【正文】 25 萬次 ) 18. 通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo) 志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置到 ) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 40 頁 14 20. 工作溫度范圍： 40 ~ +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 ~ 75℃ (商業(yè)級 ) 21. 封裝： LQFP48, LQFP44, PDIP40, PLCC44, QFN40I/O 口不夠時，可用 2到 3根普通 I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴(kuò)展 I/O口 ,還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口 。 STC12C5A60S2 單片機(jī)中包含中央處理器 (CPU)、程序存儲器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲器 (SRAM)、定時 /計數(shù)器、 UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI接口、 PCA、看門狗及片內(nèi) R/C 振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 圖 單片機(jī) STC12C5A60S2 最小系統(tǒng)的組成 單片機(jī) STC12C5A60S2 最小系統(tǒng)（ DY_mini80E 開發(fā)板 )，是指用最少的元件組成的單片機(jī)可對 STC12C5A60S2 單片機(jī)來說，其最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：單片機(jī)、晶振電路、復(fù)位電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路等。 （ 1）復(fù)位電路 STC12C5A60S2 的復(fù)位引腳 (RESET)是第 9 腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過 2 個機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。最簡單的就是只有一個電阻跟一個電容就可可靠復(fù)位的電路，電阻一般選擇 10KΩ，電容 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 共 40 頁 15 一般選擇 10uF。這里說下用高電平復(fù)位：在 VCC和 RST端接一容量為 10uF左右的電解電容，再串聯(lián)一個電阻 R21(10KΩ )接地。接通電源瞬時，電容 C10上電壓很小 ，由于復(fù)位下拉電阻 Rr10KΩ，所以復(fù)位下拉電阻 Rr 上的電壓接近電源電壓，即 RST 位高電平，電路沒有影響。只要電容 C容量足夠大，即可保證 RST 高電平有效時間大于 24 個真到周期， CPU 能可靠復(fù)位。 此復(fù)位電路本身存在一個缺點(diǎn)，當(dāng)死機(jī)時只能通過關(guān)機(jī)復(fù)位。 復(fù)位按鈕按下時，電解電容 C10 通過 R10 放電，當(dāng)電解電容 C10 放電結(jié)束后， RST端的電位由 Rr和 R10 分壓比決定。 R10 的作用在于限制按鈕按下瞬間電解電容 C10 的放電電流，避免產(chǎn)生火花，以保護(hù)按鈕的觸點(diǎn)。在該電路由兩個 30pF的電容 C C9和一個 24MHz 的晶振 Y2組成。 圖 晶振電路 （ 3） A/D 轉(zhuǎn)換電路 PCF8591 是一個單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、 8bit CMOS 數(shù)據(jù)獲取器件。 PCF8591 的 3 個地址引腳A0, A1 和 A2 可用于硬件地址編程，允許在同個 I2C 總線上接入 8個 PCF8591 器件，而無需額外的硬件。 PCF8591 的功能包括多路模擬輸入、內(nèi)置跟蹤保持、 8bit 模數(shù)轉(zhuǎn)換和 8bit 數(shù)模轉(zhuǎn)換。電路 將電壓 VCC（ 5V）通過四路 W3~W6 均 10KΩ的滑動變阻器（即電壓可調(diào)范圍 0V5V）分別進(jìn)入 AIN0~AIN3 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號通過 SCL、 SDA 腳送到 STC12C5A60S2 單片機(jī)。而在 SD 卡向單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)時可以直接連接，因?yàn)樗鼈冎g的電平剛好滿足上述的電平兼容原則。 圖 帶 SD卡的 TFT彩屏接口定義 帶 SD卡的 TFT 彩屏數(shù)據(jù)接口兼容 DY_mini80E 開發(fā)板上的 12864 液晶接口， GND 為1腳，對應(yīng) 12864 液晶插座的腳，其接口原理圖如圖 。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 共 40 頁 18 圖 TFT 彩屏 接口原理圖 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 共 40 頁 19 4 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計目標(biāo) 最終能實(shí)現(xiàn)同時將四路模擬電壓（ 05V） 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果為十進(jìn)制有效數(shù)字 3位；要求每秒鐘轉(zhuǎn)換一次，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為 ASCII 碼形式；并將四路結(jié)果分別存儲到 SD卡預(yù)先建立好的 、 、 、 文檔中。 Keil 軟件簡介 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu) 性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 Keil 提供包括C 編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成： μVision IDE 集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯器、 A51 匯編器、 LIB51庫管理器、 BL51 連接 /定位器、 OH51 目標(biāo)文件生成器以及 Monitor5 RTX51 實(shí)時操作系統(tǒng)。 Keil 使用 “ 工程 ”(Projec t)的概念，對工程 (而不能對單一的源程序 )進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。首先選擇菜單 FileNew? ，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或 C語言源程序 (或選擇 FileOpen? ，直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔 )并保存，注意保存時必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm(.a51)或 .c；然后選擇菜單 ProjectNew Project? ，建立新工程并保存(保存時無需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名 .uv2)；工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，選 擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。加入文件后點(diǎn) close 返回主界面，展開 “Source Group1” 前面 +號，就會看到所加入的文件，雙擊文件名，即可打開該源程序文件。工程設(shè)置后按 F7鍵 (或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo) )進(jìn)行編譯 /匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。 Keil 能以單步執(zhí)行 (按 F11或選擇 DebugStep)、過程單步執(zhí)行 (按 F10或選擇 DebugStep Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。對于一些必須滿足一定條件 (如按鍵被按下等 )才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理 (DebugInsert/Remove Breakpoint或 DebugBreakpoints? 等 )。 系統(tǒng)設(shè)計 系統(tǒng)初始化 要讓系統(tǒng)正常運(yùn)行首先要對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，主要包括：定時器 T0初始化、 DS1302初始化、 LCD 初始化、 SD卡初始化、文件系統(tǒng)初始化。 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 共 40 頁 21 圖 系統(tǒng)始化流程圖 開始 定時器 T0 初始化 DS1302 初始化 LCD SD卡初始化 文件系統(tǒng)初始化 打開界面背景位圖文件并顯示 關(guān)閉背景 位圖文件 用背景色清屏 顯示初始化狀態(tài) 返回 顯示通道 指示字符 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 共 40 頁 22 SD 卡初始化 SD 卡從上電到對 SD卡進(jìn)行正確的讀寫操作，往往都需要一個上電初始化的過程。通常 SD 卡上電后會自動進(jìn)入 SD 總線模式， 并在 SD 總線模式下向 SD 卡發(fā)送復(fù)位命令(CMD0)。SD 卡可以響應(yīng)主機(jī)發(fā)來的各種應(yīng)答信號， 同時向主機(jī)發(fā)送一個特殊的數(shù)據(jù)響應(yīng)標(biāo)志。此后， 系統(tǒng)便可讀取 SD 卡的各寄存器， 以進(jìn)行讀寫等操作。 開 始 否 響應(yīng) bit0=0? 結(jié) 束 圖 SD卡 初始化流程圖 發(fā)送 74 個時鐘周期 發(fā)送復(fù)位命令 CMD0 進(jìn)入 SPI 總線模式 發(fā)送激活命令 CMD1 接受 SD 卡響應(yīng) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 23 頁 共 40 頁 23 數(shù)據(jù)塊的讀寫 對 SD 卡可以按單頁或多頁讀寫，根據(jù)實(shí)際需要，此系統(tǒng)中，所有的讀寫操作都是按單頁進(jìn)行。為了和文件系統(tǒng)兼容，對頁的讀寫操作都按 512 字節(jié)的數(shù)據(jù)量進(jìn)行。數(shù)據(jù)令牌的結(jié)構(gòu)為：第 1個字節(jié)是操作方式標(biāo)志字節(jié)，第 2 至 513 字節(jié)是讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)字節(jié)，最后兩個字節(jié)是 CRCl6 校驗(yàn)字節(jié)。 SD 卡的讀寫操作都是通過發(fā)送SD 卡命令完成的。單塊寫操作的數(shù)據(jù)塊長度只能是 512 字節(jié)。 SD 卡對每個發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)塊都通過一個應(yīng)答命令確認(rèn)，它為 1 個字節(jié)長，當(dāng)?shù)?5 位為 00101 時，表明數(shù)據(jù)塊被正確寫入 SD 卡。可見，讀寫 SD 卡的操作都是在初始化后基于 SD 卡命令和響應(yīng)完成操作的， 讀、 寫 SD 卡的程序流程圖 如圖 和圖 。 圖 SD卡存儲時間和電壓流程圖 定時器 T0 函數(shù)流程圖 系統(tǒng)要求四個通道每一秒中分別進(jìn)行一次 A/D 轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)采用 24MHz 晶振，一個周期 ，定時器初值賦值為 50ms，則 1s/(50ms*)=40,即溢出 40 次中斷一次為1s。 開始 打開文件 CH*.txt 新建文件 CH*.txt 關(guān)閉文件 追加日期時間和該通道電壓值 返回 成功？ 4 次？ 否 是 是 否 *代表通道數(shù) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 25 頁 共 40 頁 25 圖 定時器 T0函數(shù)流程圖 主體程序流程圖 系統(tǒng)一上電就進(jìn)行系統(tǒng)初始化，再不斷循環(huán)掃描是否有按鍵按下什么功能按鍵按下，根據(jù)有無按鍵按下進(jìn)入往下的相應(yīng)程序，之后進(jìn)行時間標(biāo)志判斷，是，就清除標(biāo)志，讀各通道采樣數(shù)據(jù)并計算電壓值，再判斷是否采集標(biāo)志，是的話就 SD 卡存儲并 LCD 顯示，否的話不存儲只 LCD顯示。 中斷 重新賦初 值 50mS 溢出 40次？ 溢出次數(shù)加一 溢出次數(shù)清零 是 否 置位 1S標(biāo)志位 中斷返回 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 共 40 頁 26 圖 主程序流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 按鍵內(nèi)容 清除 未按下 清除時間標(biāo)志位 讀取 DS1302 讀取 4個通道AD采樣數(shù)據(jù) 計算電壓值 SD卡存儲 時間和電壓 顯示時間和各通道電壓 置位 /清除采集位 刪除記錄文件 采集、停止采集 時間標(biāo)志位 采集標(biāo)志位 是 是 否 否 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 共 40 頁 27 5 結(jié)論