【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(chǔ)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(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 P 3 口 驅(qū) 動(dòng) 器 P 1 口 驅(qū) 動(dòng) 器 P 2 口 驅(qū) 動(dòng) 器 P 0 口 驅(qū) 動(dòng) 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(shí) 與 控 制D P H D P LP C 增 量 器程 序 計(jì) 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(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 6頁(yè) 6 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)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(shí)鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓 GND：接地 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1口： P1口是一個(gè)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(shí)， 將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)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(gè)TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) 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(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 7頁(yè) 7 單片機(jī)引腳圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 DAC0832 是一個(gè) 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(jī)接口方便，其轉(zhuǎn)換與控制較易實(shí)現(xiàn)，所以在實(shí)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(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 8頁(yè) 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(dāng)引腳 1WR 、 2WR 、 CS 、 XFER 直接接地時(shí)， 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(jiǎn)單，但只能通過獨(dú)立的 I/O西南交通大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 9頁(yè) 9 接口連接。 當(dāng)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(gè)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(duì) 8 位 DAC 寄存器與對(duì)鎖存器的控制分開進(jìn)行，占用的 I/O 口相對(duì)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(shí)間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò) )； (2) ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； (3)CS：片選信號(hào)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(fù)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(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； (5)XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； (6) WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由WR XFER 的邏輯組合產(chǎn)生 LE2，當(dāng) LE2 為高電平時(shí)， DAC 寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化， LE2 的負(fù)跳變時(shí)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(hào)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(zhǔn)電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； (12) AGND：模擬信號(hào)地 (13 )DGND：數(shù)字信號(hào)地 西南交通大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 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(shí)，會(huì)有這樣的經(jīng)驗(yàn)，波形水平漂移，一般首先判斷是否觸發(fā)信號(hào)的問題。示波器只是簡(jiǎn)單地顯示與觸發(fā)時(shí)間相關(guān)的采樣內(nèi)容，它不停的觸發(fā)，每次觸發(fā)時(shí)，它都會(huì)采樣待測(cè)波形，將點(diǎn)放在屏幕上，不會(huì)試圖在各點(diǎn)之間畫線。如果觸發(fā) 器和輸入波形是穩(wěn)定的，則一組點(diǎn)會(huì)緊密排列成一根與待測(cè)信號(hào)近似的波形曲線；如果由于垂直噪聲或時(shí)序抖動(dòng)等問題，觸發(fā)時(shí)間或波形是不穩(wěn)定的，屏幕就會(huì)顯示一組點(diǎn)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(fù)位電路采用 10UF 的電容，10K 的電阻。波形指示區(qū)采用四個(gè)綠色 LED 燈。頻率顯示器電路中除 3個(gè) 7段數(shù)碼管外還使用了 3個(gè)三極管。波形信號(hào)的放大電路上采用了兩個(gè)放大器。 西南交通大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 11 主要元器件列表： 原件名稱 備注 元件名稱 備注 單片機(jī) AT89C51 LED 燈 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 運(yùn)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(jì) 工作原理 本系統(tǒng)由單片機(jī) AT89C51 對(duì)不同的模塊進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配控制以達(dá)到設(shè)計(jì)目的。首先是輸入模塊，為節(jié)省引腳，此處設(shè)計(jì)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(jī)程序分析，分別控制三個(gè)輸出部分： ○ 1.四個(gè) LED 燈，通過其亮滅顯示當(dāng)前輸出的波形類型，此功能由 、 、 、 四個(gè)引腳控制； ○2．三個(gè)共陰極數(shù)碼顯示管，用以顯示當(dāng)前波形的頻率 。 ○3 ．示波器。 P0 口分時(shí)復(fù)用，控制數(shù)碼管顯示后對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 輸出波形數(shù)據(jù)，信號(hào)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(xué)本科課程設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 12 單片機(jī)及外圍電路設(shè)計(jì) 如圖所示，晶振頻率為 12MHz，電容 C C2 均為 10uF。復(fù)位電路中，電容C3 的作用是在按鈕按下時(shí)儲(chǔ)存電能，電阻 R11