单片机任务.docx

任务1：单片机的系统扩展任务要求：利用STC89C52单片机扩展串行EEPROM芯片ATC24C02，并编写相应的ATC24C02读写程序，I2C总线驱动程序，将RAM中数据写入ATC24C02，然后再从ATC24C02中读出数据并在LED数码管上显示出来。典型硬件：AT24C02提供8192位的串行电可擦写可编程只读存储器(EEPROM)，组织形式为1024字8位字长。适用于许多要求低功耗和低电压操作的工业级或商业级应用。可选节省空间的8脚PDIP, 8脚JEDEC SOIC, 8脚Ultra Lead Frame Land Grid Array (ULA),5脚SOT23,8脚TSSOP,和8触点dBGA2封装，并通过2-wire串行接口存取。电路设计：程序设计：实战总结：本例通过单片机串行EEPROM系统的制作，使读者掌握单片机存储器扩展方法以及串行总线芯片的使用方法。串行扩展可以减少硬件连接，减少了单片机硬件资源开销，提高了系统的可靠性。但串行接口方式的数据传输速度较慢，在有高速数据传输的应用场合，还是并行扩展方法占主导地位。和串行扩展不同的是，并行扩展是利用单片机的三总线结构（AB地址总线、DB数据总线、CB控制总线）进行扩展。任务2：单片机与PC机通信（上位机显示与控制）任务要求：利用STC89C52单片机与电脑通过RS232接口进行通信，单片机与电脑通信的波特率为9600，无校验，当按下key1时，单片机通过PCF8591读取通道1的ad值，转化成具体的电压值后发送到电脑。当从电脑发送一个8位的数据时，电脑需接收一个相同的数据，同时此数据还需控制PCF8591的DA来调节led灯的亮度。 典型硬件：MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-，典型供电电流5mA，片外最低只需4个电容即可工作，其内部集成2个RS-232C驱动器。PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行IC总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输，其最大转化速率由I2C总线的最大速率决定。任务3：单片机温湿度显示系统DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准熟悉信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上任务4：数字温度显示与报警系统DS18B20是由DALLAS半导体公司推出的一种的“一线总线”接口的温度传感器。与传统的热敏电阻等测温元件相比，它是一种新型的体积小、适用电压宽、与微处理器接口简单的数字化温度传感器。一线总线结构具有简洁且经济的特点，可使用户轻松地组建传感器网络，从而为测量系统的构建引入全新概念，测量温度范围为-55+125 ，精度为05。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现9-l2位的数字值读数方式。它工作在35.5 V的电压范围，采用多种封装形式，从而使系统设计灵活、方便，设定分辨率及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。任务5：实时时钟制作任务要求：描述清楚基本功能以及基本的性能指标利用STC89C52单片机扩展时钟芯片DS1302，编写相应的DS1302时钟读写程序，上电时lcd1602上显示年月日时分秒，按键key1时时钟停止，此时可设置时钟，key2键左移，key3键为右移，key4键为数字加，key5键为数字减，key6键为确定。按左移或右移键后相应的年月日时分秒等数字会闪烁，左移或右移均循环移动，如右移到达最右边时，再按右移键则设置点回到最左边，也即年份数字开始闪烁并可设置。Key6键确定后，要设置的数字写入时钟芯片，此时时钟从设置点开始运行。典型硬件：DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302采用8脚封装，有DIP8以及SOP8两种封装形式，具备主电源/后备电源双电源引脚，提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。电路设计：画出整个电路图，涉及到其中的电阻选择须说明基本依据程序设计：画出算法流程图，写出主程序以及子程序，并给出程序语句的解释。实战总结：通过对时钟芯片DS1302的操作，使读者掌握时钟芯片DS1302的使用方法以及对按键进行参数设置的程序编写能力。任务6：红外通信任务要求：利用STC89C52单片机对红外接收头的TTL电平进行解码，读出从遥控板发送来的红外编码，把编码显示在LCD显示屏上。典型硬件：HX1838红外接收头为一体化红外接收头,内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。任务7：无线通信任务要求：利用STC89C52单片机对nRF24L01进行初始化以及管理数据的接收与发送，当按下本机的按键key1时，对方能接收到本机的按键值并通过LCD显示出来，同时对方将本机的温度值传送到接收方，并在接收方的LCD上显示出来。对红外接收头的TTL电平进行解码，读出从遥控板发送来的红外编码，把编码显示在LCD显示屏上。典型硬件：nRF24L01是由NORDIC生产的工作在2.4GHz2.5GHz的ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括：频率发生器、增强型“SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片，并完成无线数据传送工作。nRF24L01具有极低的电流消耗：当工作在发射模式下发射功率为0dBm 时电流消耗为11.3mA ，接收模式时为12.3mA，掉电模式和待机模式下电流消耗更低。本实验采用nRF24L01无线模块进行无线数据传输，模块各引脚功能为：CE：使能发射或接收；CSN，SCK，MOSI，MISO，SPI引脚端；微处理器可通过此引脚配置nRF24L01；RQ：中断标志位；VDD：电源输入端；VSS：电源地。任务8：超声波测距任务要求： 利用STC89C52单片机测量超声波集成模块引脚的电平变化的时间，进而计算超声波模块与障碍物之间的距离，编写相应的程序，实现模块与障碍物之间距离的动态测量，测量结果显示在LCD上。典型硬件：HR-SR04超声波集成模块是将超声波发射探头、接收探头、发射电路、接收电路集成到的一起的一个超声波集成块。HR-SR04型超声波集成模块的工作电压为5 V，模块的静态工作电流小于2 mA，工感应的角度不大于15，测量精度可以达到0.3 cm，测距范围为2 cm5 m，能基本满足测距要求，而且测距也比较稳定。电路设计：画出整个电路图，涉及到其中的电阻选择须说明基本依据程序设计：画出算法流程图，写出主程序以及子程序，并给出程序语句的解释。实战总结：。任务9：高精度电子称任务要求： 利用STC89C52单片机与24位A/D 转换器芯片通信，读取称重传感器电桥由于重量而产生的电压差，利用电压差与电桥本身的关系计算出电桥应变电阻的变化，最终利用应变电阻的变化值与称重传感器上物体质量之间的关系计算出称重传感器物体上的质量并显示在LCD上。典型硬件：HX711是一款专为高精度称重传感器而设计的24位A/D 转换器芯片。与同类型其它芯片相比，该芯片集成了包括稳压电源、片内时钟振荡器等其它同类型芯片所需要的外围电路，具有集成度高、响应速度快、抗干扰性强等优点。降低了电子秤的整机成本，提高了整机的性能和可靠性。该芯片与后端MCU 芯片的接口和编程非常简单，所有控制信号由管脚驱动，无需对芯片内部的寄存器编程。输入选择开关可任意选取通道A 或通道B，与其内部的低噪声可编程放大器相连。通道A 的可编程增益为128 或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为20mV 或40mV 。通道B 则为固定的64 增益，用于系统参数检测。芯片内提供的稳压电源可以直接向外部传感器和芯片内的A/D 转换器提供电源，系统板上无需另外的模拟电源。芯片内的时钟振荡器不需要任何外接器件。上电自动复位功能简化了开机的初始化过程。电路设计：画出整个电路图，涉及到其中的电阻选择须说明基本依据程序设计：画出算法流程图，写出主程序以及子程序，并给出程序语句的解释。实战总结：通过对24位AD芯片 HX711的操作，使读者掌握AD芯片 HX711的使用方法以及应变电阻组成的电桥测量重量的工作原理。任务10：简易信号发生器典型硬件：AD9850是一款高度集成的器件，采用先进的DDS技术，内置一个高速、高性能数模转换器和比较器，共同构成完整的数字可编程频率合成器和时钟发生器。以精密时钟源作为基准时，AD9850能产生频谱纯净的频率/相位可编程、模拟输出正弦波。该正弦波可以直接用作频率源，或转换为适合捷变时钟发生器应用的方波。AD9850的创新型高速DDS内核提供一个32位频率调谐字；对于125 MHz基准时钟输入，输出调谐分辨率可以达到0.0291 Hz。AD9850的电路架构允许产生最高达到基准时钟频率一半（或62.5 MHz）的输出频率，而且输出频率能以最高每秒2300