1、STC89C52單片機(jī)開發(fā)板一、方案設(shè)計(jì)1.1 方案論證在科技廣泛發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)的發(fā)展已經(jīng)越來越快，他的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。二單片機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用是其中的重要一方面。單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)（機(jī)電、化工、輕紡、自控等)和民用家電方面有廣泛的應(yīng)用。其中，單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用尤其廣泛。單片機(jī)具有集成度高，處理能力強(qiáng)，可靠性高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用。目前，單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)諸多領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。特別是C51系列的單片機(jī)穩(wěn)定性好，運(yùn)算精度高，推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和學(xué)習(xí)。而本次設(shè)計(jì)就是要通過對(duì)C52系列單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)板的設(shè)計(jì)。有助于當(dāng)代大學(xué)生及涉及單片

2、機(jī)領(lǐng)域的工作者們更深入的了解和學(xué)習(xí)單片機(jī)的開發(fā)機(jī)應(yīng)用。 1.2 設(shè)計(jì)思路 （1）本設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)為主控制核心。 （2）選擇PCF8951實(shí)現(xiàn)A/D、D/A轉(zhuǎn)換裝置，與單片機(jī)接口為P2.1口和P2.0口。 （3）此外，還選擇了NRF905無線通信模塊及4*4矩陣鍵盤等模塊進(jìn)行開發(fā)與學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。 2、 硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)由8部分組成：STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)、PCF8951A/D轉(zhuǎn)換電路、報(bào)警器模塊、NRF905無線模塊、矩陣鍵盤模塊、溫度傳感器電路、紅外接收模塊、LED流水燈模塊。電路原理圖見附錄。2.1 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊 STC89C52是一種低功耗、高性能C

3、MOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個(gè)16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被

4、保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。 復(fù)位電路 當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，只要有有兩個(gè)機(jī)器周期即24個(gè)振蕩周期以上的高電平在這個(gè)引腳出現(xiàn)時(shí)，那么就將會(huì)使單片機(jī)復(fù)位，如果將這個(gè)引腳保持高電平，那么51單片機(jī)芯片就會(huì)循環(huán)不斷地進(jìn)行復(fù)位。復(fù)位后的P0口至P3口均置于高電平，這時(shí)程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器將全部清零。 單片機(jī)晶振單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時(shí)鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時(shí)鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶

5、振提供的時(shí)鐘頻率。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對(duì)精度可達(dá)百萬分之五十。高級(jí)的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。2.2 PCF8951 AD/DA轉(zhuǎn)換模塊PCF

6、8591是一款單電源、低功耗8位COMS型A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片，它具有4路模擬量輸入通道、一路模擬量輸出通道和1個(gè)I2C總線接口。該器件I2C從地址的低三位由芯片的A0、A1和A2三個(gè)地址引腳決定，所以在不增加任何硬件的情況下同一條I2C總線最多可以連接8個(gè)同類型的器件。 該器件具有多路模擬量輸入、片上跟蹤保持、8位A/D轉(zhuǎn)換和8位D/A轉(zhuǎn)換等功能。A/D與D/A的最大轉(zhuǎn)換速率由I2C總線的最大傳輸速率決定。 PCF8591具有以下特點(diǎn)：單電源供電；正常工作電源電壓范圍為2.5V6V；通過I2C總線完成數(shù)據(jù)的輸入/輸出；器件地址由3個(gè)地址引腳決定；采樣頻率由I2C總線傳輸

7、速率決定； 4路模擬量輸入可編程為單端輸入或差分輸入；可配置轉(zhuǎn)換通道號(hào)自動(dòng)增加功能；模擬電壓范圍為VSSVDD；片上跟蹤保持功能；8位逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換；帶有一路模擬量輸出的乘法D/A轉(zhuǎn)換。PCF8951A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊：2.3 Nrf905 無線通信裝置 NRF905無線收發(fā)模塊（PTR8000+），體積小，距離遠(yuǎn)，同時(shí)抗干擾性強(qiáng)，通信穩(wěn)定，特別適用于工業(yè)控制領(lǐng)域，是目前最主流的無線收發(fā)方案。基本特點(diǎn)： (1) 433Mhz 開放 ISM 頻段免許可證使用 (2) 接收發(fā)送功能合一，收發(fā)完成中斷標(biāo)志 (3) 170個(gè)頻道，滿足多點(diǎn)通訊和跳頻通訊需求，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通訊，TDMA-C

8、DMA-FDMA (4) 內(nèi)置硬件8/16位CRC校驗(yàn)，開發(fā)更簡單，數(shù)據(jù)傳輸可靠穩(wěn)定 (5) 工作電壓1.9-3.6V，低功耗，待機(jī)模式僅2.5uA (6) 接收靈敏度達(dá)-100dBm (7) 收發(fā)模式切換時(shí)間 < 650us (8) 每次最多可發(fā)送接收32字節(jié)，并可軟件設(shè)置發(fā)送/接收緩沖區(qū)大小2/4/8/16/32字節(jié) (9) 模塊可軟件設(shè)地址，只有收到本機(jī)地址時(shí)才會(huì)輸出數(shù)據(jù)（提供中斷指示)，可直接接各種單片機(jī)使用，軟件編程非常方便 (10) 最大發(fā)射功率10毫瓦，發(fā)射模式：最大電流<30mA；接收模式：電流12.2mA (11) 內(nèi)置SPI接口，也可通過I/O口模擬SPI實(shí)現(xiàn)。

9、最高SPI時(shí)鐘可達(dá)10M (12) 尺寸小巧，不含天線32mm*19mm；標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 (13) 發(fā)射速率50 Kbps，外置433MHz天線，空曠通訊距離可達(dá)300米左右，室內(nèi)通信3-6層可實(shí)現(xiàn)可靠通信，抗干擾性能強(qiáng)，很強(qiáng)的障礙穿透性能。 2.4 4*4矩陣鍵盤矩陣鍵盤又稱行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線做為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4*4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效的提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。矩陣鍵盤：4*4矩陣鍵盤實(shí)物圖：2.5 IIC內(nèi)存模塊即I2C，一種總線結(jié)構(gòu)。IIC 是

10、作為英特爾IC 的互補(bǔ)，這種總線類型是由菲利浦半導(dǎo)體公司在八十年代初設(shè)計(jì)出來的，主要是用來連接整體電路(ICS) ，IIC是一種多向控制總線，也就是說多個(gè)芯片可以連接到同一總線結(jié)構(gòu)下，同時(shí)每個(gè)芯片都可以作為實(shí)施數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂圃础＿@種方式簡化了信號(hào)傳輸總線。 三、總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)，更加深入的了解和掌握了對(duì)工程設(shè)計(jì)軟件protel99se的理解和運(yùn)用，并且在對(duì)這次單片機(jī)課題設(shè)計(jì)過程中進(jìn)一步了解了單片機(jī)的引腳功能及其組成各部分的工作原理和運(yùn)用，加深了對(duì)以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的功能擴(kuò)展的認(rèn)識(shí)，為以后在對(duì)單片機(jī)系列進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用做良好的鋪墊，幫助我們在以后的工作和學(xué)習(xí)中對(duì)任務(wù)的設(shè)計(jì)上更加得心應(yīng)手。 DT

11、830B數(shù)字萬用表實(shí)習(xí)報(bào)告 一、 實(shí)習(xí)目的 熟悉數(shù)字萬用表內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理，增強(qiáng)動(dòng)手能力，鞏固知識(shí)二、 實(shí)習(xí)內(nèi)容1、數(shù)字萬用表簡單的工作原理。 2、元件檢測方法描述。3、安裝、調(diào)試、故障檢測及排除的簡單過程。 4、學(xué)會(huì)對(duì)簡單的電路板焊接以及實(shí)際操作動(dòng)手5、在此過程中的收獲和體會(huì)三、 儀器 1DT830B數(shù)字萬用表散件一套 2. 萬用表裝配說明書、使用說明書 3. 電烙鐵一個(gè) 4. 焊錫、松香等 5. 實(shí)驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字萬用表一臺(tái) 6. 待測電阻、電源若干 7. 螺絲刀、鑷子、剪刀等四、 工作原理1，DT830B數(shù)字萬用表的外觀如圖1所示。該儀表的心臟是一片大規(guī)模集成電路7106，該芯片（7106）

12、內(nèi)部包含雙積分A/D轉(zhuǎn)換器、顯示鎖存器、七段譯碼器和顯示驅(qū)動(dòng)器。本套件中，7106芯片已經(jīng)固化在印刷電路板上。表的工作原理框圖見圖2。輸入儀表的電壓或電流信號(hào)經(jīng)過一個(gè)開關(guān)選擇器轉(zhuǎn)換一個(gè)0到±199.9mV的直流電壓。例如輸入信號(hào)100V，就用1000:1的分壓器獲得直流100.0mV；輸入信號(hào)是交流100V，則首先整流為直流100V，然后再分壓成直流100.0mV。電流測量則通過選擇不同阻值的分流電阻獲得。圖3是7106芯片的應(yīng)用電路簡化圖。它的實(shí)質(zhì)是滿量程200mV的數(shù)字電壓表。輸入7106的直流信號(hào)被接入一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入譯碼器轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)LCD的七段碼。A

13、/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘是由外接100P電容和100K電阻與芯片內(nèi)部電路組成振蕩頻率約48Hz的振蕩器提供的，它經(jīng)過一個(gè)四分之一分頻獲得計(jì)數(shù)頻率，通過這個(gè)頻率獲得2.5次/秒的測量速率。四個(gè)譯碼器將數(shù)字轉(zhuǎn)換成七段碼的四位數(shù)字，小數(shù)點(diǎn)由選擇開關(guān)設(shè)定。圖4是直流電壓測量電路簡化圖。在200mV檔，由7106直接測量，其余各檔輸入電壓被分壓電阻分壓（分壓電阻之和為1M），每檔分壓系數(shù)為1/10，分壓后的電壓必須在-0.199V+0.199V之間，否則將過載顯示，過載顯示為僅在最高位顯示“1”其余位數(shù)不顯示。圖5是直流電流測量電路的簡化圖。分流電阻將輸入電流轉(zhuǎn)換成-0.199V+0.199V之間的電壓后送入7

14、106輸入端，200mA及其以下電流檔位串接有0.2A或0.5A的保險(xiǎn)管，10A檔位10A專用表筆插孔，且沒有接入保險(xiǎn)管，測量時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。圖6是交流電壓測量電路簡化圖。被測交流電通過二極管IN4007做半波整流，輸出脈動(dòng)直流電壓，經(jīng)過分壓電阻后，由7106的A/D轉(zhuǎn)換器的正向積分過程取出平均電壓值，最后由LCD顯示測量結(jié)果。圖7是電阻測量電路簡化圖。這個(gè)電路通過RV電阻提供測量電壓源，標(biāo)準(zhǔn)電阻（這個(gè)電阻為分壓電阻，由選擇開關(guān)轉(zhuǎn)換得到）與被測量電阻R?串接，兩個(gè)電阻的比值等于各自電壓降的比值，因此，通過標(biāo)準(zhǔn)電阻及利用標(biāo)準(zhǔn)電阻上的標(biāo)準(zhǔn)電壓，就可以確定被測電阻的阻值。測量結(jié)果直接由A/D轉(zhuǎn)換器得到。

15、2，元器件的識(shí)別與檢測方法（1） 電阻：識(shí)別：普通電阻使用色環(huán)作為阻值的標(biāo)識(shí)，市場上現(xiàn)多為5色環(huán)電阻。其阻值的識(shí)別方法是：前三道色環(huán)表示有效值，第四道色環(huán)表示乘以10的N次冪，N=顏色表示的值（見表1）。第五道色環(huán)表示電阻的誤差范圍。在四色環(huán)電阻中，前兩色環(huán)表示有效值，第三道色環(huán)表示乘以10的N次冪，N=顏色所代表的值。第四道色環(huán)代表該電阻的誤差范圍。（2） 電容：識(shí)別：對(duì)于100P(不含)以下的電容，一般直接用12位數(shù)字標(biāo)識(shí)其容值。對(duì)于大于100P（含），小于1（不含）的，一般用3位數(shù)字來表示。前兩位表示有效值，最后一位表示乘以10的N次冪，N=最后一位數(shù)字。也有用“數(shù)字+n”來標(biāo)識(shí)的，其電

16、容值為數(shù)字×1000，單位為P。可以認(rèn)為n=1000。 檢測方法：用萬用表的歐姆檔測量電容的兩個(gè)引線，如果表頭指示斷路，則表示該電容正常可用。（3） 二極管：識(shí)別：針對(duì)IN4007整流二極管，在管體兩端表面標(biāo)有灰色環(huán)的是負(fù)極。 檢測方法：用萬用表的歐姆檔測量二極管的兩個(gè)引線，將兩個(gè)表筆分別交替測量，如果表頭出現(xiàn)一次較小阻值和一次很大的阻值，則說明此二極管正常可用。四、 安裝調(diào)試及故障檢測1安裝：對(duì)照電路原理圖（圖8），將各個(gè)電阻、電容、二極管、三極管等元件焊接在電路板上。禁止使用酸性助焊劑焊錫絲！元件的安裝步驟：在沒有特別指明的情況下，元件從線路板正面裝入。其正面上的元件符號(hào)標(biāo)識(shí)指出

17、了每個(gè)元件的位置和方向。三極管插座是一個(gè)例外，它需要從線路板背面安裝，并且其外圈有一道凸起，與萬用表面蓋對(duì)應(yīng)，標(biāo)明了它的安裝方向。如圖9所示。C5應(yīng)使用金屬化電容。R32是熱敏電阻，外觀有2根引線，一般無標(biāo)識(shí)。將康銅絲電阻從元件面插入線路板對(duì)應(yīng)孔，要求康銅絲電阻高出線路板元件面約4mm，從元件面將康銅絲焊接在線路板上。將電池扣的連線從焊接面穿過線路板上的孔，將紅線焊接在V+焊接孔，黑線焊接在V-焊接孔。將兩個(gè)保險(xiǎn)管座從元件面插入線路板對(duì)應(yīng)孔，確認(rèn)保險(xiǎn)管座上的擋片向外，然后焊接在線路板上。焊接完成后，將6個(gè)V型滑動(dòng)片插入到撥盤旋鈕背面的6個(gè)筋中。將2只定位彈簧放在撥盤旋鈕的彈簧孔中。將滾珠分別放

18、在定位彈簧上。在面蓋里面依次放入液晶片，導(dǎo)電條以及導(dǎo)電條固定架。將撥盤旋鈕放入面蓋中，再將焊好的電路板裝入面蓋中，確保三極管插座放入面蓋的對(duì)應(yīng)孔中，電路板的前端插入面蓋的凸塊下面，撥盤旋鈕中心軸插入到電路板的定位孔中。然后用三只螺釘緊固，其中一只在保險(xiǎn)管下端。將9V電池接入電池扣上，并置于電池槽。 2. 調(diào)試及故障檢測：仔細(xì)檢查一下?lián)鼙P旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活，檔位是否清晰，元器件是否有漏焊、錯(cuò)焊、虛焊等現(xiàn)象，檢查液晶屏是否顯示正常。經(jīng)初步檢查無誤后，裝入保險(xiǎn)管，裝上后蓋。進(jìn)行下一步調(diào)試。首先進(jìn)行正常顯示測試。不要連接表筆，轉(zhuǎn)動(dòng)撥盤，查看各檔的顯示讀數(shù)是否與表2一致。表中B表示空白。如果儀表各檔位顯示與上表不符，請確認(rèn)以下事項(xiàng)：a） 檢查電池電量是否充足，連接是否可靠。b） 檢查各電阻、電容的值是否符合原理圖要求。c） 檢查線路板的銅線是否有割斷現(xiàn)象。d） 檢查線路板焊接是否有短路、虛焊、漏焊。e） 檢查滑動(dòng)片是否與電路板接觸良好。f） 檢查液晶屏、導(dǎo)電條、電路板三者是否接觸良好。如果顯示一致，可以進(jìn)行校準(zhǔn)調(diào)試。只需一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表和一塊9V電池即可，將組裝完成的DT830B數(shù)字萬用表和標(biāo)準(zhǔn)表均置于DCV 20V檔位，先用標(biāo)準(zhǔn)表測量電池的電壓并記錄測量值。再用DT830B測量該電池，調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，使其讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表的