【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：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng) 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(xiàn) 外接晶振引腳（ 2根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端 控制引腳（ 4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào) PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào) EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高 電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 可編程輸入 /輸出引腳（ 32根） AT89S51 單片機(jī)有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口，每個(gè)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(xiàn)，名稱(chēng)為 ～ P1口（ Pin1～ Pin8）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口線(xiàn)，名稱(chēng)為 ～ P2口（ Pin21～ Pin28）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)為 ～ P3口（ Pin10～ Pin17）： 8位準(zhǔn)雙向 I/O口線(xiàn)，名稱(chēng)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)的電源模塊 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的電源包括兩部分，包括單片機(jī)和外部電路用的電壓 +5V和運(yùn)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(jīng)變壓器輸出 24V 電壓，通過(guò) 7812 和 7912 輸出正負(fù) 12V 的河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 7 電壓用于運(yùn)算放大器的供電， 7812 的輸出端接 7805 將輸出的 12V 電壓轉(zhuǎn)為 5V用于單片機(jī)和其他外設(shè)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(guò)差分對(duì)管和負(fù)反饋電 路，使得輸出的電壓穩(wěn)定在 +5V。 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 本次試驗(yàn)選擇的 D/A轉(zhuǎn)化器是 DAC0832,是 一款 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè) DA 芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 8 圖 331： DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DAC0832內(nèi)部有輸入寄存器和 DAC寄存器，所以無(wú)需外部連接專(zhuān)門(mén)的鎖存器。 圖 332： DACA0832引腳圖 各引腳的功能如下： D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)， TTL 電平，有效時(shí)間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò) )； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線(xiàn)，高電平有效； CS：片選信號(hào)輸入線(xiàn)（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 9 WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線(xiàn)，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由 ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線(xiàn)變換， LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線(xiàn)，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； WR2： DAC 寄存器選通輸入線(xiàn)，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由WR XFER 的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2 為高電平時(shí)， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入 DAC 寄存器并開(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換。 IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線(xiàn)性變化； IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線(xiàn)，改變 Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿(mǎn)量程精度； Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線(xiàn)， VREF 的范圍為 10V～ +10V； AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地 DAC0832 主要性能參數(shù) 1. 分辨率為 8 位； 2. 電流穩(wěn)定時(shí)間 1us； 3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； 4. 只需在滿(mǎn)量程下調(diào)整其線(xiàn)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(jù)對(duì)數(shù)據(jù)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(shí)轉(zhuǎn) 換輸入的數(shù)據(jù)，這種方式比較簡(jiǎn)單，占用的 I/O口也比較少，但是當(dāng)需要 I/O口做擴(kuò)展的時(shí)候容易受到干擾。 單緩沖方式者把數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC鎖存器的使能端接在一起，只需要一組信號(hào)就能同時(shí)控制兩個(gè)寄存器的。 雙緩沖方式是將數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC鎖存器分開(kāi)單獨(dú)控制，這種做法容易占用大量的 I/0口。 綜上所訴，本次設(shè)計(jì)采用了單緩沖控制方式 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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(pán)輸入模塊 通常單片機(jī)外部擴(kuò)展鍵盤(pán)的方式有獨(dú)立式鍵盤(pán)，矩陣鍵盤(pán)以及專(zhuān)門(mén)的鍵盤(pán)電路。 獨(dú)立式鍵盤(pán)就是一個(gè) I/O口擴(kuò)展一個(gè)開(kāi)關(guān)，這種方式程序編寫(xiě)比較容易，只需要檢測(cè)單片機(jī) I/O 某一時(shí)刻是否為低電平就能檢測(cè)出其的按鍵輸入情況，而且按鍵和 I/O口一一對(duì)應(yīng)，所以能夠輕松識(shí)別按鍵的值，缺點(diǎn)是由于一個(gè) I/O口只能連接一個(gè)按鍵，當(dāng)按鍵數(shù)量比較多的時(shí)候，勢(shì)必占用了大量的 I/O 口，對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展造成巨大的困難。 圖 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 各部分功能模塊 11 矩陣鍵盤(pán)相比獨(dú)立式鍵盤(pán)其擴(kuò)充的量大大增加，例如常見(jiàn)的 4*4 矩陣鍵 盤(pán)占用的 I/O口為 4+4=8 個(gè)，當(dāng)需要擴(kuò)充為 20鍵輸入時(shí)只需要 4+5=9個(gè) I/O口，而采用獨(dú)立式鍵盤(pán)的時(shí)候要分別用掉 16個(gè) I/O 口和 20個(gè) I/O口，由于單片機(jī)的I/O口數(shù)量有限，很難將大量的 I/O口用于，顯然矩陣鍵盤(pán)能夠大大的減少系統(tǒng)I/O口的使用，矩陣鍵盤(pán)的缺點(diǎn)是編寫(xiě)程序比較麻煩，需要上拉電阻系統(tǒng)的連線(xiàn)和元器件都增加。當(dāng)采用行掃描方式讀取鍵值時(shí)，需要 4個(gè)上拉電阻，提供需要的高電平，當(dāng)采用線(xiàn)反轉(zhuǎn)法式需要采用 8個(gè)上拉電阻，顯然整個(gè)電路的接線(xiàn)都將變得更加復(fù)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(zhuān)用的鍵盤(pán)電路能夠?qū)崿F(xiàn)鍵盤(pán)的輸入，而且讀取數(shù)據(jù)也比較簡(jiǎn)單，例如周立功公司的數(shù)碼管鍵盤(pán)擴(kuò)展電路 7289，能同時(shí)控制 8位 7段共陰極數(shù)碼管和 64個(gè)按鍵輸入，內(nèi)部自帶消抖設(shè)置，當(dāng)檢測(cè)按鍵輸入時(shí)能夠給單片機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)，并直接將對(duì)應(yīng)的值發(fā)送給單片機(jī)，而不需要單片機(jī)另外程序?qū)ζ溥M(jìn)行識(shí)別，數(shù)碼管顯示部分能夠通過(guò)單片機(jī)設(shè)置各位的顯示段碼，并設(shè)置其導(dǎo)通與否和偏移方向。但是采用專(zhuān)門(mén)的鍵盤(pán)電路芯片會(huì)加大設(shè)計(jì)的成本。 由于本次設(shè)計(jì)使用的按鍵數(shù)量并不要求很多，要求的只有模式，頻率 +和幅值 +， 所以采用獨(dú)立鍵盤(pán)能夠減少系統(tǒng)電路的復(fù)雜程度，也大大簡(jiǎn)化了對(duì)編程的要求。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)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