關于C8051F410的設計報告

1、2013年全國大學生電子設計大賽報告基于C8051F410單片機的設計摘要：微處理器在社會發(fā)展中扮演著非同尋常的角色，滲透到了各行各業(yè)。經過不斷的發(fā)展與創(chuàng)新，單片機大致可分為4位、8位、16位和32位。C8051F410單片機片內集成了高頻振蕩源，并具備了多級分頻系統(tǒng)以滿足各種個性化的需要。強大的非侵入式JTAG/C2調試手段，是傳統(tǒng)仿真器調試模式所不能比擬的，可使內核和全部資源完全透明和可操作化，可以方便地完成下載和硬件仿真，且不占用內部片內資源。芯片上除了P0P2，還包括溫度傳感器和電源，晶振及片上溫度傳感器等外設集合為一體。增加了交叉開關，可以靈活的將片內資源分配到I/O端口，3.3V的

2、供電模式，內核的低電壓使系統(tǒng)功耗進一步降低。關鍵詞：微處理器 C8051F410 傳感器 交叉開關Abstract: the microprocessor plays beautifully role in social development, penetrated into all walks of life. Through continuous development and innovation, SCM can be roughly divided into 4, 8, 16 and 32. C8051F410 micro controller on-chip integratio

3、n of the high frequency oscillation source, and with the multi-level division system to meet the various needs of personalized. A powerful non-invasive JTAG/C2 debugging tools, is a traditional emulator debug mode can not match, can make the kernel and all the resources completely transparent and op

4、erational, can finish downloading and hardware simulation conveniently, and does not occupy the internal on-chip resources. Chip P0P2 in addition, also includes a temperature sensor and a power supply, a crystal and on-chip temperature sensor is integrated peripherals such as set. Increase the cross

5、bar switch, can be flexible to on-chip resource allocation to the I/O port, 3.3V low voltage power supply mode, the power consumption of the system to further reduce the kernel.Keywords: microprocessor C8051F410 sensor switch目 錄一、前言. .1二、總體方案設計. .1 1、方案設計. .12、方案論證與比較 . .13、方案選擇. .1三、單元模塊設計. .21、各單元

6、模塊功能介紹及電路設計. .22、電路參數(shù)的計算及元器件的選擇. .53、特殊器件的介紹. .64、各單元模塊的聯(lián)接. .7四、系統(tǒng)調試. .8五、系統(tǒng)功能、指標參數(shù). .9六、設計總結. . .9七、參考文獻. . .9八、附錄.9 1、電路原理圖. . .9 2、PCB圖. . .10 3、源程序. .10 一、前言C8051F410器件是完全集成的低功耗混合信號片上系統(tǒng)型MCU，它的特性主要有： 高速、流水線結構的8051兼容的微控制器核（可達50MIPS）；高精度可編程的24.5MHz內部振蕩器； 4個通用的16位定時器；硬件實時時鐘（smaRTClock），工作電壓可低至1V，帶64

7、字節(jié)電池后備RAM和后備穩(wěn)壓器。由于它內部有高精度可編程的振蕩器，我們可以通過對其特殊功能寄存器（SFR）的配置，完成計數(shù)定時，配合中斷系統(tǒng)，設計出一個可以校正時間的電子時鐘.二、總體方案設計1、方案設計本方案以C8051F410單片機為核心，要實現(xiàn)的主要功能有CH452芯片驅動數(shù)碼管顯示和鍵盤掃描控制，LCD1602液晶顯示屏萬年歷，LED的流水燈設計.2方案論證與比較不需要芯片的驅動方式，掃描顯示這種方式ag和DP一共8根線分別占用單片機8個端口線，一般是一整個P口，然后有幾位數(shù)碼管就另外需要幾個控制線作為片選。對于MCU的時間占用幾乎是全時的，如果沒有其他的任務或者其他的任務耗用時間很少

8、可以考慮這種顯示方式，比如時鐘、溫度計等等。74LS164驅動這是一片帶鎖存的串入并出芯片，需要占用單片機的2或3根線，MR為輸出狀態(tài)清除，本身驅動電流不大，驅動LED需要另外加三極管或者驅動芯片。如果需要多位驅動，一般使用74HC138這樣的譯碼器進行快速線選，一樣實現(xiàn)掃描顯示，對單片機端口的耗用比較少，但是因為是掃描方式所以對單片機時間耗用還是全時的.串行驅動MAX7219按說這是驅動LED數(shù)碼管最理想的一個芯片了，從典型應用電路上看外圍元件極少，直接驅動，最吸引人的是使用了串行接口，只要三根線就可以驅動多大8位的數(shù)碼管，而且可以送數(shù)據(jù)后就不用管了，自己消零消隱，可惜的就是太貴了，市場價都

9、在20多元以上，比起LS164的一塊多錢顯得不合算。串行驅動HD7279、BC7281、ZLG7289、ZLG7290、WH8280這幾個芯片都是采用串口通信的，基本上和MAX7219作用差不多，而且還帶有88的鍵盤接口（鍵盤輸入的時候，從串口輸出鍵盤編碼供單片機讀?。?，價格相對也便宜，一般在10元左右，一般來說可以接受了，畢竟可以省太多的外圍電路和單片機資源。但是芯片工作電壓不要超過5.5V，否則容易燒掉，也就是電壓適應范圍還比較窄。CH452CH452是數(shù)碼管顯示驅動和鍵盤掃描控制芯片。CH452 內置時鐘振蕩電路，可以動態(tài)驅動8 位數(shù)碼管或者64 位LED，具有BCD 譯碼、閃爍、移位、

10、段位尋址、光柱譯碼等功能；同時還可以進行64 鍵的鍵盤掃描；CH452 通過可以級聯(lián)的4線串行接口或者2 線串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且可以對單片機提供上電復位信號。3方案選擇因為本設計I/O端口有限，又考慮到成本問題，并且從電路設計上來看，還要對44的陣鍵盤進行控制， CH452是比較合適的芯片，因此我們選擇方案五。三、單元模塊設計1、各單元模塊功能介紹及電路設計顯示驅動CH452對數(shù)碼管采用動態(tài)掃描驅動，順序為DIG0至DIG7，當其中一個引腳吸入電流時其他引腳不吸入電流。CH452內部具有電流驅動級，可以直接驅動0.5英寸至1英寸的共陰數(shù)碼管，段驅動引腳SEG6SEG0分別對應數(shù)碼管

11、的段G段A，段驅動引腳SEG7對應數(shù)碼光的小數(shù)點，字驅動引腳DIG7DIG0分別連接數(shù)碼管的陰極。電路圖如下圖所示：鍵盤掃描CH452鍵盤掃描功能掃描44矩陣的16鍵鍵盤。在鍵盤掃描期間，DIG7DIG0引腳用于列掃描輸出，SEG7SEG0引腳都帶有內部下拉電阻，用于行掃描輸入。當啟用鍵盤功能后，4線串行口中的DOUT引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。電路如圖所示：液晶顯示屏驅動電路液晶顯示屏顯示使用的是LCD1602和LCD12864兩種顯示屏。電路連接圖如圖所示 LED閃爍電路電源提供的電壓為+5V，發(fā)光二極管的正常工作電流為5mA15mA，分擔的電壓約為2V

12、，所以與之串聯(lián)的電阻為510歐姆1000歐姆，本設計電路采用的是510歐姆的電阻。電路原理圖如圖所示C8051F410的供電電路C8051F410單片機VDD引腳需+3.3V電壓供電，VIO引腳采用+5V電壓供電，因此使用穩(wěn)壓模塊AS1117進行穩(wěn)壓，輸出的電壓供給單片機的VDD引腳。電路原理圖如圖所示蜂鳴器電路在該設計中可以作為報警、鬧鈴，發(fā)出提示音。電路圖如圖所示C8051F410單片機與外圍電路P0口外接的是LCD1602與LCD12864的各個引腳。P1口的P1.3、P1.4、P1.5接的是CH452的3腳、5腳、6腳。P2口外接的是8個發(fā)光二極管。2電路參數(shù)的計算及元器件的選擇C80

13、51F410單片機采用兩種電壓供電，3.3V的電壓我們使用穩(wěn)壓模塊AS1117可以得到。我們使用的驅動芯片是CH452，因此數(shù)碼管選用的是共陰極數(shù)碼管LL-5641AS。本設計中用到了兩種液晶顯示屏LCD1602和LCD12864。3特殊器件的介紹C8051F410單片機C8051F410的主要特點：高速流水線結構CPU（25-100MIPS）；完全兼容8051（源碼和機器碼級）；大多數(shù)指令執(zhí)行時間為1-2時鐘周期（標準為8051為12-24）；可在系統(tǒng)、在應用編程的FLASH（2KB-128KB）；指令高速緩存（對于50-100MIPS產品）；大容量內部SRAM（256B-8KB+256B）

14、；擴展中斷系統(tǒng)（最多可達22個中斷源，可軟件模擬中斷）；多復位源，雙向復位；多時鐘（內部時鐘頻率可編程、多種外部時鐘方式）；JTAG接口：在系統(tǒng)調試、邊界掃描、在系統(tǒng)編程 C2接口（小封裝）。 C8051F410引腳圖如圖所示 CH452芯片CH452芯片是南京沁恒電子有限公司生產的一種高速鍵盤掃描控制芯片，每片可接88的矩陣鍵盤。CH452芯片專門用于LED、數(shù)碼管、按鍵的驅動顯示。一片芯片可以控制8個數(shù)碼管和64個按鍵。以動態(tài)掃描的形式對每一位分別點亮，大幅度節(jié)約電力。同時對按下的按鍵能夠產生中斷，節(jié)約單片機寶貴的處理等待時間。可選2線或4線接口，減少單片機IO口的使用。這塊芯片難能可貴之

15、處是可以直接輸入BCD碼的數(shù)碼管數(shù)據(jù)，也就是在單片機端根本不需要使用譯碼這一步驟，又一次增加了單片機的時間。 LCD1602工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。（16列2行）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

16、數(shù)字）。602采用標準的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VCC接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會 產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端,高電平（1）時讀取信息，負跳變時執(zhí)行指令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空腳或背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負極。各個

17、單元模塊的連接如下圖所示四、統(tǒng)調試程序流程圖如下圖所示源程序見附件五、系統(tǒng)功能、指標參數(shù)該系統(tǒng)實現(xiàn)的是按下按鍵在數(shù)碼管上顯示該鍵值，同時發(fā)光二極管實現(xiàn)流水功能，過一會發(fā)光二極管熄滅，再按下任意鍵盤，顯示該鍵值，并且上次的鍵值右移一位，發(fā)光二極管仍然實現(xiàn)流水功能，過一會又會熄滅，如此循環(huán)。通過調試，該系統(tǒng)基本完成所希望實現(xiàn)的功能。六、設計總結本設計結構簡單，使用的C8051F410單片機具有32kbFALSH存儲器，驅動鍵盤和數(shù)碼管的芯片CH452選用的也非常的恰到好處，該設計也達到了預期的目的，各項功能都能實現(xiàn)。就是在繪制原理圖的時候元器件的封裝做的不太標準，以至于焊接的時候有些困難。通過這次

18、設計也深深的感受到了團隊合作的重要性，分工明確，目標一致才有可能在一定時間內完成任務。其中最大的收獲是鍛煉了我們自主分析問題的能力，遇到問題一起商討，最終找到最好的解決辦法，也大大提高了我們的動手能力，次的設計我們小組收獲了不少經驗。參考文獻：1：全國大學生電子設計大賽 論文報告格式 2：潘琢金 C8051F410/1/2/3混合信號ISP FLASH微控制器數(shù)據(jù)手冊 Rev 0.7 2006 0.23：CH452中文手冊7、 附件：系統(tǒng)原理圖PCB圖源程序如下：#include C8051F410.hvoid PCA_Init() PCA0MD &= 0x40; PCA0MD = 0x00;

19、void Port_IO_Init() P1MDOUT = 0x80; P2MDOUT = 0xFF; XBR1 = 0x40;void Oscillator_Init() OSCICN = 0x85;void Init_Device(void) PCA_Init(); Port_IO_Init(); Oscillator_Init();#define uint unsigned int/065535sbit LED_0=P20; sbit LED_1=P21; sbit LED_2=P22; sbit LED_3=P23; sbit LED_4=P24; sbit LED_5=P25; sb

20、it LED_6=P26; sbit LED_7=P27; sbit FMQ=P17; /蜂鳴器 1響sbit LED_HW=P07; /紅外LED_發(fā)射 sbit CH452_SCL = P13;sbit CH452_SDA = P14; sbit CH452_KEY = P15; /定義CH452的端口 bit second ,flagkey =1;unsigned char k,dispbuff = 0,0,0,0,0,0,0,0; /顯示緩沖，初始顯示全0unsigned int CMD,DAT,DAT1;code unsigned char font32 = 0xFC,0x60,0x

21、DA,0xF2,0x66,0xB6,0xBE,0xE0, /01234567 0xFE,0xF6,0xEE,0x3E,0x9C,0x7A,0x9E,0x8E, 0xFD,0x61,0xDB,0xF3,0x67,0xB7,0xBF,0xE1, 0xFF,0xF7,0x00,0x62,0x02,0x12,0x7C,0x1C; code unsigned char key16 = 0xC6,0xB6,0x86,0xD6,0x96,0xA6,0xF6,0xE6,0xC4,0xB4,0x84,0xD4,0x94,0xA4,0xF4,0xE4;void delayms(unsigned int i)uns

22、igned intj;dofor(j=0;j!=1000;j+);while(-i);void delayus(void) unsigned int k; for (k=0;k10;k+); void toch452(unsigned int cmda) /* 命令、數(shù)據(jù)送CH452 */unsigned char j;CH452_SDA = 0;delayus();CH452_SCL = 0;delayus();CH452_SCL = 1;delayus();CH452_SCL = 0;for (j=0;j=0x8000 ) CH452_SDA = 1;elseCH452_SDA = 0;C

23、H452_SCL = 1;delayus();CH452_SCL = 0;cmda = cmda 1 ;CH452_SDA = 1;delayus();CH452_SCL = 1;unsigned char rdch452(void) /* 讀鍵盤 */unsigned char j,key;CH452_SDA = 0;delayus();CH452_SCL = 0;delayus();CH452_SCL = 1;delayus();CH452_SCL = 0;key = 0x9F;for (j=0;j=0x80 ) CH452_SDA = 1;elseCH452_SDA = 0;CH452_SCL = 1;delayus();CH452_SCL = 0;key = key 1 ;delayus();key = 0;for (j=0;j8;j+) CH452_SCL = 1;if (CH452_SDA = 1)key +;key = key 1;CH452_SCL = 0;delayus();CH452_SDA = 1;delayus();CH452_SCL = 1;return key;main()unsigned char i,keycode,keyn;Init_Device(); /初始化delayms(100);CMD =