流水燈、數(shù)碼管、按鍵、液晶顯示器LCD驅動程序和RS232串口

1、 引言單片機（ 微控制器） 是一種集成電路芯片, 是采用超大規(guī)模集成電路技術與數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU,只讀存儲器ROM各種各樣的 ,I /O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器功能（可能包括顯示驅動電路、脈寬調制電路 , 模擬多路復用器和A / D轉換器電路）集成到一塊硅組成的小型和完美的微機系統(tǒng), 廣泛應用于工業(yè)控制領域。自 1980 年代以來 ,8 位單片機 , 發(fā)展到現(xiàn)在的300 高速單片機。以其極高的性價比, 是人們的注意和關心 , 應用很廣 , 發(fā)展很快。單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、環(huán)境要求不高, 成本低 , 可靠性高 , 靈活性好 , 開發(fā)較為容易。由于這些優(yōu)勢,在我國單片

2、機已廣泛應用于工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、 電力電子、機電一體化設備和其他方面, 最典型的是單片機51 單片機。在本次課程設計中以STC89C52芯片為核心, 輔以必要的電路, 設計了流水燈、數(shù)碼管、按鍵、液晶顯示器LCD驅動程序和RS232串口程序。同時系統(tǒng)硬件設計簡單、穩(wěn)定性高、價格低廉等優(yōu)點。關鍵詞 : 液晶顯示器,STC89C52,RS232- - -MCU (Microcontrollers) is A kind of integrated circuit chips, is to use very large scale integrated circuit techn

3、ology with data processing ability of the central processor CPU, ROM, A variety of I/O mouth and interrupt system, timer/counter function (may include display driver circuit, pulse width modulation circuit, analog multiplexer and A/D converter circuit) is integrated into A piece of silicon consistin

4、g of A small and perfect microcomputer system, widely used in industrial control field. Since the 1980 s, by the time of the four, 8-bit microcontroller, development to the present 300 m high speed single chip microcomputer.SCM since the 1970 s, with its extremely high cost performance, is very wide

5、, developing very quickly. SCM small size, light weight, strong anti-jamming capability, environmental requirements is not high, low cost,highreliability, good flexibility, development is relatively easy. Because of these advantages, in our country, SCM has been widely used in industrial automation

6、control, automatic detection, intelligent instruments and other aspects, and is most typical in the microcontroller 51 single-chip microcomputer ,The curriculum design through study andapplication of it, STC89C52 chip as the core, supplemented by necessary circuit, designed a light water program, di

7、gital tube, key procedures, LCD driver and RS232 serial interface program. At the same time the system has simple hardware design, high stability, price is low wait for an advantage .Key words: liquid crystal display,STC89C52,RS232第一章總體設計方案課程設計任務按照硬件電路畫出原理圖及PCB圖；在硬件電路上完成流水燈、數(shù)碼管、 按鍵、 液晶顯示器以及RS232組內分配

8、表如表1-1表 1-1 組內分配表組長組員楊彥平宋晶毛蕓蕓王希岳滿冠軍張家琳段小剛液晶顯示串口通信流水燈數(shù)碼管PCB圖按鍵原理圖設計流程使用 Altium Designer 軟件繪制原理圖和PCB圖 ;使用 keil5 進行流水燈, 數(shù)碼管 , 按鍵 , 液晶顯示器以及RS232串;使用 PZISP自動下載軟件將程序下載到STC89C52單片機上。第二章硬件設計與分析硬件分析STC89C52STC89C52 是一 種帶 8K 字節(jié) 閃爍可 編程 可檫 除只讀 存儲 器( FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory) 的低電壓，高

9、性能COMOS8 的微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容STC89C52具體介紹如下： TOC o 1-5 h z 主電源引腳(2 根)VCC(Pin40)：電源輸入，接5V 電源GND(Pin20)：接地線外接晶振引腳(2 根)XTAL1(P in19)：片內振蕩電路的輸入端XTAL2(P in20)：片內振蕩電路的輸出端控制引腳(4 根)RST/VPP(Pin9)： 復位引腳，引腳上出現(xiàn)2 個機器周期的高電平將使單片機復位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號PSEN(Pin29)：外部存儲器

10、讀選通信號EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高電平則從內部程序存儲器讀指令。可編程輸入/輸出引腳(32 根)STC89C52單片機有4組 8位的可編程I/O 口，分別位P0、 P1、 P2、 TOC o 1-5 h z P3口，每個口有8位（ 8根引腳），共32根。P0口（Pin39Pin32）：8位準雙向I/O口線，名稱為P0.0P0.7P1 口（Pin01Pin08）：8位準雙向I/O口線，名稱為P1.0P1.7P2口（Pin21Pin28）：8位準雙向I/O口線，名稱為P2.0P2.7P3口（Pin10Pin17）：8位準雙向I/O

11、口線，名稱為P3.0P3.7STC89C52主要功能如表2-1 所示。表 2-1 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復擦寫Flash ROM32 個雙向I/O 口256x8bit 內部RAM3 個 16 位可編程定時/ 計數(shù)器中斷時鐘頻率0-24MHz2 個串行中斷可編程UART串行通道2 個外部中斷源共 6 個中斷源2 個讀寫中斷口線3 級加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設置睡眠和喚醒功能2.1.2 MAX232MAX232 芯片 （如圖2.1） 是美信公司專門為電腦的RS-232標準串口設計的接口電路,使用+5V 單電源供電。內部結構基本可分三個部分：第一部分

12、是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、 6 腳和 4 只電容構成。功能是產生 +12V 和 -12V 兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉換通道。由7、8、9、10、11、 12、13、14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13 腳（R1in）、12 腳（R1out）、11 腳（T1out）、14腳（ T1out）為第一數(shù)據(jù)通道。8 腳（R2in）、9 腳（R2out）、10 腳（T2in）、7 腳(T2out)為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1in、 T2in輸入轉換RS-232數(shù)據(jù)從T1out、 T2out送到電腦DB9 插頭； DB9 插頭的 RS-232R1in

13、、 R2in輸入轉換成TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從R1out、 R2out輸出。15腳 GND、 16腳 VCC( +5 V)。圖 2.1 MAX2322.1.3 74HC573 八進制 3 非反轉透明鎖存器高性能硅門CMOS 器件SL74HC573 ( 圖2.2(a)、 (b)分別為引腳圖和內部結構圖) 跟LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標準CMOS 輸出兼容的；LS/ALSTTL 輸出兼容。當鎖存使能端LE 為高時， 這些器件的鎖存對于數(shù)據(jù)是透明的(也u36755X 出能直接接到CMOS， NMOS 和 TTL 接口上u25805X 作電壓范圍：2.0V6.0Vu20302X 輸

14、入電流：1.0uACMOS 器件的高噪聲抵抗特性2.2 （ a） SL74HC573引腳圖2.2 （ b） SL74HC573內部結構2.2 電路設計分析單片機總控制電路如下圖 2.3圖 2.3 單片機總控制電路時鐘電路STC89C52內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD 和 TXD 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內部方式內部方式的時鐘電路如圖2.4(a)所示，在 RXD 和TXD 引腳上外接定時元件，內部振蕩器就產生自激振蕩。定時元件通1.2 12MHz 之間選擇，電容值在5 30pF之間選擇，電容值的大小可外部方式的時鐘電路如圖2.4( b)所示，RXD 接地

15、， TXD 接外部12MHz 的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1 和 P2，供單片機使用。RXD 接地， TXD 接外部振 蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz 的方波信號。片內時鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產生一個兩相時鐘P1 和 P2，供單片機使用。（ a）內部方式時鐘電路（b）外部方式時鐘電路圖 2.4 時鐘電路2.2.3 復位及復位電路（ 1 ）復位操作復位是單片機的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使

16、系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵重新啟動。PC之外，復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表 2-2 所示。表 2-2 一些寄存器的復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)寄存器復位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H2）復位信號及其產生RST 引腳是復位信號的輸入端。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24 個振蕩周期（即二個機器周期）以上。若使用頗率為6MHz的晶

17、振，則復位信號持續(xù)時間應超過4us才能完成復位操作。產生復位信號的電路邏輯如圖2.5所示：2.5 復位信號的電路邏輯圖整個復位電路包括芯片內、外兩部分。外部電路產生的復位信號（RST）送至施密特觸發(fā)器，再由片內復位電路在每個機器周期的S5P2時然后才得到內部復位操作所需要的上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現(xiàn)的，其電路如2.6（ a）所示。這佯，只要電源Vcc 的上升時間不超過1ms，就可以按鍵手動復位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復位是Vcc 電源接通而實現(xiàn)的，其電路如圖2.6（ b）所RC 微分電路產生的正脈沖來實現(xiàn)的，其2.6（ c）所示：（ a）上電復位（b）按鍵電

18、平復位（c）按鍵脈沖復位圖 2.6 復位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復位信2 個機器周期。本系統(tǒng)的復位電路采用圖2.6（ b）第三章軟件設計與分析3.1 使用 Altium Designer繪制電路圖繪制電路圖關鍵步驟：新建一個工程繪制原理圖繪制元件庫繪制PCB 封裝錯誤檢查及生成 PCB 擺放元件位置設置布線規(guī)則手工或自動布線檢查結果。繪制的原理圖和PCB 圖見附錄中的圖和圖2。編程與分析使用 Keil5 軟件進行流水燈, 數(shù)碼管 , 按鍵 , 液晶顯示器以及RS232串口通信程序的編寫，程序代碼見附錄。實驗結果與分析實驗現(xiàn)象：當接通電源時、流水燈花樣閃爍，當按

19、下S3鍵，將改變流水燈的閃爍速度；按下S4時，液晶顯示屏上顯示一個心形圖案（見附錄圖 3）；按下S5時，液晶屏第二行顯示“sixth design”字樣；按下S6時，數(shù)碼管顯示數(shù)字。期間的延遲時間可以根據(jù)需要和視覺效果自行設計。分析： 按鍵控制數(shù)碼管和液晶屏的顯示主要通過中斷程序和鍵掃描實現(xiàn)對數(shù)組的依次訪問來實現(xiàn)；流水燈主要是通過循環(huán)移動來實現(xiàn)。- 14 - - -第四章總結與致謝4.1 總結.在我們一組我擔任組長, 我就建立了我們自己的QQ 群 ,將網上查找的資料都會分享到群里,這樣加強了團隊合作精神，也是我們的設計速度大大的提高了。在設計前我們進行合理分配任務,在設計過程中我們雖然遇到了很

20、多困難，比如，在進行原理圖和PCB 圖的繪制時我們沒有元件庫， 我們通過在百度中查閱資料和看郭天祥的視頻，最后畫出了自己需要的元件庫。PCB 圖的繪制過程我們是最頭疼的，起初沒有PCB庫，我們在許老師的幫助和指導下找上了元件庫，為了把線布好，我和組員滿冠軍不斷的進行手工布線，一次又一次的失敗沒有讓我們灰心喪氣，連續(xù)堅持了兩個晚上我們終于制出了我們想要的PCB 圖。更為可貴的是，我們彼此鼓勵，同舟共濟處理每個問題。這種團隊精神是我們美好的回憶。我們花了很多心血來做這個課程設計，我們還請了薛偉東和王子銀兩位同學給我們指導。.加強了我們對電子器件的了解，尤其是對STC89C52單片機有了更深入的了解

21、。一直以來，我們都對電子器件很感興趣，對生活中的電子器件的應用很好奇，通過這次課程設計我們了解到了電子應用的奇妙之處。.提高了我們使用電腦對電路進行仿真的能力。對 AltiumDesigner、keil 軟件進一步的掌握做了基礎。.做到了理論聯(lián)系實際。在上學期學過單片機原理與接口技術這門課程， 我們沒有完全弄懂某些元器件的原理和用途，而這次課程設計恰恰提供了一個好機會，讓我們從實踐中加深了對所學知識的理解。.2 致謝在這次課程設計中不論是我們的組員還是舍友都給了我精神上的鼓舞 ,使我對這次課程設計有了很大的信心。雖然在設計過程中遇到了重重困難， 但是通過許老師推薦郭天祥的視頻后，一切問題就得到

22、了解決。最后，非常感謝在這次課程設計中幫助我的每一位老師和同學。- -參考文獻 TOC o 1-5 h z 1 郭天祥.新概念51 單片機 C 語言教程M. 北京 :電子工業(yè)出版社,20092譚浩強 .C 程序設計M. 北京 :清華大學出版社,2014求是科技.8051 系列單片機C 程序設計J. 北京 :人民郵電出版社,2006閆石 .數(shù)字電子技術基礎（第四版）M. 高等教育出版社,19985黃遵熹.單片機原理接口與應用M. 西安:西北工業(yè)出版社,19976張毅光.單片機原理與接口技術（C51 編程 ）M. 北京:人民郵電出版社,2011- 18 -附錄 1 源程序代碼花樣流燈并用按鍵控制流

23、水燈的速度、液晶屏顯示及數(shù)碼管顯示#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intucharnum,nu,h,m,i,g;unsigned char speed; / 儲存流水燈的流動速度ucharz,a,b,temp;uchar code table=0 xe7,0 xdb,0 xbd,0 x7e,0 xbd,0 xdb,0 xe7;uchar code table1=0 x03,0 x07,0 x0f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x18,0 x1E,0 x1f,0 x

24、1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x07,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x10,0 x18,0 x1c,0 x1E,0 x1E,0 x1E,0 x1E,0 x1E,0 x0f,0 x07,0 x03,0 x01,0 x00,0 x00,0 x00,0 x00,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x0f,0 x07,0 x01,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1f,0 x1c,0 x18,0 x00,0 x1c,0 x18,0 x10,0 x00,0 x00,0 x

25、00,0 x00,0 x00; / 心圖案uchar code table2=sixth design; / 定義數(shù)組uchar code table3=/ 十六進制0f0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71;sbit dsen2=P35;sbit dsen1=P34;sbit S3=P24;- - # -P0=date;- -sbit S4=P25;sbit S5=P26;sbit S6=P27;sbitlcden=P36; / 液晶使能端s

26、bitlcdrs=P37; / 液晶數(shù)據(jù)命令選擇端 sbitlcdrw=P32; / 液晶數(shù)據(jù)讀寫端 sbitcrl=P33;/* 延時 */voiddelayms(unsigned intxms)unsignedinti,j;for(i=xms;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void write_com(uchar com) / 液晶驅動lcdrs=0;lcdrw=0;P0=com;delayms(10);lcden=1;delayms(10);lcden=0;void write_data(uchar date) / 液晶顯示lcdrs=1;lcdrw=0;delayms(

27、10);lcden=1;delayms(10);lcden=0;void init() / 初始化crl=0;lcdrw=0;lcden=0;write_com(0 x38);write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x01);/* 主函數(shù) */void main(void)TMOD=0 x02; / 使用定時器T0 的方式 2EA=1;/開總中斷ET0=1;/定時器T0中斷允許TR0=1;/定時器T0開始運行TH0=256-200;/ 定時器賦初值，每200us 產生一次中斷TL0=256-200; /定時器賦初值，每200us 產生一次中斷speed=100;while(1)for(a=0;a=3;a+)P1=tablea;- -