcc2 高于 Vcc1 + 0. 2V 時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電。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。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(chǔ)；串行 I/O 口，管腳數(shù)量少；寬范圍工作電壓：～；工作電壓 時(shí)，電流小于 300nA；讀/寫(xiě)時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)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(jiǎn)單的 3 線接口；與 TTL 兼容(Vcc = 5V)；可選工業(yè)級(jí)溫度范圍： 40℃～+ 85℃；與 DS1202 兼容。采用三線接口與 MCU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。TLC5615 轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)通過(guò) OUT 端輸出。 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(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)7圖 36 TLC5615 引腳排列圖引腳功能說(shuō)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。TLC5615 性能價(jià)格比高，目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很方便購(gòu)買(mǎi)。 DA 模塊a TLC5615 簡(jiǎn)介 TLC5615 為美國(guó)德州儀器公司 1999 年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。b 硬件實(shí)現(xiàn)AD 模塊的原理圖如圖 35 所示：圖 35 AD 模塊原理圖單片機(jī)與 ADC0832 通過(guò) 、 、 相連，分別為時(shí)鐘信號(hào)線、數(shù)據(jù)輸出信號(hào)線、片選信號(hào)線。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(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)6入時(shí)序的配置位。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(hào)電壓范圍為 0～5V ；輸入和輸出電平與TTL 和 CMOS 兼容；在 250kHz 時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32us；具有兩個(gè)可供選擇的模擬輸入通道。 AD 模塊a ADC0832 簡(jiǎn)介A/D 轉(zhuǎn)換在單片機(jī)接口中應(yīng)用廣泛，串行 A/D 轉(zhuǎn)換器具有功耗低、性?xún)r(jià)比較高、芯片引腳少等特點(diǎn)。 鍵盤(pán)模塊在鍵盤(pán)中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖 33 所示：圖 33 鍵盤(pán)模塊原理圖S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)5JP7 用來(lái)連接 P2 口與矩陣鍵盤(pán)模塊，在矩陣式鍵盤(pán)中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。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(pán)模塊DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊測(cè)溫模塊圖 31 總體硬件結(jié)構(gòu)框圖S51 開(kāi)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。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強(qiáng)，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如選用 CMOS 芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品； (5)可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等；(6)單片機(jī)外圍電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)原則開(kāi)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。S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)22 系統(tǒng)方案 總體設(shè)計(jì)方案本開(kāi)發(fā)板共分為十四個(gè)模塊，分別是：S51 單片機(jī)主控制器模塊、鍵盤(pán)模塊、AD 模塊、DA 模塊、DS1302 時(shí)鐘模塊、測(cè)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。單片機(jī)使用 ISP 在線下載程序，加快了程序設(shè)計(jì)者調(diào)試的進(jìn)度，使設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的程序盡快得到驗(yàn)證。本課題設(shè)計(jì)的 S51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，具有一般開(kāi)發(fā)板通用結(jié)構(gòu)，并基于硬件進(jìn)行相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。本開(kāi)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(xiě)器，可在開(kāi)發(fā)板上 ISP 在線編程，具有廣泛的應(yīng)用前景。因此擁有一塊單片機(jī)開(kāi)發(fā)板對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)具有著極其重要的意義。開(kāi)發(fā)板可以作為主控制模塊安裝于控制系統(tǒng)中執(zhí)行控制任務(wù)，也可以用作實(shí)驗(yàn)板，完成單片機(jī)各類(lèi)通用實(shí)驗(yàn)，操作簡(jiǎn)單，控制結(jié)果可見(jiàn)，性?xún)r(jià)比高，可以應(yīng)用于高校、科研院所的實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)合，具有一定的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。開(kāi)發(fā)板以 ATMEL 公司的 AT89S51 單片機(jī)為核心控制器，板上資源主要包括數(shù)據(jù)采集處理模塊、DS1302 時(shí)鐘模塊、通信模塊、液晶顯示模塊、鍵盤(pán)模塊等。西 安 郵 電 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名 性別 學(xué)號(hào) 專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)課題名稱(chēng) S51開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì) 課題類(lèi)型 硬件設(shè)計(jì) 難度 一般畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 時(shí)間2022 年 3 月 8 日～6 月 20 日 指 導(dǎo) 教 師課題任務(wù)完成情況論 文 (千字)； 設(shè) 計(jì) 、 計(jì) 算 說(shuō) 明 書(shū) (千字) ； 圖 紙 (張)；其 它 (含 附 件 )：指導(dǎo)教師意見(jiàn) 分項(xiàng)得分：開(kāi)題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫(xiě)（規(guī)范） 分； 學(xué)習(xí)態(tài)度 分； 外文翻譯 分指導(dǎo)教師審閱成績(jī)： 　 　 指導(dǎo)教師 (簽字 )： 　 　 　 　 年 　 月 　 日評(píng)閱教師意見(jiàn)分項(xiàng)得分：選題 分； 開(kāi)題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫(xiě)（規(guī)范） 分； 外文翻譯 分評(píng)閱成績(jī)： 　 　 評(píng)閱教師 (簽字 )： 　 　 　 　 年 　 月 　 日驗(yàn)收小組意見(jiàn) 分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況 分； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量 分； （操作）回答問(wèn)題 分驗(yàn)收成績(jī)： 　 　 驗(yàn)收教師 (組長(zhǎng) )(簽字 )： 　 　 　 年 　 月 　 日答辯小組意見(jiàn) 分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況 分； 陳述情況 分； 回答問(wèn)題 分； 儀表 分答辯成績(jī)： 答辯小組組長(zhǎng) (簽字 )： 　 年 月 日成績(jī)計(jì)算方法(填 寫(xiě) 本 系 實(shí) 用 比 例 ) 指導(dǎo)教師成績(jī) 20 (％ ) 評(píng)閱成績(jī) 30 (％ ) 驗(yàn)收成績(jī) 30 (％ ) 答辯成績(jī) 20 (％ )學(xué)生實(shí)得成績(jī) (百分制 )指導(dǎo)教師成績(jī) 評(píng)閱成績(jī) 驗(yàn)收成績(jī) 答辯成績(jī) 總評(píng) 答辯委員會(huì)意見(jiàn) 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )總評(píng)成績(jī) (等級(jí) )： 院(系 )答辯委員會(huì)主任 (簽字 )： 院( 系)( 簽章) 年 月 日備注西安郵電學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計(jì) )成績(jī)?cè)u(píng)定表(續(xù)表)S51 開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)目錄摘 要 .....................................................IABSTRACT .................................................II1 引言 ................................................