【文章內(nèi)容簡介】 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 P 3 口 驅(qū) 動 器 P 1 口 驅(qū) 動 器 P 2 口 驅(qū) 動 器 P 0 口 驅(qū) 動 器R A M 地 址 寄 存 器A RR A M1 2 8 字 節(jié)P 0 口鎖 存 器P 2 口鎖 存 器P 1 口鎖 存 器P 3 口鎖 存 器堆 棧 指 針S PS C O N S B U F P C O NT C O N T M O D T L 0 T L 1 T H 0 T H 1I E I PR O M4 K 字 節(jié)暫 存 器 2A C CBP S WA L U暫 存 器 1指 令 寄 存 器 I R指 令 譯 碼 器 I D定 時 與 控 制D P H D P LP C 增 量 器程 序 計 數(shù) 器 P C地 址 寄 存 器 A R緩 沖 器振 蕩 器R S TE A A L E P S E NX T A L 1X T A L 2V S SV C C西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 6頁 6 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓 GND：接地 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時， 將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其 特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） 西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 7頁 7 單片機引腳圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 DAC0832 是一個 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器，為 DAC0830 的一種。 DAC0832 內(nèi)部主要由 8 為輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器和控制邏輯電路組成。由于DAC0832 與單片機接口方便，其轉(zhuǎn)換與控制較易實現(xiàn)，所以在實際工作中有其重要的作用，使用的也較為頻繁。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖所示。 西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 8頁 8 DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DAC0832 的引腳圖 DAC0832 是 D/A 轉(zhuǎn)換器的一類，屬電流型，所以后要跟著 I/V 轉(zhuǎn)換。數(shù)字輸入端可以有單緩沖、雙緩沖或直通方式 輸入。 當引腳 1WR 、 2WR 、 CS 、 XFER 直接接地時， ILE 接電源， DAC0832 處于直通工作方式。這種狀態(tài)下，有輸入就立即有輸出，處理方式簡單，但只能通過獨立的 I/O西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 9頁 9 接口連接。 當連接 ILE、 1WR 、 2WR 、 CS 和 XFER 引腳，使得兩鎖存器分別工作在直通與受控狀態(tài)，或者兩個同事被控制，則 DAC0832 處于單緩沖工作方式 [1]。只要數(shù)據(jù)DAC0832 寫入 8 位輸入鎖存器，就立即開始轉(zhuǎn)換。 雙緩沖方式即將對 8 位 DAC 寄存器與對鎖存器的控制分開進行，占用的 I/O 口相對較大。 DAC0832 結(jié)構(gòu)： (1) D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， TTL 電平，有效時間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯 )； (2) ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效； (3)CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低 電平有效； (4)WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由ILE、 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當 LE1 為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1 的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存； (5)XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； (6) WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由WR XFER 的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當 LE2 為高電平時， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的 內(nèi)容打入 DAC 寄存器并開始D/A 轉(zhuǎn)換。 (7)IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化； (8)IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； (9)Rfb：反饋信號輸入線，改變 Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； (10) Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； (11) VREF：基準電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； (12) AGND：模擬信號地 (13 )DGND：數(shù)字信號地 西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 10 頁 10 示波器顯示 下圖即為 Proteus 的示波器， 下圖 中右 下腳帶有波形的為示波器原理圖，其中 A和 B分別為示波器的 channel1（ ch1）和 channel2（ ch2）輸入口，想用 ch1 就接 A，同理，想用 ch2 就接 B。 我們調(diào)試示波器時，會有這樣的經(jīng)驗，波形水平漂移，一般首先判斷是否觸發(fā)信號的問題。示波器只是簡單地顯示與觸發(fā)時間相關(guān)的采樣內(nèi)容，它不停的觸發(fā)，每次觸發(fā)時，它都會采樣待測波形，將點放在屏幕上，不會試圖在各點之間畫線。如果觸發(fā) 器和輸入波形是穩(wěn)定的，則一組點會緊密排列成一根與待測信號近似的波形曲線；如果由于垂直噪聲或時序抖動等問題，觸發(fā)時間或波形是不穩(wěn)定的，屏幕就會顯示一組點的漂移。 其他元器件說明 晶振電路使用 12MHZ 的晶體振蕩器， 30PF 的電容。復位電路采用 10UF 的電容，10K 的電阻。波形指示區(qū)采用四個綠色 LED 燈。頻率顯示器電路中除 3個 7段數(shù)碼管外還使用了 3個三極管。波形信號的放大電路上采用了兩個放大器。 西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 11 頁 11 主要元器件列表： 原件名稱 備注 元件名稱 備注 單片機 AT89C51 LED 燈 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 運算放大器 鎖存器 74LS373 三極管 NPN 并行接口芯片 8255A 晶振 12MH 示波器 7 段數(shù)碼管 共陰極 第四章 硬件設(shè)計 工作原理 本系統(tǒng)由單片機 AT89C51 對不同的模塊進行統(tǒng)一調(diào)配控制以達到設(shè)計目的。首先是輸入模塊，為節(jié)省引腳，此處設(shè)計為４４矩陣鍵盤。軟件選用反轉(zhuǎn)法掃描。此功能由 P１口控制。數(shù)據(jù)讀入后，經(jīng)單片機程序分析，分別控制三個輸出部分： ○ 1.四個 LED 燈，通過其亮滅顯示當前輸出的波形類型，此功能由 、 、 、 四個引腳控制； ○2．三個共陰極數(shù)碼顯示管，用以顯示當前波形的頻率 。 ○3 ．示波器。 P0 口分時復用，控制數(shù)碼管顯示后對數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 輸出波形數(shù)據(jù)，信號經(jīng)放大電路放大，然后送至示波器顯示。 外圍原件此處省略不講，軟件部分見下章。 西南交通大學本科課程設(shè)計（論文） 第 12 頁 12 單片機及外圍電路設(shè)計 如圖所示，晶振頻率為 12MHz，電容 C C2 均為 10uF。復位電路中，電容C3 的作用是在按鈕按下時儲存電能，電阻 R11