宏晶STC单片机IAP15F2K61S2实验系统

摘要

　　随着现代电子技术的发展,电子设备都朝着智能化发展,从而带动了单片机技术在不同领域的大量应用,国内和国外的众多厂家陆续推出了各种通用和专用的单片机型号。在30多年的单片机发展中出现了几款广为称赞的经典型号,它的结构设计,一直指引着单片机发展的方向。Atmel公司设计的8051系列单片机就是其中之一。该型号单片机W其先进的设计、优越的性能、高可靠的技术及极高的性价比,迅速普及了国内外市场,并且在相当一段时间内成为国内外单片机应用技术领域中的最受关注的型号,从而带动了单片机应用技术课程在工科领域的发展。8051技术为核屯、的单片机教学实验系统也随之进入各工科院校。

　　随着单片机技术的飞速发展,传统的51系列渐渐淡出市场,各种増强版的单片机开始出现并且大量应巧与各行各业中。但目前大部分院校的单片机开发系统多是基于传统51系列的,比如AT89巧KAT89S51等,与技术的发展和市场的需求渐渐不同步,这样势必会对院校人才培养造成影响,使用新型单片机设计一款开发系统成为必要。

　　本设计将宏晶STC单片机IAP15F2K61S2为核也设计一款单片机实验系统。

　　该实验系统模块形式设计,包括核屯、板模块、12(:模块、串行/并行AD模块、键盘模块、通信模块、静态显示模块、动态显示模块、液晶显示模块等。核必板可1^1选择3.3V或者5V供电。各模块都预留接口,既可用核屯、板为基础相互搭接完成指定教学任务,也可W独立连接目标板使用。针对各个硬件模块及教学项目模块开发了相应的软件模块,包括各个控制驱动程序、AD/DA程序、RS232/RS485通信程序、液晶显示程序等。

　　本设计应对应用电子专业对单片机应用技术课程的要求,将为学院该课程的教学提供一个符合社会需求、专业需求硬件平台。本单片机实验系统利用宏晶IAP15F2K61S2单片机的IAP和ISP功能可使单片机具备有专业仿真器的功能,能直观的观察到每一步程序对应的硬件相应情况,对实训教学和学生的学习提供很大帮助。本设计的各个模块既可W配合核屯、板综合使用,也可W作为智能控制系统、智能电子设备中的功能模块使用。本设计的主要功能是完成单片机应用技术课程教学任务中各个实训项目及各类电子类大赛的赛前培训及使用。应用于学院科研项目等场合,也有一定的实用价值和现实意义。本文详细介绍该实验系统的模块构成、开发过程、设计思路及相关硬件结构和软件设计。

　　关键词:IAP15F2K61S2;在线仿真;智能电子设备

Abstract

　　With the development of modern electronic technology, electronic devices are toward intelligent development, which led to the large number of applications of SCM technology in different areas, a variety of general and specialized SCM model is produced by many domestic and foreign manufacturers. There have been several widely acclaimed classic model in 30 years of microcontroller development, its structure design, has been guiding the development of SCM direction. Atmel designed of the 8051 series microcontroller is one of them. The model of SCM with its advanced design, superior performance, high reliable and high price. rapid spread of the market at home and abroad, and become the most popular models in the domestic and foreign technical field of single chip computer application in quite a long period of time, which has led to the development of single chip computer application technology course in engineering field. The experimental system of single chip computer with 8051  technology as the core is also entered into the engineering college. With the rapid development of single-chip technology, the traditional 51 series  gradually fade out of the market, a variety of enhanced version of the microcontroller began to appear and apply in all walks of life. But at present most of the institutions of microcontroller development system is based on traditional 51 series, for example, AT89C51，AT89S51 etc which is not gradually synchronized with technology development and the market demand, so this will inevitably impact on personnel training, using new MCU design a development system becomes necessary.

　　This design will take the macro crystal STC microcontroller IAP15F2K61S2 as the core design of a microcontroller experimental system. The experimental system is designed in a modular form, including the core board module, I2C module, serial/ parallel ad module, keyboard module, communication module, static display dynamic module, display module, LCD display module and so on. The core board can choose 3.3V or SV power supply. Each module has reserved interface, which can use the core board to finish the designated teaching task based on each other, and also can connect the target board independently.. According to the hardware module and teaching project module, the software modules are developed, including the control driver,AD/DA program, RS485 RS232/ communication program, LCD display program, etc.

　　This design should meet the requirements of the application of electronic specialty for MCU application technology, and will provide a platform for the teaching of the course of the college to meet the needs of the society and the professional needs of the hardware. The SCM experimental system using macro crystal IAP15F2K61 S2 MCU of the IAP and ISP function of the microcontroller can have the function of professional simulator which can be directly observed every step of the procedure corresponding to the corresponding hardware condition, which can provid great help for teaching and training students. Each module of the design can be used as the core board, and it can be used as the function module in the intelligent control system and the intelligent electronic equipment. The main function of this design is to complete the teaching tasks of the single chip microcomputer application technology course and the training and use of the various training projects and various electronic competitions. It also has practical value and practical significance for the occasion such as scientific research projects in colleges This paper introduces the module structure, development process, design idea a.nd related hardware structure and software design of the system in detail in this paper.

　　Keywords: IAP15F2K61 S2; online simulation; intelligent electronic equipment

　　中国开始使用单片机始于1982年，短时间内发展极为迅速。截至今天，单片机应用技术飞速发展。我们进入网络尝试搜索一下“单片机”三个字，会看到无数的网站介绍单片机。

　　纵观我们现在生活的各个领域，从各种家用电器设备，到我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物，从交通工具的导航装置，到飞机上各种仪表的数据处理，从现代化的数据传输和网络通讯，到现代化工厂中自动化设备的实时控制及信息处理，核心控制都是用单片机来实现的。据不完全统计，中国的每年单片机年容量达到了4亿片左右，而且每年的增长率在16%以上，但我国的占有率相对于世界市场比例较少。特别是智能电子设备、智能控制设备等现代电子产品都要用到单片机，并不断从沿海辐射内地。单片机应用技术课程己经成为很多工科院校中必备的专业核心课程，比如:应用电子专业、测控专业、自动化专业、通信专业等。单片机应用技术作为现代电子技术进化的一个标志，现代社会愈来愈依赖它。该技术对实践能力的要求颇高，需要拥有电子电路、微机硬件接口等硬件知识，还要掌握编程语言的软件知识。

　　尤其是初学者，往往无法分清楚软件和硬件之间的关系，感到知识很抽象难懂，因此利用单片机实验系统作为学习工具，可以大大减少学生初学时的困惑，提高教学效果。

　　目前世界各地的着名芯片制造公司都设计推出了有本公司特色的单片机，应用与各个领域，互成互补，可以说是百家争鸣。从8位的低端到16位、32位的高端可以说数不胜数。有一些兼容传统的51系列，也有不兼容的。以8051为核心的单片机从众多单片机中脱颖而出，迅速占领的广阔市场，并且以其稳定可靠的技术优势、极高的性价比和市场普及率，在相当长一段时间内成为国内单片机应用领域中的主流，并且研发出了很多以传统51系列单片机为核心的单片机实验系统。适应高校专业建设和课程设置的需要，所有高校电子类专业陆续都设立了单片机课程并且都配套了单片机实训室，并且单片机实训系统大都以应用广泛的51系列单片机为主。

　　电子技术发展迅速，传统的51系列单片机己经不适合现代电子产品的需求，渐渐都以停产淡出市场。传统的以51系列为核心实验系统已不适合当前教学需求。无论是电子产品设备、高校实训、电子类竞赛都己经跟随发展，跟换了速度更快，处理能力更强，程序空间更大的新型号单片机，比如AVR单片机、SAC系列单片机等。所以使用目前技术先进的单片机设计出一种适应当前教学、竞赛需求的单片机实验系统尤为重要。可以解决实验室设备老化、性价比低的问题，为单片机课程的教学、各类电子竞赛提供一个经济、功能强大的方案。

　　单片机应用技术的出现带动了社会对该方面技术人才的需求，出现了新的岗位，高职专业、课程的建设与此密切相关。高职院校通过调研，发现社会对人才的新需求，对岗位的新要求，开设新课程，并配套新的实训设备。

　　因此单片机课程的实践环节需要有针对性的改革，实验系统就需要重新设计补充。针对学生初学单片机时存在一定的难度，本论文设计一款既可以在线仿真也可以在线编程，既可以用于日常教学又可以用于进一步提高学生的动手能力的拓展训练的单片机实验教学系统。同时，本设计也可以方便地应用在实训教学、课程设计、毕业设计和各种类型的竞赛培训中。

　　目前在单片机家族的众多型号中，宏晶IAP15F2K61S2单片机是具有代表性的一款。其可靠性高，功能丰富强大，性能优秀，性价比高，己经应用于现代电子技术各种领域。现在随着使用宏晶巧系列为核心的智能电子设备越来越多，与其配套的各种开发工具和软件资源也越来越丰富，利用其开发用于各个领域的电子产品极为方便。

　　本设计采用宏晶IAP15F2K61S2单片机为核心，应对专业建设对单片机应用技术课程的要求及历年大学生电子设计竞赛、高职院校技能大赛(电子产品设计与制作项目)、学生社团的日常培训需要、服务于专业建设。本设计具有丰富外围模块及接口，既可以单独使用也可以组合使用。宏晶IAP15F2K61S2单片机功能强大，具有在线仿真和在线编程的能力，可以方便的设置成硬件仿真器。该系统使用232接口的串口线或者USB口连接线连接电脑，可以使用KEIL软件对目标电路进行实时的硬件仿真，观察每一步程序对应硬件的执行结果，最终把调试后的程序代码下载到芯片内，无需昂贵的专用仿真器及编程器，性价比很高。

宏晶STC单片机IAP15F2K61S2实验系统：

安装步骤一

安装步骤二

安装步驟三

安装步骤四

安装步骤五

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单片机选型

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目录

　　1 绪论
　　　　1.1 研究背景和意义
　　　　1.2 研究现状
　　　　1.3 本文主要工作
　　2 总体设计
　　　　2.1 设计原则
　　　　2.2 设计方案
　　　　　　2.2.1 系统硬件结构
　　　　　　2.2.2 在线仿真与在线下载
　　　　　　2.2.3 实训教学功能需求
　　　　2.3 总体设计框图
　　3 系统设计
　　　　3.1 核心板设计
　　　　　　3.1.1 单片机选型原则
　　　　　　3.1.2 宏晶IAP15F2K61S2性能简介
　　　　　　3.1.3 单片机核心模块电路设计
　　　　3.2 5V/3.3V电源模块
　　　　3.3 Max232通信模块
　　　　3.4 键盘模块
　　　　　　3.4.1 键盘模块硬件电路
　　　　　　3.4.2 键盘模块软件
　　　　3.5 流水灯模块
　　　　　　3.5.1 流水灯模块硬件
　　　　　　3.5.2 流水灯模块软件
　　　　3.6 蜂鸣器模块
　　　　　　3.6.1 蜂鸣器模块的原理图
　　　　　　3.6.2 蜂鸣器模块软件
　　　　3.7 动态显示模块
　　　　　　3.7.1 动态显示模块硬件
　　　　　　3.7.2 动态显示模块软件
　　　　3.8 静态显示模块
　　　　　　3.8.1 静态显示模块硬件
　　　　　　3.8.2 静态显示模块软件
　　　　3.9 液晶1602模块
　　　　　　3.9.1 液晶模块硬件
　　　　　　3.9.2 液晶1602模块软件
　　　　3.10 液晶12864模块
　　　　　　3.10.1 液晶12864硬件
　　　　　　3.10.2 液晶12864模块软件
　　　　3.11 时钟模块
　　　　　　3.11.1 时钟芯片DS1302
　　　　　　3.11.2 时钟模块软件
　　　　3.12 I2C模块
　　　　　　3.12.1 24C02存储器
　　　　　　3.12.2 I2C模块软件
　　　　3.13 DS18B20测温模块
　　　　　　3.13.1 DS 18B20测温模块硬件
　　　　　　3.13.2 DS 18B20测温模块软件
　　　　3.14 AD/DA模块
　　　　　　3.14.1 AD转换器TLC1549
　　　　　　3.14.2 DA转换器TLC5615
　　4 系统开发环境及硬件仿真调试
　　　　4.1 系统开发环境
　　　　　　4.1.1 Keill μ Vision3简介
　　　　　　4.1.2 Keil μ Vision3软件的安装
　　　　　　4.1.3 Keil μ Vision3软件的使用
　　　　4.2 仿真调试
　　　　　　4.2.1 仿真器工作原理
　　　　　　4.2.2 仿真器功能的实现
　　　　　　4.2.3 仿真硬件电路的搭建
　　　　　　4.2.4 Keil μ Vision3软件开发环境设置
　　5总结与展望
　　参考文献
　　附录
　　致谢
　　个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果