【正文】 信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩 次有效的 /PSEN 信號(hào)將 7 不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)要正常工作必須構(gòu)成最小系統(tǒng)，也就說(shuō)形成最小系統(tǒng)才能發(fā)揮內(nèi)部 各個(gè)器件的功能。最簡(jiǎn)單的最小系統(tǒng)有兩部分組成，一部分是單片機(jī)；另一部分是外圍電路，外圍電路主要器件是晶振。 最小系統(tǒng)時(shí)鐘震蕩采用內(nèi)部震蕩，如圖 23（ a） 所示；單片機(jī)最小系統(tǒng) 如 圖 23（ b） 所示。 （ a）內(nèi)部時(shí)鐘振蕩 （ b）最小系統(tǒng) 圖 13 AT89C51 最小系 統(tǒng) （三） 模擬轉(zhuǎn)化模塊 A/D轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入通道中的一個(gè)環(huán)節(jié)，單片機(jī)通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換器把輸入模擬量變成數(shù)字量再處理。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多 種型號(hào)的 A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的需要。如果按照工作原理劃分，ADC主要有 4種類型，即雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器和并行式 A/D轉(zhuǎn)換器和計(jì)數(shù)比較式 A/D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。 8 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，比如ICL71XX系列等，它們通常帶有自動(dòng)較零、七段碼輸出等功能。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如 ADC080 ADC0809等，它們通常具有 8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可 以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。本設(shè)計(jì)中采用具有逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器的 ADC0809芯片。 ADC0809是典型的 8位 8通道逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器。它可以和微型計(jì)算機(jī)直接接口。 ADC0809轉(zhuǎn)換器的系列芯片是 ADC0808，可以相互替換。 ADC0809的結(jié)構(gòu)圖如圖 24所示。 (a) 引腳結(jié)構(gòu) （ b） 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 14 ADC0809 的結(jié)構(gòu)圖 ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括 8路模擬選通開關(guān)、通道地址鎖存器與譯碼器、 8位 A/D轉(zhuǎn)換器和三態(tài)輸出 鎖存器。多路開關(guān)接 8路模擬量輸入，可對(duì) 8路 0～ 5V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,輸出具有 TTL三態(tài)鎖存器 ,可直接連到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。多路模擬開關(guān)可選通 8路模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，并共用一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C三個(gè)地址位進(jìn)行鎖存與譯碼，如表 11所示。 表 11 ADC0809 通道選擇表 C(ADDC) B(ADDB) A(ADDA) 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 9 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ADC0809 各引腳功能如下： 1)IN7～ IN0— 模擬量輸入通道。 ADC0809 對(duì)輸入模擬量的要求主要有：信號(hào)單極性，電壓范圍 0～ 5V，若信號(hào)過(guò)小，還需進(jìn)行放大。另外，模擬量輸入在 A/D 轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，其值應(yīng)保持不變，因此，對(duì)變化速度快的模擬輸入量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。 2)A、 B、 C— 地址線。 A 為低位地址， C 為高位地址，用于對(duì) 8 路模擬通道進(jìn)行選擇。 3)ALE—— 地址鎖存允許信號(hào)。由低至高電平正跳變將通道地址鎖存至地址鎖存器 中。 4)START—— 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)。 START 上跳沿時(shí)所有內(nèi)部寄存器清 0； START 下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 5)D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。 6)OE—— 輸出允許信號(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)上輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻態(tài)； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 7)CLOCK—— 時(shí)鐘信號(hào)。 ADC0809 內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，要求頻 率范圍 10kHz～ 。通常使用頻率為 500 kHz 的時(shí)鐘信號(hào)。 8)EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號(hào)。 EOC＝ 0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號(hào)既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。 9)VCC—— +5V 電源 。 10)REF(+)、 REF()—— 參考電壓。參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為 REF(+)=+5V， REF()=0V。 ADC0809 的工作原理： 首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 （注意： ALE信號(hào)常與 START信號(hào)連在一起，這樣連接可以在信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)，在其后沿啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換）。 ADC0809 應(yīng)用說(shuō)明 : 1)ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī) 直接相連。 10 2)初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)全為低電平。 3)送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 A， B， C 端口上。 4)在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 5)是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC 信號(hào)來(lái)判斷。 6)當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 （四） 顯示模塊 顯示接口用來(lái)顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分采用 LCD 液晶模塊。液晶顯示具有工作電壓低、低功耗、顯示信息量大和借口方便等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和數(shù)字儀表等領(lǐng)域，成為測(cè)量結(jié)果顯示和人 機(jī)對(duì)話的主要工具。常見的液晶顯示器可分為字符型和繪圖型兩種。 1602 是常用的字符型顯示模塊，可用顯示兩行共 16 個(gè)字符。 1602 有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0～ D7 和 RS、 R/W、 E3 個(gè)控制端口，其工作電壓為 +5V，并且?guī)в凶址麑?duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能。 1602D 的引腳圖如圖 25 所示。 圖 15 1602 引腳圖 1602 的引腳功能 1602 各個(gè)引腳功能如表 12 所示。 符號(hào) 引腳說(shuō)明 VSS 電源地 VDD 電源正極，接 +～ + 電源，通常使用 +5V 電源。 VEE 驅(qū)動(dòng) LCD，一般將此腳串接一個(gè)電 阻到地。 RS 向 1602 寫入數(shù)據(jù)或指令的選擇段。向 1602 寫入指令時(shí)，需使 RS 保持低電平；向 1602 寫入數(shù)據(jù)時(shí)，需使 RS 保持高電平。 11 表 12 引腳功能 1602 的操作指令 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制 指令，可用于控制顯示和傳送數(shù)據(jù)。需要注意的是，每次訪問 1602，都需要先確認(rèn)其是否處于 “ 忙 ” 狀態(tài)，只有 1602空 閑時(shí)，才可對(duì)其進(jìn)行操作。 （ 1） 清屏操作指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 功能：清空屏幕，并使光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置，即屏幕上第 1 個(gè)可顯示字符的位置。 （ 2） 光標(biāo)復(fù)位指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 功能：使光標(biāo)復(fù)位，光 標(biāo)返回到地址 00H。 （ 3） 設(shè)置輸入模式指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 功能： I/D 是光標(biāo)移動(dòng)方向控制位。 I/D=1，完成一個(gè)字符碼傳送后，光標(biāo)右移； I/D=0，完場(chǎng)一個(gè)字符碼傳送后，光標(biāo)左移； S 是顯示移位標(biāo)志。 S=1，完成一個(gè)字符碼傳送后，全部顯示字符向右（ I/D=0）或者左移（ I/D=1）移位，使光標(biāo)不移動(dòng)。 R/W 讀寫控制端。 R/W 為高電平時(shí)，可從 1602 讀取數(shù)據(jù)； R/W 為低電平時(shí)，可向 1602 寫入數(shù)據(jù)或者指令。 E LCD 模塊使能信號(hào)控制端。當(dāng) E 為高電平時(shí)， 1602 的數(shù)據(jù)猜能被讀出；當(dāng)E 為低電平時(shí)， 1602 才能執(zhí)行外部寫入的指令或顯示外部寫入的數(shù)據(jù)。 D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入 /輸出口 12 S=0，完成一個(gè)字符碼傳送后，顯示 字符不發(fā)生移位，而光標(biāo)移動(dòng)。 （ 4） 顯示開 /關(guān)控制指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 0 1 D C B 功能： D 用于控制整體顯示的開與關(guān)。 D=1，開顯示； D=0，關(guān)顯示。 C 用于控制光標(biāo)顯示的開與關(guān)。 C=1，且 D=1，顯示光標(biāo)； C=0，不顯示光標(biāo)。 B 用于控制光標(biāo)是否閃爍。 B=1，且 D=1，光標(biāo)閃爍； B=0，光標(biāo)不閃爍。 （ 5） 光標(biāo)或字符移位指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 功能：使光標(biāo)或顯示字符在沒有讀寫數(shù)據(jù)的情況下，向左或向右移動(dòng)。 S/C=1，光標(biāo)和顯示字符一起移動(dòng)； S/C=0，只移動(dòng)光標(biāo)。 R/L=1，光標(biāo)或顯示字符向右移動(dòng)； R/L=0，光標(biāo)或顯示字符向左移動(dòng)。 （ 6） 功能設(shè)置指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 1 DL N F * * 功能： DL=1,使用 8 偉總線； DL=0，只使用 4 位總線（ D7～ D4）。 N=1,雙行顯示； N=0，單行顯示。 F=1，顯示 510 的點(diǎn)陣字符； F=0，顯示 57 的點(diǎn)陣字符。 （ 7） CGRAM 地址設(shè)置指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 ACG5 ACG4 ACG3 ACG2 ACG1 ACG0 功能：設(shè)置 CGRAM 地址指針。 CGRAM 供用戶存儲(chǔ)自定義字符。 （ 8） DDRAM 地址設(shè)置指令 指令碼： RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 13 0 0 1 ADD6 ADD5 ADD4 ADD3 ADD2 ADD1 ADD0 功能：該指令設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（ DDRAM）的地址指針，即設(shè)置下次向 DDR