单片机开发板硬件原理.docx

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单片机开发板硬件原理

嵌入式linux驱动程序开发

项目名称：

单片机开发板硬件原理

班级：

10级电本一班

姓名：

学号：

指导教师：

课程设计时间：

一、单片机简介

单片机就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM八并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。

这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为微型计算机，简称单片机。

单片机主要应用于测控领域。

由于单片机在使用的时候，通常是

处于测控系统的核心地位并嵌入其中，所以国际上通常把单片机称之为嵌入式控制器或微控制器。

单片机可分为通用型与专用型。

单片机具有硬件结合，体积小，

可以很容易嵌入到各种应用系统中的优点。

因此以单片机为核心的嵌入式控制系统在各个领域中得到广泛的应用。

单片机主要应用于工业检测与控制、仪器仪表、消费类电子产品、通信、武器装备、各种终端以及计算机外部设备、汽车电子设备、分布式多机系统。

二、开发板简介

单片机开发板主要用于学习51、AVRSTC单片机的原理及扩展。

我买开是德飞莱公司的开发板，此开发板主要用于学习51系列的单片机学习。

常见的配置有硬件、实验程序源码、、码电路原理图、电路PCB图等。

其中硬件实验板及其配件有连接线、CPU芯片、流水灯、点阵显示、DS18B20温度检测、彩色TFT液晶屏、SD卡、游戏开发（如贪吃蛇、俄罗斯方块等）、收音机、MP3解码等。

而实验程序源码包

括汇编语言程序C语言源程序

三、开发板硬件原理图解释

1602液晶模块是最常用的字符液晶模块，只能显示数字和字符，可4位或8位控制，带背光功能。

本模块是5V提供电源，有背光模块，通过改变电阻值来调节液晶屏幕的对比度。

上图12864液晶插针及对比度调节电路是常见的12864电路，价格便宜，带中文字库。

可以通过PSB端口的电平来设置其工作在串口模式还是并行模式，带背光控制功能。

同样，也是通过改变W2电

阻的调节来改变12864液晶屏幕的对比度调节。

LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或十5V）;每位的段选线（a—dp）分别与一8位的锁存输出相连。

之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。

也正因为如此，静态显示器的亮度都较高。

在8位LED显示时，为了简化硬件电路，通常将所有位的段选线相应地并联在一起，由一个8位I/O口控制，形成段选线的多路复用。

而各位的共阳极或共阴极分别由相应的I/O口线控制，实现各位的分时选通。

其中段选线占用一个8位I/O口，而位选线占用一个4位I/O口。

由于各位的段选线并联，段选码的输出对各位来说都是相同的。

因此，同一时刻，如果各位位选线都处于选通状态的话，4

位LED将显示相同的字符。

若要各位LED能够显示出与本位相应的显示字符，就必须采用扫描显示方式，即在同一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其它各位的位选线处于关闭状态，同时，段选线上输出相应位要显示字符的字型码，这样同一时刻，4位LED

中只有选通的那一位显示出字符，而其它三位则是熄的。

6囲反相器CM069

六路反相器的原理很简单，J14与J15之间加了6个非门构成反相功能。

独立共阳极数码管的功能与共阴极数码管功能相同，但是它更简单，不同之处就是共阴极数码管是输入1时亮而共阳极数码管却是在输入0时亮。

此部分以AT2402为中心以此对其进行扩展，四个接电源一个接地，其他三个引脚接入外部可以用于接到单片机上进行运用。

光敏和热敏电阻的原理很简单，光敏电阻通过光线的强弱改变其电阻，而热敏电阻是通过温度来控制其电阻。

此电路的功能用来检测

为RTC提供电源，以此来提供日历/时钟、数据存储功能。

其中DS1302通过自己震荡来实现电路的工作性。

四周固定螺孔用于固定设备及导线。

8个LED灯的电路很简单，电路的一端接芯片与电源，另一端接

在单片机的任一个I/O口上，通过程序控制LED灯的亮与灭。

上端右图是双色点阵的原理图，该电路可以通过与单片机的引脚

市行佰号转井存信号74hclS4

相连实现对8X8点阵的点亮，可以显示数字字母以及简单图形。

U黑

也血13J1D

2路温度传感器

温度传感器用于检测温度

串行通信转并行通信是通过74HC164来进行串并转换的。

当用单片机输入串行信号通过电路进行转换为并行信号。

独立按键的电路原理即通过按键来实现对开关的控制。

串口通信3线连接方式，对应的是母头，工作电压5V，可以使用

MAX202或MAX232

矩阵键盘由行线与列线组成，按键位于行列交叉点上。

一个4X4

行列结构可构成16个按键的键盘。

键盘矩阵中无按键按下时，行线处于高电平状态，当按下按键时，行线电平状态行线电平状态将由此行线相连的列线的电平决定，列线电平如果为低，则行线电平为低，反之则为高，这一点是识别矩阵式键盘按键是否按下的关键所在。

数模转换电路利用PCF8951来实现数模转换，内部用于自激电路只与外部和两个引脚相连。

可运用单片机烧写的程序来执行选择哪一种转换模式，这样使数模/模数变得简单。

外接电源接口

上图可选配自动下载模块通过外接电源接口对USB寸USB供电，

电源指示等的作用是检测电源是否对USB供电，而集成USB转串口芯片CH340可通过单片机烧写驱动程序来实现对USB的驱动。

舵机接口

阻容复位电路当按下2号引脚即为复位引脚。

其他两个引脚接到电容和电阻上面，一边实行晶振一边利用RC震荡电路，并且同时都设置了按键。

舵机是一种位置（角度）伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。

目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型；遥控机器人中已经使用得比较普遍。

舵机是一种俗称，其实是一种伺服马达。

RS485采用差分信号传输方式，485通信模块用于实现单片机的串行口与485总线的通信转换，LED显示模块用于显示通信数据以及告警，1/0输入输出模块则用于手动控制和通信数据功能代码的实现。

2路红外发射使用多路反相器来实现信号的发射，其发射频率为

频率的晶体来改变电路的晶振

AT标准下载接口就是下载程序的接口

一体化红外接收头只能接收红外线。

为了抗干扰所以进行调制，但因为红外发光管的工作频率不高，所以通常用较低的频率进行调制通常是采用一体化红外线接收头进行调解•一体化红外线接收头将低噪音放大器，限幅器,带通滤波器,解调器,,以及整形驱动电路等集成在一起•一体化红外线接收头体积小，灵敏度高,外接元件少,抗干扰能力强，使用十分方便。

单片机使用锁紧插座可方便更换芯片，使用寿命较长，可批量编程芯片。

单片机10口全部使用扩展插针进行扩展，插针选用铜针保障器件之间连接良好。

本电路有匹配对称三极管完成前置放大级和功率放大级最后将音频小信号转变成大信号的功能。

通过对所设计的音频功率放大器进行实验测试，达到了最大输出功率、放大倍数、失真度等技术指标。

具有最大输出功率稳定，工作效率较高，频率响应失真较小，把小信号转变成大信号功能的分立元件功率放大器。

步进电机接口和继电器连接ULN2003，来控制喇叭的音量。

此外，可借用杜邦线将对应端口接到单片机10上。

四、总结体会

通过此次对单片机硬件原理的分析，加深了对单片机的认识，充分了解了其内部结构，虽然此次耗时比较长，但还是值得的，我弄清单片机开发板上的每一个小部分的结构构造及其原理。

这对以后的单

片机及基于linux的学习会很有帮助的。