【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 (T2)1(T2EX)2345678RESET9 RXD10 TXD11 INT012 INT113 T014 T115 WR16 RD17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40AT89S52 圖 AT89S52 的封裝 引腳圖 P1 口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì)端口寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸出口。作輸入口使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。與 AT89S51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 13 觸發(fā)器輸入（ ）。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P1口除了作為一般的 I/O 口線外，部分引腳還具有第二功能，如表 所列。 表 P1 口的第二功能 管腳 第二功能 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的外部計(jì)數(shù)輸入，時(shí)鐘輸出 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制 MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） 3. P2 口 P2 口是一組具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P2 口輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳經(jīng)由內(nèi)部上拉向外輸出電流（ IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ) 器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX@RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 FLASH 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 4. P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。對(duì) P3 口寫(xiě)入 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可作為輸入端口使用。若外部負(fù)載將 P3口拉低，則經(jīng)過(guò)內(nèi)部上 拉電阻而向外輸出電流（ IIL）。 P3 口可接收一些用于 FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，還具有第二功能，如表 所列。 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 14 表 P3 口的第二功能 管腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（ 外 部 中斷 0） INT1（ 外 部 中斷 1） T0（計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)輸入） T1（計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器讀選通） 5. 其它 (1) RST 為復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。特殊寄存器 AUXR（輔助寄存器） (地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無(wú)效。 DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 (2) ALE/PROG： ALE 為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作后， ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。在訪問(wèn)單片機(jī)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH單元的 D0 位置 1， 可禁止 ALE 操作。該位置 1 后， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX或 MOVC 指令時(shí)有效。否則， ALE 將被微弱拉高。此 ALE 使能標(biāo)志位的設(shè)置在微控制器執(zhí)行外部程序時(shí)無(wú)效。 PROG 為本引腳的第二功能，對(duì) FLASH 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。 (3) PSEN 為程序儲(chǔ)存允許輸出控制端，是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN 在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN 將不被激活。 (4) EA/VPP： EA 為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端。欲使 CPU僅訪問(wèn)外 部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 (5) XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52 的最小系統(tǒng) 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 15 在引腳 18XTAL2 和引腳 19XTAL1 兩端跨接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出脈沖直接進(jìn)入內(nèi)部時(shí)鐘電路，這里選用晶體振蕩器的頻率為 ；引腳為 9 復(fù)位輸入端，接上電容，電阻及開(kāi)關(guān)后構(gòu)成復(fù)位電路；引腳 20 為接地端，引腳 40 為電源端。 AT89S52 的最小 系統(tǒng)如圖 所示。 (T2)1(T2EX)2345678RESET9 RXD10 TXD11 INT012 INT113 T014 T115 WR16 RD17XTAL218XTAL119GND202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40AT89S5230pFC330pFC412112M10uFC71KR1GND3SWPBX2X1VCCGND GNDVCCVCC 圖 AT89S52 最小系統(tǒng) 3 位數(shù)碼管模塊介紹 8 字高 8 字 位數(shù) 極性 亮度 / 顏色 總 點(diǎn) 數(shù) 表面 顏色 膠體 顏色 注 備 英寸 / 3 位 A 共陰 B 共陽(yáng) 高亮 / 紅 21 黑 乳白 圖 數(shù)碼管規(guī)格 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 16 圖 數(shù)碼管管腳順序圖 系統(tǒng)原理圖 系統(tǒng)原理圖大致可分為如下幾部分 : 汽車(chē)儀表板卡上的工作電壓是 5V，而汽車(chē)蓄電池一般提供 12V 電壓 ,所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè) 12V 轉(zhuǎn) 5V 的電源電路。 12V 的汽車(chē)電源經(jīng)過(guò)整流、濾波和穩(wěn)壓，最終輸出穩(wěn)定的 5V 電路板供電電壓。 +12VC7C8Vin VoutGNDU417805CGNDVCC 電源電路 P87C581 的晶振引腳為： XTAL 12MHZ 晶振電路。 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 17 12Y112MHZ20pFC5Cap20pFC6CapGND 晶振電路 鑒于本系統(tǒng)板卡對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)性能、時(shí)鐘源的穩(wěn)定性及電源監(jiān)控可靠性等諸多方面因素，本系統(tǒng)采用了比較通用的復(fù)位電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。 在振蕩器工作時(shí)，將 RST 腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期低電平（ 12 個(gè)振蕩器周期）可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。為了保證上電復(fù)位的可靠， RST 保持低電平的時(shí)間至少為振蕩器 啟動(dòng)時(shí)間（通常為幾個(gè)毫秒）再加上兩個(gè)機(jī)器周期。 S4SWPBVCC100pF+ C1100pFC210KR3Res2 復(fù)位電路 本汽車(chē)儀表系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的記錄要求較高，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)必須及時(shí)保存并顯示。如果出現(xiàn)無(wú)法預(yù)料到的突然斷電事件，儀表系統(tǒng)應(yīng)采取相應(yīng)的措施對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)保存，這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)掉電保護(hù)電路，一旦電源低于某個(gè)預(yù)設(shè)的電壓值，儀表系統(tǒng)天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 18 檢測(cè)到后立刻對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。本系統(tǒng)將掉電保護(hù)電路連至處理器的中斷引腳，通過(guò)采用中斷的方式來(lái)觸發(fā)掉電事件以通知處理器執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 VCCD1Diode15KR6Res210KR10Res2D21N41461uFC3GND 掉電保護(hù)電路 AT89C52 芯片的串口為 TTL 電 平，而要連接的外部 PC 的串口為 RS232 電平，故需要采用一塊芯片來(lái)實(shí)現(xiàn) TTL/RS232 電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用常用的 MAX232 轉(zhuǎn)換芯片。 MAX232 芯片簡(jiǎn)介 MAX232 芯片是專(zhuān)門(mén)為電腦的 RS232 標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v 單電源供電。其主要特點(diǎn)如下： 符合所有的 RS232C 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)； 只需要單一 +5V電源供電； 片載電荷泵具有升壓、電壓極性反轉(zhuǎn)能力，能夠產(chǎn)生 +10V和 10V電壓 V+、V； 功耗低，典型供電電流 5mA； 內(nèi)部集成 2 個(gè) RS232C 驅(qū)動(dòng)器； 高集成度，片外最低只需 4 個(gè)電容即可工作。 MAX232 的引腳圖如圖 所示： 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 19 C1+1V+2C13C2+4C25V62Cout72Cin8251out925 1in10151 in11151out121C in131Cout14GND15VCC16MAX232Max232 圖 MAX232引腳圖 MAX232 引腳介紹： 第一部分是電荷泵電路。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 1 1 1 14 腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT） 為第一數(shù)據(jù)通道。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT送到電腦 DB9 插頭； DB9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出。 第三部分是供電。 15 腳 GND、 16 腳 VCC（ +5v）。 本章 小結(jié) 本章主要完成了基于虛擬儀器的汽車(chē)儀表數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)。本章主要介紹了傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、 AT89S52 單片機(jī)的主要性能和功能以及它的應(yīng)用。并詳細(xì)介紹出各部分硬件電路的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)以芯片 AT89S52 為核心構(gòu)成了單片機(jī)的基本工作電路，單片機(jī)讀取傳感器的數(shù)據(jù)并通過(guò) LED 數(shù)碼管加以顯示。 天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 級(jí)畢業(yè)論文 20 第 四 章 系統(tǒng)的軟件設(shè) LabVIEW 軟件簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)采用 LabVIEW 軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。 LabVIEW 是美國(guó) NI 公司的一種基于 G 語(yǔ)言的虛擬儀器軟件開(kāi)發(fā)工具。它的顯著特點(diǎn)是：采用簡(jiǎn)單易學(xué)的圖形化編程，提供眾多的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 和可供用戶直接調(diào)用且功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)和 Windows 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)多線程編程等高級(jí)功能。并提供靈活的程序調(diào)試手段，既可以設(shè)置斷點(diǎn)又可以設(shè)置探針，在程序運(yùn)行中觀察數(shù)據(jù)流的變化 [6]。 LabvIEW 編寫(xiě)的程序叫虛擬儀器程序，包括軟面板設(shè)計(jì)和流程圖設(shè)計(jì) 2 部分。軟面板代替常規(guī)儀器的控制面板，一般由開(kāi)關(guān)、旋鈕、表頭、顯示器和其他部件組成。儀器流程圖的設(shè)計(jì)，是根據(jù)儀器功能的要求，利用虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的子模板，確定程序的流程圖、主要處理算法和所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法 [56]。流程圖與每個(gè)儀器的前面板對(duì)應(yīng)，用戶能夠 通過(guò)前面板，用鼠標(biāo)或控件操作儀器。 LabVIEW 具有功能強(qiáng)大的函數(shù)模塊庫(kù)，特別適用于測(cè)試和控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。結(jié)合 NI 的硬件模塊，能夠方便的進(jìn)行采集和分析相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)?？紤]到儀表整體功能測(cè)試和模塊功能測(cè)試的需要，整個(gè)系統(tǒng)主要包括界面模塊和各個(gè)功能測(cè)試模塊[7]。根據(jù)信號(hào)類(lèi)型將儀表功能測(cè)試分為：車(chē)速表測(cè)試模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表測(cè)試模塊、燃油表測(cè)試模塊、水溫表測(cè)試模塊等主要功能模塊。