【正文】 X T A L 2X T A L 1V S SP P P P P P P P P S E NA L E / P R O GE A / V P PP P P P P P P P V C CU3A T 89C 511212m30pFC130pFC210KR110uFC3V C CV C C12J P ?H e a de r 2V C C 圖 31：單片機最小系統(tǒng) 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 6 主電 源引腳（ 2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 外接晶振引腳（ 2根） XTAL1(Pin19)：片內振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內振蕩電路的輸出端 控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復位引腳，引腳上出現 2 個機器周期的高電平將使單片機復位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號 PSEN(Pin29)：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP(Pin31)：程序存儲器的內外部選通，接低電平從外部程序存儲器讀指令，如果接高 電平則從內部程序存儲器讀指令。 可編程輸入 /輸出引腳（ 32根） AT89S51 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個口有 8位（ 8根引腳），共 32 根。每一根引腳都可以編程。 PO口（ Pin39～ Pin32）： 8位雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8位準雙向 I/O口線，名稱為 ～ 電源模塊 T1IN OUTGNDM C 78 05 A C TIN OUTGNDM C 78 12 A C TINOUTGNDM C 79 12 A C KC 12 C6 C7C 10C8 C9C512J P 1H e a de r 212J P 2H e a de r 2 圖 321：單片機的電源模塊 函數信號發(fā)生器的電源包括兩部分，包括單片機和外部電路用的電壓 +5V和運算放大器的電壓 +12V，所以電源模塊選擇了常用的三端穩(wěn)壓器 7805,7912 和7812，由市電 220V 經變壓器輸出 24V 電壓，通過 7812 和 7912 輸出正負 12V 的河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 7 電壓用于運算放大器的供電， 7812 的輸出端接 7805 將輸出的 12V 電壓轉為 5V用于單片機和其他外設電路的供電使用。 J F E T NQ1 Q2Q8Q 10D9 D 10 R 12R 14R 17Q4D7D8R6Q6Q7Q 14Q 16R 18Q 13R 15Q 12 Q 11Q 15R 20Q3R7Q9R9R8C 11R 10 R 111KR5R e s 2R 16R 13R 19V c cVoGND 圖 322:7805的原理圖 通過差分對管和負反饋電 路，使得輸出的電壓穩(wěn)定在 +5V。 D/A 轉換模塊 本次試驗選擇的 D/A轉化器是 DAC0832,是 一款 8 分辨率的 D/A 轉換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個 DA 芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。 D/A 轉換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉換電路及轉換控制電路構成。 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 8 圖 331： DAC0832內部結構圖 DAC0832內部有輸入寄存器和 DAC寄存器，所以無需外部連接專門的鎖存器。 圖 332： DACA0832引腳圖 各引腳的功能如下： D0～ D7： 8 位數據輸入線， TTL 電平，有效時間應大于 90ns(否則鎖存器的數據會出錯 )； ILE：數據鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； CS：片選信號輸入線（選通數據鎖存器），低電平有效； 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 9 WR1：數據鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由 ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產生 LE1，當 LE1 為高電平時，數據鎖存器狀態(tài)隨輸入數據線變換， LE1 的負跳變時將輸入數據鎖存； XFER：數據傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效； WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于 500ns）有效。由WR XFER 的邏輯組合產生 LE2，當 LE2 為高電平時， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負跳變時將數據鎖存器的內容打入 DAC 寄存器并開始 D/A 轉換。 IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內容線性變化； IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數； Rfb：反饋信號輸入線，改變 Rfb 端外接電阻值可調整轉換滿量程精度； Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； VREF：基準電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； AGND：模擬信號地 DGND：數字信號地 DAC0832 主要性能參數 1. 分辨率為 8 位； 2. 電流穩(wěn)定時間 1us； 3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入； 4. 只需在滿量程下調整其線性度； 5. 單一電源供電（ +5V～ +15V）； 6. 低功耗， 200mW。 通常 DAC0832 有三種不同的工作方式，主要依據對數據鎖存器和 DAC 鎖存器的控制方式劃分：直通方式，單緩沖方式和雙緩沖方式。 其中直通方式 CS,XFER,WR1和 WR2直接接低電平， DAC0832隨時轉 換輸入的數據，這種方式比較簡單，占用的 I/O口也比較少，但是當需要 I/O口做擴展的時候容易受到干擾。 單緩沖方式者把數據鎖存器和 DAC鎖存器的使能端接在一起，只需要一組信號就能同時控制兩個寄存器的。 雙緩沖方式是將數據鎖存器和 DAC鎖存器分開單獨控制，這種做法容易占用大量的 I/0口。 綜上所訴，本次設計采用了單緩沖控制方式 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 10 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20 D A C 08 32V C C1212345678814321L M 35 8DV R E FOUT 圖 鍵盤輸入模塊 通常單片機外部擴展鍵盤的方式有獨立式鍵盤，矩陣鍵盤以及專門的鍵盤電路。 獨立式鍵盤就是一個 I/O口擴展一個開關，這種方式程序編寫比較容易，只需要檢測單片機 I/O 某一時刻是否為低電平就能檢測出其的按鍵輸入情況，而且按鍵和 I/O口一一對應，所以能夠輕松識別按鍵的值，缺點是由于一個 I/O口只能連接一個按鍵，當按鍵數量比較多的時候，勢必占用了大量的 I/O 口，對系統(tǒng)的擴展造成巨大的困難。 圖 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 11 矩陣鍵盤相比獨立式鍵盤其擴充的量大大增加，例如常見的 4*4 矩陣鍵 盤占用的 I/O口為 4+4=8 個，當需要擴充為 20鍵輸入時只需要 4+5=9個 I/O口，而采用獨立式鍵盤的時候要分別用掉 16個 I/O 口和 20個 I/O口，由于單片機的I/O口數量有限，很難將大量的 I/O口用于，顯然矩陣鍵盤能夠大大的減少系統(tǒng)I/O口的使用，矩陣鍵盤的缺點是編寫程序比較麻煩，需要上拉電阻系統(tǒng)的連線和元器件都增加。當采用行掃描方式讀取鍵值時，需要 4個上拉電阻，提供需要的高電平，當采用線反轉法式需要采用 8個上拉電阻，顯然整個電路的接線都將變得更加復雜。 P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8R S T9P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17X T A L 218X T A L 119V S S20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40 A T 89C 51V C C 圖 專用的鍵盤電路能夠實現鍵盤的輸入，而且讀取數據也比較簡單，例如周立功公司的數碼管鍵盤擴展電路 7289，能同時控制 8位 7段共陰極數碼管和 64個按鍵輸入，內部自帶消抖設置，當檢測按鍵輸入時能夠給單片機發(fā)送中斷信號，并直接將對應的值發(fā)送給單片機，而不需要單片機另外程序對其進行識別，數碼管顯示部分能夠通過單片機設置各位的顯示段碼，并設置其導通與否和偏移方向。但是采用專門的鍵盤電路芯片會加大設計的成本。 由于本次設計使用的按鍵數量并不要求很多，要求的只有模式，頻率 +和幅值 +， 所以采用獨立鍵盤能夠減少系統(tǒng)電路的復雜程度，也大大簡化了對編程的要求。 河南城建學院本科畢業(yè)設計論文 各部分功能模塊 12 O U T B 034O U T B 135O U T B 236O U T B 337BD38S L 039S L 140S L 241S L 342R L 043R L 144R L 245R L 346R L 447R L 548R L 649R L 750S H I F T51C N T L52O U T A 053O U T A 154O U T A 255O U T A 367D B 068D B 169D B 270D B 371D B 472D B 581D B 682D B 783I R Q84R E S E T85C L K86A087WR88RD89CS90*8279O E 11A12A24A36A48Y412Y314Y216Y118Y83Y75Y67Y59GND10A511A613A715A817O E 219V C C2074 L S 24 4P 0. 0P 0. 1P 0. 2P 0. 3P 0. 4P 0. 5P 0. 6P 0. 7I N T 0P 2. 0RDWRP 1. 0A L ER E S E TA1B2C3O E 2A4O E 2B5O E 16Y77GND8Y69Y510Y411Y312Y213Y114Y015V C C1674 L S 13 812345678