山西电子技术
2001年第4期应用实践
PCI局部总线接口设计方法
田秀珍 岳海霞
(大同矿物局燕子山矿电气科,山西大同037037)
摘 要:主要介绍了PCI局部总线的特点及相关的开发方法。
关键词:PCI局部总线 FPGA 接口设计
中图分类号:TP336 文献标识码:A
1 PCI局部总线接口的特点
PCI局部总线接口适应了视频图像庞大数据量传输的需要。视频图像数据传输的要求促进了多媒体领域的发展,同时对PC机的性能提出了相当高的要求。但随着各行各业对图像传输质量和实时性要求的不断提高,视频图像庞大的数据量同时制约着多媒体的发展。视频图像经硬件压缩以后的数据量已有了相当大的减少,但每秒钟的数据流量大约在 1.5M/s左右,通常的串口和并口根本无法满足它的要求,就连ISA/EISA实现这一要求也很是勉强。制定PCI总线的目标是建立一种工业标准总线,解决媒体数据造成的数据传输过程的瓶颈问题。PCI从诞生到现在,在应用领域的方方面面都体现了这一高性能总线的优势。系统PCI总线的特点主要在于以下几方面:
1.1 高速性
目前微机上的PCI总线为32位,33M H Z,可提供132M K/s的猝发(Burst)数据传送率。而扩展后的PCI总线为64位总线宽度,速度上又提高了一倍。因此PCI总线完全可为未来的计算机提供更高的数据传送率。另外,PCI总线的主设备(Master)可与微机内存直接交换数据,而不必经过微机CPU 中转,进一步提高了数据传送的效率。
1.2 即插即用性
目前随着计算机技术的发展,微机中留给用户使用的硬件资源越来越少,也越来越含糊不清。在使用ISA板卡时,有两个问题需要解决:一是在同一台微机上使用多个不同厂家、不同型号的板卡时,板卡之间可能会有硬件资源上的冲突;二是板卡所占用的硬件资源可能会与系统硬件资源(如声卡、网卡等)相冲突。而PCI板卡的硬件资源则是由微机根据其各自的要求统一分配,决不会有任何的冲突问题。因此,作为PCI板卡的设计者,不必去关心微机的哪些资源是可用的,那些资源是不可用的,也不必去关心板卡之间是否会有冲突。因此,即使不考虑PCI总线的高速性,单凭其即插即用性,就比ISA总线优越了许多。
1.3 可靠性
与原无微机常用的ISA总线相比,PCI总线增加了奇偶校验错(PERR)、系统错(SERR)、从设备结束(STOP)等控制信号及超时处理等可靠性措施,使数据传输的可靠性大为增加。
1.4 硬、软件实现的复杂性
PCI总线功能的强大使得硬、软件实现上的难度增加。硬件上要采用大容量、高速度的CPLD或FPGA芯片来实现PCI总线复杂的功能。软件上则要根据所用的操作系统,用软件工具编制相应的支持即插即用功能的设备驱动程序。
收稿日期:2001-04-02 第一作者 田秀珍 女 34岁 工程师
2 PCI局部总线接口设计方法
PCI总线有着良好的扩展性,可通过PCI-PCI 桥路进行扩展。PCI总线支持自动配置,扩展卡不需开关或跳线设置。要设计PCI接口电路,必须深入了解PCI总线规范。此外,要应用EDA工具和选用合适的对PCI兼容的复杂可编程器件方能进行接口电路设计。PCI总线接口设计必须严格遵守PCI 总线规范、电子技术规范。一般的集成电路不宜作PCI接口电路。PCI总线是CM OS总线,在传输信号消失后,稳态电流是很小的,大多数电流消耗在上拉电阻上。PCI总线基于反射波信号而不是入射波信号。总线无终端的特性导致传输线终端的反射波与入射波叠加后达到所需的电平值。PCI规范要求集成电路的引脚有上拉电阻以防止振荡或在输入缓冲器上的功率消耗。除此之外,要求芯片的输入引脚有箝位特性。
在选用PCI输出接口设计之前,我们首先应了解PCI接口功能,随后提出了4种接口设计方法。
2.1 PCI局部总线接口功能
在电路设计中,PCI局部总线接口电路主要有以下几个功能:
2.1.1 地址译码及命令译码
地址译码时由于PCI总线可以采用正向方式和负向方式进行译码,因此应视具体应用情况选择适当的译码方式,一般选择正向译码;为保证不会出现地址冲突,应采用全地址译码;命令信号线C/BE [3∶0]#必须参加译码。
2.1.2 产生地址
PCI的猝发传输方式包括一个地址周期和若干个数据周期,因此在PCI输出接口电路中包含高速的地址产生部件用于向后级应用电路提供地址。2.1.3 产生控制信号
PCI总线上的数据传输基本上由FRAM E#、IRDY#、TRDY#和DEV SEL#四根信号线控制。因此必须根据主/从设备的闲忙等情况相应产生这些控制信号。
另外,PCI输出接口电路还能完成地址锁存、数据分离、命令锁存及字节选择信号分离的功能。当然整个电路设计必需考虑PCI规范中信号的负载能力。
2.2 PCI局部总线接口设计方法
在设计PCI输出接口时我们有四种方法可供选择。
2.2.1 采用现有的芯片设计PCI输出接口
目前可选用的PCI总线接口芯片为AM CC (Applied Micro C ircuits Co rpo ra tion)公司的S5920及S5933两种芯片。这两种芯片专为PCI总线的使用者设计,它们将复杂的PCI总线接口关系转化为简单的8/16/32位附加总线(Add-on Bus)接口关系,并为使用者提供双向FIFO、邮箱等硬件资源。附加总线接口关系与ISA总线接口关系相似,使得原ISA板卡的设计者可以很容易地针对附加总线接口关系进行PCI总线接口的设计。采用S5933的板卡,即可作为总线从设备(slav e)使用,也可作为总线主设备(master)使用。当作为主设备使用时,板卡上的微处理器等智能部件通过PCI总线直接对微机内存进行访问,其速度可达132M K/s。总线主设备方式适用于数字视频、网络、多媒体及高速数字采集等高速数据传输领域。采用S5920及S5933两种芯片进行设计,优点是功能强、可靠性高、设计者可避开复杂的PCI总线接口关系,价格也不贵。其缺点是芯片本身及其所需的非易失性存储器件占用宝贵的板卡面积,设计上也缺少灵活性。美国Quick Logic公司也为用户提供集成了PCI单元的FPGA 系列。并计划推出具有64位66M H Z接口部件。2.2.2 采用专用软件进行设计
目前,已有国外的芯片生产厂商为其可编程器件提供专用软件用于PCI总线接口的设计。如设计中使用X IN LINX的FPGA来实现PCI总线接口时,则可使用XIN LINX提供的logiCore PC132in-terfaces。logiCo re为用户提供真正的零等待32位、33M H Z PCI总线接口设计。XIN LINX公司除提供logiCo re外,还提供启发式的开发工具(Xinlinx-PC132)及全面的技术支持,使设计者能够方便、容易地进行PCI总线接口的设计。设计者将logiCo re 与用户逻辑综合到一起,采用FPGA器件可设计出性能价格比最好的单芯片PCI总线接口电路板卡。因此这种方法的特点是功能强、速度高、可靠性好、占用板卡面积最少、硬件成本最低,但开发系统昂贵。
2.2.3 用CPLD或FPGA设计PCI接口
如果设计者既不想使用现有PCI总线接口芯片,浪费板卡面积,又没必要购买昂贵的的PCI总线接口设计开发工具,且设计的接口功能相对简单,设计中可以采用CPLD或FPGA设计自己的PCI
8 山 西 电 子 技 术 2001年
接口。这种方法的特点是具有很好的性能价格比,节省板卡面积,但必须对PCI 总线协议有较深的理解。一般来说,C PLD 结构比较适合于实现PCI 总线接口设计。
2.2.4 针对特定的设计选择合适的芯片
在设计开发数据输出接口电路时,第一步考虑的应该是选用一些高集成的芯片,PCI 作为一个功能块嵌入芯片中,通过芯片管脚的I /O 电路与PCI 总线连接。这些芯片在开发过程中考虑到了其适用领域和应用前景,在芯片本身内部包含了一些标准接口电路,甚至有一些电路本身支持PC 机的扩展环境和相关的板卡设计。设计中选用这样的芯片不仅节约了开发时间,缩短了开发周期,在一定程度上提高了电路的性能,简化了电路的测试程序。
比较第3、第4两种设计方法,在硬件电路设计中第4种方法更为方便、简单,这种设计方法既可节约板卡面积,降低开发成本,又可缩短开发周期。
3 结束语
PCI 总线的良好的性能和快速的传输速度,逐
渐引起了各行各业的极大的关注。随着PCI 开发技术的不断成熟,开发成本的不断降低和软件、硬件开发环境的进一步发展,PCI 总线将会在计算机领域,
影视领域,多媒体领域,军事领域,通信领域和信息合成领域发挥其潜能。
参 考 文 献
1 苗克坚,陆尧,车立昌.微机PCI 总线接口的研究与设计.航空计算技术,2000,30(2):49～51
2 王汝言,游敏慧.计算机PCI 总线及其接口电路的设计.数字通信,1999,4:56～58
3 陈利学等.微机总线与接口设计.北京:电子科技出版社,1998,175～185
4 王明晶.主桥对PCI 总线数据传输率的影响.微型电脑应用,1999,15(9):57～58
5 李贵山,戚得虎.PCI 局部总线开发者指南.西安:西安电子科技大学出版社,1997
6 Intel Peripheral Compo nents 1994
7 PCI L ocal Bus Specification.Revisio n 2.1,1996,21(6)
8 PCI Sy stem Desig n Guide .Revisio n 1.0Septem-ber 8,19
9 陈恒.计算机应用PCI 控制器的设计与实现.电子技术,2000,1:34～37
10 高明论.PCI 总线接口的V LSI 设计.微电子与计算机,1999(增刊)5～13
11 胡永华.具有三级缓存的PCI M a ster 总线接口的V L SI 的设计.微电与计算机,1999(增刊)69～77
Interface Design of PCI Bus
Tia n Xiuzh en,Yue Haixia
(Electric Power Department of Yanzishan Mine ,Datong Coal Mine Group Co .Datong Shanx i 037037China )
Abstract :In this pa per,the characteristic a nd develo pment methods of PCI bus are intro duced.Key words :PCI bus FPGA interface desig n
9
第4期 田秀珍等:PCI 局部总线接口设计方法
目录 第1章需求分析 ............................................................................................................................ - 1 - 1.1课题名称 (1) 1.2任务 (1) 1.3要求 (1) 1.4设计思想 (1) 1.5课程设计环境 (1) 1.6设备运行环境 (2) 1.7我在本实验中完成的任务 (2) 第2章概要设计 ............................................................................................................................ - 2 - 2.1程序流程图 (2) 2.2设计方法及原理 (3) 第3章详细设计 ............................................................................................................................ - 3 - 3.1电路原理 (3) 3.1.1STC89C52芯片 ............................................................................................................. - 3 -3.2串口通信协议 (4) 3.3程序设计 (5) 3.3.1主程序模块 .................................................................................................................... - 5 - 3.3.2串口通讯模块 ................................................................................................................ - 6 - 3.3.3控制部分文件 ................................................................................................................ - 8 - 3.3.4公共部分模块 .............................................................................................................. - 11 -3.4电路搭建 (12) 3.4.1电路原理图 .................................................................................................................. - 12 -第4章上位机关键代码分析 ...................................................................................................... - 12 - 4.1打开串口操作 (12) 4.2后台线程处理串口程序 (15) 4.3程序运行界面 (18) 第5章课程设计总结与体会 ...................................................................................................... - 19 -第6章致谢 .................................................................................................................................. - 19 -参考文献........................................................................................................................................... - 19 -
基于单片机的温度控制器设计 内容摘要：该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测和自动调温功能。 关键词：AT89C51ADC0808 温度检测报警自动调温 Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature. The instrument can achieve the automatic thermostat function. Keywords：AT89C51 ADC0808Temperature detectingalarmautomatic thermostat 引言：本课题是基于单片机的温度控制器设计，经过对对相关书籍资料的查阅确定应用单片机为主控模块通过外围设备来实现对温度的控制。实现高低温报警、指示和低温自加热功能（加热功能未在仿真中体现）。 1．设计方案及原理 1.1设计任务 基于单片机设计温度检测报警，可以实时采集周围的温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。 1.2设计要求 (1)实时温度检测。 (2)具有温度报警功能。 (3)可以设报警置温度上下限。 (4)低于下限时启动加热装置。 1.3总体设计方案及论证
利用51单片机实现SPI总线通信 一：题目及要求 1：基本内容 1.1：理解51单片机和SPI总线通信的特性和工作原理； 1.2：以51单片机为核心分别设计SPI总线通信发送及接收电路； 1.3：熟练应用C语言或汇编语言编写程序； 1.4：应用Protues软件完成仿真，仿真结果需包括示波器波形，通过一定的 方式（如LED灯、LED显示器等）显示发送和接受数据结果； 1.5：下载程序到开发板，实现串口通信功能（选做）； 1.6：提交设计报告。 2：基本要求 本设计采用三线式SPI总线，一条时钟线SCK，一条数据输入线MOSI，一条数据输出线MISO。时钟极性CPOL=0，时钟相位CPHA=0。 二：设计思路 1：掌握51单片机和SPI总线通信的工作原理； 2：利用1中的原理设计SPI总线通信发送和接受电路； 3：编程模拟SPI时序，包括串行时钟、数据输入和输出； 4：利用Protues软件仿真，观察结果； 5：顺利仿真后，下载到开发板实现串行通信功能。 三：设计过程及内容 1：SPI总线简介 SPI ( Serial Peripheral Interface ——串行外设接口) 总线是Motorola公司推出的一种同步串行接口技术。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,允许MCU（微控制器）与各种外围设备以串行方式进行通信、数据交换。外围设备包括FLASHRAM、A/ D 转换器、网络控制器、MCU 等。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现
51单片机与PC串口间通讯设计与分析 摘要：51单片机是一种集CPU，RAM，FLASH ROM，I/O接口和定时中断系统于一体的微型计算机。只要有外加电源和晶体振荡器就可以独立完成对数字信号的算术运算，逻辑控制，串行通信等功能。由于单片机具有体积小，重量轻，功耗低，功能强，价格低，可靠性好等诸多优点，因而在仪器仪表，家用电器，数据采集等一些嵌入式控制领域被广泛应用。 当需要处理较复杂数据或需要对多个采集数据进行综合处理以及需要进行集散控制时，单片机的算术运算和逻辑运算能力显的不足，这时往往需要借助计算机系统。将单片机采集的数据通过串行口传给PC机，由PC机高级语言或数据库语言进行处理，或者实现PC 机对远程单片机进行控制。因此，实现单片机与PC机之间的远程通信更具有实际意义。 关键词：单片机、PC机、发送数据、接收数据串行通信
目录 摘要------------------------------------------------------------------（1）1、绪论---------------------------------------------------------------------------（3） 1.1单片机的发展阶段-------------------------------------------------（3） 1.2单片机的发展趋势-------------------------------------------------（3） 1.3单片机的应用模式-------------------------------------------------（4） 1.4单片机与PC串口间通讯设计的应用--------------------------（5） 2、系统设计-------------------------------------------------------------------（6） 2.1设计思路-------------------------------------------------------------（6） 2.2系统组成-------------------------------------------------------------（6） 3、单元硬件电路设计-------------------------------------------------------（7） 3.1硬件的实现过程-----------------------------------------------------（7） 3.1.1 RS-232C总线标准-------------------------------------------（8） 3.2 RS-232接口电路----------------------------------------------------（9） 3.2.1 MAX-232接口电路------------------------------------------（9） 3.3 51单片机与PC机串行通信电路-----------------------------（11） 4、软件设计------------------------------------------------------------------（12） 4.1 软件设计和硬件设计的关系-----------------------------------（12） 4.2 程序设计-----------------------------------------------------------（13） 4.3程序运行后的结果------------------------------------------------（17） 5、结论-----------------------------------------------------------------------（18） 6、参看文献------------------------------------------------------------------（19）
第一章单片机概述 单片机是20世纪70年代中期发展起来的一种大规模集成电路器件。它在一块芯片内芯片内集成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。20世纪80年代以来，国际上单片机的发展迅速，其产品之多令人目不暇接，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。 单片机的应用技术是一项新型的工程技术，其内涵随着单片机的发展而发展。由于MCS-51系列的单片机的模块化结构比较典型、应用灵活，为许多大公司所采纳，使8051系列的单片产品日新月异。在Intel公司20世纪80年代初推出MCS-51系列单片机以后，世界上许多著名的半导体厂商相继生产和这个系列兼容的单片机，使产品型号不断地增加、品种不断丰富、功能不断加强，在国内外单片机应用中占有重要地位。由于单片机具有功能强、体积小、价格低等一系列优点，在各个领域都有广泛的应用，有力地推动了各行各业的技术改造和产品更新换代。 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，
产品更新换代的节奏也越来越快。 第二章MSC-51芯片简介 8051是MCS-51系列单片机的典型产品。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器：
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM) 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM 只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
三江学院 本科生毕业设计（论文）题目基于51单片机的USB键盘设计与实现高职院院（系）电气工程及其自动化专业 学生姓名梁邱一学号 G105071013 指导教师孙传峰职称讲师 指导教师工作单位三江学院 起讫日期 2013年12月10日至2014年4月12日
摘要 随着计算机技术的不断更新和多媒体技术的快速发展,传统的计算机外设接口因为存在许多缺点已经不能适应计算机的发展需要。比起传统的AT，PS/2，串口，通用串行总线USB,具有速度快,使用方便灵活,易于扩展,支持即插即用,成本低廉等一系列优点,得到了广泛的应用。 本论文阐述了51系列单片机和USB的相关内容，详细介绍了系统的一些功能设计，包括硬件设计和软件设计。在程序调试期间用简单的串口通信电路，通过串口调试助手掌握了USB指令的传输过程，这对整个方案的设计起到了很大的指导作用。论文以单片机最小系统配合模拟键盘组成的USB键盘硬件系统，通过对D12芯片的学习与探索，在其基本命令接口的支持下，结合硬件进行相应的固件程序设计，使其在USB协议下，实现USB模块与PC的数据通信，完成USB键盘的功能模拟。 总结论文研究工作有阐述USB总线的原理、对本设计的系统要求作出了分析、根据要求选定元件和具体编程方案、针对系统所要实现的功能对相关芯片作了详细介绍以及在硬件部分设计了原理图。 关键词：USB；D12；PC
Abstract With the rapid development of computer technology and multimedia technology constantly updated, traditional computer peripheral interface because there are many shortcomings have been unable to meet the development needs of the https://www.doczj.com/doc/964017703.html,pared to traditional AT, PS / 2, serial, Universal Serial Bus USB, with fast, flexible and easy to use, easy to expand, support Plug and Play, a series of advantages, such as low cost, has been widely used. This paper describes the 51 series and USB related content, detailing some of the features of the system design, including hardware and software design.During debugging a simple serial communication circuit, through the serial port debugging assistant master USB transfer instructions, which designed the entire program has played a significant role in guiding.Thesis smallest single-chip system consisting of analog keyboard with a USB keyboard hardware system, by learning and exploration D12 chips, with the support of its basic command interface, in conjunction with the corresponding hardware firmware design, making it in the USB protocol, USB module data communication with the PC, the USB keyboard to complete the functional simulation. This paper summarizes research work has elaborated the principle of the USB bus, the system is designed to require the analysis, components and solutions based on the specific requirements of the selected programming for the system to achieve the function of the relevant chips are described in detail in the hardware part of the design as well as the principle of Figure. Keywords:USB；D12；PC
引言 人类社会已经进入信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。单片机的出现使人类实现利用编程来代替复杂的硬件搭建电路，它靠程序运行，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 单片机应用的主要领域非常广，智能化家用电器、办公自动化设备商业营销设备、工业自动化控制、智能化仪表、智能化通信产品、汽车电子产品、航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域。 单片机应用的意义不仅在于它的广阔围及所带来的经济效益，更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控制系统传统的设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现的大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中的PID调节，现在可以用单片机实现具有智能化的数字计算控制、模糊控制和自适应控制。这种以软件取代硬件并能提高系统性能的控制技术称为微控技术。随着单片机应用的推广，微控制技术将不断发展完善。 电路的集成化不仅对硬件电路的设计相关，与电路的布局同样相关。印刷版的出现使得电路产品更加规，体积更小。Protel99se是一款专业的绘制电路及印刷版的软件，近年来的不断升级使得其功能更加完善，出现了Altium Designer 、Protel DXP等升级版本。
《单片机原理及接口技术》课程设计题目：简易计算器设计 级：电子1547 名：苏丹丹、李静、齐倩 号：05号、17号、11号
导教师：张老师 间：2013年12月 西安航空学院电气学院
目录 一、选题的背景和意义-------------------1 1.1选题的背景-------------------------------------1 1.2选题的意义-------------------------------------1 二、总体设计-------------------------------1 2.1设计任务---------------------------------------1 2.2方案选择---------------------------------------1 三、硬件设计-------------------------------2 3.1 元器件名称--------------------------------------------------------2 3.2 计算器按键介绍--------------------------------------------------2 3.3硬件系统框图、单元电路--------------------------3 四、软件设计-------------------------------3 4.1 软件调试步骤-----------------------------------------------------3 4.2软件设计流程图---------------------------------------------------4 五、结束语------------------------------------5 六、参考文献--------------------------------5 七、附录---------------------------------------6
本科生毕业设计报告学院物理与电子工程学院专业电子信息工程 设计题目：基于51单片机的 简易逻辑分析仪设计 学生姓名 指导教师 （姓名及职称） 班级 学号 完成日期：年月
基于51单片机的简易逻辑分析仪设计 物理与电子工程学院电子信息工程 [摘要]本设计完成了一种能进行数字电路中多路数据测试的简易逻辑分析仪。它以51单片机控制核心，数模转换器为逻辑信号门限电平控制电路，用按键和 12864LCD作为人机交互界面，采用C51进行模块化编程，实现了四路信号的测试，具有成本低，使用方便等特点。 [关键词]数字电路单片机数模转换器逻辑分析仪 1 设计任务与要求 本设计的主要任务及参数指标是：数据位数4位，存储深度80字；数据速率最高1kHz；输入阻抗大于50kΩ；逻辑信号门限电平在1.0V～4.0V 范围内按8级任意设定。 2 设计方案 本系统采用51单片机为控制核心，系统由单片机系统、逻辑电平控制、按键、LCD显示、系统电源等模块构成。被测数据输入到逻辑电平控制模块，然后进行单片机进行测试，按键用于控制逻辑信号门限电平的大小，系统电源为各模块供电，各模块的供电电压为5V。
图1 系统框图 3 设计原理分析 3.1 单片机系统电路设计 图2 单片机系统电路 单片机系统为逻辑分析仪的核心，负责控制逻辑分析仪的逻辑电平、检测按键并驱动LCD 进行显示。单片机系统电路如图2所示，由晶体振荡器Y1、电容C3和C4构成振荡器电路，为单片机提供时钟信号。电容C1、电阻R2和R1、按键KEY1构成单片机复位电路，高电平复位，当按键KEY1按下的时间超过2个机器周期以上时，单片机就执行复位操作。EA 接高电平，单片机首先访问内部程序存储器。J1为1KΩ的排阻，作为P0口的外部上拉电阻。在硬件制作时为了方便单片机的测试和功能的扩展，把所有的I/O 口均通过排针引出。 EA/VP 31X119X218RESET 9 RD 17WR 16 INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P27 28 PSEN 29 ALE/P 30TXD 11RXD 10U18051 P10 P11P12P13P14P15P16P17P00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27 123456789J1 1K +5 Y112M +5 RXD TXD RD WR T0T1INT0INT1C3 22p F C4 22p F R28.2K C110u F +5 12J6CON2 KEY1SW2 R1100 . .
第8章单片机常用总线讲解 8.1 C总线接口 80C51单片机本身不具有总线接口，但是通过软件进行模拟，可以挂接具有C接口的芯片。 8.1.1 C总线的介绍 串行扩展总线在单片机系统中的应用是目前单片机技术发展的一种趋势。在目前比较流行的几种串行扩展总线中，总线以其严格的规范和众多带接口的外围器件而获得广泛应用。总线是PHILIPS公司推出的芯片间串行传输总线,它由两根线组成,一根是串行时钟线(SCL),一根是串行数据线(SDA)。主控器利用串行时钟线发出时钟信号,利用串行数据线发送或接收数据。总线由主控器电路引出,凡具有接口的电路(受控器)都可以挂接在总线上,主控器通过总线对受控器进行控制。 随着总线研究的深入，总线已经广泛应用于视/音频领域、IC卡行业和一些家电产品中，在智能仪器、仪表和工业测控领域也越来越多地得到应用。 8.1.2 总线的特点 总线的广泛应用是同它卓越的性能和简便的操作方法分不开的。总线的特点主要表现在以下几个方面： 硬件结构上具有相同的硬件接口界面。总线系统中,任何一个总线接口的外围器件,不论其功能差别有多大,都是通过串行数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)连接到总线上。这一特点给用户在设计用用系统中带来了极大的便利性。用户不必理解每个总线接口器件的功能如何,只需将器件的SDA和SCL引脚连到总线上,然后对该器件模块进行独立的电路设计,从而简化了系统设计的复杂性,提高了系统抗干扰的能力。 线接口器件地址具有根大的独立性。每个接口芯片具有唯一的器件地址,由于不能发出串行时钟信号而只能作为从器件使用。各器件之间互不干扰,相互之间不能进行通信,各个器件可以单独供电。单片机与器件之间的通信是通过独一无二的器件地址来实现的。 软件操作的一致性。由于任何器件通过总线与单片机进行数据传送的方式是基本一样的, .v .. ..
51单片机与串口通信(含代码) 串口调试 1. 发送：向总线上发命令 2. 接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。 3. 定时发送：从内存中取数并向主机发送. 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。 程序如下： //这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收 //和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的 ＃i nclude
PCON=0x00; ES=1; TMOD=0x21; //定时器工作于方式2，自动装载方式TH0=(65536-1000)%256; TL0=(65536-1000)/256; TL1=0xfd; TH1=0xfd; ET0=1; TR0=1; TR1=1; // TI=0; EA=1; // TI=1; RAMDATA=0x1F45; } void serial () interrupt 4 using 3 { if(RI) { RI=0; ch=SBUF; TI=1; //置SBUF空 switch(ch) { case 0x01 :printf("A"); TI=0;break; case 0x02 :printf("B"); TI=0;break; case 0x03 :printf("C"); TI=0;break; case 0x04 :printf("D"); TI=0;break; default :printf("fg"); TI=0;break; } }
微控制器技术课程 设计报告 设计题目：秒表 专业：供用电技术 班级：供电141 学号：140315143 姓名：王晨铭 指导教师：李昊 设计时间：2016.6.21
微控制器技术课程设计任务书 设计题目：秒表 设计时间：2016.6.20 设计任务： 在单片机开发板或软件仿真，编制程序，实现以下功能 1、利用定时器实现秒表功能，精确到0.1S； 2、数码管显示当前计时时间； 3、设定三个键，计时开始，停止计时和复位清零。 背景资料：1、单片机原理与应用 2、检测技术 3、计算机原理与接口技术 进度安排： 1、第1天，领取题目，熟悉设计内容，分解设计步骤和任务； 2、第3天，规划设计软硬件，编制程序流程、绘制硬件电路。 3、第5天，动手制作硬件电路，或编写软件，并调试。 4、第7天，中期检查。 5、第9天，完善设计内容，书写设计报告。 6、第13天，提交设计报告，整理设计实物，等待答辩。 7、第14天，设计答辩。
目录 一、设计任务和要求 (3) （1）设计任务 (3) (2)设计要求 (3) 二、设计方案与论证 (3) 三、单元电路设计与参数计算 (4) （1）时钟电路 (4) （2）按钮电路 (4) （3）显示电路 (5) （4）单片机 (5) 四、原理图及器件清单 (6) ( 1 )总原理图 (6) （2）PCB图 (7) （3）Proteus仿真图 (7) （4）元器件清单 (8) 五、安装与调试 (8) （1）安装 (8) （2）调试 (8) 六、性能测试和分析 (9) 七、结论和心得 (9) 八、参考文献 (9)
题目：秒表 二、方案设计与论证 本设计分为时钟电路、按钮电路、显示电路和单片机四大部分，这些模块中单片机占主控地位。其模块电路如图2-1所示。时钟电路常用的有内部时钟方式和外部时钟方式，但因为本设计中只需要一片单片机，所以采用内部时钟方式比较简单。按钮电路中的“复位”按钮是按键手动复位，它有电平和脉冲两种方式，比较电路的复杂程度，本设计选择了按钮电平复位电路，其他几个按钮则是通过单片机判断高低电平的不同来控制按钮。显示电路所用的数码管有共阴和共阳之分，不管使用何种数码管，P0口作为I/O使用时都是需要上拉电阻才能驱动数码管。另外，因为单片机的4个并行I/O口的输出电流一般是1mA,短路电流为4mA左右，而数码管的最少驱动电流也需要10mA，因而不管在使用共阴数码管时，单片机输出口也必须使用上拉电阻提高输出电流，才能驱动数码管。为了使电路简单化，本设计选用共阳数码管。但根据显示方式的不同选择，我们可以有几种方案： 方案一：使用静态显示方式。静态显示方式下的数码管的显示字符一经确定，相应锁存器锁存的断码输出將维持不变，直到送入另一个字符的断码为止。因而此设计中使用的显示位数使用了三个8位并行I/0口。如果另外想扩展单片机功能，则能使用的输出管脚很是有限。 方案二：使用动态显示方式。这个显示方式是将所有显示位的段码线的相应段并联在一起，由一个8位I/O口控制，而各位的共阴或共阴极分别由相应的I/O线控制，形成各位的分时选通。这种显示方式，简化了硬件电路，特别在多位数码管显示时尤为突出。 本小组尝试了各种方案，在此报告中以静态显示方式为例说明。（动态显示方式省略） 显示电路 单片机 AT89C51 时钟电路 按钮电路
河南机电高等专科学校2015-2016学年第1学期通信实训报告 系别：电子通信工程系 班级：xxxxxx 学号：13xxxxxxxxx 姓名：xxxxxxx 2015年12月
基于51单片机的双机串行通信 摘要：串行通信是单片机的一个重要应用，本次课程设计就是要利用单片机来完成一个系统，实现爽片单片机床航通信，通信的结果使用数码管进行显示，数码管采用查表方式显示，两个单片机之间采用RS-232进行双击通信。在通信过程中，使用通信协议进行通信。 关键字：通信双机 一、总体设计 1设计目的 1.通过设计相关模块充分熟悉51单片机的最小系统的组成和原理； 2.通过软件仿真熟悉keil和proteus的配合使用； 3.通过软件编程熟悉51的C51编程规范； 4.通过实际的硬件电路搭设提高实际动手能力。 2.设计要求： 两片单片机之间进行串行通信，A机将0x06发送给B机，在B机的数码管上静态显示1，B机将0~f动态循环发送到A机，并在其数码管上显示。 3.设计方案： 软件部分，通过通信协议进行发送接收，A机先送0x06(B机数码管显示1)给B机（B机静态显示），当从机接收到后，向B机发送代表0-f的数码管编码数组。B收到0x06后就把数码表TAB[16]中的数据送给从机。 二、硬件设计
1.51单片机串行通信功能 计算机与外界的信息交换称为通信，常用的通信方式有两种：并行通信和串行通信。51单片机用4个接口与外界进行数据输入与数据输出就是并行通信，并行通信的特点是传输信号的速度快，但所用的信号线较多，成本高，传输的距离较近。串行通信的特点是只用两条信号线（一条信号线，再加一条地线作为信号回路）即可完成通信，成本低，传输的距离较远。 51单片机的串行接口是一个全双工的接口，它可以作为UART（通用异步接受和发送器）用，也可以作为同步移位寄存器用。51单片机串行接口的结构如下： 图1.AT89C51（52） （1）数据缓冲器（SBUF） 接受或发送的数据都要先送到SBUF缓存。有两个，一个缓存，另一个接受，
LED日历时钟课程设计 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2012 年06 月16 日
目录
摘要 单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89S51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一个简易的电子时钟，它由4.5V直流电源供电，通过数码管能够准确显示时间，调整时间，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。 第一章前言 数字电子钟具有走时准确，一钟多用等特点，在生活中已经得到广泛的应用。虽然现在市场上已有现成的电子钟集成电路芯片，价格便宜、使用也方便，但是人们对电子产品的应用要求越来越高，数字钟不但可以显示当前的时间，而且可以显示期、农历、以及星期等，给人们的生活带来了方便。另外数字钟还具备秒表和闹钟的功能，且闹钟铃声可自选，使一款电子钟具备了多媒体的色彩。单片机具有体积小、功能强可靠性高、价格低廉等一系列优点，不仅已成为工业测控领域普遍采用的智能化控制工具，而且已渗入到人们工作和和生活的各个角落，有力地推动了各行业的技术改造和产品的更新换代，应用前景广阔。 时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k B ytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
基于51单片机串行通信的无线发射极和接收机设计---- 1 概述 1.1 课题的目的、背景和意义 最近几年来，由于无线接入技术需求日益增大，以及数据交换业务(如因特 网、电子邮件、数据文件传输等)不断增加，无线通信和无线网络均呈现出指数增 加的趋势。有力的推动力无线通信向高速通信方向发展。然而，工业、农业、车载 电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构等无线通信还未涉足或者刚刚涉 足的领域，这些领域对数据吞吐量的要求很低，功率消耗也比现有标准提供的功率 消耗低。此外，为了促使简单方便的，可以随意使用的无线装置大量涌现，需要在 未来个人活动空间内布置大量的无线接入点，因而低廉的价格将起到关键作用。为 降低元件的价格，以便这些装置批量生产，所以发展了一个关于这种网络的标准方案。Zigbee就是在这一标准下一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输的无线网 络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术方案。 对于这种短距离、低功耗、低数据传输无线技术，它不仅在工业、农业、军 事、环境、医疗等传统领域有着巨大的应用价值，未来应用中还可以涉及人类日常 生活和社会生产活动的所有领域。由于各方面的制约，这种技术的大规模商业应用 还有待时日，但已经显示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的发展和推进， 一定会得到更广泛应用。 1.2国内外无线技术相关现状及Zigbee现状 无线通信从固定方式发展为移动方式，移动通信发展至今大约经历了五个阶段: 第一阶段为20年代初至50年代初，主要用于舰船及军有，采用短波频及电子 管技术，至该阶段末期出现才出现150MHVHF单工汽车公用移动电话系统MTS。
河南理工大学 《单片机应用与仿真训练》设计报告 可调电子钟温度测量系统 姓名：乔石 学号：321308010220 专业班级：电气本2班 指导老师：杨凌霄 所在学院：电气工程与自动化学院 2015 年4 月14日
摘要 本次单片机课程设计是利用以AT89C51单片机为核心，晶体振荡器和数码管为基础进行的可调电子钟温度测量系统。此设计集中了定时器定时、温度控制装置等部分构件，有效地把中断系统和定时器的原理有机的结合起来，能够很好地实现数码管显示和温度控制功能，为日常生活和工业化生产提供了非常简洁方便的思路。这个实验软件设计过程简单明了，把单片机课程核心部分等具体呈现出来，硬件设计基于以往的实验原理。 关键词：AT89C51，温度测量，定时器
目录 一、概论 ------------------------------------------------------ 2 1、前言-------------------------------------------------------------- 3 2、设计的意义-------------------------------------------------------- 3 3、设计任务---------------------------------------------------------- 4 4、设计的目的和要求-------------------------------------------------- 4 二、系统总体方案及硬件设计-------------------------------------- 5 1、系统总体方案------------------------------------------------------ 5 2、霍尔传感器检测单元------------------------------------------------ 5 3、键盘调整单元------------------------------------------------------ 7 三、软件设计---------------------------------------------------- 8 1、系统主程序-------------------------------------------------------- 8 2、中断程序---------------------------------------------------------- 9 2.1、里程计数中断程序---------------------------------------------- 9 2.2、中途等待中断程序---------------------------------------------- 9 2.3、计算程序----------------------------------------------------- 10 2.4、显示程序----------------------------------------------------- 10 2.5、键盘程序----------------------------------------------------- 10 四、Proteus软件仿真 ------------------------------------------- 11 五、实物图----------------------------------------------------- 14 六、程设计心得体会--------------------------------------------- 15 参考文献------------------------------------------------------- 16 附1：源程序代码 ----------------------------------------------- 17 附2：系统原理图 ----------------------------------------------- 17