单片机开发板设计课件

第13章单片机开发板设计

本章主要介绍单片机应用系统的设计思想、设计理念和设计一个单片机应用系统要考虑的一些问题。本章中还介绍了笔者自主设计的一款基于proteus仿真平台的单片机开发板第13章单片机开发板设计

本章主要介绍单片机应用系统的设计113.1单片机开发概述

单片机应用系统的开发是以单片机为核心，选择一定的外部电路，并进行软件设计，从而实现特定测量及控制功能的应用系统。一个完整的单片机应用系统设计包括分析测控系统、单片机选型、硬件资源分配、单片机程序设计、仿真测试并最终下载到实际硬件电路中执行，其中单片机的选型、资源分配及程序设计是整个系统设计的关键。13.1单片机开发概述

单片机应用系统的开发是以单片机为213.1.1分析测控系统

①可行性分析可行性分析主要是分析整个设计任务的可行性。②系统总体方案设计当完成可行性分析并确认方案可行后，便可以进入系统整体方案设计阶段。13.1.1分析测控系统

①可行性分析313.1.2单片机的选型

在进行正式的单片机应用系统开发之前，需要了解各个不同型号单片机的特性，从中做出合理的选择。在单片机选型时，主要需要注意以下几点：①根据应用系统对硬件资源的要求，在满足性能指标的情况下，尽量选择硬件资源集成在单片机内的型号13.1.2单片机的选型

在进行正式的单片机应用系统开发4②调查市场，尽量选用广泛应用、货源充足的单片机型号，避免使用过时或缺货的型号，使得硬件投资不过时。③对于手持式设备或其他需要低功耗的设备，应选择低电压、低功耗的单片机型号。④在条件允许的情况下，尽量选择功能强的单片机，这样便于以后的升级扩展。⑤对于商业性的最终产品，尽量选择体积小的贴片封装的单片机型号，这样可以减小单片机板面积，从而降低硬件成本。②调查市场，尽量选用广泛应用、货源充足的单片机型号，避免使用513.1.3硬件资源分配需要注意以下几点：①如果单片机的硬件资源丰富，尽量选择使用单片机内部集成的硬件资源来实现，这样可以提高系统的可靠性。②对于一些常用的功能部件，尽量选择标准化、模块化的典型电路，这样可以提高设计的合理性，确保系统设计的成功率。③合理规划单片机的硬件及软件资源，充分发挥单片机的最大功能。④硬件上最好留出扩展的接口，以方便后期的维护及升级。⑤要仔细考虑各部分硬件的功率消耗及驱动能力，如驱动能力不够将导致系统无法正常运行。13.1.3硬件资源分配613.1.4程序设计

主要需要从以下几点来考虑。采用结构化的程序设计，将各个功能部件模块化，用子程序来实现，其优点是便于调试及后续的移植和修改等。合理使用单片机的资源，包括RAM、ROM、定时器/计数器、中断等。除非特殊要求，尽量选择使用C语言来进行程序开发和设计，这样可以使程序易懂，便于交流和后期维护。程序中应添加注释，提高程序的可读性。13.1.4程序设计

主要需要从以下几点来考虑。713.1.5仿真测试

单片机仿真测试和程序设计是紧密相关的。可以选择Keil公司的μVision系列、Labcenterelectronics公司的PROTEUS等编译仿真环境，也可以选择硬件仿真器进行在线调试。13.1.5仿真测试

单片机仿真测试和程序设计是紧密相关813.1.6实际硬件测试

当程序设计通过后，便可以将其下载到单片机中进行硬件电路测试。在实际硬件电路测试阶段，主要检查单片机程序和外部硬件接口是否正常，单片机的驱动能力是否够用，以及整个硬件电路的逻辑时序配合是否正常等。硬件测试通过后，便可以投入使用或生产。13.1.6实际硬件测试

当程序设计通过后，便可以将其下913.2单片机开发硬件设计

本书设计的开发板能进行12个实验，分别为：流水灯、数码显示、ADC0804模数转换、单键识别、4x4矩阵键盘、DAC0832数模转换、蜂鸣器、RS232串口通信、DS18B20温度采集、IIC总线、8x8点阵、LCD1602显示。13.2单片机开发硬件设计

本书设计的开发板能进行12个1013.2.1开发板基本配置

1、6位数码管（做动态扫描及静态显示实验）；2、8位LED发光二极管（做流水灯实验）；3、RS232通信接口（可以作为与计算机通讯的接口同时也可作为C51下载程序的接口）；4、蜂鸣器（做单片机发声实验）；5、ADC0804芯片（做模数转换实验）；6、DAC0832芯片（做数模转换实验）；7、DS18B20温度传感器（做温度测量实验）；8、AT24C00芯片（做IIC总线元件实验）；9、字符液晶1602（做LCD字符显示实验）；10、4*4键盘另加四个独立键盘（键盘检测实验）；11、8*8点阵（做点阵实验）。13.2.1开发板基本配置

1、6位数码管（做动态扫描及11开发板端口分配表

表13.2.1开发板端口分配表开发板端口分配表表13.2.1开发板端口分配表1213.3实验指导

13.3.1流水灯实验

一、实验目的1、熟悉开发板的基本操作；2、初步了解单片机I/O口基本操作方法；3、学会控制延时函数的延时时间；4、结合程序的调试掌握keilc编译软件的基本使用方法。13.3实验指导

13.3.1流水灯实验

一、实验目13实验原理图图13.3.1流水灯原理图实验原理图图13.3.1流水灯原理图1413.3.2单按键识别

一、实验目的1、了解I/O口输入输出功能；2、了解单键按键识别原理。13.3.2单按键识别

一、实验目的15实验原理图图13.3.2单键识别实验原理图实验原理图图13.3.2单键识别实验原理图1613.3.3数码管显示

一、实验目的练习进位操作，了解数码管的静态显示和动态显示。13.3.3数码管显示

一、实验目的17实验原理图图13.3.3数码管显示实验原理图实验原理图图13.3.3数码管显示实验原理图1813.3.4A/D转换实验

一、实验目的1、学习如何用单片机控制ADC0804芯片进行模数转换；2、掌握数码管动态扫描原理。13.3.4A/D转换实验

一、实验目的19实验原理图图13.3.4A/D转换实验原理图实验原理图图13.3.4A/D转换实验原理图2013.3.5D/A转换实验

一、实验目的学习使用单片机控制DAC0832芯片进行数模转换。13.3.5D/A转换实验

一、实验目的21实验原理图图13.3.5D/A转换实验原理图

实验原理图图13.3.5D/A转换实验原理图2213.3.6蜂鸣器

一、实验目的学习、掌握控制蜂鸣器发声的原理。13.3.6蜂鸣器

一、实验目的23实验原理图图13.3.6蜂鸣器实验原理图实验原理图图13.3.6蜂鸣器实验原理图2413.3.74*4矩阵键盘

一、实验目的1、学习掌握矩阵键盘的扫描原理；2、掌握数码管的静态显示原理。13.3.74*4矩阵键盘

一、实验目的25实验原理图图13.3.74*4矩阵键盘原理图实验原理图图13.3.74*4矩阵键盘原理图2613.3.88*8点阵

一、实验目的1、学习掌握点阵显示图形的原理；2、了解视觉暂留原理及其效果。13.3.88*8点阵

一、实验目的27实验原理图图13.3.8点阵实验电路图实验原理图图13.3.8点阵实验电路图2813.3.9LCD1602显示实验

一、实验目的1、了解LCD1602的显示原理；2、学习掌握LCD1602的控制步骤和方法。13.3.9LCD1602显示实验

一、实验目的29实验原理图图13.3.10LCD1602显示实验原理图实验原理图图13.3.10LC