畢業(yè)設(shè)計基于51單片機的學習開發(fā)板設(shè)計

1、編號：079050241024本 科 畢 業(yè) 論 文題 目：基于51單片機的學習/開發(fā)板的設(shè)計學 院：物理與電子信息學院專 業(yè)：電子信息科學與技術(shù)年級：07級(1)班姓 名：劉志強指導教師：周昆鵬完成日期：2011年5月23日目錄摘要1Abstract2引言3一設(shè)計方案31.1系統(tǒng)功能分析31.2芯片選型4二硬件設(shè)計82.1單片機最小系統(tǒng)電路的設(shè)計82.2輸入部分的設(shè)計92.3顯示部分的設(shè)計112.4AD和DA設(shè)計132.5串口的設(shè)計142.6其它電路設(shè)計15三開發(fā)板功能驗證203.1矩陣鍵盤+數(shù)碼管顯示數(shù)字和字符203.2TLC2543+數(shù)碼管顯示0-5V可調(diào)直流電壓213.3DAC0832

2、+數(shù)碼管控制發(fā)光二極管的亮暗顯示223.41602顯示字符233.5AT24C04+LCD顯示單片機向外接ROM存取數(shù)據(jù)的過程243.6DS1302+1602顯示實時時鐘243.7串口實驗25結(jié)語27參考文獻28致謝29作者簡介30摘要為了讓單片機使用者有更好的學習、應(yīng)用和開發(fā)單片機系統(tǒng)的條件，在參考了許多單片機開發(fā)板設(shè)計的基礎(chǔ)上，本文提出了一款資源豐富，使用簡便，附帶程序源代碼的51單片機學習/開發(fā)板的詳細設(shè)計方案。本設(shè)計是基于51單片機的學習/開發(fā)板，主要分為硬件系統(tǒng)的設(shè)計和軟件功能驗證兩個部分。硬件部分涵蓋了單片機學習及應(yīng)用過程中使用到的大部分硬件資源，如LCD顯示器、AD和DA轉(zhuǎn)換器、

3、數(shù)碼管顯示器、鍵盤輸入等。并具有一定的擴展性；軟件附有各模塊的C程序?qū)嵗?，可與硬件資源實現(xiàn)聯(lián)調(diào)。為單片機的學習和開發(fā)提供軟硬件資源平臺。關(guān)鍵詞：單片機；學習/開發(fā)板；硬件資源；C程序AbstractIn order to let single-chip microcomputer users are better learning, application and development of single-chip microcomputer system conditions, in reference to the many MCU development based on board

4、design, this paper puts forward a paragraph is rich in resources, easy to use, the source code 51 single-chip microcomputer incidental learning/development board detailed design proposal.This design is based on 51 MCU learning/development board, mainly divides into hardware system design and softwar

5、e design. Hardware covers the microcontroller learning and application process in use of the most hardware resources, such as LCD monitor, the AD and DA converter, digital tube display, etc., and has certain expandability; Software with each module with C program examples, hardware resources to achi

6、eve the alignment. The learning and development for microcontroller provides software and hardware resource platform.Keywords: MCU；learning/development board；hardware；C program引言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，單片機在電訊技術(shù)、工業(yè)控制、汽車自動化、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而51單片機由于其實用性好、可靠性高、便于擴展等特點得到了廣泛的應(yīng)用。為了更好的學習和應(yīng)用單片機，可以將經(jīng)常應(yīng)用到的單片機外圍電路集成到一個學習/開發(fā)板

7、上以供使用者方便使用。同時應(yīng)提供常用的移植性較好的模塊代碼（本設(shè)計選用C作為源代碼的編寫工具）。市場上現(xiàn)存的單片機開發(fā)板很多，因此，要求設(shè)計盡量能夠達到資源豐富、易用性好、設(shè)計美觀等特點。本系統(tǒng)是基于51單片機的學習/開發(fā)板，集成了單片機應(yīng)用過程中常用到的硬件資源，如鍵盤（獨立鍵盤、矩陣鍵盤）、數(shù)碼管、LCD顯示器、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，外接存儲等。為學習和開發(fā)單片機產(chǎn)品提供平臺。一 設(shè)計方案1.1 系統(tǒng)功能分析 硬件功能1 輸入功能系統(tǒng)需要有輸入數(shù)據(jù)的功能，如按鍵輸入。按鍵分為獨立按鍵和矩陣按鍵，獨立按鍵的特點是操作簡便，矩陣按鍵有占用I/O口少的特點，考慮到實際應(yīng)用中這兩種按鍵會經(jīng)常用到，因

8、此都要設(shè)計。2 顯示功能系統(tǒng)選用三種顯示方法，分別為LED顯示、段數(shù)碼管顯示、LCD液晶顯示器顯示。以達到監(jiān)控單片機工作狀態(tài)和顯示輸出結(jié)果的目的。（1）LED選擇8個紅色發(fā)光二極管，采用共陽接法（即單片機輸出0時二極管亮，輸出1時二極管滅），用P0口輸出數(shù)據(jù)，來顯示端口的電平狀態(tài)。（2） 數(shù)碼管選擇8位8段數(shù)碼管作為單片機的數(shù)字和字符輸出（可顯示數(shù)字“0-9”，字符“a-f”）。數(shù)碼管顯示的特點是快速直觀。（3）LCD液晶選擇字符型液晶顯示器1602作為單片機輸出字符的顯示。3 模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路單片機在控制過程中經(jīng)常要在外部采集到模擬信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)為單片機能夠識別的數(shù)字信號處理后再轉(zhuǎn)為模

9、擬信號輸出，控制外設(shè)的正常運行。模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換的通信方式有串行和并行兩種，為了達到學習的目的，要求模數(shù)轉(zhuǎn)換用串行的通信方式，數(shù)模轉(zhuǎn)換用并行的通信方式。4 串口及其他外圍電路（1） 串口串口是單片機應(yīng)用過程中最常用到的部件之一，它具有通信簡單，通信用線少，可級聯(lián)多個外設(shè)的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)單片機與其他外設(shè)的通信。要求開發(fā)板實現(xiàn)串口的功能。（2）其它功能外接存儲電路、實時時鐘電路，報警電路等都應(yīng)該具備。 軟件功能單片機系統(tǒng)是由硬件資源和軟件代碼聯(lián)合起來工作的。因此，作為一個完整的學習/開發(fā)板，還要求有必要的源代碼，C語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點，最重要的是，它具有很好的移植性，因此，

10、它的應(yīng)用范圍非常廣泛，所以系統(tǒng)的所有實例代碼都用C編寫。為了使開發(fā)板學習和使用更加方便，設(shè)計中分模塊編寫源代碼，比如將LCD液晶顯示器和AT24C04的硬件功能聯(lián)合起來編寫一個驗證代碼。這樣可以使使用者直觀的把硬件和軟件聯(lián)合起來。1.2 芯片選型單片機的選擇單片機是將CPU、存儲器、總線、I/O接口電路集成在一片超大規(guī)模集成電路芯片上。單片機具有體積小、功能全、價格低廉等突出優(yōu)點。與其對應(yīng)的軟件也非常豐富。AT89S52單片機是以MCS-51核心技術(shù)為其內(nèi)核，采用高性能、低功耗、非易失性存儲器技術(shù)的8位微控制器。其具有8KB可在線ISP編程的Flash存儲器，32個可編程I/O接口，3個可編程

11、16位定時器/計數(shù)器，具有8個中斷源、6個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)，全雙工UART串行通信口，1000次擦寫周期等特點。AT89S52的引腳排列圖如圖1-1所示。圖1-1AT89S52單片機引腳圖Figure 1-1 AT89S52 microcontroller pin diagram設(shè)計選用ATMEL公司的AT89S52單片機做為控制芯片。 鎖存器的選擇鎖存器可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。鎖存，就是把信號暫存以維持某種電平狀態(tài)。鎖存器的最主要作用是緩存，其次完成高速的控制其與慢速的外設(shè)的不同步問題，最后是解決一個I/O口既能輸出也能輸入的問題。為了控制不同外設(shè)的不同步工作，需

12、要加鎖存器以控制在不同時刻單片機可以控制不同的外設(shè)工作。本設(shè)計選用八位輸入輸出的鎖存器74HC573。表1-174HC573真值表。Table 1-1 74HC573 truth table輸出使能鎖存使能D（輸入）Q（輸出）LHHHLHLLLLX不變HXXZ當輸出使能為低電平，鎖存使能為1時，輸出端數(shù)據(jù)等于輸入端數(shù)據(jù)；當輸出使能為低電平，鎖存使能為0時，輸出端保持不變；當輸出使能為高電平，無論鎖存使能和D為何值輸出端為高阻態(tài)。74HC573芯片引腳圖如圖1-2所示。OE VCCD0 Q0D1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4D5 Q5D6 Q6D7 Q7GND LE圖1-2 74HC573

13、引腳圖Figure 1-2 74HC573 pin diagram 串口電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設(shè)計的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5V單電源供電。MAX232專門解決單片機與PC機通信時電平不匹配的問題。TTL/COMS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/COMS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。MAX232芯片管腳排列如圖1-3所示。圖1-3 MAX232芯片引腳圖Figure 1-3 MAX232 chip pin di

14、agram芯片的選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)亦稱模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。是將連續(xù)的模擬量（如電壓、電流等）通過取樣轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量，以供單片機處理。常用的有為積分型、逐次比較型等。TLC2543是德州儀器公司生產(chǎn)的8/12位逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器它有四個控制輸入端采用簡單的4線串行接口即可方便的與控制部件連接。四個控制端為CS（片選）、輸入輸出時鐘（I/O CLOCK）串行數(shù)據(jù)輸出端（DATA OUT）以及串行數(shù)據(jù)輸入端（DATA INPUT）。片內(nèi)的14通道多路器可以選擇11個輸入中的任何一個或三個內(nèi)部自測試電壓中的一個，采樣-保持是自動的。轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC輸出變高。TLC2543的最大轉(zhuǎn)換時間為10uS。

15、TLC2543引腳圖如圖1-4所示。圖1-4TLC2543引腳圖Figure 1-4 TLC2543 pin diagram芯片的選擇隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字電路來處理模擬信號的方式更加普遍。將輸入的每一位二進制代碼按其權(quán)值大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量然后將代表各位的模擬量相加，即得到與數(shù)字量成正比的模擬量，這樣，便實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)變。DAC0832是一個先進的COMS 8位多用DAC。根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖數(shù)據(jù)方式、雙緩沖數(shù)據(jù)方式。一個8位DA轉(zhuǎn)換器有8個輸入端，有一個模擬量輸出。輸入可有256個

16、不同的二進制組態(tài)。輸出為256個不同的電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內(nèi)的任意值，而只能是256個可能值。DAC0832引腳圖如圖1-5所示。圖1-5DAC0832引腳圖Figure 1-5 DAC0832 Pin二 硬件設(shè)計三 單片機最小系統(tǒng)電路的設(shè)計最小系統(tǒng)指可以維持單片機正常運行的有最少器件的單片機系統(tǒng)，包括CPU、時鐘電路、復位電路。 時鐘電路時鐘電路維持了單片機工作所需要的時序，因此，它是組成單片機最小系統(tǒng)必備的電路之一?；倦娐酚删д窈碗娙萁M成，本設(shè)計選用51單片機常用的12MHz晶振，電容選30pF瓷片電容。時鐘電路電路圖如圖2-1所示。圖2-1晶振電路Figure 2-1

17、Crystal Oscillator Circuit復位電路當單片機上電以后，程序須從第一條開始執(zhí)行，即單片機會選擇片內(nèi)ROM的第一字節(jié)空間開始執(zhí)行。因此，單片機上電后必須復位，以使單片機指向開始指令；當系統(tǒng)受到外界干擾而使程序“跑飛”時，須手動復位系統(tǒng)，以使系統(tǒng)重新正常運行。因此，本系統(tǒng)設(shè)計手動復位電路。當按下復位按鍵S0時，系統(tǒng)復位從第一條指令重新開始執(zhí)行。復位電路如圖2-2所示。圖2-2 復位電路Figure 2-2 Reset Circuit擴展電路考慮到開發(fā)板的可擴展性，在單片機I/O口輸出端增加P0、P1、P2、P3擴展口，采用雙排接口，實際應(yīng)用中用跳線帽短接，擴展時將跳線帽拔掉，

18、這樣單片機端口就不會受到其它電路的影響。四 輸入部分的設(shè)計 按鍵的設(shè)計按鍵是單片機系統(tǒng)中常用的輸入部件，本系統(tǒng)設(shè)計一個驗證中斷實驗的按鍵S17，三個未定義功能的獨立按鍵S18、S19、S20由使用者設(shè)定其功能。各按鍵的功能需由軟件設(shè)置，即在編寫源代碼的過程中自行定義這三個獨立按鍵分別對應(yīng)的功能。圖2-3顯示了具有外部中斷功能的獨立按鍵設(shè)計方案，設(shè)計中加入了一個1K的上拉電阻，它有屏蔽外部干擾的作用，沒有按鍵按下時獨立按鍵對應(yīng)的I/O口接+5V電源為高電平，有按鍵按下時獨立按鍵對應(yīng)的I/O口接地為低電平。同時它也可以作為一個普通的獨立按鍵使用，因此，其它獨立按鍵的設(shè)計與具有中斷功能的獨立按鍵的設(shè)

19、計相同。圖2-3僅給出了具有外部中斷功能的獨立按鍵的設(shè)計，其他獨立按鍵的設(shè)計只需改變軟件的編寫即可。獨立按鍵圖如圖2-3所示。圖2-3獨立按鍵電路Figure 2-3 independent key circuit 矩陣鍵盤的設(shè)計獨立按鍵的設(shè)計雖然簡單，但缺點是當需要較多的按鍵時，獨立按鍵占用的I/O口較多（一個獨立按鍵對應(yīng)一個I/O口）。因此，在需要按鍵數(shù)量較多時，為了減少I/O口的占用，通常使用矩陣鍵盤，即將按鍵排列成矩陣形式，M+N個I/O端口即可設(shè)計出M*N個鍵盤。本設(shè)計采用P1口設(shè)置4*4矩陣鍵盤。按鍵的標號為第一行第一列記為“0”鍵，第一行第二列為“1”鍵，依此類推，16個按鍵分別

20、對應(yīng)數(shù)字“0-9”，字符“a-f”。鍵盤的識鍵和譯鍵有硬件和軟件兩種方法，硬件譯鍵的方法需要專門的芯片支持，因此設(shè)計成本較高。軟件法實現(xiàn)簡單，成本較低，所以采用行掃描法進行鍵盤的識別。行掃描法的工作過程簡單介紹為：首先給P1口賦值0xfe，這時P1口除了P1.0以外其余都為高電平，此時如與P1.0口相接的按鍵有按下，則P1口高四位讀出的數(shù)據(jù)有變化（如與P1.0相接的列線中有低電平輸出，則對應(yīng)的按鍵按下，如與P1.0相接的列線中無低電平輸出，則說明無按鍵按下），延時一段時間以確認從P1口高四位讀回的數(shù)據(jù)是否由于干擾引起的，確定有按鍵按下后，根據(jù)讀出的P1口的值即可確定是哪一列的按鍵按下。以此類推

21、，可將16個按鍵依次識別。即為行掃描法識鍵。矩陣鍵盤電路圖如圖2-4所示。圖2-4 矩陣鍵盤Figure 2-4 Matrix Keyboard五 顯示部分的設(shè)計發(fā)光二極管LED的設(shè)計LED燈可直觀的顯示數(shù)據(jù)的高低電平，實驗中可用來觀察單片機的工作狀態(tài)和輸入輸出狀態(tài)。系統(tǒng)采用8個紅色LED，用一片74HC573控制LED燈的使用與否，用P0口作為數(shù)據(jù)輸出，P2.3口作為控制74HC573是否選通的片選信號。LED電路圖如圖2-5所示。圖2-5 LED電路Figure 2-5 LED circuit數(shù)碼管的設(shè)計數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共

22、陽數(shù)碼管是指將按一定規(guī)則排列的所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管，控制設(shè)備控制每一段發(fā)光二極管的陰極電平狀態(tài)控制每一段二極管的顯示與否。共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V。本設(shè)計選用兩個四位共陽極八段數(shù)碼管。軟件采用動態(tài)掃描法實現(xiàn)。數(shù)碼管顯示電路如如圖2-6所示。圖2-6數(shù)碼管顯示電路Figure 2-6 LED display circuit使用兩片四位八段數(shù)碼管構(gòu)成8位顯示，用兩片74HC573分別控制數(shù)碼管的段選和位選。顯示驅(qū)動程序用動態(tài)掃面法實現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。 液晶顯示器的設(shè)計液晶顯示器，或稱LCD（Liquid Crystal Display），為平

23、面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成。液晶顯示器功耗很低，因此倍受使用者的青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。LCD1602液晶顯示器為字符、數(shù)字型顯示器，為了豐富開發(fā)板的學習資源，本設(shè)計預留了字符型LCD 1602的外接接口，可供使用者擴展使用。表2-1 LCD1602控制端引腳功能表。Table2-1 LCD1602 control terminals pins menu控制端VSSVCCVEERSR/WE功能描述電源地電源正極液晶顯示偏壓數(shù)據(jù)/命令選擇讀/寫選擇使能信號LCD1602擴展電路圖如圖2-7所示。圖2-7 LCD1602擴展電路Figure 2-7 LCD1602

24、expansion circuit六 AD和DA設(shè)計 模數(shù)轉(zhuǎn)換器本設(shè)計選用8/12位輸出的串行AD TLC2543，輸入端口0外接+5V電源，可通過電位器Rt1調(diào)壓。時鐘信號由P3.4口提供，芯片的數(shù)據(jù)輸入口用P3.5口控制，芯片的數(shù)據(jù)輸出至P3.6口。AD轉(zhuǎn)換電路如圖2-8所示。圖2-8 AD轉(zhuǎn)換電路Figure 2-8 AD conversion circuit 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換就是將離散的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的模擬量，通常用來控制需要模擬量工作的單片機外設(shè)。本設(shè)計選用8位并行輸入的DAC0832，輸出可接一個發(fā)光二極管，通過發(fā)光二極管顯示的暗亮變化觀察模擬量輸出的連續(xù)變化。DA轉(zhuǎn)換電路

25、圖如圖2-9所示。 圖2-9 DA轉(zhuǎn)換電路Figure 2-9 DA conversion circuit七 串口的設(shè)計 串口簡介串行接口簡稱串口，也稱串行通信接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的擴展接口，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信，串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。2.5.2 RS-232標準也稱標準串口，最常用的一種串行通訊接口。使用9芯D型插座（DB9），RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。由于其雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）通訊而設(shè)計的，

26、其驅(qū)動器負載為3k7k。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。 串口電路系統(tǒng)占用AT89S52單片機的串口P3.0（RXD）和P3.1(TXD)，波特率由定時器T1生成。電平轉(zhuǎn)換芯片采用MAX232芯片，可實現(xiàn)單片機與PC機、單片機與單片機之間的通信。串口電路圖如圖2-10所示。圖2-10 串口電路Figure 2-10 Serial circuit八 其它電路設(shè)計 時鐘電路為了保證系統(tǒng)每次上電都有同步的時間顯示，設(shè)計外接一片實時時鐘芯片DS1302，芯片外接32768Hz的晶振提供工作時鐘，+3.6V紐扣電池維持芯片正常工作的電壓。DS1302的時鐘信號由單片機P2.2口提供，數(shù)據(jù)口由P2

27、.1提供。時鐘電路圖如圖2-11所示。圖2-11實時時鐘電路Figure 2-11 Real-time clock circuit2.6.2 EEPROM電路的設(shè)計單片機開發(fā)過程中經(jīng)常要將一些重要的數(shù)據(jù)或處理結(jié)果保存起來，以供進一步的處理，因此，系統(tǒng)外接一片串行EEPROM芯片AT24C04。AT24C04支持IIC總線協(xié)議。數(shù)據(jù)線SDA由單片機P1.4口提供，串行信號SCL由P1.3提供。外接ROM電路圖如圖2-12所示。圖2-12外接ROM電路Figure 2-12 External ROM circuit電源電路系統(tǒng)采用外接+5V直流電源或USB電源供電，用一個撥碼開關(guān)S21實現(xiàn)電源的選

28、擇。并給每一種外接電源附加一個LED，用來顯示正在使用的電源狀態(tài)。電源電路圖如圖2-13所示。圖2-13電源電路Figure 2-13 Power Supply Circuit2.6.4 下載接口的設(shè)計1 ISP簡介ISP（In System Programming）在系統(tǒng)可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。2下載接口設(shè)計51單片機提供有ISP功能，分別為MOSI(P1.5)、MISO(P1.6)、SCK(P1.7)和RSE四個引腳，將這四根引線外接至四針插頭，當需要下載代碼到單片機時，只需將連接線接好

29、即可。ISP下載電路圖如圖2-14所示。圖2-14ISP下載電路Figure 2-14ISP download circuit蜂鳴器電路蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，廣泛應(yīng)用于單片機系統(tǒng)中，用來做發(fā)聲器件或報警裝置。由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機的I/O 口是無法直接驅(qū)動的，所以要利用放大電路來驅(qū)動，一般使用三極管來放大電流就可以了。設(shè)計采用一只NPN型三極管9013作為驅(qū)動蜂鳴器的放大電路，控制端B極由P3.3提供，試驗過程中可改變J3的短路帽改變蜂鳴器的開通/斷開。蜂鳴器電路圖如圖2-15所示。圖2-15蜂鳴器電路Figure 2-15 buzzer circuit開發(fā)

30、板原理圖如圖2-16所示。圖2-16 開發(fā)板原理圖Figure 2-16 Development Board Schematic開發(fā)板PCB圖如圖2-17所示。圖2-17 開發(fā)板PCB圖Figure 2-17 PCB development board九 開發(fā)板功能驗證3.1 矩陣鍵盤+數(shù)碼管顯示數(shù)字和字符行掃描法識別矩陣鍵盤的過程將全部行線置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與4根行線相交叉的4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。判斷閉合鍵所在的位置在確認有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將

31、行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線為高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。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。行掃描法譯鍵的程序流程圖如圖3-1所示。N給矩陣鍵盤第一行低電平如鍵盤列線有低電平輸出，進入識別列線程序開始延時列線有低電平輸出判別是那一列輸出低電平，并返回相應(yīng)鍵值結(jié)束Y圖3-1行掃描法譯鍵的程序流程圖Figure 3-1 translation of key line-scanning program flow chart Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示矩陣鍵盤仿真電路圖如圖3-2所示。圖3-2 矩陣鍵盤

32、仿真電路圖Figure 3-2 Simulation circuit matrix keyboard 仿真過程中，按下與相應(yīng)標號對應(yīng)的按鍵（0-9、a-f）則數(shù)碼管上顯示對應(yīng)的數(shù)字和字符，不按則顯示上一個字符或不顯示。圖3-2按下字母“b”對應(yīng)的按鍵，則數(shù)碼管顯示字母“b”。3.2 TLC2543+數(shù)碼管顯示0-5V可調(diào)直流電壓TLC2543工作過程簡述開始時，CS片選為高，I/O CLOCK、DATA INPUT被禁止，DATA OUT 呈高阻狀，EOC為高。使CS變低，I/O CLOCK、DATA INPUT使能，DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。12個時鐘信號從I/O CLOCK端依次加入，

33、隨著時鐘信號的加入，控制字從DATA INPUT一位一位地在時鐘信號的上升沿時被送入TLC2543(設(shè)定高位先送入)，同時上一周期轉(zhuǎn)換的A/D數(shù)據(jù)，即輸出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)從DATAOUT一位一位地移出。TLC2543收到第4個時鐘信號后，通道號也已收到，此時TLC2543開始對選定通道的模擬量進行采樣，并保持到第12個時鐘的下降沿。在第12個時鐘下降沿，EOC變低，開始對本次采樣的模擬量進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間約需10S，轉(zhuǎn)換完成后EOC變高，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)在輸出數(shù)據(jù)寄存器中，待下一個工作周期輸出。此后，可以進行新的工作周期。3.2.2 Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換電路仿真圖如圖

34、3-3所。圖3-3模式轉(zhuǎn)換電路仿真電路圖Figure 3-3 schematic circuit emulation mode conversion3.3 DAC0832+數(shù)碼管控制發(fā)光二極管的亮暗顯示3.3.1 設(shè)計思路介紹用單片機P0口輸出8位數(shù)字信號給DAC0832，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬信號，控制發(fā)光二極管的亮暗顯示。選用外部中斷0按鍵S17，控制數(shù)字信號的輸出變化，按鍵每按下一次輸出的數(shù)字量值增加25，至256時歸零重新增長。3.3.2 Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換電路仿真圖如圖3-4所示。圖3-4 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路仿真圖Figure 3-4 Simulation o

35、f digital to analog converter circuit diagram3.4 1602顯示字符 部分源代碼void main()uchar i;write_com(0x38);/設(shè)置16*12顯示，5*7點陣，8位數(shù)據(jù)接口write_com(0x0c);/設(shè)置不顯示光標write_com(0x06);/寫一個字符后地址指針加1write_com(0x80);/把位置設(shè)置為第一行第一位/1602第一行顯示table中的字符for(i=0;i14;i+)write_dat(tablei);write_com(0x80+0x40);/把位置設(shè)置到第二行第一位/1602第二行顯示t

36、able2中的字符for(i=0;i13;i+)write_dat(table2i);while(1);3.4.2 Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示 1602顯示電路仿真圖如圖3-5所示。圖3-5 1602顯示電路仿真圖Figure 3-51602 map display circuit simulation3.5 AT24C04+LCD顯示單片機向外接ROM存取數(shù)據(jù)的過程3.5.1 Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示外接存儲電路仿真圖如圖3-6所示。圖3-6外接存儲電路仿真圖Figure 3-6 External memory circuit simulation charts3.6

37、DS1302+1602顯示實時時鐘3.6.1 DS1302介紹DS1302是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，DS1302內(nèi)部有一個318bit的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小與31天時可以自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.5V5.5V（設(shè)計選用3.6V紐扣電池）。采用雙電源主電源和備用電源供電，（當系統(tǒng)斷點以后，備用電池為DS1302芯片提供電源），可設(shè)置備用電源充電方式。3.6.2 Keil與Proteus聯(lián)調(diào)結(jié)果顯示DS1302電路仿真圖如圖3-7所示。圖3-7 DS1302電路仿真圖Figure 3-7 DS1302 circuit simulation diagram3.7 串口實驗3.7.1 部分源代碼void uart_init()/串口初始化SCON=0x50; /串口工作方式1 ，允許接收TMOD=0x20; /T1工作于方式2PCON=0x00; /波特率不倍增TH1=0xfd; /波特率設(shè)置9600TR1=1