【正文】 ,2,3,A*/ 0x04,0x05,0x06,0x0b, /*鍵盤4,5,6,B*/ 0x07,0x08,0x09,0x0c, /*鍵盤7,8,9,C*/ 0x0e,0x00,0x0f,0x0d}。附錄附錄1. 系統(tǒng)硬件電路圖 系統(tǒng)總的硬件電路圖如圖27 所示： 圖27 系統(tǒng)硬件整體原理圖附錄2. 元件清單 表3 元件清單元件編號元件名稱元件型號數(shù)量1單片機AT89S521塊2A/D轉(zhuǎn)換器MAX1871塊3D/A轉(zhuǎn)換器TLC56181塊4 存儲器芯片24C021塊5串行接口9針母頭RS2321個6電平轉(zhuǎn)換芯片MAX2321塊7三端穩(wěn)壓器LM78051塊8 MC14031塊93—8譯碼器74LS1381塊10共陽極數(shù)碼管驅(qū)動器74LS471塊11變壓器1個12橋式整流器BRIDGEG11塊13ISP編程接口ISP1塊14共陽極數(shù)碼管LED6個15三極管PNP6個16發(fā)光二極管紅 光2個17電解電容2200μ、47μ（各1）、（2）、（4）8個18無極性電容22μ（2）、10μ、（各1）5個19電阻10K（8）、1K（9） 、1006Ω（7）24個附錄3. 部分程序源代碼/** 本程序集成了與PC通信的串口服務(wù)程序，所有按鍵的功能也可以通過PC機的控制軟件實現(xiàn)。在此首先感謝母校的辛勤培育之恩；其次，感謝物理學(xué)與電子信息工程系給我提供了很好的設(shè)計環(huán)境，使我的設(shè)計得以順利的進行。圖20 網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入PCB板圖文件圖21 更新PCB板元件封裝錯誤顯示對話框（有錯） 圖22 更新PCB板元件封裝錯誤顯示對話框（無錯）圖23 電源部分PCB板圖圖24 整機PCB板圖 軟件調(diào)試在整個軟件系統(tǒng)中包含了時鐘模塊，鍵盤處理模塊，串行通信模塊，LED顯示模塊，由于沒有輸入和輸出控制器，在編譯時在主程序中未加入MAX187和TLC5618處理程序，編譯結(jié)果如圖25所示： 圖25 程序編譯結(jié)果圖程序執(zhí)行結(jié)果如圖26所示：圖26 程序執(zhí)行結(jié)果圖本單片機開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計思路與方法新穎，它可滿足單片機初學(xué)者、在校學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、電子科技制作使用，也為單片機研究開發(fā)人員創(chuàng)造了很好的開發(fā)環(huán)境，以節(jié)省大量的開發(fā)時間，它的適用性很強，經(jīng)過反復(fù)驗證，仿真，并做好電路板，可直接生產(chǎn)使用。CB板的設(shè)計的主要過程如圖20到圖22所示。i++) { DisplayArray[i]=0x00。 } DisplayArray[0]=c_keyCode[keyIndex]。 }顯示模塊程序的流程較簡單，在此就不畫流程圖，其源程序如下所示： void ScrShift(uchar keyIndex) /*六位數(shù)碼管順序左移*/{ uchar i。Else if (keytmp= =2) keydata =KEY2。通過按鍵來控制系統(tǒng)的功能，主程序的流程圖如圖所17示：開 始 系統(tǒng)初始化 鍵盤處理子程序鍵盤處理 時 鐘時鐘處理子程序 串行通信串行處理子程序 A/D、D/A轉(zhuǎn)換 LED顯示 返 回圖17 系統(tǒng)主程序主程序流程圖時鐘子程序的流程圖如圖18所示:開 始定時中斷10ms 是否為60? Y N是否為60? N Y 小時加1,分鐘復(fù)位是否為24? Y Y N秒加1,毫秒復(fù)位分鐘加1,秒復(fù)位 Y小時復(fù)位返 回 圖18 時鐘流程圖—，當(dāng)開關(guān)被按下時為“0”電平，因此要取反向和0X0F作AND運算，但同時只能按下一個鍵，其源程序如下所示：//one key detect Void Inputkey1(void) { Byte keytmp。其工作原理是變壓器把市電220V的交流電降壓為低壓交流電，通過橋式整流電路把低壓交流整流為含有脈動和諧波成份的直流電，再通過濾波電容把其中含有的脈動的交流成份濾出，就成為平緩的直流電，直流電壓不夠穩(wěn)定，它再通過三端穩(wěn)壓器LM7805把電壓穩(wěn)定在一個基本不變的數(shù)值上，LM7805輸出的穩(wěn)定的電壓就可以作系統(tǒng)的電源用了。當(dāng)按下復(fù)位鍵時系統(tǒng)復(fù)位，單按下功能1鍵時發(fā)光二極管D5閃動2次，當(dāng)按下功能2鍵D5閃動3次，當(dāng)按下功能3鍵D5閃動4次，相應(yīng)的按下功能4鍵D5閃動5次。驅(qū)動共陽的74LS47數(shù)碼是低電平有效，當(dāng)輸入的段為邏輯“0”時，對應(yīng)LED的段才點亮。電路的工作原理是3—8譯碼器將單片機輸出的三位二進制代碼不同的八種組合“翻譯”成不同的對應(yīng)輸出信號，其對應(yīng)的8種組合分別與一個輸出對應(yīng)，8個輸出在任何情況下都只有一個有效，在此我們只用其中的6種對應(yīng)信號。當(dāng)片選（CS）為低電平時，輸入數(shù)據(jù)由時鐘定時，以最高有效位在前的方式讀入16位移位寄存器， SCLK的下降沿把數(shù)據(jù)移入寄存器A、B，然后CS的上升沿把數(shù)據(jù)送到12位DAC轉(zhuǎn)換器。 圖12 TLC5618的內(nèi)部結(jié)構(gòu)16位的數(shù)據(jù)中，前4位（D15—D12）為編程控制位，其功能如下表1所示；后12位（D11—D0）為數(shù)據(jù)位，用于模擬數(shù)據(jù)的輸出。圖11 MAX187的操作時系 D/A轉(zhuǎn)換電路主要由D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5618組成，TLC5618是帶有緩沖基準輸入的可編程雙路12位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。這時可在SCLK端輸入一串脈沖將結(jié)果從DOUT端移出，讀入單片機中處理。 V參考電壓方式。我們將此三個管腳接地，表示其地址為000B。此電路還可以實現(xiàn)單片機在運行期間，手動來實現(xiàn)復(fù)位操作，在晶振為12MHz時，C7為10μF、R1為10K、R2為1K。單片機外圍電路如圖9所示：圖9 單片機外圍電路單片機外圍電路由復(fù)位電路、晶振電路、外部存儲器電路組成。具體連線如上圖8所示，AT89S52的串行通信引腳的TXD和RXD分別接到MAX232的T1IN和T1OUT上，MAX232的R1OUT和R1IN分別接到RS232的3上，RS232的5腳接地。 D/A轉(zhuǎn)換芯片TLC5618TLC5618是可編程雙路12位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，TLC5618的特點：（1）；（2）3線串行接口；（4）高阻抗基準輸入；（5）電壓輸出范圍為基準電壓的兩倍。其引腳封裝如圖5所示；主要引腳介紹如下：圖5 單片機AT89S52封裝圖（1）VCC、GND 電源、接地引腳；（2）XTALAXTAL2 外部振蕩器接入的兩個引腳；（3）RESET 復(fù)位信號輸入引腳；（4）RXD、TXD P3 口 作第二功能引腳用作串行通信接口輸入、輸出引腳；（5）— 數(shù)據(jù)/地址總線引腳；—；—。對比兩種設(shè)計方案，我選擇方案二來設(shè)計此系統(tǒng)，因為方案二的硬件電路比方案一較簡單；方案二配上外部的采集電路和相應(yīng)的軟件就可以實現(xiàn)各種不同的功能，而方案一只能實現(xiàn)一種功能；方案二的軟件控制過程也比方案一的較為簡單和直觀，方案二的性能也比方案一的穩(wěn)定，所以選擇方案二來設(shè)計此系統(tǒng)。此方案的特點是：硬件電路的實現(xiàn)相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，用到的元器件也較多；而且整個系統(tǒng)的控制過程用軟件實現(xiàn)起來也比較的困難。該設(shè)計要求實現(xiàn)：（1）、能夠進行D/A轉(zhuǎn)換功能；（2）、能夠進行A/D轉(zhuǎn)換功能；（3）、設(shè)計串行通信接口，實現(xiàn)與PC機的通信；（4）、具有人機對話功能，可通過鍵盤進行輸入；（5）、LED顯示器能夠根據(jù)按鍵的輸入進行相應(yīng)的顯示；（6）、自制+5V穩(wěn)壓電源。單片機的系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計方案1緒論自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術(shù)已走過了近20年的發(fā)展路程。從目前單片機的發(fā)展趨勢來看，單片機控制技術(shù)已成為電子設(shè)計技術(shù)及計算機技術(shù)不可缺少的一個重要部分，因此單片機系統(tǒng)在電子世界里有著較好的前景，進行單片機的系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計在當(dāng)今電子領(lǐng)域有著重大的意義。方案一：設(shè)計的方框圖如圖1所示：D/A轉(zhuǎn)換低通濾波功率放大激勵裝置電源電路控制器單片機AT89S52PC機A/D轉(zhuǎn)換電路采樣保持電路多路模擬開關(guān)傳感器電路被測對象圖1 方案一設(shè)計方框圖從方案一的方框圖中我們可以看出用此設(shè)計方案設(shè)計的系統(tǒng)由信號源即被測對象、傳感器、多路模擬開關(guān)、采樣保持電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、控制電路、PC機、D/A轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、功率放大電路、激勵裝置、電源電路等部分組成。此方案的特點是：硬件電路的實現(xiàn)較為簡單、所用元器件也較少、系統(tǒng)可以配上外部的各種傳感器采集電路作為系統(tǒng)的被測對象的模擬輸入信號來源，如壓力、溫度、濕度的采集等等；配上相應(yīng)的模擬采集電路和軟件就可以實現(xiàn)各種不同的功能、還能用LED數(shù)碼管十進制顯示相應(yīng)的測量數(shù)據(jù)，如可以顯示測得的壓力、溫度、濕度；還可以實現(xiàn)和PC機串行通信和ISP編程下載功能，不需要編程器直接從PC上下載程序。 系統(tǒng)的硬件詳細圖如圖4所示：圖4 系統(tǒng)硬件詳細設(shè)計圖AT89S52是低功耗，高性能CMOS 8位單片機，可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，其主要特點為：（1）、40個引腳DIP 40封裝，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器；（2）、256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；（3）、5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷；（4）、2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信接口。使用外部參考時，—VDD的基準電壓；（5）GND 接地引腳；（6）DOUT 數(shù)據(jù)輸出引腳；（7） 片選信號輸入引腳；（8）SCLK 時鐘信號輸入引腳，最高為5MHz。只要用RS232 D型9針的引腳的雙邊母頭接到PC機上，而另一頭和MAX232相連接，MAX232的輸出再和AT58S52相連就可以實現(xiàn)單片機和PC機的串行通信[1]。D1為下載指示燈，R1為限流電阻，發(fā)光二極管的壓降為2V，電流取5mA,其阻值為：R1=52/=600Ω，考慮到和ISP一起共電，在此取1K。RST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。現(xiàn)只有這一個I2C總線芯片，[3]。為保證采樣精度，最好 將MAX187與AT89S52分開供電。當(dāng)為低電平時，在下降沿MAX187的T／H電路進入保持狀態(tài)，并開始轉(zhuǎn)換。MAX187完整的操作時序如圖11所示。DAC輸出電壓范圍為基準電壓的兩倍，其輸出極性與基準電壓輸入相同；基準電壓來自基準電壓芯片MC1403的輸出端，其輸出基準電壓為VO=+，上電時內(nèi)部電路把DAC寄存器復(fù)位至0，輸出緩沖器具有可達電源電壓幅度的輸出。表1可知建立時間可選為3μs或15μs。圖13 TLC5618的操作時序表1 D15—D12編程控制位的功能編 程 位代 碼 功 能D15D14D13D121XXX把串行接口寄存器的數(shù)據(jù)寫入鎖存器A并用緩沖器鎖存數(shù)據(jù)更新鎖存器B0XX0寫鎖存器B和雙緩沖鎖存器0XX1僅寫雙緩沖鎖存器X1XX14μS建立時間X0XX3μS建立時間XXXX上電（Power－up）操作XX1X斷電（Power－down）方式 LED數(shù)碼管顯示電路 LED數(shù)碼顯示電路如圖