-.z課程名稱電路CAD作業(yè)工程51單片機開發(fā)板作業(yè)日期2016-5-12成績班級14物聯(lián)網(wǎng)工程**李延暉**9上課地點啟智樓4122開發(fā)板電路原理圖圖1開發(fā)板電路原理圖二．電路模塊劃分及功能簡介1.單片機最小系統(tǒng)模塊圖1-1單片機最小系統(tǒng)模塊圖簡單功能介紹：單片機最小系統(tǒng)，也叫做單片機最小應用系統(tǒng)，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統(tǒng)。單片機最小系統(tǒng)的三要素就是電源、晶振、復位電路。型號名稱：AT89S52主要使用方法：客房控制系統(tǒng)的最大特點是輸入、輸出開關(guān)量多，主控制器單片機已有的I/O口不能滿足使用需求，需要進展擴展。為降低本錢，采用簡單的TTL電路擴展I/O口，即單片機的P2.0、P2.1口地址信號作為譯碼器74LS139的輸入信號，74LS139的輸出信號作為總線驅(qū)動器74LS244的片選信號，74LS244的8個輸出腳分別接單片機P0口的8位，通過片選74LS244單片機即可把74LS244輸入腳上的數(shù)據(jù)讀入，其I/O輸入接口電路如圖2所示。IG01~IG08是一組弱電端子輸入信號線，它們分別和8個弱電開關(guān)相連。由于系統(tǒng)有24個開關(guān)輸入量，因此，電路共用了3個74LS244，當片選信號CS1~CS3中有一個有效時，其對應74LS244上的數(shù)據(jù)就被讀入到單片機中。典型應用電路：圖1-2典型應用電路在本系統(tǒng)中的功能：作為控制核心原件進展數(shù)據(jù)的采集分析運算，協(xié)調(diào)各個管口及原件形成完整的控制系統(tǒng)。圖1-3AT89S52的實物圖圖1-4AT89S52的外形尺寸圖圖1-5AT89S52元件符號圖1-6PCB電路符號2.A/D、D/A模塊3．顯示、指示模塊〔1〕液晶顯示模塊：圖3-1-1液晶顯示模塊圖簡單功能介紹：液晶顯示模塊是即“CrystalDisplayModuleLCM器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、構(gòu)造件裝配在一起的組件。主要完成液晶顯示器的連接功能。核心元器件1：型號LCD1602名稱：工業(yè)字符型液晶主要使用方法：1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由假設干個5*7或者5*11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形〔用自定義CGRAM，顯示效果也不好〕。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊〔顯示字符和數(shù)字〕。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，每一個字符都有一個固定的代碼，顯示時，模塊把地址中的點陣字符圖形顯示出來，就能看到字母。典型應用電路：基于單片機的LCD1602液晶顯示電路圖3-1-2LCD1602實物圖圖3-1-3LCD1602外形尺寸圖圖3-1-4LCD1602原理圖的元件符號圖3-1-5PCD圖圖3-1-6LCD典型應用電路圖〔2〕核心元器件2：名稱：128*64點陣液晶模塊，型號12864點陣液晶。主要使用方法：對12864的所有操作概括起來有4種：1〕、讀忙狀態(tài)〔同時讀出指針地址內(nèi)容〕，初始化之后每次對12864的讀寫均要進展忙檢測。2〕、寫命令：所有的命令可以查看指令表，后續(xù)講解指令的詳細用法。寫地址也是寫指令。3〕、寫數(shù)據(jù)：操作對象有DDRAM、CGRAM、GDRAM。4〕、讀數(shù)據(jù)：操作對象也是DDRAM、CGRAM、GDRAM。DDRAM內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)是字符的編碼，可以寫入的編碼有ASCII碼、GB2312碼、BIG5碼。典型應用電路：基于51單片機的控制液晶顯示電路圖3-2-1LCD12864實物圖圖3-2-2LCD12864外形尺寸圖圖3-2-3原理圖元件符號圖3-2-4PCD文檔下的實物圖圖3-2-5典型應用電路圖——測試硬件電路圖〔2〕數(shù)碼管顯示模塊圖1數(shù)碼管顯示模塊簡單功能介紹：數(shù)碼管是一類價格廉價使用簡單，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)的器件。在電器特別是家電領(lǐng)域應用極為廣泛，如顯示屏、空調(diào)、熱水器、冰箱等等。絕大多數(shù)熱水器用的都是數(shù)碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。核心元器件型號：四位0.56數(shù)碼管5461BS主要使用方法：共陽極數(shù)碼管單片機編程設置段選和位選，給I/O口寫“0〞選通。四位共陽極數(shù)碼管，位控制端(1-4)給高電平使能相應的位，筆段控制端(A-B、DP.)給低電平可點亮。1〕直流驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進展驅(qū)動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進展驅(qū)動。優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多。2〕動態(tài)顯示驅(qū)動是將所有數(shù)碼管通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示。將所有數(shù)碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的I/O線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到一樣的字形碼，但終究是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制翻開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。典型應用電路及在本系統(tǒng)中的功能：1〕典型應用電路圖2典型應用電路2)在本系統(tǒng)中的功能:8位數(shù)碼管顯示，通過單片機編程可實現(xiàn)動態(tài)顯示與靜態(tài)顯示。圖3實物圖圖4外形尺寸圖圖5原理圖元件符號圖6PCB電路圖符號4.采集、報警、控制模塊5.鍵盤模塊圖14*4矩陣鍵盤模塊圖簡單功能介紹：AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進展動態(tài)掃描，當有按鍵盤的鍵時，可將相應按鍵值〔0~F〕實時顯示在數(shù)碼管上。由p1.0—p1.3(列)和p1.4—p1.7〔行〕組成4*4矩陣鍵盤，p0口接LED靜態(tài)顯示電路。由于p0口內(nèi)部無上拉電阻，因此必須外部接上上拉電阻，其值的選擇可以根據(jù)LED數(shù)碼管發(fā)光電流及其亮度來決定。通過編寫4*4鍵盤的驅(qū)動程序，當有鍵盤按下時，能夠在數(shù)碼管顯示器與按鍵的鍵值對應的數(shù)字。核心元器件：按鍵主要使用方法：可以通過單片機進展編程與其他設備如led顯示器、數(shù)碼管等實現(xiàn)各項功能。典型應用電路：圖2典型應用電路在本系統(tǒng)中的功能：在單片機中正好可以用一個p口實現(xiàn)16個按鍵功能，這也是單片機系統(tǒng)中最常見的形式。用AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進展動態(tài)掃描，當按鍵盤的鍵時，可以將相應的按鍵值〔0~F〕實時顯示在數(shù)碼管上。4*4矩陣鍵盤是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線，在行線和列線的穿插點上設置一個按鍵，每個按鍵有它的行值和列值。在“單片機系統(tǒng)〞區(qū)域中，把單片機的P1.0－P1.7端口通過8聯(lián)撥動撥碼開關(guān)連接到“4×4行列式鍵盤〞區(qū)域的相應端口上。圖3實物圖圖4外形尺寸圖圖5元件符號圖6PCB電路圖符號6.接口模塊圖6-1核心模塊1串口RS232功能介紹：串行接口簡稱串口，也稱串行通信接口或串行通訊接口〔通常指接口〕，是采用串行通信方式的擴展接口。串行接口

(SerialInterface)是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送，其特點是通信線路簡單，只要一對傳輸線就可以實現(xiàn)雙向通信〔可以直接利用線作為傳輸線〕，從而大大降低了本錢，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點是：數(shù)據(jù)位的傳送，按位順序進展，最少只需一根傳輸線即可完成；本錢低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米；根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。圖6-2實物圖圖6-3尺寸圖圖6-4原理圖圖6-5PCB圖使用方法及典型應用電路圖6-6引腳圖與PC通信時通信過程中只有兩個腳參與通信2腳：電腦的輸入R*D3腳：電腦的輸出T*D通過2，3腳就可以實現(xiàn)全雙工(可同時收發(fā))的串行異步通信5腳：接地RS232的引腳電路連接完成(就三個腳)對于單片機圖6-7典型應用電路單片機的P3口是有兩個復用接口R*D和T*D這是單片機進展串行通信的收發(fā)口連接應該錯位的對應到電腦的TD*RD*上注意：單片機和rs232的電平標準是不一樣的單片機的電平標準TTL電平：+5V表示10V表示0Rs232的電平標準+15/+13V表示1-15/-13表示0所以單片機與電腦串口通信就應該遵循下面的連接方式：在單片機與上位機給出的rs232口之間通過電平轉(zhuǎn)換電路(Ma*232芯片)實現(xiàn)TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換2.ISP接口圖6-2-1實物圖圖6-2-2尺寸圖圖6-2-3原理圖圖6-2-4PCB圖功能介紹及典型應用電路ATMEL指定的ISP_10PIN標準接口ISP下載接口設計ISP下載接口，不需要任何的外圍零件。使用雙排2＊5插座。由于沒有外圍零件，故PB5〔MOSI〕、PB6〔MISO〕、PB7〔SCK〕、復位腳仍可以正常使用，不受ISP的干擾。重要說明：實際應用時，如果你想簡化零件，可以不焊接2＊5座。但在PCB設計時最好保存這個空位，以便以后升級AVR內(nèi)的軟件。ISP接口定義標準SPI接口〔串行外圍設備接口SPI〔serialperipheralinterface〕總線技術(shù)〕是以主從方式工作的,這種模式通常有一個主器件和一個或多個從器件,其接口包括以下四種信號：

〔1〕MOSI–主器件數(shù)據(jù)輸出,從器件數(shù)據(jù)輸入〔2〕MISO–主器件數(shù)據(jù)輸入,從器件數(shù)據(jù)輸出〔3〕SCLK–時鐘信號,由主器件產(chǎn)生〔4〕/SS–從器件使能信號,由主器件控制MOSI〔SPIBusMasterOutput/SlaveInput〕SPI總線主輸出/從輸入MISO〔SPIBusMasterInput/SlaveOutput)SPI總線主機輸入/從機輸出7.電源模塊圖7-1核心模塊該模塊中作為電壓轉(zhuǎn)換穩(wěn)定的元件是7805正三端穩(wěn)壓器在本設計中的作用：電源供電模塊對于一個完整的電子設計來講，首要問題就是為整個系統(tǒng)提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和根底。52片機雖然使用時間最早、應用*圍最廣，但是在實際使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機，52片機更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克制這種現(xiàn)象出現(xiàn)的一個重要手段就是為單片機系統(tǒng)配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。圖7-2原理圖圖7-3PCB圖圖7-4實物圖,圖7-5尺寸圖圖7-6引腳功能78**系列集成穩(wěn)壓器的典型應用電路如下列圖所示，這是一個輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負載電阻。當輸出電較大時，7805應配上散熱板。7-7典型電路圖8.時鐘模塊圖8-1核心元件本模塊使用了ds1302時鐘模塊DS1302有12個存放器，其中有7個存放器與日歷、時鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為BCD碼形式,其日歷、時間存放器及其控制字此外，DS1302還有年份存放器、控制存放器、充電存放器、時鐘突發(fā)存放器及與RAM相關(guān)的存放器等。時鐘突發(fā)存放器可一次性順序讀寫除充電存放器外的所有存放器內(nèi)容。DS1302與RAM相關(guān)的存放器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM存放器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。圖8-2實物圖8-4原理圖8-5PCB圖Ds1302功能介紹及典型電路：DS1302的引腳排列,其中Vcc2為主電源，VCC1為后備電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中的較大者供電。當Vcc2大于Vcc1+0.2V時，Vcc2給DS1302供電。當Vcc2小于Vcc1時，DS1302由Vcc1供電。*1和*2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅(qū)動置高電平來啟動所有的數(shù)據(jù)傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位存放器；其次，RST提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳