单片机与C串行通信设计

目录HYPERLINK\l"_Toc164742484"1绪论1HYPERLINK\l"_Toc164742485"1.1系统开发背景和系统设计的意义1HYPERLINK\l"_Toc164742486"1.2设计目标1HYPERLINK\l"_Toc164742487"1.3设计方案的选择1HYPERLINK\l"_Toc164742488"1.4论文结构3HYPERLINK\l"_Toc164742489"2硬件系统设计4HYPERLINK\l"_Toc164742490"2.1硬件设计框图4HYPERLINK\l"_Toc164742491"2.2系统的硬件详细设计4HYPERLINK\l"_Toc164742492"2.3主要芯片的介绍6HYPERLINK\l"_Toc164742493"单片机AT89S526HYPERLINK\l"_Toc164742494"2.3.2A/D转换芯片MAX1877HYPERLINK\l"_Toc164742495"2.3.3D/A转换芯片TLC56188HYPERLINK\l"_Toc164742496"2.4各功能模块电路的设计8HYPERLINK\l"_Toc164742497"串行通信电路8HYPERLINK\l"_Toc164742498"单片机外围电路9HYPERLINK\l"_Toc164742499"2.4.3A/D转换和D/A转换电路11HYPERLINK\l"_Toc164742500"2.4.4LED数码管显示电路14HYPERLINK\l"_Toc164742501"键盘电路15HYPERLINK\l"_Toc164742502"电源电路15HYPERLINK\l"_Toc164742503"诚3庆软件系统设计鄙17HYPERLINK\l"_Toc164742504"吼3.1耻主程序流程图痕17HYPERLINK\l"_Toc164742505"锹3.2驰子模块程序设声计建17HYPERLINK\l"_Toc164742506"币时钟处理模块好17HYPERLINK\l"_Toc164742507"忌键盘处理模块妖18HYPERLINK\l"_Toc164742508"显示模块19HYPERLINK\l"_Toc164742509"外串行通信模块音19HYPERLINK\l"_Toc164742510"符4不系统的调试禽21HYPERLINK\l"_Toc164742511"授4.1取硬件调试赌21HYPERLINK\l"_Toc164742512"炉4.2淋软件调试资24HYPERLINK\l"_Toc164742513"5结束语26HYPERLINK\l"_Toc164742514"参考文献27HYPERLINK\l"_Toc164742515"致谢28HYPERLINK\l"_Toc164742516"附录29HYPERLINK\l"_Toc164742517"皱附录胡1.亦系统硬件电路宝图蒜29HYPERLINK\l"_Toc164742518"稼附录烟2.傻元件清单余30HYPERLINK\l"_Toc164742519"便附录介3际部分程序源代嘱码含31摘要屈本单片机系统沫采用盾AT89S5兔2床控制，整个硬港件系统由博A/D坚、金D/A缸转换裁、思LED责显示、键盘、督串行通信等模招块组成。本设术计只完成了单缝片机部分的开和发设计，没有斯设计外部的采符集和控制电路脆。因为没有外建部采集电路，目所以不能完成燕具体的测量功钳能，要完成具冬体的测量功能塞（如测量压力四、温度、湿度衫）还要配上外杨部的各种传感痰器采集电路和粘相应的软件。洞若配上采集电皮路和相应的软皮件就能将测量棚结果用钥LED浩数码管十进制狮显示出来，其浇中包括了葛A/喇D耗、少D/A态转换，还可以饲用按键来控制玩，进行人机对悟话；系统中设损置了搜5助个按键，其中慌1得个是复位键，其其余的娘4津个键，用程序宇来控制实现不鞭同的功能。之仍所以没有设计雁外部采集电路帜是因为设计了神外部采集电路内系统的功能就撕比较单一，不阀方便系统功能纠的外部扩展。鄙该系统还能实脂现单片机与前PC滔机的串行通信裕和编程的下载岁、软件设计的巡时钟显示。杀关键词：尖单片机暴AT89S5货2厨；走串行通信；谎A/D骨转换；肾D/A亿转换；慧LE壁D景数码管绘显示蛋Abstra予ct圾Itado客ptsAT除89S52蝇tocon巾trolt粗heSin倦gleCh仔ipmic灌rocomp树utersy麦stem,泛thewh接oleha塑rdware天syste幸misc院ompose齿dofA辅/Dand抓D/At挖ransfo鞭rmatio壳n,LED吓displ您ay,ke柄yboard蜂,seri美alcom金munica岁tion.夸Thede惹signh吊asonl棉ycomp道leted幻parto鞠fthe伶exploi岂tation束desig历nand归hasno泽tdesi架gnedt险hecir辉cuito澡fexte节rnalc孤ollect翁ionan约dcont贺rol.B弦ecause漠ofha说vingn暴otfin贿ished洲theex羊ternal休colle默ction烟circui伞t,the沸mater弓ialfu绩nction且ofme被asurin颜ghas挥notbe题enfin隆ished,叠inor扫derto孕finls攀hthe撒materi羡alfun掩ction誉ofmea称suring搏such负asmea孩suring绘thep回ressur洋e,tem劫peratu巷reor遇themo独isture滴,and刃itsho尺uldbe呼equip当ed厉with畅exter念nalse极nsorc梢ollect轿ionci蝇rcuit晒andth齐erele搭vants啄oftwar稻e.If圾collec嚼tionc惕ircuit台andt冒herel戏evant坝softwa枝reare晴equip助ed,it超canr育ealize鹰that搅theme伯trical微resul今tsare厌displ阀ayedb秩ynume只raltu歼beLED鞭inte梅rmof趣decima舌lsyst头em,in普cludin池gA/D糊andD/最Atran披sforma费tion,炼itals灌ocan崖becon教trolle盈dbyk节eystro室ke,ma展kesth拴eman-采machin玉econv匀ersati取on.Th肥esyst遗emis刷mounte记dbyf班iveke餐ystrok斥e,one秀resto钥ringk老ey,跃anothe经r陶four冠keysw淋hichc舅anbe葡usedt色oreal努izedi储fferen猪tfunc舍tions捏under掀the籍contr秤olof宁progra笑m.The输reaso捏nwhy呢theex爽ternal朴colle倾ction爽circui絮thas笼notbe熟endes尘igned包isbec虫auset库hatth璃efunc起tiono变fitw掉illbe会singl多eifi伟tisd觉esigne之dand渠itwil维lnot交becon撞venien叨ttos拳pread成thefu平nction跃ofth右esyst否em.He染rethe底whole萍syste主mcan对realiz窝eseri偶alcom源munica陕tiono赏fSing愿leChi功pMicy嚷ocoan难dmach轻inePC赤,the舒downlo左adof担progra庆mming,鼓thed炉isplay潜ofth方ecloc蛙kwhic呆hisd柏esigne诚dbys淘oftwar毕e.外Keywo旗rds:什Microc悔ompute累r蜓AT89S5济2筐;seri留alcom肃munica直iton;油A/Dtr左ansfor叛mation农;D/A滚tranfo足rmaito忆n;LED建numer烦altub惯edisp斑lay1绪论沉1.刚1难系统开发背景振和系统设计的蒙意义损自单片机出现退至今，单片机喜技术已走过了瓶近漫20杆年的发展路程酸。纵观恭20坛年来单片机发督展历程可以看哈出，单片机技奋术的发展以微蕉处理姥器涂(筋MPU饮)卡技术及超大规火模集成电路技嚼术的发展为先墨导，以广泛的福应用领域为拉淘动，表现出较且微处理器更具腿个性的发展趋袖势。与此同时守在市场上以单盾片机为核心控韵制器的产品更址是层出不穷，麦各种家用电器级、智能仪器仪鹅表、医疗器械要、机电一体化耻、实时工业控芒制、交通领域蜓无不用到单片抄机。从目前单伤片机的发展趋睁势来看，单片托机控制技术已旦成为电子设计保技术及计算机裹技术不可缺少文的一个重要部轻分，因此单片掀机系统在电子雷世界里有着较堵好的前景，进殊行单片机的系景统开发设计在甚当今电子领域夹有着重大的意谨义。令1.2普设计目标呈该设计要求实竭现：女（球1冰）、能够进行袭D/A桐转换功能；考（顾2州）、能够进行蹄A/D换转换功能；云（冒3霞）、设计串行赛通信接口，实叼现与递PC地机的通信；责（寸4构）、具有人机盘对话功能，可耐通过键盘进行狱输入；权（苹5阵）、驳LED吨显示器能够根猜据按键的输入镇进行相应的显格示；跳（胃6孕）、自制菠+湾5寺V慎稳压电源。插设计结果要求豪：既完成电路的设灭计，硬件电路棉应该设计出原野理图并画出搏PCB恶板图，完成软暑件程序的编写查（包括流程图倚和部分源代码教）脉。福1.坏3胶设计方案的选拔择忧根基设计目标停的要求，此系逐统可以采用以念下两种设计方荷案来实现。位方案一：设计糠的方框图如图诸1其所示：D/A转换低通滤波功率放大激励装置电源电路控制器单片机AT89S52PC机A/D转换电路采样保持电路多路模拟开关传感器电路被测对象D/A转换低通滤波功率放大激励装置电源电路控制器单片机AT89S52PC机A/D转换电路采样保持电路多路模拟开关传感器电路被测对象男图呜1烂护方案一设计方翻框图占从方案一的方慕框图中我们可柳以看出用此设哨计方案设计的凤系统由信号源捏即被测对象、耍传感器、多路果模拟开关、采梳样保持电路粥、挠A/竞D竹转换愁电路、控制电凑路、奴PC馒机、碧D/A角转换电路、低筐通滤波电路、森功率放大电路考、激励装置、迷电源电路等部宫分组成。此方跪案的特点是：质硬件电路的实悲现相当的复杂墓，用到的元器肿件也较多；而浴且整个系统的批控制过程用软梅件实现起来也荷比较的困难。屿总之是软件和籍硬件的实现都龄比较的复杂。魔方案二：设计歉的方框图如图率2育所示：外部采集电路A/D转换电路外部存储器按键电路LED显示电路控制器单片机AT89S52电源电路MAX232电平转换电路PC机外部采集电路A/D转换电路外部存储器按键电路LED显示电路控制器单片机AT89S52电源电路MAX232电平转换电路PC机D/A转换电路D/A转换电路喉图类2访方案二设计方呜框图在从方案二的设份计方框图中可穷以看出用此方胶案设计的系统捷由电源电路、蜓数据采集放大法电路德、欺A/D拘转换电路、辛D/A组转换电路、健MAX232闷串行接口电路歇、单片机外围善电路、略LED海显示电路、键芳盘电路等部分等组成。此方案号的特点是：硬纪件电路的实现需较为简单、所捧用元器件也较摧少、系统可以枪配上外部的各布种传感器采集采电路作为系统介的被测对象的积模拟输入信号史来源，如压力岛、温度、湿度拌的采集等等；投配上相应的模变拟采集电路和比软件就可以实墨现各种不同的乖功能、还能用告LED演数码管十进制颤显示相应的测皮量数据，如可邪以显示测得的页压力、温度、拍湿度；还可以倦实现和槽PC充机串行通信和骂ISP碌编程下载功能成，不需要编程雁器直接从怜PC码上下载程序。数对比两种设计晒方案，我选择永方案二来设计伍此系统，因为臣方案二的硬件宾电路比方案一哨较简单；方案崖二配上外部的问采集电路和相屯应的软件就可竭以实现各种不坝同的功能，而剖方案一只能实崭现一种功能；秩方案二的软件礼控制过程也比处方案一的较为腊简单和直观，送方案二的性能眼也比方案一的划稳定，所以选女择方案二来设框计此系统。绪1.4鹰论文结构膨本论文包括五叮个部分，分别愧为：量1皇.右绪论（隆系统开发背景胀、设计的意义序、设计目标和浸方案的选择等卵）；乞2壮.欺系统硬件设计万（包括各模块问的硬件电路设鞋计、主要芯片丘的介绍等）；代3壳.遮系统软件设计遍（包括主程序必流程图的设计唐、控制算法、停）；擦4无.寸系统调试仰（包括硬件、劈软件的调试）旦；滑5考.兽附录（包括硬职件整机原理图撕、元件清单、团部分源程序代老码）。线2蝴硬件系统设计柏2.1我硬件设计框图乳硬件电路的设扫计框图就采用思上面我们选择浴的方案二的设健计框图。如服图洒3献所示：外部采集电路A/D转换电路D/A转换电路外部存储器按键电路LED显示电路控制器单片机AT89S52电源电路MAX232电平转换外部采集电路A/D转换电路D/A转换电路外部存储器按键电路LED显示电路控制器单片机AT89S52电源电路MAX232电平转换电路PC机消图尚3多唇系统硬件设计竭框图澡本设计的主要浙硬件电路包括肤：电源电路、快A/D匀转换电路、卖D/A浴转换电路、单佛片机与复P下C熊机弱串行通信接口亮和风IS祸P声编程下载电路纸、单片机外围热电路、关LED祸显示电路、键帆盘电路等部分耀。点2.2渡系统的硬件详券细设计付系统的硬件详倍细图如手图牲4降所示：菊图穷4掌聪系统硬件详细变设计图金2.递3垂主要芯片的介套绍第2.义3稀.1晨单片机巨AT89S5式2悉AT89S5巩2箱是低功耗，高而性能污CMOS8艇位单片机，可回反复擦写符1000需次的惜Flash己只读程序存储亏器，兼容标准额MCS-51签指令系统及恼80C破51猛引脚结构，蒸其主要鞠特点递为捧：亦（盆1惹）、雄4丝0朋个引脚伞DIP-4撤0具封装朵，剥8kByt菠esFla汽s陶h赔片内程序存储铜器屿；强（君2杆）、端256by挪te谦s预的随机存取数宋据存储器猴（玉RA搬M促）腹；源（拴3汤）、充5演个中断优先剃级镰2腾层中断嵌套中缘断载；建（拉4宾）、邻2厚个里1千6环位可编程定时侧计数僚器喉,岸2疏个全双工串行为通信透接梨口输。项其引脚封装如婚图割5粪所示；主要引芒脚介绍如下：伸图耳5贷拖单片机征AT89S5狭2盟封装图丽（扶1非）瞧VC鸭C挖、骤GND拦电源、接地引慨脚；苹（射2胀）拌XTAL慌1藏、勤AXTAL2千益外部振荡器接哈入的两个引脚曾；窝（线3毕）圆RESET典斗迹复位信号输入纪引脚；发（纸4间）概RX景D女、糟TXDP3洋祥口能感作第二功能引叛脚用作串行通桑信接口输入、汉输出引脚；者（枣5颠）倾P0.妖1绘—穴P0.7狭数贺据栏/裤地址总线引脚皱；龟P1.拍0为—晶P1.7照一般的竭I/文O陷口遥；桂P2.0惨—农P2.7顷一般的识I/关口。仙2.乡3.2丧A差/D炸转换芯惩片壤MAX187悠MAX187抄是串行积12锡位翼ADC原,徐内含高速采样驶保持器和基准醋电源，缎3鱼条串口线，接性口标准与及ISP婚兼容，其主要茎特性如下：亿（幅1象）炉+踢5V肤单电源供电；伶（泻2抗）正常工作电猫流小于鞭1.5mA徐；娱（绑3蛇）最大转换时古间为驾8.健5急μ繁s膝，联采样时间为洋1.沸5养μ携s廉；经（床4讨）采样频率达猎75Kbps白，串行数据输颂出速率可达到移5MHz漆。抢MAX187秤的封装图如图刑6都所示：弃图提6唯MAX187叮的封装图务（挨1丑）哥VDD澡+5V讽电源；掘（杯2县）叉AIN林迷替模拟量输入，约电压范围苍0烧—宁—南VREF充；吉（付3丽）或操作模式选液择亩,矮低电平为休眠怠模式，正常操锻作模式为高电宏平或悬樱空详，笑高电时使用内舌部参考模式描，机悬空时禁止使闪用内部参考冻；腥（帆4乓）拴REF驻迟刊参考电压，内次部参考为牲4.096V天，使用内部参深考时此引脚对默地接一个逐4.棕7乏μ恳F石的电容。使用置外部参考时，甲接穗2.5旬V洗—慌VDD匆的基准俘电压；树（樱5越）诵GND洪接地引脚；魂（还6渠）滤DOUT围快数据输出引脚承；惕（宪7言）鸭师疑片选信号输入渐引脚；件（告8乱）达SCLK桂时钟信号输入英引脚，最高为食5MHz塞。认D/A基转换芯片裂TLC561旬8胜TLC561杜8械是可编程双路举12隆位呀数称/膜模转换器青，垮TLC561部8旅的掘特点寨：粱（乒1辆）蜻可编程至吩0.5LSB梁的建立时间杂；胳（颜2防）贪3吨线串行接口油；坛（栋4纠）皂高阻抗基准输驰入检；弟（匙5泛）主电压输出范围仿为基准电压的即两倍据。嘉TLC561胜8由的引脚排列如胸图齿7疲所示遵，曲各个引脚的功很能如下所述膊：斩竹图浇7TLC5禾618吼的引脚封装杏（培1哑）拾DIN伸数据输入赴；洞戒（扁2哈）史SCLK资串行时钟输入壁；沿塞（蹄3毯）定CS均芯片选择，低僻电平有效料；川碎（旺4戚）租OUTADA三C笑A骄模拟输出诚；饥谣（裕5衔）趋AGND洞模拟地堵；乖稠（剑6闻）姿REFIN孕基准电压输入鸭；劳陶（切7增）楚OUTBDA龙CB建模拟输出锅；伟愁（谢8刺）胸VDD充正电源船。崖2.倦4掠各功能模块电幕路的设计串行通信电路泛单片机与赵PC么机串行通信接赔口电路及编程笛下载电路如图期8脆所示：荣图梦8牌单片机与燥PC动机串行通信接链口的电路即本设计的串行迎通信部分主要笋是由脸MAX232西电平转换电路后和刃ISP撒编程下载电路充组成，其原理伐是：丑MAX232乡芯片把单片机还引脚的稳COMS狗电平（伶0扇—确5V影）转换为困RS232珍电平（棉-碍12V崭—厦+么12V胶），和AT89S5疫2弟单片机有一个鬼全双工的串行街通信口，而诉PC惑机有一个凑RS232匪的通信接口。厚只要用恭RS232丢D简型象9短针的引脚的双增边母头接到往PC什机上，而另一概头和亚MAX232穗相连接，灰MAX232氧的输出再和低AT58S5丛2翅相连就可以实额现单片机和疲PC匹机的串行通信裤[1]帅。具体连线妙如上图汪8丹所示，淡AT89S5窑2朴的串行通信引恒脚的冬TXD愁和图RXD誓分别接逆到龄MAX23管2键的语T攻1IN平和答T1OUT距上，裂MAX232仔的译R1OUT掩和圣R狂1IN怜分别接到气RS232酿的产2刚、旁3用上，直RS23很2贝的驾5慧脚接地。锯MAX232绳外围元件只有叼四个电容，根粪据踏MAX232孟的典型应用电谁路，可别取锤0.能1有μ胆F吗暂∕陶50V漆的电解电容波。剩ISP拍编程口和虽AT89S5萌2衰的连线为：腥AT89S5息2膜的寒P1.辈5莲、朝P1.6P惨1.晕7之、匀RESET购分别连接到赖ISP钟的旅3如、滨4倘、件5锁、嫁7陈脚上窄，隔ISP叉的嫩1坊、暗2史脚联合接电源穴9风、品10纳脚联合接地即深可吵.猜直接从上位机尤上下载可执行蒜的二进制代码仅文件，无须外阔加写读器心。硬D1辨为下载指示灯最，贤R1合为限流电阻，馆发光二极管的意压降为程2V重，电流取蔑5m佳A稻,蠢其阻值为：金R1=5-2成/0.005齿=60蝴0梯Ω渴，考虑到沾和愤IS恒P荷一起共电，在毯此炉取活1顿K金。弱单片机外围电塌路代单片机外围电邀路如图烈9揪所示：占图发9畅单片机外围电趁路运单片机外围电浪路由复位电路牌、晶振电路、撒外部存储器电争路组成。复位产电路采用上电亩和按键都有效鹰的复位电路。选此电路能实现掉开机和单片机邮在运行时的复对位，开机复位芳要求接通电源筛后，单片机自亏动实现复位操叨作，开机瞬间桶单片机的互RST茄引脚获得高电刷平，随着电容还C7陡的充电屯RST劫的高电平将逐肌渐下降。液RST福引脚的高电平裂只要能保持足球够的时间（蜘2束个机器周期）也，单片机就可杨以进行复位操酱作。此电路还宗可以实现单片将机在运行期间愚，手动呜来实现复位操个作，在晶振庙为妨12MHz香时，鸟C7性为策1搭0两μ恰F捐、女R1料为猜10K缩、圾R2捕为般1K创。单片机的时基钟信号为内部尽时钟方式，单米片机内部有挽一振荡电路，桐只要在单片机贱的夏XTAL1甩和办XTAL2锤引脚外接一石面英晶体振荡器些，就构成了自逝激振荡器并在头单片机内部产卖生了时钟脉冲骑信号，图中冻C5诱和锈C6色的作用是稳定观频率和快速起暮振，电容值选制为馒2品2使μ伙F饶[2]若。婆24C嘴02恨是外部存储器泪，它活的绞A0-A2刺管脚是地址脚依，当一个电路泳中有多个花I盐2鸽C狠总线元器件时培，单片机通过驶设置这三个管娃脚来区分是与揪那个元器件通幼信。现只有这读一个哭I蚀2逼C姻总线芯片，所膨以书P3.4矮和告P3.5退上传输的斧I哥2轿C怎信号只能是与浆这个芯片进行棚通信或[3]斜。我们将此三秋个管脚接地，僚表示其地址为腥000B预。骡2.尾4.3宵A施/D率转换和齐D/A抓转换电路铁A/D师转换和匹D/A兔转换电路如阴图幼1店0盖所示：删图浮10牢A察/D传和裁D/A夕转换电路使A/D贿转换电路主要纠由撞A/D缸转换芯片帐MAX187永和外围电容柴组成管；屈D/A诉转换电路主长D/A恶转换芯片挂TLC561浪8到组成，菊MC1403麦是为万TLC561庄8牧提供基准参考裳电压而设置的摧。枯MAX187苏是构12师位床A扛／茎D赌转换芯片，眼C20壶和尊C12闯并联起电源去棚藕的作用摄。为保证采样钩精度，最音好煎妻将母MAX187萝与叫AT89S5透2警分开供电适。经4谱脚为参考端接储一个割4论.耕7绞μ丰F僚的电容，这是好使用内部工4预.舞096V斧参考电压方式泊。输入模拟信律号的电压范围熔为价0央～短4勿.猎096V该，如模拟输入庸电压不在这个膨范围要外加电历路进行电压范科围的变换。仅其工作过程是撇：使用内部参蜡考时，引电源开启后柏，嫌经过低20ms养后参考引脚的接4徐.肝7艘μ裂F肤电容充电完成罩，可进行正常摘的转换操作。级当为低电平时样，在下降沿耍MAX187昼的周T昏／不H租电路进入保持光状态，并开始丙转换，滔8谋.墨5爱μ赴s议后迁DOUT虎输出为高电平撤作为转换完成滔标志。这时可割在浅SCLK逗端输入一串脉此冲将结果冒从煮DOU践T洒端移出，读入垦单片机中处理附。数据读取完伟成后将置为高略电平。要注意赌的是：在置为掘低电平启动凶A/D壮转换后，检测另到关DOUT粥有效（或者延骤时鹅8.续5厘μ父s乏以上），才能章发补SCLK咳移位脉冲读数舌据，傍SCLK妥至少为撒13他个排，晓发完脉冲后应呜将置为高电平维。陡MAX187廊完整的操作时求序如图所11愤所示。骂图腰11爆MAX187鹊的操作时系膛D/A衫转换电路主要案由舰D/A扭转换芯片酸TLC561塘8民组成，贡TLC561割8您是带有缓冲基帝准输入的可编导程双路伍12孩位缎数纹/乌模转换器。炕TLC561土8集的内部结构如抢下图图恋1挪2左所示，竿TLC561袭8别由赴1附2币位端的浸A/折D廊转换器生、脸A求逻辑控制器、绸双缓冲寄存器犹、躲1妙6歉位移位寄到存器、上电复教位电路及寄存熟器碎A芳、梅B苍组成。上电复优位功能可确保琴重复启动丢。穷DAC案输出电压范围爽为基准电压的剑两倍，其输出周极性与基准电幕压输入相同瞧；基准电压来讲自基准电压芯渐片宜MC1403岂的输出端，其兴输出基准电压炕为钞VO=2.5予V+0.02肿5V吨，东上电时内部电省路把筋DAC柔寄存器复位至补0蚂，榨输出缓冲器具轨有可达电源电惰压幅度的输出裹。携图假12坟TLC561脊8挣的内部结构胸16必位的数据中，予前查4茂位（羊D1钓5侍—钉D12坝）为编程控制惑位，其功能如挪下狂表棒1府所示；若后付1红2抄位（而D1开1换—洲D罪0赚）崇为数据位，用输于模拟数据的毁输出。从卸表做1第中可以看出两，廉TLC561佳8烂可工作在三种括数据传送方式厦。锯TLC561棉8虚的最大串行时怨钟速率为勿：薪f(SCLK息)max=1侮/[tW(C执H)mint咳W(CL)m脂in]=20然MHz绩数据的更新速减率受片选周期陕限制，此跃时夏tp(cs)申=16X[t减w(CH))逃+tw(CL阳)]+tsU撞(CS1)=姐820ns傍对于满度输入残阶跃跳变，移舍位寄存器接至疫12母位寄存器的建砌立时间限制了皇更新速率。表草1垫可知建立时间冬可选为惭3乏μ相s堪或度1与5追μ弦s周。物当片选赠（羽C怒S柿）袭为低电平时，抵输入数据由时尝钟定时，以最巧高有效位在前知的方式读入批16握位移位寄存器盏，胜SCLK浸的下降沿把数爷据移入寄存器晒A会、革B爽，然后丧CS卫的上升沿把数射据送到惧12名位珍DAC条转换躁器。所花有挺CS南的跳变应当发毅生在豆SCLK厌输入为低电平岭时茶。剑D1贝5射—切D12羊编程控制位如脚下锣表予1峰所菠示筒,刘TLC561概8增的时序如感图茎1士3梁所示。罪图内13TLC狱5618翁的操作时序庭表质1D15殿—碌D12偏编程控制位的隶功能希编妹岁程稼啊位沾代蓬贱码汁纵功算秤能自D15陈D14毫D13慰D12饭1秘X先X蜜X移把串行接口寄泥存器的数据写多入锁存勒器畜A舒并用缓冲器锁雁存数据更新锁羊存耗器踪B号0构X夕X剃0创写锁存右器值B诱和双缓冲锁存富器绿0禽X横X据1车仅写双缓冲锁佳存器叠X旱1辨X抬X牲1般4尤μ抵S中建立时间鞋X长0葛X岩X惊3蝇μ徐S贿建立时间溪X周X炕X施X括上电（观Powe虏r州－面u衰p店）操作忽X丝X口1跟X隔断电（崭Powe炒r暮－隆down筑）方式概LED垮数码管显示电摇路柜LED型数码显示电路南如图桥1罚4胀所示：窑砖班图摊14LED喇数码显示电路幅LED蜓显示电路由赖74LS13书8阶译码器，三极云管放大电路，管限流电阻电路宿、共阳极良LED昌数码管、驱动双共阳互级接LE钳D误数码管的鞭74LS47主等组成。电路言的工作原理婚是莲3象—创8福译码器将单片所机输出的三位念二截进制代码不同筒的八种组孤合稻“罗翻券译辰”讲成不同的对应伸输出信号，其碗对应的旱8识种组合分别与僻一个输出对应罩，灵8辅个输出在任何瓶情况下都只有存一个有效，在弯此我们只用其社中低的汗6扎种对应信号。矿因为只肆有样6懒只数码管；分怖别用来选卷择过6冤只数码管到底什哪一只被点亮件，如输出输木入业ABC=00拥1爹时，则第一个郊数码管被选择姑点亮；睡ABC=01昂0证时，第二个数睬码管被点亮，狸其余的依此类遥推。采用逐个裤扫描哪探个估LE肌D澡被点亮，由于勤人的视觉具有割残留效应，因撒此感觉不到闪觉烁泳[4]赢。同夺时乌74LS4昌7雅将单片机送来犹的顿BC峡D协码翻译修成臣LE成D递显示死该览BC掩D侵的七段信息输餐出。驱动共阳栏的溉74LS4剧7各数码是低电平件有效，当京输入麦的段货为逻钉辑山“鼠0伶”后时，对创应译LED通的段走才辉点鸡亮。滤如闸74LS4若7访的输入熟DCBA=0从001紫时，它转换为间十进制就勿是书1狠，那么此时选刘中的数码管就碗要显示十进制幼的丈1孕，那对应的输愉出就央abcdef欢g=0110貌000固，其他情况是乱依此类推。图字中三极管起驱恩动殖LED荐的作用，电阻冲用作限流作用沉，取三极管基怕极限流电池阻铜1烟K烘，诵LE候D雕限流电逝阻陪10敢0的Ω失。键盘电路酿键盘输入电路触与单片机的连志接电路如晋图色1坛5鉴所示：榜图蜂1饭5坛键盘电路现键盘用以控制给程序的执行时童数据的输入或霸是特殊功能的蝶设置及操作，扣在此设计中用式到妖5梢个按键，在硬例件电路上采用粗AT89S5尿2尤的下P2仰端口的酬5巧条驰I/O鞠线当作输入用缝，用程序来控蝶制，在键没有谋按下的时候对以应的输入端为较高电平，当有食一个键按下时闸对应的输入端贺为低电平，经骆过轮流扫描判肃断输入端是否话为低电平，便掏可以知道是按先下了哪个键洋[4]三。当按下复位文键时系统复位诉，单按下功宪能宁1结键时发光二极她管顿D5炭闪销动渡2苦次，当按下功液能团2舌键波D5府闪胸动务3蜂次，当按下功梯能桐3物键鹊D5秆闪汉动哀4顶次，相应的按梨下功暂能俭4麦键古D父5争闪伏动都5作次。图中的电梅阻为上拉电妙阻想,啊在此我们选择觉阻值扣为酷10德K乘。电源电路宗电源电路如图悉1任6档所示：骗图默16扶电源电路殿电源电路是整细个系统工作的敬能量来源，主旁要由变压器、紧桥式整流电路下、滤波电容电允路、低功率三忘端稳压器法LM7805奉等组成。上图腰中我们设计的摊是系统中所需辈的作+5V梁的电源。其工侧作原理是变压挂器把市电俗220V趋的交流电降压胆为低压交流电括，通过桥式整贯流电路把低压括交流整流为含圣有脉动和谐波欲成份的直流电纺，再通过滤波怪电容把其中含豆有的脉动的交颠流成份滤出，月就成为平缓的而直流电，直流验电压不够稳定升，它再通过三旺端稳压器赤LM7805掘把电压稳定在逆一个基本不变乌的数值上，期LM7805章输出的稳定的歼电压婆就可以作系统眠的电源用了。狗3佩软件系统设计真3.亲1甜主方程序流程图员系统由屡AT89S5莲2蝴单片机作为中分央控制陡器煎,盗控制各功能模册块的正常工作定及数据的接收读和处理。系统六分为五个模照块毯,非分别为：时钟籍、串行通信、姜键盘扫描、显福示子程序。但扰在此我们没有坑外部传感器采菊集电路，因而峰不能进行熟A/D伙和嫩D/A版转杨换样,吉整个软件系统推是这样来设计光的：首先上位弯机编辑好源程钳序再转换为相贸应的可执行的脉二进制代码文潮件由串口通信译程序经过串口欠传送到单片机丙中存储。通过窝按键来控制系说统的功能，主鸦程序的流程图乱如图所插17蜓示：开始开始系统初始化系统初始化键盘处理子程序键盘处理键盘处理子程序键盘处理时钟时钟处理子程序时钟时钟处理子程序串行通信串行处理子程序串行通信串行处理子程序A/D、D/A转换A/D、D/A转换LED显示LED显示返回返回图17系统主程序主程序流程图图17系统主程序主程序流程图菠3.匙2导各遇子模块程序设单计时钟处理模块脊时钟子程序的资流程图如图因18蚂所皆示龟:开始开始定时中断10ms定时中断10ms是否为60?是否为60?辅倒尾叛杀脆Y招联涝销N是否为60?是否为60?掀菌肺核象肆姥疾N卫孟忧昆Y寺格鞠拌小时加1,分钟复位小时加1,分钟复位是否为24?苦矮脱渣妈Y是否为24?稿挖敌太Y性脖N秒加1,毫秒复位分钟加1,秒复位秒加1,毫秒复位分钟加1,秒复位终罪蝇载Y小时复位返回小时复位返回款图退18花疗时钟流程图键盘处理模块毕设有誓5委个按键分别由章P2.3捐—菠P2.7糊来检测，当开秤关被按下时粱为贴“初0掏”勾电平，因此要涨取反向和禽0X喇0F葛作毁AND让运算，但同时赞只能按下一个奇键，其源程序助如下所示：邪//one矛keyde鲁tect按Void绳Input扣key1(v陕oid){新Byte妨keyt除mp;则Keytmp僚=~(P镜2.3-P2蛋.7)&福0x派0f它;裕/彩/劫”陵0闭”送:activ锋e牲If(ke晚ytmp=粗=1)摘k纷eydata调=KEY映1;树Elsei懂f(key幕tmp==音2)k半eydata塌=KEY2刘;卸E紫lseif婆(keyt头mp==4佩)ke中ydata浸=KEY3;胶E凑lseif潮(keytm剪p==8)寨key售data=稿KEY4;醋E辫lseif安(keytm缓p==16受)key山daata慌=KEY5;}显示模块炒显示模块程序鸭的流程较简单等，在此就不画染流程图，其源带程序如下所示故：严void海ScrShi炮ft(uch俗arkey巷Index)爸蛋/垂*刚六位数码管顺且序左陶移脂*/{侍uc聪hari;饼朗夸禁fo默r(i=5;搁i>0;i-肌-){观胖Disp燃layArr冤ay[i]=陶Displa售yArray粥[i-1];雨}凉Di沟splayA蒙rray[0胁]=c_ke同yCode[究keyInd窝ex];格} 剑void毒Clear垃Scr(vo忆id)候馅蚁构衣/到*抚清侧屏殖*/{宪uc航hari;仁凯且葬fo聋r(i=0;蚁i<6;i+咐+)童沃{咏勒Disp蔑layArr困ay[i]=歇0x00;芹}黑梁电}串行通信模块掩串行通信子程航序的流程图如骆图践19桐所示鸡：开中断开中断串口是否空闲?串口是否空闲?剑救可涨称Y六臂垂丈N发送数据发送数据接收数据接收数据关空闲信号关空闲信号返回返回絮图施19岗串行通信程序贵流程图4系统的调试能4纵.辛1要捐硬件调试骄硬件的调试包议括：扰PCB注板的设计和制眉作、元件的装帽配、电路中各寺部分电压和电叫流的测试等。孤其中难点是季PCB咸板的设计和制忘作。因献为露PCB蚁板的设计要涉顽及到元器件的俩封装，阶PCB扶板上元器件的音封装和我们买纯来的元器件的恢封装不相同，和系统将无法装暂配，即使能装届上元件，系统腐也将不能工作趴，设计将不会绍成功。门PC斧B陪板的设计的主玩要过程如图唇20毁到图誓22露所示。在原理完图中元件封装螺正确的情况下施创建网络表。揉把网络表导入嘉PCB个文件，修改封俭装中出现的错楚误直到完全正夸确为止，在妙PCB将板中排放元件俯封装的合适位挨置，然后自动框布线。经过以惭上几个主要的帆步骤设计出如朽图托23角和图支24趋所示的杆PCB溪板图。括图快20泡磨网络表导入伶PCB耻板图文件撇图惊21稠辅更奶新魂PC肯B挑板元件封装错扭误显示对话框朵（有错）毛图杯22张育更新凤PCB谱板元件封装错霞误显示对话框葵（无错）股图孕23超电源部分察PCB蔽板图恒图忠24露捕整知机胃PC筋B洞板图厨4披.视2粥煤软件调试液在整个软件系侧统中包含了时洲钟模块，键盘摘处理模块，串溉行通信模块户，预LE叔D竿显示模块，由赛于没有输入和管输出控制器，系在编译时在主透程序中未加苦入麻MAX18抬7剩和赞TLC561价8矛处理程序，唇编译结果如照图屑2刷5残所示：愁图例25忽愁程序编译结果厌图境程序执行结果溉如秩图欲2阀6迈所示：暴图涝26叔气程序执行结果知图5.结束语揪本单片机杏开发系统的设柳计思路与方法权新颖，它可满译足单片机初学像者、在校学生姨课程设计、毕橡业设计、电子龟科技制作使用淋，也为单片机段研究开发人员卷创造了很好的紧开发环境，以驻节省大量的开鸽发时间，它的暴适用性很强，午经过反复验证渐，仿真，并做骨好电路板，可船直接生产使用治。参考文献墨[1]延亦陈明荧累．胶805欠1字单片机课程设屈计实训教材兰[M]木.露清华大学出版栋社捐，之200挎4干：贼2运8宇—管43唤.驶[2]派秦实宏，周龙译等喊．鹅单片机原理与关应用技术衫[M]酱.撇中国水利水电世出版社扎，忘2005案：故3葵5羞—哈50期.善[3]筑求是科技石．冷单片机通信技肃术与工程实践谁[M]愧.凯人民邮电出版首社兆，做2004段：趣1艺2视—灶14瞒.报[4]冻求是科技句．宿单片机典型模饲块设计实例导透航磁[M]铁.训人民邮电出版误社律，翼2004乓：枕12则2参—扁135拴.汉[5]密马忠梅等尚．澡单片机的使C奋语言应用程序积设计缸[M]卷.池北京航空航天磁大学出版社夸，弟2003刊：吗3津7惕—举39跪.归[6]角杨将新，李华收军等忆．早单片机程序设捏计及应用叼[M]薪.摔电子工业出版吹社永，肥2006放：音14始2芒—透154这.悼[7]乘范风强，兰蝉耀丽蹦．霸单片机语言仁C51恋应用实战集锦诱[M]位.便电子工业出版引社闪，赔2005歼：买21碗2钓—庙234嫌.按[8]慎胡汉才鸟．吊单片机原理及怠接口技术奇[M]曾.闪青华大学出版聪社，志1996中：题13绳2轨—芦145出.挑[9]吸刘迎春莫．另传感器原理裹—疗设计与应用睁[M]絮.解国防科技大学刺出版社，话2005航：躲12波2怜—盖154易.财[10]竞赵亮，侯国锐殊等凑．挥单片机对C慢语言编程与实梨例免[M]虚.宋人民邮电出版燃社，湖2003怖：衰5提2缘—价84甚.爽[11]奴何立民孙．吼单片机与嵌入已式系统应用女[J]慧.苗北京航空航天让出版社，督2003跌：程14骨2禁—妇164档.招[12]拾夏路易等枪．垦电路原理图与秀电路板设计教凑程霉[M]翁.吃北京希望电子锻出版社虑，组2002桂：幸22斜2捧—六284演.致谢歌经过几个月的爷努力，我按时案完成了毕业设绞计。毕业设计皂是对大学四年揭所学知识的综于合应用，也是鼻理论走向实践愿的第一步，在暮此设计过程中球，我更深刻地勉理解了设计的衫概念，扩展了蛮知识面，加深亮理解了某些知乡识点，提高了培独立思考和自条学的能力，更水重要的是提高信了实践能力，妖为以后走向工搭作岗位奠定了薯基础，这将使长我终身受益。能当懂得很多以速前没有弄懂的园知识时，心中素充满了欣慰。纪在此首先感谢袜母校的辛勤培吨育之恩；其次劲，感谢物理学墨与电子信息工催程系给我提供印了很好的设计加环境，使我的烈设计得以顺利资的进行。最后孤，感谢设计指疑导老师，他渊编博的专业知识喂，严谨的治学迫作风，育人求奴实的工作态度拘都体现在这次畏设计的指导中班；每当我遇到闸困难时，他总叛是耐心细致地刷给我讲解，帮督助我度过一个梁又一个难关，奉使得我的设计芒能有条不紊的尼进行。对在整亚个毕业设计过歼程中，方老师势给予的指导和享帮助，我表示电衷心的感谢；王另外系上其他嘱老师和同学都唱给了我大力支亡持和帮助，对伴这些老师和同尼学表示诚挚的雾谢意；谢谢你脑们稳。在未来的工捉作和学习中，域我将以更好的府成绩来回报各轧位领导和老师依。附录蜜附凭录磁1.嫌系统硬件电路箭图前抬系统总的硬件幻电路图如暂图孔27洋拘所示：饱图击27姜系统乏硬件整体原理兵图讯附碧录脊2.回硬元件清单表3元件清单做元件编号抢元件名称牌元件型号丙数量棒1蜜单片机笼AT89S5酸2尝1氏块祸2粘A/D喊转换器涝MAX187军1幅块关3盛D/A尸转换器肃TLC561横8炒1驾块洞4央将渠存储器芯片你24C顿02械1虾块寸5计串行接班口橡9服针母头玩RS232死1夺个岔6各电平转换芯片粥MAX232筑1芬块扰7年三端稳压器锈LM7805土1蚂块赞8舅君2.5V恳基准电压芯片键MC1403没1顾块傅9摊3彻—择8判译码器荣74LS13势8董1捏块惨10殖共阳极数码管沿驱动器叫74LS47蛾1淡块仓11蛾变压器练7.5V热1散个妈12唇桥式整流器础BRIDGE拐G1贼1唱块逐13短ISP汽编程接口夜ISP盆1幼块明14状共阳极数码管步LED锐6匹个愚15性三极管瑞PNP烫6备个中16研发光二极管变红飞渔光处2私个射17肃电解电容袄220米0箩μ也、丈4旱7登μ剑（智各细1粱）皱、爸4.琴7全μ凑（吧2勇）旋、膝0.0劫1四μ女（它4枯）墓8怒个隙18菌无极性电容刑2华2表μ节（巧2之）安、或1郑0案μ赠、污0.兴7柜μ坏、核0.哥1谢μ普（海各廉1把）呜5惯个金19宜电阻沿10壶K辩（庙8升）碰、腿1它K展（突9渴）衣封、森100选6倒Ω白（皇7薯）搞2勒4创个比附耳录馆3.祸烫部分程序源代仪码/*碌*孔兽本程序集成了裕与暂P受C主通信的串口服兼务程序，所有重按键的功能也耗可以通扮过约P皇C小机的控制软件企实现。状态也声可以反馈到此柜*皮匆控制软件上。*运*倍你资源配筝置搏:Timer诊0历用于为系统提印供时基疤；班Timer番2捎用于串口波特打率发生器。呢*沫2牢个中断源，其话中一个巨为炭Timer长0拆，另一个为串阔口中断，主要户完成倦与渡P待C收机的通信。*/法/*****钞******唉******炕******歪******以******庙******资******骄******块******风******全******喷**/岔//////税//////封//////叠//////杰//Begi套nning旨ofPro骂gram//贫//////捧//////圈//////嗽//////壮///常/*****破******帽******过******李******鹿******圣******卵******炒******觉******真******社******敞**/币//#inc列lude"答at89x5燃2.h"居#inclu起de<re也gx52.h驶>些#inclu搅de<in式trins.曲h>伯#defin相enop揭_nop杠_()税日思#defin包euch缎aruns完igned性char租恳#defin佳euin若tuns于igned嗽int禾#defin璃eSCA辉N_CYCL熊E500宇/*****毯******庄******益******絮******旱******肃******昨******社******标******咐******信******掉**/颜/*Cons签tantT厘ables*物/肾static伴const酬char披c_keyC红ode[16寄]={0x0奸1,0x02据,0x03,组0x扣0a悔,犁厌/泽*亦键讲盘督1,2,3,葬A*/似悬骨雷饿麻0x0恳4,0x05赚,0x06,羽0x0b,拾杂军/惠*价键环盘睬4,5,6,纷B*/广肉己箩撒缘0x0挺7,0x08用,0x09,仇0x康0c反,名景粉/乖*肚键嘉盘偶7,8,9,蜡C*/贤曲法手乏甜0x0御e,0x00跑,0x胁0f赢,0x0d}悲;馒懂/上*霸键兄盘笋*,0,#,消D*/亮/*Cons芽tantT凳ables号Over*/文/*****哑******符******倚******锋******领******石******颈******软******臣******相******断******穗**/摇//****封****D忌A福转偷化愧DAC561费8捆sbitD蛙IN=P1^指3;沫/乏/其定蔑义吨P1.逼3鹅为串行数据口奔sbitC胸LK=P1^夸4;厦//P1.违4辣为串行时钟端住sbitC袋S=P1^肌5;倡//P1.路5窃为片选端钩//****瓣*****A连D汇转决化真MAX187妈sbit略SCLK=供P1^6;很葵//MAX1革8妹7捞时钟更sbit鼻CS187=胸P1^7;味改//MAX1喉8穿7重片选区sbit壮SDOUT=科P3^0;嗽酷//MAX1探8食7教数据输出诱/*Syst死emVar坐iables推*/使uintk遣eyFlag歌;文付稀打级姐uchar宗hour=1悬0;min=朱0;sec=巩0;拔uchar平Displa三yArray缘[6];姓妻static柜uchar丘LEDFl牌ag=0;减bitLE驾DCycle躁100msF任lag=0,杨LEDCyc辰le500u犯sFlag=建0,LEDC呜ycle10龙msFlag匪=0,LED业AutoFl娃ag=1,L监EDKeyF顺lag=0;幅static洪uchar出s_mus娇icCoun寄ter=0x封00,s_t员ableCo铲unter;题uchar壮Int0Fl阅ag,TH0秋Global看,TL0Gl免obal;扯uchar捕UARTKe蓝yFlag=坏0xaa,m氏odifyT茧imeFla购g=0;扣/*Syst赌emVar到iables镜Over*浑/棒/*****松******欣******甘******罗******邻******建******细******希******妄******背******计******匙**/冶/*Syst喇emFun毅ctions更*/练voidL龙ogin(v逗oid);壮voidM庭ainSys献tem(vo邪id);蔬灯/厨*麻系统主程鸦序灭*/双voidS志canKey代s(void林);昨注/绍*横扫描键盘模付块卵*/视uchar哭KeyJud息ge(voi组d);银石/识*破按键预处叠理志*/拔voidK躁eyHand捷le(uch拘arkey豆Index)今;/例*饮按键处理模股块告*/选voidL蛮EDHand顷le(voi股d);沉晶/江*惯流水灯方案选绘择穷*/疮voidA哄utoSho梨w(void珍)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