单片机(飞思卡尔)课程设计报告书

1、. . . . 1 / 27课课 程程 设设 计计 报报 告告课程设计名称：课程设计名称： 系系 ：学生：学生：班班 级：级：学学 号：号：成成 绩：绩：指导教师：指导教师：开课时间：学年学期开课时间：学年学期. . . . 2 / 27目目 录录第一章系统概要第一章系统概要 1 11.11.1 系统背景系统背景 1 1第二章系统硬件设计第二章系统硬件设计 2 22.12.1 系统原理图系统原理图 2 22.22.2 单片机（单片机（MCUMCU）模块）模块 3 32.2.1 MC9S08AW60 单片机性能概述 32.2.2 部结构简图 32.32.3 串行通信模块串行通信模块 4 42.3

2、.1 MAX232 引脚图 42.3.2 串行通信的电路原理 52.42.4 液晶显示模块液晶显示模块 6 6第三章系统软件设计第三章系统软件设计 8 83.13.1 MCUMCU 方（方（C C）程序）程序 8 83.1.1 串行通信子程序 143.1.2 LCD 子程序 18第四章系统测试第四章系统测试 2121第五章总结展望第五章总结展望 24245.15.1 总结总结 24245.25.2 展望展望 2424参考文献参考文献 2424. . . . 1 / 27第一章第一章 系统概要系统概要1.11.1 系统背景系统背景单片机（MCU）的基本定义是：在一块芯片上集成了中央处理器（CPU

3、） 、存储器（RAM/ROM 等） 、定时器/计数器与多种输入输出（I/O）接口的比较完整的数字处理系统。单片机自 1976 年由 Intel 公司推出 MCS-48 开始，迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为” 。单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以与网络通讯等广大领域。 Freescale 的 S08 系列 8 位 MCU 由于稳定性高、开发周期短、成本低、型号多样、兼容性好被广

4、泛应用。HC08 是 Freescale 的 08 系列之一 S08 表示增强型 HC08，它是在 HC08 基础上发展起来的，兼容 HC08 系列。S08 是 2004 年左右推出 8 位 MCU，资源丰富，功耗低，性价比很高，是 08 系列 MCU 发展趋势，其性能与许多 16 位 MCU 相当。 MC9S08AW60 是低成本、高性能 8 位微处理器S08 家族中的成员，本次课程设计就是以该芯片为基础，来进行嵌入式的设计。1.2 系统功能当按下启动键，电子时钟从当前设定值开始走时。按秒刷新，要求在 LCD屏上显示。若按启动键，则时间暂停，再按，时间继续按秒刷新。时间格式是”时:分:秒”

5、（00：00：00） 。通过向通用 I/O 端口的引脚输入高或低（1 或 0）电平，作为启动键，对电子钟进行控制电子钟开始运行、暂停和继续运行。显示数据时，先把要显示的数据送到数据寄存器中，再通过发送寄存器将数据输入要 LCD 中显示。. . . . 2 / 27第二章第二章 系统硬件设计系统硬件设计2.12.1 系统原理图系统原理图该系统由 AW60 最小系统电路为主要结构，利用串口进行数据的控制与采集。首先将开关接在 AW60 上的 PORT_D 口上，用于控制数字时钟系统的开关。然后将 LCD 的数据线 7-14 引脚（D0-D7）分别与 MCU 的 PTA0-PTA7 连接，LCD 的

6、控制线 RS、R/W、E(4、5、6 引脚)分别于 MCU 的 PTC4、PTC6、PTF6 连接，用于输出时间。数字时钟必须要有晶振电路，所以将该晶振电路与 AW60 的 PTG5 和. . . . 3 / 27PTG6 相连，用于时间的自加。由于在运行系统时，以防电流不稳定，所以在PTB0 端设置一个下拉电阻，稳定电流。2.22.2 单片机（单片机（MCUMCU）模块）模块2.2.12.2.1 MC9S08AW60MC9S08AW60 单片机性能概述单片机性能概述（1）最高达 40MHz 的 CPU 工作频率和 20Hz 的部总线工作频率表；时钟源选项包括晶振、谐振器、外部时钟或部产生的时

7、钟。（2）相比 HC08 CPU 指令集，S08 CPU 增加了 BGND 指令。（3）单线后台调试模式接口；增强的断点能力，允许单一的断点设置在线调试（在片调试的模块增加了多于两个的断点） 。（4）含 32 个中断/复位源；含 2KB 的片 RAM；含 60KB 的片在线可编程 Flash存储器，带有块保护和安全选项。（5）可选的计算机正常操作（COP）复位；低电压检测和复位或中断；非法操作码检测与复位；非法地址检测与复位。（6）ADC：多达 16 个通道，10 位 A/D 转换器与自动比较功能；两个串行通信接口 SCI 模块与可选的 13 位中断；一个串行外设接口 SPI 模块；集成电路互

8、连总线 I2C 模块运作高达 100kbps 的最高总线负载；8 引脚键盘中断 KBI 模块。（7）Timers:1 个 2 通道和 1 个 6 通道 16 位定时器/脉冲宽度调制器模板。具有输入、捕捉、输出比较、脉宽调制功能。2.2.22.2.2 部结构简图部结构简图1. 部结构简图如图所示，给出了 AW60 的部结构图，它对于我们理解和应用 AW60 MCU 有重要作用，在学习了基本有法后，应在反过来熟悉这个部结构图，以便更好地理解 AW60 MCU 的基本原理。从部结构图可以看出，AW60 主要有以下几个部分：S08 CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、通用 IO 模

9、块、串口通信模块（SCI） 、串行外设接口（SPI）模块、I2C（IIC）模块、A/D 转换. . . . 4 / 27模块、键盘中断模块、时钟发生模块、复位与中断模块等。2.32.3 串行通信模块串行通信模块2.3.12.3.1 MAX232MAX232 引脚图引脚图在 MCU 中，若用 RS-232 总线进行串行通信，则需外接电路实现电平转换。在发送端，需要用驱动电路将 TTL 电平转换成 RS-232 电平；在接受端，需要用接收电路将 RS-232 电平。转化为 TTL 电平。电平转换器不仅可以由晶振管分立元件构成，也可以直接使用集成电路。目前使用 MAX232 芯片较多，该芯片使用单一

10、+5V 电源供电实现电平转换。如图所示，给出了 MAX232 的引脚说明。各引脚含义简要说明如下：Vcc（16 脚）：正电源端，一般接+5V。 GND（15 脚）：地。VS+（2 脚）：VS+=2VCC-1.5V=8.5V。 VS-（6 脚）：VS-=-2VCC-1.5V=-11.5V。 C2+、C2-（4、5 脚）：一般接 1F 的电解电容。. . . . 5 / 27 C1+、C1-（1、3 脚）：一般接 1F 的电解电容。在正常情况下， （1）T1IN=5V，则 T1OUT=-9V；T1IN=0V，则 T1OUT=9V。 （2）将R1IN 与 T1OUT 相连，令 T1IN=5V，则 R

11、1OUT=5V；令 T1IN=0V，则 R1OUT=0V。 MAX232 芯片进行电平转换的基本原理：（1）发送过程：MCU 的 TxD（TTL电平）经过 MAX232 的 11 脚（T1IN）送到 MAX232 部，在部 TTL 电平被“提升”为 232 电平，通过 14 脚（T1OUT）发送出去。接受过程：外部 232 电平经过MAX232 的 13 脚（R1IN）进入到 MAX232 的部，在部 232 电平被“降低”为 TTL电平，经过 12 脚（R1OUT 送到 MCU 的 RxD，进入 MCU 部。2.3.22.3.2 串行通信的电路原理串行通信的电路原理从基本原理的角度看，串行通

12、信接口 SCI 的主要功能是：接收时，把外部的单线输入的数据变成一个字节的并行数据送入 MCU 部；发送时，把需要发送表 6 MAX232 芯片输入输出引脚分类与基本接法组别TTL电平引脚方向典型接口232电平引脚方向典型接口111（T1IN）12（R1OUT）输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD1314输入输出连接到接口，与其它设备通过232相接210（T2IN）9（R2OUT）输入输出接MCU的TxD接MCU的RxD87输入输出连接到接口，与其它设备通过232相接. . . . 6 / 27的一个字节的并行数据转换为单线输入。为了设置波特率，SCI 应具有波特率寄存器。为了能够设置通信

13、格式、是否校验、是否允许中断等，SCI 应具有控制寄存器。而要知道串口是否有数据可收、数据是否发送出去等，需要有 SCI状态寄存器。当然，若一个寄存器不够用，控制与状态寄存器可能有多个。而SCI 数据寄存器存放要发送的数据，也存放接受的数据，这并不冲突，因为发送与接收的实际工作是通过“发送移位寄存器”和“接收以为寄存器”完成的。编程时，程序员并不直接与“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只与数据寄存器打交道，所以 MCU 中并没有设置“发送移位寄存器和“接收移位寄存器”的映像地址。发送时，程序员通过判定状态寄存器的相应位，了解是否可以发送一个新的数据。若可以发送，则将待发送的数据放入

14、“SCI 数据寄存器”中就可以了，剩下的工作由 MCU 自动完成：将数据从“SCI 数据寄存器”送到“发送移位寄存器” ，硬件驱动将“发送移位寄存器”的数据一位一位地按照规定的波特率移到发送引脚 TxD，供对方接收。接收时，数据一位一位地从接收引脚 RxD 进入“接收移位寄存器” ，当收到一个完成字节时，MCU 会自动将数据送入“SCI 数据寄存器” ，并将状态寄存器的相应位改变，供程序员判定并取出数据。2.42.4 液晶显示模块液晶显示模块MCU控制液晶显示接口接线图LCD(YM1602C)16151413121110090807060504030201Core2LCD_D7LCD_D6LC

15、D_D5LCD_D4LCD_D3LCD_D2LCD_D1LCD_D0LCD_ELCD_RWLCD_RSVccGNDPTA7PTA6PTA5PTA4PTA3PTA2PTA1PTA0PTF6PTC6PTC4AW60. . . . 7 / 27点阵字符型 LCD 是专门用于显示数字、字母、图形符号与少量自定义符号的液晶显示器。这类显示器把 LCD 控制器、点阵驱动器、字符存储器、显示体与少量的阻容元件等集成一个液晶显示模块。鉴于字符型液晶显示模块目前在国际上已经规化，其电特性与接口特性是统一的，因此，只要设计出一种型号的接口电路，在指令上稍加修改即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。 点阵字符型液晶

16、显示模块的控制器大多数为日立公司生产的 HD44780 与其兼容的控制电路，如 SED1278(SEIKO EPSON） 、KS0066（SAMSUNG） 、NJU6408（NER JAPANRADIO）等。字符型液晶显示模块的主要特点如下：1.液晶显示屏是以若干 5*8 或 5*11 点阵块组成的显示字符群。每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。2.主控制电路为 HD44780（HITACHI）与其他公司的兼容电路。从程序员的角度来说，LCD 的显示接口与编程是面向 HD44780 的，只要了解 HD44780 的编程结构即可进行 LCD 的显示编程。3.部具有字符发生器

17、ROM，可显示 192 种字符（160 个 5*7 点阵字符和 32个 5*10 点阵字符） 。4.具有 64 字节的字符发生器 RAM，可以定义 8 个 5*8 点阵字符或 4 个5*11 点阵字符。5.具有 64 字节的数据显示 RAM，供显示编程时使用6.标准接口特性，与 MC9S08 系列 MCU 容易接口。7.模块结构紧凑、轻巧、装配容易。8.单+5V 电源供电（宽温型需要加-7V 驱动电源） 。9.低功耗、高可靠性。. . . . 8 / 27第三章第三章 系统软件设计系统软件设计3.13.1 MCUMCU 方（方（C C）程序）程序Main.c:Main.c:#include I

18、ncludes.h#include timer.h#include SCI.h#include LCD.h#include GPIO.h/在此添加全局变量定义uint8 g_time8 ;uint8 g_DisplayInit8 ;uint8 i;uint8 m;#define GPIO_Run_PORT PORT_E void main(void) uint8 remember; uint32 mRuncount = 0; m=1; /1 关总中断 DisableInterrupt(); /禁止总中断 /2 芯片初始化 MCUInit(); /3 指示灯初始化 Light_Init(Ligh

19、t_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF); TPMinit(TPM_NUM_1); LCDinit();. . . . 9 / 27 SCIInit(SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600); g_time0 = 0; g_time1 = 0; g_time2 = :; g_time3 = 0; g_time4 = 0; g_time5 = :; g_time6 = 0; g_time7 = 0; remember = g_time7; m=GPIO_Get(Light_Run_PORT,0); EnableSCIReInt(); EnabletimerI

20、nt(TPM_NUM_1); EnableInterrupt(); SCISendN(SCI_NUM_1,8,g_time); / LCDshow(g_time); /4 主循环 while (1) m=GPIO_Get(GPIO_Run_PORT,0); mRuncount+; if(mRuncount=40000) mRuncount = 0; Light_Change(Light_Run_PORT,Light_Run); /*/ if(g_time7!=remember) / SecAdd1(g_time); for( i=0;i 2) TPMNo = 2; else if(TPMNo

21、9) *(p+7) = 0; *(p+6)+=1; if(*(p+6)5) *(p+6)=0; *(p+4) += 1; / if(*p=24) / *p = 0; if(*(p+4)9) *(p+4)=0; *(p+3)+=1; if(*(p+3)5) *(p+3)=0; *(p+1)+=1; if(*(p+1)9) *(p+1)=0; *p+=1; if(*(p+1)=4&*p=2) *(p+1)=0; *p=0; . . . . 15 / 27 3.1.13.1.1 串行通信子程序串行通信子程序SCI.h:SCI.h:#ifndef SCI_H #define SCI_H #in

22、clude MC9S08AW60.h #include Type.h #define SCI_BDH(x) (*(vuint8 *)(0 x00000038+(x-1)*8) #define SCI_BDL(x) (*(vuint8 *)(0 x00000039+(x-1)*8) #define SCI_C1(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003A+(x-1)*8) #define SCI_C2(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003B+(x-1)*8) #define SCI_S1(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003C+(x-1)*8)#def

23、ine SCI_S2(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003D+(x-1)*8)#define SCI_C3(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003E+(x-1)*8)#define SCI_D(x) (*(vuint8 *)(0 x0000003F+(x-1)*8)#define EnableSCIReInt() SCI1C2 |=(SCI1C2_RIE_MASK)#define DisableSCIReInt() SCI1C2 &=(SCI1C2_RIE_MASK)#define SCI_NUM_1 1#define SCI_NUM_2 2void SC

24、IInit(uint8 SCINo,uint8 sysclk,uint16 baud);void SCISend1(uint8 SCINo,uint8 ch);void SCISendN(uint8 SCINo,uint16 n,uint8 ch);uint8 SCIRe1(uint8 SCINo,uint8 *p);uint8 SCIReN(uint8 SCINo,uint16 n,uint8 ch);void SCISendString(uint8 SCINo,char *p);#endif. . . . 16 / 27SCI.c:SCI.c:#include SCI.hvoid SCII

25、nit(uint8 SCINo, uint8 sysclk, uint16 baud) uint16 ubgs; ubgs=0; if(SCINo2) SCINo=2; ubgs=sysclk*(10000/(baud/100)/16; SCI_BDH(SCINo)=(uint8)(ubgs&0 xFF00)8); SCI_BDL(SCINo)=(uint8)(ubgs&0 x00FF); SCI_C1(SCINo)=0b00000000; SCI_C2(SCINo)=0b00001100; void SCISend1(uint8 SCINo, uint8 ch) if(SCI

26、No2) SCINo=2; while(!(SCI_S1(SCINo)&0b1000000); SCI_D(SCINo)=ch;uint8 SCIRe1(uint8 SCINo, uint8 *p) uint16 k; uint8 i; if(SCINo2) SCINo=2; for(k=0;k=0 xfbbb) i=0 xff; *p=0 x01; return i;void SCISendN(uint8 SCINo, uint16 n, uint8 ch) uint16 i; if(SCINo2) SCINo=2; for(i=0;i2) SCINo=2; while(m2) SC

27、INo=2; if(p=0) return; for(k=0;pk!=0;+k) SCISend1(SCINo,pk); 3.1.23.1.2 LCDLCD 子程序子程序LCD.h:LCD.h:#ifndef LCD_H#define LCD_H#include MC9S08AW60.h#include Type.h#include GeneralFun.h#define LCDdata PTAD#define LCDdataD PTADD#define LCDctrl1 PTCD#define LCDctrlD1 PTCDD#define LCDctrl2 PTFD. . . . 19 /

28、27#define LCDctrlD2 PTFDD#define LcdRS 4#define LcdRW 6#define LcdE 6void LCDinit(void);void LCDcommand(uint8 cmd);void LCDshow(uint8 str);#endifLCD.c:LCD.c:#include LCD.hvoid LCDinit(void) uint16 i; LCDdataD=0b11111111; LCDctrlD1 |=(1LcdRS); LCDctrlD1 |=(1LcdRW); LCDctrl1 &=(1LcdRS); LCDctrl1 &

29、amp;=(1LcdRS); LCDctrlD2 |=(1LcdE); LCDctrl2 |=(1LcdRS); LCDcommand(0b00111000); LCDcommand(0b00001000); LCDcommand(0b00000001); for(i=0;i4000;i+) asm(NOP); LCDcommand(0b00000110); LCDcommand(0b00010100); LCDcommand(0b00001100); void LCDcommand(uint8 cmd). . . . 20 / 27 uint16 i; for(i=0;i1000;i+) a

30、sm(NOP); LCDdata=cmd; LCDctrl2 |=(1LcdE); asm(NOP); asm(NOP); asm(NOP); LCDctrl2&=(1LcdE); for(i=0;i1000;i+) asm(NOP);void LCDshow(uint8 str) uint8 i; LCDinit(); LCDctrl1&=(1LcdRS); LCDctrl1&=(1LcdRW); LCDcommand(0b00000000); LCDctrl1|=1LcdRS; LCDctrl1|=(1LcdRW); for(i=0;i8;i+) LCDcommand(stri); /* LCDctrl1&=(1LcdRS); LCDc