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                        宏晶STC單片機IAP15F2K61S2實驗系統

                        添加時間:2019/06/29 來源:中國海洋大學 作者:劉靜
                        本系統可以完成的可能內容有:單片機按鍵輸入、蜂鳴器實驗、流水燈實驗、數碼管動態顯示設計、數碼管靜態顯示設計、液晶屏顯示設計、單片機串口通信設計、DS18B20溫度測量。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          隨著現代電子技術的發展,電子設備都朝著智能化發展,從而帶動了單片機技術在不同領域的大量應用,國內和國外的眾多廠家陸續推出了各種通用和專用的單片機型號。在30多年的單片機發展中出現了幾款廣為稱贊的經典型號,它的結構設計,一直指引著單片機發展的方向。Atmel公司設計的8051系列單片機就是其中之一。該型號單片機W其先進的設計、優越的性能、高可靠的技術及極高的性價比,迅速普及了國內外市場,并且在相當一段時間內成為國內外單片機應用技術領域中的最受關注的型號,從而帶動了單片機應用技術課程在工科領域的發展。8051技術為核屯、的單片機教學實驗系統也隨之進入各工科院校。

                          隨著單片機技術的飛速發展,傳統的51系列漸漸淡出市場,各種増強版的單片機開始出現并且大量應巧與各行各業中。但目前大部分院校的單片機開發系統多是基于傳統51系列的,比如AT89巧KAT89S51等,與技術的發展和市場的需求漸漸不同步,這樣勢必會對院校人才培養造成影響,使用新型單片機設計一款開發系統成為必要。

                          本設計將宏晶STC單片機IAP15F2K61S2為核也設計一款單片機實驗系統。

                          該實驗系統模塊形式設計,包括核屯、板模塊、12(:模塊、串行/并行AD模塊、鍵盤模塊、通信模塊、靜態顯示模塊、動態顯示模塊、液晶顯示模塊等。核必板可1^1選擇3.3V或者5V供電。各模塊都預留接口,既可用核屯、板為基礎相互搭接完成指定教學任務,也可W獨立連接目標板使用。針對各個硬件模塊及教學項目模塊開發了相應的軟件模塊,包括各個控制驅動程序、AD/DA程序、RS232/RS485通信程序、液晶顯示程序等。

                          本設計應對應用電子專業對單片機應用技術課程的要求,將為學院該課程的教學提供一個符合社會需求、專業需求硬件平臺。本單片機實驗系統利用宏晶IAP15F2K61S2單片機的IAP和ISP功能可使單片機具備有專業仿真器的功能,能直觀的觀察到每一步程序對應的硬件相應情況,對實訓教學和學生的學習提供很大幫助。本設計的各個模塊既可W配合核屯、板綜合使用,也可W作為智能控制系統、智能電子設備中的功能模塊使用。本設計的主要功能是完成單片機應用技術課程教學任務中各個實訓項目及各類電子類大賽的賽前培訓及使用。應用于學院科研項目等場合,也有一定的實用價值和現實意義。本文詳細介紹該實驗系統的模塊構成、開發過程、設計思路及相關硬件結構和軟件設計。

                          關鍵詞:IAP15F2K61S2;在線仿真;智能電子設備

                        Abstract

                          With the development of modern electronic technology, electronic devices are toward intelligent development, which led to the large number of applications of SCM technology in different areas, a variety of general and specialized SCM model is produced by many domestic and foreign manufacturers. There have been several widely acclaimed classic model in 30 years of microcontroller development, its structure design, has been guiding the development of SCM direction. Atmel designed of the 8051 series microcontroller is one of them. The model of SCM with its advanced design, superior performance, high reliable and high price. rapid spread of the market at home and abroad, and become the most popular models in the domestic and foreign technical field of single chip computer application in quite a long period of time, which has led to the development of single chip computer application technology course in engineering field. The experimental system of single chip computer with 8051  technology as the core is also entered into the engineering college. With the rapid development of single-chip technology, the traditional 51 series  gradually fade out of the market, a variety of enhanced version of the microcontroller began to appear and apply in all walks of life. But at present most of the institutions of microcontroller development system is based on traditional 51 series, for example, AT89C51,AT89S51 etc which is not gradually synchronized with technology development and the market demand, so this will inevitably impact on personnel training, using new MCU design a development system becomes necessary.

                          This design will take the macro crystal STC microcontroller IAP15F2K61S2 as the core design of a microcontroller experimental system. The experimental system is designed in a modular form, including the core board module, I2C module, serial/ parallel ad module, keyboard module, communication module, static display dynamic module, display module, LCD display module and so on. The core board can choose 3.3V or SV power supply. Each module has reserved interface, which can use the core board to finish the designated teaching task based on each other, and also can connect the target board independently.. According to the hardware module and teaching project module, the software modules are developed, including the control driver,AD/DA program, RS485 RS232/ communication program, LCD display program, etc.

                          This design should meet the requirements of the application of electronic specialty for MCU application technology, and will provide a platform for the teaching of the course of the college to meet the needs of the society and the professional needs of the hardware. The SCM experimental system using macro crystal IAP15F2K61 S2 MCU of the IAP and ISP function of the microcontroller can have the function of professional simulator which can be directly observed every step of the procedure corresponding to the corresponding hardware condition, which can provid great help for teaching and training students. Each module of the design can be used as the core board, and it can be used as the function module in the intelligent control system and the intelligent electronic equipment. The main function of this design is to complete the teaching tasks of the single chip microcomputer application technology course and the training and use of the various training projects and various electronic competitions. It also has practical value and practical significance for the occasion such as scientific research projects in colleges This paper introduces the module structure, development process, design idea a.nd related hardware structure and software design of the system in detail in this paper.

                          Keywords: IAP15F2K61 S2; online simulation; intelligent electronic equipment

                          中國開始使用單片機始于1982年,短時間內發展極為迅速。截至今天,單片機應用技術飛速發展。我們進入網絡嘗試搜索一下“單片機”三個字,會看到無數的網站介紹單片機。

                          縱觀我們現在生活的各個領域,從各種家用電器設備,到我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物,從交通工具的導航裝置,到飛機上各種儀表的數據處理,從現代化的數據傳輸和網絡通訊,到現代化工廠中自動化設備的實時控制及信息處理,核心控制都是用單片機來實現的。據不完全統計,中國的每年單片機年容量達到了4億片左右,而且每年的增長率在16%以上,但我國的占有率相對于世界市場比例較少。特別是智能電子設備、智能控制設備等現代電子產品都要用到單片機,并不斷從沿海輻射內地。單片機應用技術課程己經成為很多工科院校中必備的專業核心課程,比如:應用電子專業、測控專業、自動化專業、通信專業等。單片機應用技術作為現代電子技術進化的一個標志,現代社會愈來愈依賴它。該技術對實踐能力的要求頗高,需要擁有電子電路、微機硬件接口等硬件知識,還要掌握編程語言的軟件知識。

                          尤其是初學者,往往無法分清楚軟件和硬件之間的關系,感到知識很抽象難懂,因此利用單片機實驗系統作為學習工具,可以大大減少學生初學時的困惑,提高教學效果。

                          目前世界各地的著名芯片制造公司都設計推出了有本公司特色的單片機,應用與各個領域,互成互補,可以說是百家爭鳴。從8位的低端到16位、32位的高端可以說數不勝數。有一些兼容傳統的51系列,也有不兼容的。以8051為核心的單片機從眾多單片機中脫穎而出,迅速占領的廣闊市場,并且以其穩定可靠的技術優勢、極高的性價比和市場普及率,在相當長一段時間內成為國內單片機應用領域中的主流,并且研發出了很多以傳統51系列單片機為核心的單片機實驗系統。適應高校專業建設和課程設置的需要,所有高校電子類專業陸續都設立了單片機課程并且都配套了單片機實訓室,并且單片機實訓系統大都以應用廣泛的51系列單片機為主。

                          電子技術發展迅速,傳統的51系列單片機己經不適合現代電子產品的需求,漸漸都以停產淡出市場。傳統的以51系列為核心實驗系統已不適合當前教學需求。無論是電子產品設備、高校實訓、電子類競賽都己經跟隨發展,跟換了速度更快,處理能力更強,程序空間更大的新型號單片機,比如AVR單片機、SAC系列單片機等。所以使用目前技術先進的單片機設計出一種適應當前教學、競賽需求的單片機實驗系統尤為重要?梢越鉀Q實驗室設備老化、性價比低的問題,為單片機課程的教學、各類電子競賽提供一個經濟、功能強大的方案。

                          單片機應用技術的出現帶動了社會對該方面技術人才的需求,出現了新的崗位,高職專業、課程的建設與此密切相關。高職院校通過調研,發現社會對人才的新需求,對崗位的新要求,開設新課程,并配套新的實訓設備。

                          因此單片機課程的實踐環節需要有針對性的改革,實驗系統就需要重新設計補充。針對學生初學單片機時存在一定的難度,本論文設計一款既可以在線仿真也可以在線編程,既可以用于日常教學又可以用于進一步提高學生的動手能力的拓展訓練的單片機實驗教學系統。同時,本設計也可以方便地應用在實訓教學、課程設計、畢業設計和各種類型的競賽培訓中。

                          目前在單片機家族的眾多型號中,宏晶IAP15F2K61S2單片機是具有代表性的一款。其可靠性高,功能豐富強大,性能優秀,性價比高,己經應用于現代電子技術各種領域,F在隨著使用宏晶巧系列為核心的智能電子設備越來越多,與其配套的各種開發工具和軟件資源也越來越豐富,利用其開發用于各個領域的電子產品極為方便。

                          本設計采用宏晶IAP15F2K61S2單片機為核心,應對專業建設對單片機應用技術課程的要求及歷年大學生電子設計競賽、高職院校技能大賽(電子產品設計與制作項目)、學生社團的日常培訓需要、服務于專業建設。本設計具有豐富外圍模塊及接口,既可以單獨使用也可以組合使用。宏晶IAP15F2K61S2單片機功能強大,具有在線仿真和在線編程的能力,可以方便的設置成硬件仿真器。該系統使用232接口的串口線或者USB口連接線連接電腦,可以使用KEIL軟件對目標電路進行實時的硬件仿真,觀察每一步程序對應硬件的執行結果,最終把調試后的程序代碼下載到芯片內,無需昂貴的專用仿真器及編程器,性價比很高。

                        宏晶STC單片機IAP15F2K61S2實驗系統:

                        安裝步驟一
                        安裝步驟一

                        安裝步驟二
                        安裝步驟二

                        安裝步驟三
                        安裝步驟三

                        安裝步驟四
                        安裝步驟四

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                        目錄

                          1 緒論
                            1.1 研究背景和意義
                            1.2 研究現狀
                            1.3 本文主要工作
                          2 總體設計
                            2.1 設計原則
                            2.2 設計方案
                              2.2.1 系統硬件結構
                              2.2.2 在線仿真與在線下載
                              2.2.3 實訓教學功能需求
                            2.3 總體設計框圖
                          3 系統設計
                            3.1 核心板設計
                              3.1.1 單片機選型原則
                              3.1.2 宏晶IAP15F2K61S2性能簡介
                              3.1.3 單片機核心模塊電路設計
                            3.2 5V/3.3V電源模塊
                            3.3 Max232通信模塊
                            3.4 鍵盤模塊
                              3.4.1 鍵盤模塊硬件電路
                              3.4.2 鍵盤模塊軟件
                            3.5 流水燈模塊
                              3.5.1 流水燈模塊硬件
                              3.5.2 流水燈模塊軟件
                            3.6 蜂鳴器模塊
                              3.6.1 蜂鳴器模塊的原理圖
                              3.6.2 蜂鳴器模塊軟件
                            3.7 動態顯示模塊
                              3.7.1 動態顯示模塊硬件
                              3.7.2 動態顯示模塊軟件
                            3.8 靜態顯示模塊
                              3.8.1 靜態顯示模塊硬件
                              3.8.2 靜態顯示模塊軟件
                            3.9 液晶1602模塊
                              3.9.1 液晶模塊硬件
                              3.9.2 液晶1602模塊軟件
                            3.10 液晶12864模塊
                              3.10.1 液晶12864硬件
                              3.10.2 液晶12864模塊軟件
                            3.11 時鐘模塊
                              3.11.1 時鐘芯片DS1302
                              3.11.2 時鐘模塊軟件
                            3.12 I2C模塊
                              3.12.1 24C02存儲器
                              3.12.2 I2C模塊軟件
                            3.13 DS18B20測溫模塊
                              3.13.1 DS 18B20測溫模塊硬件
                              3.13.2 DS 18B20測溫模塊軟件
                            3.14 AD/DA模塊
                              3.14.1 AD轉換器TLC1549
                              3.14.2 DA轉換器TLC5615
                          4 系統開發環境及硬件仿真調試
                            4.1 系統開發環境
                              4.1.1 Keill μ Vision3簡介
                              4.1.2 Keil μ Vision3軟件的安裝
                              4.1.3 Keil μ Vision3軟件的使用
                            4.2 仿真調試
                              4.2.1 仿真器工作原理
                              4.2.2 仿真器功能的實現
                              4.2.3 仿真硬件電路的搭建
                              4.2.4 Keil μ Vision3軟件開發環境設置
                          5總結與展望
                          參考文獻
                          附錄
                          致謝
                          個人簡歷、在學期間發表的學術論文與研究成果

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