【正文】 可 做 ：鍵 盤(pán) 掃 描電 池 電 壓 檢 測(cè)掉 電 檢 測(cè)音 頻 、 頻 譜 檢 測(cè) 等P 0P 1P 2P 3 圖 2 單片機(jī)的外圍資源 芯片選擇方案： STC89C52 芯片：低功耗、價(jià)格低、抗干擾強(qiáng)、寬電壓、 8K 的 flash、 2K 的 E2PROM STC89C58 芯片：低功耗、價(jià)格低、抗干擾強(qiáng)、寬電壓、 32K 的 flash、 16K 的 E2PROM 選擇 STC89C58 的原因：由于控制器采用無(wú)字庫(kù)液晶屏顯示工作狀態(tài)，程序編譯完成后，生成的 hex 文件為 。很顯然 8K 的 falsh 滿(mǎn)足不了要求，故選擇 STC89C58 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) 單元 一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)由兩大部分組成：硬件部分和軟件部分。硬件是組蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 6 成單片機(jī)系統(tǒng)的物理實(shí)體；軟件則是對(duì)硬件使用和管理的程序。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件由單片機(jī)芯片和外部設(shè)備組成。而單片機(jī)芯片則包含微處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（存放程序指令或數(shù)據(jù)的 ROM、 RAM 等） ,輸入 /輸出（ I/O 口）及其他功能部件如定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等，他們通過(guò)地址總線(xiàn)（ AB）、數(shù)據(jù)總線(xiàn)（ DB）和控制總線(xiàn)（ CB）連接起來(lái)， (如圖 3) C P U時(shí) 鐘復(fù) 位R O M R A M定 時(shí)計(jì) 數(shù) 器中 斷系 統(tǒng)I / O接 口外部設(shè)備（ D B ）（ A B ）（ C B ） 圖 3 單片機(jī)結(jié)構(gòu)單元 指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介 計(jì)算機(jī) 的指令系統(tǒng)是表征計(jì)算機(jī)性能的重要標(biāo)志。 80C51 指令系統(tǒng)采用匯編語(yǔ)言指令，共有 42 種助記符來(lái)表示 33 種指令功能。這些助記符與操作數(shù)各種尋址方式相結(jié)合，共生成 111 條指令。按指令字節(jié)長(zhǎng)度分，以字節(jié)指令 49 條， 2字節(jié)指令 47 條， 3 字節(jié)指令 15 條。按指令執(zhí)行時(shí)間分，又可分為 1 機(jī)周指令 64條， 2 機(jī)周指令 45 條， 4 機(jī)周指令 2 條（乘法和除法）。按指令功能分類(lèi)，可分為數(shù)據(jù)傳送類(lèi)（ 29 條）、算術(shù)運(yùn)算類(lèi)（ 24 條）、邏輯運(yùn)算類(lèi)（ 24 條）、位操作類(lèi)（ 12 條）和控制轉(zhuǎn)移類(lèi)（ 22 條）五大類(lèi)指令。 80C51 指令系統(tǒng)具有存儲(chǔ)效率高，執(zhí)行 速度快和使用方便靈活的特點(diǎn)。 數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令 1. 內(nèi) RAM 數(shù)據(jù)傳送指令 2. 16 位數(shù)據(jù)傳送指令 3. 外 RAM 傳送指令（ 4 條） 4. 讀 ROM 指令（ 2 條） 5. 堆棧操作指令（ 2 條） 6. 交換指令（ 5 條） 算數(shù)運(yùn)算類(lèi)指令 1. 加法指令（不帶 Cy 加法指令（ 4 條） 帶 Cy 加法指令（ 4 條） ） 2. 減法指令（ 4 條） 3. 加 1 減 1 指令（加 1 指令（ 5 條） 減 1 指令（ 4 條） ） 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 7 4. BCD 碼調(diào)整指令 5. 乘除法指令（乘法指令（ 1 條） 除法指令（ 1 條） ） 邏輯運(yùn)算及移位指令 1. 邏輯“與”運(yùn)算指令（ 6 條） 2. 邏輯“或”運(yùn)算指令（ 6 條） 3. 邏輯“異或”運(yùn)算指令（ 6 條） 4. 清零和 取反指令 5. 循環(huán)移位指令（ 4 條） 位操作類(lèi)指令 1. 位傳送指令（ 2 條） 2. 位修正指令（ 6 條） 3. 位邏輯運(yùn)算指令（ 4 條） 控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令 1. 無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令（ 3 條） 2. 條件轉(zhuǎn)移指令（ 13 條） 3. 調(diào)用和返回指令 4. 空操作指令 PCF8591 管腳介紹 （ 如圖 4） AIN01AIN12AIN23AIN34A05A16A27VSS8SDA9SCL10OSC11EXT12AGND13VREF14AOUT15VDD16PCF8591P 圖 4 PCF8591 引腳圖 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 8 模塊 引腳號(hào) 符號(hào) 功能 電源 8 VSS 電源地 16 VDD 電源 接 +5V 14 VREF A/D 轉(zhuǎn)換參考電壓 13 AGND 模擬 地 輸入 輸出 14 AIN0AIN3 模擬量輸入端 15 AOUT 模 擬量輸出端 地址 57 A0A2 用于硬件地址編程 IIC 通信 9 SDA I2C 總線(xiàn)數(shù)據(jù)輸入輸出 10 SCL I2C 總線(xiàn)時(shí)鐘輸入 時(shí)鐘相關(guān) 11 OSC 時(shí)鐘輸入 /輸出 12 EXT 外部 /內(nèi)部時(shí)鐘切換 注： PCF8591 簡(jiǎn)介 PCF8591 是 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換集成塊， 3 個(gè)地址引腳 A0, A1 和 A2 可用于硬件地址編程，允許在同個(gè) I178。C 總線(xiàn)上接入 8 個(gè) PCF8591 器件，而無(wú)需額外的硬件。 當(dāng)用 基準(zhǔn)電壓 8 位 A/D 時(shí)，能分辨的最小電壓為 當(dāng)用 基準(zhǔn)電壓 8 位 A/D 時(shí)，能分辨的最小電壓為 采樣時(shí)，先經(jīng)運(yùn)放、放大查分信號(hào)，再將放大后的信號(hào)傳送給 A/D 芯片進(jìn)一步提高 A/D 采樣的精度。 所以用 8 位 A/D 也能達(dá)到 很高 的精度。 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 9 電路結(jié)構(gòu)框圖 （ 如圖 5） P0(0..7)P2(4..6)P1(3..6)SCLSDA5VGNDRXDTXD單片機(jī)P0(0..7)P2(4..6)液晶顯示RXDTXD串口程序下載P1(3..6)獨(dú)立鍵盤(pán)5VGND電源SCLSDAA/D 轉(zhuǎn)換 圖 5 電路結(jié)構(gòu)框圖 本電路包括六個(gè)模塊 模塊一： 獨(dú)立鍵盤(pán)模塊 ，通過(guò) 檢測(cè)鍵盤(pán)，鍵盤(pán)用來(lái)進(jìn)行人機(jī)界面操作。 模塊二：程序下載模塊， 使用 MAX232 芯片， 使電路在 TTL/CMOS 之間轉(zhuǎn)換。通過(guò)串口通信向單片機(jī)下載程序 模塊三：電源模塊， 使用 7805穩(wěn)壓，產(chǎn)生 5V 電源，給單片機(jī)和周?chē)?片供電，穩(wěn)定可靠。 使用 TL431 穩(wěn)出 電壓，給 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 的基準(zhǔn)電壓。 模塊四： A/D 轉(zhuǎn)換模塊，使用 PCF8591，通過(guò) IIC 協(xié)議，直接讀取采樣的電壓值。 模塊五：液晶 LCD12864 模塊，使用 P0 口作為數(shù)字端口。 、 、 作為控制端口， 顯示操作狀態(tài) 。 模塊六：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊，采用 STC89C58RC 單片機(jī)作為控制器。 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 10 電路 原理圖 （如圖 6） 圖 6 電路原理圖 12345678RST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15RW/16RD/17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U1 STC89C52RCVCCGND1VCC2Vo3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16/RST17Vout18BLA19BLK20U2LCD12864 10KR1VCCC1+1V+2C13C2+4C25V6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U3 MAX232C8VCCVCC1 2 3 4 56 7 8 911 10J1D Connector 9 AIN01AIN12AIN23AIN34A05A16A27VSS8SDA9SCL10OSC11EXT12AGND13VREF14AOUT15VDD16U4 PCF8591PXTAL2 XTAL112Y130pFC430pFC5XTAL2XTAL1SCL SDA470R3470R4D2D3VCCVinVoutGNDU512J2 Header 21KR2D1VCC1234J3USBVCC10KRW1VCCVCCSCL SDAVCC10KR910KR10VCCS147uF/25VC247uF/16VC31 24 3S6VCC10uF/25VC1Q1 TL43147KR11 47KR12 100R13VCC76 548U6B LM3581KR51KR61KRxGNDGNDVCCS2 S3 S4 S510KR1410KR1510KR1610KR17 GNDVCC蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 11 PCB 板圖 （如圖 7） 圖 7 PCB 板圖 PCB 板圖說(shuō)明 此 PCB 板為雙層板，元件布局緊湊合理。板上有三處測(cè)試點(diǎn) 1， 晶振 Y1 右側(cè)，用于測(cè)試單片機(jī)是否工作 2， USB 接口 J3 上側(cè)為 5V 電源測(cè)試點(diǎn)，用于測(cè)試 5V 供電 3， 穩(wěn)壓管 Q1 的上側(cè)為 A/D 基準(zhǔn)電壓測(cè)試點(diǎn)，電壓為 本控制器所實(shí)現(xiàn)的功能 可以測(cè)量 02MΩ 的電阻，達(dá)到 1%精度， LCD 顯示測(cè)試結(jié)果，帶有溫度補(bǔ)償功能。 設(shè)計(jì)亮點(diǎn)： 1， 使用 LCD12864 顯示測(cè)得電阻值 2， 使用獨(dú)立鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)控制 3， 人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單方便 4， 可開(kāi)關(guān)式溫度補(bǔ)償功能 5， 使 用存儲(chǔ)器記憶上 次設(shè)置參數(shù) 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 12 菜單說(shuō)明（如圖 8） 溫度補(bǔ)償開(kāi)環(huán)境溫度 ** 度溫度補(bǔ)償關(guān)歡迎使用51 單片機(jī)電阻測(cè)量?jī)x器請(qǐng)稍后 ΖΖ?自動(dòng)跳轉(zhuǎn)1 電阻測(cè)量2 溫度補(bǔ)償3 關(guān)于測(cè)量?jī)x4 關(guān)于作者按 1按2按2電阻測(cè)量量程 *** 歐姆測(cè)得電阻值********** 歐姆按351 單片機(jī)電阻測(cè)量?jī)x帶溫度補(bǔ)償功能按4王仁杰學(xué)號(hào) ： 20203005Menu 1 Menu 2Menu 7Menu 3 Menu 4Menu 5 Menu 6Tem perat ure [ 0 ]= 0 x 00 溫度補(bǔ)償關(guān)Tem perat ure [ 0 ]= 0 x 01 溫度補(bǔ)償開(kāi)Rang [ 0 ]= 0 x 02 量程 200Rang [ 0 ]= 0 x 03 量程 2 KRang [ 0 ]= 0 x 04 量程 20 KRang [ 0 ]= 0 x 05 量程 200 KRang [ 0 ]= 0 x 06 量程 2 M 圖 8 菜單說(shuō)明 鍵盤(pán)定義（如圖 9） 圖 9 鍵盤(pán)定義（圖中紅色字體為鍵盤(pán)功能） 蕪湖信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)） 13 PROTUES 仿真（如圖 10） 圖 10 仿真圖 Proteus 是一種功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供智能原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)、 SPICE 模擬電路、數(shù)字電路及 MCU 器件混合仿真系統(tǒng)和 PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能。其不僅可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的電路分析實(shí)驗(yàn)、模擬電子線(xiàn)路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)等，而且可以仿真嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，其最大的特色在于可以提供嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、 ARM應(yīng)用系統(tǒng)）的仿真實(shí)驗(yàn)， 這也是其它任何仿真軟件無(wú)力所及的。例如，其支持單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真 51系列、 808 AVR、 PIC、 Motorola 的 68系列等常用的 MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真，例如 37 led、示波器等。 Proteus 提供了大量的元件庫(kù)，有RAM、 ROM、鍵盤(pán)、馬達(dá)、 LED、 LCD、 AD/DA、部分 SPI器件、部分 IIC 器件等。在編譯方面，它也支持 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。