【文章內(nèi)容簡介】 存儲器時， P2 口線 上的內(nèi)容在整個運行期間不變。閃爍編程或校驗時， P2 口接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部電阻的 8 位雙向 I/O 口， P3 口輸出緩沖故可驅(qū)動 4 個 TTL 電路。對 P3 口寫如 “1”時，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示： 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 12 端口引腳 第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD P3 口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗的控制信號。 RST： 復位輸入。當震蕩器工作時， RET 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復位。 ALE/ PROG ： 當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 以時鐘震蕩頻率的1/16 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈 沖。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的 8EH單元的 D0 位置禁止 ALE 操作。這個位置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令ALE 才會被應用。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 PSEN： 程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C51由外部程序存儲器讀取指令時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 EA/VPP： 外部訪問允許。欲使中央處理器僅訪問外部程序存儲器， EA端必須保持低電平。需要注意的是 ：如果加密位 LBI 被編程，復位時內(nèi)部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。第六章 硬件電路設計 13 閃爍存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VPP。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 震蕩器反相放大器的輸出端。 時鐘震蕩器 :AT89C51 中有一個用于構成內(nèi)部震蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該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石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自然震蕩器。 外接石英晶體及電容 C1， C2 接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)震蕩電路。對外接電容 C1， C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(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，我們推薦電容使用 30PF177。10PF，而如果使用陶瓷振蕩器建議選擇40PF177。10PF。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個 2 分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時 鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。 電路內(nèi)部振蕩 外部振蕩電路 圖 622 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 芯片的介紹和選擇 ADC0809 芯片 ADC0809 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的 CMOS 工藝 8 通道， 8 位逐次逼淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 14 近式 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一個 8 通道多路開關，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通 8 路模擬輸入信號中的一個進行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國內(nèi)應用最廣泛的 8 位通用 A/D 芯片 。 圖 631 引腳圖 (1)主要特性 1） 8 路輸入通道， 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕? 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs(時鐘為 640kHz 時 )， 130μs（時鐘為 500kHz） 4）單個＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85 攝氏度 7）低功耗，約 15mW。 (2)外部特性（引腳功能） IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 DB0DB7： 8 位數(shù)字量輸出端。 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，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換）。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結束信號，輸出，當 A／ D 轉(zhuǎn)換結束時，此端輸出一第六章 硬件電路設計 15 個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE： 數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當 A／ D 轉(zhuǎn)換結束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK： 時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）： 基準電壓。 Vcc： 電源，單一＋ 5V。 GND： 接 地。 原理圖 圖 632 顯示模塊 LED 數(shù)碼管 ⑴ LED 基本結構 LED 是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。 LED 由于結構簡單、價格便宜、與單片機接口方便等優(yōu)點而得到廣泛應用。 LED 顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件 [6]。在單片機中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。 LED七段數(shù)碼顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成顯示字段，其中 7 個長條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 16 顯示小數(shù)點用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。 LED 引腳排列如下圖 641 所示 : 圖 641 LED引腳排列 ⑵ LED 數(shù)碼管 的選擇 在應用系統(tǒng)中，設計要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號不同的 LED 顯示器供選擇，在本設計中，選擇 4位一體的數(shù)碼型 LED 顯示器，簡稱“ 4LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，即個位，后兩位顯示電壓的小數(shù)位。 4LED 顯示器引腳如圖所示，是一個共陰極接法的 4 位 LED 數(shù)碼顯示管，其中 a， b， c， e， f， g 為 4 位 LED 各段的公共輸出端， 4 分別是每一位的位數(shù)選端， dp 是小數(shù)點引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結構是由 4 個單獨的 LED 組成，每個 LED 的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。 圖 642 4位 LED引腳 對于這種結構的 LED 顯示器，它的體積和結構都符合設計要求，由于 4位 LED 陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部連接在一起，所以必須使用動態(tài)掃描方式（將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，用一個 I/O 接口控制）顯 示。 ⑶ LED 譯碼方式 第六章 硬件電路設計 17 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對應的字段碼的方式，對于 LED 數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。 硬件譯碼是指利用專門的硬件電路來實現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序 [3]。 本設計系統(tǒng)中為了簡化硬件線路設計， LED 譯碼采用軟件編程來實現(xiàn)。由于本設計采用的是共陰極 LED，其對應的字符和字段碼如下表所示。 共陰極字段碼表 顯示字符 共陰極字段碼 0 3FH 1 06H 2 5BH 3 4FH 4 66H 5 6DH 6 7DH 7 07H 8 7FH 9 6FH LED 數(shù)碼管 與單片機接口設計 由于單片機的并行口不能直接驅(qū)動 LED 顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作 [7]。 如果驅(qū)動電路能力差，即負載能力不夠時，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動電路長期在超負荷下運行容易損壞，因此， LED 顯示器的驅(qū)動電路設計是一個非常重要的問題。 為了簡化數(shù)字式直流電壓表的電路設計，在 LED 驅(qū)動電路的設計上，可以利用單片 機 P0 口上外接的上拉電阻來實現(xiàn)，即將 LED 的 AG 段顯示引腳和 DP 小數(shù)點顯示引腳并聯(lián)到 P0 口與上拉電阻之間，這樣，就可以加大 P0口作為輸出口德驅(qū)動能力，使得 LED 能按照正常的亮度顯示出數(shù)字，如圖 643所示。 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 18 圖 643 LED與單片機接口間的設計 第七章 總體電路 19 第七章 總體 電路 總體 電路 經(jīng)過以上的設計過程，可設計出 基于單片機的 簡易數(shù)字直流電壓 表硬件電路原理圖如圖 711 所示。 圖 711 簡易數(shù)字電壓表電路圖 此 電路的工作原理是： +5V 模擬電壓信號通過變阻器 VR1 分壓后由ADC0809 的 IN0 通道進入（由于使用的 IN0 通道，所以 ADDA,ADDB,ADDC均接低電平），經(jīng)過模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應的數(shù)字量經(jīng)過其輸出通道 D0D7傳送給 AT89C51 芯片的 P1 口， AT89C51 負責把接收到的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生正確的 7 段數(shù)碼管的顯示段碼傳送給四位 LED，同時它還通過其四位 I/O口 、 、 、 。此外 ， AT89C51還控制 ADC0809 的工作。 其中，單片機 AT89C51 通過定時器中斷從 輸出方波，接到 ADC0809 的 CLOCK, 發(fā)正脈沖啟動 A/D 轉(zhuǎn)換， 檢測A/D 轉(zhuǎn)換是否完成，轉(zhuǎn)換完成后， 置高從 P1 口讀取轉(zhuǎn)換結果送給 LED顯示出來 [3]。 簡易數(shù)字直流電壓表的硬件電路已經(jīng)設計完成，就可以選取相應的芯片和元器件，利用 Proteus 軟件繪制出硬件的原理，并仔細地檢查修改，直至形成完善的硬件原理圖。但要真正實現(xiàn)電路對電壓的測量和顯示的功能，還需要有相應的軟件配合，才能達到設計要求。 淮安信息職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 20 第八章 軟件設計 匯編流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換 采集 A/D 轉(zhuǎn)換值 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 Y 調(diào)用顯示 三位是否顯示完？完？ 讀電壓值 Y N END 程序流程圖 轉(zhuǎn)換結束？ Y N 第八章 軟件設計 21 匯編程序 。初始化定義 LED1 EQU 30H LED2 EQU 31H LED3 EQU 32H。存放三個數(shù)碼管的段碼 ADC EQU 35H。存放轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù) ST BIT OE BIT EOC BIT 。定義 ADC0809 的功能控制引腳 ORG 0000H LJMP MAIN。跳轉(zhuǎn)到主程序執(zhí)行 ORG 0030H 。主程序，各寄存器初始化， ADC0809 采集數(shù)據(jù)和調(diào)用顯示主程序； MAIN: MOV LED1,00H MOV LED2,00H MOV LED3,00H。寄存器初始化 CLR SETB CLR 。選擇 ADC0809 的通道 2 WAIT: CLR ST SETB ST CLR ST。在脈沖下降沿啟動轉(zhuǎn)換 JNB EOC,$。等待轉(zhuǎn)換結束 SETB OE。允許輸出信號 MOV ADC,P1。暫存 A/D 轉(zhuǎn)換結果 CLR OE。關閉輸出 MOV A,ADC。將轉(zhuǎn)換結果放入 A 中，準備個 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換