第13章單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計

1、第13章 單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計,本章主要介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思想、設(shè)計理念和設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)要考慮的一些問題。本章中還介紹了筆者自主設(shè)計的一款基于proteus仿真平臺的單片機(jī)開發(fā)板,13.1 單片機(jī)開發(fā)概述,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)是以單片機(jī)為核心，選擇一定的外部電路，并進(jìn)行軟件設(shè)計，從而實現(xiàn)特定測量及控制功能的應(yīng)用系統(tǒng)。一個完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計包括分析測控系統(tǒng)、單片機(jī)選型、硬件資源分配、單片機(jī)程序設(shè)計、仿真測試并最終下載到實

2、際硬件電路中執(zhí)行，其中單片機(jī)的選型、資源分配及程序設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。,13.1.1 分析測控系統(tǒng),①可行性分析可行性分析主要是分析整個設(shè)計任務(wù)的可行性。 ②系統(tǒng)總體方案設(shè)計當(dāng)完成可行性分析并確認(rèn)方案可行后，便可以進(jìn)入系統(tǒng)整體方案設(shè)計階段。,13.1.2 單片機(jī)的選型,在進(jìn)行正式的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)之前，需要了解各個不同型號單片機(jī)的特性，從中做出合理的選擇。在單片機(jī)選型時，主要需要注意以下幾點：①根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)對硬件資源

3、的要求，在滿足性能指標(biāo)的情況下，盡量選擇硬件資源集成在單片機(jī)內(nèi)的型號,②調(diào)查市場，盡量選用廣泛應(yīng)用、貨源充足的單片機(jī)型號，避免使用過時或缺貨的型號，使得硬件投資不過時。③對于手持式設(shè)備或其他需要低功耗的設(shè)備，應(yīng)選擇低電壓、低功耗的單片機(jī)型號。④在條件允許的情況下，盡量選擇功能強的單片機(jī)，這樣便于以后的升級擴(kuò)展。⑤對于商業(yè)性的最終產(chǎn)品，盡量選擇體積小的貼片封裝的單片機(jī)型號，這樣可以減小單片機(jī)板面積，從而降低硬件成本。,13.1.3

4、 硬件資源分配需要注意以下幾點：①如果單片機(jī)的硬件資源豐富，盡量選擇使用單片機(jī)內(nèi)部集成的硬件資源來實現(xiàn)，這樣可以提高系統(tǒng)的可靠性。②對于一些常用的功能部件，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，這樣可以提高設(shè)計的合理性，確保系統(tǒng)設(shè)計的成功率。③合理規(guī)劃單片機(jī)的硬件及軟件資源，充分發(fā)揮單片機(jī)的最大功能。④硬件上最好留出擴(kuò)展的接口，以方便后期的維護(hù)及升級。⑤要仔細(xì)考慮各部分硬件的功率消耗及驅(qū)動能力，如驅(qū)動能力不夠?qū)?dǎo)致系統(tǒng)無法正常運

5、行。,13.1.4 程序設(shè)計,主要需要從以下幾點來考慮。采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計，將各個功能部件模塊化，用子程序來實現(xiàn)，其優(yōu)點是便于調(diào)試及后續(xù)的移植和修改等。合理使用單片機(jī)的資源，包括RAM、ROM、定時器/計數(shù)器、中斷等。除非特殊要求，盡量選擇使用C語言來進(jìn)行程序開發(fā)和設(shè)計，這樣可以使程序易懂，便于交流和后期維護(hù)。程序中應(yīng)添加注釋，提高程序的可讀性。,13.1.5 仿真測試,單片機(jī)仿真測試和程序設(shè)計是緊密相關(guān)的?？梢赃x擇Ke

6、il公司的μ Vision系列、Lab center electronics公司的PROTEUS等編譯仿真環(huán)境，也可以選擇硬件仿真器進(jìn)行在線調(diào)試。,13.1.6 實際硬件測試,當(dāng)程序設(shè)計通過后，便可以將其下載到單片機(jī)中進(jìn)行硬件電路測試。在實際硬件電路測試階段，主要檢查單片機(jī)程序和外部硬件接口是否正常，單片機(jī)的驅(qū)動能力是否夠用，以及整個硬件電路的邏輯時序配合是否正常等。硬件測試通過后，便可以投入使用或生產(chǎn)。,13.2 單片機(jī)開發(fā)硬件設(shè)

7、計,本書設(shè)計的開發(fā)板能進(jìn)行12個實驗，分別為：流水燈、數(shù)碼顯示、ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換、單鍵識別、4x4矩陣鍵盤、DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換、蜂鳴器、RS232串口通信、DS18B20溫度采集、IIC總線、8x8點陣、LCD1602顯示。,13.2.1 開發(fā)板基本配置,1、6位數(shù)碼管（做動態(tài)掃描及靜態(tài)顯示實驗）；2、8位LED發(fā)光二極管（做流水燈實驗）；3、RS232通信接口（可以作為與計算機(jī)通訊的接口同時也可作為C51下載程序的接口

8、）；4、蜂鳴器（做單片機(jī)發(fā)聲實驗）；5、ADC0804芯片（做模數(shù)轉(zhuǎn)換實驗）；6、DAC0832芯片（做數(shù)模轉(zhuǎn)換實驗）；7、DS18B20溫度傳感器（做溫度測量實驗）；8、AT24C00芯片（做IIC總線元件實驗）；9、字符液晶1602（做LCD字符顯示實驗）；10、4*4鍵盤另加四個獨立鍵盤（鍵盤檢測實驗）；11、8*8點陣（做點陣實驗）。,開發(fā)板端口分配表,表13.2.1 開發(fā)板端口分配表,13.3 實驗指導(dǎo)1

9、3.3.1 流水燈實驗,一、實驗?zāi)康?、熟悉開發(fā)板的基本操作；2、初步了解單片機(jī)I/O口基本操作方法；3、學(xué)會控制延時函數(shù)的延時時間；4、結(jié)合程序的調(diào)試掌握keilc編譯軟件的基本使用方法。,實驗原理圖,圖13.3.1 流水燈原理圖,13.3.2 單按鍵識別,一、實驗?zāi)康?、了解I/O口輸入輸出功能；2、了解單鍵按鍵識別原理。,實驗原理圖,圖13.3.2 單鍵識別實驗原理圖,13.3.3 數(shù)碼管顯示,一、實驗?zāi)康?/p>

10、練習(xí)進(jìn)位操作，了解數(shù)碼管的靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。,實驗原理圖,圖13.3.3 數(shù)碼管顯示實驗原理圖,13.3.4 A/D轉(zhuǎn)換實驗,一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)如何用單片機(jī)控制ADC0804芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；2、掌握數(shù)碼管動態(tài)掃描原理。,實驗原理圖,圖13.3.4 A/D轉(zhuǎn)換實驗原理圖,13.3.5 D/A轉(zhuǎn)換實驗,一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)使用單片機(jī)控制DAC0832芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。,實驗原理圖,圖13.3.5 D/A轉(zhuǎn)換實驗原理圖,13

11、.3.6 蜂鳴器,一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)、掌握控制蜂鳴器發(fā)聲的原理。,實驗原理圖,圖13.3.6 蜂鳴器實驗原理圖,13.3.7 4*4矩陣鍵盤,一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)掌握矩陣鍵盤的掃描原理；2、掌握數(shù)碼管的靜態(tài)顯示原理。,實驗原理圖,圖13.3.7 4*4矩陣鍵盤原理圖,13.3.8 8*8點陣,一、實驗?zāi)康?、學(xué)習(xí)掌握點陣顯示圖形的原理；2、了解視覺暫留原理及其效果。,實驗原理圖,圖13.3.8 點陣實驗電路圖,13.

12、3.9 LCD1602顯示實驗,一、實驗?zāi)康?、了解LCD1602的顯示原理；2、學(xué)習(xí)掌握LCD1602的控制步驟和方法。,實驗原理圖,圖13.3.10 LCD1602顯示實驗原理圖,13.4 小結(jié),本章的重點在于實驗，實驗是培養(yǎng)同學(xué)們動手能力的重要手段，之所以要在本章設(shè)計一個單片機(jī)開發(fā)板，目的就是為讓同學(xué)們在學(xué)習(xí)單片機(jī)理論的過程中能自己動手進(jìn)行實驗，以此提高同學(xué)們的動手能力，同時也為同學(xué)們在日后單片機(jī)電路設(shè)計中提供一個便利平