畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于s3c2440簡(jiǎn)易學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)與制作

1、2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課題名稱(chēng)：基于s3c2440簡(jiǎn)易學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板的設(shè)計(jì)與制作二、指導(dǎo)教師：粟慧龍三、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求(小四、宋體)1. 課題概述 (五號(hào)、宋體)s3c2440簡(jiǎn)易學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)板以三星公司s3c2440a處理器為核心，集常用硬件資源和下載接口，可以用于arm嵌入式學(xué)習(xí)入門(mén)和開(kāi)發(fā)，同時(shí)結(jié)合linux嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)嵌入式的綜合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1）主要功能能完成arm嵌入式的基本設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)功能能完成arm嵌入式學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)功能2）開(kāi)發(fā)板主要資源核心板： s3c2440a處理器，主頻400mhz，可倍頻至533mhz； 64m字節(jié)sdram，可擴(kuò)展到256m ； 4m nor

2、 flash； 256m字節(jié)nand flash； 12mhz系統(tǒng)外部時(shí)鐘源；32.768khz的rtc時(shí)鐘源； 支持3.3v或5v電壓供電； 擴(kuò)展板： 2個(gè)rs232接口； 1個(gè)100m網(wǎng)口，采用dm9000ae，帶聯(lián)接和傳輸指示燈； 內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘，帶有后被鋰電池接口； 1個(gè)15x2的插針擴(kuò)展口，包括兩路spi 、1路iic 、 4路ad 、1個(gè)gnd 、1個(gè)3.3v電源 、 14個(gè)io（包中斷6個(gè)）。 jtag調(diào)試接口，可進(jìn)行下載、程序仿真調(diào)試； 一個(gè)溫度傳感器接口（提供測(cè)試程序及接口，用戶(hù)可diy）； 一個(gè)紅外接收頭接口（提供測(cè)試程序和接口，用戶(hù)可diy）； 一片iic接口的eeprom

3、； 8位薄碼開(kāi)關(guān)； 4*4矩陣按鍵； 8個(gè)led； 1個(gè)pwm控制蜂鳴器。3. 提供相關(guān)資料詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)例程四、設(shè)計(jì)參考資料1. s3c2440中文手冊(cè)2. cadence軟件操作手冊(cè)3. 成都國(guó)嵌培訓(xùn)視頻五、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容1. 封面2. 目錄3. 內(nèi)容摘要(200400字左右，中英文)4. 引言5. 正文（設(shè)計(jì)方案比較與選擇，設(shè)計(jì)方案原理、計(jì)算、分析、論證，設(shè)計(jì)結(jié)果的說(shuō)明及特點(diǎn)）6. 結(jié)束語(yǔ)7. 附錄(參考文獻(xiàn)、圖紙、材料清單等)六、設(shè)計(jì)進(jìn)程安排第1周：資料準(zhǔn)備與借閱，了解課題思路。第2周：設(shè)計(jì)要求說(shuō)明及課題內(nèi)容輔導(dǎo)，完成圖紙初稿。第3-5周：進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成說(shuō)明書(shū)初稿。第6周：第一次檢查，

4、了解設(shè)計(jì)完成情況。第7周：第二次檢查設(shè)計(jì)完成情況，并作好畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。第8周：畢業(yè)答辯與綜合成績(jī)?cè)u(píng)定。七、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及論文要求1、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯要求答辯前三天，每個(gè)學(xué)生應(yīng)按時(shí)將畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)或畢業(yè)論文、專(zhuān)題報(bào)告等必要資料交指導(dǎo)教師審閱，由指導(dǎo)教師寫(xiě)出審閱意見(jiàn)。學(xué)生答辯時(shí)對(duì)自述部分應(yīng)寫(xiě)出書(shū)面提綱，內(nèi)容包括課題的任務(wù)、目的和意義，所采用的原始資料或參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法、成果結(jié)論和評(píng)價(jià)。答辯小組質(zhì)詢(xún)課題的關(guān)鍵問(wèn)題，質(zhì)詢(xún)與課題密切相關(guān)的基本理論、知識(shí)、設(shè)計(jì)與計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)方法、測(cè)試方法，鑒別學(xué)生獨(dú)立工作能力、創(chuàng)新能力。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文要求文字要求：說(shuō)明書(shū)要求打印(除圖紙外)，不能手寫(xiě)。文字

5、通順，語(yǔ)言流暢，排版合理，無(wú)錯(cuò)別字，不允許抄襲。圖紙要求：按工程制圖標(biāo)準(zhǔn)制圖，圖面整潔，布局合理，線(xiàn)條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)。曲線(xiàn)圖表要求：所有曲線(xiàn)、圖表、線(xiàn)路圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)用徒手畫(huà)，必須按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)或工程要求繪制。摘 要在學(xué)習(xí)單片機(jī)的過(guò)程中，通過(guò)做了一系列的實(shí)驗(yàn)，從而比較容易地領(lǐng)會(huì)了單片機(jī)哪些枯燥、難懂的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，而且此次設(shè)計(jì)的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板彌補(bǔ)了市場(chǎng)上常見(jiàn)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板的一些不足，有針對(duì)性地面向最終的實(shí)用控制功能，使整個(gè)開(kāi)發(fā)板分解成若干個(gè)小模塊，并且每個(gè)模塊引出了一些引腳，這樣使用者就可以根據(jù)自己的需要連接自己的電路，增加了開(kāi)發(fā)板的靈

6、活性。本單片機(jī)開(kāi)發(fā)板包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、串口、兩個(gè)四位一體數(shù)碼管顯示電路、4*4矩陣鍵盤(pán)、八個(gè)led燈、iic電路模塊、溫度傳感器模塊、蜂鳴器電路、紅外接收電路、下載電路等功能模塊。通過(guò)以上的功能模塊可以完成基本的單片機(jī)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)板、模塊、功能、實(shí)驗(yàn)abstractin the study of single chip process, through a series of experiments, easily and grasp the single chip microcomputer to what the boring and difficult profess

7、ional term, and the design of the single chip microcomputer development board to make up for the market of the common scm experiment board some shortage, have pointed to the final practical control function, make whole development board is divided into several small module, and each module raising s

8、ome pin, so that users can need according to oneself connection own circuit, increase the flexibility of the development board. the single-chip microcomputer development board including: single chip minimize system, serial ports, two quaternity digital tube display circuit, 4 * 4 matrix keyboard, ei

9、ght led lamp, iic circuit module, the temperature sensor module, a buzzer circuit, infrared receiving circuit, download circuit function module. through the above function module can complete basic single-chip learning experiments. key word: scm development board, modules, functions, the experiment目

10、錄摘 要9abstract10目錄11緒 論12第一章 方案論證和選擇131.1 單片機(jī)的選用131.2 時(shí)鐘芯片的選用131.3 溫度傳感器的選用131.4 紅外接收頭的選用11.5 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)方式的選用11.6 方案確定1第二章 開(kāi)發(fā)板硬件設(shè)計(jì)22.1 硬件設(shè)計(jì)方框圖22.2 at89s51單片機(jī)模塊32.3 ds18b20溫度傳感器72.4 iic總線(xiàn)接口102.5 pwm控制蜂鳴器142.6 rs232接口162.7 紅外接收頭接口192.8 4*4矩陣按鍵202.9 八個(gè)led21第三章 開(kāi)發(fā)板軟件設(shè)計(jì)22第四章 開(kāi)發(fā)板電路制作、調(diào)試分析264.1 電路的制作264.2 電路的調(diào)試2

11、6第五章 設(shè)計(jì)心得27第六章 開(kāi)發(fā)板設(shè)計(jì)的參考資料29致謝30附錄31附錄一31附錄二32附錄三33緒 論單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 可以說(shuō)，二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)pc機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)。顧名思

12、義，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類(lèi)頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠(chǎng)的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。 在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以前，有不少能工巧匠做出了不少精巧的

13、機(jī)械。 進(jìn)入電器時(shí)代后，人們借助電氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制機(jī)械，自動(dòng)生 產(chǎn)線(xiàn)甚至自動(dòng)工廠(chǎng)，并且大大地發(fā)展了控制理論。然而，在一些大 中型系統(tǒng)中自動(dòng)化結(jié)果均不理想。只有在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，人們才見(jiàn) 到了希望的曙光。如今借助計(jì)算機(jī)逐漸實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)的夢(mèng)想。但是，計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后的相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)作為科學(xué)武器，在科學(xué)的 神圣殿堂里默默地工作，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控領(lǐng)域并沒(méi)有得到真正的 應(yīng)用。只有在單片機(jī)（microcontroller)出現(xiàn)后，計(jì)算機(jī)才真正 地從科學(xué)的神圣殿堂走入尋常百姓家，成為廣大工程技術(shù)人員現(xiàn)代 化技術(shù)革新，技術(shù)革命的有利武器。目前，單片機(jī)在民用和工業(yè)測(cè) 控領(lǐng)域得到最廣泛的應(yīng)用。彩電，冰箱，空調(diào)

14、，錄像機(jī)，vcd，遙 控器，游戲機(jī)，電飯煲等無(wú)處不見(jiàn)單片機(jī)的影子，單片機(jī)早已深深地溶入我們每個(gè)人的生活之中。第1章 方案論證和選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合設(shè)計(jì)情況和設(shè)計(jì)成本，對(duì)系統(tǒng)主要部分的電路方案的敘述如下。1.1 單片機(jī)的選用方案一：選用at89s52單片機(jī)，at89s52單片機(jī)是一種低功耗，高性能的cmos微處理器，片內(nèi)有8k字節(jié)的存儲(chǔ)空間，128字節(jié)ram、4個(gè)8位并口、一個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，尋址范圍64k。并且可以在線(xiàn)進(jìn)行重復(fù)編程、快速擦除、快速寫(xiě)入程序，能重復(fù)擦除/寫(xiě)入1000次左右，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。方案二：選用at89s51單片機(jī)，at89s51單片機(jī)片內(nèi)含4

15、k bytes isp的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)及80c51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和isp flash存儲(chǔ)單元，at89s51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，考慮到本人對(duì)單片機(jī)的運(yùn)用熟練程度和單片機(jī)的功能領(lǐng)域，選擇atmel公司生產(chǎn)的at89s51單片機(jī)作為本設(shè)計(jì)的微控制器。1.2 時(shí)鐘芯片的選用方案一：ds1302是美國(guó)dallas公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)ram，采用spi三線(xiàn)接口與cpu進(jìn)行同步通信，實(shí)

16、時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小于31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。工作電壓在2.5v-5.5v。微功耗、外圍電路簡(jiǎn)單、精度高、工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。方案二： ds12887是dallas公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘芯片，其主要功能包括非易失性時(shí)日歷時(shí)鐘、報(bào)警器、百年歷和114字節(jié)的非易失靜態(tài)ram，內(nèi)部還有128字節(jié)的ram的單元，但是由于它是串行接口，外界單片機(jī)需要接許多引腳，才能達(dá)到很好的控制。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題及其單片機(jī)的i/o線(xiàn)，選用ds1302，控制方便，體積小，價(jià)格便宜，方便本設(shè)計(jì)的使用。1.3 溫度傳感器的選用方案一：溫度傳感器的種類(lèi)眾多，在應(yīng)

17、用與高精度、高可靠性的場(chǎng)合時(shí)dallas（達(dá)拉斯）公司生產(chǎn)的ds18b20溫度傳感器當(dāng)仁不讓。超小的體積，超低的硬件開(kāi)消，抗干擾能力強(qiáng)，精度高，附加功能強(qiáng)，精度可達(dá)土0.5攝氏度，測(cè)量溫度范圍為55c +125c (67f +257f) ，體積小，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。方案二：采用紅熱敏電阻，可滿(mǎn)足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范文，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)1攝氏度的信號(hào)是不適用的。而且適用熱敏電阻，需要用到十分復(fù)雜的算法，一定程度上增加了了軟件實(shí)現(xiàn)的難度。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，考慮到本人對(duì)ds18b20運(yùn)用熟練程度，選擇ds18b20的溫度傳感器。1.4 紅外接收頭的選用方案一：采

18、用紅外對(duì)管進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，紅外對(duì)管是紅外線(xiàn)發(fā)射管與關(guān)敏接收管，或者紅外線(xiàn)接收管，或者紅外線(xiàn)接收頭配合在一起使用的時(shí)候的總稱(chēng)。人們習(xí)慣把紅外線(xiàn)發(fā)射管和紅外線(xiàn)接收管稱(chēng)為紅外對(duì)管。紅外對(duì)管的外形與普通圓形的發(fā)光二極管類(lèi)似。因此，初接觸紅外對(duì)管者，較難區(qū)分發(fā)射管和接收管。方案二：紅外接收電路通常被廠(chǎng)家集成在一個(gè)元件中，成為一體化紅外接收頭。內(nèi)部電路包括外測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等。紅外接收頭的種類(lèi)很多，引腳定義也不同，一般都有三個(gè)引腳，包括供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。根據(jù)發(fā)射端調(diào)制載波的不同應(yīng)選用相應(yīng)解調(diào)頻率的接收頭。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，我們選用方案二紅外接收

19、頭。1.5 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)方式的選用方案一：采用pwm 輸出口直接驅(qū)動(dòng)，pwm 輸出口直接驅(qū)動(dòng)是利用pwm 輸出口本身可以輸出一定的方波來(lái)直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。在單片機(jī)的軟件設(shè)置中有幾個(gè)系統(tǒng)寄存器是用來(lái)設(shè)置pwm 口的輸出的，可以設(shè)置占空比、周期等等，通過(guò)設(shè)置這些寄存器產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形之后，只要打開(kāi)pwm 輸出，pwm 輸出口就能輸出該頻率的方波，這個(gè)時(shí)候利用這個(gè)波形就可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。比如頻率為2000hz 的蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)，可以知道周期為500s，這樣只需要把pwm 的周期設(shè)置為500s，占空比電平設(shè)置為250s，就能產(chǎn)生一個(gè)頻率為2000hz 的方波，通過(guò)這個(gè)方波再利用三極管就可以去驅(qū)

20、動(dòng)這個(gè)蜂鳴器了。方案二：采用i/o 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。利用i/o 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形的方式會(huì)比較麻煩一點(diǎn)，必須利用定時(shí)器來(lái)做定時(shí)，通過(guò)定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生符合蜂鳴器要求的頻率的波形，這個(gè)波形就可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器了。比如為2500hz 的蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)，可以知道周期為400s，這樣只需要驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的i/o 口每200s 翻轉(zhuǎn)一次電平就可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為2500hz，占空比為1/2duty 的方波，再通過(guò)三極管放大就可以驅(qū)動(dòng)這個(gè)蜂鳴器了。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，考慮到本人對(duì)單片機(jī)的熟悉和聯(lián)系本設(shè)計(jì)的要求，我們選擇了較簡(jiǎn)單的方案一，pwm控制蜂鳴器。1.6 方案確定綜合上面方

21、案：本設(shè)計(jì)采用“at89s51單片機(jī)、ds18b20溫度傳感器、紅外接收頭接口、pwm控制蜂鳴器等”。第2章 開(kāi)發(fā)板硬件設(shè)計(jì)2.1 硬件設(shè)計(jì)方框圖at89s51單片機(jī)最小系統(tǒng)數(shù)碼管顯示模塊ds1302時(shí)鐘模塊按鍵模塊iic電路紅外接收頭電路led電路串口電路pwm控制蜂鳴器電路圖2.1 硬件設(shè)計(jì)方框圖2.2 at89s51單片機(jī)模塊at89s51 為 atmel 所生產(chǎn)的可電氣燒錄清洗的 8051 相容單芯片，其內(nèi)部程序代碼容量為4kb，低功耗，高性能的單片機(jī)，器件采用atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。atmel公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位。at89s51

22、單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，如圖2-1。2.2.1 主要性能參數(shù)1. 與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容2. 4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（isp）flash 閃速存儲(chǔ)器3.1000次擦寫(xiě)周期4. 4.0-5.5v的工作電壓范圍5. 全靜態(tài)工作模式：0hz-33mhz6. 三級(jí)程序加密鎖7. 128*8字節(jié)內(nèi)部ram8. 32個(gè)可編程i/o口線(xiàn)9. 2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器10 6個(gè)中斷源11 全雙工串行uart通道12 低功耗空閑和掉電模式13 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)14 看門(mén)狗（wdt）及雙數(shù)據(jù)指針15 掉電標(biāo)示和快速編程特性16 靈活的在系統(tǒng)編程（isp-字節(jié)

23、或頁(yè)寫(xiě)模式） 圖2.2 at89s51單片機(jī)引腳圖和實(shí)物圖2.2.2 功能特性概述以及引腳功能at89s51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個(gè)i/o口線(xiàn)，看門(mén)狗（wdt），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，at89s51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止cpu的工作，但允許ram，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中到內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一個(gè)硬件復(fù)位。引腳功能說(shuō)明：mcs-51是標(biāo)準(zhǔn)的40

24、引腳雙列直插式集成電路芯片vcc:電源電壓gnd:地(1) p0.0p0.7 p0口8位雙向口線(xiàn)（在引腳的3932號(hào)端子）。 (2) p1.0p1.7 p1口8位雙向口線(xiàn)（在引腳的18號(hào)端子）。 (3) p2.0p2.7 p2口8位雙向口線(xiàn)（在引腳的2128號(hào)端子）。 (4) p3.0p3.7 p2口8位雙向口線(xiàn)（在引腳的1017號(hào)端子）。 (5) 這4個(gè)i/o口具有不完全相同的功能p0口：p0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向i/o口，作為輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯門(mén)電路，對(duì)端口寫(xiě)“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在

25、訪(fǎng)問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。p1口：p1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。p2口：p2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（iil）。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)

26、部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)ttl邏輯門(mén)電路。對(duì)p3口寫(xiě)入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3口除了作為一般的i/o口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能，如表2.1所示：表2.1 單片機(jī)p3口的第二功能端口引腳第二功能p3.0rxd(串行輸入口)p3.1txd(串行輸出口p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)p3.5t1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1)p3.6/wr(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)p3.7/r0(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)rs

27、t:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，rst引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。wdt溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrto位（地址8eh）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。disrto位缺省為reset輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。ale/prog:當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ale（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ale仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ale脈沖。psen：程序儲(chǔ)存允許（psen）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，當(dāng)at89s51由外部

28、程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次psen有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的psen信號(hào)。ea/vpp：外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使cpu僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)所存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12v的編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。2.2.3 單片機(jī)中斷at89s51共有5個(gè)中斷向量：2個(gè)外部中斷

29、（int0和int1），兩個(gè)定時(shí)中斷（timer0和timer1）和一個(gè)串行中斷。這些中斷源各自的禁止和使能位參見(jiàn)特殊功能寄存器的ie。ie也包含總中斷控制位ea，ea清0，將關(guān)閉所有中斷。值得注意的是表中的ie.6和ie.5沒(méi)有定義，用戶(hù)也不要訪(fǎng)問(wèn)這些位，它是保留為以后的at89產(chǎn)品作擴(kuò)展用途。定時(shí)器0和定時(shí)器1的中斷標(biāo)志tf0和tf1，它是定時(shí)器溢出時(shí)的s5p2時(shí)序周期被置位，該標(biāo)志保留至下個(gè)時(shí)序周期。表2.2 中斷控制寄存器ds1302的日歷、時(shí)間寄存器及其控制字寄存器名命令字取值范圍各位內(nèi)容寫(xiě)操作讀操作76543210秒寄存器80h81h00-59ch10secsec分鐘寄存器82h8

30、3h00-59010minmin小時(shí)寄存器84h85h01-12或00-231224010/aphrhr日期寄存器86h87h0-28，29，30，310010datedate月份寄存器88h89h011200010mmonth周年寄存器8ah8bh010700000day年份寄存器8ch8dh00-9910 yearyear2.3 ds18b20溫度傳感器ds18b20數(shù)字溫度計(jì)提供9位（二進(jìn)制）溫度讀數(shù)，指示器件的溫度，信息經(jīng)過(guò)單線(xiàn)接口送人ds18b20或從ds18b20送出，因此從主機(jī)到ds18b20僅需一條線(xiàn)（和地線(xiàn)）。ds18b20的電源可以由數(shù)據(jù)線(xiàn)本身提供而不需要外部電源。因?yàn)槊恳?/p>

31、個(gè)ds18b20在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)給定了唯一的序號(hào)，因此任意多個(gè)ds18b20可以存放在同一條單線(xiàn)總線(xiàn)上。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。ds18b20的測(cè)量范圍從-55到+125，增量值為0.5，可在1s（典型值）內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。每一個(gè)ds18b20包括一個(gè)唯一的64位長(zhǎng)的序號(hào)，該序號(hào)值存放在ds18b20內(nèi)部的rom（只讀存貯器）中。開(kāi)始8位是產(chǎn)品類(lèi)型編碼（ds18b20編碼均為10h）。接著的48位是每個(gè)器件唯一的序號(hào)。最后8位是前面56位的crc（循環(huán)冗余校驗(yàn)）碼。ds18b20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電方式和外部供電方式。采取數(shù)據(jù)總線(xiàn)供電方式可以節(jié)省一根導(dǎo)線(xiàn)，但完

32、成溫度測(cè)量的時(shí)間較長(zhǎng)；采取外部供電方式則多用一根導(dǎo)線(xiàn)，但測(cè)量速度較快。2.3.1 ds18b20的特性單線(xiàn)接口：僅需一根口線(xiàn)與mcu連接無(wú)需外圍元件由總線(xiàn)提供電源測(cè)溫范圍為-55125，精度為0.5九位溫度讀數(shù)a/d變換時(shí)間為200ms用戶(hù)自設(shè)定溫度報(bào)警上下限，其值是非易失性的報(bào)警搜索命令可識(shí)別哪片ds1820超溫度限2.3.2 ds18b20引腳及功能ds18b20引腳如下圖：圖2.3.2 ds18b20芯片封裝結(jié)構(gòu)ds18b20引腳功能如下表：表2.3 ds18b20引腳功能序號(hào)名稱(chēng)引腳功能描述1gnd地信號(hào)2dq數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3vdd可選

33、擇的vdd引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。2.3.3 ds18b20工作原理及應(yīng)用ds18b20的溫度檢測(cè)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出全集成于一個(gè)芯片之上，從而抗干擾力更強(qiáng)。其一個(gè)工作周期可分為兩個(gè)部分，即溫度檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理。在講解其工作流程之前我們有必要了解18b20的內(nèi)部存儲(chǔ)器資源。18b20共有三種形態(tài)的存儲(chǔ)器資源，它們分別是：rom 只讀存儲(chǔ)器，用于存放ds18b20id編碼，其前8位是單線(xiàn)系列編碼（ds18b20的編碼是19h），后面48位是芯片唯一的序列號(hào)，最后8位是以上56的位的crc碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時(shí)設(shè)置不由用戶(hù)更改。ds18b20共64位rom。ram 數(shù)據(jù)暫存器，用于

34、內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失，ds18b20共9個(gè)字節(jié)ram，每個(gè)字節(jié)為8位。第1、2個(gè)字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息，第3、4個(gè)字節(jié)是用戶(hù)eeprom（常用于溫度報(bào)警值儲(chǔ)存）的鏡像。在上電復(fù)位時(shí)其值將被刷新。第5個(gè)字節(jié)則是用戶(hù)第3個(gè)eeprom的鏡像。第6、7、8個(gè)字節(jié)為計(jì)數(shù)寄存器，是為了讓用戶(hù)得到更高的溫度分辨率而設(shè)計(jì)的，同樣也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換、計(jì)算的暫存單元。第9個(gè)字節(jié)為前8個(gè)字節(jié)的crc碼。eeprom 非易失性記憶體，用于存放長(zhǎng)期需要保存的數(shù)據(jù)，上下限溫度報(bào)警值和校驗(yàn)數(shù)據(jù)，ds18b20共3位eeprom，并在ram都存在鏡像，以方便用戶(hù)操作。2.3.4 ds18b20工作流程d

35、s18b20工作流程圖如下：初始化跳到rom命令溫度轉(zhuǎn)換命令時(shí)間到初始化讀溫度數(shù)據(jù)是否匹配rom命令發(fā)讀溫度命令圖2.3.4 ds18b20工作流程2.3.5電路連接圖溫度傳感器原理如下圖：圖2.3.5 溫度傳感器原理圖2.4 iic總線(xiàn)接口i2c（inter-integrated circuit,又稱(chēng)iic）總線(xiàn)是一種由philips公司開(kāi)發(fā)的串行總線(xiàn)，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備，它具有如下特點(diǎn)。1.只有兩條總線(xiàn)線(xiàn)路：一條串行數(shù)據(jù)線(xiàn)（sda），一條串行時(shí)鐘線(xiàn)（scl）。 2.每個(gè)連接到總線(xiàn)的器件都可以使用軟件根據(jù)它的惟一的地址來(lái)識(shí)別。3.傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備間是簡(jiǎn)單的主/從關(guān)系。4.主機(jī)可以用作

36、主機(jī)發(fā)送器或主機(jī)接收器。5.它是一個(gè)真正的多主機(jī)總線(xiàn)，兩個(gè)或多個(gè)主機(jī)同時(shí)發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，可以通過(guò)沖突檢測(cè)和仲裁來(lái)防止數(shù)據(jù)被破壞。6.串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸，位速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s，在快速模式下可達(dá)400 kbit/s，在高速模式下可達(dá)3.4m bit/s。7.片上的濾波器可以增加抗干擾功能，保證數(shù)據(jù)的完整。8.連接到同一總線(xiàn)上的ic數(shù)量只受到總線(xiàn)的最大電容400pf的限制。下圖是一條iic總線(xiàn)上多個(gè)設(shè)備相連的例子。sdascliic設(shè)備1iic設(shè)備2.。iic設(shè)備n圖2.4 iic總線(xiàn)設(shè)備互連2.4.1 iic總線(xiàn)接口特性傳統(tǒng)的單片機(jī)串行接口的發(fā)送和接收一般都分別各用一條線(xiàn)，

37、如mcs-51系列的txd 和rxd，而i2c 總線(xiàn)則根據(jù)器件的功能通過(guò)軟件程序使其工作于發(fā)送或接收方式。當(dāng)某個(gè)器件向總線(xiàn)上發(fā)送信息時(shí)，它就是發(fā)送器（也叫主器件），而當(dāng)其從總線(xiàn)上接收信息時(shí)，又成為接收器（也叫從器件）。主器件用于啟動(dòng)總線(xiàn)上傳送數(shù)據(jù)并產(chǎn)生時(shí)鐘以開(kāi)放傳送的器件，此時(shí)任何被尋址的器件均被認(rèn)為是從器件。i2c 總線(xiàn)的控制完全由掛在總線(xiàn)上的主器件送出的地址和數(shù)據(jù)決定，在總線(xiàn)上，既沒(méi)有中心機(jī)也沒(méi)有優(yōu)先級(jí)。總線(xiàn)上主和從（即發(fā)送和接收）的關(guān)系取決于此時(shí)數(shù)據(jù)傳送的方向。sda 和scl 都是雙向線(xiàn)路，都通過(guò)一個(gè)電流源或上拉電阻連接到電源端。連接總線(xiàn)器件的輸出級(jí)必須是集電極或漏極開(kāi)路，以具有線(xiàn)“與

38、”功能，當(dāng)總線(xiàn)空閑時(shí)，兩根線(xiàn)都是高電平。i2c 總線(xiàn)上數(shù)據(jù)的傳輸速率在標(biāo)準(zhǔn)模式下可達(dá)100kbit/s 在快速模式下可達(dá)400kbit/s 在高速模式下可達(dá)3.4mbit/s 連接到總線(xiàn)的接口數(shù)量只由總線(xiàn)電容是400pf 的限制決定。2.4.2 iic總線(xiàn)的信號(hào)類(lèi)型iic總線(xiàn)在傳送數(shù)據(jù)過(guò)程中共有3種類(lèi)型信號(hào)：開(kāi)始信號(hào)、結(jié)束信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)。開(kāi)始信號(hào)（s）：scl為高電平時(shí)，sda由高電平向低電平跳變，開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。結(jié)束信號(hào)（p）：scl為高電平時(shí)，sda由低電平向高電平跳變，結(jié)束傳送數(shù)據(jù)。響應(yīng)信號(hào)（ack）：接收器在接收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個(gè)時(shí)鐘周期，拉低sda電平。開(kāi)始和結(jié)束信號(hào)都是由主器件產(chǎn)

39、生。在開(kāi)始信號(hào)以后，總線(xiàn)即被認(rèn)為處于忙狀態(tài)，其它器件不能再產(chǎn)生開(kāi)始信號(hào)。主器件在結(jié)束信號(hào)以后退出主器件角色，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間過(guò)，總線(xiàn)被認(rèn)為是空閑的。圖2.4.2 開(kāi)始和停止信號(hào)圖2.4.3 iic總線(xiàn)的時(shí)鐘信號(hào)在i2c 總線(xiàn)上傳送信息時(shí)的時(shí)鐘同步信號(hào)是由掛接在scl 時(shí)鐘線(xiàn)上的所有器件的邏輯“與”完成的。scl 線(xiàn)上由高電平到低電平的跳變將影響到這些器件，一旦某個(gè)器件的時(shí)鐘信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，將使scl 線(xiàn)上所有器件開(kāi)始并保護(hù)低電平期。此時(shí)，低電平周期短的器件的時(shí)鐘由低至高的跳變并不影響scl 線(xiàn)的狀態(tài)，這些器件將進(jìn)入高電平等待的狀態(tài)。當(dāng)所有器件的時(shí)鐘信號(hào)都變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，低電平期結(jié)束，scl 線(xiàn)被釋放

40、返回高電平，即所有的器件都同時(shí)開(kāi)始它們的高電平期。其后，第一個(gè)結(jié)束高電平期的器件又將scl 線(xiàn)拉成低電平。這樣就在scl 線(xiàn)上產(chǎn)生一個(gè)同步時(shí)鐘。可見(jiàn)，時(shí)鐘低電平時(shí)間由時(shí)鐘低電平期最長(zhǎng)的器件決定，而時(shí)鐘高電平時(shí)間由時(shí)鐘高電平期最短的器件決定。2.4.4 iic數(shù)據(jù)格式iic總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸采用時(shí)鐘脈沖逐位串行傳送方式，在scl的低電平期間，sda線(xiàn)上高、低電平能變化。在scl為的高電平期間，sda上數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，以便接收器采樣接收，時(shí)序如下圖圖2.4.4 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序圖iic總線(xiàn)發(fā)送器送到sda線(xiàn)上的每個(gè)字節(jié)必須為8位長(zhǎng)，傳送時(shí)高位在前，低位在后。與之對(duì)應(yīng)，主器件在scl線(xiàn)上產(chǎn)生8個(gè)脈沖，第9個(gè)

41、脈沖低電平期間，發(fā)送器釋放sda線(xiàn)，接收器把sda線(xiàn)拉低，以給出有一個(gè)接收確認(rèn)位，第九個(gè)脈沖高電平期間，發(fā)送器收到這個(gè)確認(rèn)位然后開(kāi)始下一字節(jié)的傳送，下一個(gè)字節(jié)的第一個(gè)脈沖低電平期間接收釋放sda。每個(gè)字節(jié)需要9個(gè)脈沖，每次傳送的字節(jié)數(shù)是不受限制的。iic總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送格式是在iic總線(xiàn)開(kāi)始信號(hào)后，送出的第一字節(jié)數(shù)據(jù)是用來(lái)選擇從器件地址的，其中前7位為從機(jī)地址碼，第8位為方向?yàn)椋╮/w）。方向位為“0”表示發(fā)送，即主器件把信息寫(xiě)到所選擇的從器件中，方向位為“1”表示主器件將從從器件中讀信息。格式如下：位數(shù)12345678內(nèi)容1010a2a1a0r/w注：前4位固定為1010開(kāi)始信號(hào)后，系統(tǒng)中得各

42、個(gè)器件將自己的地址和主器件送到總線(xiàn)上的地址進(jìn)行比較，如果與主器件發(fā)送到總線(xiàn)上的地址一致，則該器件即被主器件尋址的器件，其接收信息還是發(fā)送信息則由第8位（r/w）決定。發(fā)送完第一個(gè)字節(jié)后再開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸必須帶響應(yīng)。相關(guān)的響應(yīng)時(shí)鐘脈沖由主機(jī)產(chǎn)生，當(dāng)主器件發(fā)送完一字節(jié)的數(shù)據(jù)后，接著發(fā)出對(duì)應(yīng)的scl線(xiàn)上的一個(gè)時(shí)鐘（ack）認(rèn)可位，此時(shí)鐘內(nèi)主器件釋放sda線(xiàn)，一字節(jié)傳送結(jié)束，而從器件的響應(yīng)信號(hào)將sda線(xiàn)拉成低電平，使sda在該時(shí)鐘的高電平器件為穩(wěn)定的低電平。從器件的響應(yīng)信號(hào)結(jié)束后，sda線(xiàn)返回高電平，進(jìn)入下一個(gè)傳送周期。通常被尋址的接收器在接收到的每個(gè)字節(jié)后必須產(chǎn)生一個(gè)響應(yīng)。當(dāng)從機(jī)不能響應(yīng)從

43、機(jī)地址時(shí)，從機(jī)必須使數(shù)據(jù)線(xiàn)保持高電平，主機(jī)然后產(chǎn)生一個(gè)停止條件終止傳輸或者產(chǎn)生重復(fù)起始條件開(kāi)始新的傳輸。如果從機(jī)接收器響應(yīng)了從機(jī)地址但是在傳輸了一段時(shí)間后不能接收更多數(shù)據(jù)字節(jié)，主機(jī)必須再一次終止傳輸。這個(gè)情況用從機(jī)在第一個(gè)字節(jié)后沒(méi)有產(chǎn)生響應(yīng)來(lái)表示。從機(jī)使數(shù)據(jù)線(xiàn)保持高電平，主機(jī)產(chǎn)生一個(gè)停止或重復(fù)起始條件。完整的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程如圖所示。圖2.4.5 完整的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程2.5 pwm控制蜂鳴器pwm(脈沖寬度調(diào)制)簡(jiǎn)單的講是一種變頻技術(shù)之一，是靠改變脈沖寬度來(lái)控制輸出電壓，通過(guò)改變周期來(lái)控制其輸出頻率。如果還不是很清楚，好吧，來(lái)看看我們實(shí)際生活中的例子，我們的電風(fēng)扇為什么扭一下按扭，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速就會(huì)發(fā)生

44、變化；調(diào)一下收音機(jī)的聲音按鈕，聲音的大小就會(huì)發(fā)生變化；還有待會(huì)兒我們要講的蜂鳴器也會(huì)根據(jù)不同的輸入值而發(fā)出不同頻率的叫聲等等！這些都是pwm的應(yīng)用，都是通過(guò)pwm輸出的頻率信號(hào)進(jìn)行控制的。2.5.1 蜂鳴器的種類(lèi)和工作原理蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類(lèi)型。壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發(fā)光二極管。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)接通電源后（1.515v直流工作電壓），多諧振蕩器起振，輸出1.52.5khz的音頻信號(hào)，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線(xiàn)圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成

45、。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號(hào)電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。振動(dòng)膜片在電磁線(xiàn)圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器的區(qū)別：這個(gè)“源”字是不是指電源，而是指震蕩源，即有源蜂鳴器內(nèi)有振蕩源而無(wú)源蜂鳴器內(nèi)部沒(méi)有振蕩源。有振蕩源的通電就可以發(fā)聲，沒(méi)有振蕩源的需要脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)才能發(fā)聲。2.6.2 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)及電路由于自激蜂鳴器是直流電壓驅(qū)動(dòng)的，不需要利用交流信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，只需對(duì)驅(qū)動(dòng)口輸出驅(qū)動(dòng)電平并通過(guò)三極管放大驅(qū)動(dòng)電流就能使蜂鳴器發(fā)出聲音，很簡(jiǎn)單，這里就不對(duì)自激蜂鳴器進(jìn)行說(shuō)明了。這里只對(duì)必須用1/2duty 的方波信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的他激蜂鳴器進(jìn)行說(shuō)明。單片機(jī)驅(qū)動(dòng)他激蜂

46、鳴器的方式有兩種：一種是pwm 輸出口直接驅(qū)動(dòng)，另一種是利用i/o 定時(shí)翻轉(zhuǎn)電平產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)波形對(duì)蜂鳴器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于這里要介紹兩種驅(qū)動(dòng)方式的方法，所以在設(shè)計(jì)模塊系統(tǒng)中將兩種驅(qū)動(dòng)方式做到一塊，即程序里邊不僅介紹了pwm 輸出口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方法，還要介紹i/o 口驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的方法。所以，我們將設(shè)計(jì)如下的一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明單片機(jī)對(duì)蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)：系統(tǒng)有兩個(gè)他激蜂鳴器，頻率都為2000hz，一個(gè)由i/o 口進(jìn)行控制，另一個(gè)由pwm 輸出口進(jìn)行控制；系統(tǒng)還有兩個(gè)按鍵，一個(gè)按鍵為port 按鍵，i/o 口控制的蜂鳴器不鳴叫時(shí)按一次按鍵i/o 口控制的蜂鳴器鳴叫，再按一次停止鳴叫，另一個(gè)按鍵為pwm 按鍵，pwm

47、口控制的蜂鳴器不鳴叫時(shí)按一次按鍵pwm輸出口控制的蜂鳴器鳴叫，再按一次停止鳴叫。 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的i/o 口是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)，一般使用三極管來(lái)放大電流就可以了。2.5.3 蜂鳴器工作原理蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，使電磁線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)io引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的ttl電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。本開(kāi)發(fā)板利用一個(gè)三極管q8來(lái)驅(qū)動(dòng)方法電流。蜂鳴器的正極接到q1的集電極c極上面，蜂鳴器的負(fù)極地，三極管發(fā)射極e極接電源vcc，基級(jí)b經(jīng)過(guò)限流電阻r30

48、后由單片機(jī)的p3.5引腳控制，當(dāng)p3.5輸出高電平時(shí)，三極管t1截止，沒(méi)有電流流過(guò)線(xiàn)圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)p3.5輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過(guò)程序控制p3.5腳的電平來(lái)使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。程序中改變單片機(jī)p3.5引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變p3.5輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小。2.6 rs232接口由電子工業(yè)協(xié)會(huì)(electronic industries association，eia) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常 rs-232 接口以9個(gè)引腳 (db-

49、9) 或是25個(gè)引腳 (db-25) 的型態(tài)出現(xiàn)。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線(xiàn)就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線(xiàn)、一條接收線(xiàn)及一條地線(xiàn)。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pf的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pf/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是rs-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信

50、。2.6.1 rs-232c 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）rs-232c 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱(chēng)是 eia-rs-232c 標(biāo)準(zhǔn)，其中eia (electronic industry association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，rs（recommended standard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，c代表rs232的最新一次修改（1969），在這之前，有rs232b、rs232a。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有eia rs-422a、eia rs-423a、eia rs-485。 這里只介紹eia rs-232c（簡(jiǎn)稱(chēng)232，rs232）。 例如，目前在ibm pc

51、機(jī)上的com1、com2接口，就是rs-232c接口。2.6.2 電氣特性eia-rs-232c 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線(xiàn)功能都作了規(guī)定。在txd和rxd上：邏輯1(mark)=-3v-15v邏輯0(space)=+3+15v在rts、cts、dsr、dtr和dcd等控制線(xiàn)上：信號(hào)有效（接通，on狀態(tài)，正電壓）=+3v+15v信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，off狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3v-15v以上規(guī)定說(shuō)明了rs-232c標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于-3v，邏輯“0”（空號(hào)）的電平高于+3v；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（on）即信號(hào)有效的電平高于+3v，斷開(kāi)狀態(tài)(o

52、ff)即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3v，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3v時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)，介于-3+3v之間的電壓無(wú)意義，低于-15v或高于+15v的電壓也認(rèn)為無(wú)意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在(315)v之間。eia rs-232c 與ttl轉(zhuǎn)換：eia rs-232c 是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài)，與ttl以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的ttl器件連接，必須在eia rs-232c 與ttl電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如mc1488、sn75150芯片可完

53、成ttl電平到eia電平的轉(zhuǎn)換，而mc1489、sn75154可實(shí)現(xiàn)eia電平到ttl電平的轉(zhuǎn)換。max232芯片可完成ttleia雙向電平轉(zhuǎn)換。2.6.3 連接器的機(jī)械特性：連接器：由于rs-232c并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了db-25、db-15和db-9各種類(lèi)型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。（1）db-25：pc和xt機(jī)采用db-25型連接器。db-25連接器定義了25根信號(hào)線(xiàn)，分為4組：異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地sg）2，3，4，5，6，7，8，20，2220ma電流環(huán)信號(hào) 9個(gè)（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空6個(gè)

54、（9，10，11，18，21，25）保護(hù)地（pe）1個(gè)，作為設(shè)備接地端（1腳）注意，20ma電流環(huán)信號(hào)僅ibm pc和ibm pc/xt機(jī)提供，至at機(jī)及以后，已不支持。（2）db-9：在at機(jī)及以后，不支持20ma電流環(huán)接口，使用db-9連接器，作為提供多功能i/o卡或主板上com1和com2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。db-9型連接器的引腳分配與db-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接db-25型連接器的dce設(shè)備連接，必須使用專(zhuān)門(mén)的電纜線(xiàn)。（3）電纜長(zhǎng)度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，rs-232c 所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。（4）最大直接傳

55、輸距離說(shuō)明：rs-232c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用modem，在碼元畸變小于4%的情況下，dte和dce之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢?jiàn)這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pf。 圖2.6.3 rs232（9針）接口 圖2.6.4 db-25和db-9連接器下圖為db-9型連接器的引腳分配與db-25型引腳分配表2.7-3 db-9和db-25引腳分配9針rs-232串口（db9）25針rs-232串口（db25）引腳簡(jiǎn)寫(xiě)功能說(shuō)明引腳簡(jiǎn)寫(xiě)功能說(shuō)明1cd載波偵測(cè)（carrier detect）8cd載波偵測(cè)（carrier detect）2rxd接收數(shù)據(jù)(receive)3rxd接收數(shù)據(jù)(rec