单片机飞思卡尔课程设计Word格式.docx

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由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点，目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面，几乎“无处不在，无所不为”。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

Freescale的S08系列8位MCU由于稳定性高、开发周期短、成本低、型号多样、兼容性好被广泛应用。

HC08是Freescale的08系列之一S08表示增强型HC08，它是在HC08基础上发展起来的，兼容HC08系列。

S08是2004年左右推出8位MCU，资源丰富，功耗低，性价比很高，是08系列MCU发展趋势，其性能与许多16位MCU相当。

MC9S08AW60是低成本、高性能8位微处理器S08家族中的成员，本次课程设计就是以该芯片为基础，来进行嵌入式的设计。

1.2系统功能

当按下启动键，电子时钟从当前设定值开始走时。

按秒刷新，要求在LCD屏上显示。

若按启动键，则时间暂停，再按，时间继续按秒刷新。

时间格式是”时:

分:

秒”（00：

00：

00）。

通过向通用I/O端口的引脚输入高或低（1或0）电平，作为启动键，对电子钟进行控制——电子钟开始运行、暂停和继续运行。

显示数据时，先把要显示的数据送到数据寄存器中，再通过发送寄存器将数据输入要LCD中显示。

第二章系统硬件设计

2.1系统原理图

该系统由AW60最小系统电路为主要结构，利用串口进行数据的控制与采集。

首先将开关接在AW60上的PORT_D口上，用于控制数字时钟系统的开关。

然后将LCD的数据线7-14引脚（D0-D7）分别与MCU的PTA0-PTA7连接，LCD的控制线RS、R/W、E（4、5、6引脚）分别于MCU的PTC4、PTC6、PTF6连接，用于输出时间。

数字时钟必须要有晶振电路，所以将该晶振电路与AW60的PTG5和PTG6相连，用于时间的自加。

由于在运行系统时，以防电流不稳定，所以在PTB0端设置一个下拉电阻，稳定电流。

2.2单片机（MCU）模块

2.2.1MC9S08AW60单片机性能概述

（1）最高达40MHz的CPU工作频率和20Hz的内部总线工作频率表；

时钟源选项包括晶振、谐振器、外部时钟或内部产生的时钟。

（2）相比HC08CPU指令集，S08CPU增加了BGND指令。

（3）单线后台调试模式接口；

增强的断点能力，允许单一的断点设置在线调试（在片内调试的模块增加了多于两个的断点）。

（4）内含32个中断/复位源；

内含2KB的片内RAM；

内含60KB的片内在线可编程Flash存储器，带有块保护和安全选项。

（5）可选的计算机正常操作（COP）复位；

低电压检测和复位或中断；

非法操作码检测与复位；

非法地址检测与复位。

（6）ADC：

多达16个通道，10位A/D转换器与自动比较功能；

两个串行通信接口SCI模块与可选的13位中断；

一个串行外设接口SPI模块；

集成电路互连总线I2C模块运作高达100kbps的最高总线负载；

8引脚键盘中断KBI模块。

（7）Timers:

1个2通道和1个6通道16位定时器/脉冲宽度调制器模板。

具有输入、捕捉、输出比较、脉宽调制功能。

2.2.2内部结构简图

1.内部结构简图

如图所示，给出了AW60的内部结构图，它对于我们理解和应用AW60MCU有重要作用，在学习了基本有法后，应在反过来熟悉这个内部结构图，以便更好地理解AW60MCU的基本原理。

从内部结构图可以看出，AW60主要有以下几个部分：

S08CPU、存储器、定时器接口模块、定时器模块、看门狗模块、通用IO模块、串口通信模块（SCI）、串行外设接口（SPI）模块、I2C（IIC）模块、A/D转换模块、键盘中断模块、时钟发生模块、复位与中断模块等。

2.3串行通信模块

2.3.1MAX232引脚图

在MCU中，若用RS-232总线进行串行通信，则需外接电路实现电平转换。

在发送端，需要用驱动电路将TTL电平转换成RS-232电平；

在接受端，需要用接收电路将RS-232电平。

转化为TTL电平。

电平转换器不仅可以由晶振管分立元件构成，也可以直接使用集成电路。

目前使用MAX232芯片较多，该芯片使用单一+5V电源供电实现电平转换。

如图所示，给出了MAX232的引脚说明。

各引脚含义简要说明如下：

Vcc（16脚）：

正电源端，一般接+5V。

GND（15脚）：

地。

VS+（2脚）：

VS+=2VCC-1.5V=8.5V。

VS-（6脚）：

VS-=-2VCC-1.5V=-11.5V。

C2+、C2-（4、5脚）：

一般接1μF的电解电容。

表6MAX232芯片输入输出引脚分类与基本接法

组别

TTL电平引脚

方向

典型接口

232电平引脚

1

11（T1IN）

12（R1OUT）

输入

输出

接MCU的TxD

接MCU的RxD

13

14

连接到接口，与其它设备通过232相接

2

10（T2IN）

9（R2OUT）

8

7

C1+、C1-（1、3脚）：

在正常情况下，

（1）T1IN=5V，则T1OUT=-9V；

T1IN=0V，则T1OUT=9V。

（2）将R1IN与T1OUT相连，令T1IN=5V，则R1OUT=5V；

令T1IN=0V，则R1OUT=0V。

MAX232芯片进行电平转换的基本原理：

（1）发送过程：

MCU的TxD（TTL电平）经过MAX232的11脚（T1IN）送到MAX232内部，在内部TTL电平被“提升”为232电平，通过14脚（T1OUT）发送出去。

接受过程：

外部232电平经过MAX232的13脚（R1IN）进入到MAX232的内部，在内部232电平被“降低”为TTL电平，经过12脚（R1OUT送到MCU的RxD，进入MCU内部。

2.3.2串行通信的电路原理

从基本原理的角度看，串行通信接口SCI的主要功能是：

接收时，把外部的单线输入的数据变成一个字节的并行数据送入MCU内部；

发送时，把需要发送的一个字节的并行数据转换为单线输入。

为了设置波特率，SCI应具有波特率寄存器。

为了能够设置通信格式、是否校验、是否允许中断等，SCI应具有控制寄存器。

而要知道串口是否有数据可收、数据是否发送出去等，需要有SCI状态寄存器。

当然，若一个寄存器不够用，控制与状态寄存器可能有多个。

而SCI数据寄存器存放要发送的数据，也存放接受的数据，这并不冲突，因为发送与接收的实际工作是通过“发送移位寄存器”和“接收以为寄存器”完成的。

编程时，程序员并不直接与“发送移位寄存器”和“接收移位寄存器”打交道，只与数据寄存器打交道，所以MCU中并没有设置“发送移位寄存器和“接收移位寄存器”的映像地址。

发送时，程序员通过判定状态寄存器的相应位，了解是否可以发送一个新的数据。

若可以发送，则将待发送的数据放入“SCI数据寄存器”中就可以了，剩下的工作由MCU自动完成：

将数据从“SCI数据寄存器”送到“发送移位寄存器”，硬件驱动将“发送移位寄存器”的数据一位一位地按照规定的波特率移到发送引脚TxD，供对方接收。

接收时，数据一位一位地从接收引脚RxD进入“接收移位寄存器”，当收到一个完成字节时，MCU会自动将数据送入“SCI数据寄存器”，并将状态寄存器的相应位改变，供程序员判定并取出数据。

2.4液晶显示模块

LCD（YM1602C）

MCU控制液晶显示接口接线图

点阵字符型LCD是专门用于显示数字、字母、图形符号及少量自定义符号的液晶显示器。

这类显示器把LCD控制器、点阵驱动器、字符存储器、显示体及少量的阻容元件等集成一个液晶显示模块。

鉴于字符型液晶显示模块目前在国际上已经规范化，其电特性及接口特性是统一的，因此，只要设计出一种型号的接口电路，在指令上稍加修改即可使用各种规格的字符型液晶显示模块。

点阵字符型液晶显示模块的控制器大多数为日立公司生产的HD44780及其兼容的控制电路，如SED1278（SEIKOEPSON）、KS0066（SAMSUNG）、NJU6408（NERJAPANRADIO）等。

字符型液晶显示模块的主要特点如下：

1.液晶显示屏是以若干5*8或5*11点阵块组成的显示字符群。

每个点阵块为一个字符位，字符间距和行距都为一个点的宽度。

2.主控制电路为HD44780（HITACHI）及其他公司的兼容电路。

从程序员的角度来说，LCD的显示接口与编程是面向HD44780的，只要了解HD44780的编程结构即可进行LCD的显示编程。

3.内部具有字符发生器ROM，可显示192种字符（160个5*7点阵字符和32个5*10点阵字符）。

4.具有64字节的字符发生器RAM，可以定义8个5*8点阵字符或4个5*11点阵字符。

5.具有64字节的数据显示RAM，供显示编程时使用

6.标准接口特性，与MC9S08系列MCU容易接口。

7.模块结构紧凑、轻巧、装配容易。

8.单+5V电源供电（宽温型需要加-7V驱动电源）。

9.低功耗、高可靠性。

第三章系统软件设计

3.1MCU方（C）程序

Main.c:

#include"

Includes.h"

timer.h"

SCI.h"

LCD.h"

GPIO.h"

//在此添加全局变量定义

uint8g_time[8];

uint8g_DisplayInit[8];

uint8i;

uint8m;

#defineGPIO_Run_PORTPORT_E

voidmain（void）

{

uint8remember;

uint32mRuncount=0;

m=1;

//1关总中断

DisableInterrupt（）;

//禁止总中断

//2芯片初始化

MCUInit（）;

//3指示灯初始化

Light_Init（Light_Run_PORT,Light_Run,Light_OFF）;

TPMinit（TPM_NUM_1）;

LCDinit（）;

SCIInit（SCI_NUM_1,SYSTEM_CLOCK,9600）;

g_time[0]=0;

g_time[1]=0;

g_time[2]='

:

'

;

g_time[3]=0;

g_time[4]=0;

g_time[5]='

g_time[6]=0;

g_time[7]=0;

remember=g_time[7];

m=GPIO_Get（Light_Run_PORT,0）;

EnableSCIReInt（）;

EnabletimerInt（TPM_NUM_1）;

EnableInterrupt（）;

SCISendN（SCI_NUM_1,8,g_time）;

//LCDshow（g_time）;

//4主循环

while

（1）

{m=GPIO_Get（GPIO_Run_PORT,0）;

mRuncount++;

if（mRuncount>

=40000）{

mRuncount=0;

Light_Change（Light_Run_PORT,Light_Run）;

}

/**/if（g_time[7]!

=remember）{

//SecAdd1（g_time）;

for（i=0;

i<

8;

i++）{

if（i!

=2&

&

i!

=5）

g_DisplayInit[i]=g_time[i]+'

0'

else

g_DisplayInit[i]=g_time[i];

}

SCISendN（SCI_NUM_1,8,g_DisplayInit）;

//SCISendN（SCI_NUM_1,8,g_SCIreceive_data）;

LCDshow（g_DisplayInit）;

//g_SCIFlag=0;

SCISendN（SCI_NUM_1,3,g_time）;

remember=g_time[7];

};

}

Isr.c:

//头文件

//#include"

isr.h"

//此处为用户新定义中断处理函数的存放处

interruptvoidisrT1Out（void）{

uint8temp;

if（m==0）SecAdd1（g_time）;

TPM_CSTR

（1）&

=~（TPM1SC_TOF_MASK）;

}

/*

interruptvoidisrSCIre（void）{

uint8SerialBuff[1];

temp=SCIReN（1,1,SerialBuff）;

if（temp==0）SCISendN（1,1,SerialBuff）;

}*/

//未定义的中断处理函数,本函数不能删除

interruptvoidisrDummy（void）

//中断处理子程序类型定义

typedefvoid（*ISR_func_t）（void）;

//中断矢量表,如果需要定义其它中断函数,请修改下表中的相应项目

constISR_func_tISR_vectors[]@0xFFCC=

isrDummy,//0xFFCC//时基中断

isrDummy,//0xFFCE//IIC中断

isrDummy,//0xFFD0//ADC转换中断

isrDummy,//0xFFD2//键盘中断

isrDummy,//0xFFD4//SCI2发送中断

isrDummy,//0xFFD6//SCI2接收中断

isrDummy,//0xFFD8//SCI2错误中断

isrDummy,//0xFFDA//SCI1发送中断

//isrSCIre,//0xFFDC//SCI1接收中断

isrDummy,//0xFFDC//SCI1接收中断

isrDummy,//0xFFDE//SCI1错误中断

isrDummy,//0xFFE0//SPI中断

isrDummy,//0xFFE2//TPM2溢出中断

isrDummy,//0xFFE4//TPM2通道1输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFE6//TPM2通道0输入捕捉/输出比较中断

isrT1Out,//0xFFE8//TPM1溢出中断

//isrDummy,//0xFFE8//TPM1溢出中断

isrDummy,//0xFFEA//TPM1通道5输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFEC//TPM1通道4输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFEE//TPM1通道3输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFF0//TPM1通道2输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFF2//TPM1通道1输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFF4//TPM1通道0输入捕捉/输出比较中断

isrDummy,//0xFFF6//ICG的PLL锁相状态变化中断

isrDummy,//0xFFF8//低电压检测中断

isrDummy,//0xFFFA//IRQ引脚中断

isrDummy//0xFFFC//SWI指令中断

//RESET是特殊中断,其向量由开发环境直接设置（在本软件系统的Start08.o文件中）

};

Timer.h:

#ifndeftimeR_H

#definetimeR_H

MC9S08AW60.h"

Type.h"

#defineTPM_CSTR（x）（*（vuint8*）（0x00000020+（x-1）*64））

#defineTPM_CNTH（x）（*（vuint8*）（0x00000021+（x-1）*64））

#defineTPM_CNTL（x）（*（vuint8*）（0x00000022+（x-1）*64））

#defineTPM_MODH（x）（*（vuint8*）（0x00000023+（x-1）*64））

#defineTPM_MODL（x）（*（vuint8*）（0x00000024+（x-1）*64））

#defineEnabletimerInt（x）TPM_CSTR（x）|=TPM1SC_TOIE_MASK

#defineDisabletimerInt（x）TPM_CSTR（x）&

=~TPM1SC_TOIE_MASK

#defineTPM_NUM_11

#defineTPM_NUM_22

#defineTPM1_CH_00

#defineTPM1_CH_11

#defineTPM1_CH_22

#defineTPM1_CH_33

#defineTPM1_CH_44

#defineTPM1_CH_55

#defineTPM2_CH_00

#defineTPM2_CH_11

voidTPMinit（uint8TPMNo）;

voidSecAdd1（uint8*p）;

#endif

Timer.c:

voidTPMinit（uint8TPMNo）{

if（TPMNo>

2）

TPMNo=2;

elseif（TPMNo<

1）

TPMNo=1;

TPM_CSTR（TPMNo）=0b00010110;

TPM_CNTH（TPMNo）=0x00;

TPM_CNTL（TPMNo）=0x00;

TPM_MODH（TPMNo）=0x7A;

TPM_MODL（TPMNo）=0x12;

voidSecAdd1（uint8*p）{

*（p+7）+=1;

if（*（p+7）>

9）{

*（p+7）=0;

*（p+6）+=1;

if（*（p+6）>

5）{

*（p+6）=0;

*（p+4）+=1;

//if（*p>

=24）

//*p=0;

if（*（p+4）>

*（p+4）=0;

*（p+3）+=1;

if（*（p+3）>

*（p+3）=0;

*（p+1）+=1;

if（*（p+1）>

*（p+1）=0;

*p+=1;

if（*（p+1）==4&

*p==2）{

*p=0;

3.1.1串行通信子程序

SCI.h:

#ifndefSCI_H

#defineSCI_H

#include"

#defineSCI_BDH（x）（*（vuint8*）（0x00000038+（x-1）*8））

#defineSCI_BDL（x）（*（vuint8*）（0x00000039+（x-1）*8））

#defineSCI_C1（x）（*（vuint8*）（0x0000003A+（x-1）*8））

#defineSCI_C2（x）（*（vuint8*）（0x0000003B+（x-1）*8））

#defineSCI_S1（x）（*（vuint8*）（0x0000003C+（x-1）*8））

#defineSCI_S2（x）（*（vuint8*）（0x0000003D+（x-1）*8））

#defineSCI_C3（x）（*（vuint8*）（0x0000003E+（x-1）*8））

#defineSCI_D（x）（*（vuint8*）（0x0000003F+（x-1）*8））

#defineEnableSCIReInt（）SCI1C2|=（SCI1C2_RIE_MASK）

#defineDisableSCIReInt（）SCI1C2&

=~（SCI1C2_RIE_MASK）

#defineSCI_NUM_11

#defineSCI_NUM_22

voidSCIInit（uint8SCINo,uint8sysclk,uint16baud）;

voidSCISend1（uint8SCINo,uint8ch）;

voidSCISendN（uint8SCINo,uint16n,uint8ch[]）;

uint8SCIRe1（uint8SCINo,uint8*p）;

uint8SCIReN（uint8SCINo,uint16n,uint8ch[]）;

voidSCISendString（uint8SCINo,char*p）;

SCI.c:

voidSCIInit（uint8SCINo,uint8sysclk,uint16baud）

uint16ubgs;

ubgs=0;

if（SCINo>

2）{

SCINo=2;

ubgs=sysclk*（10000/（baud/100））/16;

SCI_BDH（SCINo）=（uint8）（（ub