【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(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容。由于ADC0809的片內(nèi)無時(shí)鐘，它的時(shí)鐘頻率在10KHZ—1280KHZ之間?？衫肁T89C52提供的地址鎖存允許信號(hào)ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻所得，ALE腳的頻率是AT89C52單片機(jī)時(shí)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(zhǔn)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(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出為00～FFH，轉(zhuǎn)換時(shí)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。℃，完全能滿足要求。 顯示電路在單片機(jī)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(shí)，數(shù)碼管中的每一段相當(dāng)于一個(gè)發(fā)光二極管。對(duì)于共陽極的數(shù)碼管，內(nèi)部每個(gè)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(duì)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(dòng)方式是不同的。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陽極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接高電平，該段的段選線接低電平。從而該段被點(diǎn)亮。當(dāng)需要點(diǎn)亮共陰極數(shù)碼管的一段時(shí)，公共段需接低電平，該段的段選線接高電平，該段被點(diǎn)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(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)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(gè)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(diǎn)，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。基于精確顯示，擬采用方案二。 按鍵輸入電路一般鍵盤電路有兩種：獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。方案一：獨(dú)立式鍵盤中，各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)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(huì)影響其它輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)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(dú)立式鍵盤電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但每個(gè)按鍵需占用一根輸入線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，輸入口浪費(fèi)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(chǎng)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(diǎn)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(shí)無按鍵動(dòng)作時(shí)，行線處于低電平狀態(tài)，而當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列線電平為低，行線電平為高。這一點(diǎn)是識(shí)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(hào)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(chǎng)合，矩陣式鍵盤與獨(dú)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(gè)按鍵，故選擇獨(dú)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(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)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(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用Protel。早期的Protel主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)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(cè)試板），是個(gè)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(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)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(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、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(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)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(gè)新版本，也是業(yè)界第一款也是唯一一種完整的板級(jí)設(shè)計(jì)解決方案。Altium Designer 是業(yè)界首例將設(shè)計(jì)流程、集成化PCB 設(shè)計(jì)、可編程器件（如FPGA）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)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(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。Altium Designer ，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。Designer ，在FPGA和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前/后信號(hào)完整性分析。Altium Designer ，并且在PCB布線中采用了無網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，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(hào)設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)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(jì)師的鼠標(biāo)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(fèi)力地瀏覽和編輯設(shè)計(jì)中疊放的對(duì)象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的任何其他對(duì)象，這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。Altium Designer ‘逃逸布線’引擎，嘗試將每個(gè)定義的焊盤通過布線剛好引到BGA邊界，這令對(duì)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(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)師無需手動(dòng)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(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)?？删幊唐骷系拇罅縇VDS資源。Altium Designer ，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。經(jīng)比較，本設(shè)計(jì)采用Altium Designer 。 軟件開發(fā)環(huán)境的選擇單片機(jī)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(jī)器嗎有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已經(jīng)極少使用手工匯編的方法了。機(jī)器匯編是通過匯編軟件將源程序變?yōu)闄C(jī)器碼，用于MCS—51單片機(jī)的匯編軟件有早期的A51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)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(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)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(tái)，是目前開發(fā)8051內(nèi)核單片機(jī)的主流工具，這從近年來各仿真機(jī)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(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分結(jié)合在一起。運(yùn)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(duì)于使用51系列單片機(jī)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(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)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(jī)軟件平臺(tái)內(nèi)部的編譯器不如Keil的好用，如果寫的程序行中存在錯(cuò)誤，在編譯的過程中，Keil可以精確的指出語法錯(cuò)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(jì)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(jì)語言，其代碼率高，數(shù)據(jù)類型及運(yùn)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(jì)，是目前使用較廣的單片機(jī)編程語言。單片機(jī)的C語言采用C51編譯器（簡稱C51）。由C51產(chǎn)生的目標(biāo)代碼短、運(yùn)行速度高、所需存儲(chǔ)空間小。方案二：選擇匯編語言當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)小的嵌入式系統(tǒng)時(shí)，一般我們都用匯編語言。在很多工程中，這是一個(gè)很好的方法，因?yàn)椋a一般都不超過8K，而且都比較簡單。如果硬件工程師要同時(shí)設(shè)計(jì)軟件和硬件，經(jīng)常會(huì)采用匯編語言來做程序。同時(shí)還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，匯編語言是一個(gè)非常低級(jí)的語言，它僅僅高于直接手工編寫二進(jìn)制的機(jī)器指令碼，因此不可避免地存在一些缺點(diǎn)：A. 編寫的代碼非常難懂，不好維護(hù)；B. 很容易產(chǎn)生 Bug，難于調(diào)試；C. 只能針對(duì)特定的體系結(jié)構(gòu)和處理器進(jìn)行優(yōu)化；D. 開發(fā)效率很低，時(shí)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(diǎn)：不需要了解處理器的指令集，對(duì)8051的存儲(chǔ)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(jìn)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(shí)間大大縮短；庫文件可提供許多標(biāo)準(zhǔn)的例程（例如格式化輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和浮點(diǎn)運(yùn)算）加入到應(yīng)用程序當(dāng)中；可實(shí)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(biāo)系統(tǒng)，已完成的軟件項(xiàng)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(qiáng)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(hào)信息等等?？傊珻51語言是廣大單片機(jī)開發(fā)人員的強(qiáng)有力的工具，所以本設(shè)計(jì)選擇C語言和匯編語言同時(shí)使用。9第3章 硬件電路設(shè)計(jì)第3章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的選型 STC89C52單片機(jī)簡介目前，52系列單片機(jī)在工業(yè)檢測(cè)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(jī)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(qiáng)人機(jī)對(duì)話的功能。STC89C52單片機(jī)是深圳宏晶科技有限公司生產(chǎn)的一種單片機(jī)，在一小塊芯片上集成了一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)組成部分。每一個(gè)單片機(jī)包括：一個(gè)8位的微型處理器CPU；一個(gè)512K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；4K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；四個(gè)8位并行的I/O接口P0P3，每個(gè)接口既可以輸入，也可以輸出；兩個(gè)定時(shí)器/記數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)全雙工UART的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)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(gè)部分通過內(nèi)部總線相連接。 STC89C52單片機(jī)時(shí)序 STC89C52單片機(jī)的一個(gè)執(zhí)器周期由6個(gè)狀態(tài)(s1—s6)組成，每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)2個(gè)震蕩周期，分為P1和P2兩個(gè)節(jié)拍。這樣，一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)振蕩周期組成。若采用12MHz的晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期為1us，每個(gè)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(duì)于單周期指令，當(dāng)指令操作碼讀人指令寄存器時(shí)，使從S1P2開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機(jī)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(jìn)行讀，但所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計(jì)數(shù)據(jù)也不加1。在加結(jié)束時(shí)完成指令操作。多數(shù)STC89C52指令周期為1—2個(gè)機(jī)器周期，只有乘法和除法指令需要兩個(gè)以上機(jī)器周期的指令，它們需4個(gè)機(jī)器周期。 對(duì)于雙字節(jié)單機(jī)器指令，通常是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)從程序存儲(chǔ)器中讀人兩個(gè)字節(jié)，但Movx指令例外，Movx指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，在執(zhí)行Movx指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被訪問且被選通時(shí)跳過兩次取指操作。 STC89C52單片機(jī)引腳介紹STC89C52單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)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(gè)部分?jǐn)⑹鰝€(gè)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(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器