【正文】 1D22QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13VDD14GND7U4a11f10g5d2e1b7c4dp3GND16GND28GND39GND412u1Display12a11f10g5d2e1b7c4dp3GND16GND28GND39GND412u2Display121 2S81 2S11 2S21 2S31 2S51 2S41 2S61 2S7VCC1KEY2DATA3CLK4GND5JP1head51KR81KR11KR21KR31KR41KR51KR61KR71KR9C1C212345P1Header 5a b c d e f g h a b c d e f g ha b c d e f g hD[a...h]N1N2N3N4N5N6N7N8N1N2N3N4N5N6N7N8N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8VCCW[N1...N8]VCCKEYDATACLKVCCVCC 圖 312 ADC0809 將輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量經(jīng)單片機(jī)輸出到 LCD，并顯示其值。由于基準(zhǔn)電壓為 5V，因此還需要將輸出的電壓在硬件上衰減 倍，然后在單片機(jī)上處理時在放大 倍 。 數(shù)控 穩(wěn)壓輸出部分 這兩部分的核心是一個 AT89C51 最小應(yīng)用系統(tǒng)，包括一片 AT89C51 芯片，雖然理論上這兩部分需要的接口較多，單片機(jī)無法滿足，但由于在軟件上采用了對 P0 口分時復(fù)用的方法（即每次對一個擴(kuò)展芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后均對 P0 口復(fù)位），因此并不需要外加一片 8255 擴(kuò)展 I/O 口，節(jié)約了成本。其總的系統(tǒng)框圖如圖 314 所示。 10 10 圖 314 數(shù)控電源系統(tǒng)框圖 主電路的工作原理及參數(shù)計算 電壓輸出范圍 0~，步進(jìn) ,共有 100種狀態(tài)， 8為字長的 D/A 轉(zhuǎn)換器具有 256 種狀態(tài)，能滿足要求，設(shè)計中用兩個電壓控制字代表 ，當(dāng)電壓控制字從 0,2,4,?， 198時 ,電源輸出電壓為 , ? ,。電路選用的 D/A轉(zhuǎn)換芯片是 DAC0832，該芯片價廉且精度較高。 DAC0832 屬于電流輸出型 D/A，輸出的電流隨輸入的電壓控制字線性變化。為了得到電壓，還需外接一片運(yùn)放來實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。該運(yùn)放輸入端的輸入電流對轉(zhuǎn)換精度影響打， DAC0832輸出地電流有幾十微安的變化，若運(yùn)放輸入端的輸入電流為 ，如 uA741 的輸入電流約為此值，且有一定變化，則會引入相 當(dāng)于 1~2 個電壓控制字的誤差，因此應(yīng)選用高輸入阻抗的運(yùn)放，如 JFET 輸入的運(yùn)放 LF356，他的輸入電流可以忽略。 DAC0832 需要外接基準(zhǔn)電壓，此基準(zhǔn)電壓的性能決定了輸出電壓的性能，要求基準(zhǔn)電壓具有高穩(wěn)定度和低紋波，故選用 LM3365作為基準(zhǔn)源，當(dāng) DAC0832采用 5V基準(zhǔn)電壓時， D/A 轉(zhuǎn)換電路的滿幅輸出為 （電壓控制字為 255時），由于實(shí)際最大用到電壓控制字 198，因此 D/A 部分最大輸出電壓 U（ imax） =（ 198/255） *=。 D/A 轉(zhuǎn)換部分輸出電壓 Ui作為電源功放機(jī)的輸入電 壓。其輸出電壓 U0=（ 1+(Rpi+R3)/R2） Ui 輸出負(fù)電壓只要在 D/A 轉(zhuǎn)換端再介入一級反相加法器，其輸出電壓 U0 與輸入電壓 Ui的關(guān)系為 U0 = 2Ui + (V) 這樣一來輸出電壓的變化范圍為 – ~ V，從而擴(kuò)展了負(fù)電路 四 、背景 11 11 單片機(jī)概述 第一代：七十年代后期， 4 位邏輯控制器件發(fā)展到 8 位。使用 NMOS 工藝（速度低，功耗大、集成度低）。代表產(chǎn)品： MC6800 、 Intel 8048 。 第二代：八十年代初，采用 CMOS 工藝，并逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。代表產(chǎn)品： MC146805 、 Intel 8051 。 第三代：近十年來， MCU 的發(fā)展出現(xiàn)了許多新特點(diǎn)： （ 1 ）在技術(shù)上，由可擴(kuò)展總線型向純單片型發(fā)展，即只能工作在單片方式。 （ 2 ） MCU 的擴(kuò)展方式從并行總線型發(fā)展出各種串行總線。 （ 3 ）將多個 CPU 集成到一個 MCU 中。 （ 4 ）在降低功耗，提高可靠性方面， MCU 工作電壓已降至 。 第四代： FLASH 的使用使 MCU 技術(shù)進(jìn)入了第四代。 單片機(jī)概述 單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。因此，單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。 單片機(jī)經(jīng)過 4 代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU 功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。 單片機(jī)的主要特點(diǎn)有 （ 1） 具有優(yōu)異的性價比。 （ 2） 集成度高、體積小、可靠性高。 （ 3） 控制功能強(qiáng)。 （ 4） 低電壓，的功能。 12 12 五 、芯片簡介 MSC— 51 芯片簡介 MSC— 51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8051 是 MSC51 系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，它包含中央處理器、程序存儲器（ ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明： 中央處理器： 中央處理器 (CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二 進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 8051 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編成的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖 1 程序存儲器（ ROM） : 8051 共有 4096 個 8 位掩模 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 13 13 定時 /計數(shù)器 : 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出（ I/O）口： 8051 共有 4組 8位 I/O 口（ P0、 P P2 或 P3），用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 中斷系統(tǒng)： 8051 具備較完善的中斷供能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并且有 2級的優(yōu)先級別選擇。 時鐘電路： 8051 內(nèi)設(shè)最高頻率達(dá) 12MHZ 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但 8051 單片機(jī)需外設(shè)震蕩電容。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛（ Harvard）結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機(jī)廣泛使用的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓（ Princeton）機(jī)構(gòu)。 INTEL 和 MCS51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16位的 MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 下圖是 MSC51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖二： 14 14 MCS51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 圖 2 MCS51的引腳說明： MSC51 系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，下圖（圖三）是它們的引腳分配， 40個引腳中，正電源和底線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4組 8 位共 32個 I/O 口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 15 15 圖 3 Pin9:RESET/V(pd)復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器 PC指向 0000H， P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清 “ 0” 。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)，8051 的初始態(tài)。 8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖 4。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。 16 16 Pin30:ALE/