【文章內容簡介】 8：數(shù)字量輸出端， D1 為高位。 OE： OE 為輸出允許端，高電平能使 D1D8引腳上輸出轉換后的數(shù)字量。 REF+、 REF:參考電壓輸入量，給電阻階梯網(wǎng)絡供給標準電壓。 Vcc、 GND: Vcc 為主電源輸入端， GND 為接地端，一般 REF+與 Vcc 連接在一起， REF與 GND 連接在一起 . CLK:時鐘輸入端。 ADC0808 的內部結構及工作流程 ADC0808 由 8路模擬通道選擇開關，地址鎖存與譯碼器，比較器， 8 位開關樹型 A/D 轉換器，逐次逼近型寄存器，定時和控制電路和三態(tài)輸出鎖存器等組成，其內部結構如圖 4 所示。 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 6 圖 4 ADC0808 的內部結構 其中： （ 1） 8 路模擬通道選擇開關實現(xiàn)從 8 路輸入模擬量中選擇一路送給后面的比較器進行比較 。 （ 2） 地址鎖存與譯碼器用于當 ALE 信號有效時，鎖存從 ADDA、 ADDB、 ADDC 3 根地址線上送來的 3 位地址，譯碼后產生通 道選擇信號，從 8 路模擬通道中選擇當前模擬通道 。 （ 3） 比較器， 8 位開關樹型 A/D 轉換器，逐次逼近型寄存器，定時和控制電路組成 8 位 A/D 轉換器，當 START 信號有效時，就開始 對 當前通道的模擬信號 進行轉換，轉換完成后，把轉換得到的數(shù)字量送到 8 位三態(tài)鎖存器，同時通過引腳送出轉換結束信號 。 （ 4） 三態(tài)輸出鎖存器保存當前模擬通道轉換得到的數(shù)字量，當 OE 信號有效時，把轉換的結果送出。 ADC0808 的工作流程為： （ 1） 輸入 3 位地址，并使 ALE=1,將地址存入地址鎖存器中，經地址譯碼器從 8路模擬通道中選通 1 路模擬量送給 比較器 。 （ 2） 送 START 一高脈沖， START 的上升沿使逐次寄存器復位，下降沿啟動 A/D 轉換，并使 EOC 信號為低電平。 （ 3） 當轉換結束時，轉換的結果送入到輸出三態(tài)鎖存器中，并使 EOC 信號回到高電平，通知 CPU 已轉換結束。 （ 4） 當 CPU 執(zhí)行一讀數(shù)據(jù)指令時，使 OE 為高電平，則從輸出端 D0D7 讀出數(shù)據(jù)。 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 7 單片機系統(tǒng) AT89C51 性能 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內含有 4KB 的可反復擦寫的只讀程序存儲器和 128 字節(jié)的隨機存儲器。 該器件 采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 AT89C51 功能性能 :與 MCS51 成品指令系統(tǒng)完全兼容 ； 4KB 可編程閃速存儲器 ；壽命： 1000 次寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時間： 10年；全靜態(tài)工作： 024MHz；三級程序存儲器鎖定； 128*8B 內部 RAM； 32 個可編程 I/O 口線； 2 個 16 位定時 /計數(shù)器；5 個中斷源；可編程串行 UART 通道； 片內震蕩器和掉電模式 [6]。 AT89C51 各引腳 功能 AT89C51 提供以下標準功能： 4KB 的 Flash 閃速存儲器， 128B 內部 RAM， 32個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 5 向量 兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內震蕩器及時鐘電路，同時， AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模 式 ?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作，掉電方式保存 RAM 中的內容，但震蕩器停止工作并禁止 其他所有工作直到下一個硬件復位。 AT89C51采用 PDIP 封裝形式，引腳配置如圖 5 所示 [7]。 圖 5 AT89C51 的引腳圖 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 8 AT89C51 芯片的各引腳功能為： P0 口 ： 這組引腳共有 8 條， 為最低位。這 8 個引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 89C51不帶外存儲器， P0 口可以為通用 I/O口使用， 用于 傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，這時輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是 89C51 帶片外存儲器， 在 CPU 訪問片外存儲器時先傳送片外存儲器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對片外存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P0 口為開漏輸出，在作為通用 I/O 使用時，需要在外部用電阻上拉。 P1 口 ： 這 8 個引腳和 P0 口的 8 個引腳類似， 為最高位， 為最低位，當 P1 口作為通用 I/O 口使用時， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。 P2 口 ： 這組引腳的第一功能與上述兩組引腳的第一功能相同即它可以作為通用 I/O 口使用，它的第一功能和 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不是像 P0口那樣傳送存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P3 口 ： 這組引腳的第一功能和其余三個端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個引腳并不完全相同，如下表 2 所示： 表 2 P3 口各位的第二功能 P3 口各位 第二功能 RXT（串行口輸入） TXD（串行口輸出） /INT0（外部中斷 0 輸入） /INT1(外部中斷 1 輸入 ) T0（定時器 /計數(shù)器 0的外部輸入） T1（定時器 /計數(shù)器 1的外部輸入） /WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫允許） /RD（片外數(shù)據(jù)存儲器讀 允許） Vcc為 +5V 電源線， Vss 接地。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0 口的 第二功能使用，在訪問外部存儲器時，89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送 隨后而來的片外存儲器讀 /寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲器時， 89C51 自動在 ALE 線上輸出頻率為 1/6 震蕩器頻率的脈沖序列。該脈沖序列可以作為外部時鐘源或定時脈沖使用。 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 9 /EA:片外存儲器訪問選擇線，可以控制 89C51使用片內 ROM 或使用片外 ROM, 若 /EA=1，則 允許使用片內 ROM, 若 /EA=0，則只使用片外 ROM。 /PSEN：片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時， 89C51 自動在 /PSEN 線上產生一個負脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號。 RST：復位線，可以使 89C51處于復位 (即初始化 )工作狀態(tài)。通常 89C51 復位有自動上電 復位和人工按鍵復位兩種。 XTAL1 和 XTAL2：片內震蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調電容，即用來連接 89C51 片內 OSC(震蕩器 )的定時反饋回路。 復位 電路 和時鐘電路 復位電路設計 單片機在 啟動運行時都需要復位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 MCS51單片機有一個復位引腳 RST,采用施密特觸發(fā)輸入 。當震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平即可確保時器件復位 [1]。復位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51 就一直處于復位狀態(tài)，只要 RST 恢復低電平后，單片機才能進入其他工作狀態(tài)。 單片機的復位方式有上電自動復位和手動復位兩種，圖 6 是 51系列單片機 統(tǒng)常用的上電復位和手動復位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過 1ms，它們都能很好的工 作 [1]。 圖 6 復位電路 時鐘電路設計 單片機中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時鐘脈沖的控制下嚴格按時間節(jié)拍進行，而這個時鐘脈沖是單片機控制中的時序電路發(fā)出的。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應時間順序稱為單片機的時序。 MCS51單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，用于構成震蕩器， XTAL1 為該放大器的輸入端， XTAL2 為該放大器輸出端，但形成時鐘電路還需附加其他電路 [1]。 基于單片機的簡易數(shù)字電壓表的設計 10 本設計系統(tǒng)采用內部時鐘方式，利用單片機內部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一 個晶振和 2個電容即可，如圖 7 所示。 圖 7 時鐘電路 電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2 對震蕩頻率有微調作用，通常的取值范圍是 30177。10pF，在這個系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機電路產生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)