單片機設(shè)計及開發(fā)項目課件

1、第八期全國電子專業(yè)人才師資培訓(xùn)班單片機設(shè)計與開發(fā)項目主要內(nèi)容 單片機設(shè)計與開發(fā)競賽規(guī)則 CT107D硬件資源介紹 CPU模塊 下載器 總線擴展 外設(shè)模塊 CT107D使用方法及程序設(shè)計 CT107D驅(qū)動安裝及程序下載方法 C51編程簡介 單片機設(shè)計與開發(fā)項目模擬題分析競賽規(guī)則競賽單片機:STC89C52RC或STC12C5A60S2開發(fā)環(huán)境: Keil C51開發(fā)語言：C語言或匯編語言競賽分值比例:更多信息見大賽永久官方網(wǎng)站:http:/CT107D簡介(1) 單片機學(xué)習(xí)與實訓(xùn)產(chǎn)品 ASP（ISP）下載功能 演示程序 多處理器兼容 STC: STC89C52、STC12C5A60S2等； At

2、mel AVR系列：ATmega16、ATmega32、ATmega8515等； Atmel 51系列：AT89S52、AT89C52、AT89S51、AT89C51等； 選拔賽及決賽指定專用平臺 MCS51系列單片機簡介(1) 51內(nèi)核單片機CPU以MCS-51為基礎(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同指令集兼容 MCS-51單片機簡介 51系列：8031、8051、8751等52系列：8032、8052、8752等CT107D簡介(2)型號片內(nèi)存儲器片外存儲器IO口線中斷入口定時器計數(shù)器工作頻率(MHz）機器周期（s）ROMEPROMCPURAM并串803112864K+64K8*4UART52/1621212/

3、頻率80514K12864K+64K8*4UART52/1621212/頻率87514K12864K+64K8*4UART52/1621212/頻率803225664K+64K8*4UART63/1621212/頻率80528K25664K+64K8*4UART63/1621212/頻率87528K25664K+64K8*4UART63/1621212/頻率CT107D簡介(2) MCS51系列單片機簡介(2)硬件資源 CT107D下載器（1） 板載下載器CH341A USB轉(zhuǎn)串口 USB轉(zhuǎn)并口 USB轉(zhuǎn)I2C USB轉(zhuǎn)SPI硬件資源 CT107D下載器（2）硬件資源 總線擴展（1） 總線擴展

4、（2）硬件資源void uln_out()#ifdef MMXBYTE0 xa000= uln;#elseEA=0;P2= ( P2 & 0 x1f) | (05) ;P0 = uln;P2= ( P2 & 0 x1f) | (55) ; /P2= ( P2 & 0 x1f) | (15) ;EA=1;#endifP2.7、P2.6、P2.5作用說明111+P3.6 (0 xE000)數(shù)碼管段控制、LED點陣控制共用110+P3.6 (0 xC000)數(shù)碼管位控制、LED點陣控制101+P3.6 (0 xA0000)音響、電機、繼電器控制100+P3.6 (0 x8000)LED燈控制 總線擴

5、展（3）硬件資源 I2C總線（1） 基本原理 主器件提供SCL 通過器件的地址訪問 傳輸過程由主器件啟動 時鐘速率 標(biāo)準(zhǔn)約100KHz 高速約400KHz 有些器件可達(dá)數(shù)MHz硬件資源硬件資源 I2C總線（2） 結(jié)構(gòu) I2C總線（3）硬件資源 時序 DS1302芯片介紹（1） 簡易三線接口（RST、IO、SCK） 雙重電源補給 31字節(jié)數(shù)據(jù)暫存寄存器 閏年自動調(diào)整硬件資源 DS1302芯片介紹（2）硬件資源 結(jié)構(gòu)框圖 DS1302芯片介紹（3）硬件資源 DS1302讀寫操作時序硬件資源 發(fā)光二極管硬件資源 數(shù)碼管&LED點陣（1）硬件資源 LCM接口模塊硬件資源 44鍵盤矩陣硬件資源 ULN2

6、003功率驅(qū)動模塊（MC1413）集電極開路輸出硬件資源 繼電器、蜂鳴器等模塊有源蜂鳴器 光敏器件 光敏電阻的主要參數(shù)： 暗電阻：室溫全暗的條件下的穩(wěn)定電阻值 亮電阻：室溫和一定的光照條件下的穩(wěn)定電阻值硬件資源硬件資源 功率放大模塊驅(qū)動無源揚聲器超聲波發(fā)送電路發(fā)送38KHz方波信號驅(qū)動模塊。硬件資源 超聲波模塊介紹超聲波接收電路濾波、放大輸出-CX20106A硬件資源 紅外收發(fā)及相關(guān)跳線配置紅外發(fā)射管紅外收發(fā)一體頭紅外超聲跳線配置：1-3、2-4：超聲波3-5、4-6：紅 外硬件資源 信號發(fā)生模塊硬件資源 差分信號放大電路壓力傳感器接口端口號功能1功能2P1.0超聲發(fā)射紅外發(fā)射P1.1超聲接收

7、紅外接收P1.2字符液晶使能信號圖形液晶使能信號P1.3DS1302的RST腳P1.41-wire總線P1.5下載線：MOSIP1.6下載線：MISOP1.7下載線：SCKDS1302的SCK腳硬件資源 CT107D平臺資源表（1）硬件資源 CT107D平臺資源表（2）端口號功能1功能2功能3P2.0字符LCD信號：RS圖形LCD信號：RSI2C總線的SCLP2.1字符LCD信號：RW圖形LCD信號：RWI2C總線的SDAP2.28255的A0圖形LCD信號：串并選擇P2.38255的A1DS1302的IO腳P2.4霍爾器件輸入P2.5138譯碼器AP2.6138譯碼器BP2.7138譯碼器C

8、硬件資源 CT107D平臺資源表（3）端口號功能1功能2功能3P3.0獨立按鍵1串行接收RXD鍵盤矩陣 行1P3.1獨立按鍵2串行發(fā)送TXD鍵盤矩陣 行2P3.2獨立按鍵3鍵盤矩陣 行3P3.3獨立按鍵4鍵盤矩陣 行4P3.4頻率測量（跳線）鍵盤矩陣 列4P3.5鍵盤矩陣 列3P3.68255的WR鍵盤矩陣 列2P3.78255的RD鍵盤矩陣 列1硬件資源 CT107D平臺資源表（4）端口號功能Y0未用Y1未用Y2未用Y38255的CE腳Y4LED鎖存信號Y5UNL2003輸出鎖存信號Y6數(shù)碼管位選鎖存信號Y7數(shù)碼管段選鎖存信號端口號功能端口0步進(jìn)電機驅(qū)動A端口1步進(jìn)電機驅(qū)動B端口2步進(jìn)電機驅(qū)

9、動C端口3步進(jìn)電機驅(qū)動D端口4繼電器輸出端口5直流電機驅(qū)動端口6蜂鳴器38譯碼器輸出端口ULN2003輸出端口程序設(shè)計 CT107D驅(qū)動安裝 安裝USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動程序（UART、STC程序下載） 安裝USB轉(zhuǎn)并口驅(qū)動程序（Atmel 程序下載）程序設(shè)計 CT107D-STC MPU程序下載下載程序時，需重新為系統(tǒng)上電程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(1) 存儲器、I/O標(biāo)準(zhǔn)總線擴展 存儲器空間 程序空間（閃存、ROM、RAM） 數(shù)據(jù)空間（RAM、E2PROM、閃存） 堆棧（RAM） 編址方式 字編址（PIC） 字節(jié)編址程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(2) 存儲器空間編址方式 馮諾依曼結(jié)構(gòu) 哈弗結(jié)構(gòu)程

10、序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(3) IO空間編址方式 IO空間編址方式 數(shù)據(jù)和IO獨立編址 指令系統(tǒng)中有專門的輸入輸出指令（x86） 數(shù)據(jù)空間和IO空間統(tǒng)一編址 指令系統(tǒng)中無專門的輸入輸出指令（51）程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(4) 變量 位（bit） 8（unsigned char、char） 16（unsigned int、int） 32（unsigned long、long） 浮點數(shù)（float）程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(5) 變量的相對定義 data（0 x000 x7f） bdata（0 x200 x2f） bit（0 x000 x7f位地址） idata（0 x000 xff）

11、 xdata（0 x00000 xffff） pdata（頁內(nèi)尋址8位地址，0 x000 xff） const常數(shù)可設(shè)在任何存儲器空間 code（= const code）ROM程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(6) 變量的絕對定義 I/O端口的定義 : _at_ 0 x200 SFR的絕對定位 sfr （0 x800 xff） sfr16（0 x800 xff） 位變量的絕對定位 sbit（0 x000 xff位地址）程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(7) 指針 三個字節(jié)，通用型指針，未指明存儲器空間 uchar *point0; uchar const *data point1; 兩個字節(jié)，指向1

12、6位尋址的存儲器空間 uchar code *data point2; uchar xdata *data point3; 一個字節(jié)，指向8位尋址的存儲器空間 uchar data *data point4; uchar idata *data point5; uchar pdata *data point6;程序設(shè)計 C51程序設(shè)計要點(8) 程序的絕對定位（ISR） void ex0_isr (void) interrupt N using M /C51保護(hù)和恢復(fù)中斷現(xiàn)場 C51的引導(dǎo) 有啟動程序（IDE提供STARTUP.A51），CPU初始化 由啟動程序引導(dǎo)C的MAIN函數(shù) 無啟動程序

13、編譯系統(tǒng)自動加入MCS-51單片機的初始化程序程序設(shè)計 IO編程 通過IO端口控制LED（1）程序設(shè)計 IO編程 通過IO端口控制LED（2）#include “reg52.h”extern void timer_init(void); /引用外部定時器初始化函數(shù)void led_change(void); /改變控制LED引腳輸出狀態(tài)函數(shù)聲明extern bit sec_flag;void main(void) /timer_init();P2 = 0 xAF;P0 = 0;P2 = 0 x9F; /74HC573鎖存器控制while(1)if(sec_flag = 1) change_le

14、d(); /秒計時程序設(shè)計 IO編程 通過IO端口控制LED（3）void change_led(void)static unsigned char data led = 0 x80; /LED初始化狀態(tài)sec_flag = 0; /清除秒標(biāo)志if(led = 1) = 0) /邊界條件led = 1;P0 = led; /低電平點亮LED程序設(shè)計 定時器編程（1） 51單片機定時器工作模式定時器/計數(shù)器0、1的工作模式模式0：13位定時器/計數(shù)器模式1：16位定時器/計數(shù)器模式2：8位自動重裝定時器/計數(shù)器模式3：8位定時器/計數(shù)器和8位定時器（定時器/計數(shù)器0 ）程序設(shè)計 定時器編程（2）

15、 確定定時器的工作模式 確定最長定時時間 最長定時時間 = 系統(tǒng)時鐘周期12 2n（定時器位數(shù)） 計算定時初值 計數(shù)初值 =2n 計數(shù)長度 當(dāng)n = 8/16/32時，計數(shù)初值 = -計數(shù)長度程序設(shè)計 定時器編程（3） TMOD程序設(shè)計 定時器編程（4） TCON程序設(shè)計 定時器編程（5） 100us定時-定時器0，工作模式2#include “reg52.h”#define sysclk 12000000#define c_timer0 (sysclk/12)100/1000000void timer_init(void)TMOD |= 0 x02; /定時器工作模式2TH0 = c_tim

16、er0; /定時器初值/TL0 = c_timer0; TR0 = 1; /啟動定時器ET0 = 1; /開啟定時器0中斷EA = 1; /開啟全局中斷void timer_isr(void) interrupt 1/中斷優(yōu)先級/程序設(shè)計 UART編程（1） 51單片機UART特性 同步/異步傳輸?shù)拇薪涌?同步方式為半雙工方式 異步可以工作在全雙工方式 用一個SFR（SBUF）地址訪問接/發(fā)寄存器 允許在未讀取接收數(shù)據(jù)時開始新的接收 寫發(fā)送寄存器即重新啟動發(fā)送過程程序設(shè)計 UART編程（3） PCON程序設(shè)計 UART編程（2） SCON SM0-1：工作模式設(shè)置 SM2：模式2和3的多機通

17、信控制位 REN：接收控制，允許接收、0禁止接收 TB8：發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位 RB8：接收數(shù)據(jù)的第9位 TI：發(fā)送完成，發(fā)送中斷標(biāo)志位 RI：接收完成，接收中斷標(biāo)志位程序設(shè)計 UART編程（4）void uart_init(void) /串口初始化函數(shù)SCON = 0 x50; /模式配置ES = 1; /串口中斷EA = 1; /全局中斷void baud_init(void) /串口波特率配置,11.0592MHzPCON |= 0 x80;TMOD|= 32;TH1 = 0 xFD;TL1 = 0 xFD;TR1 = 1;波特率TH1（工作模式2）192000FDH96000FDH4800

18、0FAH24000F4H12000E8H程序設(shè)計 UART編程（4）void uart_isr(void) interrupt 4 /中斷服務(wù)子函數(shù)，中斷優(yōu)先級if(RI) /接收標(biāo)志位RI = 0；/str = SBUF; /從串口接收數(shù)據(jù)/if(TI)/發(fā)送標(biāo)志位TI = 0;/SBUF = str; /通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)/模擬試題分析 “模擬智能傳送裝置”功能描述“傳送裝置”可實現(xiàn)貨物重量檢測，改變裝置的傳輸方向，超重記錄及超重報警功能 相關(guān)硬件單片機控制電路、數(shù)碼管顯示電路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、EEPROM存儲電路按鍵控制電路、蜂鳴器及繼電器電路模擬試題分析 系統(tǒng)框圖模擬試題分析 設(shè)計任務(wù)與要求重量測量及顯示單元 A/D轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管顯示按鍵控制單元 4個按鍵：傳送啟動、停止，正、反轉(zhuǎn) LED模擬顯示 正向、反向循環(huán)點亮，0.2秒間隔超重報警單元 繼電器開、合，蜂鳴器開、合 超重記錄單元 EEP