【文章內容簡介】 。 穩(wěn)壓電源原理 小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成。 無線 LED 顯示屏的設計 13 圖 1 220V 交流轉成 5V 直流電源原理圖 從圖上看 ,變壓器輸入端經(jīng)過一個保險連接電源插頭 ,如果變壓器或后面的電路發(fā)生短路，保險內的金屬細絲就會因大電流引發(fā)的高溫溶化后斷開。變壓器后面由 4 個二極管組成一個橋式整流電路，整流后就得到一個電壓波動很大的直流電源，所以在這里接一個 330uF/25V 的電解電容。變壓器輸出端的 9V 電壓經(jīng)橋式整流并電容 濾波，在電容 C1 兩端大約會有 11V 多一點的電壓，假如從電容兩端直接接一個負載，當負載變化或交流電源有少許波動都會使 C1 兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定的電壓，在這里接一個三端穩(wěn)壓器的元件。三端穩(wěn)壓器是一種集成電路元件，內部由一些三極管和電阻等構成，在分析電路時可簡單的認為這是一個能自動調節(jié)電阻的元件，當負載電流大時三端穩(wěn)壓器內的電阻自動變小，而當負載電流變小時三端穩(wěn)壓器內的電阻又會自動變大，這樣就能保持穩(wěn)壓器的輸出電壓保持基本不變。 因為我們要輸出 5V 的電壓，所以選用 7805， 7805 前 面的字母可能會因生產(chǎn)廠家不同而不同。 LM7805 最大可以輸出 1A 的電流，內部有限流式短路保護，短時間內，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（ 2 腳）短路并不會使 7805 燒壞，當然如果時間很長就不好說了，這跟散熱條件有很大的關系 三端穩(wěn)壓器后面接一個 105 的電容，這個電容有濾波和阻尼作用。 最后在 C2 兩端接一個輸出電源的插針，可用于與其它用電器連接 ,比如 MP3等。 雖然 7805最大電流是一安培，但實際使用一般不要超過 500mA,否則會發(fā)熱很大，容易燒壞。一般負載電有 200mA 以上時需要散熱片。 單片機系統(tǒng)及外 圍電路 單片機采用 C8051F020 芯片，采用 24HZ 或更高的頻率晶振，以獲得較高的刷新頻率，使其顯示更穩(wěn)定。單片機的串口與列驅動器相連，用來顯示數(shù)據(jù)。其中P1 口的低四位與行驅動器相連，送出行選信號；高四位則用來發(fā)送控制信號。 單片機最小系統(tǒng)介紹 單片機最小系統(tǒng)是由時鐘電路和復位電路兩部分組成 時鐘電路 系統(tǒng)的時鐘電路設計是采用的內部方式，即利用芯片內部的振蕩電路。 AT89無線 LED 顯示屏的設計 14 單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和 XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作 為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 22μ F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復位電路 復位是由外部的復位電路來實現(xiàn)的。片內復位電路是復位 引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復位電路，如圖所示。當時鐘頻率選用 6MHz 時， C 取 22μ F， Rs 約為 200Ω， Rk 約為 1K。 單片機最小系統(tǒng)的原理圖 單片機最小系統(tǒng)模塊中的主選 C8051F020 芯片是一種低功耗，具有在線編程， Flash 程序存儲器的單片機。所謂在線編程 ISP(In System Program)指的是允許單片機芯片在不離 開電路板或不離開設備的情況下實現(xiàn)程序固化和察除操作，在線編程給單片機用戶的研發(fā)和使用帶來了極大的方便 根據(jù)實驗和理論的需要，上電自動復位電路的電容選擇 10u，上拉電阻選擇 ，時鐘電路的電容選擇 33PF，晶振選擇 12MZ 的，這樣可以獲得更高的刷新頻率。 4 刷新頻率的計算公式： 刷新頻率 =1/16 T0 溢出率 =1/16 f/12(65536t) 其中 f 為晶振頻率， t 為定時器 T0 初值（工作在 16 位定時器模式） 單片機的選擇 與 80C51 之間的異同點 80C51 系列單片 機及其衍生產(chǎn)品在我國乃至全世界范圍獲得了非常廣泛的應用。片機領域的大部分工作人員都熟悉 80C51單片機，各大專院校都采用 80C51無線 LED 顯示屏的設計 15 系列單片機作為教學模型。隨著單片機的不斷發(fā)展，市場上出現(xiàn)了很多高速、高性能的新型單片機，基于標準 8051 內核的單片機正面臨著退出市場的境地。C8051F 系列單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與 8051 兼容的CIP51 微控制器內核，采用流水線結構，單周期指令運行速度是 8051 的 12 倍，全指令集運行速度是原來的 倍。熟悉 NCS51 系列單片機的工程技術人員可以很容易地掌 握 C8051F 的應用技術并能進行軟件的移植。 相同點 C8051F020 單片機與 80C51 系列單片機的指令系統(tǒng)完全一樣。掌握 80C51 單片機的人可以很容易地接受 C8051F020 的應用技術并能完成相應軟件的移植。 主要硬件不同點 (1)運行速度 C8051F020 的指令運行速度是一般 80C51 系列單片機的 10 倍以上。因為其CIP51 中采用了流水線處理結構，已經(jīng)沒有了機器周期時序，指令執(zhí)行的最小時序單位為系統(tǒng)時鐘，大部分指令只要 1～ 2 個系統(tǒng)周期即可完成。又由于其時鐘系統(tǒng)比 80C51 的更加 完善，有多個時鐘源，且時鐘源可編程，時鐘頻率范圍為0～ 25 MHz，當 CIP5l 工作在最大系統(tǒng)時鐘頻率 25 MHz 時，它的峰值速度可以達到 25 MI／ s， C8051F020 已進入了 8 位高速單片機行列。 (2)I／ O 端口的配置方式 C8051F020 擁有 8 個 8 位的 I／ O 端口， 大量減少了外部連線和器件擴展， 有利于提高可靠性和抗干擾能力。其中低 4 個 I／ O 端口除可作為一般的通用 I ／ O 端口外，還可作為其他功能模塊的輸入或輸出引腳，它是通過交叉開關配 置寄存器 XBR0、 XBR XBR2(各位名稱及格式如表 1 所示 )選擇并控制的，它 們控制優(yōu)先權譯碼選擇開關電路如圖 1 所示，可將片內的計數(shù)器／定時器、串行 總線、硬件中斷、比較器輸出及其它的數(shù)字信號配置為在端口 I／ O 引腳出現(xiàn)，這樣用戶可以根據(jù)自己的特定需要選擇所需的數(shù)字資源和通用 I／ O 口。數(shù)字交叉開關是一個比較大的數(shù)字開關網(wǎng)路，這在所有 80C51 系列單片機上是一個空白。另外 P1MDIN 用于選擇 P1 的輸入方式是模擬輸入還是數(shù)字輸入，復位值為無線 LED 顯示屏的設計 16 11111111B，即默認為數(shù)字輸入方式。而 80C51 單片機的 I／ O 引腳是固定分配的，即占用引腳多，配置又不夠靈活。 (3)內部功 能 C8051F020 內部帶有數(shù)據(jù)采集所需的 ADC 和 DAC，其中 ADC 有兩個，一個是8 路 12 位逐次逼近型 ADC，可編程轉換速率，最大為 100 kS／ s．可通過多通道選擇器配置為單端輸入或差分輸入。內有可編程增益放大器 PGA 用于將輸入的信號放大，提高 A／ D 的轉換精度?？删幊淘鲆鏋椋?、 8 或 16，復位時默認值為 1。另一個是 8 路 8 位 ADC，可編程轉換速率最大為 500 kS／ s，其可編程放大增益為 、 4，復位時默認值為 。有 2 個 12 位的 DAC，用于將 12 位的數(shù)字量轉換為電壓量，可產(chǎn)生 連續(xù)變化的波形，兩路信號可同步輸出。 (4) 外部接口 C8051F020 外設還增添了三個串行口?？赏瑫r與外界進行串行數(shù)據(jù)通信，SMBus 兼容于 I2C 串行擴展總線； SPI 串行擴展接口；兩個增強型 UART 串口。C8051F020 具有基于 JTAG 接口的在系統(tǒng)調試功能，片內的調試電路通過 JTAG 接口可提供高速、方便的在系統(tǒng)調試。 8051F020 單片機介紹 系統(tǒng)概述 C8051F020/1/2/3 器件是完全集成的混合信號系統(tǒng)級 MCU 芯片，具有 64 個數(shù)字 I/O 引腳（ C8051F020/2）或 32 個數(shù)字 I/O 引腳（ C8051F021/3）。下面列出了一些主要特性； （ 1）高速、流水線結構的 8051 兼容的 CIP51 內核（可達 25MIPS） （ 2）全速、非侵入式的在系統(tǒng)調試接口（片內） （ 3）真正 12 位（ C8051F020/1）或 10 位（ C8051F022/3）、 100 ksps 的8 通道 ADC，帶 PGA 和模擬多路開關 （ 4）真正 8 位 500 ksps 的 ADC，帶 PGA 和 8 通道模擬多路開關 （ 5）兩個 12 位 DAC，具有可編程數(shù)據(jù)更新方式 （ 6） 64K 字節(jié)可 在系統(tǒng)編程的 FLASH 存儲器 無線 LED 顯示屏的設計 17 （ 7） 4352（ 4096+256）字節(jié)的片內 RAM （ 8）可尋址 64K 字節(jié)地址空間的外部數(shù)據(jù)存儲器接口 （ 9）硬件實現(xiàn)的 SPI、 SMBus I2C 和兩個 UART 串行接口 （ 10） 5 個通用的 16 位定時器 （ 11）具有 5 個捕捉比較模塊的可編程計數(shù)器定時器陣列 （ 12）片內看門狗定時器、 VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器 具有片內 VDD 監(jiān)視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的 C8051F020/1/2/3 是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。所有模擬和數(shù)字外設均可由用戶固件使能 /禁止和配置。 FLASH 存儲器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲，并允許現(xiàn)場更新 8051 固件。 片內 JTAG 調試電路允許使用安裝在最終應用系統(tǒng)上的產(chǎn)品 MCU 進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統(tǒng)調試。該調試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用 JTAG 調試時，所有的模擬和數(shù)字外設都可全功能運行。 片內存儲器 CIP51 有標準的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。它包括 256 字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM，其中高 128 字節(jié)為雙映射。用間接尋址 訪問通用 RAM 的高 128 字節(jié)，用直接尋址訪問 128 字節(jié)的 SFR 地址空間。數(shù)據(jù) RAM 的低 128 字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問。前 32 個字節(jié)為 4 個通用寄存器區(qū)，接下來的 16 字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。 C8051F020/1/2/3 中的 CIP51 還另有位于外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間的 4K 字節(jié)的 RAM 塊和一個可用于訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的外部存儲器接口（ EMIF）。這個片內的 4K 字節(jié) RAM 塊可以在整個 64K 外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間中被尋址（以 4K 為邊界重疊）。外部數(shù)據(jù)存儲器地址空間 可以只映射到片內存儲器、只映射到片外存儲器、或兩者的組合（ 4K 以下的地址指向片內， 4K 以上的地址指向 EMIF）。 EMIF 可以被配置為地址數(shù)據(jù)線復用方式或非復用方式。 MCU 的程序存儲器包含 64K 字節(jié)的 FLASH。該存儲器以 512 字節(jié)為一個扇區(qū)，可以在系統(tǒng)編程，且不需特別的外部編程電壓。從 0xFE00 到 0xFFFF 的 512 字節(jié)被保留，無線 LED 顯示屏的設計 18 由工廠使用。還有一個位于地址 0x10000 0x1007F 的 128 字節(jié)的扇區(qū)，該扇區(qū)可作為一個小的軟件常數(shù)表使用。 可編程數(shù)字 I/O 和交叉開關 該系列 MCU 具有標準 8051 的端口（ 0、 2 和 3）。在 F020/2 中有 4 個附加的端口（ 6 和 7），因此共有 64 個通用端口 I/O。這些端口 I/O 的工作情況與標準 8051 相似，但有一些改進。每個端口 I/O 引腳都可以被配置為推挽或漏極開路輸出。在標準 8051 中固定的“弱上拉”可以被總體禁止，這為低功耗應用提供了進一步節(jié)電的能力?？赡茏瞠毺氐母倪M是引入了數(shù)字交叉開關。這是一個大的數(shù)字開關網(wǎng)絡，允許將內部數(shù)字系統(tǒng)資源映射到 P0、 P P2 和 P3的端口 I/O 引腳。與具有標準復用數(shù)字 I/O 的微控制器不同，這種結 構可支持所有的功能組合?？赏ㄟ^設置交叉開關控制寄存器將片內的計數(shù)器定時器、串行總線、硬件中斷、 ADC 轉換啟動輸入、比較器輸出以及微控制器內部的其它數(shù)字信號配