1、課程名稱 電路CAD 作業項目 51單片機開發板 作業日期 2016-5-12 成績 班級 14物聯網工程 姓名 李延暉 學號 201400804019 上課地點 啟智樓41221 開發板電路原理圖圖1 開發板電路原理圖二電路模塊劃分及功能簡介 1.單片機最小系統模塊圖1-1單片機最小系統模塊圖簡單功能介紹： 單片機最小系統，也叫做單片機最小應用系統，是指用最少的原件組成單片機可以工作的系統。單片機最小系統的三要素就是電源、晶振、復位電路。型號名稱：AT89S52主要使用方法： 客房控制系統的最大特點是輸入、輸出開關量多，主控制器單片機已有的I/O口不能滿足使用需求，需要進行擴展。為降低成本，

2、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輸入腳上的數據讀入，其I/O輸入接口電路如圖2所示。IG01IG08是一組弱電端子輸入信號線，它們分別和8個弱電開關相連。由于系統有24個開關輸入量，因此，電路共用了3個74LS244，當片選信號CS1CS3中有一個有效時，其對應74LS244上的數據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中的功能：

3、作為控制核心原件進行數據的采集分析運算，協調各個管口及原件形成完整的控制系統。圖1-3 AT89S52的實物圖圖1-4 AT89S52的外形尺寸圖 圖1-5 AT89S52元件符號 圖1-6 PCB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“Liquid Crystal Display Module”，簡稱“LCM”，是一種將液晶顯示器件、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源、結構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：工業字符型

4、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、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11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是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數字）。1602液晶模塊內部的字符發生存儲器已經存儲了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

5、。典型應用電路：基于單片機的LCD1602液晶顯示電路 圖3-1-2 LCD1602實物圖 圖3-1-3 LCD1602外形尺寸圖 圖3-1-4 LCD1602原理圖的元件符號 圖3-1-5 PCD圖 圖3-1-6 LCD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（同時讀出指針地址內容），初始化之后每次對12864的讀寫均要進行忙檢測。2）、寫命令：所有的命令可以查看指令表，后續講解指令的詳細用法。寫地址也是寫指令。3）、寫數據：操作對象有DDRAM、CGRAM、GDRAM。4）

6、、讀數據：操作對象也是DDRAM、CGRAM、GDRAM。DDRAM內部存儲的數據是字符的編碼，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3-2-1 LCD12864實物圖 圖3-2-2 LCD12864外形尺寸圖 圖3-2-3 原理圖元件符號 圖3-2-4 PCD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）數碼管顯示模塊圖1 數碼管顯示模塊簡單功能介紹：數碼管是一類價格便宜 使用簡單，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，使其發亮，從而顯示出數字能夠顯示 時間、日期、溫度等所有可用數字表示的參數的器件。在電器特

7、別是家電領域應用極為廣泛，如顯示屏、空調、熱水器、冰箱等等。絕大多數熱水器用的都是數碼管，其他家電也用液晶屏與熒光屏。核心元器件型號：四位0.56數碼管5461BS主要使用方法： 共陽極數碼管 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）直流驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O端口進行驅動，或者使用如BCD碼二-十進制譯碼器譯碼進行驅動。優點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O端口多。 2）動態顯示驅動是將所有數碼管通過分時輪流控制各個數碼管的的COM端，就使各

8、個數碼管輪流受控顯示。將所有數碼管的8個顯示筆劃"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極COM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，所有數碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通COM端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數碼管就不會亮。典型應用電路及在本系統中的功能：1）典型應用電路圖2 典型應用電路2)在本系統中的功能: 8位數碼管顯示，通過單片機編程可實現動態顯示與靜態顯示。 圖3 實物圖 圖4 外形尺寸圖

9、圖5 原理圖元件符號 圖6 PCB電路圖符號4.采集、報警、控制模塊5.鍵盤模塊 圖1 4*4矩陣鍵盤模塊圖簡單功能介紹：AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進行動態掃描，當有按鍵盤的鍵時，可將相應按鍵值（0F）實時顯示在數碼管上。由p1.0p1.3(列)和p1.4p1.7（行）組成4*4矩陣鍵盤，p0口接LED靜態顯示電路。由于p0口內部無上拉電阻，因此必須外部接上上拉電阻，其值的選擇可以根據LED數碼管發光電流及其亮度來決定。通過編寫4*4鍵盤的驅動程序，當有鍵盤按下時，能夠在數碼管顯示器與按鍵的鍵值對應的數字。核心元器件：按鍵主要使用方法：可以通過單片機進行編程與其他設備如led顯示器、

10、數碼管等實現各項功能。典型應用電路：圖2 典型應用電路在本系統中的功能：在單片機中正好可以用一個p口實現16個按鍵功能，這也是單片機系統中最常見的形式。用AT89C51單片機對4*4矩陣鍵盤進行動態掃描，當按鍵盤的鍵時，可以將相應的按鍵值（0F）實時顯示在數碼管上。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，在行線和列線的交叉點上設置一個按鍵，每個按鍵有它的行值和列值。在“單片機系統”區域中，把單片機的P1.0P1.7端口通過8聯撥動撥碼開關連接到“4×4行列式鍵盤”區域的相應端口上。圖3 實物圖 圖4 外形尺寸圖 圖5 元件符號 圖6 PCB電路圖符號6.接口模塊

11、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COM接口），是采用串行通信方式的擴展接口。串行接口 (Serial Interface) 是指數據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雙向通信（可以直接利用電話線作為傳輸線），從而大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。一條信息的各位數據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：數據位的傳送，按位順序進行，最少只需一根傳輸線即可完成；成本低但傳送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米；根據信息的傳送方向，串行通訊可以進一步分

12、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RXD3腳：電腦的輸出TXD 通過2 ，3 腳就可以實現全雙工(可同時收發)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RXD 和TXD 這是單片機進行串行通信的收發口 連接應該錯位的對應到電腦的TDX RDX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1 0V表示0Rs232的電平標準 +15/

13、+13 V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 通過電平轉換電路(Max232芯片) 實現TTL電平與RS232電平之間的轉換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25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

14、焊接25座。但在PCB設計時最好保留這個空位，以便以后升級AVR內的軟件。ISP接口定義標準SPI接口（串行外圍設備接口SPI（serial peripheral interface）總線技術）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 主器件數據輸出,從器件數據輸入（2）MISO 主器件數據輸入,從器件數據輸出（3）SCLK 時鐘信號,由主器件產生 （4）/SS 從器件使能信號,由主器件控制MOSI （SPI Bus Master Output/Slave Input） SPI 總線主輸出/ 從輸入MISO （SPI Bus Mas

15、ter Input/Slave Output) 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換穩定的元件是7805正三端穩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提供電源供電模塊，電源模塊的穩定可靠是系統平穩運行的前提和基礎。52片機雖然使用時間最早、應用范圍最廣，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程序跑飛的現象，克服這種現象出現的一個重要手段就是為單片機系統配置一個穩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

16、引腳功能壓器780578XX系列集成穩壓器的典型應用電路如下圖所示，這是一個輸出正5V直流電壓的穩壓電源電路。IC采用集成穩壓器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個寄存器，其中有7個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為BCD碼形式,其日歷、時間寄存器及其控制字此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1

17、302與RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態為一個8位的字節，其命令控制字為C0HFDH，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；另一類為突發方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節，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。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續運行。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

18、時，DS1302由Vcc1供電。X1和X2是振蕩源，外接32.768kHz晶振。RST是復位/片選線，通過把RST輸入驅動置高電平來啟動所有的數據傳送。RST輸入有兩種功能：首先，RST接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供終止單字節或多字節數據傳送的方法。當RST為高電平時，所有的數據傳送被初始化，允許對DS1302進行操作。如果在傳送過程中RST置為低電平，則會終止此次數據傳送，I/O引腳變為高阻態。上電運行時，在Vcc>2.0V之前，RST必須保持低電平。只有在SCLK為低電平時，才能將RST置為高電平。I/O為串行數據輸入輸出端(雙向)，后面有詳細說明。SCLK為時鐘輸入端。8-6典型應用電路四、總結 51單片機開發板也稱51單片機實驗板、51單片機學習板,是用于學習51型號的單片機的實驗及學習器件，它將51單片機常用的外圍集成在一小塊電路板上，可以直接插在PC機上面，便于攜帶和學習，另外一些中小型項目也可以直接在此板上面進行二次開發，開發完成后即可以在