基于ADuC848开发板的单片机实验和课程设计指导书92641讲解学习.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。基于ADuC848开发板的单片机实验和课程设计指导书92641-基于ADuC848嵌入式系统的实验和课程设计指导书(汇编语言版本)二一一年三月目录第一章硬件系统介绍31.1板上资源分布41.2单片机ADuC84851.2.1ADuC848的简要介绍(针对本设计所选择的型号)51.2.2单片机引脚分布51.3电源模块71.4模数/数模转换81.4.1模数转换81.5RS232串口91.6PS/2接口和红外接收101.7显示模块101.7.1LCD显示101.7.2数码管111.7.38路LED121.8蜂
2、鸣器和红外发送131.9SPI接口、步进电机控制131.10按键输入141.11IIC总线(RTC时钟和EEPROM)151.12复位与下载16第二章基础实验17实验一I/O口控制实验17实验二定时器、中断实验19实验三数码显示实验23实验四蜂鸣器驱动实验28实验五12864点阵型液晶显示实验31实验六1602字符显示实验43实验七矩阵键盘实验43实验八A/D转换实验43实验九D/A转换实验43第三章系统设计方法及设计课题4431单片机应用系统的设计过程44311方案论证和硬件系统设计44312系统软件设计45313系统仿真调试设计4532设计课题46321多功能定时装置46322程控多波形信
3、号发生器46323LED汉字计时报讯屏47324简易多功能计数器48325LED字符显示屏48326抢答器48327秒表49328数字密码锁49329简易电子琴493210交通灯503211步进电机控制器503212A/D,D/A转换板503213电子计算器513214可编程微波炉控制系统513215简易超市收银机523216全自动洗衣机控制器5232175332185332195332205333评分标准和注意事项53331选择课题53332评分标准54333实验室设备使用及安全和赔偿条例54第四章KeiluVision4的使用554.1前言554.2新建工程554.3工程设置574.4编译
4、连接、下载和调试程序604.4.1编译程序604.4.2在线下载程序614.4.3在线调试程序634.4.4软件仿真调试程序65第五章PROTEUS的使用665.1前言6652操作步骤66521进入系统66522界面简介66523操作步骤6953Proteus与KeiI的结合73第一章硬件系统介绍本单片机学习板集成多个基础硬件资源模块,各个资源模块可以相互组合使该板实现不同的功能。因此,本学习板既可用于51单片机的教学实验,又可用于做功能比较强的单片机课程设计,是51单片机初学者的好帮手。1.1板上资源分布如图1.1所示。图1.1板上资源分布1、2、3:单片机P0、P2、P3口引出接口(有限流
5、保护电阻);4:上排图形点阵LCD12864的接口、下排LCD1602的接口;5、6:两路16位ADC输入、可作差分输入;7、8:12位DAC输出、对DAC输出进行比例放大或者跟随的运放;9:单片机AduC848;10:无源蜂鸣器、由单片机PWM模块输出信号控制;11:8位数码管;12:SPI接口;13:RS232串口(通过串口在线下载、单步、断点、运行到某一行等方式调试程序);14:步进电机(5V、70欧姆、6线4相)接口;15:8路LED,从左至右为LED70,分别被P0.7P0.0控制;16:复位按键和下载按键;17、18:IIC总线上的EEPROMAT24C08和RTCDS1307;1
6、9:IIC接口;20:PS/2接口;21:红外接收头;22:功能选择和配置插针;23:4X4矩阵式键盘或4个独立按键;24:直流电源输入;此外还有红外二极管(由单片机PWM模块输出信号控制)、USB电源输入接口。1.2单片机ADuC8481.2.1ADuC848的简要介绍(针对本设计所选择的型号)详细情况请参考芯片手册。1、8051-basedcore、5V供电电压;2、可以通过串口在线下载程序和单步、断点、运行到某一行等方式调试程序;3、16位8通道-ADC,片内有1.25V参考电压、buffer和PGA;4、12位电压输出DAC、Dual16-BIT-DAC;5、32kbyte程序存储器、
7、4kbyte用户信息Flash存储器、256RAM+2048XRAM(byte);6、PLL(12.58MHzmax)(片外只需接32.768kHz晶振);7、316位定时/计数器、看门狗定时器;8、11中断源(2优先级)、11位堆栈指针;9、24I/O+8模拟或数字输入;10、UART、SPI和I2C、高速115200波特率发生;11、Powersupplymonitor、上电复位、Dual200A激励电流源。1.2.2单片机引脚分布详见原理图。Pin14:(P1.0P1.3)作为矩阵式键盘或独立按键的输入,P1口只能用于输入,默认用于模拟输入,作为数字输入使用时应先往P1口相应引脚写0,这
8、里可以用P0&=0xf0。若P2、P3、P0口要作为输入,则应往相应引脚写1。Pin5、6:AVDD、AGND,模拟电源输入。Pin7、8:外部参考电压接入,Pin7接AGND。片内DAC有2.5V内部参考,ADC有1.25V内部参考。Pin9、10:(P1.4、P1.5)两路AD输入,可做差分输入,需要设置ADC的寄存器。Pin11、12:(P1.6、P1.7)各200uA激励电流源,可配合RTD等做应用。Pin13:两路AD输入做普通输入时的电压参考端,AD输入电压不能低于此引脚电压。Pin14:片内DAC输出。Pin15:复位引脚。Pin16、17:单片机RS232接口的RXD(P3.0
9、)TXD(P3.1)。Pin18:(P3.2)外部中断0,用于红外接收和PS/2接口。Pin19:(P3.3)LCD1602,LCD12864A的EN引脚,控制第一位数码管。Pin20、21:DVDD、DGND数字电源输入。Pin22:(P3.4)PS/2接口的data信号。Pin23:(P3.5)LCD1602和LCD12864A的RW。Pin24:(P3.6)LCD1602和LCD12864A的RS。Pin25:LCD12864A的CS1。Pin26:IIC接口时钟信号。Pin27:IIC接口data信号。Pin28:(P2.0)SPI接口时钟信号。Pin29:(P2.1)SPI接口MOS
10、I信号、控制第6位数码管的位码。Pin30:(P2.2)SPI接口MISO信号、控制第7位数码管的位码。Pin31:(P2.3)SPI接口SS信号、控制第8位数码管的位码;P2.03也作为4X4矩阵式键盘的扫描输出信号、步进电机的控制信号、数码管第数码管第6、7、8位位码。但是SPI、4X4矩阵式键盘、步进电机、数码管第6、7、8位功能不能同时实现。Pin32、Pin33:接外部32.768KHz晶振。Pin34、Pin35:DVDD、DGND。Pin36:(P2.4)LCD12864A的CS2。Pin37:(P2.5)内部PWM模块输出,控制红外LED。Pin38:(P2.6)内部PWM模块
11、输出,控制蜂鸣器。Pin39:(P2.7)内部PWM模块的外部时钟输入(也可以用内部时钟)。Pin40:EA,低电平有效,正常使用时拉低。Pin41:PSEN,在此引脚电平为低时按复位键进入debug模式,可以下载和调试程序。Pin42:ALE。Pin47、Pin48:DGND、DVDD。Pin43、44、45、46、49、50、51、52:P0口、LCD1602和LCD12864的数据总线,数码管的段码。1.3电源模块电源模块原理图如图1.2所示。本学习板共有如下3种供电方式:(1)5V电源适配器供电(开关往上拨、插针1下面两脚接跳线帽)。将开关sw4第2、3脚接通(开关往上拨),电源网络D
12、VDD连接到插针1第2脚的输出,将插针1的第1、2脚(插针1下面两脚)接跳线帽,DVDD直接连接到电源适配器输入端,即为5V电源适配器供电模式。(2)712V电源适配器供电(开关往上拨、插针1上面两脚接跳线帽)将开关sw4第2、3脚接通(开关往上拨),电源网络DVDD连接到插针1第2脚的输出,将插针1的第2、3脚(插针1上面两脚)接跳线帽,DVDD连接到稳压芯片7805的输出,而7805的输入端连接到电源适配器输入端,即为712V的电源适配器经7805给学习板供电的模式。(3)USB供电(开关往下拨)。将开关sw4第1、2脚接通(开关往下拨),电源网络DVDD连接到USB电源输入端。对DVDD
13、网络和AVDD网络设了测试点,方便调试。测试点具体位置参见附图1。1.4模数/数模转换1.4.1模数转换ADuC848内部有16位ADC,模拟信号输入模块原理图如图1.3所示。图1.3模拟信号输入模块D15和D16为钳位保护二极管,R55为限流保护电阻。其中CONAIN1对应板上的接口5、CONAIN2对应板上的接口6。CONAIN1和CONAIN2的第1、2脚在板上的分布和在原理图上的类似,均为1脚朝上。模拟信号有两种输入方式:(1)两路单端输入。把输入信号电压高的一端接到第1脚,电压低的一端接到同一个接口的第2脚。(2)一路差分输入。把输入信号的两端分别接到CONAIN1和CONAIN2的
14、第1脚。1.4.2数模转换ADuC848内部有12位DAC,并有专门的DA输出引脚。DAC信号输出模块原理图如图1.4所示。图1.4DAC信号输出模块本设计对片内DA的输出配置了运放LM358(该运放在单电源情况下对较低电平仍具有很好跟随效果),以增强其驱动能力或对DA输出做适当放大,其中R56和R57的大小决定放大倍数(A=1+R90/R89)。1.5RS232串口串口连接原理图如图1.5所示。图1.5RS232串口模块该模块中采用maxin公司的max232作电平转换,为方便调试硬件,对RXD,TXD信号设测试点和LED。测试点和LED具体位置参见附图1。1.6PS/2接口和红外接收该模块
15、原理图如图1.6所示。图1.6PS/2接口和红外接收模块本设计中外部中断0(P3.2)连接到PS/2接口的时钟信号或者红外接收头SM0038的输出。可以通过插针进行选择。外部中断1作普通IO口使用。该模块原理图如图2.6所示。关键网络名解释:(1)PS2_CLK:PS/2接口时钟信号(2)PS2_DATA:PS/2接口数据信号(3)INT0:外部中断0(4)INF_IN:红外一体化接收头SM0038的输出。插针配置:(1)J13第1、2脚(板上为插针11左边两脚)接跳线帽,INT0接PS/2的clock信号。(2)J13第2、3脚(板上为插针11右边两脚)接跳线帽,INT0接红外信号。1.7显
16、示模块本系统共有四种显示模式可供选择,这四种模式分别是:LCD12864、LCD1602、数码管、8路LED。引脚复用:四种显示模式复用数据总线,控制总线,故用户只可选择其中一种使用。1.7.1LCD显示LCD显示信号连接图如图1.7所示。图1.7LCD信号连接关键网络名和引脚名解释:(1)DISCTRL04:显示控制信号。(2)D0D7、DB0DB7:数据总线。(3)E:LCD使能信号。(4)RS:数据、指令选择信号。(5)RW:读、写选择信号。(6)CS1、CS2:LCD12864由两部分组成,CS1和CS2为选择信号。板上接口4的上排位LCD12864的接口,下排位LCD1602的接口,
17、排针和排母左对齐插入。切勿插错。1.7.2数码管该模块原理如图1.8所示。图1.8数码管驱动电路关键网络名解释:(1)DS07:数码管段码。(2)BIT07:数码管位码。(3)MOTORAD:步进电机驱动信号。(4)DISCTRL04:显示控制信号,控制数码管低5位。(5)D08:单片机P0口。本设计采用共阴极数码管,段码由PNP三极管驱动,位码由NPN型三极管驱动。引脚复用:数码管低5位(板上为右边5位)的位码由DISCTRL04控制,可单独使用,高3位的位码控制信号与SPI信号,电机驱动信号,4X4矩阵式键盘复用,使用数码管高3位时参与复用的其他功能则不能使用。插针配置:(1)若要使用数码
18、管第40位(板上为右边5位),可以接通插针8,为减少功耗,不用请断开。(2)若要使用数码管第75位(板上为左边3位),可以分别接通插针57和9,为减少功耗,不用请断开。1.7.38路LED该模块原理如图1.9所示。图1.98路LED8个LED接P0口,低电平时LED亮,这样不会影响P0口逻辑电平。LED限流电阻取4.7K,通过LED电流约为0.8mA,在P0口驱动能力范围之内。该部分可以用于做跑马灯等实验、帮助用户更好的了解和熟练对端口的操作、还可以用于观测P0口的状态。插针配置:(1)若要使用该模块,可以接通插针2,为减少功耗,不用请断开。1.8蜂鸣器和红外发送该模块原理图如图1.10所示。
19、图1.10蜂鸣器和红外发送本设计中采用无源电磁式蜂鸣器,蜂鸣器由PWM1(P2.6)控制,红外二极管由PWM0(P2.5)控制。PWM1和PWM0均为片内PWM模块的输出。蜂鸣器和红外LED的驱动均采用普通NPN三极管。为方便调试,对该模块中的信号设了测试点,具体位置参见附图1。插针配置:(1)若要使用蜂鸣器,可以接通插针3,为减少功耗,不用请断开。(2)若要使用红外二极管,可以接通插针4,为减少功耗,不用请断开。1.9SPI接口、步进电机控制该模块原理图如图1.11所示。图1.11步进电机驱动电路本设计中步进电机为5V、70欧姆、4相步进电机。引脚复用:AduC848内部有SPI通信模块,所
20、占用的引脚为P2.0P2.3。同时,P2.0P2.3又复用作步进电机控制信号、4X4矩阵式键盘列扫描信号,P2.1P2.3还复用为数码管第5、6、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时,其他参与复用的功能则不能使用。插针配置:(1)若要驱动步进电机,可以接通插针9,为减少功耗,不用请断开。1.10按键输入该模块原理如图1.12所示。图1.12按键模块由于P1口(用于行扫描)内部无上拉电阻,为使无键按下时行信号为高电平,故将行信号接上拉电阻,电阻大小10K即可。引脚复用:P2.0P2.3为4X4矩阵式键盘列扫描信号,又复用作步进电机控制信号,SPI信号、P2.1P2.3还复用为数码管第5、6
21、、7位位码控制信号。参与复用的一项功能使用时,其他参与复用的功能则不能使用。插针配置:(1)插针10上面两脚接跳线帽,4X4矩阵式键盘输入,行扫描信号为P1.0P1.3,列扫描信号为P2.02.3。(2)插针10下面两脚接跳线帽,独立按键输入,该模式有4个独立按键可用,按键扫描所用端口为P1.0P1.3。这4个按键为4X4矩阵键盘的左边4个按键。1.11IIC总线(RTC时钟和EEPROM)该模块原理图如图1.13所示。图1.13IIC总线连接AduC848片内有I2C模块,并有独立的引脚SCLOCK和SDATA。板上的RTC时钟芯片DS1307和EEPROM芯片AT24C08均使用了I2C总
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