【正文】 小于650181。下面簡要說明一下AT89S52單片機(jī)的基本情況：ATMEL公司的AT89系列單片機(jī)AT89S52單片機(jī)是一種新型的低功耗、高性能且內(nèi)含8K字節(jié)閃電存儲(chǔ)器的8位CMOS微控制器，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系列和引腳完全兼容。 ShockBurst工作模式的特點(diǎn)是可以自動(dòng)產(chǎn)生前導(dǎo)碼和CRC，能夠很容易通過SPI接口進(jìn)行編程配置。 nRF905單片無線收發(fā)器工作由一個(gè)完全集成的頻率調(diào)制器，一個(gè)帶解調(diào)器的接收器，一個(gè)功率放大器，一個(gè)晶體震蕩器和一個(gè)調(diào)節(jié)器組成，不需要外加聲表濾波器。我們一般常用的是由無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF905構(gòu)成的短距離無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。2 模塊電路設(shè)計(jì) 無線傳輸模塊 設(shè)計(jì)思路無線通信在現(xiàn)代生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它主要用于對(duì)機(jī)動(dòng)性要求較強(qiáng)的設(shè)備中或人們不方便隨時(shí)到達(dá)現(xiàn)場的情況下，如無線數(shù)據(jù)采集、無線設(shè)備管理和監(jiān)控、汽車儀表數(shù)據(jù)的無線讀取等都是其典型應(yīng)用。鍵盤部分單獨(dú)作為一個(gè)模塊，又為常用器件，故在選取時(shí)以外觀和耐用程度為主要依據(jù)。對(duì)電機(jī)的選取主要取決于電機(jī)本身的體積大小。處于經(jīng)濟(jì)上的考慮，我們采用的還是較為常用的ISD2500系列語音芯片。綜合考慮，我們采用編程簡單的nRF905作無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片作為短距離無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。但是 CC1100的編程要比nRF905的要復(fù)雜很多。在方案設(shè)計(jì)中，我們將射頻收發(fā)芯片CC1100 與nRF905進(jìn)行比較。只要有電子的地方，都離不開這些小的模塊的構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)箱特地設(shè)有觸摸屏、語音模塊，簡單而又直觀的向?qū)W員說明了他們工作的基本原理。為了顯示及演示的直觀，我們將各功能模塊整合好后制成了印制電路板，本單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的各模塊布局框圖如圖 11 所示：LED點(diǎn) 陣語音模塊ISD2560LCD觸 摸 屏C8051020單片機(jī)nRF905Flash存儲(chǔ)器直流電機(jī)數(shù)碼管串口nRF905C8051單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換彩 屏紅外收發(fā)步進(jìn)電機(jī)彩燈模數(shù)轉(zhuǎn)換頻率計(jì)溫度模塊串轉(zhuǎn)并并轉(zhuǎn)串8155高速AD轉(zhuǎn)換高速DA轉(zhuǎn)換繼電器4*4鍵盤掃描輸入DDS圖11 系統(tǒng)模塊布局框圖每個(gè)模塊的選擇都是為了體現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代生活設(shè)備應(yīng)用的接軌。 硬件設(shè)計(jì)為滿足初學(xué)者能夠較快的掌握C8051F020單片機(jī)技術(shù)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了19個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，即觸摸屏識(shí)別及輸入、彩屏、點(diǎn)陣、高速AD、高速DA、USB、串口、溫度模塊18B無線傳輸模塊NRF90步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、語音模塊ISD2560、4*4鍵盤掃描輸入等實(shí)驗(yàn)?zāi)K。方案二：采用單元電路集成相應(yīng)的功能模塊，每個(gè)模塊在系統(tǒng)里相對(duì)獨(dú)立，模塊之間的連接導(dǎo)線較少，對(duì)功能模塊內(nèi)的單元電路不會(huì)有較大得影響，同時(shí)也使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)比較簡潔；另一方面我們吸收了方案一的優(yōu)點(diǎn)，利用按鍵開關(guān)來對(duì)功能模塊中的單元電路進(jìn)行分割，這樣即可以對(duì)單元電路進(jìn)行測試和設(shè)計(jì)，也可以用相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成特定的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在就業(yè)形勢如此嚴(yán)峻的當(dāng)前，更易于提高學(xué)生的綜合能力，更有利于學(xué)生的就業(yè)。使學(xué)生了解當(dāng)今電子技術(shù)的前沿及其發(fā)展潮流，掌握當(dāng)前的實(shí)用電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從學(xué)校到社會(huì)的無縫連接?；谒@些突出特點(diǎn)，所以我們選擇C8051F020單片機(jī)作為我們開發(fā)的現(xiàn)代高端數(shù)字實(shí)驗(yàn)箱的主控芯片。實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中是很重要的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)具有鮮明、直觀、生動(dòng)地體現(xiàn)了理論知識(shí)的特點(diǎn)，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)手的能力，充分發(fā)揮了學(xué)生的主體能動(dòng)作用；可以將所學(xué)的理論知識(shí)掌握的更透徹，尤其對(duì)以后從事技術(shù)方面工作的人是很有幫助的。在學(xué)院進(jìn)行的特色教育的同時(shí)，通過開放實(shí)驗(yàn)室，舉辦各類科技競賽活動(dòng)，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計(jì)，面向相關(guān)培訓(xùn)和考核訓(xùn)練的平臺(tái)。通過結(jié)合我院進(jìn)行的理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)的“四位一體”教學(xué)模式改革的成功探索，使學(xué)生的專業(yè)技術(shù)能力得到迅速提升。該課程實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)，其最終目標(biāo)在于培養(yǎng)工科學(xué)生硬件應(yīng)用的能力。 課題的研究意義現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展日新月異，邊緣科學(xué)和交叉科學(xué)不斷出現(xiàn)，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容與形式也從探索型向設(shè)計(jì)型、綜合型發(fā)展。C8051F單片機(jī)支持雙時(shí)鐘，～(端口I/O，RST和JTAG引腳的耐壓為5V)。該系列單片機(jī)片內(nèi)含CIP一5l的CPU 內(nèi)核，它的指令系統(tǒng)與MCS一51完全兼容。該類型單片機(jī)功能齊全，性能優(yōu)異，是真正的混合信號(hào)片上系統(tǒng)。 高性能單片機(jī)的概述單片機(jī)在我國乃至世界范圍內(nèi)獲得廣泛應(yīng)用，但隨著高集成度、高性能單片機(jī)的不斷推出，一些半導(dǎo)體公司對(duì)傳統(tǒng)的8051內(nèi)核進(jìn)行改造，主要是提高處理速度和性能。作為一切高端技術(shù)的基礎(chǔ)課程，單片機(jī)教學(xué)尤其是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的安排又涌現(xiàn)出了一系列新的問題。不過，無論采用哪種CPU來組織教學(xué)，基本都是在介紹計(jì)算機(jī)的基本工作原理、芯片的硬件特征、指令系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，目的是讓學(xué)生能夠全面系統(tǒng)地掌握單片機(jī)技術(shù)，使大學(xué)生能夠符合社會(huì)的需要。 課題背景單片機(jī)原理與應(yīng)用類課程在國內(nèi)各高校已經(jīng)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。單片機(jī)實(shí)驗(yàn)畢業(yè)論文目錄0 引言 1 課題背景 1 高性能單片機(jī)的概述 1 課題的研究意義 2 實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)目的 21 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 系統(tǒng)方案論證與選擇 3 硬件設(shè)計(jì) 32 模塊電路設(shè)計(jì) 6 無線傳輸模塊 6 設(shè)計(jì)思路 6 nRF905內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作特性6 數(shù)字無線發(fā)射部分 9 無線收發(fā)模塊電路 11 語音模塊 12 設(shè)計(jì)思路 12 ISD2560的結(jié)構(gòu)與工作原理12 硬件電路 14 步進(jìn)電機(jī)模塊 15 設(shè)計(jì)思路 15 工作原理分析 15 硬件電路 16 直流電機(jī)模塊 16 設(shè)計(jì)思路 16 工作原理 17 硬件連接電路圖 18 鍵盤掃描模塊 19 設(shè)計(jì)思路 19 硬件功能實(shí)現(xiàn) 193 系統(tǒng)總體調(diào)試 20 無線傳輸模塊 20 語音模塊 20 步進(jìn)電機(jī)模塊 21 直流電機(jī)模塊 22 鍵盤掃描模塊 23結(jié)論 26致謝語 27參考文獻(xiàn) 28附錄一：各模塊原理圖 29附錄二：實(shí)驗(yàn)箱PCB圖 30附錄三：英文資料 31附錄四：中文翻譯 43附錄五：程序 560 引言近年來，隨著單片機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展使得單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)技術(shù)不僅在企業(yè)單位得到大量應(yīng)用，而且在高等學(xué)校也成為一門專業(yè)必修課，隨著大學(xué)畢業(yè)生數(shù)量的增加帶來的就業(yè)難的嚴(yán)峻形勢，掌握一門真正的本領(lǐng)是必要的。那么掌握好一門單片機(jī)技術(shù)更成為學(xué)生走向公司企業(yè)的一個(gè)途徑。目前來說用MCS51單片機(jī)進(jìn)行教學(xué)還是當(dāng)今的主流，也有少部分學(xué)校選用其它的CPU為主要教學(xué)內(nèi)容。然而，時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，使傳統(tǒng)的單片機(jī)教學(xué)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們追求高質(zhì)量生活的需求。為了使同學(xué)們更輕巧的了解和掌握單片機(jī)的基本工作原理，我們開發(fā)和設(shè)計(jì)了針對(duì)單片機(jī)原理和應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)裝置。由美國 Cygnal公司生產(chǎn)設(shè)計(jì)的具有自主產(chǎn)權(quán)的CIP－51內(nèi)核C8051F系列單片機(jī)，就是此類型單片機(jī)。 C8051FOXX系列單片機(jī)是Cygnal公司新推出的一種混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)單片機(jī)。其中C8051F020單片機(jī)含有64kB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，4352B的RAM、8個(gè)I/0端口、64根I/O線、一個(gè)8通道12位A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)8位A/D轉(zhuǎn)換器以及一個(gè)兩路12位D/A轉(zhuǎn)換器、2個(gè)比較器、5個(gè)16位通用定時(shí)器、5個(gè)捕捉/比較模塊的可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器陣列、看門狗定時(shí)器、VDD監(jiān)視器和溫度傳感器等部分。與以前的5l系列單片機(jī)相比，C8051F020增添了許多功能，其可靠性和速度也有了很大提高。通過對(duì)單片機(jī)的系統(tǒng)的學(xué)習(xí)使學(xué)員能更好的理解和掌握單片機(jī)的控制與編程。因此，教學(xué)中實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響該課程的教學(xué)效果和學(xué)生的應(yīng)用能力的培養(yǎng)。學(xué)院對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，對(duì)學(xué)生大學(xué)職業(yè)技能進(jìn)行職業(yè)化的培養(yǎng)，使學(xué)生在大學(xué)不僅擁有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)具有較高的專業(yè)實(shí)踐能力，形成學(xué)生即引導(dǎo)理論學(xué)習(xí)，又能指導(dǎo)實(shí)踐操作一體化人才，使學(xué)生在畢業(yè)時(shí)具有很強(qiáng)的適應(yīng)工作崗位的能力。這樣就需要一個(gè)綜合的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。C8051F系列單片機(jī)成本低、低功耗、高可靠性、充實(shí)的開發(fā)環(huán)境、方便編程同時(shí)C8051F的MCU種類繁多，C8051F020 MCU不論在硬件還是在指令系統(tǒng)上都有很好的兼容性。本實(shí)驗(yàn)箱以C8051F單片機(jī)為核心，對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行控制，針對(duì)性較強(qiáng)，使學(xué)員能多方面的了解和掌握電子技術(shù)知識(shí)。本系統(tǒng)可以直接在線編程，學(xué)生更接近于“實(shí)戰(zhàn)”，更有利于把學(xué)生培養(yǎng)成為電子工程開發(fā)人員。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)方案論證與選擇 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的設(shè)計(jì)是一個(gè)大工程，但是它的內(nèi)部構(gòu)成仍離開不了小的應(yīng)用模塊，針對(duì)整體構(gòu)成與局部設(shè)計(jì)，我們將實(shí)驗(yàn)箱的開發(fā)可能出現(xiàn)的設(shè)計(jì)情況分開進(jìn)行了討論：方案一：各模塊采用單元電路的設(shè)計(jì)，用連接導(dǎo)線來組合各個(gè)模塊的組成實(shí)訓(xùn)裝置，這樣的優(yōu)點(diǎn)是功能模塊單元化，學(xué)員能通過各個(gè)單元電路來加深對(duì)C8051FO20單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱的學(xué)習(xí)和理解，易于顯示與分析結(jié)果，但在組合成相應(yīng)的功能模塊時(shí)，因連接導(dǎo)線較多，一方面給學(xué)員感覺較為雜亂，同時(shí)也存在一定的干擾，干擾使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果不直觀、明朗。綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇方案二，即采用單元電路集成相應(yīng)功能模塊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。在本實(shí)驗(yàn)箱的開發(fā)與設(shè)計(jì)中，我主要負(fù)責(zé)的是無線傳輸模塊NRF90語音模塊ISD2560、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、4*4鍵盤掃描輸入這五個(gè)模塊。為了突出提高人機(jī)界面的友好性，并且方便用戶操作的應(yīng)用。而電機(jī)控制、無線傳輸模塊的應(yīng)用更是與當(dāng)今快節(jié)奏的現(xiàn)代生活緊密相連。無線收發(fā)模塊根據(jù)傳輸距離有多種選擇。實(shí)際應(yīng)用中，CC1100比nRF905性能要好，他們都標(biāo)稱有＋10dBm的輸出功率，用頻譜分析儀測試CC1100可以達(dá)到＋11dBm,而nRF905才＋8dBm。由于實(shí)驗(yàn)箱是一個(gè)整合性較強(qiáng)的裝置，收發(fā)距離要求不高?，F(xiàn)有的語音芯片發(fā)展迅猛、種類繁多，高性能、高集成度的芯片更是層出不窮，由于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱主要是對(duì)語音芯片的錄/放功能作基本實(shí)驗(yàn)。步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)按規(guī)格分有很多種，由于實(shí)驗(yàn)箱的規(guī)模有限。本實(shí)驗(yàn)箱中均采用小型電機(jī)設(shè)備作為實(shí)驗(yàn)裝置。另外，本實(shí)驗(yàn)箱也可根據(jù)需要來擴(kuò)展電路，滿足其它實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)的要求。無線通信實(shí)用技術(shù)是微功率短距離無線通信技術(shù)，它一般使用單片射頻收發(fā)芯片，加上微控制器和少量外圍器件構(gòu)成專用或通用的無線通信模塊，射頻芯片通常采用GFSK(高斯頻移鍵控)調(diào)制方式，工作于ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療)這一頻段，由于通信模塊包含簡單透明的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議或使用簡單的加密協(xié)議，所以用戶不必對(duì)無線通信原理和工作機(jī)制有較深的了解，只要依據(jù)命令字進(jìn)行操作即可實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)無線傳輸功能，因其功率小、開發(fā)簡單快速故在工業(yè)、民用等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。 nRF905內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作特性 nRF905作為構(gòu)成的短距離無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片，它可以自動(dòng)完成處理字頭和 CRT（循環(huán)冗余碼校驗(yàn)）的工作，曼徹斯特編碼/解碼也是由片內(nèi)硬件自動(dòng)完成，它使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便，功耗也非常低，以10dBm的輸出功率發(fā)射時(shí)電流只有11mA。nRF905的活動(dòng)模式主要是ShockBurst。在我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的數(shù)字無線發(fā)射部分主要是通過AT89S52單片機(jī)的串行外設(shè)接口總線SPI和nRF905發(fā)射與接收模塊的SPI總線進(jìn)行電路的控制。有超強(qiáng)的加密功能，其片內(nèi)閃電存儲(chǔ)器的編程與擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)不易揮發(fā)，編程/擦除速度快，全4K字節(jié)編程只需要3ms，擦除時(shí)間約用l0ms。s。 nRF905的工作模式又由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三個(gè)引腳決定，詳見表21：表21 nRF905的工作模式PWR_UPTRX_CETX_EN工作模式0關(guān)機(jī)模式10空閑模式110射頻接收模式111射頻發(fā)射模式注：0 為低電平 1為高電平 為任意nRF905采用的Nordi公司VLSI