單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)

項(xiàng)目7單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。目錄/contents任務(wù)一數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作01

任務(wù)二電子臺(tái)歷的設(shè)計(jì)與制作02任務(wù)三巡航小車的設(shè)計(jì)與制作03項(xiàng)目總結(jié)04單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。本項(xiàng)目通過(guò)數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作、電子臺(tái)歷的設(shè)計(jì)與制作，巡航小車的設(shè)計(jì)讓讀者掌握單片機(jī)與外圍接口芯片常用的1線/2線串行接口的用法、圖形液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)與使用、傳感器與單片機(jī)的電路連接與編程方法以及電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。通過(guò)上述三個(gè)綜合任務(wù)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，讓讀者學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和調(diào)試的思路、技巧和方法。項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。一、任務(wù)目標(biāo)與要求設(shè)計(jì)要求：1）測(cè)溫范圍-30~100,測(cè)溫誤差不超過(guò)。2）正確顯示測(cè)量溫度。3）能設(shè)置溫度上下限，越限后能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。4）成品的體積和質(zhì)量盡可能小，成本低。任務(wù)一數(shù)字式溫度計(jì)的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇1.設(shè)計(jì)方案12.設(shè)計(jì)方案2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇3.方案論證與選擇方案1采用銅熱電阻，在-50150范圍內(nèi)銅電阻的阻值和溫度之間接近線性關(guān)系，價(jià)格也比較便宜，但是測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)必須要經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后才能送給單片機(jī)，電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理和程序設(shè)計(jì)也比較復(fù)雜。顯示部分采用LCD顯示，顯示效果比較好，但是價(jià)格比較貴，電路也比較復(fù)雜。報(bào)警部分可采用發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行聲光報(bào)警。方案2采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器，不需要A/D轉(zhuǎn)換，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，體積小，占用單片機(jī)I/O口少，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期短。顯示部分采用LED數(shù)碼管顯示、顯示效果不如LCD顯示，但是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。報(bào)警部分也采用發(fā)光二極管和蜂鳴器進(jìn)行聲光報(bào)警。綜合上述兩個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，可以優(yōu)先選擇方案2。顯示部分可以根據(jù)用戶需求靈活選擇，本方案選擇LED數(shù)碼管顯示。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)1.DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire數(shù)字溫度傳感器，即單總線器件，全部的傳感元件及轉(zhuǎn)換電路都集成在一個(gè)形如三極管的集成電路內(nèi)。用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)，在一根通信線上，可以掛多個(gè)這樣的數(shù)字溫度計(jì)。2.DS18B20溫度傳感器的外形及管腳單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（1）64位光刻ROM64位光刻ROM是出廠前已被刻好的，它可以看做是該DS18B0的地址序列號(hào)，每一個(gè)DS18B20都有一個(gè)唯一的序列號(hào)。3.DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)(2)溫度傳感器DS18B20中的溫度傳感器可以完成溫度測(cè)量，數(shù)據(jù)保存在高速暫存器的第0個(gè)和第1個(gè)字節(jié)里面。以12位分辨率為例，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式如表所示：第一個(gè)字節(jié)的高5位為符號(hào)位，正溫度時(shí)為0，負(fù)溫度時(shí)為1，第0個(gè)字節(jié)的低4位為小數(shù)位。12位分辨率時(shí)為0.0625/LSB。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)正溫度時(shí)只需要用測(cè)得的數(shù)據(jù)乘以0.0625即可以得到實(shí)際的測(cè)量溫度，例如+125DS18B20對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出值為07D0。負(fù)溫度時(shí)需要將測(cè)得的值取反加1后再乘以0.0625即可以得到實(shí)際的測(cè)量溫度，例如-10.125對(duì)應(yīng)的數(shù)字輸出值為FF5E。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（3）高速暫存器溫度傳感器接收到溫度轉(zhuǎn)換命令后，將轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式保存在第0和第1個(gè)字節(jié)。第2和第3個(gè)字節(jié)為溫度上下限設(shè)定值，由用戶自己設(shè)置。第4個(gè)字節(jié)為配置寄存器TM為測(cè)試模式位，用于設(shè)置是工作模式還是測(cè)試模式，出廠時(shí)默認(rèn)初始值為0，用戶不要改動(dòng)。R1和R0用于設(shè)置分辨率單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4.DS18B20的工作原理與數(shù)據(jù)寄存器單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)5.DS18B20的工作指令表DS18B20的指令有ROM指令和功能指令兩大類。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到DS18B20的應(yīng)答脈沖后,便可發(fā)出ROM操作指令.共有5類ROM操作指令單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)6.DS18B20的工作時(shí)序（1）初始化時(shí)序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（2）寫(xiě)時(shí)序?qū)憰r(shí)序包含寫(xiě)“1”和寫(xiě)“0”兩個(gè)時(shí)序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（3）讀時(shí)序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)7.DS18B20的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)（1）DS18B20寄生電源供電方式電路圖（2）DS18B20寄生電源強(qiáng)上拉供電方式電路圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)（3）DS18B20的外部電源供電方式DS18B20的外部電源供電方式如圖所示。在外部電源供電方式下，DS18B20由VDD引腳直接接入外部電源，不存在電源電流不足的問(wèn)題，工作穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強(qiáng)，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)可以在總線上掛接多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)8.數(shù)字溫度計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)主要包括參數(shù)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置指示、溫度檢測(cè)、溫度顯示及越限報(bào)警部分。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.軟件設(shè)計(jì)流程2.程序設(shè)計(jì)流程圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1）主程序主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時(shí)采集及報(bào)警顯示，溫度測(cè)量1s進(jìn)行一次。2）DS18B20初始化子程序DS18B20初始化部分需要按照單總線初始化時(shí)序編寫(xiě)，主要包括復(fù)位及應(yīng)答兩部分。3）鍵盤(pán)掃描子程序鍵盤(pán)掃描子程序主要完成溫度上下限參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)設(shè)置了四個(gè)按鍵，溫度上下限切換按鍵、加1、減1及確認(rèn)按鍵。4）溫度轉(zhuǎn)換及處理子程序DS18B20溫度轉(zhuǎn)換及處理子程序主要完成溫度采集及數(shù)據(jù)處理工作。5）溫度顯示子程序溫度顯示采用LED數(shù)碼管顯示，通過(guò)定時(shí)中斷的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描，本設(shè)計(jì)采用定時(shí)0，工作模式1，10ms中斷一次，顯示采集到的溫度值。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。五、軟硬件聯(lián)調(diào)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。六、小結(jié)DS18B20在測(cè)溫系統(tǒng)中使用簡(jiǎn)單、方便，通過(guò)設(shè)計(jì)制作溫度計(jì)，進(jìn)一步熟悉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程、軟硬件設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試的方法?？梢栽诖嘶A(chǔ)上設(shè)計(jì)多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)，進(jìn)一步熟悉和掌握DS18B20，設(shè)計(jì)與制作自己感興趣的產(chǎn)品。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。一、任務(wù)目標(biāo)與要求通過(guò)完成電子臺(tái)歷的設(shè)計(jì)與制作，了解DS1302時(shí)鐘芯片的工作原理、12864LCD顯示屏的工作原理。掌握控制DS1302和LCD12864的單片機(jī)C程序的編寫(xiě)方法。設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)能顯示年、月、日、星期和當(dāng)前時(shí)間的電子臺(tái)歷，要求采用DS1302獲取時(shí)間，LCD12864進(jìn)行顯示，且時(shí)間、日期能夠進(jìn)行調(diào)整。任務(wù)二電子臺(tái)歷的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇電子臺(tái)歷系統(tǒng)要完成兩個(gè)任務(wù)，即計(jì)時(shí)和顯示輸出。計(jì)時(shí)任務(wù)中要將計(jì)時(shí)中的年、月、日、星期和當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)提取出來(lái)，數(shù)據(jù)通過(guò)處理后輸出顯示。根據(jù)任務(wù)的要求，在硬件方面我們選擇專門(mén)的時(shí)鐘芯片DS1302來(lái)完成計(jì)時(shí)并得出年、月、日、星期和當(dāng)前時(shí)間的數(shù)據(jù)。選擇12864LCD來(lái)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，使用單片機(jī)來(lái)對(duì)DS1320和12864LCD進(jìn)行控制。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇（一）時(shí)鐘芯片DS13021、DS1302介紹DS1302是由美國(guó)美國(guó)DALLAS公司推出的一種時(shí)鐘芯片，可以對(duì)秒、分鐘、小時(shí)、月、星期、年進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)。計(jì)時(shí)時(shí)間可到2100年。DS1302通過(guò)簡(jiǎn)單的串行方式和MCU進(jìn)行I/O傳輸。其工作電壓范圍較寬，為2.0V-5.5V。工作電流小于320納安（2.0V），功耗很小。DS1302可以提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息，這些信息存放在相關(guān)的時(shí)鐘寄存器中。對(duì)于小于31天的月和月末的日期DS1302會(huì)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，也閏年校正功能。DS1302時(shí)鐘的運(yùn)行可以選擇使用24小時(shí)制或帶AM（上午）/PM（下午）的12小時(shí)制。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇2、DS1302引腳分配及功能單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇3、DS1302的存儲(chǔ)器（1）秒寄存器（81h、80h）的第7位為時(shí)鐘暫停標(biāo)志（CH）位。當(dāng)該位為1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302進(jìn)入低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為0時(shí)，時(shí)鐘振蕩器運(yùn)行。（2）小時(shí)寄存器（85h、84h）的第7位用于定義DS1302是運(yùn)行于12小時(shí)模式還是24小時(shí)模式。該位為1時(shí)，12小時(shí)模式；該位為0時(shí)，24小時(shí)模式（3）在12小時(shí)模式下，小時(shí)寄存器的第5位是AM/PM（上午/下午）選擇位，該位為1時(shí)，表示為PM。該位為0時(shí)，表示為AM。（4）在24小時(shí)模式時(shí)，小時(shí)寄存器的第4位和第5位是小時(shí)的十位。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇4、DS1302的讀寫(xiě)操作1、讀操作（1）SCLK的前8個(gè)上升沿完成控制字節(jié)（包含要讀出數(shù)據(jù)的地址）的輸入，后8下降沿完成數(shù)據(jù)字節(jié)的讀出。（2）當(dāng)最后一個(gè)控制字節(jié)的位在時(shí)鐘脈沖的上升沿完成輸入后，從該時(shí)鐘脈沖的下降沿就能開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)字節(jié)的讀出。（3）數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是先低位，再高位（4）注意CE端要保持為高電平。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇2、寫(xiě)操作（1）前8個(gè)時(shí)鐘脈沖完成控制字節(jié)（包含要寫(xiě)入數(shù)據(jù)的地址）的輸入，后8個(gè)時(shí)鐘脈沖完成數(shù)據(jù)字節(jié)的寫(xiě)入，都是上升沿有效（2）數(shù)據(jù)的輸入和輸出都是先低位，再高位（3）注意CE端要保持為高電平，寫(xiě)保護(hù)寄存器中的寫(xiě)保護(hù)位要關(guān)閉單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇3、DS1302的控制碼（1）控制字的最高位（第7位）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到DS1302中。（2）第6位（R/C位）如果為0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為1表示存取RAM數(shù)據(jù)；（3）第1位到第5位（A4～A0）用來(lái)指示操作單元的地址；（4）第0位（R/W位）：如為0，表示要進(jìn)行寫(xiě)操作，為1表示進(jìn)行讀操作。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇5、與單片機(jī)的連接DS1302與單片機(jī)連接時(shí)，直接將SCLK、CE、I/O腳與單片機(jī)的I/O腳相連接即可，操作時(shí)，通過(guò)單片機(jī)的I/O腳的輸出來(lái)模擬DS1302的操作時(shí)序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)DS1302的控制。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇（二）12864LCD1、12863LCD介紹128×64點(diǎn)陣液晶顯示屏中有128×64共1024個(gè)液晶顯示點(diǎn)，選擇顯示其中的一些點(diǎn)，就可以表現(xiàn)出文字或圖像。12864型的LCD有三種常用控制器，分別是KS0107（KS0108）、T6963C和ST7920。其中KS0107（KS0108）不帶任何字庫(kù)、T6963C帶ASCII碼字庫(kù)，ST7920帶國(guó)標(biāo)二級(jí)字庫(kù)（8192個(gè)16×16點(diǎn)陣漢字），不帶字庫(kù)的KS0107（KS0108）控制器使用時(shí)其所顯示的內(nèi)容要先進(jìn)行取模，這一點(diǎn)比帶字庫(kù)型號(hào)麻煩一些，但是KS0107（KS0108）其控制指令比較簡(jiǎn)單，使用方便，本任務(wù)中選用的就是這種。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇2、12864LCD引腳分配及功能單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇3、常用寄存器和功能位1）指令寄存器(IR)IR用來(lái)寄存指令碼。當(dāng)D/I=0時(shí)，在E腳信號(hào)的下降沿來(lái)臨時(shí)，指令碼寫(xiě)入IR。2）數(shù)據(jù)寄存器(DR)DR是用于寄存數(shù)據(jù)的，與指令寄存器寄存指令相對(duì)應(yīng)。當(dāng)D/I=1時(shí)，在下降沿作用下，圖形顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入DR，或在E信號(hào)高電平作用下由DR讀到DB7~DB0數(shù)據(jù)總線。3）忙標(biāo)志位（BF）BF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況。BF=1表示模塊在內(nèi)部操作，此時(shí)模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù)。BF=0時(shí)，模塊為準(zhǔn)備狀態(tài)，隨時(shí)可接受外部指令和數(shù)據(jù)。

4）顯示控制位（DFF）DFF位是用于模塊屏幕顯示開(kāi)和關(guān)的控制。DFF=1為開(kāi)顯示，DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示。

DDF的狀態(tài)是指令DISPLAYON/OFF和RST信號(hào)控制的。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇5）XY地址計(jì)數(shù)器XY地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)9位寄存器。高3位是X地址計(jì)數(shù)器，低6位為Y地址計(jì)數(shù)器。XY地址計(jì)數(shù)器相當(dāng)于LCD內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM(DDRAM)的地址指針，X地址計(jì)數(shù)器為DDRAM的頁(yè)指針，Y地址計(jì)數(shù)器為DDRAM的Y地址指針。

Y地址計(jì)數(shù)器具有循環(huán)計(jì)數(shù)功能，各顯示數(shù)據(jù)寫(xiě)入后，Y地址自動(dòng)加1，Y地址指針可以從0到63自動(dòng)計(jì)數(shù)。X地址計(jì)數(shù)器沒(méi)有循環(huán)計(jì)數(shù)功能。6）顯示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）液晶顯示模塊帶有1024字節(jié)的顯示數(shù)據(jù)RAM（DisplayDateRAM），它儲(chǔ)存著液晶顯示器的顯示數(shù)據(jù)。液晶屏?xí)鶕?jù)其中的內(nèi)容進(jìn)行顯示。DDRAM單元中的一位對(duì)應(yīng)于顯示屏上的一個(gè)點(diǎn)，如某位為“1"，則與該位對(duì)應(yīng)的LCD液晶屏上的那一點(diǎn)就會(huì)有顯示。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇7）Z地址計(jì)數(shù)器

Z地址計(jì)數(shù)器是一個(gè)6位計(jì)數(shù)器，此計(jì)數(shù)器具備循環(huán)計(jì)數(shù)功能，它是用于顯示行掃描同步。當(dāng)一行掃描完成，此地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，指向下一行掃描數(shù)據(jù)，RST復(fù)位后Z地址計(jì)數(shù)器為0。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇4、控制指令單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇5、操作時(shí)序單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇6、12864LCD單片機(jī)的硬件連接單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇7、字符取模單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。五、軟硬件聯(lián)調(diào)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。六、小結(jié)本任務(wù)主要使用了兩種常用器件：時(shí)鐘芯片DS1302和12864液晶顯示屏.，在任務(wù)中，我們介紹了這兩種常用器件的工作原理和操作方法，介紹了使用單片機(jī)控制這個(gè)兩種部件時(shí)的硬件連接方式和相關(guān)程序的編寫(xiě)方法，最后給出了完成了程序并進(jìn)行了仿真。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。一、任務(wù)目標(biāo)與要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)4驅(qū)小車，該小車通過(guò)紅外巡航。小車通過(guò)紅外信號(hào)檢測(cè)障礙物，自主完成向前、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)及向后走等巡航動(dòng)作。任務(wù)三巡航小車的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇設(shè)計(jì)4驅(qū)小車結(jié)構(gòu)模型如下圖。結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)要求，小車電路控制模塊主要分為時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源模塊、紅外傳感模塊和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第48頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇1、車體設(shè)計(jì)方案1：制作小車底盤(pán)。需要準(zhǔn)備車體，盡量保證車體光滑，如果對(duì)路面有要求，對(duì)車身的重量和平衡要有精確的測(cè)量，還要控制好小車的行駛路線以及轉(zhuǎn)彎的力矩及角度，制作及操作，精確度方面較難控制。方案2：利用已有小車底盤(pán)或者玩具車底盤(pán)。這樣的小車具有完整的車架和車輪，利用左右轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，增加符合要求的電機(jī)即可構(gòu)成需要的小車車體，這樣的車體裝配緊湊，安裝其他所需電路也十分方便，看起來(lái)也比較美觀。因?yàn)楸救蝿?wù)要完成四驅(qū)小車巡航任務(wù)，購(gòu)買的車體或者廢舊玩具電動(dòng)車是依靠電機(jī)與相關(guān)齒輪一起驅(qū)動(dòng)的，符合任務(wù)要求，而且性價(jià)比適中，故選擇方案2。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第49頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇2、電機(jī)模塊方案1：采用步進(jìn)電機(jī)作為該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于其轉(zhuǎn)過(guò)的角度可以精確定位，可以實(shí)現(xiàn)小車前進(jìn)路程和位置的精確定位，適合于精確定位場(chǎng)合。但步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩較低，隨轉(zhuǎn)速的升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，不適合于有一定速度要求的系統(tǒng)。方案2：采用直流電機(jī)的控制方法比較簡(jiǎn)單，只需要給電機(jī)的兩根控制線加上適當(dāng)?shù)碾妷杭纯墒闺姍C(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電壓越高則電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。對(duì)于直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)，可以采用改變電壓的方法，也可以采用PWM調(diào)速方法。PWM調(diào)速就是使加在直流電機(jī)兩端的電壓為方波形式，通過(guò)改變方波的占空比實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?；谏鲜龇治觯x擇方案2，利用型號(hào)HC01-48雙軸1：48直流電機(jī)作為小車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，安裝66mm車輪空載的參數(shù)如下表：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第50頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊方案1：采用專用電機(jī)遙控驅(qū)動(dòng)模塊，能夠比較容易實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、向左、加速等功能，但是這些專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊一般都是采用的編碼輸入控制，而不是電平控制，編程難度會(huì)增加，而且這些專用電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的價(jià)格也比較貴。方案2：采用電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)集成電路。L293D是四倍高電流H橋驅(qū)動(dòng)集成芯片，提供雙向驅(qū)動(dòng)電流高達(dá)600mA，具有4.5V到36V的電壓寬度。通過(guò)單片機(jī)的I/O口輸入改變芯片控制端的電平，無(wú)需增加額外的功率放大器，即可以對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)、停止的操作。該芯片不僅專門(mén)驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載繼電器、電磁閥、直流雙極步進(jìn)電機(jī)和馬達(dá)的，還能給其他電源負(fù)載提供高電流/電壓，性價(jià)比較高，市面上多見(jiàn)。利用小型直流電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)集成電路，體積小，控制方便，更適合于小車的電機(jī)控制，故選擇方案2。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第51頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇4、巡航傳感器模塊方案1：采用觸須巡航，通過(guò)布置恰當(dāng)?shù)碾娐?，在小車前端安裝一個(gè)利用鐵絲制作的觸須開(kāi)關(guān)，通過(guò)監(jiān)控該觸須開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)控制小車的運(yùn)行狀態(tài)，該方案好處就是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，編程容易；缺點(diǎn)就是發(fā)現(xiàn)障礙物的距離是由觸須長(zhǎng)度來(lái)控制的，在一定程度上，不僅運(yùn)動(dòng)受限，而且小車只有觸到障礙物，觸須才能感覺(jué)到，故小車的反應(yīng)靈敏度也不可能高。方案2：采用高亮的紅外光電對(duì)管。采用5MM紅外線發(fā)射管（940NM）UIR333C和5MM紅外線接收管UPT333B對(duì)管，此對(duì)管靈敏度高，接收距離優(yōu)良，性能穩(wěn)定，使壽命長(zhǎng)，硬件搭建簡(jiǎn)單，編程也不難。方案3：采用CCD傳感器。采用該傳感器能夠?qū)β访鏍顩r進(jìn)行準(zhǔn)確完備的反應(yīng)，但是因?yàn)槠涮崛〉男畔⒘看螅蕴幚硇畔⒌乃俣缺容^慢，實(shí)時(shí)性差，而且該傳感器的成本高，對(duì)于任務(wù)要求，有點(diǎn)牛刀小用。綜合上訴方案分析，最終選取方案2。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第52頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇5、控制器模塊方案1：選用一片CPLD作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。CPLD具有速度快、編程容易、資源豐富、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，但是CPLD在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢(shì)。同時(shí)，CPLD的處理速度非常快，而小車的行進(jìn)速度不可能太高，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高，在這點(diǎn)上，MCU就可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上，遇到許許多多不必要增加的難題。方案2：采用STC52RC作為主控制芯片，該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間，可以方便地在線ISP下載程序，能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要，該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷，對(duì)于本任務(wù)已經(jīng)足夠，采用該芯片可以比較靈活地選擇各個(gè)模塊控制芯片，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出時(shí)間，有很好的實(shí)時(shí)性。綜上分析，選擇方案2，采用STC52RC作為小車的主控制芯片。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第53頁(yè)。二、系統(tǒng)方案論證與選擇6、電源模塊本系統(tǒng)中，需要用到的電源有單片機(jī)的5V，L293D芯片電源5V和7.2V，所以需要電源模塊提供穩(wěn)定的電壓。方案1：用7.2V的蓄電池給前、后輪電機(jī)供電，然后使用7805穩(wěn)壓管把高壓穩(wěn)成5V分別給單片機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片供電。這種接法比較簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)芯片L293D的VCC2電源比VCC1接入電源高，從而避免了控制小車電機(jī)的過(guò)程中出現(xiàn)混亂。方案2：采用雙電源。為了保證單片機(jī)控制部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的部分電壓不會(huì)互相影響，要把單片機(jī)的供電和驅(qū)動(dòng)電路分開(kāi)來(lái)，但是占用的空間太大，比較麻煩。基于以上分析，選擇方案1。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第54頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)1、主控電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第55頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2、光電對(duì)管巡航模塊單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第56頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用芯片L293D作為驅(qū)動(dòng)芯片，L293D是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、小電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。采用16腳封裝，中間的第4，5，12，13引腳為了散熱，是短路的。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第57頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第58頁(yè)。三、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)4、電源供電電路設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)全文共66頁(yè)，當(dāng)前為第59頁(yè)。四、系統(tǒng)軟件