單片機課程設(shè)計

1、<p>　　一、單片機的初步認識</p><p><b>　　1.單片機的概念</b></p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機，單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。單片機由運算器，控制器，存儲

2、器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個微型的計算機（最小系統(tǒng)），和計算機相比，單片機缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。</p><p><b>　　2.單片機的特點</b></p><p>　　（1）高集成度，

3、體積小，高可靠性 </p><p>　　單片機將各功能部件集成在一塊晶體芯片上，集成度很高，體積自然也是最小的。芯片本身是按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計的，內(nèi)部布線很短，其抗工業(yè)噪音性能優(yōu)于一般通用的CPU。單片機程序指令，常數(shù)及表格等固化在ROM中不易破壞，許多信號通道均在一個芯片內(nèi)，故可靠性高。 </p><p><b>　?。?）控制功能強 </

4、b></p><p>　　為了滿足對對象的控制要求，單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件:分支轉(zhuǎn)移能力，I/O口的邏輯操作及位處理能力，非常適用于專門的控制功能。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品  為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng)，許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為1.8V～3.6V，而工作電流僅為數(shù)百微安。 （4）易擴展  片內(nèi)具有計算機正常運行所必需

5、的部件。芯片外部有許多供擴展用的三總線及并行、串行輸入/輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。 （5）優(yōu)異的性能價格比  單片機的性能極高。為了提高速度和運行效率，單片機已開始使用RISC流水線和DSP等技術(shù)。單片機的尋址能力也已突破64KB的限制，有的已可達到1MB和16MB，片內(nèi)的ROM容量可達62MB，RAM容量則可達2MB。由于單片機的廣泛使用，因而銷量極大，各大公司的商業(yè)競爭更使其價格十分

6、低廉，其性能價格比極高。</p><p><b>　　二、單片機最小系統(tǒng)</b></p><p>　　MCU最小系統(tǒng)是指可以使內(nèi)部程序運行起來的所必須的基本外圍電路。</p><p>　　HC-EZ-XS128擴展實驗系統(tǒng)底板電路劃分成15個區(qū)域，以下簡要說明每個區(qū)域的功能。</p><p>　　MCU區(qū)：核心板模塊擴展

7、區(qū)域。MCU區(qū)中提供了3組插槽，可以擴展配套MC9s12xs128與MC9s12dg128核心板，并且每組插槽的所有引腳均可以引出用做基礎(chǔ)或者擴展實驗。</p><p>　　POWER區(qū)：電源模塊。這里通過引入的9V或12V直流電源，為實驗平臺提供3.3V、5V、9V或12V電源，并配有電源引出端子，方便為外接模塊供電。</p><p>　　SEGLED數(shù)碼管顯示區(qū)：6位8段數(shù)碼管模塊。該

8、區(qū)域提供動態(tài)掃描方式擴展的8位8段LED數(shù)碼管，用于完成GPIO相關(guān)實驗。</p><p>　　DA區(qū)：D/A實驗擴展模塊。該區(qū)域提供1個LED燈，用于完成PWM模塊的D/A實驗。</p><p>　　CAN區(qū)：CAN總線通訊模塊。該區(qū)域提供了1路CAN總線通訊接口，可以用于完成CAN總線通訊實驗。</p><p>　　SD區(qū)：Micro SD卡擴展模塊。該區(qū)域提供

9、了1個Micro SD卡座，用于完成基于SPI通訊協(xié)議的SD卡讀寫實驗。</p><p>　　RS485區(qū)：RS485通訊模塊。使用MAX485擴展RS485通訊總線，完成RS485通訊相關(guān)實驗。</p><p>　　RS232區(qū)：RS232通訊模塊。使用MAX232擴展RS232通訊總線，完成RS232通訊相關(guān)實驗。</p><p>　　12x864LCD區(qū)：12

10、864液晶模塊擴展。提供12864液晶模塊的擴展，接口完全自主開放，可以擴展多種12864液晶模塊，兼容帶字庫和不帶字庫的液晶。</p><p>　　KEY區(qū)：4x4矩陣鍵盤模塊。該區(qū)域提供了4x4的矩陣鍵盤與四個功能按鍵，可以利用GPIO擴展后完成程序編寫，實現(xiàn)矩陣鍵盤擴展。四個功能按鍵，包括IC，PLUSE，KBI，IRQ該模塊可以用于輸入捕捉實驗、脈沖累加模塊、中斷喚醒、IRQ中斷實驗實驗等。</p&

11、gt;<p>　　BELL區(qū)：蜂鳴器模塊。該區(qū)域提供了一個蜂鳴器，用以完成GPIO控制外設(shè)實驗。</p><p>　　AD區(qū)：A/D實驗擴展模塊。該區(qū)域通過兩個電位器，提供可變模擬電壓輸出，用于完成A/D模塊實驗。</p><p>　　TEMPER區(qū)：18B20溫度檢測模塊，用于完成測溫實驗。</p><p>　　LED區(qū)：8位LED燈模塊。該區(qū)域提供

12、8位LED燈，實現(xiàn)LED燈的控制。</p><p>　　IIC區(qū)：串行總線擴展模塊區(qū)域。該區(qū)域提供了IIC器件，外部EEPROM-24C02和PCF8563實時時鐘。</p><p>　　三、多通道連續(xù)采樣實驗?zāi)康?、電路圖及程序</p><p><b>　　1.實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　?。?）了解S12單片機

13、ADC模塊的使用方法。</p><p>　?。?）掌握多模塊使用的程序設(shè)計方法。</p><p><b>　　2.實驗內(nèi)容</b></p><p>　　用S12的ADC模塊的0通道、1通道（PAD0和PAD1）將兩路模擬電平轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，使用8位分辨率，用數(shù)碼管的前三位顯示ATD0的采樣值，后三位顯示ATD1采樣值。</p>&l

14、t;p><b>　　3.實驗原理圖</b></p><p><b>　　4.實驗說明</b></p><p>　?。?）AD模塊相關(guān)寄存器初始化</p><p>　?。?）啟動ATD的AN0和AN1通道</p><p>　?。?）利用數(shù)碼管顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>

15、　?。?）重復(fù)2，重新啟動AD0</p><p><b>　　5.實驗方法與步驟</b></p><p>　　1、使用跳線帽短接底板上SEG LED區(qū)標號為JP_DIG、JP_SEG與JP_BP處跳線：使用跳線帽短接底板上AD0與AD1區(qū)標號為JP_AD0與JP_AD1的跳線。</p><p>　　2、運行程序，觀察數(shù)碼管顯示數(shù)值的變化。<

16、;/p><p><b>　　6.原程序</b></p><p>　　#include <hidef.h> /* common defines and macros */</p><p>　　#include "derivative.h" /* derivative-specific definit

17、ions */</p><p>　　#define SEG_DD DDRB //段碼口方向</p><p>　　#defineDIG_DD DDRK //位碼口方向</p><p>　　#define SEG_NUM PORTB //段碼數(shù)據(jù)</p><p>　　#define DIG_NUM PORTK //位碼數(shù)據(jù)

18、</p><p>　　/******************函數(shù)聲明******************************************/</p><p>　　void Delay(unsigned int loop_times); //延時子程序</p><p>　　void ATD0_ATD1

19、_Init(void); //ATD0,ATD1初始化子程序</p><p>　　/***************全局變量聲明****************************************/</p><p>　　const unsigned char g_LED_Seg_Table[17] = {0x3F, 0x06, 0x5B,

20、 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71, 0x00}; </p><p>　　//共陰數(shù)碼管字形表定義</p><p>　　//************主程序************//</p><p>　　函數(shù)名稱： void main(

21、void)</p><p>　　函數(shù)功能： 實現(xiàn)AD單通道連續(xù)采樣，并用數(shù)碼管顯示采樣結(jié)果</p><p>　　調(diào)用函數(shù)： void Delay(unsigned int loop_times) -------- main.c文件中</p><p>　　void ATD0_ATD1_Init(void); -------- main.c文件中 <

22、/p><p>　　*************************************************************************/</p><p>　　void main(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/* put your own code he

23、re */</p><p>　　unsigned char convert_value0 , convert_value1; //AD轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　unsigned char led_dig; //數(shù)碼管位選值</p><p>　　unsigned char i

24、,j; 循環(huán)變量</p><p>　　unsigned char SM_SBUFF[6]; //用戶緩沖顯示內(nèi)容</p><p>　　SEG_DD = 0xFF; //D端口設(shè)置為輸出口</p><p&g

25、t;　　DIG_DD = 0xFF; //E端口設(shè)置為輸出口</p><p>　　SEG_NUM = 0x00; //D端口輸出全0</p><p>　　DIG_NUM = 0x00; //E端口輸出全0</p>

26、<p>　　// DisableInterrupts; //關(guān)中斷</p><p>　　led_dig = 0x01; </p><p>　　for(i=0;i<6;i++) //單‘8’左移</p>

27、;<p><b>　　{ </b></p><p>　　SEG_NUM = g_LED_Seg_Table[8]; //送段碼</p><p>　　DIG_NUM = led_dig; //送位碼</p><p>　　led

28、_dig = led_dig<<1; //位選信號左移1位</p><p>　　Delay(50); </p><p><b>　　} </b></p><p>　　DIG_NUM = 0x00; //熄滅數(shù)碼管<

29、;/p><p>　　Delay(20); </p><p>　　ATD0_ATD1_Init(); //ATD0,ATD1初始化</p><p><b>　　for(;;) </b></p><p><b>　　{ </b></p>

30、<p>　　while(!ATD0STAT2L_CCF0) //等待ATD0轉(zhuǎn)換完成</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　;</b></p><p>　　}

31、 </p><p>　　convert_value0 = ATD0DR0L; //讀取ATD0轉(zhuǎn)換結(jié)果 </p><p>　　SM_SBUFF[2] = convert_value0/100; //拆分ATD0轉(zhuǎn)換結(jié)果以便送顯示</p><p>　　SM_SBUFF[1] =

32、convert_value0/10%10;</p><p>　　SM_SBUFF[0] = convert_value0%10;</p><p>　　while(!ATD0STAT2L_CCF0) //等待ATD1轉(zhuǎn)換完成</p><p><b>　　{;</b></p><p><b

33、>　　}</b></p><p>　　convert_value1 = ATD0DR1L; //讀取ATD1轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　SM_SBUFF[5] = convert_value1/100; //拆分ATD1轉(zhuǎn)換結(jié)果以便送顯示</p><p>　　SM_SBUFF[4] = convert_value1/10%

34、10;</p><p>　　SM_SBUFF[3] = convert_value1%10; </p><p>　　led_dig = 0x01; //顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　for(j=0;j<6;j++) </p><p><b>　　{ <

35、;/b></p><p><b>　　if(j==3) </b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　SEG_NUM = g_LED_Seg_Table[SM_SBUFF[j]]|0x80;//在第三位后面顯示小數(shù)點</p><p>　　DIG_NUM = led_di

36、g;</p><p>　　led_dig = led_dig<<1;</p><p>　　Delay(1); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b&g

37、t;</p><p>　　SEG_NUM = g_LED_Seg_Table[SM_SBUFF[j]];</p><p>　　DIG_NUM = led_dig;</p><p>　　led_dig = led_dig<<1;</p><p>　　Delay(1); </p><p><b>　　

38、}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　}/* wait forever */</p><p>　　/* please make sure that you never leave this function */</p><p><b>　　}</b>&

39、lt;/p><p>　　/******************函數(shù)實現(xiàn)***********************/</p><p>　　函數(shù)：void delay(void)</p><p><b>　　功能：延時</b></p><p>　　說明：延時5000*loop_times個機器周期</p>&l

40、t;p>　　****************************************/</p><p>　　void Delay(unsigned int loop_times)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int loop_i,loop_j;</p><p&g

41、t;　　for (loop_i=0; loop_i< loop_times; loop_i++) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　for (loop_j=0; loop_j<5000;loop_j++) </p><p><b>　　{</b></p><p&g

42、t;<b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*************************************</p

43、><p>　　函數(shù)：ATD0_ATD1_Init(void)</p><p>　　功能：ATD0,ATD1初始化</p><p><b>　　說明：</b></p><p>　　****************************************/</p><p>　　void ATD0_

44、ATD1_Init(void) //初始化</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ATD0DIEN = 0; //禁止數(shù)字輸入</p><p>　　/* APCTL1 = (ETRIGSEL | SRES1 | SRES0 | SMP_DIS | //</p><p&

45、gt;　　ETRIGCH3 | ETRIGCH2 | ETRIGCH1 | ETRIGCH0 | //</p><p><b>　　) */</b></p><p>　　ATD0CTL1 = 0x00; //AD分辨率選擇8位，且采樣前不放電</p><p><b>　　/* </b></p>

46、<p>　　* 0b00000000</p><p>　　* |__</p><p>　　* |___ </p><p>　　* |____[ETRIGCH3~ETRIGCH0]外部觸發(fā)通道選擇位 </p><p>　　* |_____ </p>&

47、lt;p>　　* |______采樣前是否放電控制位 </p><p>　　* |_______ </p><p>　　* |________ATD轉(zhuǎn)換精度選擇位SRES1:SRES0]=[0:0]為8位</p><p>　　* |_________外部觸發(fā)源選擇位，S12XS系列此位無效 </p><p><

48、;b>　　*/ </b></p><p>　　/* APCTL2 = (0 | AFFC | ICLKSTP | ETRIGLE | //</p><p>　　ETRIGP | ETRIGE | ASCIE | ACMPIE | //</p><p><b>　　) */</b></p><p>

49、　　ATD0CTL2 = 0x40; //AD模塊快速清零, 無等待模式, 禁止外部觸發(fā), 中斷禁止</p><p><b>　　/* </b></p><p>　　* 0b01000000</p><p>　　* |__ATD比較中斷使能位</p><p>　　*

50、|___ATD轉(zhuǎn)換序列結(jié)束中斷使能位 </p><p>　　* |____外部觸發(fā)信號使能位</p><p>　　* |_____ </p><p>　　* |______[ETRIGLE:ETRIGP]外部觸發(fā)信號觸發(fā)條件選擇位</p><p>　　* |_______停止模式內(nèi)部時鐘使能位&

51、lt;/p><p>　　* |________AD模塊快速清零位</p><p>　　* |_________只讀位 </p><p><b>　　*/</b></p><p>　　/* APCTL3 = (DJM | S8C | S4C| S2C | //</p><p>　　S1C| F

52、IFO | FRZ1 | FRZ0 | //</p><p><b>　　) */</b></p><p>　　ATD0CTL3 = 0x90; //AD轉(zhuǎn)換結(jié)果右對齊，每個序列2次轉(zhuǎn)換, No FIFO, Freeze模式下繼續(xù)轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　/* </b></p>&l

53、t;p>　　* 0b10010000</p><p>　　* |__[FRZ1:FRZ0]后臺調(diào)試凍結(jié)使能位</p><p>　　* |___</p><p>　　* |____結(jié)果寄存器先進先出模式位</p><p>　　* |_____ </p>&

54、lt;p>　　* |______</p><p>　　* |_______</p><p>　　* |________[S8C~S1C]一個轉(zhuǎn)換序列的長度</p><p>　　* |_________結(jié)果寄存器數(shù)據(jù)對齊位 </p><p><b>　　*/</b></p&g

55、t;<p>　　/* APCTL4 = (SMP2 | SMP1 | SMP0 | PRS4 | //</p><p>　　PRS3 | PRS2 | PRS1 | PRS0 | //</p><p><b>　　) */</b></p><p>　　ATD0CTL4 = 0x03; //采樣時間4個周期，PRS=

56、3</p><p><b>　　/* </b></p><p>　　* 0b00000011</p><p>　　* |__[PRS4~PRS0]ATD時鐘預(yù)分頻因子</p><p>　　* |___</p><p>　　* |____<

57、;/p><p>　　* |_____ </p><p>　　* |______</p><p>　　* |_______[SMP2~SMP0]采樣時間選擇位</p><p>　　* |________</p><p>　　* _________ </p>&l

58、t;p><b>　　*/</b></p><p>　　/* APCTL5 = (0 | SC | SCAN | MULT | //</p><p>　　CD | CC | CB | CA | //</p><p><b>　　) */</b></p><p>　　ATD0CTL5 = 0x

59、30; //多通道連續(xù)采樣，通道0,1 </p><p><b>　　/* </b></p><p>　　* 0b00110000</p><p>　　* |__</p><p>　　* |___[CD~CA]模擬輸入通道選擇碼</p><p&g

60、t;　　* |____</p><p>　　* |_____ </p><p>　　* |______多通道采樣模式位</p><p>　　* |_______連續(xù)轉(zhuǎn)換序列模式位，1是連續(xù)轉(zhuǎn)換；0是只進行一次轉(zhuǎn)換</p><p>　　* |________特殊通道轉(zhuǎn)換使能位</

61、p><p>　　* |_________只讀位 </p><p><b>　　*/</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　7.考試要求及程序的修改</p><p>　?、偈褂肞AD02引腳；使用PAD03引腳；</p><p

62、>　　②要求：數(shù)碼管顯示使用E口（段碼），B口（位碼）</p><p>　　程序修改：DDRB 改為DDRE DDRK改為DDRB</p><p>　　PORTB 改為PORTE PORTK 改為PORTB</p><p><b>　　四、小結(jié)</b></p><p>　　作為一名汽車服務(wù)專業(yè)的大三學(xué)生，

63、我覺得做單片機課程設(shè)計是十分有意義的，而且是十分必要的。在已度過的大學(xué)時間里，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)課的理論知識，如何去鍛煉我們的實踐能力？如何把我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識運用到實踐中去呢？我想做類似的課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。</p><p>　　這次單片機課程設(shè)計我們歷時兩個星期，兩個星期的實踐和體驗下來，對我來說學(xué)到的不僅是那些知識，更多的是團隊和合作?，F(xiàn)在想來

64、，也許學(xué)校安排的課程設(shè)計有著它更深層的意義吧，它不僅僅讓我們綜合那些理論知識來運用到設(shè)計和創(chuàng)新，還讓我們知道了一個團隊凝聚在一起時所能發(fā)揮出的巨大潛能。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運用到實踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。</p><p&

65、gt;　　通過這次設(shè)計，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識與實踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會了堅持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。我覺得作為一名自動化專業(yè)的學(xué)生，單片機的課程設(shè)計是很有意義的。更重要的是如何把自己平時所學(xué)的東西應(yīng)用到實際中。</p><p>　　雖然自己對于這門課懂的并不多，很多基礎(chǔ)的東西都還沒有很好的掌握，覺得很難，也沒有很有效的辦法通過自身去理解，但是靠著這一個多禮拜的“