单片机设计及开发项目课件.ppt

1、单片机设计与开发项目 单片机设计与开发竞赛规则 CT107D硬件资源介绍 CPU模块 下载器 总线扩展 外设模块 CT107D使用方法及程序设计 CT107D驱动安装及程序下载方法 C51编程简介 单片机设计与开发项目模拟题分析竞赛单片机:STC89C52RC或STC12C5A60S2开发环境: Keil C51开发语言：C语言或汇编语言竞赛分值比例:更多信息见大赛永久官方网站:http:/www.dzds.org 单片机学习与实训产品 ASP（ISP）下载功能 演示程序 多处理器兼容 STC: STC89C52、STC12C5A60S2等； Atmel AVR系列：ATmega16、ATme

2、ga32、ATmega8515等； Atmel 51系列：AT89S52、AT89C52、AT89S51、AT89C51等； 选拔赛及决赛指定专用平台 MCS51系列单片机简介(1) 51内核单片机CPU以MCS-51为基础系统结构相同指令集兼容 MCS-51单片机简介 51系列：8031、8051、8751等52系列：8032、8052、8752等型号片内存储器片外存储器IO口线中断入口定时器计数器工作频率(MHz）机器周期（s）ROMEPROMCPURAM并串803112864K+64K8*4UART52/1621212/频率80514K12864K+64K8*4UART52/162121

3、2/频率87514K12864K+64K8*4UART52/1621212/频率803225664K+64K8*4UART63/1621212/频率80528K25664K+64K8*4UART63/1621212/频率87528K25664K+64K8*4UART63/1621212/频率 MCS51系列单片机简介(2) CT107D下载器（1） 板载下载器CH341A USB转串口 USB转并口 USB转I2C USB转SPI CT107D下载器（2） 总线扩展（1） 总线扩展（2）void uln_out()#ifdef MMXBYTE0 xa000= uln;#elseEA=0;P2=

4、 ( P2 & 0 x1f) | (05) ;P0 = uln;P2= ( P2 & 0 x1f) | (55) ; /P2= ( P2 & 0 x1f) | (15) ;EA=1;#endifP2.7、P2.6、P2.5作用说明111+P3.6 (0 xE000)数码管段控制、LED点阵控制共用110+P3.6 (0 xC000)数码管位控制、LED点阵控制101+P3.6 (0 xA0000)音响、电机、继电器控制100+P3.6 (0 x8000)LED灯控制 总线扩展（3） I2C总线（1） 基本原理 主器件提供SCL 通过器件的地址访问 传输过程由主器件启动 时钟速率 标准约100K

5、Hz 高速约400KHz 有些器件可达数MHz I2C总线（2） 结构 I2C总线（3） 时序 DS1302芯片介绍（1） 简易三线接口（RST、IO、SCK） 双重电源补给 31字节数据暂存寄存器 闰年自动调整 DS1302芯片介绍（2） 结构框图 DS1302芯片介绍（3） DS1302读写操作时序 发光二极管 数码管&LED点阵（1） LCM接口模块 44键盘矩阵 ULN2003功率驱动模块（MC1413）集电极开路输出 继电器、蜂鸣器等模块有源蜂鸣器 光敏器件 光敏电阻的主要参数： 暗电阻：室温全暗的条件下的稳定电阻值 亮电阻：室温和一定的光照条件下的稳定电阻值 功率放大模块驱动无源扬

6、声器超声波发送电路发送38KHz方波信号驱动模块。 超声波模块介绍超声波接收电路滤波、放大输出-CX20106A 红外收发及相关跳线配置红外发射管红外收发一体头红外超声跳线配置：1-3、2-4：超声波3-5、4-6：红 外 信号发生模块 差分信号放大电路压力传感器接口端口号功能1功能2P1.0超声发射红外发射P1.1超声接收红外接收P1.2字符液晶使能信号图形液晶使能信号P1.3DS1302的RST脚P1.41-wire总线P1.5下载线：MOSIP1.6下载线：MISOP1.7下载线：SCKDS1302的SCK脚 CT107D平台资源表（1） CT107D平台资源表（2）端口号功能1功能2功

7、能3P2.0字符LCD信号：RS图形LCD信号：RSI2C总线的SCLP2.1字符LCD信号：RW图形LCD信号：RWI2C总线的SDAP2.28255的A0图形LCD信号：串并选择P2.38255的A1DS1302的IO脚P2.4霍尔器件输入P2.5138译码器AP2.6138译码器BP2.7138译码器C CT107D平台资源表（3）端口号功能1功能2功能3P3.0独立按键1串行接收RXD键盘矩阵 行1P3.1独立按键2串行发送TXD键盘矩阵 行2P3.2独立按键3键盘矩阵 行3P3.3独立按键4键盘矩阵 行4P3.4频率测量（跳线）键盘矩阵 列4P3.5键盘矩阵 列3P3.68255的W

8、R键盘矩阵 列2P3.78255的RD键盘矩阵 列1 CT107D平台资源表（4）端口号功能Y0未用Y1未用Y2未用Y38255的CE脚Y4LED锁存信号Y5UNL2003输出锁存信号Y6数码管位选锁存信号Y7数码管段选锁存信号端口号功能端口0步进电机驱动A端口1步进电机驱动B端口2步进电机驱动C端口3步进电机驱动D端口4继电器输出端口5直流电机驱动端口6蜂鸣器38译码器输出端口ULN2003输出端口 CT107D驱动安装 安装USB转串口驱动程序（UART、STC程序下载） 安装USB转并口驱动程序（Atmel 程序下载） CT107D-STC MPU程序下载下载程序时，需重新为系统上电 C

9、51程序设计要点(1) 存储器、I/O标准总线扩展 存储器空间 程序空间（闪存、ROM、RAM） 数据空间（RAM、E2PROM、闪存） 堆栈（RAM） 编址方式 字编址（PIC） 字节编址 C51程序设计要点(2) 存储器空间编址方式 冯诺依曼结构 哈弗结构 C51程序设计要点(3) IO空间编址方式 IO空间编址方式 数据和IO独立编址 指令系统中有专门的输入输出指令（x86） 数据空间和IO空间统一编址 指令系统中无专门的输入输出指令（51） C51程序设计要点(4) 变量 位（bit） 8（unsigned char、char） 16（unsigned int、int） 32（unsi

10、gned long、long） 浮点数（float） C51程序设计要点(5) 变量的相对定义 data（0 x000 x7f） bdata（0 x200 x2f） bit（0 x000 x7f位地址） idata（0 x000 xff） xdata（0 x00000 xffff） pdata（页内寻址8位地址，0 x000 xff） const常数可设在任何存储器空间 code（= const code）ROM C51程序设计要点(6) 变量的绝对定义 I/O端口的定义 : _at_ 0 x200 SFR的绝对定位 sfr （0 x800 xff） sfr16（0 x800 xff） 位变量

11、的绝对定位 sbit（0 x000 xff位地址） C51程序设计要点(7) 指针 三个字节，通用型指针，未指明存储器空间 uchar *point0; uchar const *data point1; 两个字节，指向16位寻址的存储器空间 uchar code *data point2; uchar xdata *data point3; 一个字节，指向8位寻址的存储器空间 uchar data *data point4; uchar idata *data point5; uchar pdata *data point6; C51程序设计要点(8) 程序的绝对定位（ISR） void e

12、x0_isr (void) interrupt N using M /C51保护和恢复中断现场 C51的引导 有启动程序（IDE提供STARTUP.A51），CPU初始化 由启动程序引导C的MAIN函数 无启动程序编译系统自动加入MCS-51单片机的初始化程序 IO编程 通过IO端口控制LED（1） IO编程 通过IO端口控制LED（2）#include “reg52.h”extern void timer_init(void); /引用外部定时器初始化函数void led_change(void); /改变控制LED引脚输出状态函数声明extern bit sec_flag;void mai

13、n(void) /timer_init();P2 = 0 xAF;P0 = 0;P2 = 0 x9F; /74HC573锁存器控制while(1)if(sec_flag = 1) change_led(); /秒计时 IO编程 通过IO端口控制LED（3）void change_led(void)static unsigned char data led = 0 x80; /LED初始化状态sec_flag = 0; /清除秒标志if(led = 1) = 0) /边界条件led = 1;P0 = led; /低电平点亮LED 定时器编程（1） 51单片机定时器工作模式定时器/计数器0、1的工

14、作模式模式0：13位定时器/计数器模式1：16位定时器/计数器模式2：8位自动重装定时器/计数器模式3：8位定时器/计数器和8位定时器（定时器/计数器0 ） 定时器编程（2） 确定定时器的工作模式 确定最长定时时间 最长定时时间 = 系统时钟周期12 2n（定时器位数） 计算定时初值 计数初值 =2n 计数长度 当n = 8/16/32时，计数初值 = -计数长度 定时器编程（3） TMOD 定时器编程（4） TCON 定时器编程（5） 100us定时-定时器0，工作模式2#include “reg52.h”#define sysclk 12000000#define c_timer0 (sy

15、sclk/12)100/1000000void timer_init(void)TMOD |= 0 x02; /定时器工作模式2TH0 = c_timer0; /定时器初值/TL0 = c_timer0; TR0 = 1; /启动定时器ET0 = 1; /开启定时器0中断EA = 1; /开启全局中断void timer_isr(void) interrupt 1/中断优先级/ UART编程（1） 51单片机UART特性 同步/异步传输的串行接口 同步方式为半双工方式 异步可以工作在全双工方式 用一个SFR（SBUF）地址访问接/发寄存器 允许在未读取接收数据时开始新的接收 写发送寄存器即重新

16、启动发送过程 UART编程（3） PCON UART编程（2） SCON SM0-1：工作模式设置 SM2：模式2和3的多机通信控制位 REN：接收控制，允许接收、0禁止接收 TB8：发送数据的第9位 RB8：接收数据的第9位 TI：发送完成，发送中断标志位 RI：接收完成，接收中断标志位 UART编程（4）void uart_init(void) /串口初始化函数SCON = 0 x50; /模式配置ES = 1; /串口中断EA = 1; /全局中断void baud_init(void) /串口波特率配置,11.0592MHzPCON |= 0 x80;TMOD|= 32;TH1 = 0

17、 xFD;TL1 = 0 xFD;TR1 = 1;波特率TH1（工作模式2）192000FDH96000FDH48000FAH24000F4H12000E8H UART编程（4）void uart_isr(void) interrupt 4 /中断服务子函数，中断优先级if(RI) /接收标志位RI = 0；/str = SBUF; /从串口接收数据/if(TI)/发送标志位TI = 0;/SBUF = str; /通过串口发送数据/ “模拟智能传送装置”功能描述“传送装置”可实现货物重量检测，改变装置的传输方向，超重记录及超重报警功能 相关硬件单片机控制电路、数码管显示电路模数转换电路、EE

18、PROM存储电路按键控制电路、蜂鸣器及继电器电路 系统框图 设计任务与要求重量测量及显示单元 A/D转换，数码管显示按键控制单元 4个按键：传送启动、停止，正、反转 LED模拟显示 正向、反向循环点亮，0.2秒间隔超重报警单元 继电器开、合，蜂鸣器开、合 超重记录单元 EEPROM写操作 放大电路设计 差分输入，可采用仪用放大器 程序分析重要的时间参数p数码管动态刷新时间：4位数码管刷新时间 24mspLED点亮间隔时间：0.2秒定时器中断响应程序：时间要求严、执行时间短的操作模块化程序设计 模块划分（1）定时器模块（timer.c ,timer.h )中断服务函数timer1( )：4ms数

19、码管刷新、0.2秒LED循环点亮操作显示模块（ display.c ,display.h )display( ) ：数码管刷新，每次一位dispi( )：整数显示函数键盘扫描( matrix.c , matrix.h )matrix( ) ：读取按键号 模块划分（2）LED模块（led.c ,led.h )led_on( )：控制开、关LED灯led_set_direc( )：控制LED灯循环点亮方向led( )：循环点亮LED灯，每次转1位I2C模块（ i2c.c ,i2c.h )x24c02_write( ) ：写数据到24C02adc8591( )：读取A/D转换结果 模块划分（3）其它模块（misc.c ,misc.h )relay_out( )：控制继电器开、闭buzz_out( )：控制蜂鸣器开、关 主程序流程 定时器中断程序流程开始4ms到，刷新数码管显示0.2秒到且LED开，轮转LED灯退出