单片机多功能开发板的设计
单片机多功能开发板的设计
摘要：当我们初学单片机时，我们接触的深圳学林电子有限公司的XL2000单片机综合仿真实验仪的实验箱，集成所有基础实验要求的功能，而外观简洁，实验时操作轻松，是因为它内部是多功能集成，一个I/O口控制，而此文章就这一原则将串行A/D和D/A转换器，4×4 矩阵式键盘控制数码管显示，二极管跑马灯显示集于一体，文中对多功能集成电路板的各个工作模块及系统控制都做了详细的论述。
关键词：单片机 多功能 开发板 系统控制
目 录
第一章 前言…………………………………...…………….………………………1
第二章 多功能集成电路板模块功能介绍…………………………………..……..1
2.1 八位发光二极管显示模块……………………………………………..…...2
2.2 串行A/D模数转换器TLC548及其应用……………………………...…...2
2.3 4×4 矩阵式键盘识别…..………………………………………….………6
2.4 数模转换器TLC7226功能介绍……………………………………….…..9
第三章设计内容和步骤……………………………..………………………..….….12
3.1 系统设计的原则和步骤……………………………………………….…...12
3.2 控制系统的I/O点及地址分配…………………………………….………13
第四章 供电系统及安全措施…………………………………..…………….…….13
4.1 供电系统………………………………………………………….………..13
4.2 安全措施………………………………………………………….………..14
第五章 性能测试和分析………..………………………………………….……….17
5.1 PCB电性测试技术……………………………………………….………..17
5.2 多功能集成电路板的测试结果………………………………….………..17
结束语………………………………………………………………………….…….18
参考文献…………………………...……………………………….……….………19
附录一 控制系统原理图……………………...……………………………………20
附录二 系统程序设计…………………………………………………….………..21
- 1 - 第一章 前言
本次设计的多功能电路板，包括：交通灯循环点亮，串行数模转换和模数转换以及4×4 矩阵式键盘识别。交通灯是由八个发光二级管组成，可实现各种信号灯的模拟实验；串行模数转换是由TLC548芯片进行实现的，此芯片仅有八个管脚，编译简单；数模转换器TLC7226可生成不同波形；4×4 矩阵式键盘识别通过按键可控制四位数码管的显示及八位发光二级管的显示。
一种万能电路魔板，有电路实验板和电路元件所组成，其特征在于电路实验板，它是由双面印制电路板和电路元件插座和插针所组成，插座是焊接在上下两层相互隔开相互绝缘固定在一起的印制板金属 化孔内，在插座的横向中心线为中心的上下两侧，下层印制板或上层印制板上敷印有平行于插座横向中心线的横向线条，上层印制板或下层印制板上敷印有垂直于插座横向中心的纵向线条，横向和纵向的相邻线条中心线间距离，相同于集成件的两个相邻插脚中心向距离为2.54mm，横向和纵向线条宽度，由连接两点间所通的电流来选定，常用0.30mm或更宽，在每根线条上，每间隔2.54mm相同于集成件的两个相邻插脚中心距离，有一个上下两层印制板相互对应相同孔径的金属化孔，孔径大小决定于插针的直径。
上层印制板上的纵向线条与插座的插脚和金属化孔的焊接相连，插针可选用相同于线条上金属化孔径的大头针或其他导电的金属针，这便是本发明一种电路实验板的举侧；电路元件有电子、电器、电机及仪表等元件，在本发明电路实验板上所配的电路元件，对电路功能固定不变化的部分，直接焊接在双层印制板固定不变，而对电路功能有多种状态变化的电路连接点，用插针的插入或不插入改变电路的连接状态，达到不同电路功能的实验或演示。
- 2 - 第二章 多功能集成电路板模块功能介绍
2.1 八位发光二极管显示模块
发光二极管简称为LED，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示，磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。发光二极管也与普通二极管一样由PN结构成，也具有单向导电性。它广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中、作电源指示或电平指示。
此多功能集成电路板用八位发光二级管做输出显示作用，可用作交通灯显示、模数输出显示及按键输出显示。此八位发光二级管均阳极接排阻，使其共阳极，便于显示。
2.2 串行A/D模数转换器TLC548及其应用
2.2.1 TLC548的特点
TLC548是以8位开关电容逐次逼近A/D转换器为基础面构造的CMOS A/D转换器，设计成能通过三态输出与微处理器或外围设备串行接口。TLC548用输入/输出时钟(I/CLOCK)和芯片选择(CS)输入作数据控制，其最高I/O CLOCK频率分别为2.048MHz和1.1MHz。TLC548片内系统时钟工作在4MHz(不需要外部时钟)。片内系统时钟使内部器件的操作独立于串行输入/输出时序并允许TLC548像许多软件和硬件所要求的那样工作。I/O CLOCK和内部系统时钟可以实现高速数据传送，对于TLC548为每秒45500次转换.
2
- 3 - TLC548采用差分参考电压高阻输入,抗干扰,可按比例量程校准转换范围,
VREF - 接地, VREF + - VREF - ≥1V ,可用于较小信号的采样。
2.2.2 TLC548的内部框图和管脚名称
TLC548的内部框图和引脚名称如图1所示。
图 1 TLC548 内部框图
2.2.3 极限参数
TLC548 的极限参数如下:
● 电源电压：6. 5V；
● 输入电压范围：0. 3V～VCC + 0. 3V；
● 输出电压范围：0. 3V～VCC + 0. 3V；
● 峰值输入电流(任一输入端)：±10mA；;
● 总峰值输入电流(所有输入端)：±30mA；
● 工作温度：TLC548C：0 ℃～70 ℃，TLC548I：- 40 ℃～85 ℃，
TLC548M：- 55 ℃～125 ℃。
- 4 - 2.2.4 工作原理
TLC548均有片内系统时钟, 该时钟与I/ O CLOCK 是独立工作的, 无须特殊的速度或相位匹配。其工作时序如图2 所示。
图 2 工作时序图
当CS为高时,数据输出(DATA OU T)端处于高阻状态，此时I/ O CLOCK不起作用。这种CS控制作用允许同时使用多片TLC548、TLC549时,共用I/O CLOCK，以减少多路(片) A/D并用时的I/O控制端口。一组通常的控制时序为：
(1) 将CS置低。内部电路在测得CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后, 然后确认这一变化，最后自动将前一次转换结果的最高位(D7)位输出到DATA OUT端上。
(2) 前四个I/O CLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5个位(D6、D5、D4、D3) ,片上采样保持电路在第4 个I/O CLOCK下降沿开始采样模拟输入。
(3) 接下来的3个I/O CLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8(D2、D1、D0)个转换位。
(4) 最后, 片上采样保持电路在第8个I/O CLOCK周期的下降沿将移出第6、7、8
(D2 、D1 、D0)个转换位。保持功能将持续4 个内部时钟周期,然后开始进行32 个内部时钟周期的A/D转换。第8个I/O CLOCK后, CS必须为高, 或I/O CLOCK保持低电平,这种状态需要维持36 个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。如果CS为低时I/O CLOCK上出现一个有效干扰脉冲, 则微处理器/控制器将与器件的I/O时序失去同步；若CS为高时出现一次有效低电平, 则将使引脚重新
- 5 - 初始化, 从而脱离原转换过程。在36个内部系统时钟周期结束之前, 实施步骤(1)
- (4) ，可重新启动一次新的A/D转换，与此同时，正在进行的转换终止, 此时的输出是前一次的转换结果而不是正在进行的转换结果。若要在特定的时刻采样模拟信号,，应使第8个I/O CLOCK时钟的下降沿与该时刻对应,因为芯片虽在第4个I/O CLOCK时钟下降沿开始采样,却在第8个I/O CLOCK的下降沿开始保存。
图3 串行I/O接口
图4 程序流程图
- 6 - 2.3 4×4 矩阵式键盘识别
2.3.1 矩阵式键盘结构与工作原理
在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O的占用，通常把按键排列成矩阵形式，如图5所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P1口）就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一建（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。
图5 矩阵式按键原理图
矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口则作为输入。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下。行线输出是低电平，一旦有键按下，则输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。为了保证按键没闭合一次CPU仅做一次处理，必须消除按键抖动。
STC89C52单片机学习开发板介绍
1 STC89C52单片机学习开发板介绍
全套配置：
1 .全新增强STC89C52 1个【RAM512字节比AT89S52多256个字节FLASH8K】
2 .优质USB数据线 1条【只需此线就能完成供电、通信、烧录程序、仿真等功能，简洁方便实验，不需要USB 转串口和串口线，所有 电脑都适用】
3 .八位排线 4条【最 多可带4个8*8 LED点阵，从而组合玩16*16的LED点阵】
4 .单P杜邦线 8条【方 便接LED点阵等】
5 .红色短路帽 19个【已装在开发箱板上面，短路帽都 是各功能的接口,方便取用】
6 .实验时钟电池座及电池 1PCS
7 .DVD光盘 1张【光盘具体内容请看页面下方，光盘资料截图】
8 .全新多功能折叠箱 抗压抗摔
经久耐磨 1个【市场没有卖,专用保护您爱板的折叠式箱子，所有配件都可以放入】
9 .8*8（红+绿）双色点阵模块 1片【可 以玩各种各样的图片和文字,两种颜色变换显示】
10.全新真彩屏SD卡集成模块 1个【请注意：不包含SD卡，需要自己另外配】
晶振 【1个方便您做实验用】
12.全新高速高矩进口步进电机 1个【价格元/个】
13.全新直流电机 1个【价值元/ 个】
14.全新红外接收头 1个【价格元/ 个】
15.全新红外遥控器（送纽扣电池） 1个【价格元/个】
16.全新18B20温度检测 1个【价格元/只】
17.光敏热敏模块 1个（已经集成在板子上）【新增功能】
液晶屏 1个
配件参照图： v1.0 可编辑可修改
2
温馨提示：四点关键介绍，这对您今后学习51是很有帮助的）
1.板子上各模块是否独立市场上现在很多实验板，绝大部分都没有采用模块化设计，所有的元器件密密麻麻的挤在一块小板上，各个模块之间PCB布线连接，看上去不用接排线，方便了使用者，事实上是为了降低硬件成本，难以解决各个模块之间的互相干扰，除了自带的例程之外，几乎无法再做任何扩展，更谈不上自由组合发挥了，这样对于后继的学习非常不利。几年前的实验板，基本上都是这种结构的。可见这种设计是非常过时和陈旧的，有很多弊端，即便价格再便宜也不值得选购。
51单片机开发板使用手册
1 STU_MAIN单片机开发板使用手册
第一章 STU_MAIN 单片机开发板简介................................................... 2
1.1 单片机开发板概述............................................................................. 2
1.2 单片机开发板载资源介绍 ................................................................. 2
1.3 STU_MAIN 单片机开发板接口说明 ................................................. 4
1.4 如何开始学习单片机.......................................................................... 5
第二章 软件使用方法 ......................... ....................................................6
2.1 KEIL 软件的使用方法 ...................................................................... 6
2.2 STC-ISP 软件的安装与使用 ........................................................... 13
2.3 使用USB 口下载程序时设置步骤 ................................................... 18
第三章 STU_MAIN 开发板例程详细介绍 ............................................ 21
简述单片机系统的开发流程
简述单片机系统的开发流程
单片机系统是指由单片机芯片、外围电路和软件程序组成的一种嵌入式系统。单片机系统的开发流程包括硬件设计、软件开发和系统调试等多个阶段。
1. 硬件设计阶段
硬件设计是单片机系统开发的第一步，主要包括电路设计和PCB设计两个部分。
(1) 电路设计：根据系统需求，选择合适的单片机芯片和外围器件，设计电路原理图。在电路设计过程中，需要考虑功耗、时钟频率、IO口数量、通信接口等因素，并根据需求进行电源供应、时钟电路、外设接口电路等设计。
(2) PCB设计：根据电路原理图，进行PCB的布线设计。通过布线设计，将电路原理图中的元器件进行合理的布局和连接，以满足信号传输、电源供应等要求。在PCB设计过程中，需要注意信号完整性、电源稳定性、阻抗匹配等问题。
2. 软件开发阶段
软件开发是单片机系统开发的核心部分，主要包括编写程序和调试两个环节。
(1) 编写程序：根据系统需求和硬件设计，选择合适的开发工具和编程语言，编写单片机的软件程序。在编写程序过程中，需要了解单片机的指令集、寄存器配置、中断处理等相关知识，并根据需求实现系统的各项功能。
(2) 调试：将编写好的软件程序下载到单片机芯片中，通过调试工具进行调试。调试过程中，可以通过单步执行、断点调试等方式，逐步检查程序的运行情况，发现并解决程序中的错误和问题。调试完成后，可以对系统的功能进行验证和优化。
3. 系统调试阶段
系统调试是单片机系统开发的最后一步，主要包括硬件调试和软件调试两个环节。
(1) 硬件调试：通过仪器设备和测试工具，对硬件电路进行测试和验证。主要包括电源稳定性、信号传输、外设功能等方面的测试。在硬件调试过程中，可以使用示波器、逻辑分析仪等工具对信号进行观测和分析，发现并解决硬件电路中的问题。
(2) 软件调试：在硬件调试完成后，对软件程序进行全面的功能测试。通过输入不同的参数和数据，验证系统的各项功能是否正常运行。在软件调试过程中，可以使用调试工具和仿真器对程序进行调试和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。
单片机电路
单片机电路
一、概述
单片机电路是由单片机和其他外围电路组成的一种电子系统，它具有微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。单片机电路广泛应用于各种电子设备中，如智能家居、智能穿戴设备、工业自动化等领域。
二、单片机的基本结构
1. CPU
CPU是单片机的核心部件，它负责执行指令和控制整个系统的运行。常见的单片机CPU有AVR、PIC等。
2. 存储器
存储器用于存储程序代码和数据。常见的存储器有闪存、EEPROM和SRAM等。
3. 输入输出接口
输入输出接口用于与外部设备进行数据交换。常见的输入输出接口有GPIO、SPI和I2C等。
4. 定时器计数器
定时器计数器用于产生精确的时间延迟或周期信号，可以实现各种定时控制功能。
三、单片机电路设计流程
1. 系统需求分析
在设计之前需要明确系统需求，包括功能要求、性能要求和可靠性要求等。
2. 选型与方案设计
根据系统需求选择合适的单片机芯片，并设计相应的硬件电路方案。
3. PCB设计
根据方案设计出PCB电路板，包括电路图设计、元器件布局和走线等。
4. 软件编程
根据硬件电路设计编写相应的软件程序，实现系统功能。
5. 系统测试与调试
将硬件电路和软件程序进行组装，进行系统测试和调试，确保系统功能正常。
四、单片机电路中常用的外围电路
1. 时钟电路
时钟电路用于提供单片机的时钟信号，使其能够按照一定的频率运行。常见的时钟源有晶体振荡器和RC振荡器等。
2. 复位电路
复位电路用于在系统启动或异常情况下将单片机复位，保证系统稳定性。常见的复位方式有手动复位和自动复位。
3. 电源管理电路
电源管理电路用于对单片机芯片进行供电管理，包括稳压、滤波和过压保护等。
4. 外设驱动电路
外设驱动电路用于驱动各种外部设备，如LED灯、LCD显示屏、继电器等。常见的接口有GPIO、PWM和ADC等。
五、单片机开发工具介绍
1. 开发板
开发板是一种集成了单片机芯片和外围电路的开发工具，可以帮助开发人员快速搭建单片机电路并进行软件编程。常见的开发板有Arduino、STM32和Raspberry Pi等。
STM32F103VCT6开发板使用说明
STM32F103VCT6开发板使用说明
一. 概述
STM32F103VCT6是一款高性能、低功耗的单片机开发板，适用于各种嵌入式应用。本文将详细介绍该开发板的硬件配置、软件开发环境的搭建及基本使用方法，旨在帮助用户快速上手并充分发挥其功能优势。
二. 硬件配置
1. 主控芯片
STM32F103VCT6开发板搭载了ARM Cortex-M3内核的STM32F103VCT6主控芯片，具有72MHz主频、256KB Flash和48KB
RAM，可满足各类应用需求。
2. 外设接口
该开发板提供了多种外设接口，包括UART串口、I2C总线、SPI接口、ADC模数转换等，用户可根据需要进行灵活配置。
3. 电源供电
开发板支持多种电源供电方式，包括USB供电、DC电源供电和外部电池供电，用户可以根据实际情况选择适合的供电方式。
4. 连接接口 开发板提供了多个连接接口，包括USB接口、SD卡槽、按键和LED指示灯等，方便用户进行调试和扩展。
三. 软件开发环境搭建
1. Keil MDK软件安装
- 打开Keil官方网站，下载最新版的MDK软件。
- 运行安装程序，按照提示完成软件的安装。
2. 配置开发环境
- 打开Keil MDK软件，选择"Options for Target"，进入目标选项设置。
- 在弹出的对话框中，选择芯片型号为STM32F103VCT6，并选择所使用的仿真器。
- 点击"Apply"保存设置，完成开发环境的配置。
四. 开发板基本使用方法
1. 连接电源
- 根据实际需求选择相应的电源供电方式，并将电源接口连接到开发板上。
- 确保电源连接正常后，开发板将自动上电。
2. 连接电脑 - 使用USB数据线将STM32F103VCT6开发板与电脑相连。
- 电脑将自动识别开发板，并分配相应的驱动程序。
3. 编写代码
- 打开Keil MDK软件，创建一个新的工程。
- 在工程中编写C语言代码，实现所需的功能。
51单片机开发板用途
51单片机开发板用途
51单片机开发板是一种基于单片机系统的开发板，主要用于嵌入式系统的开发、学习和实验。它是一种集成了51单片机核心芯片、外设和各种资源的硬件平台，可以通过编程和配置，实现对外设的控制和操作，从而完成各种功能的实现。
首先，51单片机开发板在嵌入式系统的开发中具有重要的作用。嵌入式系统是一种专门为特定应用设计的计算机系统，通常包括硬件和软件两个部分。51单片机开发板提供了一个完整的嵌入式系统平台，可以通过对各种外设的控制和操作，实现各种应用的开发。例如，可以利用51单片机开发板开发智能家居系统，实现对家电、照明等设备的控制和管理；也可以利用51单片机开发板开发智能交通系统，实现对交通信号灯、车辆管理等功能的控制和协调。
其次，51单片机开发板在学习和教育中具有重要的作用。嵌入式系统是一个涉及硬件和软件知识的综合性领域，学习和掌握嵌入式系统开发需要掌握硬件和软件两个方面的知识。51单片机开发板提供了一个理想的平台，用于学习和实践嵌入式系统开发的知识和技能。通过51单片机开发板，学生可以了解和掌握各种外设的原理和使用方法，学习和掌握编程和配置技术，培养解决实际问题的能力。
此外，51单片机开发板也可以用于各种实验和项目的实现。嵌入式系统开发需要进行一系列实验和项目的实现，以验证和应用学到的知识和技能。51单片机开发板为实验和项目提供了一个理想的平台。通过编程和配置，可以实现各种功能的实现，例如温度监测、智能控制、数据采集、通信和网络等，从而完成各种实验和项目的要求。
此外，51单片机开发板还具有以下一些优点和特点：
1. 价格低廉：51单片机开发板的价格相对较低，适合各种经济条件的用户购买和使用。
2. 界面丰富：51单片机开发板提供了各种接口和扩展槽，可以连接各种外设和传感器，扩展系统的功能。
3. 学习资料丰富：由于51单片机开发板是一种常用的开发平台，相关的学习资料和教程相对较多，便于学习和使用。
自制51单片机开发板介绍
自制51单片机开发板介绍
1.1 P89LV51RD2单片机简介
P89LV51RD2[1]是一款80C51微控制器，包含64kB Flash和1024字节的数据RAM。P89LV51RD2的典型特性是它的X2方式选项，使得可通过该特性来选择应用程序以传统的80C51时钟频率（每个机器周期包含12个时钟）或X2方式（每个机器周期包含6个时钟）的时钟频率运行，其中，选择X2方式可在相同时钟频率下获得2倍的运行速度，或者在降低一倍的时钟频率下，保持同样的运行速度，从而使功耗更低，并极大地降低EMI。
Flash程序存储器支持并行和串行在系统编程（ISP）。ISP允许在软件控制下对设计好的单片机系统进行重复编程。P89LV51RD2也可采用在应用中编程（IAP），允许随时对Flash程序存储器重新配置，即使应用程序正在运行时也不例外。
其主要特性如下：
80C51核心处理单元；
3V的工作电压，操作频率为0～33MHz；
64kB的片内Flash程序存储器，具有ISP（在系统编程）和IAP（在应用中编程）功能；
通过软件或ISP选择支持12时钟（默认）或6时钟模式；
SPI（串行外围接口）和增强型UART；
PCA（可编程计数器阵列），具有PWM和捕获/比较功能；
4个8位I/O口，含有3个高电流P1口（每个I/O口的电流为16mA）；
3个16位定时器/计数器；
可编程看门狗定时器（WDT）；
8个中断源，4个中断优先级；
2个DPTR寄存器；
低EMI方式（ALE禁能）；
兼容TTL和CMOS逻辑电平；
掉电检测；
低功耗模式
掉电模式，外部中断唤醒；
空闲模式；
PDIP40，PLCC44和TQFP44的封装。
下图1-1为P89LV51RD2的内部功能框图，图1-2为本开发板采用的TQFP44的引脚图。
关于P89LV51RD2的详细介绍请参见参考文献[1]。
单片机软件系统设计(一)2024
单片机软件系统设计（一）2024
单片机软件系统设计（一）
引言概述：
单片机软件系统设计是指针对特定的单片机芯片，通过编写软件代码实现各种功能和算法的设计过程。本文将从硬件平台选择、软件功能规划、软件架构设计、代码编写及测试等五个大点展开详细介绍。
正文内容：
1. 硬件平台选择
- 根据项目需求和预算选择适合的单片机芯片型号。
- 考虑单片机的性能、存储容量、外设接口等因素。
- 参考芯片数据手册和开发板选型指南进行评估和比较。
2. 软件功能规划
- 分析项目需求，明确所需功能和性能要求。
- 详细列出软件功能列表，定义各功能的输入输出需求。
- 根据功能的优先级进行排序和划分。
3. 软件架构设计
- 设计主程序结构，包括任务调度、中断处理等主要框架。
- 划分和设计各个功能模块，确定模块间的接口和通信方式。
- 考虑系统资源管理和优化问题。
4. 代码编写 单片机软件系统设计（一）2024
- 根据软件功能规划和架构设计，开始编写各个功能模块的代码。
- 遵循模块化、结构化的编程风格，提高代码可读性和可维护性。
- 使用适当的算法和数据结构，实现软件功能的高效执行。
5. 测试与验证
- 编写测试用例，验证软件功能和性能是否满足需求。
- 进行单元测试、集成测试和系统测试，确保软件的稳定性和可靠性。
- 通过调试和性能优化，解决可能出现的问题和瓶颈。
总结：
本文介绍了单片机软件系统设计的五个关键步骤，包括硬件平台选择、软件功能规划、软件架构设计、代码编写和测试与验证。正确而系统地进行这些步骤可以帮助设计者开发出性能稳定、功能完善的单片机软件系统。在设计过程中，注意合理利用硬件资源、模块化编程以及测试与验证的重要性，能够提高开发效率，最终实现预期的功能要求。
单片机毕业设计80c51
单片机毕业设计80c51
本文的毕业设计主要涉及到80C51单片机的应用。本篇文章将介绍单片机的基本原理、在数字电子钟的设计中的具体应用、硬件设计和软件编程，并给出程序设计流程与详细实现过程。
一、 80C51单片机的基本原理
只要有些基础的理解，学习单片机并不难。单片机是包含CPU、ROM、RAM和其他外设的一种集成电路（IC）芯片。单片机因其体积小、功耗低、成本低而在实际应用中广泛使用。具有代表性的是80C51单片机系列。
80C51单片机有多种不同的型号，每个型号内置指令集在某种程度上都有所不同。最简单的80C51型号内置的指令集只有40多种指令。可以想象，由于指令集非常简化、结构紧凑，这样设计出来的芯片具有性能非常稳定的特点。
二、 数字电子钟的设计
数字电子钟是指采用数字电路或数字电子技术设计的显示时间的钟。数字电子钟广泛应用于生活中的种种需要，能够比较稳定地显示时间，其他功能还包括定时、闹钟、备忘等选项。
三、 数字电子钟的硬件设计
数字电子钟的硬件设计涵盖了三个方面：
1. 显示电路的设计
数字电子钟的显视屏幕通常是7片LED，其中6片是数字显示屏，第7片为冒号显示屏。这个设计采用COS-8886电路，典型的应用范围是数码电子表、温度计等。
2. 时基方案的设计
时基方案是指数字电子钟中的总体控制方案。这里我们采用的是74HC4060的集成电路。使用74HC4060，可以非常方便地进行时钟频率的分频设计。
3. 蓝牙通信模块的设计
蓝牙通信模块的设计中，我们使用了常见的蓝牙串口传输模块，如HC-06，其工作电压在3.3V ~ 5V之间，具备良好的兼容性。
四、 数字电子钟的软件编程 数字电子钟的软件编程主要涉及以下两个方面：
1. 定时计数器的设计
多功能MCS-51单片机开发板设计
２０１１年第８期 计算机光盘软件与应用 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ＣＤ Ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌ ｉｃａｔｉｏｎｓ 软件设计开发
图４ ＴＬＣ０８３２接口电路 （五）Ｘ５０４５接口电路 复位电路采用了带Ｉ２Ｃ的监控芯片Ｘ５０４５，上电即可复位 ， 电路如图５所示。另外８１５５设置了独立的复位方式以弥补和５１ 单片机的复位不同步缺点。 目 … 午 图５看门狗接口电路 （六）键盘接口电路 在单片机应用系统中通常应具有人机对话功能能随时发出各 种控制指令和数据输入以及报告应用系统的运行状态与运行结 果。本文所采用的是独立式键盘，其中ｋｅｙ代表阻值为Ｉｋ Ｑ的排 阻。 （七）数码管显示接口电路 系统数码管显示及键盘显示均比较灵活，提供了专门的Ｉ／Ｏ 接口，可以用８１５５来控制，也可以用单片机来控制。开发板支持 ４位七段示ＬＥＤ数码显示器。 四、结束语 限于篇幅，本文关于ＤＳ１３０２、ＬＣＤ显示接口以及系统软件设 计等方面未能介绍。本文设计的单片机开发板在实际中发挥了重 要作用，适合于单片机学习者及简单的工程应用。 参考文献： 【１１杨光友．单片微型计算机原理及接口技术【Ｍ】．水利水电出 版社．２００２ 【２］ＡＴ８９Ｓ５１ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ Ａｔｍｅｌ Ｉｎｃ．２００６ Ｉ３】赵亮弹片机Ｃ语言编程与实例ＩＭ】．人民邮电出版社，２００３ ［４】张道德．单片机接口技术（Ｃ５１版）．中国水利水电出版 社．２００７ 【５］Ｘ５０４５ Ｄａｔａｓｈｅｅｔ．Ｉｎｔｅｒｓｉｌ ｉｎｃ．２００６ ［作者简介］张道德（１９７３一），男，博士，研究方向：从事嵌 入式系统、智能控制等领域的研究。 （上接第１６７页） 系统能够很方便地产生各类报表，查询以及维护数据库。配 备数据打印机，可以打印锅炉在运行中产生的实时数据记录、历 史数据记录和故障报表。打印有两种形式：及时打印和定时打印。 （七）负荷调节 上位机除随时对单台锅炉的运行状态进行全面跟踪显示外， 还根据系统的需求，对下位机及多台锅炉进行投运和停止控制， 以实现系统的负荷调节，在满足系统供热工艺要求的同时，最大 限度地节能。 （八）系统通讯网络 因为ＲＳ－４．８５接口具有抗干扰性强及传输距离远的特点，上、 下位机采用ＲＳ－４８５接口，通过下位机控制柜将锅炉的运行工况、 重要参数、重要数据和报警记录等上传至上位机，方便管理人员 实现对锅炉操作系统的实时监测、集中控制，实现现代化的管理。 四、下位机及其接线方法 系统下位机采用南京仁泰锅炉自控设备有限公司 ＹＬＺＫ－ＷＣｌ２２１０／１型电脑锅炉控制器。该控制器采用 ＰＳＤ３２００型 ＣＰＵ作为电脑控制器系统的核心。以该型单片机为核心的控制器 是国内锅炉电脑控制器中最先进的产品之～，具有锅炉压力控制、 缺水保护、炉壁温度检测、超压保护、定时控制、实时时钟等自 动控制功能。参照该型号锅炉控制器的使用说明书，其接线分输 入信号及输出信号两种。 （一）输入信号 １．温度传感器。炉壁温度传感器热电阻分度号：ＰｔｌＯ０，测温 范围：０－４００℃，Ｒ（０）＝１００。Ｏ０Ｑ。该传感器在温度每变化１℃ 时其电阻变化仅０．３９ Ｑ左右。故应特别注意接线质量，尽量减小 导线接头处的接触电阻，以免影响测温精度。 ２．水位电极（水位电接点）。当水电极两端的电阻低于５０Ｋ —ｌ７３一 时，控制器即认为水面已高于电极，当水电极两端电阻升至２００Ｋ 以上时，控制器即认为水面已低于电极。请注意电极两端的绝缘。 ３．燃烧器故障。可将燃烧器故障灯并联接入控制器，控制器 检测并做出报警，提示用户处理。此信号为２２０伏交流强电信号。 ４．压力信号。可将压力控制器、压力开关等传感器信号接入 控制器，控制器检测器通断状态显示并做出报警。 （二）输出信号 控制继电器触点容量为ＩＯＡ／２２０ＶＡＣ，使用时负载应小于 ０．５ＫＶＡ。 １．燃烧器控制。控制器提供一组独立的小火（启停控制）触 点（Ｊ１０），一组独立的大火（大小火转换）控制触点（Ｊ１１）。可 配接各种进口、国产燃烧器。小火控制继电器既可接燃烧器的小 火控制端，也可直接控制燃烧器的电源。 ２．泵（或阀）控制。控制器可配接各种泵或阀。使用功率小 于ｏ．５ＫＶＡ的单相泵（或阀）时，可直接将控制器的泵控制输出串 入水泵（或阀）的供电回路。如泵功率较大或为三相水泵则应配 接适当功率的接触器。 五 结束语 本文设计的锅炉ＤＣＳ系统具有较好的人机操作界面、结构简 单，因为采用专门的锅炉控制器作为下位机，具有低成本、使用 方便的特点，系统具有较好的应用价值。 参考文献： …Ｉ于海兴．基于ＰＬＣ和ＷＩＮＣＣ的锅炉控制系统卟青岛远洋 船员学院学报，２００６，２：Ｐ１４－１７ ｆ２１２刘莹．小型集散系统在锅炉控制中的应用Ⅱ】测控技 术，１９９９，７：Ｐ４８－５０ 『３】南京仁泰锅炉自控设备有限公司．ＹＬＺＫ－ＷＱ２２１０／１型锅 炉电脑控制器使用说明书．２０１