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《 智能测控仪器设计 》 项目开发板介绍

《 智能测控仪器设计 》 项目开发板介绍. 光电系：王晓萍. 开发板功能. 1 、 C8051F020 单片机； 2 、键盘显示接口： 5 个独立式按键； 8 个共阳数码管； 方便外扩 LCD 模块。 3 、通信接口： RS232 ； USB （ RS232 转 USB ）。 4 、串行接口： I2C 、 SPI ，方便外扩接口和外设； 5 、模数 / 数模转换接口： 6 路 A/D 输入， 2 路 D/A 输出。 6 、中断、比较器、定时器 / 计数器、 PCA 接口： 均可外扩使用。.

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  1. 《智能测控仪器设计》项目开发板介绍 光电系：王晓萍

  2. 开发板功能 • 1、 C8051F020 单片机； • 2、键盘显示接口：5个独立式按键；8个共阳数码管； 方便外扩LCD模块。 • 3、通信接口：RS232；USB（RS232转USB）。 • 4、串行接口：I2C、SPI，方便外扩接口和外设； • 5、模数/数模转换接口：6路A/D输入，2路D/A输出。 • 6、中断、比较器、定时器/计数器、PCA接口： 均可外扩使用。

  3. C8051F020单片机（1） • C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片（SOC），具有与8051兼容的微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容。 • 除具有标准8051的数字部件外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件。 • 资料网址：http://www.xhl.com.cn/

  4. C8051F020单片机（2） • 功能部件：ADC（一个8位，一个12位，均为8通道）、可编程增益放大器、DAC（两路）、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBus/I2C、UART、SPI、定时器（5个）、可编程计数器（PCA）、内部振荡器、看门狗定时器及电源监视器等。 • 外设部件的高度集成为设计小体积、低功耗、高可靠性、高性能的单片机应用系统提供了方便，也可使系统的整体成本大大降低。

  5. C8051F020输入/输出端口 • C8051F020有8个8位端口共64个数字I/O引脚（对应端口为P0~P7)。低端口（P0~P3)既可以按位寻址，也可以按字节寻址。高端口（P4~P7)只能按字节寻址。芯片供电电压为3.3V，但所有引脚都耐5V电压，每个引脚可以被配置为漏极开路或推挽输出方式或弱上拉。 • P0~P3中的每个引脚既可被定义为通用的I/O引脚，又可被分配给一个数字外设。可以通过使用优先权交叉开关译码器来进行端口资源的灵活分配。

  6. C8051F020单片机系统

  7. JTAG电路 蜂鸣器电路

  8. P0~P3（1） • 电路板中： • P0端口使用第二功能：UART0，SPI，I2C。 • SDA、SCL两个引脚通过上拉电阻拉高到5V。 • SPI、 I2C两接口的引脚从J7引出，方便通过相应接口外扩外设芯片。（如FLASH、A/D等等） • P1端口使用第二功能：UART1，PCA，比较器0输出。 • P2端口低5位使用第二功能：比较器1输出，T0，/INT0，T1，/INT1。

  9. J7 SPI&I2C

  10. P0~P3（2） • 比较器，PCA，中断0/1以及T0/T1，通过（J3）引出，可以外扩外设芯片。 • P2、P3中其余的引脚都做为通用的端口使用。其中： • P2.5~P2.7、P3.0~P3.1作为液晶的控制引脚使用； • P3.2作为SPI从芯片的片选引脚； • P3.3做为蜂鸣器的控制引脚；P3.4~P3.7留待他用。 J3 CP&PCA&T&INT

  11. P4~P7 • P4端口做为通用的端口引脚使用； • P5端口做为按键和发光二极管的控制引脚使用； • P6端口做为数码管的段码输出口，控制显示的段码； • P7引脚做为数码管的位选输出口，控制动态扫描的位选信号。

  12. AD&DA • 在电路板中，引出了6个模拟输入引脚（J2），外部模拟信号可以通过该接口，输入到C8051F020单片机进行A/D转换。 • 两个DAC输出也通过（J2）引出，可以产生各种波形，或经功放后驱动直流电机等。 J2 AD&DA

  13. 电源电路 • 在电路中，需要+3.3V电压提供给C8051F020单片机，+5V电压提供给外围芯片（74LS244等芯片）； • 电源电路设计思路是：9V交流电压经过4个二极管全波整流和电容滤波，提供给L7805稳压输出+5V直流电压，该电源通过两个NCP500SN33产生两路+3.3V信号（模拟和数字）。

  14. 电源电路

  15. 数码显示电路 • 电路中：使用了八个共阳数码管。 • P6端口用于段码选择控制，同时P6也做为液晶的数据线使用。在实际使用过程中，二者只取其一。在做段码控制时，需要通过短路帽需要将J8同J9的对应部分连接起来。为了提高驱动能力，P6用74HC244做驱动。 • P7端口用于位码控制，通过PNP三极管提高驱动能力。 • 所有的段码和位码控制都通过上拉电阻拉高。

  16. 数码显示电路

  17. 按键和LED电路 • P5端口用于按键和LED电路控制。 • 当有键按下时，按键对应的端口为低电平，否则为高电平； • 按键可以采用查询方式，也可以采用中断方式。 • 中断方式时，需要用短路帽将J4的两个引脚短路起来，即将按键信号连接到MCU的INT0引脚。 • 3个LED由3根口线控制， LED的电流引自3.3V电源，所以3根口线不需拉高到5.5V。 • 控制信号为低时，LED点亮；控制信号为高时， LED熄灭。

  18. 按键电路 与门逻辑 J4 LED电路

  19. 通信接口电路 • 电路板中：UART0，ART1通过芯片SP3232E进行电平转换，方便同计算机进行通信； • 通过芯片CP2101/2/3完成RS232到USB的转换，使电路板能与计算机进行USB通信。（在计算机要安装一个软件） RS-232电平转换电路

  20. USB通信电路

  21. 端口的引出 • 为了方便电路板功能的扩展，电路板引出了板内没有使用的MCU的全部引脚。 • P3端口的高四位、P4端口用于外扩功能，外扩口线对应着电路板上的J5。 • 对P3的高四位，为了适应与+5V电路的连接，可以方便地用短路帽短接J6来实现。 • 另外，电路板还外扩了液晶控制口线（J9），液晶控制引脚都通过上拉电阻拉高。

  22. J5 I/O J6 SBIT

  23. J9 LCD DS（SS）

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