【正文】 ..............................................................................................................6 DS1302 時鐘模塊 ...............................................................................................................7 測溫模塊 .............................................................................................................................9 串行通信模塊 ...................................................................................................................10 顯示模塊 ...........................................................................................................................12 下載器模塊 .......................................................................................................................16 其他模塊 ...........................................................................................................................174 軟件部分 ...............................................19 整體程序設(shè)計 ...........................................................19 分模塊程序設(shè)計 .........................................................19 鍵盤模塊程序設(shè)計 ...........................................................................................................19 AD 模塊程序設(shè)計 ............................................................................................................20 DA 模塊程序設(shè)計 ............................................................................................................22S51 開發(fā)板的設(shè)計 DS1302 時鐘模塊程序設(shè)計 .............................................................................................23 測溫模塊程序設(shè)計 ...........................................................................................................25 串行通信模塊程序設(shè)計 ...................................................................................................28 顯示模塊程序設(shè)計 ...........................................................................................................30 其他模塊 ...........................................................................................................................385 開發(fā)板設(shè)計及測試 .......................................41 開發(fā)板 PCB 設(shè)計 .........................................................41 開發(fā)板測試 .............................................................416 結(jié)論 ...................................................43致謝 .....................................................44參考文獻(xiàn) .................................................45附錄 .....................................................46附錄 1 鍵盤模塊部分程序 ....................................................46附錄 2 AD 模塊部分程序 .....................................................46附錄 3 DA 模塊部分程序 .....................................................48附錄 4 DS1302 時鐘模塊部分程序 .............................................48附錄 5 測溫模塊部分程序 ....................................................51附錄 6 單片機(jī)通過 MAX485 與 PC 機(jī)通訊程序 ....................................52附錄 7 LCD1602 顯示模塊部分程序 ............................................53附錄 8 開發(fā)板整觀圖 ........................................................55附錄 9 下載器整觀圖 ........................................................55S51 開發(fā)板的設(shè)計11 引言單片機(jī)具有成本低、體積小、可靠性高、具有高附加值、通過更改軟件就可以改變控制對象等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)越來越成為電子工程師設(shè)計產(chǎn)品時的首選器件之一。因此擁有一塊單片機(jī)開發(fā)板對單片機(jī)學(xué)習(xí)具有著極其重要的意義。本開發(fā)板選擇具有 ISP 在線編程功能的 S51 單片機(jī)，該單片機(jī)不需要燒寫器，可在開發(fā)板上 ISP 在線編程，具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題設(shè)計的 S51 單片機(jī)開發(fā)板，具有一般開發(fā)板通用結(jié)構(gòu)，并基于硬件進(jìn)行相關(guān)軟件設(shè)計。單片機(jī)使用 ISP 在線下載程序，加快了程序設(shè)計者調(diào)試的進(jìn)度，使設(shè)計者所設(shè)計的程序盡快得到驗(yàn)證。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(jī)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。 設(shè)計原則開發(fā)板系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置應(yīng)遵循以下設(shè)計原則： (1)盡可能選擇典型電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(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)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。如選用 CMOS 芯片單片機(jī)構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，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)計是硬件設(shè)計必不可少的一部分，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，必須考慮其驅(qū)動能力。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。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模塊DS1302 實(shí)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(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。 鍵盤模塊在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，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 鍵盤模塊原理圖S51 開發(fā)板的設(shè)計5JP7 用來連接 P2 口與矩陣鍵盤模塊，在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。 AD 模塊a ADC0832 簡介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、性價比較高、芯片引腳少等特點(diǎn)。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。ADC0832工作時，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 開發(fā)板的設(shè)計6入時序的配置位。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 、 、 相連，分別為時鐘信號線、數(shù)據(jù)輸出信號線、片選信號線。 DA 模塊a TLC5615 簡介 TLC5615 為美國德州儀器公司 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。TLC5615 性能價格比高，目前在國內(nèi)市場很方便購買。 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。TLC5615 轉(zhuǎn)換后的模擬信號通過 OUT 端輸出。采用三線接口與 MCU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。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。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運(yùn)行。當(dāng) Vcc2 高于 Vcc1 + 0. 2V 時，Vcc2 給 DS1302 供電。XX2 為振蕩源，外接 32. 768 kHz 晶振。RST 是復(fù)位片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動置為高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。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。上電運(yùn)行時，在 Vcc 高于 2. 5V 之前，RST 必須保持低電平。b 硬件實(shí)現(xiàn)DS1302 時鐘模塊的原理圖如圖 39 所示：S51 開發(fā)板的設(shè)計9圖 39 DS1302 時鐘原理圖單片機(jī)與 DS1302 通過 、 相連，分別為時鐘信號線、輸入輸出線、復(fù)位信號線。 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。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 開發(fā)板的設(shè)計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)