【正文】 ，其 CPU 可以對(duì) I/O接口直接進(jìn)行操作，位操作能力更是其它計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的。另外，由于 CPU、存儲(chǔ)器及 I/O 接口集成在同一芯片內(nèi)，各部件間的連接緊湊，數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)受到的干擾較小，且不易受環(huán)境條件的影響，所以單片機(jī)的可靠性非常高。 近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速 I/O 接口、 ADC、 PWM、 WDT 等部件，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線和開(kāi)發(fā)方式（如在系統(tǒng)編程 ISP）等方面都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。 單片機(jī)體積小、價(jià)格低、可靠性高，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對(duì)于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為常用的技術(shù)手段，學(xué)習(xí)和掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。 設(shè)計(jì)目的 本文設(shè)計(jì)的目的主要是利用 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、控制器（本文中采用單片機(jī)）、液晶顯示模塊等實(shí)現(xiàn)數(shù)字示波 器的基本功能，初步了解并掌握數(shù)字示波器的實(shí)現(xiàn)原理。在設(shè)計(jì)過(guò)程中培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐能力。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 本文主要介紹了數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)包括對(duì)輸入信號(hào)的波形復(fù)現(xiàn)、電壓值及頻率的顯示。本文利用相對(duì)簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)和常見(jiàn)的電子集成芯片和元器件，采用實(shí)時(shí)采樣的采樣方法實(shí)現(xiàn)了對(duì) 1KHZ～ 20KHZ 的電壓信號(hào)的波形復(fù)現(xiàn)，并測(cè)得其電壓值和頻率。 本文所采用的控制器為單片機(jī)，數(shù)據(jù)采集器件為中速 A/D 轉(zhuǎn)換器，圖形顯示器件為液晶顯示模塊，數(shù)字顯示采用七段數(shù)碼管顯示。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要包括兩大部分： 1） 信號(hào)波形顯示系統(tǒng)； 2） 信號(hào)頻率測(cè)量系統(tǒng)。 信號(hào)波形顯示系統(tǒng) 信號(hào)采集并顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括控制器模塊、波形采集模塊、波形顯示模塊三大部分。 控制器模塊采用微控制器 STC89C58RD+，記為 MCU1； 形采集模塊采用 12 位逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD574A；波形顯示模塊采用圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊 19264。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 圖 2 系統(tǒng)總體框圖 The frame of the whole system 控制器模塊 該系統(tǒng)控制器采用 微控制器 STC89C58RD+。 RC/RD+系列為真正的看門狗，缺省為關(guān)閉（冷啟動(dòng)），啟動(dòng)后無(wú)法關(guān)閉，可放心省去外部看門狗。內(nèi)部 FLASH擦寫(xiě)次數(shù)為 100000次以上， STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)出廠時(shí)就已完全加密，無(wú)法解密。用戶程序是用 ISP/IAP機(jī)制寫(xiě)入，一邊校驗(yàn)一邊寫(xiě)，無(wú)讀出命令，徹底無(wú)法解密。 DIP40， PLCC44， PQFP44 三種封裝（ PLCC、 QFP 有 P4 口 ）， RC/RD+ 系列單片機(jī) P4 口地址為 E8H, 并有 2 個(gè)附加外部中斷，,。 STC89LE516AD/X2 系列單片機(jī) P4 口地址為 C0H,無(wú)附加外部中斷。 關(guān)于工作電壓 /時(shí)鐘頻率： RC/RD+系列是真正的 6T單片機(jī)，兼容普通的 12周期 /機(jī)器周期。 3V： ～ （可外部 24MHZ，雙倍速 48MHZ）， ～ IAP擦除 /編程。 關(guān)于看門狗： RC/RD+系列為真正的看門狗，缺省為關(guān)閉（冷啟動(dòng)），啟動(dòng)后無(wú)法關(guān)閉。 位無(wú)法關(guān)看門狗 (C 版 )； (C版 )； ，外部復(fù)位無(wú)法關(guān)看門狗 (C 版 )； ； 關(guān)看門狗 ，才可以。 超低功耗 掉電模式： 典型功耗 ， 可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原程序。 空閑模式： 典型功耗 2mA 正常工作模式： 典型功耗 4mA～ 7mA 超強(qiáng)抗干擾 I/O口 輸入 /輸出口經(jīng)過(guò)特殊處理，很多干擾是 從 I/O進(jìn)去的，每個(gè) I/O均有對(duì) VCC/對(duì) GND二極管箝位保護(hù)。 電源 單片機(jī)內(nèi)部的電源供電系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特殊處理，很多干擾是從電源進(jìn)去的。 時(shí)鐘 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘電路經(jīng)過(guò)特殊處理，很多干擾是從時(shí)鐘部分進(jìn)去的。 看門狗 單片機(jī)內(nèi)部的看門狗電路經(jīng)過(guò)特殊處理，打開(kāi)后無(wú)法關(guān)閉，可放心省去外 部看門狗。 復(fù)位電路 單片機(jī)內(nèi)部的復(fù)位電路經(jīng)過(guò)特殊處理，很多干擾是從復(fù)位電路部分進(jìn)去的，STC89C51RC/RD+ 系 列 單 片 機(jī) 為 高 電 平 復(fù) 位 。 推 薦 外 部 復(fù) 位 電 路 為MAX810/STC810,STC6344,STC6345,813L,706P； 也可用 R/C 復(fù)位 ， 10uF 電容 /10k 電阻 ,22uF/ 等。 寬電壓，不怕電源抖動(dòng) 5V： 6V～ 3V： 4V～ 降低單片機(jī)對(duì)外部的電磁輻射（ EMI） 三大措施 RC/RD+ 系列 8051 單片機(jī) 擴(kuò) 展 RAM 管理及禁止 ALE 輸出 特殊功能寄存器AUXR， 只寫(xiě) 特殊功能寄存器 AUXR SFR AUXR 禁止 ALE 信號(hào)輸出 (應(yīng)用示例供參考 ,匯編語(yǔ)言 ): MOV AUXR, 00000001B。 ALEOFF 位置 “1”,禁止 ALE 時(shí)鐘輸出 外部時(shí)鐘頻率降一半， 6T模式：傳統(tǒng)的 8051 為每個(gè) 機(jī)器周期 12 時(shí)鐘， 如將 STC 的增強(qiáng)型 8051單片機(jī)在 ISP 燒錄程序時(shí)設(shè)為雙倍速（即 6T 模式，每個(gè)機(jī)器周期 6 時(shí)鐘），則可將單片機(jī)外部時(shí)鐘頻率降低一半，有效的降低單片機(jī)時(shí)鐘對(duì)外界的輻射。 單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器增益降低一半：在 ISP 燒錄程序時(shí)將 OSCDN 設(shè)為 1/2 gain， 可以有效的降低單片機(jī)時(shí)鐘高頻部分對(duì)外界的輻射 ,5V單片機(jī)外部晶振頻率24MHz時(shí)， 3V單片機(jī)外部晶振頻率 16MHz 時(shí)，將 OSCDN 設(shè)為 1/2 gain。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)擴(kuò)展 RAM的使用 與禁止。 普通 89C51,89C52 系列單片機(jī)的內(nèi)部 RAM 只有 128(89C51)/256(89C52)供用戶使用。 (1)、 低 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM（地址 :00H～ 7FH） ,可直接尋址或間接尋址 ,（ data/idata). (2)、 高 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM（地址 :80H～ FFH),只能間接尋址 (普通 89C51 沒(méi)有 ),（ idata) (3)、 特殊功能寄存器 SFR（地址 :80H～ FFH） , 只能直接尋址 (data) 特殊功能寄存器 SFR 和高 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM 是通用尋址方式來(lái)區(qū)分的 ,傳統(tǒng)的8051 系列單片機(jī)只有 128256 字節(jié) RAM 供用戶使用，在此情況下 STC 公司響應(yīng)廣大用戶的呼聲，在一些單片機(jī)內(nèi)部增加了 RAM。 STC89C58RD+ 系列單片機(jī)擴(kuò)展了 1024 個(gè)字節(jié) RAM， STC89C52RC 系列單片機(jī)擴(kuò)展了 256 個(gè)字節(jié) RAM。 RC/RD+ 系列 8051 單片機(jī)擴(kuò)展 RAM 管理及禁止 ALE 輸出特殊功能寄存器 AUXRMNEMOIC ADD NAME 7 6 5 4 3 2 1 0 RESET VALUE AUXR 8EH AUXILIARY REGISTER0 EXTRAM ALEOFF XXXX， XX00 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 只寫(xiě) . Symbol 符號(hào) Function 功能 EXTRAM Internal/External RAM access 內(nèi)部 / 外部 RAM 存取 0: 內(nèi)部擴(kuò)展的 EXT_RAM 可以存取。 RD+ 系列單片機(jī)在 00H 到 3FFH 單元 (1024 字節(jié) ),使用 MOVX @DPTR 指令訪問(wèn) ,超過(guò) 400H 的地址空間總是訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（含 400H 單元）， MOVX @Ri只能訪問(wèn) 00H 到 FFH 單元。 RC 系列單片機(jī)在 00H 到 FFH 單元 (256 字節(jié) ),使用 MOVX @DPTR 指令訪問(wèn) ,超過(guò) 100H的地址空間總是訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（含 100H 單元）， MOVX @Ri 只能訪問(wèn)00H 到 FFH 單元。 1: External data memory access. 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存取 ,禁止訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展 RAM，此時(shí) MOVX @DPTR /MOVX @Ri 的使用同普通 8052 單片機(jī) ALEOFF Disable/enable ALE. 0: ALE is emitted at a constant rate of 1/3 the oscillator frequency in 6 clock mode, 1/6 fosc in 12 clock mode， ALE 腳輸出固定的 1/6 晶振頻率信號(hào)在 12 時(shí)鐘模式時(shí) ,在 6 時(shí)鐘模式時(shí)輸出固定的 1/3 晶振頻率信號(hào)。 1: ALE is active only during a MOVX or MOVC instruction.， ALE 腳僅在執(zhí)行 MOVX or MOVC 指令時(shí)才輸出信號(hào) ,好處是：降低了系統(tǒng)對(duì)外界的 EMI。 訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM新增特殊功能寄存器聲明 (匯編方式 ) AUXR DATA 8EH； 或者用 AUXR EQU 8EH 定義 MOV AUXR, 00000000B。 EXTRAM 位清為 ”0”, 其實(shí)上電復(fù)位時(shí)此位就為 ”0”。 MOV A， @DPTR / MOVX @DPTR， A 指令可訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM RD+系列為（ 00H～ 3FFH，共 1024字節(jié)） RC 系列為（ 00H～ FFH， 共 256字節(jié)） MOVX A， @Ri/MOVX A， @Ri 指令可直接訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM 使用此指令 RD+系列 只能訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM（ 00H～ FFH，共 256字節(jié)）。 寫(xiě)芯片內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM MOV DPTR, address MOV A, value MOVX @DPTR, A 讀芯片內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM MOV DPTR, address MOVX A, @DPTR RD+ 系列 如果 address 400H， 則在 EXTRAM 位為 ”0”時(shí)，訪問(wèn)物理上在內(nèi)部，邏輯上在外部的此 EXTRAM如果 address = 400H， 則總是訪問(wèn)物理上外部擴(kuò)展的 RAM 或 I/O 空間 （ 400H～ FFFFH） 。 RC 系列 如果 address 100H， 則在 EXTRAM 位為 ”0”時(shí)，訪問(wèn)物理上在內(nèi)部，邏輯上在外部的此 EXTRAM； 如果 address = 100H，則總是訪問(wèn)物理上外部擴(kuò)展的 RAM 或 I/O 空間 （ 100H～ FFFFH） 。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 禁止訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM， 以防沖突 MOV AUXR, 00000010B。 EXTRAM 控制位設(shè)置為 ”1”, 禁止訪問(wèn) EXTRAM,以防沖突。有些用戶系統(tǒng)因?yàn)橥獠繑U(kuò)展了 I/O 或者用片選去選多個(gè) RAM 區(qū) ,有時(shí)與此內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM邏輯地址上有沖突，將此位設(shè) 置為 ”1”, 禁止訪問(wèn)此內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM 就可以了 .大實(shí)話：其實(shí)不用設(shè)置 AUXR 寄存器即可直接用 MOVX @DPTR 指令訪問(wèn)此內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM,超過(guò)此 RAM空間 ,將訪問(wèn)片外單元 .如果系統(tǒng)外擴(kuò)了 SRAM,而實(shí)際使用的空間小于 1024/256 字節(jié) , 則 可 直 接 將 此 SRAM 省去 , 比 如 省 去STC62WV256,IS62C256,UT6264 等。另外盡量 用 MOVX A, @Ri/ MOVX @Ri, A 指令訪問(wèn)此內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM,這樣只能訪問(wèn) 256 字節(jié)的擴(kuò)展 EXTRAM,但可與很多單片機(jī)兼 容。如 STC89LE516AD/X2 系列 MOVX A, @Ri / MOVX @Ri, A 指令只能固定訪問(wèn)內(nèi)部擴(kuò)展的 EXTRAM, MOVX A, @DPTR / MOVX @DPTR, A 指令固定訪問(wèn)外部RAM.。 AUXR是只寫(xiě)寄存器 所謂只寫(xiě)，就是直接用 “MOV AUXR， DATA”去寫(xiě)，而不要用含讀的操作如“或，與，入?！?，因?yàn)樗蛔屇阕x，如去讀，讀出的數(shù)值不確定，用含讀的操作如“或，與，入棧”，會(huì)達(dá)不到需要的效果。 雙數(shù)據(jù)指針 DPTR0， DPTR1的使用 RC/RD+/AD/X2 系 列 8051 單片機(jī) 雙數(shù)據(jù)指針 特殊功能寄存器 Symbol 符號(hào) Function 功