uP51S 单片机学习开发板 毕业论文.doc

up51s 单片机学习开发板摘要单片机就是在一块硅片上集成了各种部件的 微型计算机，这些器件包括中央处理器cpu、数据存储器ram、程序存储器rom、定时器计数器和多种io接口电路。up51s 单片机学习开发板是一款学习单片机的实用工具，支持89s 系列单片机和atmega8515 管脚兼容的avr 单片机！配有丰富的代码例子，让您更快进入单片机的世界！ 学习单片机离不开实验，以往单片机的实验往往依赖于仿真机和单片机学习系统，价格昂贵，至使学习单片机的门槛很高，很多人不能跨入单片机学习的大门。近年来，随着flash型单片机的广泛应用，采用软件模拟加写片验证成为一种经济实用的实验方法，尤其是随着单片机技术的发展，很多单片机都具有了isp 功能，只要一根下载线即可以编程，开始学习时，不再需要仿真机、编程器，使得单片机的入门门槛大大降低，学习单片机的人越来越多。up51s 就是这样一款具有实验、下载、编程功能与一体的实验板，配合仿真模块+keil软件环境还可以实现硬件的仿真功能。实现单步、过程单步、设置断点等调试手段调试程序。关键字：at89s5x，x5045，at24c，16x2字符液晶，93c46。引言up51s 单片机学习开发板总体定位是一款单片机入门级的学习开发板。板上安装了4 位共阳数码管；8 个发光二极管；四个按钮开关；一个简单的音响电路；at24c类芯片插座；x5045 芯片插座；93c46芯片插座；rs232 串行接口；字符型lcd 插座；带有标准isp 插座，可用下载线对at89s5x单片机编程；去掉笨重的变压器采用usb 供电；4 位拨码开关；全部资源都引出的多功能扩展接口；大面积实验区；所有的资源全部都可以使用跳线选择，方便明了；主芯片安装位留有足够位置，既可以安装芯片插座，也可以安装zif 插座（配合下载线可将该板作为编程器用）；有扩展接口，可方便地扩展其他串行接口芯片，我将举出配套使用的128x64 点阵液晶模块、usb 开发模块、tcp/ip 模块、ad/da 模块、电机实验模块等更多模块。使用这块实验板可以进行流水灯、人机界面程序设计、音响、计数器等基本编程练习，还可以学习i2c 接口芯片使用、spi 接口芯片使用、字符型液晶接口技术、与pc 机进行串行通讯等目前较为流行的技术。论文目录第一章、 硬件结构4第二章、 开发板使用说明8第三章、 常用实验举例103.1、led流水灯控制103.2、警报声程序113.3、单片机唱歌123.4、led数码显示153.5、按键扫描程序173.6、串行通迅19第四章、 附录224.1、up51s开发板电路图224.2、参考文献27 第一章、硬件结构一、发光二极管：单片机的p0 端口接了8 个发光二极管，这些发光二极管的负极通过一个排电阻接到p0端口各引脚，而正极则接到正电源端，发光二极管亮的条件是p0 口相应的引脚为低电平，即如果p0 口某引脚输出为0，相应的灯亮，如果输出为1，相应的灯灭。例：mov p0，#0fh该行程序将使发光二极管ld1-ld4 熄灭，而ld5-ld8 点亮。二、数码管：单片机的p0 口和p2 口的部份引脚构成了4 位led 数码管驱动电路，这里led 数码管采用了共阳型，共阳型数码管的笔段（即对应abcdefgh）引脚是二极管的负极，所有二极管的正极连在一起，构成公共端，即片选端，对于这种数码管的驱动，要求在片选端提供电流，为此，使用了pnp 型三极管作为片选端的驱动，共使用4 只三极管，所有三极管的发射极连在一起，接到正电源端，基极则通过限流电阻分别接p2.0p2.3，集电极分别向4 只数码管供电。图2 共阳型数led 显示器以下是根据硬件连线而写的字形码：字01234567字形码0c0h0f9h0a4h0b0h99h92h82h0f8h字89abcdef字形码80h90h88h83h0c6h0a1h86h8ehup51s 单片机实验板显示器接口电路原理图三、串行接口：串行通讯功能是目前单片机应用中经常要用到的功能，80c51 系列单片机p3.0 和p3.1引脚的第二功能是串行口rxd 与txd，其内部的串行接口电路具有全双工异步通讯功能，但是单片机输出的信号是ttl 电平，为获得电平匹配，实验板上扩充了一片max232 芯片，利用该芯片进行电平转换，该芯片内部有电荷泵，只要单一的5v 电源供电即可自行产生rs232 所需的高电压，使用方便。四、按键输入：p3 口的p3.2p3.5 接了k1k4 共4 个按钮开关，用作键盘。五、音响接口：电路板上的三极管驱动一个无源蜂鸣器，构成一个简单的音响电路，该电路利用单片机的p3.7 脚引脚作为音源，经三极管放大后发声。由于p3.7 同时作为按键输入使用，为了避免按键操作对发声电路的影响，使用beep 资源跳线，只在需要时才用短路子将两个引脚连起来，这时p3.7 作为输出口来使用。六、at24c芯片接口：在单片机应用中，经常会有一些数据需要长期保存，传统的方法是用ram 加后备电池的方法，但这种方法成本较高，电路也较复杂。近年来，非易失性存储器技术发展很快，eeprom 就是其中的一种，和ram 相比，eeprom 不能够无限多次地擦除和写入（一般可以做到1000000 万次，也有可以做到10000000 次的），这是它的缺点，但是断电之后，不需要特殊的断电保护措施，这是其优点。24 系列是eeprom 中应用广泛的一类，该系列芯片仅有8 个引脚，采用2 线制i2c 接口。为学习该芯片的使用，设计了通用i2c 接口电路，可进行at24c01a、at24c02 等芯片的读写试验。电路中p1.0 引脚接串行时钟线，p1.1 接串行数据线。有关定义如下：scl bit p1.0; 串行时钟sda bit p1.1; 串行数据单片机将一组数据先写入24c01 中，写入24c01 的数据如下unsigned char code discode = 0x7e,0xbd,0xdb,0xe7,0xdb,0xbd,0x7e,0xff;/ 写入到at24c01 的数据串然后才从24c01 读出每个数据送到8 个led 上显示。将跳线j3 设置到2-3，可以看到8 个led 的随读取的数据变化花样。j3 跳线说明：j3 短路2、3 实验流水灯，j3 短路1、2 实验数码管显示，j3 不短路实验液晶电路。七、93c46 芯片接口：93c46 和at24c芯片的功能一样，也是eprom，只是接口方式不同。at24c芯片使用i2c 两线接口，而93c46 采用的spi 接口。定义如下：sbit cs = p16;sbit sk = p10;sbit di = p17;sbit do = p36;八、x5045 接口x5045 是一片多功能的芯片，它具有以下的一些功能：上电复位、电压跌落检测、看门狗定时器、512 字节的eeprom。该芯片采用三线制spi 接口方式与单片机相连，这也是目前一个应用比较广泛的芯片，通过学习这块芯片与单片机接口的方法，还可以了解和掌握三线制spi 总线接口的工作原理及一般编程方法。硬件电路上，有关定义如下：cs bit p1.2si bit p1.4sck bit p1.3so bit p1.5例如：对x5045 测试，设计了具有如下功能的一个程序。x5045 读写演示程序先用字节写入： 写入11h 到地址55h (字节写入)读取55h 的数据送给8 个灯显示再用页方式写入: 页写入22h/33h/44h 到地址1f0/1/2h连续读取地址1f0/1/2h 的数据送给8 个灯显示九、字符型液晶接口：液晶显示器由于体积小、重量轻、功耗低等优点，日渐成为各种便携式电子产品的理想显示器。从液晶显示器显示内容来分，可分为段式、字符式和点阵式三种。其中字符式液晶显示器以其价廉、显示内容丰富、美观、无须定制、使用方便等特点成为led 显示器的理想替代品。字符型液晶显示器专门用于显示数字、字母、图形符号并可显示少量自定义符号。这类显示器均把lcd 控制器、点阵驱动器、字符存贮器等做在一块板上，再与液晶屏一起组成一个显示模块，因此，这类显示器安装与使用都较简单。字符型液晶一般均采用hd44780 及兼容芯片作为控制器，因此，其接口方式基本是标准的。本板上带有lcd 接口，可直接与字符型液晶相连。本板上数据线被连到p0 口，p2.0 接rs 端，p2.1 接rw 端，p2.2 接e 端。有关定义如下：sbit rs = p20;sbit rw = p21;sbit ep = p22;第二章、开发板使用说明本实验板是面对的是入门者，因此在设计时充分考虑了可用性。一、电源提供：本板需外接电源。外接电源有两种方法，如果你手边已有5v 稳压电源，那么可以通过右上角标号为+5vin 的接口向实验板供电，极性已在板上标出，写有“5v in”的接正电源，另一端gnd 接负电源。第二种方式直接使用usb 电源供电，轻巧方便。二、复位选择：本板提供了3 种复位电路，即rc 复位、按键复位、外接芯片复位。j5 用于复位选择，在该插针座下标有reset select 字样，很容易辨认。该跳线用于选择rc 复位电平的选择，用于选择51 系列芯片还是avr 芯片（注：51 和管脚兼容的avr 单片机只是在复位电平上相反），51 芯片接2-3 跳到vcc 一边，avr 芯片接1-2 跳到gnd 一边。如果要使用x5045 的复位则将跳线cb1 闭合就可以了。选择x5045 复位，可用于测试x5045 芯片的看门狗特性。不论短路子是否插于左侧，x5045芯片内部的eeprom 存储器总是可用的。注意：在使用isp 在线可编程功能时，必须将cb1 短路拨除，不选择x5045 复位，由下载线控制复位端。如果做avr 单片机芯片复位实验需要将x5045 芯片拨出，换上一块x5043 芯片（需自行购买，不随板提供），然后将短路子cb1 闭合。三、音响电路工作选择：beep 用于选择p3.7 究竟工作于输出方式还是输入方式，当需要将p3.7 作为驱动音响电路工作的输出端时，闭合beep，否则断开。四、字符型lcd 实验：做lcd 实验时，需断开数码管的供电电路，j3 跳线拿掉。j3 用于选择显示器究竟选择哪一种。j3 闭合1-2 选择4 位数码管，j3 闭合2-3 选择8 个led，j3 拿掉选择16x2lcd本板提供了供lcd 使用的16 针标准接线插座，标号为u7，并且在u7 上方标有lcd管脚的定义，安装是注意顺序。r6，r7 是调结对比度的分压电阻，如果感觉效果不理想，可以自己实验调节。五、isp 功能的使用：标号为isp port 的插座为isp 下载插座，标准atmel isp 下载线定义。将下载电缆与实验板正确连接具体接法如下表所示：表1 isp插座接线标号名称描述1sck串行时钟3miso主器件输入-从器件输出4vcc电源5rst复位端9mosi主器件输出-从器件输入2、10gnd地6、7、8nc未接六、仿真功能的使用：使用本板提供的仿真模块，可以直接与keil 联机，使用mon51 提供的单步、过程单步、设置断点等调试方法进行程序的调试。第三章、常用实验举例 3.1节、led流水灯控制程序说明：#include#include void delayms(unsigned char ms)/ 延时子程序 unsigned char i;while(ms-) for(i = 0; i 120; i+); main()unsigned char led;led = 0xfe;p0 = led;while(1)delayms(250); led = _crol_(led,1);/循环右移1位，点亮下一个ledp0 = led;3.2节、警报声程序程序说明：#include #include sbitspk = p37;unsigned char frq; void delayms(unsigned char ms);main()tmod = 0x01;frq = 0x00;th0 = 0x00;tl0 = 0xff;tr0 = 1;ie = 0x82;while(1)frq+;delayms(1);void timer0() interrupt 1 using 1th0 = 0xfe;tl0 = frq;spk = spk;void delayms(unsigned char ms)/ 延时子程序unsigned char i;while(ms-)for(i = 0; i 120; i+);3.3节、单片机唱歌程序说明：spkequp3.7; 蜂鸣器所在端口org0000hjmpstartstart:movr3,#00hnext:mova,r3movdptr,#tablemovca,a+dptrjzstartmovr7,aincr3mova,r3movca,a+dptrmovr2,aacallsongincr3sjmpnext;= 歌曲播放子程序 =song:mova,r2; 取出节拍rlajnzkeepmova,#01hkeep:movr2,arepeat:acalleighthdjnzr2,repeatret;= 产生1/8拍延时子程序 =eighth:mova,r7; 查表取出廷时参数,保存到r4movdptr,#delay_tmovca,a+dptrmovr4,amova,r7; 查表取出1/8拍周期数,保存到r5movdptr,#s_paramovca,a+dptrmovr5,anextcyc:acallsounddjnzr5,nextcycret;= 发声子程序 =sound:setbspkacallsdelayclrspkacallsdelayret;= 延时子程序 =sdelay:mova,r4; 廷时值在r4内movr0,axl2:movr1,#03hdl1:nopdjnzr1,dl1djnzr0,xl2ret;= 1/8拍周期表 =s_para:ds1dhdb15h,16h,00db19h,00h,1ch,00h,1fh,21h,00h,25hdb00h,29h,2ch,00h,31h,34h,37h,00hdb3eh,41h,00h,49h,00h,52h,57h,00hdb62h;= 延时参数表 =delay_t:ds1dhdb7eh,77h,00hdb6ah,00h,5eh,00h,54h,4fh,00h,46hdb00h,3fh,3bh,00h,35h,32h,2fh,00hdb2ah,27h,00h,23h,00h,1fh,1dh,0c0hdb1ah;= 歌曲表 =table:dw2202h,2902h,2902h,2902h,2906h,2702h;我从山中来dw2502h,2702h,2502h,2402h,2208h;带着兰花草dw2e02h,2e02h,2e02h,2e02h,2e06h,2c02h;种在小园中dw2902h,2c02h,2d02h,2a02h,2908h;祈祷花开早dw2902h,2e02h,2e02h,2c02h,2906h,2702h;一日看三回dw2502h,2702h,2502h,2402h,2206h,1d02h;看得花时过dw1d02h,2502h,2502h,2402h,2206h,2902h;兰花却依然dw2702h,2502h,2402h,2002h,2208h;苞也无一个dw0000h;end3.4节、led数码显示#include #include #define bit(x) 1xunsigned char data dis_digit;unsigned char code dis_code11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,/ 0, 1, 2, 30x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0xff;/ 4, 5, 6, 7, 8, 9, off unsigned char data dis_buf8;unsigned char data dis_index;void main()p0 = 0xff;p2 = 0xff;tmod = 0x01;th0 = 0xfc;tl0 = 0x17;ie = 0x82;dis_buf0 = dis_code0x1;dis_buf1 = dis_code0x2;dis_buf2 = dis_code0x3;dis_buf3 = dis_code0x4;dis_buf4 = dis_code0x5;dis_buf5 = dis_code0x6;dis_buf6 = dis_code0x7;dis_buf7 = dis_code0x8;dis_digit = 0xfe;dis_index = 0;tr0 = 1;while(1);void timer0() interrupt 1/ 定时器0中断服务程序, 用于数码管的动态扫描/ dis_index - 显示索引, 用于标识当前显示的数码管和缓冲区的偏移量/ dis_digit - 位选通值, 传送到p2口用于选通当前数码管的数值, 如等于0xfe时,/选通p2.0口数码管/ dis_buf - 显于缓冲区基地址th0 = 0xfc;tl0 = 0x17;p2 = 0xff;/ 先关闭所有数码管p0 = dis_bufdis_index;/ 显示代码传送到p0口p2 = dis_digit;/ dis_digit = _crol_(dis_digit,1);/ 位选通值左移, 下次中断时选通下一位数码管 dis_index+;/ dis_index &= 0x07;/ 8个数码管全部扫描完一遍之后，再回到第一个开始下一次扫描3.5节、按键扫描程序程序说明：#include #include unsigned char scan_key();void proc_key(unsigned char key_v);void delayms(unsigned char ms);sbitan1 = p32;sbitan2 = p33;unsigned char leddata=0xfe;main()unsigned char key_s,key_v;key_v = 0x03;p0 = leddata;while(1)key_s = scan_key();if(key_s != key_v)delayms(10);key_s = scan_key();if(key_s != key_v)key_v = key_s;proc_key(key_v);unsigned char scan_key()unsigned char key_s;key_s = 0x00;key_s |= an2;key_s = 1;key_s |= an1;return key_s;void proc_key(unsigned char key_v)if(key_v & 0x01) = 0)leddata = _cror_(leddata,1);else if(key_v & 0x02) = 0)leddata = _crol_(leddata, 1);p0=leddata;void delayms(unsigned char ms)/ 延时子程序unsigned char i;while(ms-)for(i = 0; i 120; i+);3.6节、串行通讯程序说明：#include #include unsigned char key_s, key_v, tmp;char code str = welcome! nr;void send_str();bitscan_key();void proc_key();void delayms(unsigned char ms);void send_char(unsigned char txd);sbitan1 = p32;main()tmod = 0x20;/ 定时器1工作于8位自动重载模式, 用于产生波特率th1 = 0xfd;/ 波特率9600tl1 = 0xfd;scon = 0x50;/ 设定串行口工作方式pcon &= 0xef;/ 波特率不倍增tr1 = 1;/ 启动定时器1ie = 0x0;/ 禁止任何中断while(1)if(scan_key()/ 扫描按键delayms(10);/ 延时去抖动if(scan_key()/ 再次扫描key_v = key_s;/ 保存键值proc_key();/ 键处理if(ri)/ 是否有数据到来ri = 0;tm