【文章內(nèi)容簡介】 電，下面的轉(zhuǎn)換電路將一部分 DC24V轉(zhuǎn)換成 DC5V為單片機學(xué)習(xí)開發(fā)板供電。單片機內(nèi)已預(yù)先寫入按鍵程序以及顯示程序，通過人員操作按鍵輸入一個在 5160km/h 的速度信號，經(jīng)過顯示程序在 LCD 上顯示已輸入的速度值。 而頻率信號的產(chǎn)生是本設(shè)計的核心之一，運用延時的方法實現(xiàn)，只用一個計時程序即可，因為產(chǎn)生一個方波只需要高低兩個數(shù)。只要給一個頻率，再計算所需的延時即可。 由于機車速度傳感器是當(dāng)車輪轉(zhuǎn)一圈時輸出 200 個 脈沖 信號 ，然后根據(jù)輪徑大?。ㄒ?1050mm 計算） ,可以推出速度信號從 0200km/h 變化，脈沖頻率計算見公式： 200?? ?? ? vf 采用單片機定時器延時的方法實現(xiàn)脈沖信號的模擬，將輸入的速度值模擬成脈沖信號，然后輸出給輸出模塊。在輸出電路中，驅(qū)動光耦 TLP521 接受到來自單片機的脈沖信號進而處理后輸出給示波器，從示波器中就能顯示在輸入的該速度下產(chǎn)生的波形，進而進行查詢和排除故障。 7 第三 章 硬件部分 硬件總體設(shè)計 單片機 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單 片機內(nèi)部的功能單元（如 ROM、 I/O、定時 /計數(shù)器等）容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在單片機外進行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計適當(dāng)?shù)碾娐贰６窍到y(tǒng)配置，即按照功能要求配置外圍設(shè)備如 LCD 顯示、 D/D 轉(zhuǎn)換等，要設(shè)計合適的電路。 系統(tǒng)的擴展和模塊設(shè)計應(yīng)遵循下列原則： （ 1） 盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，提高設(shè)計的成功率，結(jié)構(gòu)的靈活性。 （ 2） 系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求。 （ 3） 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)果與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能的由硬件來實 現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時間要比直接用硬件響應(yīng)來的長，而且占用CPU 時間。所以選擇方案時，要考慮這些因素。 （ 4） 整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配，例如選用晶振頻率較高時，存儲器的存取時間有限，就應(yīng)該選擇允許存取速度較高的芯片。 （ 5） 可靠性及抗干擾性設(shè)計是硬件系統(tǒng)設(shè)計不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇等。 （ 6） 單片機外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力，改善電路設(shè)計等。 （ 7） 系統(tǒng)的擴展及各功能模塊的設(shè)計在滿足系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來修改、擴展之需。 （ 8） 在考慮硬件 總體結(jié)構(gòu)的同時要注意通用性問題。 8 信號發(fā)生器 簡介： 信號發(fā)生器也稱信號源，是用來產(chǎn)生振蕩信號的一種儀器，為使用者提供需要的穩(wěn)定、可信的參考信號，并且信號的特征參數(shù)完全可控。所謂可控信號特征，主要是指輸出信號的頻率、幅度、波形、占空比、調(diào)制形式等參數(shù)都可以人為地控制設(shè)定。隨著科技的發(fā)展，實際應(yīng)用到的信號形式越來越多，越來越復(fù)雜，頻率也越來越高，所以信號發(fā)生器的種類也越來越多，同時信號發(fā)生器的電路結(jié)構(gòu)形式也不斷向著智能化、軟件化、可編程化發(fā)展。 ： 信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為 20Hz～ 200kHz的正弦信號（低頻）。除具有 電壓 輸出外，有的還有功率輸出。所以用途十分廣泛，可用于測試或檢修各種電子儀器設(shè)備中的低頻放大器的 頻率特性 、增益、 通頻帶 ，也可用作高頻信號發(fā)生器的外調(diào)制信號源。另外，在校準(zhǔn) 電子電壓表 時，它可提供 交流信號 電壓。 低頻信號發(fā)生器的 原理 ：系統(tǒng)包括主振級、主振輸出調(diào)節(jié)電位器、 電壓放大器 、輸出衰減器、 功率 放大器、 阻抗變換器 （輸出變壓器）和指示 電壓表 。主振級產(chǎn)生低頻正弦振蕩信號，經(jīng)電壓 放大器放大，達到電壓輸出幅度的要求，經(jīng)輸出衰減器可直接輸出電壓，用主振輸出調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。 ： 信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去，就 需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)，如高頻感應(yīng)加熱、熔煉、淬火、超聲診斷、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、頻率或高或低的振蕩器。 9 單片機模塊 簡介： 單片機，全稱單片微型計算機（英語： SingleChip Microputer），又稱微控制器（ Microcontroller），是把中央處理器、存儲器、定時 /計數(shù)器（ Timer/Counter）、各種輸入輸出接口等都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。與應(yīng)用在個人電腦中的通用型微處理器相比 ，它更強調(diào)自供應(yīng)（不用外接硬件）和節(jié)約成本。它的最大優(yōu)點是體積小，可放在儀表內(nèi)部，但存儲量小，輸入輸出接口簡單，功能較低。 現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件有電子器件的產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電子產(chǎn)品中都含有單片機。 汽車上一般配備 40 多 片單片機，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百片單片機在同時工作。 單片機的數(shù)量遠遠超過 PC 機和其他計算機的總和。 單片機的開發(fā) 單片機的軟件開發(fā)中，以往多使用匯編語言，如今越來越多的使用 C語言，又或者使用BASIC語言等更適合初學(xué)者的語言，部分集成開發(fā)環(huán)境支持 C++。單片機的軟件測試需要使用單片機開發(fā)器或模擬器。 隨著技術(shù)的發(fā)展， 2021年后已經(jīng)有很多單片機自帶了 ISP（在線編程設(shè)計）或支持 IAP，徹底地改變了傳統(tǒng)的開發(fā)模式，使得開發(fā)單片機系統(tǒng)時不會損壞芯片的引腳，加速了產(chǎn)品的上市并降低了研發(fā)成本，縮短了從設(shè)計、制造到現(xiàn)場調(diào)試的時間，簡化了生產(chǎn)流程，大大提高了工作效率。這類單片機包括 AT89S系列單片機、 AVR系列單片機等。 Proteus軟件是初學(xué)者入門的首選軟件，它是 Labcenter Electronics公司的一款商業(yè)版電路設(shè)計與仿真軟件。內(nèi)包括 ISIS、 ARES等軟件模塊。 ARES模塊主要用來完成 PCB的設(shè)計， ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。 Proteus的軟件仿真基于 VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢就在于能仿真大量的單片機芯片，比如 MCS51系列、 PIC系列等等，甚至 ARM處理器，以及單片機外圍電路，比如鍵盤、 LED、 LCD等等。該軟件還附帶了一些案例和豐富的幫助文件。 10 AT89S52芯片介紹 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器， 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單片上擁有靈巧的8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活超有效的解決方 法。 性能介紹 ： ??? 與 MCS51單片機產(chǎn)品兼容 ?? 8K字節(jié)在線系統(tǒng)可編程 Flash存儲器 ?? 1000次擦寫周期 ?? ?? 全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz ?? 三級加密程序存儲器 ?? 256*8 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 ?? 32個可編程 I/O口線 ?? 三個 16位定時器 /計數(shù)器 ?? 八個中斷源 ?? 全雙工 UART串行通道 ?? 低功耗空閑和掉電模式 ?? 掉電后中斷可喚醒 ?? 看門狗定時器 圖 31 ?? 雙數(shù)據(jù)指針 ?? 掉電標(biāo)識符 ?? 快速編程周期 ?? 靈活 ISP編程（字節(jié)和 模式） ?? 綠色（ 免費）工作包操作 11 性能描述： AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K 在線系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52為眾多嵌入 式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模 式?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 引腳結(jié)構(gòu)： 引腳 功能 VCC : 電源 GND 接地 P0 口 P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。對 P0端口寫“ 1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。在 flash編程時， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口 ４ P1 口： P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。此外， /計數(shù)器 2的外部計數(shù)輸入（ ）和時器 /計數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。在 flash編程和校驗時， P1口接收低 8位地址字節(jié)。 12 引腳號 第二功能 P T2（定時器 /計數(shù)器 T2 的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 P T2EX（定時器 /計數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號和方向控制） P MOSI（在系統(tǒng)編程用） P MISO（在系統(tǒng)編程用） P SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口 P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P