【文章內(nèi)容簡介】 可分為 4 類： 電源 、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 ⒈ 電源 : ⑴ VCC 芯片 電源，接 +5V。 ⑵ VSS 接地端 。 ⒉ 時(shí)鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩 電路 反相輸入端和輸出端。 ⒊ 控制線 :控制線共有 4 根， ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 9 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳輸入編程脈沖。 ⑵ PSEN:外 ROM 讀選通信號(hào)。 ⑶ RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① RST(Reset)功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 ⑷ EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳。 P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào) (屬控制總線 )。 引腳圖及引腳功能 〈 51 單片機(jī)引腳圖及引腳功能〉 拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知 道怎樣連線，我們用的一塊稱之為 89C51 的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是 5V 電源，其中正極接40 管腳，負(fù)極 (地 )接 20 管腳。 振蒎電路：單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了 振蕩器 ，使用晶體 振蕩器 ，接 1 19 腳。只要買來晶體震蕩器， 電容 ，連上就能了，按圖 1 接上即可。 復(fù)位管腳：按圖 1 中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。 EA 管腳： EA 管腳接到正電源端。 至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作 了。 本系統(tǒng)單片機(jī)主要完成的任務(wù)是控制數(shù)據(jù)的采集過程，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析處理后生成 PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而控制輸出大小?；ㄅ枋街悄苄投喙δ芴柲苁謾C(jī)充電器的研發(fā) 10 具體工作過程是上電復(fù)位，首先查詢鍵盤，確定充電器功能，確定后繼續(xù)查詢鍵盤以確定輸出電流大小，或作為普通電源的輸出電壓，然后轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序并分析計(jì)算 PWM 占空比，開始輸出電流或電壓，并將數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。在輸出過程中通過單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)輸出電流或電壓，與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié) PWM 占空比，使輸出趨于設(shè)定值。在電池充電過程中，通過檢測(cè)電流大小而確定電池充電多 少，從而改變充電方式或決定是否停止充電。 通過單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過程的智能控制，而且大大簡化了硬件電路設(shè)計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需簡單的修改程序即可實(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級(jí)改造變得簡單易行。 按鍵指示電路及實(shí)現(xiàn) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式： 獨(dú)立按鍵； 矩陣編碼鍵盤。獨(dú)立按鍵的每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè) I/O 口上，獨(dú)立按鍵則通過判斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作；而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進(jìn)行識(shí)別。 在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故 采用獨(dú)立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，圖 3 為本設(shè)計(jì)的按鍵接線圖。 圖 3 按鍵接線圖 對(duì)電路總體考慮后，將 ADC0809 采集電路接在了單片機(jī)的 P0 口，并用 P2 口做采集控制，這樣 P0 口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有 P0 口的硬件構(gòu)成知道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬件開支，而 P3 口要做串口傳輸?shù)裙ぷ?，所以在本電路中將按鍵接在 P1口，其中 是數(shù)字減鍵， 為數(shù)字加鍵， 鍵位確定鍵， 為過電流保護(hù)指示燈， 、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機(jī)電池充電，按下 則做普通直流電源使用，其中 5V 輸出可直接用 USB 連接線給手機(jī)充電，電池充電控制則有手機(jī)提供。 11 數(shù)碼管顯示電路 MCS51 單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)串行 I／ O 端口，通過引腳 RXD 和 TXD 可與外部電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由 TXD 端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由 RXD 端輸入。串口有四種工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場(chǎng)合。其中，方式 0 是 8 位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴(kuò)展 I／ O 端口。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細(xì)介 紹。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8 位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的 8 位并行數(shù)據(jù)變成 8 位串行數(shù)據(jù)輸入。因此外接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè) 8 位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴(kuò)展幾個(gè)并口就需要在外部級(jí)連幾個(gè)移位寄存器。 本設(shè)計(jì)采用基于串口的 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴(kuò)展中最常用的就是基于串口的 LED 數(shù)碼管顯示電路。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中， LED 數(shù)碼管的顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I／ O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí) ,再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小?？梢蕴峁﹩为?dú)鎖存的 I／ O 接口電路很多，常用的就是通過串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74LS164，擴(kuò)展并行的 I／ O 口。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù)碼管直接接在 74LS164的輸出腳上，單片機(jī)通過串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至 74LS164的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。 圖 4 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī) 8051 的串口外接 1 片 74LS164 作為 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口，把單片機(jī)的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線， TXD 作為移位時(shí)鐘脈沖。 Q0Q7(第 3— 6 和 10— 13 引腳 )并行輸出端分別接 LED 顯示器的 DPA 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用的是共陽極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源 VCC，本電路 有 LM7805 提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個(gè)數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段則相應(yīng)的移位寄存器 74LS164 的輸出線必須是低電平。當(dāng)有按鍵按花盆式智能型多功能太陽能手機(jī)充電器的研發(fā) 12 下時(shí)，有單片機(jī)處理編碼后送到數(shù)碼管上顯示。 BUCK 斬波電路 DC/DC 變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、 PDA 等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。開關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點(diǎn)，而備受人們的青睞 [10]。 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波 器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts 不變，改變 ton(通用 )，二是頻率調(diào)制（ 1） Buck 電路 —— 降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 小于輸入電壓 Ui，極性相同。（ 2） Boost 電路 —— 升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于輸入電壓Ui，極性相同。（ 3） Buck－ Boost 電路 —— 降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。（ 4） Cuk 電路 —— 降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電容傳輸。還有 Sepic、 Zeta 電路。 在本電路中輸入始終大于輸出 ，所以采用脈寬調(diào)制方式的 BUCK 變換器， BUCK變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。其電路如圖 5 所示， PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)有單片機(jī)提供，控制開關(guān)管的通斷。 圖 5 BUCK 變換器電路 電壓電流的 A/D 采集 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 13 圖 11 ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳 表 11 地址信號(hào)與選中通道的關(guān)系 （ 2）引腳結(jié)構(gòu) IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變， 如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線： 4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 A， B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 上的一路模擬量輸入。 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié) 束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 OE 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 D7－ D0 為數(shù)字量輸出線。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ， VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 P0 口接收來自 0809 的換數(shù)據(jù)， 、 、 依次接花盆式智能型多功能太陽能手機(jī)充電器的研發(fā) 14 在 0809 的 A、 B、 C 地址線， 接在 0809 的 ALE 端， 接 START， 接OE 端，時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ALE 端經(jīng) 74HC74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片機(jī)采用12MHz 晶振， ALE 端經(jīng)二分頻后為 500KHz。 ADC0809 具體工作過程為：首先 、 輸入 3 位地址，并使 輸出高電平，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信 號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā)單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，這是使 輸出高電平，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上，單片機(jī)讀取 P0 口然后做下一步處理操作。 MAX471 介紹及工作原理 MAX471 是美國 MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。 MAX471 內(nèi)置35mΩ精密傳感電阻，可測(cè)量電流的上下限為 3A。對(duì)于允許較大電流的場(chǎng)合，則可選用 MAX472。在這種情況下，用戶可根據(jù)自己的需要配置外接的傳感電阻與增益電阻。 MAX471/MAX472 都可通過一個(gè)輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為對(duì)地電壓輸出 。 圖 7 MAX471 典型應(yīng)用電路 MAX471 所需的供電電壓 Vbr/Vcc 為 3～ 36V，所能跟蹤的電流的變化頻率可達(dá)到 130kHz，采用 8 腳封裝，其典型應(yīng)用電路如圖七所示。 MAX471 各引腳功能說明如下： SHDN 為關(guān)閉信號(hào)，正常操作時(shí)接地；當(dāng)它為高電平時(shí)，供電電流小于 5181。A。 RS+為內(nèi)傳感電阻的電源端。 GN