【文章內(nèi)容簡介】 15 表 ADC0832各端口功能介紹 詳細(xì)的時(shí)序說明請(qǐng)見圖 。 圖 ADC0832時(shí)序 16 ADC0832 的 數(shù)據(jù)讀取程序流程 如下所示 ： 17 第 四 章 硬件電路與程序設(shè)計(jì) 第一節(jié) 復(fù)位電路模塊設(shè)計(jì) 一、 復(fù)位電路介紹 為 了 確保微機(jī)系統(tǒng)中 的 電路 穩(wěn)定可靠 的 工作，復(fù)位電路是 其 必不可少的一部分，它 的 主要 功能 就 是上電復(fù)位。一般微 型 電路正常工作 時(shí)， 需要供電電源為 5V177。5% ，即 為 ～ 。由于微機(jī)電路 都 是時(shí)序數(shù)字電路， 因此 需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)， 在電源上電時(shí)， 在 只有當(dāng) VCC 超過 且 低于 ， 以及晶振穩(wěn)定工作 的情況下 ，復(fù)位信號(hào)才 會(huì) 被撤除，微機(jī)電路 才能 開始正常工作。 單片機(jī)在 開始 啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位 ，從而 使 CPU 及 整個(gè) 系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài) 中 ，并從初態(tài)開始工作。 89 系列 的 單片機(jī) ， 復(fù)位信號(hào)是從 RST 端 輸入到 芯片 內(nèi)部 的施密特 觸發(fā)器 中。當(dāng)系統(tǒng)正常工作 ，且 振蕩器 穩(wěn)定后， 此時(shí) 如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平 輸入， 并維持 2 個(gè)機(jī)器周期以上 時(shí) ，則 CPU 就 便 將系統(tǒng)復(fù)位。 一般 單片機(jī)系統(tǒng)的 復(fù)位方式有 兩種 ：手動(dòng)按鈕復(fù)位 方式 和上電復(fù)位 方式 。 手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位 是指 人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入 一個(gè) 高電平。一般采用的 方 法是在 RST 和正 電源 Vcc 之間 ， 接一個(gè)按鈕 ， 當(dāng)人為 地 按下按鈕時(shí)， 此時(shí) Vcc 的電平就會(huì)直接加到 RST 端。 無論如何人的 動(dòng)作再快 ， 也會(huì)使按鈕保持達(dá)十毫秒，所以，完全 可以 滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 上電復(fù)位 由于單片機(jī) RST 端的內(nèi)部有一個(gè)下 拉電阻，從而可以選用此下拉電阻實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能，此時(shí)可以去掉外接電阻，外接電容為 10PF 左右。當(dāng)接通電源后，電路輸入 RST端一個(gè)短暫的高電平，隨后電源對(duì)外接電容進(jìn)行充電，此時(shí) RST 端的高電平逐漸回落，當(dāng)充電完成時(shí)，復(fù)位完成。因此 RST 端的高電平的持續(xù)時(shí)間主要取決于電源對(duì)外接電容的充電時(shí)間，即取決于外接晶振的大小。 RST 復(fù)位時(shí)間要求為 10ms，因此在選擇晶振進(jìn)，應(yīng)考慮到對(duì)其復(fù)位電路的影響，選擇的適當(dāng)?shù)木д耦l率。 積分型上電復(fù)位 單片機(jī) 上電后，由于 其對(duì) 電容的充電和 其中內(nèi)部 反相門的作用， 會(huì) 使 RST 端 持 18 續(xù)一段時(shí)間的 高電平 狀態(tài) 。當(dāng)單片機(jī)在運(yùn)行 中時(shí)， 人為地 按下復(fù)位鍵 后松開 ，也可以使 RST 持續(xù) 一段時(shí)間的高電平 狀態(tài) ，從而 可以 實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的 相關(guān) 操作。 二、復(fù)位電路設(shè)計(jì) 當(dāng)在 單片機(jī)運(yùn)行過程中， 由于其本身的干擾或外界干擾而導(dǎo)致出錯(cuò)，為了便于復(fù) 位， 此時(shí)我們可按復(fù)位 鍵重新開始運(yùn)行。為了便于電路的 運(yùn)行調(diào)試， 其復(fù)位電路選 用按鍵復(fù)位方式。按鍵復(fù)位 的 電路 圖 如圖 41 所示： 圖 復(fù)位電路圖 第二節(jié) 時(shí)鐘電路 模塊 設(shè)計(jì) 一、 時(shí)鐘電路介紹 時(shí)鐘電路的作用是 產(chǎn)生 MCS51 單片機(jī) 在 工作時(shí)所必需 的時(shí)鐘控制信號(hào)，單片機(jī)的內(nèi)部電路 必須要 在時(shí)鐘信號(hào)的控制下， 才能 嚴(yán)格的執(zhí)行 相關(guān) 指令進(jìn)行 正常 工作。 單片機(jī)所 發(fā)出的時(shí)序信號(hào) 主要有兩類： 一類用于 單片機(jī)內(nèi)部 對(duì)各個(gè)功能部件的控制 作用 ，另一類 信號(hào)用于對(duì)外部 存儲(chǔ)器或 I/O 的控制 作用 。 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)主要有以下兩種方式： １、外部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式是指使用外部振蕩器產(chǎn)生 脈沖信號(hào)， 一般多用 于多片單片機(jī)同時(shí)工作 時(shí)， 便于多片單片機(jī) 時(shí)鐘 的同步，一般 情況下 為低于 12 MHz 的方波，常見的 89C51 19 單片機(jī) 外部時(shí)鐘 的方式接法如下：外部時(shí)鐘源 連接到 XTAL1 端， XTAL2 端懸 空 。如圖 所示： NC 外部振蕩信號(hào)輸入 單片機(jī)外部時(shí)鐘圖 內(nèi)部時(shí)鐘方式 MCS51 單片機(jī) 的 XTAL1 與 XTAL2 引腳分別為其內(nèi)部反相放大器的兩個(gè)輸入端和輸出端。 因此， 要構(gòu)成自激式振蕩器只需 將這兩個(gè)引腳跨接石英晶 體振蕩器和微調(diào)電容便可。 電路如下圖 所示。 圖 內(nèi)部時(shí)鐘電路 上述 電路中的電容 C1 和 C2 值 一般 取為 30pF 左右，雖然對(duì)于外接電容值沒有嚴(yán)格要求，但電 容的大小 將 會(huì) 直接 影響 晶振 頻率的高低， 以及 振蕩器的穩(wěn)定性與起振的 XTAL2 XTAL1 GND 20 速度。振蕩器的頻率范圍一般為 MHz12 MHz 之間，其頻率越高系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高， 從而單片機(jī)的運(yùn)行處理 速度也就越快 。為了減少寄生電容，晶振和電容在安裝時(shí)應(yīng)盡量靠近單片機(jī)。 MCS51 單片機(jī)通過選用晶振 的頻率為 6 MHz 或 12 MHz 的石英晶體 振蕩器 。隨著集成電路制造 技術(shù) 的 不斷發(fā)展，單片機(jī)的 時(shí)鐘頻率也在逐步 地 提高， 二、 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路是單片機(jī)的命脈，它直接關(guān)系著單片機(jī)的工作效率 。 MCS51 單片機(jī)不同的型號(hào)允許的時(shí)鐘頻率是不同的，其典型值為 12MHZ。 AT89C51 內(nèi)部有一個(gè)反相振蕩放大器， XTAL1 的其輸入端， XTAL2 是其 輸出 端 。該反向放大器可配置 三種不同的方式 :石英振蕩器、 陶瓷振蕩 和 片內(nèi)振蕩器 。本設(shè)計(jì)選用用的 晶振頻率 圖４ .4 時(shí)鐘電路圖 為 12MHZ。其時(shí)鐘電路如圖 所示： 第三節(jié) A/D 轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換模塊是本設(shè)計(jì)的核心模塊，本設(shè)計(jì)采用 ADC0832 芯片作為 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，光敏電阻與一定值電阻串聯(lián)接入電路，當(dāng)光照強(qiáng)度改變時(shí)引起光敏電阻阻值的變化，因此會(huì)引起電路中光敏電阻與定值電路的分壓情況的變動(dòng)， ADC0832 芯片通過檢測 接入點(diǎn)的電壓變化情況，從而通過單片機(jī)的入理運(yùn)算得到此時(shí)的光照情況變化。相應(yīng)電路 如 圖 所示： 21 圖 A/D 轉(zhuǎn)換電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊相關(guān)程序設(shè)計(jì)如下 : uchar Get_AD_Result() { uchar i,dat1=0,dat2=0。 //起始控制位 CS=0。 CLK=0。 DIO=1。 _nop_()。 _nop_()。 CLK=1。 _nop_()。 _nop_()。 //第一個(gè)下降延之前，設(shè) DI＝ 1/0 //選擇差分單端輸入模式 CLK=0。 DIO=1。 _nop_()。_nop_()。 CLK=1。 _nop_()。_nop_()。 //第二個(gè)下降延之前，設(shè) DI＝ 0/1,選擇 CH0/CH1 CLK=0。 22 DIO=0。 _nop_()。 _nop_()。 CLK=1。 DIO=1。 _nop_()。 _nop_()。 //第三個(gè)下降延之前，設(shè) DI＝ 1； CLK=0。 DIO=1。 _nop_()。 _nop_()。 //設(shè)第 411,共 8 個(gè)下降延讀數(shù)據(jù)（ MSBLSB) for(i=0。i8。i++) { CLK=1。 _nop_()。 _nop_()。 CLK=0。 _nop_()。 _nop_()。 dat1=dat11|DIO。 } //第 1118，共 8 個(gè)下降延讀數(shù)據(jù)（ LSBMSB) for(i=0。i8。i++) { dat2=dat2|((uchar)(DIO)i)。 CLK=1。 _nop_()。 _nop_()。 CLK=0。 _nop_()。 _nop_()。 } CS=1。 // return dat1。 return(dat1==dat2) ? dat1:0。 } 第四節(jié) LCD 顯示模塊設(shè)計(jì) 顯示模塊是本設(shè)計(jì)直觀的展現(xiàn)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵，光照強(qiáng)度的變化引起光敏電阻阻值的變化，通過 A/D 轉(zhuǎn)換以及單片機(jī)的處理與運(yùn)算，最后直觀的通過 LCD 顯示 23 出來。其電路如 圖 所 示： 圖 LED 顯示電路 相關(guān)程序設(shè)計(jì)如下： /*************************LCD 忙狀態(tài)檢測 ************************/ bit LCD_Busy_Check() { bit result。 RS=0。 RW=1。 E=1。 delay4us()。 result=(bit)(P0amp。0x80)。 E=0。 return result。 } /************************寫 LCD 命令 **********************/ void LCD_Write_Command(uchar cmd) 24 { while(LCD_Busy_Check())。 //LCD 忙狀態(tài)檢測 RS=0。 RW=0。 E=0。 _nop_()。 _nop_()。 P0=cmd。 delay4us()。 E=1。 delay4us()。 E=0。 } /********************設(shè)置 LCD 顯示位置 *********************/ void Set_Disp_Pos(uchar pos) { LCD_Write_Command(pos|0x80)。 } /**********************寫 LCD 數(shù)據(jù) **********************/ void LCD_Write_Data(uchar dat) { while(LCD_Busy_Check())。 //LCD 忙狀態(tài)檢測 RS=1。 RW=0。 E=0。 P0=dat。 delay4us()。 E=1。 delay4us()。 E=0。 } /******************LCD 初始化 **********************/ void LCD_Initialise() { LCD_Write_Command(0x38)。 Delay(1)。 LCD_Write_Command(0x0C)。 Delay(1)。 LCD_Write_Command(0x06)。 Delay(1)。 LCD_Write_Command(0x01)。 Delay(1)。 } 25 第五章 硬件仿真實(shí)驗(yàn) 為了驗(yàn)證本設(shè)計(jì)的合理性與有效性，運(yùn)用 PROTRES 軟件對(duì)其進(jìn)行硬件仿真，仿真電路圖設(shè)計(jì)如圖 所示： 圖 仿真電路圖 運(yùn)行仿真電路，觀察電壓表示數(shù)與 LCD1602 液晶顯示的示數(shù)是否一致。 26 結(jié) 論 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)在各行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著不可替代的作用，信息數(shù)據(jù)的采集、狀態(tài)變化的監(jiān)控等都離不開傳感器 ，傳感器技術(shù)在現(xiàn)在社會(huì)中扮演著重要的角色。為了滿足現(xiàn)在社會(huì)飛速發(fā)展的技術(shù)要求，傳感器領(lǐng)域也在不斷進(jìn)行著革新與發(fā)展，以更好適應(yīng)現(xiàn)代各行業(yè)的需求。 本設(shè)計(jì)選用 ADC0832 作為 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，利用 AT89C51 芯片對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，最終由 LCD1602 顯示運(yùn)算結(jié)果，設(shè)計(jì)硬件電路與編寫相應(yīng)控制程序，通過 PROTUES 仿真實(shí)驗(yàn)，由于仿真電路中光敏電阻的相應(yīng)參數(shù)未知，因此改變光照條件，通過檢測其分壓變化情況來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性。由此，可以得到以下結(jié)論：采集到的數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)基本相同。本設(shè)計(jì)基本上完成光照傳感 器的相應(yīng)功能，但是由于光敏電阻相關(guān)參數(shù)救活知，只能通過檢測分壓變化來檢測相應(yīng)光照強(qiáng)度變化，本設(shè)計(jì)還可進(jìn)行如下改進(jìn)：先用已知型號(hào)的光敏電阻，通過相應(yīng)的參數(shù)處理運(yùn)算通過 LCD1602直接顯示當(dāng)前光照強(qiáng)度，使設(shè)計(jì)更加人性化；還可對(duì)檢測電路進(jìn)行改進(jìn)，加入放大電路，使其對(duì)光照強(qiáng)度檢測的靈敏度加強(qiáng)。 由于本人的知識(shí)水平有限，不足之處請(qǐng)各位老師指正。 27 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，在這個(gè)過程中我學(xué)到了很多東西。首先我要感謝我的導(dǎo)師 郭曉金 老師，他在我完成論文的過程中，給予了我很大的幫助。在論文開始的初期 ，我對(duì)于論文的結(jié)構(gòu)以及文獻(xiàn)選取等方面都有很多問題， 郭老師根據(jù)我的問題都會(huì)一一細(xì)心的指導(dǎo) 。 在設(shè)計(jì)過程中郭老師不但指出了我的設(shè)計(jì)中的不少錯(cuò)誤提出了很多改進(jìn)的好意見，同時(shí)還在以后我們?cè)撟鋈俗鰧W(xué)問這個(gè)問題上給我們很多好的意見。 經(jīng)過兩個(gè)多月的努力，在郭曉金老師的悉心指導(dǎo)和熱情幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)