20xx单片机原理与接口技术课程设计报告

20xx单片机原理与接口技术课程设计报告内容摘要：

知识，灵活应变。 洛阳理工学院课程设计报告 4 设计步骤 (1)首先要预习老师所发的电路图，了解各个模块是实现的具体功能，掌握各种元器件的构造和功能，并 通过 Protues 软件在计算机上进行仿真。 (2)其次通过仿真，熟悉了课设的具体内容，接下来就是进行实物焊接，大家要在焊接室进行，老师将各种元器件发给大家，然后注意一些注意事项，接着就是在老师的指导下，开始进行焊接，电路板上的电路都是现成的，只需照着将各元器件插入焊牢固即可。 (3)接着要 要用万用表对焊好的电路板进行测量，检测电路是否有短路或是否有一些节点没有焊好，而 USB 接口并不需要焊接，要将与其连接的线路隔断，避免发生短路。 (4)最为重要的就是程序设计，要根据电路的设计，进行程序设计，实现各种功能的程序可以分开写，也可以写综合程序，有一个程序实现多种功能，这种是较为复杂和麻烦的，考验大家的综合应用能力，大家可以先分模块设计，然后根据各模块的程序，综合到一块就可以成为综合程序。 (5)下载验证，将编写的没有错误的程序下载到电路板上进行验证，看是否能够事先预定的目标，通过按键进行控制，然后 根据验证的情况进行修改或完善。 (6)答辩，各组的同学要带上本组焊接的电路板，到老师的办公室进行答辩，大家要根据自己设计的程序回答老师提出的问题，并当场在电路板上进行验证。 (7)书写课程设计报告，总结本次课程设计的收获与得失，作为本学期的一次宝贵的经验，为以后的学习奠定基础，巩固基础，完善自我。 洛阳理工学院课程设计报告 5 第 2章 整体设计方案 开发板整体外观 整板电路 PROTUES 仿真电路 洛阳理工学院课程设计报告 6 软件功能描述 软件主要实现流水灯 、数码管显示 (自动加 1)和 LCD 液晶显示一些字符的功能 ， 程序设 计在第四章将有详细介绍。 仿真软件 PROTUES 中 (1)流水灯仿真效果： 洛阳理工学院课程设计报告 7 (2)数码显示器仿真效果： 洛阳理工学院课程设计报告 8 (3)ＬＣＤ液晶显示一些字符： 洛阳理工学院课程设计报告 9 第 3章 硬件电路设计 两位一体共阴数码管 数码管概述 大多数的单片机应用系统， 都要配置输入和输出设备。 常用的输入外设有键盘、 BCD 码拨盘等；常用的输出外设有 LED 数码管、 LCD 显示器、打印机等。 LED（ Light Emitting Diode）数码管是由发光二极管构成的。 常见的 LED 数码管为“ 8”字型的，共计 8 段。 每一段对应一个发光二极管。 有共阳极和共阴极两种，如图 81 所示。 共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。 当阳极为高电平时，发光二极管发光。 同样，共阳极发光二极管的阳极连接在一起，公共阳极接正电压，当某个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管发光，显示相应的 段。 LED 数码管中还有一个圆点型发光二极管（在图中以 dp 表示），用于显示小数点。 通过七个发光二极管亮暗的不同组合，可以显示各种数字。 为了使数码管显示不同的符号或数字，实际上是确定哪些段发光、哪些段不发光，就要为 LED 数码管提供段码（字型码）。 表 1 段码与字节中各位对应关系 除 “ 8”字型的 LED 数码管外，还有“177。 1”型、“米”字型和“点阵”型LED 显示器，如图 82 所示。 本章均以“ 8”字型的 LED 数码管为例。 图 82 其他各种字型的 LED 显示器 代码位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 显示段 dp g f e d c b a 洛阳理工学院课程设计报告 10 数码管内部结构 两位一体共阴数码管和 74LS373 锁存器接口电路 74LS273 高电平输出电流为 ，低电平灌入电流为 20mA 74LS373 高电平输出电流为 ，低电平灌入电流为 20mA 洛阳理工学院课程设计报告 11 液晶 液晶简介 具有体积小、重量轻、功耗低、可以显示图形图像、便于用集成电路直接驱动、易于实现全彩色等特点，因此在仪器仪表、 便携工具、监控系统及消费电子等领域有着广泛的应用。 液晶显示器分为段式、字符式、点阵式等。 段式只能显示固定的一些符号或字符，价格低廉；字符式可以显示数字和字符，驱动方便，但无法显示汉字。 点阵式可以显示汉字，但价格较高。 汉字液晶显示器又分为带字库和不带字库的两种。 字符型液晶显示器 （ LCD1602）是典型的代表， 字符型液晶显示器是一种用 5 7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可以分为 1行 16 个字、 2行16 个字、 2 行 20 个字等，最常用的为 2 行 16 个字， RT1602C 液晶模块就属于此类型。 液晶引脚介绍 洛阳理工学院课程设计报告 12 显示容量： 16 2 个字符；工作电流 ()；字符尺寸：。 RT1602C 采用标准的 16 脚接口，各引脚情况如下： 第 1 脚： VSS 为电源地； 第 2 脚： VDD 为 +5V 电源； 第 3 脚： VL 为液晶显示对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时，会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚： RS 为数据 /命令选择端，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择命令寄存器。 [RS： Register Selection] 第 5 脚： /RW，读写操作选择（ 1－读， 0－写）。 RS /RW 寄存器及操作 0 0 指令寄存器写入 0 1 忙信号和地址计数器读出 1 0 数据寄存器写入 1 1 数据寄存器读出 第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时（负跳变），液晶模块执行命令。 第 7～ 14 脚： D0～ D7，为 8 位双向数据总线，与单片机的数据总线相连，三态。 第 15 脚： BLA，背光电源，通常为＋ 5V，并联一个电位 器，调节背光亮度。 第 16 脚： BLK，背光电源地。 液晶外围接口电路 LCD1602 与单片机接口的具体连接方式， LCD1602 液晶连接插槽位 JP4。 在使用液晶时，在第三引脚连接了一个 10K 的电位器用来调整对比度，若程序运行后液晶无显示，则可调整此电位器。 洛阳理工学院课程设计报告 13 LCD1602 与单片机接口 串口通信 串口通讯概述 (1)串行通信是一种能把二进制数据按位（逐位）进行传送的一种通信方式。 计算机与外界的通信有两种基本方式： 并行通信和串行通信。 洛阳理工学院课程设计报告 14 并行数据传送 串行数据传送 原理 各位数据同时传送 数据按位顺序传送 优点 传送速度快、效率高 最少需要一对传输线即可完成：成本低 缺点 数据位数→传输线根数：成本高 速度慢，成本低 应用 传送距离 30 米，用于近距离或内部 几米～几千公里，用于计算机与外设之间 (2) 串行通信按信息的格式又可分为异步通信和同步通信两种方式。 在异步通信中，每一个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志，它是以字符为单位一个个地发送和接收。 串行异步通信方式的特点是：数据在线路上传送时是以 一个字符（字节）为单位，未传送时线路处于空闲状态，空闲线路约定为高电平“ 1”。 传送一个字符又称为一帧信息，传送一帧信息时，每一个字符前加一个低电平的起始位，然后是数据位，数据位可以是 5~8 位，低位在前，高位在后，数据位后可以带（也可以不带）一个奇偶校验位，最后是停止位，停止位用高电平表示，它可以是 1位、1 位半或 2位（通常采用 1位） (3)串行口工作方式： 方式 0：移位寄存器方式 方式 0 为移位寄存器输入 /输出方式，用于扩展并行 I/O 接口。 该方式并不用于两个单片机之间的异步串行通信，而是用于串行口外接移位寄存 器，扩展并行 I/O 口。 在方式 0 时， 8 位数据为一帧，无起始位和停止位，先发送或接收最低位。 波特率固定为 fosc/12。 发送过程：当数据写入发送缓冲器 SBUF 时，串行口将 8 位数据以 fosc/12 的波特率由 RXD 引脚输出，同时由 TXD 引脚输出同步脉冲。 当字符发送完成时，置 TI=1。 接收过程：除控制字置方式 0 外，还应置 REN=1，且清 RI=0，接收器启动后，RXD为数据输入端， TXD为同步脉冲输出端。 接收器以 fosc/12 的波特率采样 RXD引脚输入的数据。 当接收完 8 位数据时，由硬件置 RI＝ 1。 方式 1： 8 位数据异步通讯方式 洛阳理工学院课程设计报告 15 设定为 10 位异步通信方式： 1 个起始位 (“ 0” )， 8 位数据位， 1 个停止位 (“ 1” )。 波特率：用 T1 作为波特率发生器 2 132SMODBT 溢 出 率 发送：在 TI＝ 0 时，当把数据写入 SBUF 后，即可启动发送，串行口内自动把发送缓冲器中的数据送入发送移位寄存器。 发送移位寄存器先发一位起始位，接着按先低位后高位，再发停止位，从而完成一帧的发送。 串行数据均由 TXT 端输出， TI 在发送停止位时，由硬件置 TI=1。 接收：在 RI＝ 0 和 REN＝ 1 的条件下。 在接收到第 9 数据位（即停止位）时，接收电路必须满足以下两个条件： RI＝ 0 且 SM2＝ 0； 接收到的停止位为“ 1”时， 才能把接收到的 8 位字符存入“ SBUF（接收）”中，把停止位送入 RB8 中，使 RI＝ 1 并发出串行口中断请求（若中断开放）。 若上述条件不满足，则这次收到的数据就被舍去，不装入“ SBUF（接收）”中，这是不能允许的，因为这意味着丢失了一组接收数据。 方式 2 和方式 3 都是 11 为异步收发。 两者的差异仅在于通信波特率有所不同：方式 2 的波特率由 fosc 经过 32 或64 分频后提供；方式 3 的波 特率由定时器 T1（或 T2）的溢出率经 32 分频后提供。 方式 2 和方式 3 的发送过程类似于方式 1，所不同的是方式 2 和方式 3 有 9位有效数据位。 发送时， CPU 除要把发送字符装入“ SBUF（发送）”外，还要把第 9 位数据位预先装入 SCON 的 TB8 中。 第 9 数据位可由用户安排，可以是奇偶校验位，也可以是其它控制位。 第 9 数据位的值装入 TB8 后，便可用一条以 SBUF 为目的的传送指令把发送数据装入 SBUF 来启动发送过程。 一帧数据发送完后， TI＝ 1， CPU 便可通过查询TI 来以同样方法发送下一个字符帧。 方式 2 和方式 3 的接收过程也和 方式 1 类似。 所不同的是：方式 1 时 RB8 中存放的是停止位，方式 2 和方式 3 时 RB8 中存放的是第 9 数据位。 因此，方式 2洛阳理工学院课程设计报告 16 和方式 3 时必须满足接收有效字符的条件变为： RI＝ 0 且 SM2＝ 0 或收到的第 9数据位为“ 1”，只有上述两个条件同时满足，接收到的字符才能送入 SBUF，第 9数据位才能装入 RB8 中，并使 RI＝ 1；否则，这次收到的数据无效， RI 也不置位。 四种工作方式的波特率比较： 方式 波特率 传送位数 发送 端 接收 端 用途 0 1/12 Fosc (固定不变 ) 8（数据） RXD RXR 接移位寄存器，扩 充并口 1 2SMOD/32T1 溢出率 10（起始位、 8 位数据位、 停止位） TXD RXR 单机通信 2 2SMOD/64T1fosc 11（第 9 位为 1：地址； 为 0：数据） TXD RXR 多机通信 3 2SMOD/32T1 溢出率 11 位（同方式 2） TXD RXR 多机通信 MAX232 接口电路 MAX232 是一款可以实现 EIA232 接口的低功耗电平转换芯片，低功。