單片機實訓光強采集系統(tǒng)

1、課程設(shè)計姓名：學院：班級：學號：摘要隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科技的數(shù)字化與信息化成為一種主流的趨勢。介紹了一種光強實時監(jiān)測系統(tǒng),該統(tǒng)采用單片機STM8S003F3作為控制系統(tǒng) ，通過光強采集芯片RTL8196芯片模塊對光強數(shù)據(jù)進行采集，將光強值轉(zhuǎn)換為電壓值輸出，傳送到A/D轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化，通過把數(shù)據(jù)傳送給計算機主機，再由IAR軟件編程實時顯示出檢測點的光強值，還可以設(shè)定光強的最大值與最小值，當光強高于最大值或低于最小值時進行報警，經(jīng)測試，結(jié)果表明該系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，穩(wěn)定可靠。另外光強數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是一個與光電器件和微機技術(shù)結(jié)合使用的,專門用來采集一維光強變化分布的曲線圖樣數(shù)據(jù)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換

2、系統(tǒng)。它具有高靈敏度、低噪聲、快速讀出、高動態(tài)范圍和寬光譜響應(yīng)范圍等特點,而且能夠?qū)崟r地顯示出各種光強分布圖譜。該系統(tǒng)采用硅光二極管作為光強傳感器,來實現(xiàn)光能量對電壓的轉(zhuǎn)換,著重介紹了16位的A/D轉(zhuǎn)換器以及其使用特性,并且給出了其時序圖以及驅(qū)動程序,利用此系統(tǒng)可以對光強度進行精密的測量。串行通信是指 使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一位數(shù)據(jù)占據(jù)一個固定的時間長度。其只需要少數(shù)幾條線就可以在系統(tǒng)間交換信息，單片機串行通信的實際作用：一般用于和外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)的，單片機一般充當控制器的角色，通過串口發(fā)送一定格式的數(shù)據(jù)來控制與之相連設(shè)備的動作，同時設(shè)備也會反饋回來一些自己的狀態(tài)信息給單

3、片機，供單片機進行判斷，做出相應(yīng)的控制。在光強采集系統(tǒng)中，將采集的光強通過A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成電壓的形式，通過串口通信，傳送到計算機上。關(guān)鍵詞：單片機，光強采集，數(shù)模轉(zhuǎn)換，串行通信，IAR 目錄第一章：引言61.1 課題背景61.2 環(huán)境光強采集的意義及技術(shù)發(fā)展61.3認識實習實踐內(nèi)容71.4 主要器件及功能81.4.1 RTL8196芯片：81.4.2 103電阻：81.4.3 STM8S003F3芯片91.4.4 Flash91.4.5晶振：11第2章 環(huán)境光強采集系統(tǒng)的設(shè)計方案142.1設(shè)計原理142.1.1終端模塊的電源142.1.2152.2光敏電阻測溫原理172.3 STM8S單片

4、機介紹172.3.1 STM8S的芯片特點172.3.2 供電電源182.3.3時鐘控制192.3.4中斷控制器202.3.5 模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器202.4 電路介紹212.4.1下載程序部分硬件電路212.4.2 UART 通用異步收發(fā)器原理和功能簡介22第3章 系統(tǒng)程序設(shè)計233.1 程序設(shè)計總體構(gòu)想233.2ADC子程序233.3數(shù)據(jù)處理程序(附在后面)233.4 IAR軟件的使用233.5新建工程243.6程序的下載253.6.1.打開軟件253.6.2配置253.6.3程序的編譯26第4章 系統(tǒng)調(diào)試和功能測試274.1系統(tǒng)硬件調(diào)試274.2系統(tǒng)軟件調(diào)試294.3系統(tǒng)功能測試30第5

5、章認識實習總結(jié)與心得體會305.1 實習總結(jié)315.1.1焊接材料：315.1.2實習中遇到的問題315.2 心得體會326.附錄346.1程序346.2 文獻37第一章：引言1.1 課題背景光在我們的生活中有著不可替代的作用，這個地球離不開光，沒有了光，這個地球即將毀滅。光的作用太多了：光合作用，光分作用，反射作用，光藕作用，光媒作用6，折射作用， 光療作用，光在生活中的作用，光的消毒作用，光的美容作用等等，它無時無刻不在我們的身邊。 所以我們要研究光，通過采集光的強度來做一些事情，比如在農(nóng)業(yè)上的提高光合作用，工業(yè)上，提高光能的利用率等等。在這個問題上，好像在我們的前輩沒有深入的去研究這個課

6、題。但這個課題對我們的社會有著很大的，很積極而又深遠的影響，所以我們必須深入研究這個課題。近年來，光強數(shù)據(jù)采集及其應(yīng)用受到了人們越來越廣泛的關(guān)注，光強數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也有了迅速的發(fā)展，它可以廣泛的應(yīng)用于各種領(lǐng)域，它是智能儀器儀表設(shè)計中不可缺少的一部分。光強數(shù)據(jù)采集，又稱光強數(shù)據(jù)獲取，是利用一種裝置，從系統(tǒng)外部采集光強數(shù)據(jù)并輸入到系統(tǒng)內(nèi)部的一個接口。光強數(shù)據(jù)采集通常解釋是從數(shù)據(jù)源收集、識別和選取數(shù)據(jù)的過程。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)起始于20世紀50年代，1956年美國首先研究了用在軍事上的測試系統(tǒng)，目標是測試中不依靠相關(guān)的測試文件，由非成熟人員進行操作，并且測試任務(wù)是由測試設(shè)備高速自動控制完成的。由于該種數(shù)據(jù)采

7、集測試系統(tǒng)具有高速性和一定的靈活性，可以滿足眾多傳統(tǒng)方法不能完成的數(shù)據(jù)采集和測試任務(wù)，因而得到了初步的認可。大概在60年代后期，國內(nèi)外就有成套的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和系統(tǒng)多屬于專用的系統(tǒng)。在面對如此的前人的基礎(chǔ)上，我們應(yīng)該開發(fā)和研究光強采集就變得不再那么的難，因為我們站在了巨人的肩上。說不定光強的采集系統(tǒng)將來可以運用到中國的軍事上。20世紀80年代隨著計算機的普及應(yīng)用，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，主要是通過單片機與軟件相結(jié)合，利用串口通信等技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。20世紀90年代，數(shù)據(jù)的采集已經(jīng)運用到了軍事上了?？梢姅?shù)據(jù)的采集發(fā)展的快速，在這樣的前提與背景下，我們應(yīng)該加強光強的采集，研究光強的采集，這

8、樣可以使得我們當代的大學生沒有與科技脫軌。1.2 環(huán)境光強采集的意義及技術(shù)發(fā)展意義：隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，光強檢測系統(tǒng)在工業(yè)，農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中扮演者一個越來越重要的角色，它對人們的生活產(chǎn)生了巨大的影響，所以光強檢測系統(tǒng)的設(shè)計與研究有著十分重要的意義，現(xiàn)在通用的數(shù)據(jù)采集卡一般多是PCI卡或ISA卡，這些存在一些缺點：安裝復雜，價格昂貴，受計算機的插槽數(shù)量，地址，中斷資源限制，可擴展性差。它的優(yōu)點有高靈敏度、低噪聲、快速讀出、高動態(tài)范圍和寬光譜響應(yīng)范圍等。通過光強的采集可以應(yīng)用到農(nóng)業(yè)，比如，當你采集的光強比較小時，你可以開燈給植物進行光合作用，使其達到更高的效率。另外在某些地方用來做安

9、全報警，比如，當某地方發(fā)生火災(zāi)時，由于火災(zāi)現(xiàn)場有煙，導致采集的光比較弱時，可以采用自動報警。來提高安全性。光是人類生產(chǎn)生活必須的一種元素，它是一種能量的形態(tài)，它可以從一個物體傳播到另一個物體，它不需要任何媒介。它在工業(yè)生產(chǎn)中，可以起到產(chǎn)品安全監(jiān)測等作用。光強采集時嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，嵌入式系統(tǒng)起源于微型計算機時代，但是微型計算機的體積，價格，可靠性都沒法滿足廣大的對象對嵌入式的要求。技術(shù)發(fā)展：嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設(shè)備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都

10、使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序?qū)崿F(xiàn)整個控制邏輯. 從應(yīng)用對象上加以定義，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式包括硬件與軟件。硬件層中包含嵌入式微處理器、存儲器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用設(shè)備接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一片嵌入式處理器基礎(chǔ)上添加電源電路、時鐘電路和存儲器電路，就構(gòu)成了一個嵌入式核心控制模塊。其中操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以固

11、化在ROM中。它是通過軟件來控制硬件來實現(xiàn)我們要實現(xiàn)的功能。1.3認識實習實踐內(nèi)容 本課題是基于單片機光強的采集系統(tǒng)的設(shè)計，其利用單片機是該系統(tǒng)的主要控制器。通過光敏電阻對光的特性，來采集到光的強弱，它轉(zhuǎn)換成的電壓的大小不一樣，來實現(xiàn)采集光強的功能。光強采集電路是本次設(shè)計的主要內(nèi)容，是整個單片機光強控制系統(tǒng)設(shè)計中不可缺少的部分。本系統(tǒng)根據(jù)光強采集部分功能進行光強采集，1.4 主要器件及功能1.4.1 RTL8196芯片：這是一個集成的片上系統(tǒng)的專用集成電路（ASIC）實現(xiàn)一個基本的L2 5端口以太網(wǎng)交換機和高性能的CPU。時鐘速率可以高達400MHz。一個標準兼容的測試接口是CPU測試和軟件開

12、發(fā)支持。rtl8196c的提供五個端口（從0端口到端口4），五集成MAC和物理層收發(fā)器的每個端口可以配置為一個局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)端口。rtl8196c支持靈活的全雙工流量控制和可選的半雙工背壓控制。全雙工，標準IEEE 803.3x流量控制將使停頓能力只有UTP雙方自動協(xié)商能力，使停頓能力。rtl8196c還提供了可選的強制模式下的IEEE 802.3x全雙工流量控制?；趦?yōu)化的內(nèi)存管理，這是可行rtl8196c堵頭。L2交換機特點：該rtl8196c包含1024入口地址查找表與10位四異或哈希算法的地址搜索和學習。每個條目提供自動老化和老化時間是300秒450秒。當以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的鏈路利用率低，易

13、使兩邊的鏈接系統(tǒng)，以節(jié)省電力。綠色環(huán)保節(jié)能提供了鏈接和電纜長度的動態(tài)檢測，并對檢測到的電纜長度所需的功率動態(tài)調(diào)整。此功能提供了高性能的最低功耗。rtl8196c也實現(xiàn)了鏈路上的每個端口的基礎(chǔ)上節(jié)約能源，大大減少功耗，當網(wǎng)絡(luò)電纜斷開。這款主要是用來做路由。RTL8196C芯片支持USB2.0，在部分終端模塊上外接了一個USB接口無線網(wǎng)卡，Linux系統(tǒng)已經(jīng)集成好該WIFI模塊驅(qū)動，通過無線網(wǎng)卡連接局域網(wǎng)。該網(wǎng)卡分Station模式和AP模式兩種，AP模式：Access Point，提供無線接入服務(wù)，允許其它無線設(shè)備接入，提供數(shù)據(jù)訪問，一般的無線路由網(wǎng)橋工作在該模式下。我們可將AP模式簡單理解為路

14、由器；Station模式，類似于無線終端，Station本身并不接受無線的接入，它可以連接到AP，一般無線網(wǎng)卡即工作在該模式。我們可簡單的說station模式就是網(wǎng)卡模式，它需要連接AP，而AP是被連接的。如果需要WIFI功能，在訂購云終端模塊時候，需要提出無線WIFI要求，云終端模塊默認是不焊接無線模塊，測試底板上將USB接口通過USB-A端子引出，該端口可以連接USB設(shè)備，比如3G網(wǎng)卡、USB轉(zhuǎn)串口、U盤、活動硬盤等。1.4.2 103電阻：簡單介紹：103電阻是一種貼片電阻，也叫片式固定電阻器，從Chip Fixed Resistor直接翻譯過來的，俗稱貼片電阻(SMD Resistor

15、),是金屬玻璃鈾電阻器中的一種。是將金屬粉和玻璃鈾粉混合，采用絲網(wǎng)印刷法印在基板上制成的電阻器。耐潮濕， 高溫， 溫度系數(shù)小?？纱蟠蠊?jié)約電路空間成本，使設(shè)計更精細化。注：貼片網(wǎng)絡(luò)電阻 RCN 系列是在真空中濺鍍上一層合金電阻膜于陶瓷基板上，加玻璃材保護層及三層電鍍而成，可靠度高，外觀尺寸均勻，精確且具有溫度系數(shù)與阻值公差小的特性。電阻值：103電阻代表10k的電阻，第三位代表的是10的多少次方，即10*103。103電阻的特性：·體積小，重量輕；·適應(yīng)再流焊與波峰焊；·電性能穩(wěn)定，可靠性高；·裝配成本低，并與自動裝貼設(shè)備匹配；·機械強度高、高頻

16、特性優(yōu)越。 103電阻的誤差：5%系列貼片電阻用3位數(shù)字表示：這種表示方法前兩位數(shù)字代表電阻值的有效數(shù)字,第3位數(shù)字表示在有效數(shù)字后面應(yīng)添加”0”的個數(shù).當電阻小于10時,在代碼中用R表示電阻值小數(shù)點的位置,這種表示法通常用有阻值誤差為5%電阻系列中.1.4.3 STM8S003F3芯片STM8型號: STM8系列是意法半導體公司生產(chǎn)的8位的單片機。該型號單片機分為STM8A、STM8S、STM8L三個系列。STM8A：汽車級應(yīng)用；STM8S：標準系；STM8L：超低功耗MCU。1.4.4 FlashFLASH 芯片是應(yīng)用非常廣泛的存儲材料，與之容易混淆的是RAM芯片，我們經(jīng)常在有關(guān)IT的文章

17、里面談到這兩種芯片。由于它們的工作條件與方式不一樣，決定它們性能和用途也有差異。RAM芯片失電后數(shù)據(jù)會丟失，F(xiàn)lash芯片失電后數(shù)據(jù)不會丟失，我們用失電來表示電源正常關(guān)閉，正常關(guān)閉電源是指通過控制一步步實現(xiàn)關(guān)閉電源后續(xù)電流傳遞的方式，當正常關(guān)閉電源才失去電量后續(xù)供應(yīng)保障，并不代表斷電這樣的一個簡單概念，由于RAM芯片可以瞬間斷電，而Flash芯片不可以瞬間斷電，所以不用斷電這樣的詞語來表述這樣的過程，由于瞬間斷電FLASH芯片還是可能會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)現(xiàn)象的，而且這個問題是及其頻繁的，在至今的技術(shù)來說存儲性能與效果暫不能超越SATA磁盤式硬盤記錄，當然磁盤記錄速度上沒有SSD效果好，也有磁頭不平穩(wěn)

18、轉(zhuǎn)動導致磁盤刮壞盤體而丟失數(shù)據(jù)，但整體來說在丟失數(shù)據(jù)問題上相對比SSD的FLASH芯片技術(shù)更成熟。工作原理：這里簡單介紹一下它們的工作原理。首先介紹一下計算機的信息是怎樣儲存的。計算機用的是二進制，也就是0與1。在二進制中，0與1可以組成任何數(shù)。而電腦的器件都有兩種狀態(tài)，可以表示0與1。比如三極管的斷電與通電，磁性物質(zhì)的已被磁化與未被磁化，物質(zhì)平面的凹與凸，都可以表示0與1。Flash的儲存結(jié)構(gòu) 圖2STM8S003F3芯片 圖11.4.5晶振：全名叫晶體振蕩器，是指從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片），石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振；而在封裝內(nèi)部添加IC組成振蕩電路

19、的晶體元件稱為晶體振蕩器。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。工作原理：計算機都有個計時電路，盡管一般使用“時鐘”這個詞來表示這些設(shè)備，但它們實際上并不是通常意義的時鐘，把它們稱為計時器(timer）可能更恰當一點。計算機的計時器通常是一個精密加工過的石英晶體，石英晶體在其張力限度內(nèi)以一定的頻率振蕩，這種頻率取決于晶體本身如何切割及其受到張力的大小。有兩個寄存器與每個石英晶體相關(guān)聯(lián)，一個計數(shù)器（counter）和一個保持寄存器（holdingregister）。石英晶體的每次振蕩使計數(shù)器減1。當計數(shù)器減為0時，產(chǎn)生一個中斷，計數(shù)器從保持寄存器中重新裝入初始值。這種方法使得

20、對一個計時器進行編程，令其每秒產(chǎn)生60次中斷（或者以任何其它希望的頻率產(chǎn)生中斷）成為可能。每次中斷稱為一個時鐘嘀嗒（clocktick）。晶振在電氣上可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學上這個網(wǎng)絡(luò)有兩個諧振點，以頻率的高低分其中較低的頻率為串聯(lián)諧振，較高的頻率為并聯(lián)諧振。由于晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當?shù)慕咏?，在這個極窄的頻率范圍內(nèi)，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端并聯(lián)上合適的電容它就會組成并聯(lián)諧振電路。這個并聯(lián)諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構(gòu)成正弦波振蕩電路，由于晶振等效為電感的頻率范圍很窄，所以即使其他元件的參數(shù)變化很大，這個振蕩器的頻率也不

21、會有很大的變化。晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。一般的晶振振蕩電路都是在一個反相放大器（注意是放大器不是反相器）的兩端接入晶振，再有兩個電容分別接到晶振的兩端，每個電容的另一端再接到地，這兩個電容串聯(lián)的容量值就應(yīng)該等于負載電容，請注意一般IC的引腳都有等效輸入電容，這個不能忽略。一般的晶振的負載電容為15p或12.5p，如果再考慮元件引腳的等效輸入電容，則兩個22p的電容構(gòu)成晶振的振蕩電路就是比較好的選擇。應(yīng)用：1通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。2時鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標準脈沖信號，廣泛用

22、于數(shù)字電路中。3微處理器用石英晶體諧振器。4CTVVTR用石英晶體諧振器。5鐘表用石英晶體振蕩器。光敏電阻介紹：光敏電阻（注意：光電池室又稱光敏電阻器）或光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。作用：光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性與人眼對可見

23、光（0.40.76）m的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設(shè)計光控電路時，都用白熾燈泡光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。 光敏電阻實物圖 光敏電阻電路符號1u和10u電容 第2章 環(huán)境光強采集系統(tǒng)的設(shè)計方案 2.1設(shè)計原理 2.1.1終端模塊的電源該模塊采用+3.3V電源供電，電源范圍為3.2V-3.4V，超過該電壓范圍會引起永久性損壞，模塊恒定電流消耗為lOOmA有USB-WIFI模塊時，其平均電流為200mA瞬間峰值電流會達到IA，建議采用輸出電流為1.5A以上的DC-DC轉(zhuǎn)換，不可應(yīng)用常規(guī)LDO為模塊進行供電，測試地板上有FR9886供電電路案例，可直接采用該

24、電路方案，在模塊的電源輸入引腳（這些電源引腳為A5-7、B1-3、B12-13），建議添加lOOuF的電容以提供穩(wěn)定的電源，降低電源紋波對系統(tǒng)的影響。在太陽能等電池供電場合，請注意電源的功耗和變換問題。2.1.2終端模塊的USB和Ethernet接口是屬于差分高速信號，所以在對外不嫌的時候，注意引線應(yīng)該做等長處理，同時注意外部強干擾信號對其影響，終端模塊對外只有一個主USB接口，若果板載有USB-WIFI模塊，此時終端的USB接口已經(jīng)被占用，外部的USB接口不能再接任何USB設(shè)備，如果有更多的USB設(shè)備需要添加，可以通過USB-HUB芯片來進行擴展，建議使用uPD720114來擴展USB接口。

25、底板原理圖圖3焊接實物圖 圖42.2光敏電阻測溫原理光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子空穴對將復合，光敏電阻的阻值也就恢復原值。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而變大，從而實現(xiàn)光電

26、轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也加交流電壓。半導體的導電能力取決于半導體導帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。光敏電阻的原理圖 圖52.3 STM8S單片機介紹2.3.1 STM8S的芯片特點內(nèi)核：高級STM8內(nèi)核，具有3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，擴展指令集，存儲器程序存儲器：8K字節(jié)Flash；10K 次擦寫后在55°C環(huán)境下數(shù)據(jù)可保存20年。數(shù)據(jù)存儲器：640 字節(jié)真正的數(shù)據(jù)EEPROM；可達30萬次擦寫RAM：1K字節(jié)它帶有3級軟件優(yōu)先級設(shè)定的嵌套中斷 ，帶有32個中斷的嵌套中斷控制器，6個外部中斷向量，最多27個外部中斷，另外，32腳封裝芯片上最多有28個I/

27、O ，包括21個高吸收電流輸出，非常強健的I/O 設(shè)計，對倒灌電流有非常強的承受能力。2個16位通用定時器，帶有2+3個CAPCOM通道（IC，OC 或 PWM），高級控制定時器：16位，4個CAPCOM通道，3個互補輸出，死區(qū)控制和靈活的同步帶有8位預(yù)分頻器的8位基本定時器 。8位的STM8內(nèi)核在設(shè)計時考慮了代碼的效率和性能。 它的6個內(nèi)部寄存器都可以在執(zhí)行程序中直接尋址。共有包括間接變址尋址和相對尋址在內(nèi)的20種尋址模式和80條指令。為了避免由于軟件故障導致的對Flash程序存儲器和數(shù)據(jù)EERPOM的意外擦寫，芯片提供了寫保護功能。寫保護分為兩個等級。第一級寫保護叫做MASS Memory

28、 Access Security System，存儲器操作安全保障系統(tǒng)）。MASS始終有效并保護主要的Flash程序存儲器，數(shù)據(jù)EEPROM和選項設(shè)置字節(jié)。如果需要執(zhí)行IAP，可以向控制寄存器中寫入MASS關(guān)鍵字序列去掉寫保護，然后應(yīng)用程序就可以向數(shù)據(jù)EEPROM寫入數(shù)據(jù)，或者修改主程序存儲器或者設(shè)備選項設(shè)置字節(jié)。 為了進一步保護一些特殊的UBC存儲器區(qū)域，可以打開二級保護2.3.2 供電電源應(yīng)用程序可以進入四種不同的低功耗模式來實現(xiàn)有效的電源管理。用戶可以配置成任意模式，在最低的功耗、最快的啟動和可用的喚醒源之間達到最佳的平衡。 等待模式：在此模式下，CPU停止工作，但是外設(shè)仍在運行?？梢杂?/p>

29、內(nèi)部中斷、外部中斷、或復位來喚醒。 參考源開啟的活躍停機模式：在此模式下，CPU和外設(shè)時鐘停止工作。自動喚醒單元按照設(shè)定好的間隔時間產(chǎn)生內(nèi)部喚醒。主電壓參考源保持供電，所以電流的消耗比參考源關(guān)閉的主動暫停模式較大，但是喚醒時間更短?？捎脙?nèi)部AWU中斷，外部中斷或者復位來喚醒。 參考源關(guān)閉的活躍停機模式：此模式除了主電壓參考源斷電以外，其它皆與參考源開啟的主動暫停模式相同，所以喚醒時間較長。 這里我們選用3.3v供，通過一個變壓器把電壓變成3.3v。電源供電模塊 圖62.3.3時鐘控制時鐘控制器將來自不同振蕩器的系統(tǒng)時鐘（fMASTER）連接到內(nèi)核和外設(shè)，它也為低功耗模式管理時鐘的選通，并確保時

30、鐘的可靠性。 特點：時鐘分頻：為了在速度和電流消耗之間找到一個最佳的平衡點，可以通過一個可編程的預(yù)分頻器來調(diào)整CPU和外設(shè)的時鐘頻率。安全的時鐘切換：通過一個配置寄存器，可以在運行的時候安全地切換時鐘源。新的時鐘源準備好之前時鐘信號不會被切換。這個設(shè)計能夠保證無故障地切換時鐘。時鐘管理：為了減少功耗，始終控制器可以關(guān)閉內(nèi)核、每個外設(shè)或存儲器的時鐘。主時鐘源：4個不同的時鐘源可用來驅(qū)動主時鐘1MHz到24MHz高速外部晶振（HSE，High Speed External crystal）最高至24MHz的高速外部時鐘（HSE，user-ext）16MHz高速內(nèi)部RC振蕩器（HSI，High Sp

31、eed Internal RC oscilattor）128KHz低速內(nèi)部RC（LSI，Low Speed Internal RC） 啟動時鐘：復位之后，單片機默認運行在內(nèi)部2MHz時鐘下（HSI/8）。一旦代碼開始運行，應(yīng)用程序就可以更改預(yù)分頻比例和時鐘源。 時鐘安全系統(tǒng)（CSS，Clock security system）： 這個功能可以用軟件打開。一旦HSE時鐘失效，CSS可以自動地將主時鐘切換到內(nèi)部RC（16MHz/8），并且可以選擇產(chǎn)生一個中斷。 可配置的主時鐘輸出（CCO，Configurable main clock output）：應(yīng)用程序可以控制輸出一個外部時鐘。2.3.4中

32、斷控制器帶有3級軟件優(yōu)先級設(shè)定的嵌套中斷帶有硬件優(yōu)先級的32個中斷向量包括TLI中斷在內(nèi)的，最多37個外部中斷分布在6個中斷向量上陷阱（trap）和復位中斷2.3.5 模擬 / 數(shù)字轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器最重要的參數(shù)是轉(zhuǎn)換的精度與轉(zhuǎn)換速率，通常用輸出的數(shù)字信號的二進制位數(shù)的多少表示精度，用每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)來表示速率。轉(zhuǎn)換器能夠準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，表示轉(zhuǎn)換器能夠分辨輸入信號的能力越強，轉(zhuǎn)換器的性能也就越好。原理公式： ； ； ；正常情況下，電壓間隔數(shù)N=2M，M為ADC模塊的精度的位數(shù)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果圖 圖72.4 電路介紹2.4.1下載程序部分硬件電路 2.4.2 UART 通用異步收

33、發(fā)器原理和功能簡介 第3章 系統(tǒng)程序設(shè)計 3.1 程序設(shè)計總體構(gòu)想本程序設(shè)計的總體構(gòu)想是化整為零的方法，把一小塊一小塊功能寫出來，然后再把這些小的程序合到一起，然后通過編程軟件把這些小程序都實現(xiàn)，最終把那個大程序自然就實現(xiàn)了。首先，應(yīng)該把電路的各個原件以及它的電路的每一塊的功能都了解，然后再用編程知識將它們聯(lián)系以來，最后實現(xiàn)軟件與硬件的相互結(jié)合。3.2ADC子程序 ADC_CR1=0x01; for(i=10;i>0;i-); /delay(); for(i=5000-50*ADC_DRH;i>0;i-) PD_ODR &=0x10; /delay(); for(i=500

34、0-50*ADC_DRH;i>0;i-) PD_ODR |=0x10; temp=(unsigned int)ADC_DRH; UART1_Sendint(temp);3.3數(shù)據(jù)處理程序(附在后面)3.4 IAR軟件的使用IAR Systems是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。公司成立于1983年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和測試的每一個階段，包括：帶有C/C+編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、實時操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機建模工具。IAR是搞嵌入式開發(fā)的編譯軟件，它適合于STM8編程，用它來實現(xiàn)硬件與軟件相結(jié)合的一款非常好用的軟

35、件，而且這塊軟件非常簡潔，從安裝到使用沒有復雜的步驟，非常適合于初學者。嵌入式IAR Embedded Workbench®是一個非常有效的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），它使用戶充分有效地開發(fā)并管理嵌入式應(yīng)用工程。作為一個開發(fā)平臺，它具備任何在用戶每天的工作地方所想要的特性。軟件的特點：嵌入式IAR提供一個框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，這些工具包括：高度優(yōu)化的C/C+編譯器；匯編器；一個強大的編輯器和一個工程管理器；另外該調(diào)試器是一個具有世界先進水平的高級語言調(diào)試器。文本編輯器：集成化的文本編輯器可以并行編輯多個文件，并具有時興編輯器所期望的所有編輯特性，包

36、括無限次的撤銷/重做和自動完成。另外它還包含針對軟件開發(fā)的特殊功能，比如關(guān)鍵字的著色（C/C+匯編和用戶定義等）、段縮進、以及對源文件的導航功能。還可識別C語言元素（例如括號的匹配問題）。3.5新建工程Step1：選擇主菜單的File>New>Workspace命令，然后開啟一個空白工作區(qū)窗口。Step2：選擇主菜單Project>Create New Project>選擇Empty project。點擊OK。最好新建一個文件夾，用于放置所有的生成文件。選擇保存路徑后，點擊保存，新工程建立完畢。Step3：file>new>file>編輯代碼>s

37、ave>文件名可以自己起，但后面一定要加”main.c”，保存為C文件 Step4:右擊工程名，將寫好的程序添加進去Add>Add Files,也可以用Add>Add“main.c”添加入工程。Step5:右擊工程名，點擊Option>General Options>Device>選擇對應(yīng)芯片Step6:繼續(xù)設(shè)置Linker>Output>文件名.txt(這步很鍵)>fomat>wk_ad_begin。Step7:上述步驟全部設(shè)置好以后保存，點擊“make”對程序進行編譯，如有錯誤檢查修改。如沒有進行下面步驟。3.6程序的下

38、載首先要安裝JLink驅(qū)動，再通過IAR通過JLink下載程序到Flash中指定的地址中去。3.6.1.打開軟件3.6.2配置3.6.3程序的編譯第4章 系統(tǒng)調(diào)試和功能測試 4.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 對于一個新設(shè)計的電路板，調(diào)試起來往往會遇到一些困難，特別是當板比較大、元件比較多時，往往無從下手。但如果掌握好一套合理的調(diào)試方法，調(diào)試起來將會事半功倍。對于剛拿回來的新PCB板，我們首先要大概觀察一下，板上是否存在問題，例如是否有明顯的裂痕，有無短路、開路等現(xiàn)象。如果有必要的話，可以檢查一下電源跟地線之間的電阻是否足夠大。然后就是安裝元件了。相互獨立的模塊，如果您沒有把握保證它們工作正常時，最好不要全部

39、都裝上，而是一部分一部分的裝上（對于比較小的電路，可以一次全部裝上），這樣容易確定故障范圍，免得到時遇到問題時，無從下手。一般來說，可以把電源部分先裝好，然后就上電檢測電源輸出電壓是否正常。如果在上電時您沒有太大的把握（即使有很大的把握，也建議您加上一個保險絲，以防萬一），可考慮使用帶限流功能的可調(diào)穩(wěn)壓電源。先預(yù)設(shè)好過流保護電流，然后將穩(wěn)壓電電源的電壓值慢慢往上調(diào)，并監(jiān)測輸入電流、輸入電壓以及輸出電壓。如果往上調(diào)的過程中，沒有出現(xiàn)過流保護等問題，且輸出電壓也達到了正常，則說明電源部分OK。反之，則要斷開電源，尋找故障點，并重復上述步驟，直到電源正常為止。接下來逐漸安裝其它模塊，每安裝好一個模塊

40、，就上電測試一下，上電時也是按照上面的步驟，以避免因為設(shè)計錯誤或/和安裝錯誤而導致過流而燒壞元件。尋找故障的辦法一般有下面幾種：測量電壓法。首先要確認的是各芯片電源引腳的電壓是否正常，其次檢查各種參考電壓是否正常，另外還有各點的工作電壓是否正常等。例如，一般的硅三極管導通時，BE結(jié)電壓在0.7V左右，而CE結(jié)電壓則在0.3V左右或者更小。如果一個三極管的BE結(jié)電壓大于0.7V（特殊三極管除外，例如達林頓管等），可能就是BE結(jié)就開路。信號注入法。將信號源加至輸入端，然后依次往后測量各點的波形，看是否正常，以找到故障點。有時我們也會用更簡單的辦法，例如用手握一個鑷子，去碰觸各級的輸入端，看輸出端是

41、否有反應(yīng)，這在音頻、視頻等放大電路中常使用（但要注意，熱底板的電路或者電壓高的電路，不能使用此法，否則可能會導致觸電）。如果碰前一級沒有反應(yīng)，而碰后一級有反應(yīng)，則說明問題出在前一級，應(yīng)重點檢查。當然，還有很多其它的尋找故障點的方法，例如看、聽、聞、摸等?！翱础本褪强丛袩o明顯的機械損壞，例如破裂、燒黑、變形等；“聽”就是聽工作聲音是否正常，例如一些不該響的東西在響，該響的地方不響或者聲音不正常等；“聞”就是檢查是否有異味，例如燒焦的味道、電容電解液的味道等，對于一個有經(jīng)驗的電子維修人員來說，對這些氣味是很敏感的；“摸”就是用手去試探器件的溫度是否正常，例如太熱，或者太涼。一些功率器件，工作起

42、來時會發(fā)熱，如果摸上去是涼的，則基本上可以判斷它沒有工作起來。4.2系統(tǒng)軟件調(diào)試對于這個程序編譯有問題，或者執(zhí)行的時候崩潰了，或者是下載到單片機中不好使，不穩(wěn)定，都要進行程序的調(diào)試。注意調(diào)試的方法，比如下斷點，走單步調(diào)試，一步一步走看程序的問題到底出現(xiàn)在什么地方。首先進行配置，在Driver下拉列表中選擇合適的驅(qū)動，其中Simulator是純軟件仿真驅(qū)動，適合與應(yīng)用程序前期簡單邏輯貨一般運算程序調(diào)試。其他均為硬件仿真驅(qū)動，需要相應(yīng)的硬件配合。調(diào)試的時候，選擇chipcon。菜單按鍵代表：Go：全速運行Break：終止運行Reset：復位Stop Debugging：退出調(diào)試器Step Over

43、：單步執(zhí)行一條C語句或匯編指令，不跟蹤進入C函數(shù)或者匯編語言子程序Step Into：跟蹤執(zhí)行一條C語句或匯編指令，跟蹤進入C函數(shù)或者匯編語言子程序Step Out：啟動C函數(shù)或匯編語言子程序從當前位置開始執(zhí)行，并返回到調(diào)用該函數(shù)或子程序的下一語句Next Statement：直接運行到下一條語句Run to Cursor：從當前位置運行到光標指定處Autostep：彈出對話框用于設(shè)定自動單步執(zhí)行的方法Refresh：更新存儲器、寄存器、觀察和局部變量窗口的顯示信息AIR軟件調(diào)試程序的快捷鍵：1、顯示行號：在代碼段點擊右鍵，找到Options->Editor，將右面的Show Line

44、Numbers 勾選上就可以了。2、注釋的快捷鍵：Ctrl+K;取消注釋：Ctrl+Shfit+K3、Ctrl+Shfit+空格，可以使用IAR提供的內(nèi)部代碼的編寫，如if語句。4、格式化源碼 CTRL + T5、程序花括號的配對內(nèi)容查找。CTRL + B 則自動的把這段內(nèi)容 反色的選中。6、自動縮進選中某些行，然后 使用 CTRL + SHIFT +I ，可以實現(xiàn)自動的縮進7、Ctrl+Shfit+空格，可以使用IAR提供的內(nèi)部代碼的編寫，如if語句。8、自動往后選中某些行，然后 使用 TAB鍵，可以實現(xiàn)自動的后退4.3系統(tǒng)功能測試看板子上的小燈亮不亮，看能不能接受到數(shù)據(jù)并顯示出來。如果這兩

45、個功能都實現(xiàn)了的話，代表這個系統(tǒng)好使。如果燈不亮的話，代表系統(tǒng)不好使，則要進行硬件調(diào)試或者軟件調(diào)試。第5章認識實習總結(jié)與心得體會 5.1 實習總結(jié)5.1.1焊接材料：(1)電烙鐵：由于焊接的元件多，所以使用的是外熱式電烙鐵，功率為30w，烙鐵頭是銅制。(2)吸錫工具，鑷子，螺絲批等必備工具。(3)錫絲：由于錫它的熔點低，焊接時，焊錫能迅速散步在金屬表面焊接牢固5.1.2實習中遇到的問題在焊接板子的之前，沒有了解焊板子應(yīng)該注意哪些問題：1.如果有原理圖，請先看好原理圖的連接路徑；2.找一個合適的板子，并準備好所需的器件；3.將器件在電路板上排布好，空間要合理利用。焊板子不要虛焊，漏焊，焊好以后注

46、意檢查路徑連接是否有誤，然后接電源測試功能。4.比如，烙鐵應(yīng)該什么拿，什么位置什么方向更適合你，你應(yīng)該拿到烙鐵時，去那一塊廢舊的板子試一試的焊功，找一找感覺。5.在焊板子之前，你應(yīng)該了解每一個原件長什么樣，應(yīng)該焊接在什么地方，有沒有方向。千萬別搞錯了，一旦發(fā)現(xiàn)自己搞錯了，不要慌，千萬不要硬把它拔下來，這樣會把原件和板子一起弄壞的。比如我在焊板子的時候，所先我焊接的是8196，在對其引腳的時候，由于一開始沒對齊，導致引腳與貼片有一定的錯位，幸好錯位不是很大，但是我在修理8196時，我拿的平頭烙鐵，從右往左刮，使得錯位變的很大，另外把其中一個引腳給刮下來來了，導致這塊芯片不好使了，另外我在焊東西的

47、時候我用的錫非常多，經(jīng)常導致兩個相鄰的東西短路，然后又要很麻煩的刮錫。而且，這樣焊接的不好看。另外焊接貼片電阻的時候一點要，先在貼片上加一點焊錫，然后焊接。學習單片機程序的開發(fā)說到底，就要靠勤學，多練，多積累。單片機的開發(fā)也不例外，只有在把握了單片機的基礎(chǔ)知識后，才能談創(chuàng)造。所謂這些基礎(chǔ)知識把握的好壞并不能從你的單片機課程考了多少分來判定，而是要看你自己到底在開發(fā)板上調(diào)試過多少小型的源程序，又是否真正把握了這些源程序。這些源程序可以是看了別人寫的準確的源程序，自己動手在實驗板上調(diào)試并進行修改；也可以是參照別人程序自己又有了新思路，然后再重新寫過。寫程序正如蓋屋子，不要指望屋子的一磚一瓦都自己去

48、做，別人已經(jīng)把蓋房的原料做好，你只要拿來，直接使用或稍作修改，就可以用來蓋你的屋子了，假如一切都自己去做，那么也許你一輩子都不可能住上這棟新居子。編程序也是這樣，有了一些基本的源程序，參加全國電子大賽或編寫大型的軟件就像搭積木一樣，你最多只要稍作修改就行了。假如沒有這些平時的積累，一切都是茫然。買一塊開發(fā)板，就是買一個平臺，“有了平臺，你便可以輕松的爬上別人的肩膀”。有了單片機的實驗平臺，你才能去試驗更多的程序，才能積累更多的模塊化的小的源程序，積累更多的單片機開發(fā)的經(jīng)驗和思路，才能踏進單片機開發(fā)的大門。這只是我多年學習單片機的一點心得，當年也走過了一些彎路，現(xiàn)在只是把我的真實的想法主意告訴更

49、多的朋友，但愿你們在學習單片機的道路上少走些彎路。5.2 心得體會通過此次實訓，我學到了很多，也懂得了很多，從一無所知到現(xiàn)在的將具有能夠自己獨立焊板子，并且實現(xiàn)該單片機的功能，感觸良多。此程序基本可以完成任務(wù)要求的部分功能，能夠點亮小燈。通過學習STM8，使我們對STM8有了比較深刻的認識，我們基本上是在51系列單片機理解與研究STM8并且實現(xiàn)STM8一些簡單的功能，繼電器等模塊，也可以了解的中斷等功能知識。本實驗是運用STM8單片機中的采集光強接收模塊，實現(xiàn)板子與電腦的數(shù)據(jù)傳遞。通過本實驗，我們了解了基本光強的原理以及實現(xiàn)，在實驗中，我們遇到了很多的問題，但是在老師的耐心指導下，以及同學的不

50、懈努力幫助下，我客服了難題，最終完成任務(wù)，然而我們在實驗中也暴露出一些問題，如實驗耗時過長，焊壞了一塊板子，這些都是值得我們反思的，比如，在這個實訓中，我們沒有團隊的合作，我感覺這一點不太好，因為以后找工作，更看重的是我們團隊的合作能力，對此，個人認為，以后做試驗方式可以是團隊合作而不是個人單獨完成?？傊?，本次實驗對于我們還是有收獲的，學習單片機不是很容易，但我們會堅持的做下去。這個為期三周的單片機實訓真是讓我受益匪淺??！學到了很多東西，不管怎么樣，先感謝學校給我的這么多機會，真正的學到了東西。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是微信單片機的產(chǎn)生，而且嵌入式的高速發(fā)展，給人們的生活帶來了很大的變化，一開

51、始我拿到STM8時，感覺它好難，不知道從何開始學起，也不知道整個學習過程是怎么過來得。說起課程設(shè)計，我認為最重要的就是做好設(shè)計的預(yù)習，認真的研究老師給的題目，選一個自己有興趣的題目。其次，老師對實驗的講解要一絲不茍的去聽去想，因為只有都明白了，做起設(shè)計就會事半功倍，如果沒弄明白，就迷迷糊糊的去選題目做設(shè)計，到頭來一 點收獲也沒有。 最后，要重視程序的模塊化，修改的方便，也要注重程序的調(diào)試，掌握其方法。在老師的精心指導下，程序基本編寫成功，這是努力的結(jié)果，在享受我的成果之時，不得不感慨單片機的重要性與高難度性，所以為期三周的STM8單片機課程設(shè)計沒有浪費我們的時間，而是讓我們學到了很多知識， 也

52、讓我們對單片機有了更深一步的了解，雖然最后結(jié)果是出來了可這與老師的精心指導是分不開的他引導我們的思路，本來一竅不通的我們經(jīng)過老師的點撥基本上通了，所以老師是功不可沒的。總而言之，單片機課程設(shè)計對于我們有很大的幫助，我們從中受益匪淺。還有我們應(yīng)該提高查資料的能力，在這次實訓中，我一開始有很多資料沒有查到，比如8196芯片的資料我查了好久都沒有查到。另外，在實習之前，我們要對所用STM8這個單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有一個系統(tǒng)的了解，知道該單片機內(nèi)有哪些資源；要有一個清晰的思路和一個完整的的軟件流程圖；在設(shè)計程序時，不能妄想一次就將整個程序設(shè)計好，反復修改，不斷改進是程序設(shè)計的必經(jīng)之路；要養(yǎng)成注釋程序的好習慣，一個程序的完美與否不僅僅是實現(xiàn)功能，而應(yīng)該讓人一看就能明白你的思路，這樣也為資料的保存和交流提供了方便；在實習過程中遇到問題是很正常的，但我們應(yīng)該將每次遇到的問題記錄下來，并分析清楚，以免下次再碰到同樣的問題。但是從中學到的知識會讓我受益終身。發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問題和實踐能力提高都會受益于我在以后的學習、工作和生活中。另外，我感覺我的C語言知識學的不錯，但是由于我不懂硬件，我還是不會或者說感覺很吃力在編這些程序時。所以說，要搞懂單片機，就必須了解硬件電路及它的內(nèi)部構(gòu)造，還有