【正文】 。ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨工作。輸入輸出與TTL兼容。由于ADC0809的片內(nèi)無時鐘，它的時鐘頻率在10KHZ—1280KHZ之間。可利用AT89C52提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻所得，ALE腳的頻率是AT89C52單片機時鐘頻率的。由于ADC0809具有輸出三態(tài)鎖存器，故其8位數(shù)據(jù)輸出引腳可直接與數(shù)據(jù)總線相連。方案一：選擇MC14433 MC14433是3又1/2位BCD碼輸出、雙積分式的A/D轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度約1～10次/s，需177。5V工作電源，基準電源相應(yīng)為200mV或2V。方案二：選擇ADC0809ADC0809是8位、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有地址鎖存控制的8路模擬開關(guān)，應(yīng)用單一＋5V電源，其模擬量輸入電壓的范圍為0～5V，對應(yīng)的數(shù)字量輸出為00～FFH，轉(zhuǎn)換時間為100us，無需調(diào)零或調(diào)整滿量程。根據(jù)MC14433和ADC0809的特性可以看出，ADC0809的轉(zhuǎn)換速度快，且只需單一的+5V電源，使用起來比MC14433方便的多。本系統(tǒng)的要求溫度控制誤差在177。2℃內(nèi)，采用8位A/D轉(zhuǎn)換器，其最大量化誤差為177。(1/255)250℃＝177?！妫耆軡M足要求。 顯示電路在單片機系統(tǒng)中常用的顯示電路有LED顯示、LCD顯示。方案一：LED顯示屏采用七段碼顯示時，數(shù)碼管中的每一段相當于一個發(fā)光二極管。對于共陽極的數(shù)碼管，內(nèi)部每個發(fā)光二極管的陽極被連在一起，成為該各段的公共選通線，發(fā)光二極管的陰極則成為段選線。對于共陰極數(shù)碼管，則正好相反，內(nèi)部發(fā)光二極管的陰極接在一起，陽極成為段選線。這兩種數(shù)碼管的驅(qū)動方式是不同的。當需要點亮共陽極數(shù)碼管的一段時，公共段需接高電平，該段的段選線接低電平。從而該段被點亮。當需要點亮共陰極數(shù)碼管的一段時，公共段需接低電平，該段的段選線接高電平，該段被點亮。方案二：LCD顯示電路多采用1602液晶。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為，即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用?；诰_顯示，擬采用方案二。 按鍵輸入電路一般鍵盤電路有兩種：獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。方案一：獨立式鍵盤中，各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，每根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易的判斷按鍵是否被按下了。獨立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但每個按鍵需占用一根輸入線，在按鍵數(shù)量較多時，輸入口浪費大，電路結(jié)構(gòu)顯得很繁雜，故此種按鍵適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。方案二：矩陣式鍵盤由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上，分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到VCC上。平時無按鍵動作時，行線處于低電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，列線電平為低，行線電平為高。這一點是識別矩陣式是否被按下的關(guān)鍵所在。因此，各按鍵彼此將相互影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適合的處理，才能確定閉合鍵的位置。很明顯，在按鍵數(shù)量較多的場合，矩陣式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口。由于本系統(tǒng)只需要4個按鍵，故選擇獨立式鍵盤。 開發(fā)環(huán)境及編程語言的選擇 硬件開發(fā)環(huán)境的選擇Protel是Protel公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學習它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用Protel。早期的Protel主要作為印制板自動布線工具使用，運行在DOS環(huán)境，對硬件的要求很低，在無硬盤286機的1M內(nèi)存下就能運行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今的Protel已發(fā)展到Protel 99（網(wǎng)絡(luò)上可下載到它的測試板），是個龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個完整的板級全方位電子設(shè)計系統(tǒng)，它包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計（包含印制電路板自動布線）、可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server （客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度PCB的100％布通率。在國內(nèi)Protel軟件較易買到，有關(guān)Protel軟件和使用說明的書也有很多，這為它的普及提供了基礎(chǔ)。 Protel軟件的原廠商Altium公司推出了Protel系列的高端版本Altium Designer 。Altium Designer ，它是完全一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)的一個新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級設(shè)計解決方案。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計流程、集成化PCB 設(shè)計、可編程器件（如FPGA）設(shè)計和基于處理器設(shè)計的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時進行PCB和FPGA設(shè)計以及嵌入式設(shè)計的解決方案，具有將設(shè)計方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。這款高端版本Altium Designer ，Protel 2004在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點以外，還增加了許多改進和很多高端功能。Altium Designer ，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計以及嵌入式設(shè)計集成在一起。Designer ，在FPGA和板級設(shè)計中，同時支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時支持基于VHDL的設(shè)計仿真，混合信號電路仿真、布局前/后信號完整性分析。Altium Designer ，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓撲邏輯自動布線功能；同時，將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。Altium Designer ，可用于高速數(shù)字信號設(shè)計，提供大量新功能和改進，改善了對復雜多層板卡的管理和導航，可將器件放置在PCB板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列(BGAs)。Altium Designer Insight 系統(tǒng)把設(shè)計師的鼠標變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。Board Insight 集成了“警示”顯示功能，可毫不費力地瀏覽和編輯設(shè)計中疊放的對象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進入目標區(qū)域內(nèi)的任何其他對象，這增加了在密集、多層設(shè)計環(huán)境中的編輯速度。Altium Designer ‘逃逸布線’引擎，嘗試將每個定義的焊盤通過布線剛好引到BGA邊界，這令對密集BGA類型封裝的布線變的非常簡單。顯著的節(jié)省了設(shè)計時間，設(shè)計師無需手動就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。Altium Designer ，簡化了復雜板卡的設(shè)計導航功能，設(shè)計師可以有效處理高速差分信號，尤其對大規(guī)?？删幊唐骷系拇罅縇VDS資源。Altium Designer ，以更有效的設(shè)計流程和更低的制造成本縮短上市時間。經(jīng)比較，本設(shè)計采用Altium Designer 。 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇單片機開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，匯編語言源程序要變成CPU可以執(zhí)行的機器嗎有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機器匯編，目前已經(jīng)極少使用手工匯編的方法了。機器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C器碼，用于MCS—51單片機的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機的開發(fā)軟件業(yè)在不斷發(fā)展。 方案一：Keil是德國知名軟件公司Keil（現(xiàn)已并入Arm 公司）開發(fā)的基于8051 內(nèi)核的微控制器軟件開發(fā)平臺，是目前開發(fā)8051內(nèi)核單片機的主流工具，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分結(jié)合在一起。運行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16M或更多的RAM、20M以上的閑散硬盤空間、WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機的愛好者來說是十分必要的，如果使用的是C語言，則該軟件十分適用，即使使用的是匯編語言，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令工作事半功倍。方案二：使用偉福軟件必須使用偉福的硬件才能仿真，硬件自己也不能搭起來，硬件的支持很少，軟件編程起來也比較繁瑣。偉福的單片機軟件平臺內(nèi)部的編譯器不如Keil的好用，如果寫的程序行中存在錯誤，在編譯的過程中，Keil可以精確的指出語法錯誤所在的程序所在行數(shù)，而偉福就不能做到非常精確了，所以這次設(shè)計選擇方案一。 編程語言的選擇 方案一：選擇C語言C語言是一種通用的程序設(shè)計語言，其代碼率高，數(shù)據(jù)類型及運算符豐富，并具有良好的程序結(jié)構(gòu)，適用于各種應(yīng)用的程序設(shè)計，是目前使用較廣的單片機編程語言。單片機的C語言采用C51編譯器（簡稱C51）。由C51產(chǎn)生的目標代碼短、運行速度高、所需存儲空間小。方案二：選擇匯編語言當設(shè)計一個小的嵌入式系統(tǒng)時，一般我們都用匯編語言。在很多工程中，這是一個很好的方法，因為，代碼一般都不超過8K，而且都比較簡單。如果硬件工程師要同時設(shè)計軟件和硬件，經(jīng)常會采用匯編語言來做程序。同時還應(yīng)該認識到，匯編語言是一個非常低級的語言，它僅僅高于直接手工編寫二進制的機器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點：A. 編寫的代碼非常難懂，不好維護；B. 很容易產(chǎn)生 Bug，難于調(diào)試；C. 只能針對特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進行優(yōu)化；D. 開發(fā)效率很低，時間長且單調(diào)；E. 兼容性不好，與硬件關(guān)系非常緊密。如果使用C51的話，可以很好的解決這些問題。應(yīng)用C51編程具有以下優(yōu)點：不需要了解處理器的指令集，對8051的存儲器結(jié)構(gòu)也不必要了解；寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理；指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性；可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)；與使用匯編語言編程相比，程序的開發(fā)和調(diào)試時間大大縮短；庫文件可提供許多標準的例程（例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點運算）加入到應(yīng)用程序當中；可實現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將已編制好的程序加入到新程序中；C語言可移植性好且非常普及，C編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)，已完成的軟件項目可以容易地轉(zhuǎn)換到其它的處理器或環(huán)境。此外，C51語言還有許多強大的功能，如提供豐富的庫函數(shù)供用戶直接調(diào)用，完整的編譯控制指令為程序調(diào)試提供必要的符號信息等等?？傊?，C51語言是廣大單片機開發(fā)人員的強有力的工具，所以本設(shè)計選擇C語言和匯編語言同時使用。9第3章 硬件電路設(shè)計第3章 硬件電路設(shè)計 單片機的選型 STC89C52單片機簡介目前，52系列單片機在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強人機對話的功能。STC89C52單片機是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個8位的微型處理器CPU；一個512K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM；4K片內(nèi)程序存儲器；四個8位并行的I/O接口P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器/記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。 STC89C52單片機時序 STC89C52單片機的一個執(zhí)器周期由6個狀態(tài)(s1—s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2個震蕩周期，分為P1和P2兩個節(jié)拍。這樣，一個機器周期由12個振蕩周期組成。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個機器周期為1us，每個狀態(tài)周期為；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在N期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在P2期間。對于單周期指令，當指令操作碼讀人指令寄存器時，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機器周期的s4讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在51期間仍進行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時完成指令操作。多數(shù)STC89C52指令周期為1—2個機器周期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機器周期的指令，它們需4個機器周期。 對于雙字節(jié)單機器指令，通常是在一個機器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。 STC89C52單片機引腳介紹STC89C52單片機的40個引腳中有2個專用于主電源引腳，2個外接晶振的引腳，4個控制或與其它電源復用的引腳，以及32條輸入輸出I/O引腳。下面按引腳功能分為4個部分敘述個引腳的功能。 （1）電源引腳Vcc和VssVcc（40腳）：接+5V電源正端；Vss（20腳）：接地。（2）外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器