【文章內(nèi)容簡介】 入端。 XTAL2：振蕩器 3放大器的輸出端。 時(shí)鐘振蕩器： AT89C51 中有一個(gè)用于購車個(gè)內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2F 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路如圖 32所示 。 外界適應(yīng)晶體 (或陶瓷振蕩器 )及電容 C C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C C2 雖 然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低，振蕩器工作的穩(wěn)定性，起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，則推薦電容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議使用 40pF177。10pF。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘，采用時(shí)鐘的電路如圖 33。在這種情況下，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 C 2X TX TE N DC 1外 部 振 蕩 信 號(hào) 輸 入N C X T A L 2X T A L 1E N D 圖 32 內(nèi)部振蕩電路 圖 33 外部振蕩電路 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè) 2 分鐘觸發(fā)器作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 AT89C51 單片機(jī)中，有些屬于低電平編程方式，而有些則是高電壓編程方式。用戶可以從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。如表 32所示 表 32 Vpp＝ 12V Vpp＝ 5V 芯片頂面標(biāo)示 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx－ 5 yyww 簽名字節(jié) ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 5EH ﹝ 032H﹞＝ FFH ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 51H ﹝ 032H﹞＝ 05H AT89C51 的程序存儲(chǔ)器列陣采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個(gè)字節(jié)要對(duì)整個(gè)芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲(chǔ)器寫入一個(gè)非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容寫清楚。 編程方法 : 編程前，先設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號(hào)，編程單元的地址加在 PI口和 P2 口 , 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 － ﹝ 11位地址范圍為 0000H－ 0FFFH﹞，數(shù)據(jù)從 P0口輸入， PSEN 為低電平， RST 保持高電平， EA/Vpp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上標(biāo)稱電壓，ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖﹝負(fù)脈沖﹞。編程時(shí)，可采用 4 MHz－ 20MHz 的時(shí)鐘振蕩器 ,AT89C51 編程方法如下： (1)在底線上加上要編程單元的地址信號(hào)。 (2)在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 (3)激活相應(yīng)的控制信號(hào)。 (4)在高電壓編程方式時(shí)，將 EA／ Vpp 加上 +12V 編程電壓。 (5)每對(duì) FLASH 存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)，加上一個(gè) ALE／ PROG 編程脈沖。 改變編程電源的地址和寫入一個(gè)字節(jié)，重復(fù) 15步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，通常約為 。 AT89C51 的極限參數(shù)： 工作溫度 : 55℃ to+125℃ ； 儲(chǔ)藏溫度 ： 60℃ to+150℃ ；任一引腳對(duì)地電壓 ： ℃ to+℃ ； 最高工作電壓 ： ； 直流輸出電壓 ： 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì) 隨著半導(dǎo)體技術(shù)數(shù)字化和集成化的日益調(diào)高，在推動(dòng)微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、微機(jī)械電子系統(tǒng)的發(fā)展中，也推動(dòng)了嵌入或隱形模數(shù)﹝ A／ D﹞轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展，A／ D 轉(zhuǎn)換技術(shù)在變得越來越復(fù)雜的同時(shí)，也正朝著高精度、高速度的發(fā)展方向邁 進(jìn)。由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在圖形、視頻、無線通訊的廣泛應(yīng)用，對(duì)高速 高精度的 CMOS工藝的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求日益迫切。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的種類繁多，工作原理各異，但逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器是應(yīng)用較多的類型之一，其原因是該類型的 A／ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快、精度高。因此本次 設(shè)計(jì)選用一款逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809. 被采樣的電壓、電流信號(hào)分兩路進(jìn)入 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫信號(hào) WR 和 控制 ADC0809 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換器，即當(dāng) START 上跳沿時(shí) ，所有內(nèi)部寄存器清零；下調(diào)沿時(shí)，開始進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持低電平。 EOC通過非門連接到 AT89C51 的 INTO 腳，可通過查詢方式來檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否完成。當(dāng) EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否者表明正在進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，即 ECO=1 時(shí)，讀信號(hào)RD 和 控制的 ADC0809 的 OE 信號(hào)即控制三條鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 A/D 轉(zhuǎn)換器概述及單片機(jī)接口的一般 特點(diǎn) A/D 轉(zhuǎn)換器是一種用來將連續(xù)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進(jìn)制數(shù)的器件，其工作原理方框圖如圖 34 所示 。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器+_電 源模 擬 輸 入（ V i n ）參 考 電 壓（ V r e f ）數(shù) 字 輸 出（ D n . . D 0 ） 圖 34 A／ D轉(zhuǎn)換器原理方框圖 由圖中可以看出， A／ D 轉(zhuǎn)換器的輸入有兩種，即模擬輸入信號(hào) Vin 和參考電壓 Vref；其輸出時(shí)一組二進(jìn)制數(shù)?？梢哉J(rèn)為， A／ D 轉(zhuǎn)換器是一個(gè)將模擬信號(hào)值編制成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼的編碼器。 常用的 A／ D 轉(zhuǎn)換器有：雙積分式、逐位比較式及秉性比較時(shí)幾種。 如圖 35 所示，一個(gè)完整的 A／ D 轉(zhuǎn)換器應(yīng)該包含這樣的一些輸入、輸出信號(hào) 。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器V r e f模 擬 輸 入V c cV s s數(shù)據(jù)忙啟動(dòng)允 許輸 出 圖 35 A／ D轉(zhuǎn)換器的輸入位置 （ 1） 模擬 輸入信號(hào) Vin 和參考電壓 Vref （ 2） 數(shù)字輸出信號(hào) （ 3） 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換新號(hào)，輸入 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 （ 4） 轉(zhuǎn)換完成信號(hào)或者 “忙 ”信號(hào)，輸出 （ 5） 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入 為了與單片機(jī)接口，必須設(shè)置圖所示的一些數(shù)據(jù)輸入接口、狀態(tài)輸入接口及控制輸出接口等。 首先，單片機(jī)通過控制口發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，命令 A／ D 轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換，肉厚單片機(jī)通過狀態(tài)讀入轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，并判斷它是否轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU 發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，將裝換完成的數(shù)據(jù)讀入。 ADC0809 簡介 圖 36是 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，圖 37 ADC0809 引腳圖 。 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A／ D 轉(zhuǎn)換器，它由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A／ D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A／ D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A／ D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 78路模擬量開關(guān)8 路A / D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器地 址 鎖 存器 與 譯 碼器ABCA L E+ E EO ES T A R TC L KD 0D 1D 2D 3D 5D 6D 7D 4E O C 圖 36 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 數(shù)字部分定義如下： ADDA、 ADDB、 ADDC:模擬通道的地址選擇線，輸入。信號(hào)單極性，電壓范基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圍 是 0V－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大。 ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入。由低到高的正跳變有效，此時(shí)鎖存地址選擇先的狀態(tài)，從而選通相應(yīng)的模擬通道，一邊進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 A、 B、 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 的一路模擬 量輸入。通道選擇表如表 33所示 。 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714l s b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f ()16E N A B L E9S T A R T6re f (+ )12C L O C K10A D C 0 8 0 9 圖 37 ADC0809引腳圖 表 33通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 INO－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 21～ 28： 8 位數(shù)量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC:3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 ALE:地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換）。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809 的工作過程： 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn) 換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 鍵盤輸入部分 矩陣式鍵盤 在 鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4= 16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一 倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，列線通過電基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 獨(dú)立式鍵 盤 獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的安檢工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單，但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 在此系統(tǒng)中，查看電壓 、電流只需要兩個(gè)按鍵，比較簡單，所以就采用獨(dú)立式按鍵接口電路。 LED 顯示部分 LED 顯示屏是二十世紀(jì)八十年代后期在全球迅 速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。它具有可靠性高、使用壽命長、性能價(jià)格比較高等特點(diǎn)。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED數(shù)碼顯示清晰、成本低廉，配置靈猴，與單片機(jī)接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管是有發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對(duì)應(yīng) a～ g 筆端構(gòu)成 “日 ”字形，另一個(gè)發(fā)光二極管