系列單片機設(shè)計核心部分

系列單片機設(shè)計核心部分第1頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二1.1單片機的類型及應(yīng)用第2頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

單片機分為通用型和專用型兩大類，通常所說的單片機主要指的是通用型單片機。通用型單片機是把可開發(fā)資源（如ROM、RAM、I/O口等）全部提供給使用者，例如各種系列型單片機。專用型單片機也叫專用微控器，例如頻率合成調(diào)諧器、錄音機機芯控制器、打印機控制器等。第3頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二51系列產(chǎn)品類型及特點一覽表

單片機生產(chǎn)廠商芯片型號內(nèi)部資源ROM/KBRAM/Byte16位定時器個數(shù)中斷源個數(shù)最高晶振頻率/MHZDIP封裝引腳個數(shù)INTEL805141282512408052825636124080C514128251240第4頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二ATMELAT89C514128252440AT89C528

256382440AT89C20512

128252420WINBONDW78E051C4KBFLASHROM128384040W78E052C8KBFLASHROM256384040第5頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二1.251系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第6頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二8051的引腳圖第7頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二GND：接地引腳；VCC：電源引腳；ALE：系統(tǒng)總線地址鎖存信號;PSEN：外部程序存儲器的使能信號;EA/VPP：EA/Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線;RST：復(fù)位按鈕；P0口（引腳32—39）：P0口是一個漏極開路的8位雙向I/O口；P1口（引腳1—8）：P1口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準雙向I/O口；P2口（引腳21—28）：P2口也是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位準雙向I/O口，作為通用I/O口，功能同P1；作為地址口，在訪問外部存儲器時，輸出高8位地址；P3口（引腳10—17）：P3口的P3.0到P3.7有兩個功能通常使用第二功能；251系列單片機各引腳的功能第8頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二P3口線的第二功能口線第二功能信號名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.2INT0外部中斷0申請P3.3INT1外部中斷1申請P3.4T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6WR外部RAM寫選通P3.7RD外部RAM讀選通第9頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

單片機的時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作的時間基準。8051單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳18（XTAL2）、19（XTAL1）外接晶體振蕩器就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式，單片機晶振的振蕩周期為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準，其中一個機器周期包含12個振蕩周期，單片機指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行周期都在1～4個機器周期之間；外部時鐘方式就是將外部振蕩信號源直接由XTAL1或XTAL2引腳接入。本系統(tǒng)中采用內(nèi)部振蕩方式。第10頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二51系列單片機外部時鐘電路第11頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二3核心板主要器件介紹

3.1引言隨著單片機在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，社會對單片機越來越重視，越來越多的人開始學(xué)習(xí)并使用單片機，進行實驗性開發(fā)與應(yīng)用，高校也紛紛開設(shè)單片機課程。學(xué)好單片機可以在電子行業(yè)內(nèi)找到一個比較好的工作，也可以增加對電子產(chǎn)品的了解，擴展產(chǎn)品開發(fā)的思路，提高社會競爭力。第12頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

3.2核心板的意義與作用單片機的使用并非易事，特別是起步很難。在實際應(yīng)用中，單片機因管腳多而容易被損壞，而且常用的單片機系統(tǒng)的基本部分具有相似性。因此，設(shè)計一款單片機核心板，可以給單片機的后續(xù)學(xué)習(xí)帶來很大的推動作用。不僅節(jié)約了成本和開發(fā)時間，而且能夠給單片機系統(tǒng)的擴展與開發(fā)帶來極大的方便。單片機相比其他如PC控制器等比較廉價、靈活，以單片機位核心，再加上外圍的A/D裝換、LED顯示或LCD顯示和串行口輸入輸出等外圍設(shè)備構(gòu)成一個小型微機，作為大學(xué)校園里實驗用的開發(fā)板，節(jié)約成本的同時又能使初學(xué)者快速上手，且可以簡單的用于工業(yè)生產(chǎn)中，使用范圍很廣。第13頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二核心板的結(jié)構(gòu)組織圖第14頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二說明：電源：+5V;GND：接地；JLCD：接顯示器，其1號腳對應(yīng)于顯示器的1號引腳；JAIN：模擬量輸入DC0-5V；JDIN：開關(guān)量輸入DC5V（繼電器型）；JDOUT：開關(guān)量輸出DC5V（繼電器型）；JKEY：鍵盤輸入（若鍵盤接反時，顯示的是錯誤信息，但不會對電路有影響）。第15頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二核心板的實物圖鍵盤JDOUTJLCD串口JDIN6N136JSJAINDPOWERJKEY825574HC573AT89C52TLC2543繼電器813232第16頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二89C52引腳圖第17頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二89C52新增功能：8KB的程序存儲器；266字節(jié)的RAM；3個定時器；P1.0，P1.1口增加了替代功能；8個中斷源，6個中斷矢量。AT89C52芯片DIP封裝實物圖如下：第18頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二MAX813引腳圖MAX813是單片機復(fù)位芯片，它不僅能對電源電壓實現(xiàn)監(jiān)測，而且內(nèi)部還具有看門狗定時電路，它具有四個功能：①看門狗計時器功能，如果看門狗輸入在1.6s內(nèi)無變化，就會產(chǎn)生看門狗輸出；②電壓監(jiān)測功能，掉電或電源監(jiān)測電壓低于1.25V時，產(chǎn)生掉電輸出；③上電復(fù)位功能，系統(tǒng)上電時自動產(chǎn)生脈寬200ms的復(fù)位脈沖；④人工復(fù)位功能，當人工復(fù)位端輸入低電平時，產(chǎn)生復(fù)位信號輸出。第19頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二A/D轉(zhuǎn)換芯片

A/D轉(zhuǎn)換是把模擬信號轉(zhuǎn)化成與其大小成正比的數(shù)字量信號。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換原理，目前常用的A/D轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換方式主要有逐次逼近式和雙積分式。ADC是A/D轉(zhuǎn)換器的簡稱，ADC的性能指標是正確選用ADC芯片的基本依據(jù)，其主要性能指標有轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換精度等。

第20頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

本系統(tǒng)采用的是TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程。由于是串行輸入結(jié)構(gòu)，能夠節(jié)省51系列單片機I/O資源。其引腳圖如下：第21頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

8255

8255是INTEL公司提供的可編程并行接口芯片，其引腳圖如下：第22頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

CS：片選信號；

RD、WR：讀、寫控制信號；

RESET：復(fù)位信號；

A1和A0：端口選擇信號；

PA0—PA7：端口A8位引腳；

PB0—PB7：端口B8位引腳；

PC0—PC7：端口C8位引腳。

引腳定義：第23頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二各端口有3種工作方式：方式0—基本輸入/輸出方式；方式1—選通輸入/輸出方式；方式2—雙向傳送方式。其中端口A可處于3種工作方式，端口B只能很處于方式0和1，端口C常常被分為高4位和低4位兩部分，可分別用來傳送數(shù)據(jù)可控制信息。第24頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二光電耦合器

光耦是用來隔離輸入輸出的，主要是隔離輸入的信號。在各種應(yīng)用中，往往有一些遠距離的開關(guān)量信號需要傳送到控制器，如果直接將這些信號接到單片機的I/O上，有以下的問題：(1)信號不匹配，輸入的信號可能是交流信號、高壓信號、按鍵等干接點信號；

(2)比較長的連接線路容易引進干擾、雷擊、感應(yīng)電等，不經(jīng)過隔離不可靠所以，需要光耦進行隔離，接入單片機系統(tǒng)。光耦除了隔離數(shù)字量外，還可以用來隔離模擬量。第25頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二光耦常用于：(1)輸入干接點隔離；(2)輸入TTL電平隔離；(3)輸入交流信號隔離；(4)輸出RS232信號隔離；(5)輸出RS422信號隔離。第26頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二常見光耦有：(1)TLP521-1/TLP521-2/TLP521-4，分別是1個光耦、2個光耦和4個光耦，HP公司和日本的東芝公司生產(chǎn)。下載地：.tw/pdf_file/TLP521-1-2,4.PDF發(fā)光管的工作電流要在10mA時，具有較高的轉(zhuǎn)換速率；在5V工作時，上拉電阻不小于5K，一般是10K；太小容易損壞光耦；(2)4N25/4N35，motorola公司生產(chǎn)，下載地址：.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF

隔離電壓高達5000V；第27頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二(3)6N136，HP公司生產(chǎn)下載地址：.tw/pdf_file/6N135-6.PDF

要想打開6N136，需要比較大的電流，大概在15-20mA左右，才能發(fā)揮高速傳輸數(shù)據(jù)的作用。

第28頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二6N136本系統(tǒng)采用的是6N136.6N136是日本東芝公司生產(chǎn)的具有優(yōu)良特性的光電耦合器件，內(nèi)封裝一個高度紅外發(fā)光管和光敏三極管，具有體積小，壽命長，抗干擾強，隔離電壓高，高速度，與TTL邏輯電平兼容等優(yōu)點，可用于隔離線路、開關(guān)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換、長線傳輸、過流保護、電平匹配、線性放大等優(yōu)點。第29頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二內(nèi)部引腳圖：其引腳圖：第30頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

繼電器繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制系統(tǒng)中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。因此在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。在大多數(shù)情況下，繼電器就是一個電磁鐵，這個電磁鐵的銜鐵可以閉合或斷開一個或數(shù)個接觸點。當電磁鐵的繞組中有電流通過時，銜鐵被電磁鐵吸元，因而就改變了觸點的狀態(tài)。繼電器一般可以分為電磁式繼電器、熱敏干簧繼電器、固態(tài)繼電器等。第31頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二繼電器屬于感性器件，所以不能用單片機的I/O口直接來控制，且要在三極管等控制器件上加上反相保護電路。一般實驗中都是單片機通過一個PNP型三極管，把三極管作為電子開關(guān)來驅(qū)動繼電器，繼電器的開和關(guān)完全由三極管的基極電平進行控制。當三極管為高電平，PNP型三極管截止，這時繼電器不工作；反之為低電平的話，PNP型三極管導(dǎo)通，繼電器得電戲合。第32頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二單片機是一個弱電器件，一般情況下它們大都工作在5V甚至更低.驅(qū)動電流在MA級以下。而要把它用于一些大功率場合，比如控制電動機，顯然是不行的。所以，就要有一個環(huán)節(jié)來銜接，這個環(huán)節(jié)就是所謂的"功率驅(qū)動"。繼電器驅(qū)動就是一個典型的、簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié).在這里，繼電器驅(qū)動含有兩個意思：一是對繼電器進行驅(qū)動，因為繼電器本身對于單片機來說就是一個功率器件；還有就是繼電器去驅(qū)動其他負載，比如繼電器可以驅(qū)動中間繼電器，可以直接驅(qū)動接觸器。所以，繼電器驅(qū)動就是單片機與其他大功率負載接口。第33頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

RELAY-SPST：單刀單擲（一組，常開）繼電器，其圖如下：第34頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二單片機串口通信電路在實際使用時，單片機系統(tǒng)使用的是TTL電平，單片機中的串口輸出的信號也是如此。但是串行通信中一般使用的是RS－232C通信協(xié)議，二者的電平并不相同，因此需要外接接口電路來進行電平的匹配。通常PC有兩個串行口COM1和COM2，其中COM1使用的是9針D形連接器，而COM2有的使用的是老式的DB25針連接器。以下僅介紹常用的DB9針連接器。第35頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二DB9的各信號線（管腳）的定義如下表：管腳號管腳的定義1保護地2接收信號數(shù)據(jù)SIN3發(fā)送數(shù)據(jù)SOUT4數(shù)據(jù)終端準備DTR5信號地6數(shù)據(jù)裝置準備DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9響鈴指示RI第36頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二USB模塊可以通過DB9接口與核心板相連，從而將其轉(zhuǎn)化為USB接口。USB作為一種新的PC機互連協(xié)議，使外設(shè)到計算機的連接更加高效、便利。這種接口適合于多種設(shè)備，不僅具有快速、即插即用、支持熱插拔的特點，還能同時連接多達127個設(shè)備。USB規(guī)范描述了總線特性、協(xié)議定義、編程接口以及其它設(shè)計和構(gòu)建系統(tǒng)時所要求的特性。USB是一種主從總線，工作時USB主機處于主模式，設(shè)備處于從模式。第37頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二USB系統(tǒng)所需要的唯一的系統(tǒng)資源是，USB系統(tǒng)軟件所使用的內(nèi)存空間、USB主控制器所使用的內(nèi)存地址空間（I/O地址空間）和中斷請求（IRQ）線。USB設(shè)備可以是功能性的，如顯示器、鼠標或者集線器之類。它們可以作低速或者高速設(shè)備實現(xiàn)。低速設(shè)備最大速率限制在1.5Mb/s，每一個設(shè)備有一些專有寄存器，也就是端點（endpoint）。在進行數(shù)據(jù)交換時，可以通過設(shè)備驅(qū)動間接訪問它。每一個端點支持幾種特殊的傳輸類型，并且有一個唯一的地址和傳輸方向。不同的是端點0僅用作控制傳輸，并且其傳輸可以是雙向的。第38頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二系統(tǒng)上電后，USB主機負責(zé)檢測設(shè)備的連接與拆除、初始化設(shè)備的列舉過程，并根據(jù)設(shè)備描述表安裝設(shè)備驅(qū)動后自動重新配置系統(tǒng)，收集每個設(shè)備的狀態(tài)信息。設(shè)備描述表標識了設(shè)備的屬性、特征并描述了設(shè)備的通信要求。USB主機根據(jù)這些信息配置設(shè)備、查找驅(qū)動，并且與設(shè)備通信。第39頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二典型的USB數(shù)據(jù)傳輸是由設(shè)備驅(qū)動開始的，當它需要與設(shè)備通信時，設(shè)備驅(qū)動提供內(nèi)存緩沖區(qū)，用來存放設(shè)備收到或者即將發(fā)送的數(shù)據(jù)。USB驅(qū)動提供USB設(shè)備驅(qū)動和USB主控制器之間的接口，并將傳輸請求轉(zhuǎn)化為USB事務(wù)，轉(zhuǎn)化時需要與帶寬要求及協(xié)議結(jié)構(gòu)保持一致。某些傳輸是由大塊數(shù)據(jù)構(gòu)成的，這時需要先將它劃分為幾個事物再進行傳輸。第40頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二3、本系統(tǒng)所使用的串口版的U盤文件讀寫模塊的連接說明:（1）外觀下面是串口版U盤文件讀寫模塊的正反面外觀，尺寸約長70mmX寬30mmX高15mm。第41頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（2）接口電路圖圖中的RXD和TXD連接到模塊的單片機的串口。第42頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（3）接口定義串口版模塊具有三個外部接口：P1是USB插座，可以直接插入U盤或者通過USB延長線連接U盤，當進行程序升級或者重新配置時應(yīng)該通過USB對連線連接計算機的USB端口。P2是DB9插針（可以改為插孔，但是引腳號將發(fā)生變化），用于連接單片機系統(tǒng)。P3是電源輸入選擇跳線或者電源輸入端口。第43頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（4）接口協(xié)議串口版模塊使用標準版模塊的三線制串口通訊協(xié)議。單片機系統(tǒng)與模塊之間需要連接SIN和SOUT兩根信號線及公共地線，單片機系統(tǒng)通過串口發(fā)送兩個同步碼字節(jié)（57H、ABH）作為執(zhí)行命令包的啟動信號，實現(xiàn)與模塊的命令同步。在通過串口輸入兩個同步碼字節(jié)時，模塊會檢查串口數(shù)據(jù)輸入超時，如果連續(xù)兩個數(shù)據(jù)字節(jié)之間的間隔大于串口輸入超時時間，則模塊將放棄該同步碼及命令包。第44頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（5）接口時序測試條件：TA=25℃，VCC=5V

名稱參數(shù)說明最小值典型值最大值單位TT0串口輸入數(shù)據(jù)的間隔超時時間2540100mS第45頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二MAX232是一種常用的電平轉(zhuǎn)換芯片，能完成TTL和RS-232C電平的雙向轉(zhuǎn)換，其引腳圖如下：對于RS－232C的信號而言，當傳輸電平絕對值大于3V時，電平可以被檢測出來，介于-3V~+3V之間的電壓信號無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也視為無意義。第46頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二引腳定義：C1+/C1-：電容倍增充電泵電容正負端；C2+/C2-：反向電泵電容正負端：V+/V-：充電產(chǎn)生的+/-5V；R1IN/R2IN：RS-232發(fā)送器輸入1/2；T1OUT/T2OUT：RS-232發(fā)送器輸出1/2；T1IN/T2IN：TTL發(fā)送器輸入1/2；R1OUT/R2OUT：TTL接收器輸出1/2；VCC/GND：電源/地。PFI：當管腳上的電平效益1.25V時，PFO輸出低電平；第47頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二在液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)方面，從選型角度，我們將常見液晶分為以下幾類：段式，字符型，圖形點陣式液晶。本核心板所用的是深圳市勤正達電子有限公司的FM12864F-12型號的液顯示模塊，F(xiàn)M12864F-12是128×64點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16X16點陣）、128個字符（8X16點陣）及64X256點陣顯示RAM（GDRAM）。可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。液晶顯示器LCD和鍵盤

第48頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二LCD實物圖

第49頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二其引腳圖如下：第50頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二引腳定義：引腳名稱方向說明引腳名稱方向說明1VSS-GND（0V）11DB4I數(shù)據(jù)42VDD-SupplyVoltageForLogic(+5v)12DB5I數(shù)據(jù)53VO-SupplyVoltageForLCD（懸空）13DB6I數(shù)據(jù)64RS(CS)OH:DataL:InstructionCode14DB7I數(shù)據(jù)75R/W(SID)OH:ReadL:Write15PSBOH:ParallelModeL:SerialMode6E(SCLK)OEnableSignal16NC-空腳7DB0I數(shù)據(jù)017/RSTOResetSignal低電平有效8DB1I數(shù)據(jù)118NC-空腳9DB2I數(shù)據(jù)219LEDA-背光源正極（LED+5V）10DB3I數(shù)據(jù)320LEDK-背光源負極（LED-OV）第51頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二(1)RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標志（BF）及地址記數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)第52頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二(2)E信號E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高——>低I/O緩沖——>DR配合/W進行寫數(shù)據(jù)或指令高DR——>I/O緩沖配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令低/低——>高無動作

第53頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二單片機通過該模塊特有的指令來完成各種相應(yīng)的顯示功能，其指令由10位二進制數(shù)組成。這些指令包括清除顯示、位地址歸位、顯示狀態(tài)開關(guān)、游標或顯示移位控制、功能設(shè)定設(shè)定、CGRAM位址設(shè)定、DDRAM位址、讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址、寫資料到RAM、讀出RAM的值、擴充功能設(shè)定等。單片機通過設(shè)定不同的的指令來完成對LCD模塊的數(shù)據(jù)傳輸和顯示。第54頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（1）清除顯示CODE： RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：清除顯示屏幕，把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”（2）位址歸位CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標回原點，該功能不影響顯示DDRAM（3）位址歸位CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHXLLLLLLLLLHLLLLLLLLI/DS第55頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二功能：把DDRAM位址計數(shù)器調(diào)整為“00H”，游標回原點，該功能不影響顯示DDRAM功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由Z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將A0-A5位地址送入Z地址計數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。Z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當掃描完一行后自動加一。（4）顯示狀態(tài)開/關(guān)CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：D=1；整體顯示ONC=1；游標ONB=1；游標位置ON（5）游標或顯示移位控制CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：設(shè)定游標的移動與顯示的移位控制位：這個指令并不改變DDRAM的內(nèi)容

LLLLLLHDCBLLLLLHS/CR/LXX第56頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（6）功能設(shè)定CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：DL=1（必須設(shè)為1）RE=1；擴充指令集動作RE=0：基本指令集動作（7）設(shè)定CGRAM位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：設(shè)定CGRAM位址到位址計數(shù)器（AC）（8）設(shè)定DDRAM位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：設(shè)定DDRAM位址到位址計數(shù)器（AC）LLLLHDLX0REXXLLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0第57頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二（9）讀取忙碌狀態(tài)（BF）和位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：讀取忙碌狀態(tài)（BF）可以確認內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出位址計數(shù)器（AC）的值（10）寫資料到RAMCODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：寫入資料到內(nèi)部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）（11）讀出RAM的值CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：從內(nèi)部RAM讀取資料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）單片機就是通過設(shè)定不同的的指令來完成對LCD模塊的數(shù)據(jù)傳輸和顯示。LLBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0HLD7D6D5D4D3D2D1D0HHD7D6D5D4D3D2D1D0第58頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二該LCD可與CPU直接接口，提供兩種界面來連接微處理機：8-位并行及串行兩種連接方式。具有多種功能：光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。在本系統(tǒng)中,該LCD液晶模塊采用的是并行的連接方式，其連接方式示意圖如下所示：LCM與MPU的并行連接

第59頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二由于鍵盤掃描和向LCD寫數(shù)據(jù)均采用P0口，所以之后在LCD沒置使能，即P1_6＝0的情況下，才能進行鍵盤掃描。LCD控制程序參見LCDLEARN.C函數(shù)。鍵盤掃描相關(guān)函數(shù)為：externunsignedcharscankb(void)，循環(huán)掃描，可以返回16個不同的值。在LCD上寫漢字的時候，不能寫“數(shù)字”兩個漢字，會出現(xiàn)亂碼；此外，不能寫入字符中夾雜著半角和全角字符。第60頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二與單片機的電路圖連接如下所示：第61頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二鍵盤采用4×4鍵盤，能返回16個不同的值，各個按鍵代表不同的功能，按下不同的按鍵，在執(zhí)行相應(yīng)程序后，會在LCD上顯示對應(yīng)的結(jié)果，其引腳圖如下所示，1—8引腳分別接在AT89C51的P0.0—P0.7上。鍵盤芯片的引腳圖：第62頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二為了減少鍵盤與單片機進行接口時占用過多的I/O口線的數(shù)目，在按鍵較多時，通常將鍵盤排成行列矩陣的形式。這種矩陣式鍵盤的每一行線與列線的交叉處互不連通，而是通過一個按鍵來連接的。單片機通過程序控制掃描方式，利用軟件連續(xù)的對鍵盤進行掃描，通過一定的算法來判斷是哪個鍵被按下，從而實現(xiàn)該鍵的功能。編程掃描方式是利用CPU完成其它工作的空余調(diào)用鍵盤掃描子程序來響應(yīng)鍵盤輸入的要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求，直到CPU重新掃描鍵盤為止。第63頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二程序掃描法的工作過程是：

1、判別有無鍵按下：單片機首先向行掃描口P0.0-P0.3輸出全為0掃描碼F0H，然后從列檢測口P0.4-P0.7輸入列檢測信號，只要有一列信號不為1，即P0口不為F0H，則表示有鍵被按下。

2、鍵盤掃描取得閉合鍵的行、列值：單片機將得到的信號取反，P0.4-P0.7中為1的位便是該鍵所在的列。接下來要確定按鍵所在的行，需要進行逐行掃描。單片機首先向P0口發(fā)送掃描碼FEH，即使P0.0為0，P0.1-P0.7為1。然后輸入列檢測信號，若各列全為1，則表示不在第一行。接著使P0.1為0，其余為1，再輸入檢測列信號。依次檢測下去，直到找到按鍵所在行。

第64頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

3、用計算法或查表法得到鍵值；

4、判斷閉合鍵是否釋放，如沒釋放則繼續(xù)等待；

5、將閉合鍵鍵號保存，同時轉(zhuǎn)去執(zhí)行該閉合鍵的功能。第65頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二74HC573芯片介紹引腳圖如下所示：第66頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二引腳說明：2至9腳是數(shù)據(jù)的輸入角，從D0到D7;12至19腳這幾個腳是數(shù)據(jù)的輸出腳;10是接地;20是電源；1引腳為573的輸出使能，低電平有效，11引腳為573的鎖存使能，高電平有效，即573只有在1引腳為低是才有可能輸出，若為高，輸出為高阻，11引腳在1引腳為低的前提下若為高，則不鎖存，輸出恒等于輸入，若為低，則鎖存，保持前一時刻狀態(tài)。第67頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二外圍接口電路外圍接口電路包括模擬信號輸入、開關(guān)量輸入輸出、串口通信接口、電源供應(yīng)接口和濾波電容網(wǎng)絡(luò)。

對應(yīng)圖如下：第68頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)字量輸入部分是采用光耦6N136判斷外部輸入是高電平還是低電平。單片機上用P20-P24判斷外部數(shù)字量。程序中相關(guān)程序是：externunsignedchariojudge(unsignedchar)－函數(shù)參數(shù)為數(shù)字量輸入通道號，返回通道狀態(tài)1表示高電平、0表示低電平。數(shù)字量輸出部分是通過繼電器控制端口是否和VCC（＋5V）連接上。繼電器由P24-P27引腳控制狀態(tài)變化。程序中相關(guān)程序為：voidrelay(unsignedchara)－參數(shù)為繼電器所在通道號。執(zhí)行此函數(shù)，繼電器狀態(tài)改變。第69頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二電路設(shè)計的工作人員都是要通過分析電路原理圖，了解電路的功能和工作原理，才能得心應(yīng)手開展工作。以下就電路總體功能、劃分的功能模塊、信號流向和各原件的作用進行分析。4原理圖分析第70頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二核心板整體Protel圖第71頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二4.1外部模擬信號采集接口和電源電路

8針腳接口JAINCON8是外部模擬信號輸入接口,JDINCON8是外部數(shù)字量信號輸入接口,JDOUTCON8是數(shù)字量輸出接口。從JAINCON8來的模擬量輸入信號進入TLC2543的11路模擬量輸入端口，進行A/D轉(zhuǎn)換；從JDINCON8來的數(shù)字量輸入信號進入光電耦合器6N136的處理后引入8051的P2_0—P2_3引腳，8051就可以判斷外部數(shù)字量輸入是高還是低電平。8051單片機P2_7—P2_4信號通過輸出處理電路后控制繼電器的輸出狀態(tài),DO1—DO4表征繼電器的狀態(tài)，通過JDOUTCON8來實現(xiàn)數(shù)字量的輸出。外接+5V電源通過CON3接口接入電路板，然后經(jīng)過CU1、CU2、CU74、CU82、CU4電容濾波處理后對整個單片機核心板供電。第72頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二外部模擬信號采集接口和電源電路第73頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

采用TLC2543芯片的方法進行A/D轉(zhuǎn)換用TLC2543芯片進行A/D轉(zhuǎn)換十分簡單，不需要復(fù)雜的外圍輔助電路，可直接與單片機I/O連接，并直接通過單片機控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動與結(jié)束。4.2A/D轉(zhuǎn)換電路第74頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二采用TLC2543芯片的方法進行A/D轉(zhuǎn)換第75頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二4.38051信號控制與處理電路此功能模塊是單片機系統(tǒng)的核心部分，為了增加I/O口數(shù)目，采用了8255A可編程外圍接口芯片，使用了一個8位鎖存器74HC573來鎖存8051單片機P0口輸出的地址信息。8051通過軟件編程進行輸入信號的處理與控制，通過P0口將處理結(jié)果送往LCD顯示，通過P2口進行數(shù)字量的輸入和輸出，同時單片機采用譯碼法將P0口送出的地址信息譯碼后確定了8255A的地址，可以擴展連接更多的外圍設(shè)備。8051通過引腳RXD和引腳TXD和MAX232與串口或USB進行通信。MAX813是看門狗芯片,使單片機死機后復(fù)位運行。第76頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二8051信號控制與處理電路第77頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二4.4LCD顯示部分本單片機系統(tǒng)采用的是勤正達12864F液晶顯示模塊，由圖可知：此單片機控制數(shù)碼管顯示的過程采用的是并行方式，P0口的輸出作為LCD的數(shù)據(jù)輸入DB0—DB7，P1_4的輸出作為了LCD的模組片選段，P1_5的輸出作為LCD的讀寫控制信號，P1_6的輸出作為LCD的使能信號，由RS、R/W、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0的狀態(tài)構(gòu)成模塊控制芯片的控制命令，最終完成字符的LCD顯示。

第78頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二LCD實物圖第79頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二LCD與單片機的連接圖第80頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二要實現(xiàn)串行通信，則單片機、MAX232與串口的引腳必須嚴格對應(yīng)。8051單片機的發(fā)送端TXD接到MAX232的T1IN端，接收端RXD接到MAX232的R1OUT端，RS232C串口DB9的接收端RXD通過CON3接口對應(yīng)R1IN引腳，發(fā)送端TXD對應(yīng)R1IN引腳，引腳對應(yīng)正確后，串行通信電路圖的硬件設(shè)置就完成了，可以順利完成USB的讀寫。4.5串口通信和USB讀寫第81頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二串口版U盤文件讀寫模塊的正反面外觀第82頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二串口通信和USB讀寫電路連接圖第83頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5源程序分析開始初始化采集TLC2543模擬信號定時中設(shè)定斷LCD界面初始化是否有鍵按下循環(huán)是否結(jié)束讀出按鍵值，并在LCD上顯示相應(yīng)結(jié)果結(jié)束YNYN第84頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5.2輸入程序

#include<core.h>

externunsignedchariojudge(unsignedchar);

unsignedchariojudge(a)

{

switch(a)

{

case1:if(P2_3==1)return1;elsereturn0;break;

case2:if(P2_2==1)return1;elsereturn0;break;

case3:if(P2_1==1)return1;elsereturn0;break;

case4:if(P2_0==1)return1;elsereturn0;break;

}

}第85頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5.3輸出程序

#include<core.h>

externvoidrelay(unsignedchar);

voidrelay(unsignedchara)

{

unsignedchari;

switch(a)

{

case1:P2_7=1;for(i=0;i<100;i++);P2_7=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_7=1;

case2:P2_6=1;for(i=0;i<100;i++);P2_6=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_6=1;

第86頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二case3:P2_5=1;for(i=0;i<100;i++);P2_5=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_5=1;

case4:P2_4=1;for(i=0;i<100;i++);P2_4=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_4=1;

}

}第87頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5.4LCD顯示程序

#include<core.h>

#include<at89x52.h>

#definebfP0_7//位定義

#definersP1_4

#definerwP1_5

#defineeP1_6

#definelcd_rstP1_7

#definepsbP1_4

externvoidrbf(void);

externvoidwcd(unsignedchar,unsignedchar);

externvoidinilcd();

externvoidbegin(unsignedchar*);第88頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二externvoiddelay(unsignedint);

externvoidwi(unsignedchar);

externvoidwd(unsignedchar);

externvoidbeginkey(unsignedchar);

externvoidbeginnum(unsignedchar*);

externvoidjiemian(void);

externvoidrelaylcd(unsignedchar);

//延遲函數(shù)

voiddelay(unsignedinti)//當i為時約延時毫秒

{

unsignedcharj;//當i為時約延時秒

while(i)

{

i--;第89頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

for(j=0;j<100;j++)

{

;//空語句

}

}

}

//讀忙標志函數(shù)

voidrbf(void)

{

do

{

rs=0;//設(shè)置讀忙時的狀態(tài)

rw=1;

第90頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

//P0=0xff;

delay(1);//延遲一會兒

e=1;//開使能端

}while(bf);//不忙則跳出

e=0;//關(guān)使能

}

//寫指令函數(shù)與寫數(shù)據(jù)函數(shù)wcd(i,n)

//當i為的時候為寫指令n,i為時候為寫數(shù)據(jù)n

voidwcd(unsignedchari,unsignedcharn)

{

rbf();//讀忙第91頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

switch(i)

{

case0:rs=0;rw=0;P0=n;break;

//設(shè)置寫指令時的狀態(tài)

case1:rs=1;rw=0;P0=n;break;

//設(shè)置寫數(shù)據(jù)時的狀態(tài)

}

e=1;

delay(10);//將要寫入的值設(shè)置為P0的狀態(tài)

e=0;//關(guān)使能

}

//初始化液晶界面函數(shù),作用是清屏第92頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二voidinilcd()

{

unsignedchari;

unsignedcharcodea[4]={0x30,0x01,0x02,0x0e};//DDRAM初始化的指令格式

psb=0;

delay(75);

psb=1;

lcd_rst=0;delay(2);lcd_rst=1;

for(i=0;i<4;i++)

{

wcd(0,a[i]);

}

}

//初始界面函數(shù)，作用是開機時顯示的數(shù)據(jù)第93頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二voidbegin(unsignedchar*pm)

{

wcd(0,0x80);//寫入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一

}while(*pm!='\0');

}

voidbeginnum(unsignedchar*pm)

{

unsignedcharj;

wcd(0,0x90);//寫入首地址第94頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

for(j=0;j<5;j++){

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一

};

}

voidbeginkey(unsignedchara)

{

unsignedcharcodeb[4][20]={{"VoltageSample"},

{"CheckD_Channal"},{"ControlRealy"},{"InputtoUSB"}};

switch(a)

{

case1:begin(b[0]);break;第95頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二case2:begin(b[1]);break;

case3:begin(b[2]);break;

}

}

voidbeginDprocess(unsignedchara,unsignedcharb)

{

unsignedcharcodec[4][15]={{"DChannal1L"},

{"DChannal2L"},

{"DChannal3L"},

{"DChannal4L"}};

unsignedcharcoded[4][15]={{"DChannal1H"},

{"DChannal2H"},{"DChannal3H"},{"DChannal4H"}};

if(a==1)第96頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

{switch(b)

{

case1:begin(c[0]);break;

case2:begin(c[1]);break;

case3:begin(c[2]);break;

case4:begin(c[3]);break;

}

}

elseswitch(b)

{

case1:begin(d[0]);break;

case2:begin(d[1]);break;

case3:begin(d[2]);break;

case4:begin(d[3]);break;

}第97頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

}

}

voidjiemian()

{

unsignedcharcodeb[4][20]={{"VoltageSample1"},

{"DigitalInput2"},{"DigitalOutput3"},{"WriteUSB4"}};

unsignedchar*pm;

pm=b[0];

wcd(0,0x80);//寫入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一

}while(*pm!='\0');第98頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

pm=b[1];

wcd(0,0x90);//寫入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一

}while(*pm!='\0');

pm=b[2];

wcd(0,0x88);//寫入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一第99頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

}while(*pm!='\0');

pm=b[3];

wcd(0,0x98);//寫入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次寫入數(shù)據(jù)

delay(10);//字與字之間延遲一會兒

pm++;//數(shù)據(jù)地址自增一

}while(*pm!='\0');

}

voidrelaylcd(unsignedchara)

{

unsignedcharcodec[4][17]={{"1RelayOperate"},第100頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二{"2RelayOperate"},

{"3RelayOperate"},

{"4RelayOperate"}};

switch(a)

{

case1:begin(c[0]);break;

case2:begin(c[1]);break;

case3:begin(c[2]);break;

case4:begin(c[3]);break;

}

}第101頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5.5按鍵程序

#include<core.h>

voiddelay(void)

{unsignedchari;

for(i=200;i>0;i--);

}

externunsignedcharscankb(void)

{

unsignedcharsccode,recode;

P0=0xf0;

if((P0&0xf0)!=0xf0)//有鍵按下

{delay();

if((P0&0xf0)!=0xf0)//仍然有鍵按下

{sccode=0xfe;第102頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二while((sccode&0x10)!=0)//移位沒完

{P0=sccode;//行掃描開始

if((P0&0xf0)!=0xf0)//若在該行

{recode=(P0&0xf0)|0x0f;//中間結(jié)果

P0=0xff;//關(guān)P2

return((~sccode)+(~recode));//返回Keyword

}

elsesccode=(sccode<<1)|0x01;//不在該行則掃下一行

}

}

}

return(0);

}第103頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二5.6主程序

#include<core.h>

unsignedcharconverse(unsignedint);

#define _CS P1_3

#define D_OUT P1_2

#define D_IN P1_1

#define CLOCK P1_0

unsignedcharcom_fetch;

voidcomm_init()

{

TL1=0xfd;

TH1=0xfd;

PCON=0;

TMOD=0x20;//定時器方式

EA=1;第104頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二ET1=0;//禁止外部中斷

ES=1;//開串行口中斷

TR1=1;//開始計時

SCON=0x50;//串行口工作方式、容許接收

}

voidcomm_int()interrupt4

{

if(RI)

{

RI=0;

com_fetch=SBUF;//發(fā)送數(shù)據(jù)

}

else{TI=0;}

}第105頁，共115頁，2023年，2月20日，星期二

}

}

voidt100()

{

unsignedchari;

for(i=0;i<50;i++)

{

}

}

//從讀取采樣值，形參port是采樣的通道號

unsignedcharad_get(unsignedcharport)

{

unsignedcharad;

unsignedchari;

unsignedcharal=0,ah=0;第106頁，共115頁，2023年，2月20