单片机学年设计报告

单片机学年设计论文

摘要

本课程设计要求以STM32F103RBT6单片机为处理器，其隶属于ARM公司的Cotex-M3内核，主要功能模块有STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片等功能模块，完成原理图的设计，印刷电路板的绘制，电路板的焊接、调试、程序设计，以及各个功能模块的程序编写，综合测试。

关键词：STM32F103RBT6单片机、8段数码管显示、温度传感器DS18B20、流水灯、BC7277、AD转换

目录

一、设计任务及要求 (1)

二、实现原理简介 (2)

2.1 STM32F103RBT6电源晶振复位最小

系统 (2)

2.2单总线温度传感器接口(DS18B02) (2)

2.3键盘及数码管显示BC7277芯片 (3)

2.5 流水灯 (4)

三、芯片功能简介 (5)

3.1 STM32F103RBT6芯片简介 (5)

3.2 DS18B20功能简介 (6)

3.3 BC7277芯片介绍 (6)

四、硬件系统电路设计 (7)

五、软件编程调试及性能分析 (12)

5.1整个软件的主流程图 (12)

5.2 DS18B20程序流程图 (13)

六、总结 (13)

一、设计任务及要求

1.完成《STM32单片机应用板》的设计，内容包括：STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片，接口（24C02）等等。

2.完成电路原理图设计及印刷电路板图设计。

3.焊接电路板，手动焊接电路板（器件都是贴片式的，焊接过程一定要细致小心）。

4.编程与调试电路板。完成如下相关程序的设计和调试：(a、b必选，c，d，e，f，g人选其一)

a) 流水灯程序；

b) 按键及显示数码的程序；

c) 温度传感器18B20的程序设计；

d) 电子时钟的程序设计；

e) A/D转换程序设计；

f) 24C02读写程序的设计；

g) 2303串行通信的程序设计。

5.完成年度设计论文的撰写，字数3000-5000，论文格式及要求按教务网线上关于论文写作的要求执行。

二、实现原理简介

按照本次设计的要求，该系统主要分为五个部分：STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DS18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片。

系统各部分介绍如下：

2.1 STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统

STM32F103RBT6是32位的ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体公司出品，其内核Cortex‐M3是一个32位处理器内核。内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。使数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。为实现这个特性。CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且它们可以并行工作。但是另一方面，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。

有四个驱动单元：Cortex-M3内核DCode总线(D-bus)，和系统总线(S-bus) ；通用DMA1和通用DMA2。四个被动单元：内部SRAM 、内部闪存存储器、FSMC 、AHB到APB的桥(AHB2APBx)，它连接所有的APB 设备。五个驱动单元：Cortex™-M3内核DCode总线(D-bus)，和系统总线(S-bus) 、通用DMA1和通用DMA2 、以太网DMA；三个被动单元：内部SRAM 、内部闪存存储器、AHB到APB的桥(AHB2APBx)，它连接所有的APB设备。

2.2单总线温度传感器接口(DS18B02)

DS18B20内部结构如图所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。

2.3键盘及数码管显示BC7277芯片

（1）BC7277 具有 9 位数码管显示管理功能，无需外围器件，即可以构成 9 位(72 段)LED 显示和键盘驱动。因为支持段寻址，可以独立地控制每一个显示段，也非常适用于独立的LED。BC7277 支持闪烁显示功

能，且闪烁速度可调，每一位均可独立控制闪烁属性，而前 8位更可以独立控制每一段的闪烁，在使用独立的 LED 指示灯时，非常有用。

（2）BC7277 内部提供译码功能，用户可以直接向译码寄存器写入数值，而得到相应数字显示。译码显示时，该位的小数点显示不受影响，用户只需更新显示数据，而无需考虑小数点的问题，尤其对于将小数点用作单独指示灯的用户，使用非常简便。同时，也支持直接写入显示寄存器，可以完成一些特殊字符的显示。

（3）键盘可最多支持 16 键，芯片内含去抖动电路，可以支持任意的组合键，长按键，可以支持各种常开或常闭开关。

（4）BC7277 采用串行接口，可以直接与标准 SPI 接口连接，通讯速率可达 64Kbps，用户可以充分利用微处理器上硬件 SPI 接口资源，当使用中断方式时，可使显示部分的通讯几乎不占用主程序时间。BC7277 的SPI 接口可以接为 2 线、3 线或 4 线方式。可以通过 CS 片选信号，在一个 SPI 总线上使用多个器件，而在 MCU I/O 口资源紧张时，片选 CS 线可以直接接地，其内部独特的SPI 口计时复位逻辑可以使得即便没有片选信号的接口清零功能，也可以保障通讯不会出错。

2.4 流水灯

系统的的原理框图如下图所示