单片机开发板制作

单片机开发板的设计与制作摘要：在学习单片机的过程中，通过做了一系列的实验，从而比较容易地领会了单片机哪些枯燥、难懂的专业术语，而且此次设计的单片机开发板弥补了市场上常见的单片机实验板的一些不足，有针对性地面向最终的实用控制功能，使整个开发板分解成若干个小模块，并且每个模块引出了一些引脚，这样使用者就可以根据自己的需要连接自己的电路，增加了开发板的灵活性。本单片机开发板包括：单片机最小系统、A/D电路功能模块、D/A电路功能模块、串口、2位数码管、驱动步进电机电路、4X4键盘、液显(1602)显示功能、温度测量功能、喇叭等功能模块。通过以上的功能模块可以完成基本的单片机学习实验。关键词：单片机开发板，模块，功能，实验MCUdevelopmentboarddesignandproductionAbstract:InthestudyprocessofMCU,Bydoingaseriesofexperiments,Soitcaneasiertounderstandwhichofthemicrocontroller’sboringandhardtounderstandterminology。Andthedesignofmicrocontrollerdevelopmentboardmadeupacommonmarket’smicrocontrollerdevelopmentboard’sanumberofinadequacies,targetedfortheendofthepracticalcontrol,Sothatthewholedevelopmentboardbrokendownintoseveralsmallmodules,Andeachmoduleraisesanumberofpins,Sothatuserscanconnecttotheirownneedsaccordingtothecircuit.SoyoucanusetheMCUdevelopmentboardbecomemoreflexible.TheMCUdevelopmentboardinclude:MinimumSystemofMCU,A/Dcircuitfunctionalmodules,D/Acircuitfunctionalmodules,serial,2-bitdigitalledcontrol,driveasteppermotorcircuit,4x4keyboard,LCD(1602)display,temperaturemeasurementfunctionmodules,Speakersfunctionmodulesandsoon.ThroughtheabovefunctionmodulestocompletethebasicofMCU’sexperiment.Keyword:Mcudevelopmentboard,Module,Function,Experimental第一章单片机开发板的介绍及发展趋势1.1单片机开发板的介绍单片机开发板是一块电路板和诸多元器件组合在一起供平时的学习、实验、开发等使用；是正式批量生产产品前，对产品进行设计和开发时使用的板子。我们学习单片机，开始是对理论知识的学习，学习了一些指令和相关单片机结构的知识，而单片机开发板就是我们实践的工具，通过开发板我们可以做一些实验，从而掌握所学的知识。打个比较通俗的例子：我们编写的代码是“软件”，而开发板是“硬件”，两者结合才会有用，如果只有代码，只有模拟的实验结果而不经过板子实践是学不好的，也掌握不了单片机。简单概括说开发板实际上就是个多功的实验板，是学习单片机和开发单片机产品的好帮手。上面集成了好多单片的的外围器件，如LED灯、数码管、按键、行列式按键、步进电机、伺服电机、液晶显示等等，利用一个开发板就可以编制不同的程序实现各种各样的功能，不用为了一个实验焊一块电路板了。在开发板上设计、调试好程序，就能方便地移植到产品上，只是有时要作适当的修改，比如端口的设置等，因为毕竟开发板和产品的电路板不可能完全一致的。这样我们就可以通过开发板的使用节省大量的资源，提高我们的学习效率。为我们更好的学习单片机提供一个良好的平台。2国内外发展趋势现在可以说是单片机的战国时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：1、 低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。像80C51就采用了HMOS（即高密度金属氧化物半导体工艺）和CHMOS（互补高密度金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径2、 微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器（CPU）、随机存取数据存储（RAM）、只读程序存储器（ROM）、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。3、 主流与多品种共存现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集（RISC）也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天

下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。第二章单片机主要模块芯片的介绍及使用2.1单片机最小系统2.1.1时钟源电路单片机内部具有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器。通常在引脚XTALl和XTAL2跨接石英晶体和两个补偿电容构成自激振荡器，结构如图2.1.1中Y1、C16、C17。Y1一般选择12MHZ频率的石英晶体，补偿电容通常选择30pF左右的瓷片电容。XTAL12.1.2复位电路单片机小系统采用上电自动复位和手动按键复位两种方式实现系统的复位操作。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。其结构如图2.1.2中R1、R2、C3和S18。上电自动复位通过电容C3充电来实现。手动按键复位是通过按键将电阻R1与VCC接通来实现。A/D电路功能模块2.2.1ADC0809芯片介绍ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0809的内部逻辑结构由图2.2.1可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。

CLKmuINIIN2hbIN4IN5IN6IN78路A/D转换器态CLKmuINIIN2hbIN4IN5IN6IN78路A/D转换器态输出锁存器0E地址锁存图2.2.1VREFX-)ADC0809各脚功能如下：D7-D0：8位数字量输出引脚。VCC：+5V工作电压。REF（+）：参考电压正端。START：A/D转换启动信号输入端。IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。GND：地。REF（-）：参考电压负端。ALE:地址锁存允许信号输入端。（以上两种信号用于启动A/D转换）.EOC:转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK:时钟信号输入端（一般为500KHz）。A、B、C：地址输入线。74LS163功能表及应用由图2.2.2可知：我们可以利用74LS163的计数功能来实现对4MHZ晶振的8分频功能。我们可以轻松的从Q2端得到ADC0809所需的500KHZ的时钟信号。2.2.3ADC0809模块电路2.3D/A电路功能模块2.3.1DAC0809芯片介绍2.2.3ADC0809模块电路2.3D/A电路功能模块2.3.1DAC0809芯片介绍RSTVCCPE-CETTCCEPCLKP0P1P2逐.P3Q3GND输入输出如LDCTpCFtCPDdDi\>2AQl8GXXXtXXXX000]0XXdfldi小由do山由1]jtXXXX1]nXtXXXXjX0XXXXX保持

DAC0832是采样频率为八位的D/A转换器件,下面介绍一下该器件的中文资料以及电路原理方面的知识。DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）°D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，海可以外接。该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接，下面是芯片电路原理图"；"时，者栉牌"姓M了F-时，昨存器瀚\畋抠坡谢右c-1 2i：-fWK"；"时，者栉牌"姓M了F-时，昨存器瀚\畋抠坡谢右c-1 2i：-fWKi—*n 抻—ILE"NIL$ 18—WSiIM、一■1 37—XFEK1虹讦住“皿18—D：l：i S Lj-TH、T31g—: U—[]，rk"-H 13—1gFl!«9 1,2—han[X；ND-in Ll—r?图2.3.2DAC0832引脚图图2.3.21内部结构电路图DAC0832引脚功能说明：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。WR2：为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。Iout2:电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输入线，芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线（+5v~+15v） Vref:基准电压输入线 （-10v~+10v）AGND:模拟地，摸拟信号和基准电源的参考地.DGND:数字地，两种地线在基准电源处共地比较好.2.3.2D/A电路功能模块电路JP12.42.4.1款兼容RS232标准的芯片。由于电脑串口rs232ader2- 18g 昏WR2ILEDIODllDI2DI3DI4DI5RFBI0UT1TOUT电平是-10v+10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0+5v,max232就是用来进行电平转换的，该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平。MAX232应用电路。232是电荷泵芯片，可以完成两路TTL/RS-232电平的转换，它的的9、10、11、12引脚是TTL电平端，用来连接单片机的。如下图所示2.4.3串口模块电路图15图2.4.1MAX232应用电路VU-URS232C2-2.4.3串口模块电路图15图2.4.1MAX232应用电路VU-URS232C2-MAX23213+10uF641QuF=FI10uF==, ZZ^Cl)10[pF, ZZ^Cl)10[pF^=C9[IQDpF345VDDVCC100pF—P3.111T1INT2INT1OUTT2OUT2.54*4矩阵键盘2.5.14*4矩阵键盘原理 P3.111T1INT2INT1OUTT2OUT2.54*4矩阵键盘2.5.14*4矩阵键盘原理 15每个按键有它的行值和列值13R1OUTRUNR2OUTR2JNGNDVEE，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和|CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而按地是通过程序盘处理程序的任务是:：确定有无键按下，判断哪一个键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一…，•并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信口查出该键的功能。2.5.24*4矩阵键盘电路图及效果图输出数字“0”实现的。键什么；还要消除按呼的功■按^行动态接地，另一个号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，图2.5.14*4矩阵键盘电路图 图2.5.24*4矩阵键盘效果图2.6LCD1602模块2.6.1液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。LCD1602各引脚接口说明表1LCD1602各引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电