考试专用板说明书NW.docx
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考试专用板说明书NW
全国电子专业人才考试专用试验板
使用说明书
（1.0版）
北京国信长天科技有限公司
目录
一.硬件部分3
1.功能模块3
2.试验板布局3
3.跳线说明4
4.电位器功能说明4
5.接口说明4
6.端口资源分配6
二．软件开发过程7
1.Keil软件安装与使用7
2.USB转串口驱动程序安装说明12
3.程序下载方法13
三．主要芯片介绍14
1.AT89S52简介14
2.AT24C02简介16
3.DS18B20简介19
4.DA芯片MAX5381简介21
5.AD芯片MAX11600简介22
四.基本模块介绍25
1.LED简介25
2.数码管动态扫描26
3.蜂鸣器简介26
4.继电器简介27
5.霍尔元件简介27
6.超声波测距原理27
7.4*4键盘矩阵29
一.硬件部分
1.功能模块
全国电子专业人才考试专用试验板（以下简称试验板）由以下基本功能模块组成。
（1）配置40脚插座接入51系列单片机。
（2）板载USB下载功能。
只需一根USB电缆连接线就能对AT89S52（89S51等）进行编程。
不需要另外配备编程器，轻松实现AT89S52的程序下载。
（3）板载USB转串口功能。
不管是台式机还是笔记本，只需要一个USB接口，就可以进行串行通信程序的开发与实验。
（4）采用USB供电，不需要外接电源。
（5）配置8x8键盘矩阵，既可以作为普通键盘输入使用，也可以用来做外部中断实验和计数器实验。
其中4个可以作为独立按键使用。
（6）配置8位LED显示，可以做流水灯实验，也可以用做信号指示。
（7）配置4位8段数码管显示，同时配置了字符型液晶和图形点阵型液晶接口，方便显示部分的扩展。
（8）配置I2C总线的AT24C02存储器，用来保存试验中的非易失性数据。
（9）配置一个继电器，用来模拟对外部大电流、大功率器件的控制。
（10）配置一个蜂鸣器，可以实现报警功能。
（11）单片机全部端口可外接，方便系统扩展。
（12）配置超声波收发模块，可以实现超声波测距。
（13）配置一个555方波发生器，可以产生试验所需的200Hz到20Khz的方波信号。
（14）配置一个红外接收模块，可以实现红外远程控制实验。
（备选模块）
（15）配置一个霍尔芯片，通过感应磁场强度来控制开关。
（备选模块）
（16）配置一个数字温度传感器18B20，通过对温度信息的采集，可以实现温度监控，温度报警等功能。
（备选模块）
（17）配置I2C接口的数模、模数转换芯片，与E2PROM共用I2C总线，减少了系统I/O口的占用，简化了软件编程。
其中数模芯片为8位、4通道输入，模数芯片为8位单通道输出。
（备选模块）
2.试验板布局
各个基本功能模块在试验板上的布局如下图所示。
3.跳线说明
（1）J1：
下载功能选择
1、2短接，选择UART功能，USB接口用作串行通信
2、3短接，选择PROG功能，通过USB接口对AT89S52编程
（2）J2：
按键功能选择
1、2短接，选择4x4键盘功能
2、3短接，选择4个独立按键功能
4.电位器功能说明
电位器Rb1：
用于调节图形点阵液晶模块的显示清晰度
电位器Rb2：
用于调节模数通道3输入的电压值
电位器Rb3：
用于调节方波发生器的频率
5.接口说明
（1）扩展接口
单片机扩展接口如下图所示，其中P00~P07对应单片机的P0口，P10~P17对应单片机的P1口，P20~P27对应单片机的P2口，P30~P37对应单片机的P3口，ALE对应单片机的ALE管脚。
（2）输出接口
其中：
1-WIRE：
单线总线接口
DA：
数模转换输出，同时DA输出还与模数转换的通道2相连
AN0、AN1：
模数转换的通道0输入和通道1输入
SIGNAL：
方波发生器输出
6.端口资源分配
（1）端口0
端口号
功能1
功能2
P0.0
数据总线
数码管段选信号a
P0.1
数据总线
数码管段选信号b
P0.2
数据总线
数码管段选信号c
P0.3
数据总线
数码管段选信号d
P0.4
数据总线
数码管段选信号e
P0.5
数据总线
数码管段选信号f
P0.6
数据总线
数码管段选信号g
P0.7
数据总线
数码管段选信号h
（2）端口1
端口号
功能1
功能2
功能3
P1.0
连接LED灯，流水灯
超声发射
I2C总线：
SCL
P1.1
连接LED灯，流水灯
超声接收
P1.2
连接LED灯，流水灯
I2C总线：
SDA
P1.3
连接LED灯，流水灯
红外接收（1838）
P1.4
连接LED灯，流水灯
霍尔器件
P1.5
连接LED灯，流水灯
下载线：
MOSI
P1.6
连接LED灯，流水灯
下载线：
MISO
P1.7
连接LED灯，流水灯
下载线：
SCK
（3）端口2
端口号
功能1
功能2
功能3
P2.0
数码管位选信号，高位
字符LCD信号：
RS
点阵LCD信号：
RS
P2.1
数码管位选信号
字符LCD信号：
RW
点阵LCD信号：
RW
P2.2
数码管位选信号
点阵LCD信号：
串并选择
P2.3
数码管位选信号，低位
P2.4
字符LCD信号：
E
点阵LCD信号：
E
P2.5
蜂鸣器，低时响
P2.6
继电器
P2.7
单线总线18B20
（4）端口3
端口号
功能1
功能2
功能3
P3.0
独立按键1，按下时置低
串行接收RXD
键盘矩阵行1
P3.1
独立按键2，按下时置低
串行发送TXD
键盘矩阵行2
P3.2
独立按键3，按下时置低
键盘矩阵行3
P3.3
独立按键4，按下时置低
键盘矩阵行4
P3.4
频率测量（跳线）
键盘矩阵列4
P3.5
键盘矩阵列3
P3.6
键盘矩阵列2
P3.7
键盘矩阵列1
二．软件开发过程
7.Keil软件安装与使用
KEILC51标准C编译器是众多单片机应用开发的优秀软件之一，它集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编、PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用。
下面简单介绍KEILC51的使用方法。
（1）启动KEILC51进入编辑界面
启动KEIL时的屏幕
（2）建立一个新工程：
单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中NewProject选项。
（3）选择保存路径,输入工程文件名。
（4）工程文件保存完毕之后，提示选择单片机的型号。
KEIL支持近乎所有51核的单片机。
（5）完成以上步骤之后，进入开发环境主窗口。
（6）单击File菜单，选择New。
（7）文件保存：
如果是C程序，文件后缀名为.c，若使用汇编编写，文件后缀名为.asm或a51。
完成后，单击“保存”按钮保存文件。
（8）回到主窗口，点开Target1的“+”，然后在SourceGroup上单击右键。
（9）找到刚才保存的C程序源文件Text1.c。
（10）单击“Add”后进入下图红线标记的编辑窗口进行程序编辑。
（11）在编辑完成之后，需要进行程序的编译。
点开Project选项，单击Buildtarget；或是利用快捷键F7。
（12）在程序调试的时候，点击Debug选项，选择Start/StopDebugSession。
（13）以上是使用KEIL建立一个完整工程文件的过程。
如果想下载到单片机之中，则需要生成HEX文件。
单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击
出现选项对话框。
在选项对话框的“Output”页面对话框中，单击“CreateHEXFile”选项，使程序编译后产生HEX代码，供下载器软件使用。
8.USB转串口驱动程序安装说明
（1）先插上设备，然后打开USB转串口驱动程序文件夹。
（2）点击安装文件CH341SER.INF，单击Install。
（3）单击安装文件CH341PAR.INF，单击Install。
（4）安装完成后，可以通过USB串口，向AT89S52烧写程序。
9.程序下载方法
（1）单击浏览选项，找到HEX文件所在的文件夹，找到想要进行烧录的程序生成的HEX文件Text15，选择使用的MCU，本套件使用的是AT89S52。
（2）下载完成之后，单击复位运行程序，可以看到程序在实际开发板上的运行结果。
三．主要芯片介绍
10.AT89S52简介
AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。
AT89S52具有以下标准功能：
8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。
引脚功能描述：
VCC:
电源
GND:
地
P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。
作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。
对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。
当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。
在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。
程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚
第二功能
P1.0
T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5
MOSI（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK（在系统编程用）
P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVX@DPTR）时，P2口送出高八位地址。
在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。
在使用8位地址（如MOVX@RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。
对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。
作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。
P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。
在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。
引脚号
第二功能
P3.0
串行输入
P3.1TXD
串行输出
P3.2INT0
外部中断0
P3.3INT0
外部中断0
P3.4T0
定时器0外部输入
P3.5T1
定时器1外部输入
P3.6
WR（外部数据存储器写选通）
P3.7
RD（外部数据存储器写选通）
RST:
复位输入。
晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。
看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。
特殊寄存器AUXR（地址8EH）上的DISRTO位可以使此功能无效。
DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/PROG：
地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。
在flash编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。
在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。
然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。
如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。
这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。
否则，ALE将被微弱拉高。
这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:
外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。
当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。
EA/VPP:
访问外部程序存储器控制信号。
为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。
为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。
在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:
振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。
XTAL2:
振荡器反相放大器的输出端。
11.AT24C02简介
24C02特性：
（1）与400KHzI2C总线兼容
（2）1.8到6.0伏工作电压范围
（3）低功耗CMOS技术
（4）写保护功能当WP为高电平时进入写保护状态
（5）页写缓冲器
（6）自定时擦写周期
（7）1,000,000编程/擦除周期
（8）可保存数据100年
（9）8脚DIPSOIC或TSSOP封装
管脚配置：
管脚
功能
Vcc
1.8V-6.0V工作电压
Vss
地
WP
写保护
A0,A1,A2
器件地址选择
SCL
串行时钟
SDA
串行数据/地址
IIC总线协议：
1.只有在总线空闲时才允许启动数据传送。
2.在数据传送过程中当时钟线为高电平时，数据线必须保持稳定状态不允许有跳变时钟线为高电平时，数据线的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。
起始信号：
时钟线保持高电平期间数据线电平从高到低的跳变作为I2C总线的起始信号。
停止信号：
时钟线保持高电平期间数据线电平从低到高的跳变作为I2C总线的停止信号。
总线时序：
写周期时序：
起始和停止时序：
器件寻址：
主器件通过发送一个起始信号启动发送过程，然后发送它所要寻址的从器件的地址，8位从器件地址的高4位固定为1010,接下来的3位A2A1A0为器件的地址位用来定义哪个器件以及器件的哪个部分被主器件访问，WR为读写控制位。
应答时序：
IIC总线数据传送时每成功地传送一个字节数据后，接收器都必须产生一个应答信号，应答的器件在第9个时钟周期时将SDA线拉低表示其已收到一个8位数据。
写操作：
在字节写模式下主器件发送起始命令和从器件地址信息，R/W位置零给从器件，在从器件产生应答信号后，主器件发送24C02的字节地址，主器件在收到从器件的另一个应答信号后，再发送数据到被寻址的存储单元24C02，再次应答并在主器件产生停止信号后，开始内部数据的擦写。
在内部擦写过程中，24C02不再应答主器件的任何请求。
应答查询:
可以利用内部写周期时禁止数据输入这一特性,一旦主器件发送停止位指示主器件操作结束时,24C02启动内部写周期应答查询,立即启动包括发送一个起始信号和进行写操作的从器件地址。
如果24C02正在进行内部写操作，不会发送应答信号。
如果AT24C02已经完成了内部自写周期，将发送一个应答信号主器件可以继续进行下一次读。
写保护：
写保护操作特性，可使用户避免由于不当操作而造成对存储区域内部数据的改写。
当WP管脚接高时整个寄存器区全部被保护起来，而变为只可读取。
24C02可以接收从器件地址和字节地址，但是装置在接收到第一个数据字节后不发送应答信号，从而避免寄存器区域被编程改写。
读操作：
对24C02读操作的初始化方式和写操作时一样，仅把R/W位置为1。
有三种不同的读操作方式，立即地址读，选择读和连续读。
连续读:
连续读操作可通过立即读或选择性读操作启动。
在24C02发送完一个8位字节数据后，主器件产生一个应答信号来响应，告知24C02主器件要求更多的数据。
对应每个主机产生的应答信号，24C02将发送一个8位数据字节，当主器件不发送应答信号而发送停止位时结束此操作。
12.DS18B20简介
DS18B20数字温度计提供9位温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出。
因此从中央处理器到DS18B20,仅需连接一条线和地读写和完成温度变换,所需的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源,因为每一个DS18B20有唯一的系列号siliconserialnumber,因此多个DS18B20可以存在于同一条单线总线上。
这允许在许多不同的地方放置温度灵敏器件，此特性的应用范围包括HVAC环境控制建筑物设备或机械内的温度检测以及过程监视和控制中的温度检测。
引脚描述：
GND：
地；VDD：
电源；DQ：
单线运用的数据输入/输出引脚。
DS18B20方框图：
与DS18B20的通信经过一个单线接口。
在单线接口情况下，在ROM操作未定建立之前，不能使用存贮器和控制操作。
主机必须首先提供五种ROM操作命令之一：
1ReadROM（读ROM），2MatchROM（符合ROM），3SearchROM（搜索ROM）,4SkipROM（跳过ROM）,5AlarmSearch（告警搜索）。
这些命令对每一器件的64位激光ROM部分进行操作。
如果在单线上有许多器件那么可以挑选出一个特定的器件，并给总线上的主机指示存在多少器件及其类型。
在成功地执行了ROM操作序列之后可使用存贮器和控制操作，然后主机可以提供六种存贮器和控制操作命令之一。
一个控制操作命令指示DS18B20完成温度测量。
该测量的结果将放入DS18B20的高速暂存便笺式存贮器Scratchpadmemory，通过发出读暂存存储器内容的存储器操作命令可以读出此结果。
每一温度告警触发器TH和TL构成一个字节的EEPROM。
如果不对DS18B20施加告警搜索命令，这些寄存器可用作通用用户存储器。
使用存储器操作命令可以写TH和TL。
对这些寄存器的读访问通过便笺存储器，所有数据均以最低有效位在前的方式被读写。
单总线系统：
单线总线是一种具有一个总线主机和一个或若干个从机从属器件的系统。
DS18B20起从机的作用。
单线接口访问18B20：
（1）初始化
（2）ROM操作指令
（3）存储器操作指令
（4）数据处理
13.DA芯片MAX5381简介
MAX5381是遵循IIC总线协议的低功耗8位数模转换器，4V内部参考电压。
引脚描述：
GND：
地；VDD：
电源；SCL：
时钟；SDA：
数据/地址；OUT：
电压输出
时序:
从器件地址：
MAX5381L,M,N,P对应的从器件地址分别为：
0X60,0X62,0X64,0X66。
14.AD芯片MAX11600简介
MAX11600是遵循IIC总线协议的低功耗8位模数转换器，4.096V内部参考电压。
引脚描述：
引脚
功能描述
AIN0AIN1AIN2
模拟信号输入
AIN3/REF
模拟信号输入/配置寄存器
GND/VDD
地/电源
SCL
时钟
SDA
数据/地址输入输出
IIC时序：
起始条件：
应答位：
从器件地址：
配置寄存器：
设置字节：
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
REG
SEL2
SEL1
SE0
CLK
BIP/UNI
RST
X
位
名称
描述
7
REG
寄存器选择位，1对应设置字节，0对应配置字节
6
SEL2
SEL0,SEL1,SEL2选择参考电压上电时默认为000.
5
SEL1
4
SEL0
3
CLK
1对应内部时钟，0对应外部时钟
2
BIP/UNI
1对应双极，0对应单极，上电时默认为0
1
RST
1，0对应重置配置寄存器
0
X
设置0，1均可
配置字节：
BIT7
BIT6
BIT5
BIT4
BIT3
BIT2
BIT1
BIT0
REG
SCAN1
SCAN0
CS3
CS2
CS1
CS0
SGL/DIF
位
名称
描述
7
REG
寄存器选择位，1对应设置字节，0对应配置字节
6
SCAN1
扫描选择位，上电时默认为00
5
SCAN0
4
CS3
通道选择位。
对于MXX11600CS3,CS2内部设置为0，上电时CS1,CS2,CS3,CS0默认为0
3
CS2
2
CS1
1
CS0
0
SCL/DIF
0单端，1对应伪差分，上电时默认为1
四.基本模块介绍
15.LED简介
板载LED的阳极通过电阻与电源的正极相连接，阴极连接到单片机的P1口。
P1口输出低电平，即可实现LED点亮。
16.数码管动态扫描
（1）板载共阳数码管段选接单片机P0口，数码管的位选接P2.0-P2.4口（com1-com4）。
（2）板载共阳数码管数码表
字型
Dp-P0.7
g-P0.6
f-P0.5
e-P0.4
d-P0.3
c-P0.2
b-P0.1
a-P0.0
段码
0
1
1
0
0
0
0
0
0
0xc0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0xf9
2
1
0
1
0
0
1
0
0
0xa4
3
1
0
1
1
0
0
0
0
0xb0
4
1
0
0
1
1
0
0
1
0x99
5
1
0
0
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