单片机学年设计论文摘要本课程设计要求以STM32F103RBT6单片机为处理器，其隶属于ARM公司的Cotex-M3内核，主要功能模块有STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片等功能模块，完成原理图的设计，印刷电路板的绘制，电路板的焊接、调试、程序设计，以及各个功能模块的程序编写，综合测试。
关键词：STM32F103RBT6单片机、8段数码管显示、温度传感器DS18B20、流水灯、BC7277、AD转换目录一、设计任务及要求 (1)二、实现原理简介 (2)2.1 STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统 (2)2.2单总线温度传感器接口(DS18B02) (2)2.3键盘及数码管显示BC7277芯片 (3)2.5 流水灯 (4)三、芯片功能简介 (5)3.1 STM32F103RBT6芯片简介 (5)3.2 DS18B20功能简介 (6)3.3 BC7277芯片介绍 (6)四、硬件系统电路设计 (7)五、软件编程调试及性能分析 (12)5.1整个软件的主流程图 (12)5.2 DS18B20程序流程图 (13)六、总结 (13)一、设计任务及要求1.完成《STM32单片机应用板》的设计，内容包括：STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片，接口（24C02）等等。
2.完成电路原理图设计及印刷电路板图设计。
3.焊接电路板，手动焊接电路板（器件都是贴片式的，焊接过程一定要细致小心）。
4.编程与调试电路板。
完成如下相关程序的设计和调试：(a、b必选，c，d，e，f，g人选其一)a) 流水灯程序；b) 按键及显示数码的程序；c) 温度传感器18B20的程序设计；d) 电子时钟的程序设计；e) A/D转换程序设计；f) 24C02读写程序的设计；g) 2303串行通信的程序设计。
5.完成年度设计论文的撰写，字数3000-5000，论文格式及要求按教务网线上关于论文写作的要求执行。
二、实现原理简介按照本次设计的要求，该系统主要分为五个部分：STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DS18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片。
系统各部分介绍如下：2.1 STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统STM32F103RBT6是32位的ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体公司出品，其内核Cortex‐M3是一个32位处理器内核。
内部的数据路径是32位的，寄存器是32位的，存储器接口也是32位的。
CM3采用了哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行不悖。
使数据访问不再占用指令总线，从而提升了性能。
为实现这个特性。
CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，并且它们可以并行工作。
但是另一方面，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间（一个统一的存储器系统）。
有四个驱动单元：Cortex-M3内核DCode总线(D-bus)，和系统总线(S-bus) ；通用DMA1和通用DMA2。
四个被动单元：内部SRAM 、内部闪存存储器、FSMC 、AHB到APB的桥(AHB2APBx)，它连接所有的APB 设备。
五个驱动单元：Cortex™-M3内核DCode总线(D-bus)，和系统总线(S-bus) 、通用DMA1和通用DMA2 、以太网DMA；三个被动单元：内部SRAM 、内部闪存存储器、AHB到APB的桥(AHB2APBx)，它连接所有的APB设备。
2.2单总线温度传感器接口(DS18B02)DS18B20内部结构如图所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
2.3键盘及数码管显示BC7277芯片（1）BC7277 具有 9 位数码管显示管理功能，无需外围器件，即可以构成 9 位(72 段)LED 显示和键盘驱动。
因为支持段寻址，可以独立地控制每一个显示段，也非常适用于独立的LED。
BC7277 支持闪烁显示功能，且闪烁速度可调，每一位均可独立控制闪烁属性，而前 8位更可以独立控制每一段的闪烁，在使用独立的 LED 指示灯时，非常有用。
（2）BC7277 内部提供译码功能，用户可以直接向译码寄存器写入数值，而得到相应数字显示。
译码显示时，该位的小数点显示不受影响，用户只需更新显示数据，而无需考虑小数点的问题，尤其对于将小数点用作单独指示灯的用户，使用非常简便。
同时，也支持直接写入显示寄存器，可以完成一些特殊字符的显示。
（3）键盘可最多支持 16 键，芯片内含去抖动电路，可以支持任意的组合键，长按键，可以支持各种常开或常闭开关。
（4）BC7277 采用串行接口，可以直接与标准 SPI 接口连接，通讯速率可达 64Kbps，用户可以充分利用微处理器上硬件 SPI 接口资源，当使用中断方式时，可使显示部分的通讯几乎不占用主程序时间。
BC7277 的SPI 接口可以接为 2 线、3 线或 4 线方式。
可以通过 CS 片选信号，在一个 SPI 总线上使用多个器件，而在 MCU I/O 口资源紧张时，片选 CS 线可以直接接地，其内部独特的SPI 口计时复位逻辑可以使得即便没有片选信号的接口清零功能，也可以保障通讯不会出错。
2.4 流水灯系统的的原理框图如下图所示三、芯片功能简介3.1 STM32F103RBT6芯片简介STM32 的优异性体现在如下几个方面：1. 超低的价格。
以8 位机的价格得到32 位机，是STM32 最大的优势。
2．超多的外设。
STM32 拥有包括：FSMC、TIMER、SPI、IIC、USB、CAN、IIS、SDIO、ADC、DAC、RTC、DMA 等众多外设及功能具有极高的集成度。
3．丰富的型号。
STM32 仅M3 内核就拥有F100、F101、F102、F103、F105、F107、F207、F217 等8 个系列上百种型号，具有QFN、LQFP、BGA 等封装可供选择。
同时STM32还推出了STM32L 和STM32W 等超低功耗和无线应用型的M3 芯片。
4．优异的实时性能。
84 个中断，16 级可编程优先级，并且所有的引脚都可以作为中断输入。
5．杰出的功耗控制。
STM32 各个外设都有自己的独立时钟开关，可以通过关闭相应外设的时钟来降低功耗。
6．极低的开发成本。
STM32 的开发不需要昂贵的仿真器，只需要一个串口即可下载代码，并且支持SWD 和JTAG 两种调试口。
SWD 调试可以为你的设计带来跟多的方便，只需要 2 个IO 口，即可实现仿真调试。
图一系统结构3.2 DS18B20功能简介（1）适应电压范围更宽，电压范围：3.0 V～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电。
（2）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
（3）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。
（4）测温范围－55℃～＋125℃，在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃。
（5）可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。
（6）在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快。
（7）测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。
（8）负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
3.3 BC7277芯片介绍特点：可驱动 9 位共阴式数码管或 72 只 LED● 无需外围器件● 9 个显示位均可单独闪烁显示● 单独 LED 闪烁● 闪烁速度可调● 段寻址可以单独控制任意显示段● 译码显示时小数点显示不受显示更新影响● 可直接访问显示寄存器（显示特殊字符）● 16 键键盘支持任意组合键和长按键● 标准 SPI 串口，可用 2 线、3 线或 4 线方式● SSOP24 小体积封装● 与其它 BC727X 系列芯片软件兼容，软件无需修改，即可用于其它BC727X 芯片各引脚说明：四、硬件系统电路设计整个电路由STM32F103RBT6单片机为主控制器，与其相连的功能模块有STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片模块，我在本次课程设计中，我只使用的是STM32F103RBT6电源晶振复位最小系统，USB电源及下载电路PL2303设计，单总线温度传感器接口(DB18B02)，键盘及数码管显示BC7277芯片模块，流水灯。
整个电路由STC15F2K60S2单片机为主控器控制，与其相连的分别是单片机开发板中不可缺少的电路。
分别是RS232电路、流水灯电路、USB 接口电路、温度传感器电路、时钟电路、EEPROM电路、键盘数码显示电路。
本次课程设计中，我只使用到了流水灯电路、温度传感器电路、键盘数码显示电路。
DS18B20温度传感器感知周围的温度并将感知的温度传给单片机，在通过相应的接口将温度传给数码管显示。
这样就实现了温度的采集与显示；通过控制单片机IO口的高低电平来控制LED灯的亮灭，从而实现了流水灯。
整个电路的电路图如下图所示：图二.最小系统图三.DS18B20电路图四.程序下载JTAG、PL2302电路图五.USB转串口电路图六.键盘及数码管电路图七.ADC及LED电路图八.PCB印刷电路板五、软件编程调试及性能分析5.1整个软件的主流程图编写单片机程序，除了要熟悉硬件电路，我们还要有阅读芯片使用手册的习惯，比如说定时器中断的使用，如果一个程序中需要用到中断，而且要用多个中断才能实现，那么就要考虑中断优先级的问题，优先级高的中断先执行，优先级低的中断后执行。
由于之前没有用过中断，所以必须查看芯片手册才能设置中断的优先级。
5.2 DS18B20程序流程图六、总结课程设计是我们对知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。
“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。