單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計

1、內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越STC89C52單片機(jī)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(jī)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(jī)的 發(fā)展和應(yīng)用是其中的重要一方面。單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)(機(jī)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(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用尤其廣泛。單片機(jī)具有集成度高，處理能力強(qiáng)，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(jī)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(jī)穩(wěn)定性好，運(yùn)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

2、本次設(shè)計就是要通過對C52系列單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)板的設(shè)計。有助于當(dāng)代大學(xué)生及涉及單片機(jī)領(lǐng)域的工作者們更深入的 了解和學(xué)習(xí)單片機(jī)的開發(fā)機(jī)應(yīng)用。1.2設(shè)計思路(1) 本設(shè)計采用STC89C52單片機(jī)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(jī)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(jìn)行開發(fā)與學(xué)習(xí) 設(shè)計。二、硬件設(shè)計本設(shè)計由8部分組成：STC89C52單片機(jī)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

3、理圖見附錄。2.1 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊STC89C52是一種低功耗、高性能 CM0S8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。空閑模式下,C

4、PU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(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。復(fù)位電路當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，只要有有兩個機(jī)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(jī)復(fù)位，如果將這個引腳保持高電平， 那么51單片機(jī)芯片就會循環(huán)不斷地進(jìn)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(jī)晶振單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)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(jī)快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立

5、在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。2.2 P CF8951 AD/DA 轉(zhuǎn)換模塊PCF8591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。I2C總線完成 4路模擬量VSSVDD ；PCF85

6、91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D/A轉(zhuǎn)換。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總線傳輸速率決定； 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 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(yuǎn)，同時抗干擾性強(qiáng)，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。基本特點：(1) 433Mhz開放ISM頻段免許可證使用(2) 接收發(fā)送功

7、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， 內(nèi)置硬件8/16位CRC校驗，開發(fā)更簡單， 工作電壓1.9-3.6V，低功耗，待機(jī)模式僅接收靈敏度達(dá)-100dBm收發(fā)模式切換時間 < 650us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) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)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(4)(5)(6)(8)(9)實現(xiàn)組網(wǎng)通訊，TDMA-CDMA-FDMA數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定2.5uA機(jī)使用，軟件編程非常方便(10)(11)(12)(13)最大發(fā)射功率10毫瓦，發(fā)射模式：最大電流 &l

8、t;30mA ;接收模式：電流12.2mA內(nèi)置SPI接口，也可通過I/O 口模擬SPI實現(xiàn)。最高SPI時鐘可達(dá)10M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)用發(fā)射速率50 Kbps,外置433MHz天線，空曠通訊距離可達(dá) 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(qiáng)，很強(qiáng)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 構(gòu)能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。矩陣鍵盤：4*4個。這種行列式鍵盤結(jié)S

9、7SS?5.1書II g尸r翠 一r誼Pi.2S14矩陣鍵盤4*4矩陣鍵盤實物圖:tCDENin4 -a=V2.5 lie 內(nèi)存模塊即I2C, 種總線結(jié)構(gòu)。lie是作為英特爾le的互補(bǔ)，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） , lie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)目刂圃础＿@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P rotel99se 的理解和運(yùn)用，并且在對 這次單片機(jī)課題設(shè)計過程中進(jìn)一步了解了單片機(jī)的引腳功能及其組成各部分的工作

10、原理和運(yùn)用，加 深了對以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展的認(rèn)識，為以后在對單片機(jī)系列進(jìn)行實際運(yùn)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。DT830B 數(shù)字萬用表實習(xí)報告實習(xí)目的熟悉數(shù)字萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理，增強(qiáng)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、 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

11、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）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±99.9mV的直流電壓。例如輸入信號100V，就用1000:1的分壓器獲得直流 lOO.OmV;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 lOO.OmV。電流測量則通過選擇不同阻值的分流電阻獲得。

12、圖3是71O6芯片的應(yīng)用電路簡化圖。它的實質(zhì)是滿量程2OOmV的數(shù)字電壓 表。輸入71O6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/D轉(zhuǎn)換器的時鐘是由外接1OOP電容和1OOK 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1MQ ），每檔分壓系數(shù)為1/10,分

13、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 7106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

14、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。 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次幕，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次幕，N=顏色

15、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1 2位數(shù)字標(biāo)識 其容值。對于大于100P （含），小于1卩（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次幕，N=最后一位 數(shù)字。也有用 數(shù)字+n”來標(biāo)識的，其電容值為數(shù)字X1000，單位為P?？梢?認(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?。（3）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

16、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

17、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

18、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(xì)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(jìn)行下一步調(diào)試。首先進(jìn)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。a) b) c) d) e) f)如果儀表各檔位顯示與上表不符，請確認(rèn)以下事項： 檢查電池電量是否充足，連接是否可靠。 檢查各電阻、電容的值是否符合原理圖要求。 檢查線路板的銅線是否有割斷現(xiàn)象。 檢查線路板焊接是否有短路、虛焊、漏焊。 檢查滑動片是否與電路板接觸良好。 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(jìn)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)表的測量值相同即可 ,其他量程的精度由元件保證。五、 實訓(xùn)收獲及體會通過這次對 DT830B