基于S51单片机的开发板设计毕业论文

基于S51单片机的开发板设计毕业论文

目录

摘要................................................... I ABSTRACT ............................................... II

1 引言 (1)

2 系统方案 (2)

2.1总体设计方案 (2)

2.2设计原则 (2)

3 硬件部分 (3)

3.1硬件结构框图 (3)

3.2硬件电路设计 (4)

3.2.1 S51单片机主控制模块 (4)

3.2.2 键盘模块 (4)

3.2.3 AD模块 (5)

3.2.4 DA模块 (6)

3.2.5 DS1302时钟模块 (7)

3.2.6 测温模块 (9)

3.2.7 串行通信模块 (10)

3.2.8 显示模块 (12)

3.2.9 下载器模块 (16)

3.2.10 其他模块 (17)

4 软件部分 (19)

4.1整体程序设计 (19)

4.2分模块程序设计 (19)

4.2.1 键盘模块程序设计 (19)

4.2.2 AD模块程序设计 (20)

4.2.3 DA模块程序设计 (22)

4.2.4 DS1302时钟模块程序设计 (23)

4.2.5 测温模块程序设计 (25)

4.2.6 串行通信模块程序设计 (28)

4.2.7 显示模块程序设计 (30)

4.2.8 其他模块 (38)

5 开发板设计及测试 (41)

5.1开发板PCB设计 (41)

5.2开发板测试 (41)

6 结论 (43)

致谢 (44)

参考文献 (45)

附录 (46)

附录1键盘模块部分程序 (46)

附录2AD模块部分程序 (46)

附录3DA模块部分程序 (48)

附录4DS1302时钟模块部分程序 (48)

附录5测温模块部分程序 (51)

附录6单片机通过MAX485与PC机通讯程序 (52)

附录7LCD1602显示模块部分程序 (53)

附录8开发板整观图 (55)

附录9下载器整观图 (55)

1 引言

单片机具有成本低、体积小、可靠性高、具有高附加值、通过更改软件就可以改变控制对象等优点，单片机越来越成为电子工程师设计产品时的首选器件之一。因此拥有一块单片机开发板对单片机学习具有着极其重要的意义。但是单片机学习效果的优劣直接取决于单片机的选择，C51系列单片机部具有128字节RAM、5个中断源、32条I/O口线、2个16位定时器、4KB的程序存储器、一个全双工异步串行口。本开发板选择具有ISP在线编程功能的S51单片机，该单片机不需要烧写器，可在开发板上ISP在线编程，具有广泛的应用前景。

S51单片机除兼容C51单片机外，还具有工作频率0至33MHz的高工作频率；可以满足绝大多数的实际应用开发需求，在开发板上使用十分方便。

本课题设计的S51单片机开发板，具有一般开发板通用结构，并基于硬件进行相关软件设计。利用程序开发语言开发程序并实现ISP在线下载到单片机，无需配置单独的下载器。单片机使用ISP在线下载程序，加快了程序设计者调试的进度，使设计者所设计的程序尽快得到验证。通过对开发板上的模块进行实验，可以提高针对不同硬件进行编程的能力，同时通过实验现象对所用的硬件也有了更深一步的认识，因此该开发板具有一定的实用价值和现实意义。

2 系统方案

2.1 总体设计方案

本开发板共分为十四个模块，分别是：S51单片机主控制器模块、键盘模块、AD 模块、DA模块、DS1302时钟模块、测温模块、MAX232模块、MAX485模块、数码管模块、LCD1602模块、LCD12864模块、下载器模块、流水灯模块、蜂鸣器模块。其中以S51单片机作为核心控制器；键盘模块用来向单片机输入特定编码的信息；AD模块用来实现模数转换；DA模块用来实现DA转换；DS1302时钟模块用来实现实时时钟；测温模块用来测量环境温度；RS232模块和RS485模块通过电平转换实现通信；数码管模块用来显示简单的数字、字母；LCD1602模块用来显示字母、数字、符号；LCD12864模块用来显示图像、符号、汉字；下载器模块用来实现S51单片机的ISP在线编程；流水灯模块用来显示单片机I/O口电平的变化；蜂鸣器模块用来发出声音。

2.2 设计原则

开发板系统的扩展和配置应遵循以下设计原则：

(1)尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础；

(2)系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发；

(3)硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间；

(4)系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品；

(5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等；

(6)单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载；

(7)尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。

3 硬件部分

3.1 硬件结构框图

总体硬件结构主要包括：S51单片机主控制器模块、键盘模块、AD模块、DA模块、DS1302时钟模块、测温模块、MAX232模块、MAX485模块、数码管模块、LCD1602模块、LCD12864模块、下载器模块、流水灯模块、蜂鸣器模块。硬件结构框图如图3-1所示：