單片機開發(fā)板設(shè)計

1、STC89C52單片機開發(fā)板一、方案設(shè)計1.1 方案論證在科技廣泛發(fā)展的今天，計算機的發(fā)展已經(jīng)越來越快，他的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。二單片機的發(fā)展和應(yīng)用是其中的重要一方面。單片機在工業(yè)生產(chǎn)（機電、化工、輕紡、自控等)和民用家電方面有廣泛的應(yīng)用。其中，單片機在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用尤其廣泛。單片機具有集成度高，處理能力強，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用。目前，單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是C51系列的單片機穩(wěn)定性好，運算精度高，推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。而本次設(shè)計就是要通過對C52系列單片機最小系統(tǒng)進行開發(fā)板的設(shè)計。有助于當(dāng)代大學(xué)生及涉及單片

2、機領(lǐng)域的工作者們更深入的了解和學(xué)習(xí)單片機的開發(fā)機應(yīng)用。 1.2 設(shè)計思路 （1）本設(shè)計采用STC89C52單片機為主控制核心。 （2）選擇PCF8951實現(xiàn)A/D、D/A轉(zhuǎn)換裝置，與單片機接口為P2.1口和P2.0口。 （3）此外，還選擇了NRF905無線通信模塊及4*4矩陣鍵盤等模塊進行開發(fā)與學(xué)習(xí)設(shè)計。 2、 硬件設(shè)計本設(shè)計由8部分組成：STC89C52單片機最小系統(tǒng)、PCF8951A/D轉(zhuǎn)換電路、報警器模塊、NRF905無線模塊、矩陣鍵盤模塊、溫度傳感器電路、紅外接收模塊、LED流水燈模塊。電路原理圖見附錄。2.1 STC89C52單片機最小系統(tǒng)模塊 STC89C52是一種低功耗、高性能C

3、MOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被

4、保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運作頻率35Mhz，6T/12T可選。 復(fù)位電路 當(dāng)振蕩器運行時，只要有有兩個機器周期即24個振蕩周期以上的高電平在這個引腳出現(xiàn)時，那么就將會使單片機復(fù)位，如果將這個引腳保持高電平，那么51單片機芯片就會循環(huán)不斷地進行復(fù)位。復(fù)位后的P0口至P3口均置于高電平，這時程序計數(shù)器和特殊功能寄存器將全部清零。 單片機晶振單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶

5、振提供的時鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。2.2 PCF8951 AD/DA轉(zhuǎn)換模塊PCF

6、8591是一款單電源、低功耗8位COMS型A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片，它具有4路模擬量輸入通道、一路模擬量輸出通道和1個I2C總線接口。該器件I2C從地址的低三位由芯片的A0、A1和A2三個地址引腳決定，所以在不增加任何硬件的情況下同一條I2C總線最多可以連接8個同類型的器件。 該器件具有多路模擬量輸入、片上跟蹤保持、8位A/D轉(zhuǎn)換和8位D/A轉(zhuǎn)換等功能。A/D與D/A的最大轉(zhuǎn)換速率由I2C總線的最大傳輸速率決定。 PCF8591具有以下特點：單電源供電；正常工作電源電壓范圍為2.5V6V；通過I2C總線完成數(shù)據(jù)的輸入/輸出；器件地址由3個地址引腳決定；采樣頻率由I2C總線傳輸

7、速率決定； 4路模擬量輸入可編程為單端輸入或差分輸入；可配置轉(zhuǎn)換通道號自動增加功能；模擬電壓范圍為VSSVDD；片上跟蹤保持功能；8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換；帶有一路模擬量輸出的乘法D/A轉(zhuǎn)換。PCF8951A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊：2.3 Nrf905 無線通信裝置 NRF905無線收發(fā)模塊（PTR8000+），體積小，距離遠，同時抗干擾性強，通信穩(wěn)定，特別適用于工業(yè)控制領(lǐng)域，是目前最主流的無線收發(fā)方案?；咎攸c： (1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 (2) 接收發(fā)送功能合一，收發(fā)完成中斷標(biāo)志 (3) 170個頻道，滿足多點通訊和跳頻通訊需求，實現(xiàn)組網(wǎng)通訊，TDMA-C

8、DMA-FDMA (4) 內(nèi)置硬件8/16位CRC校驗，開發(fā)更簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定 (5) 工作電壓1.9-3.6V，低功耗，待機模式僅2.5uA (6) 接收靈敏度達-100dBm (7) 收發(fā)模式切換時間 < 650us (8) 每次最多可發(fā)送接收32字節(jié)，并可軟件設(shè)置發(fā)送/接收緩沖區(qū)大小2/4/8/16/32字節(jié) (9) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機地址時才會輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機使用，軟件編程非常方便 (10) 最大發(fā)射功率10毫瓦，發(fā)射模式：最大電流<30mA；接收模式：電流12.2mA (11) 內(nèi)置SPI接口，也可通過I/O口模擬SPI實現(xiàn)。

9、最高SPI時鐘可達10M (12) 尺寸小巧，不含天線32mm*19mm；標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 (13) 發(fā)射速率50 Kbps，外置433MHz天線，空曠通訊距離可達300米左右，室內(nèi)通信3-6層可實現(xiàn)可靠通信，抗干擾性能強，很強的障礙穿透性能。 2.4 4*4矩陣鍵盤矩陣鍵盤又稱行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線做為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個交叉點上，設(shè)置一個按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個數(shù)是4*4個。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效的提高單片機系統(tǒng)中I/O口的利用率。矩陣鍵盤：4*4矩陣鍵盤實物圖：2.5 IIC內(nèi)存模塊即I2C，一種總線結(jié)構(gòu)。IIC 是

10、作為英特爾IC 的互補，這種總線類型是由菲利浦半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計出來的，主要是用來連接整體電路(ICS) ，IIC是一種多向控制總線，也就是說多個芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時每個芯片都可以作為實施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃?。這種方式簡化了信號傳輸總線。 三、總結(jié)通過這次設(shè)計，更加深入的了解和掌握了對工程設(shè)計軟件protel99se的理解和運用，并且在對這次單片機課題設(shè)計過程中進一步了解了單片機的引腳功能及其組成各部分的工作原理和運用，加深了對以單片機為核心的控制系統(tǒng)的功能擴展的認(rèn)識，為以后在對單片機系列進行實際運用做良好的鋪墊，幫助我們在以后的工作和學(xué)習(xí)中對任務(wù)的設(shè)計上更加得心應(yīng)手。 DT

11、830B數(shù)字萬用表實習(xí)報告 一、 實習(xí)目的 熟悉數(shù)字萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理，增強動手能力，鞏固知識二、 實習(xí)內(nèi)容1、數(shù)字萬用表簡單的工作原理。 2、元件檢測方法描述。3、安裝、調(diào)試、故障檢測及排除的簡單過程。 4、學(xué)會對簡單的電路板焊接以及實際操作動手5、在此過程中的收獲和體會三、 儀器 1DT830B數(shù)字萬用表散件一套 2. 萬用表裝配說明書、使用說明書 3. 電烙鐵一個 4. 焊錫、松香等 5. 實驗用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字萬用表一臺 6. 待測電阻、電源若干 7. 螺絲刀、鑷子、剪刀等四、 工作原理1，DT830B數(shù)字萬用表的外觀如圖1所示。該儀表的心臟是一片大規(guī)模集成電路7106，該芯片（7106）

12、內(nèi)部包含雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、顯示鎖存器、七段譯碼器和顯示驅(qū)動器。本套件中，7106芯片已經(jīng)固化在印刷電路板上。表的工作原理框圖見圖2。輸入儀表的電壓或電流信號經(jīng)過一個開關(guān)選擇器轉(zhuǎn)換一個0到±199.9mV的直流電壓。例如輸入信號100V，就用1000:1的分壓器獲得直流100.0mV；輸入信號是交流100V，則首先整流為直流100V，然后再分壓成直流100.0mV。電流測量則通過選擇不同阻值的分流電阻獲得。圖3是7106芯片的應(yīng)用電路簡化圖。它的實質(zhì)是滿量程200mV的數(shù)字電壓表。輸入7106的直流信號被接入一個A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后送入譯碼器轉(zhuǎn)換成驅(qū)動LCD的七段碼。A

13、/D轉(zhuǎn)換器的時鐘是由外接100P電容和100K電阻與芯片內(nèi)部電路組成振蕩頻率約48Hz的振蕩器提供的，它經(jīng)過一個四分之一分頻獲得計數(shù)頻率，通過這個頻率獲得2.5次/秒的測量速率。四個譯碼器將數(shù)字轉(zhuǎn)換成七段碼的四位數(shù)字，小數(shù)點由選擇開關(guān)設(shè)定。圖4是直流電壓測量電路簡化圖。在200mV檔，由7106直接測量，其余各檔輸入電壓被分壓電阻分壓（分壓電阻之和為1M），每檔分壓系數(shù)為1/10，分壓后的電壓必須在-0.199V+0.199V之間，否則將過載顯示，過載顯示為僅在最高位顯示“1”其余位數(shù)不顯示。圖5是直流電流測量電路的簡化圖。分流電阻將輸入電流轉(zhuǎn)換成-0.199V+0.199V之間的電壓后送入7

14、106輸入端，200mA及其以下電流檔位串接有0.2A或0.5A的保險管，10A檔位10A專用表筆插孔，且沒有接入保險管，測量時應(yīng)謹(jǐn)慎。圖6是交流電壓測量電路簡化圖。被測交流電通過二極管IN4007做半波整流，輸出脈動直流電壓，經(jīng)過分壓電阻后，由7106的A/D轉(zhuǎn)換器的正向積分過程取出平均電壓值，最后由LCD顯示測量結(jié)果。圖7是電阻測量電路簡化圖。這個電路通過RV電阻提供測量電壓源，標(biāo)準(zhǔn)電阻（這個電阻為分壓電阻，由選擇開關(guān)轉(zhuǎn)換得到）與被測量電阻R?串接，兩個電阻的比值等于各自電壓降的比值，因此，通過標(biāo)準(zhǔn)電阻及利用標(biāo)準(zhǔn)電阻上的標(biāo)準(zhǔn)電壓，就可以確定被測電阻的阻值。測量結(jié)果直接由A/D轉(zhuǎn)換器得到。

15、2，元器件的識別與檢測方法（1） 電阻：識別：普通電阻使用色環(huán)作為阻值的標(biāo)識，市場上現(xiàn)多為5色環(huán)電阻。其阻值的識別方法是：前三道色環(huán)表示有效值，第四道色環(huán)表示乘以10的N次冪，N=顏色表示的值（見表1）。第五道色環(huán)表示電阻的誤差范圍。在四色環(huán)電阻中，前兩色環(huán)表示有效值，第三道色環(huán)表示乘以10的N次冪，N=顏色所代表的值。第四道色環(huán)代表該電阻的誤差范圍。（2） 電容：識別：對于100P(不含)以下的電容，一般直接用12位數(shù)字標(biāo)識其容值。對于大于100P（含），小于1（不含）的，一般用3位數(shù)字來表示。前兩位表示有效值，最后一位表示乘以10的N次冪，N=最后一位數(shù)字。也有用“數(shù)字+n”來標(biāo)識的，其電

16、容值為數(shù)字×1000，單位為P?？梢哉J(rèn)為n=1000。 檢測方法：用萬用表的歐姆檔測量電容的兩個引線，如果表頭指示斷路，則表示該電容正?？捎谩＃?） 二極管：識別：針對IN4007整流二極管，在管體兩端表面標(biāo)有灰色環(huán)的是負(fù)極。 檢測方法：用萬用表的歐姆檔測量二極管的兩個引線，將兩個表筆分別交替測量，如果表頭出現(xiàn)一次較小阻值和一次很大的阻值，則說明此二極管正?？捎?。四、 安裝調(diào)試及故障檢測1安裝：對照電路原理圖（圖8），將各個電阻、電容、二極管、三極管等元件焊接在電路板上。禁止使用酸性助焊劑焊錫絲！元件的安裝步驟：在沒有特別指明的情況下，元件從線路板正面裝入。其正面上的元件符號標(biāo)識指出

17、了每個元件的位置和方向。三極管插座是一個例外，它需要從線路板背面安裝，并且其外圈有一道凸起，與萬用表面蓋對應(yīng)，標(biāo)明了它的安裝方向。如圖9所示。C5應(yīng)使用金屬化電容。R32是熱敏電阻，外觀有2根引線，一般無標(biāo)識。將康銅絲電阻從元件面插入線路板對應(yīng)孔，要求康銅絲電阻高出線路板元件面約4mm，從元件面將康銅絲焊接在線路板上。將電池扣的連線從焊接面穿過線路板上的孔，將紅線焊接在V+焊接孔，黑線焊接在V-焊接孔。將兩個保險管座從元件面插入線路板對應(yīng)孔，確認(rèn)保險管座上的擋片向外，然后焊接在線路板上。焊接完成后，將6個V型滑動片插入到撥盤旋鈕背面的6個筋中。將2只定位彈簧放在撥盤旋鈕的彈簧孔中。將滾珠分別放

18、在定位彈簧上。在面蓋里面依次放入液晶片，導(dǎo)電條以及導(dǎo)電條固定架。將撥盤旋鈕放入面蓋中，再將焊好的電路板裝入面蓋中，確保三極管插座放入面蓋的對應(yīng)孔中，電路板的前端插入面蓋的凸塊下面，撥盤旋鈕中心軸插入到電路板的定位孔中。然后用三只螺釘緊固，其中一只在保險管下端。將9V電池接入電池扣上，并置于電池槽。 2. 調(diào)試及故障檢測：仔細檢查一下?lián)鼙P旋鈕轉(zhuǎn)動是否靈活，檔位是否清晰，元器件是否有漏焊、錯焊、虛焊等現(xiàn)象，檢查液晶屏是否顯示正常。經(jīng)初步檢查無誤后，裝入保險管，裝上后蓋。進行下一步調(diào)試。首先進行正常顯示測試。不要連接表筆，轉(zhuǎn)動撥盤，查看各檔的顯示讀數(shù)是否與表2一致。表中B表示空白。如果儀表各檔位顯示與上表不符，請確認(rèn)以下事項：a） 檢查電池電量是否充足，連接是否可靠。b） 檢查各電阻、電容的值是否符合原理圖要求。c） 檢查線路板的銅線是否有割斷現(xiàn)象。d） 檢查線路板焊接是否有短路、虛焊、漏焊。e） 檢查滑動片是否與電路板接觸良好。f） 檢查液晶屏、導(dǎo)電條、電路板三者是否接觸良好。如果顯示一致，可以進行校準(zhǔn)調(diào)試。只需一臺標(biāo)準(zhǔn)表和一塊9V電池即可，將組裝完成的DT830B數(shù)字萬用表和標(biāo)準(zhǔn)表均置于DCV 20V檔位，先用標(biāo)準(zhǔn)表測量電池的電壓并記錄測量值。再用DT830B測量該電池，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，使其讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表的