单片机的软硬件系统

单片机课程大纲【最新版】目录1.单片机概述2.课程目标与要求3.课程内容3.1 硬件系统3.2 软件系统3.3 编程语言3.4 实验与实践4.课程安排5.考核方式正文一、单片机概述单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成了 CPU、存储器、外设接口等多种功能于一体的微型计算机。

由于其体积小、成本低、功耗低、功能强大等特点，广泛应用于嵌入式系统中，如家电控制、工业自动化、智能家居等领域。

二、课程目标与要求本课程旨在使学生掌握单片机的基本原理、硬件结构、编程方法和应用技巧，培养学生具备单片机系统的分析、设计、开发和应用能力。

课程要求学生具备基本的电路知识和模拟电子技术、数字电子技术基础，能熟练使用 C 语言编程。

三、课程内容3.1 硬件系统介绍单片机的硬件组成，包括 CPU、存储器、定时器/计数器、中断系统、串行通信接口、并行通信接口等。

3.2 软件系统讲解单片机软件系统的设计方法，包括程序设计、模块化设计、结构化设计等，以及软件开发流程和调试方法。

3.3 编程语言学习单片机编程语言，主要采用 C 语言进行编程，学习 C 语言的基本语法、数据类型、运算符、控制结构、函数等，以及单片机 C 语言编程的特点和技巧。

3.4 实验与实践通过实验和实践，使学生掌握单片机的实际应用，包括硬件搭建、程序编写、调试与优化等。

实验项目包括基本输入输出、定时器/计数器应用、中断控制、串行通信等。

四、课程安排本课程分为理论教学和实验教学两部分，理论教学安排在课堂进行，实验教学安排在实验室进行。

五、考核方式课程考核采用期中考试、期末考试和实验报告相结合的方式。

期中考试主要考核学生对课程理论知识的掌握程度；期末考试主要考核学生的综合应用能力；实验报告主要考核学生的实验能力和对实验结果的分析处理能力。

简述单片机系统的开发流程单片机系统是指由单片机芯片、外围电路和软件程序组成的一种嵌入式系统。

单片机系统的开发流程包括硬件设计、软件开发和系统调试等多个阶段。

1. 硬件设计阶段硬件设计是单片机系统开发的第一步，主要包括电路设计和PCB设计两个部分。

(1) 电路设计：根据系统需求，选择合适的单片机芯片和外围器件，设计电路原理图。

在电路设计过程中，需要考虑功耗、时钟频率、IO口数量、通信接口等因素，并根据需求进行电源供应、时钟电路、外设接口电路等设计。

(2) PCB设计：根据电路原理图，进行PCB的布线设计。

通过布线设计，将电路原理图中的元器件进行合理的布局和连接，以满足信号传输、电源供应等要求。

在PCB设计过程中，需要注意信号完整性、电源稳定性、阻抗匹配等问题。

2. 软件开发阶段软件开发是单片机系统开发的核心部分，主要包括编写程序和调试两个环节。

(1) 编写程序：根据系统需求和硬件设计，选择合适的开发工具和编程语言，编写单片机的软件程序。

在编写程序过程中，需要了解单片机的指令集、寄存器配置、中断处理等相关知识，并根据需求实现系统的各项功能。

(2) 调试：将编写好的软件程序下载到单片机芯片中，通过调试工具进行调试。

调试过程中，可以通过单步执行、断点调试等方式，逐步检查程序的运行情况，发现并解决程序中的错误和问题。

调试完成后，可以对系统的功能进行验证和优化。

3. 系统调试阶段系统调试是单片机系统开发的最后一步，主要包括硬件调试和软件调试两个环节。

(1) 硬件调试：通过仪器设备和测试工具，对硬件电路进行测试和验证。

主要包括电源稳定性、信号传输、外设功能等方面的测试。

在硬件调试过程中，可以使用示波器、逻辑分析仪等工具对信号进行观测和分析，发现并解决硬件电路中的问题。

(2) 软件调试：在硬件调试完成后，对软件程序进行全面的功能测试。

通过输入不同的参数和数据，验证系统的各项功能是否正常运行。

在软件调试过程中，可以使用调试工具和仿真器对程序进行调试和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。

基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现摘要随着人们生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，智能硬件和移动平台的成熟，也为STM32的发展提供了基础和动力。

系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，设计了CH340 USB 下载电路，JLINK下载电路供下载调试代码，结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备，以及对这些外设的编程控制，实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。

关键词：STM32F103VET6，TFT液晶，DS18B20AbstractAlong with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.Key words: STM32F103VET6,TFT LCD, DS18B20目录第1章系统概述与硬件电路设计 (1)1.1系统的总体架构 (1)1.2电源模块 (1)1.3微控制器模块 (2)1.4 TFT液晶显示模块 (4)1.5红外遥控模块 (6)1.6 USB供电下载电路 (7)1.7蜂鸣器电路 (8)1.8 RS232电路 (8)第2章系统选型与软件设计 (10)2.1系统元器件选型及参数介绍 (10)2.1.1 系统微控制器选型 (10)2.1.2系统温度传感器选型 (10)2.1.3系统USB转串口芯片选择 (11)2.1.4系统显示器选择 (12)2.2系统软件设计 (14)2.2.1 软件编程环境介绍 (14)2.2.2系统设计总流程 (14)2.2.3 TFT液晶驱动 (15)2.2.4 DS18B20温度传感器驱动 (18)第3章系统PCB设计与制作 (22)3.1 Altium Designer软件介绍 (22)3.2系统原理图与PCB印刷线路板绘制 (22)3.3 PCB的布局与布线 (23)3.4 设计规则检查（DRC） (24)第4章系统的安装与调试 (25)4.1硬件调试 (25)4.2软件调试 (25)4.3 系统实物制作效果图 (25)第5章总结与体会 (27)5.1总结 (27)5.2体会 (27)致谢 (29)附录一程序代码 (30)附录二实物效果图 (36)第1章系统概述与硬件电路设计1.1 系统的总体架构STM32F103VET6的最小硬件系统主要包括了电源电路和微控制电路已经各种外设电路和下载电路组成，其系统框图如图1.1所示。

单片机开发工具介绍单片机开发工具是指用于设计和开发嵌入式系统的软件和硬件工具。

它们为工程师提供了一种便捷和高效的方式来进行单片机的编程和调试。

本文将介绍几种常见的单片机开发工具，包括集成开发环境（IDE）、编译器、调试器和仿真器等。

一、集成开发环境（IDE）集成开发环境是用于编写、组织和管理单片机代码的软件工具。

它通常包含代码编辑器、编译器、调试器和其他辅助工具。

常见的单片机开发工具IDE有Keil μVision、IAR Embedded Workbench和Code Composer Studio等。

1. Keil μVisionKeil μVision是一种流行的嵌入式系统开发工具，适用于多种不同的单片机架构。

它提供了直观的图形用户界面，方便工程师编写、调试和测试代码。

Keil μVision还集成了许多功能强大的插件和库文件，方便用户快速开发出高效且可靠的嵌入式系统。

2. IAR Embedded WorkbenchIAR Embedded Workbench是一套全面的单片机开发工具，支持多种不同的单片机芯片。

它具有先进的编译器和调试器，能够提供高效和稳定的单片机开发环境。

IAR Embedded Workbench还具备丰富的代码优化功能，可帮助工程师减少代码大小和提高系统性能。

3. Code Composer StudioCode Composer Studio是德州仪器（Texas Instruments）开发的一款用于MSP430和其他TI单片机的集成开发环境。

它提供了丰富的编译器、调试器和分析工具，帮助工程师快速开发和调试嵌入式系统。

Code Composer Studio还支持多种外围设备和通信接口，方便用户在开发过程中进行扩展和调试。

二、编译器编译器是将源代码转换成可执行文件的工具。

它将工程师编写的高级语言代码转换成特定单片机指令集所能识别的低级机器码。

常见的单片机编译器有Keil C Compiler、IAR C/C++ Compiler和GCC等。

单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程单片机控制系统是现代电子技术中常见的一种嵌入式控制系统，其具有体积小、功耗低、成本低等优点，因而在各个领域得到广泛应用。

本文将介绍如何进行单片机控制系统的硬件设计与软件调试，帮助读者快速掌握相关知识，并实际应用于项目当中。

一、硬件设计1. 系统需求分析在进行硬件设计之前，首先需要明确单片机控制系统的需求。

这包括功能需求、性能需求、输入输出接口需求等。

根据需求分析的结果，确定采用的单片机型号、外围芯片以及必要的传感器、执行机构等。

2. 系统框图设计根据系统需求，绘制系统框图。

框图主要包括单片机、外围芯片、传感器、执行机构之间的连接关系，并标明各接口引脚。

3. 电源设计单片机控制系统的电源设计至关重要。

需要根据单片机和外围芯片的工作电压要求，选择合适的电源模块，并进行电源稳压电路的设计，以确保系统工作的稳定性。

4. 电路设计与布局根据系统框图，进行电路设计与布局。

需要注意的是，对于模拟信号和数字信号的处理需要有一定的隔离和滤波措施，以减少干扰。

此外，对于输入输出接口，需要进行保护设计，以防止过电压或过电流的损坏。

5. PCB设计完成电路设计后，可以进行PCB设计。

首先，在PCB软件中绘制原理图，然后进行元器件布局和走线。

在进行布局时，应考虑到信号传输的长度和走线的阻抗匹配；在进行走线时，应考虑到信号的干扰和电源的分布。

完成布局和走线后，进行电网设计和最后的校对。

6. PCB制板完成PCB设计后，可以将设计好的原理图和布局文件发送给PCB厂家进行制板。

制板完成后，检查排线是否正确，无误后进行焊接。

二、软件调试1. 开发环境搭建首先需要搭建开发环境。

根据单片机型号，选择合适的开发环境，如Keil、IAR等，并将其安装到计算机上。

接下来，将单片机与计算机连接，并进行相应的驱动安装。

2. 系统初始化在软件调试过程中，首先需要进行系统的初始化。

这包括设置时钟源、配置IO口、初始化外设等。

1.单片机应用系统是由硬件系统和软件系统组成的。

2.除了单片机和电源外，单片机最小系统包括时钟电路和复位电路。

3.在进行单片机应用系统设计时，除了电源和地线引脚外，XTAL1、XTAL2、RST引脚信号必须连接相应电路。

4.MCS-51系列单片机的存储器主要有4个物理存储空间，即片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器、片外程序存储器。

5.MCS-51系列单片机的XTAL1和XTAL2引脚是时钟电路引脚。

6.MCS-51系列单片机的应用程序一般存放在程序存储器中。

7.片内RAM低128单元，按其用途划分为工作寄存器组、位寻址区、用户RAM区3个区域。

8.当振荡脉冲频率为12MHz时，一个机器周期为1us；当振荡脉冲频率为6MHz时，一个机器周期为2us.9.MCS-51系列单片机的复位电路有两种，即上电复位电路、按键复位电路。

10.输入单片机的复位信号需延续2个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作填空：1.在MCS-51系列单片机的4个并行输入|输出端口中，常用于第二功能的是:2.用C51编程访问MCS-51单片机的并行I|O端口时，可以按字节寻址操作，还可以按位操作。

3.一个C源程序至少应包括一个主函数main()。

4.C51中定义一个可位寻址的变量FLAG访问P3口的P3.1引脚的方法是：5.C51扩充的数据类型用来访问MCS-51单片机内部的所有特殊功能寄存器。

6.结构化程序设计的三种基本结构是顺序结构、选择结构和循环结构。

7.表达式语句由表达式加上分号组成。

8.if语句一般用做单一条件或分支数目较少的场合，如果编写超过3个以上分支的程序，可用多分支选择的switch语句。

9.while语句和do-while语句的区别在于：do-while语句是先执行、后判断，而while语句先判断、后执行。

10.下面的while循环执行了无限次空语句。

i=3;while(i!=0);11.下面的延时函数delay()执行了10000次空语句。