【文章內(nèi)容簡介】 能價格比遠(yuǎn)高于 8751。由于片內(nèi)帶 EPROM 的 87C51 價格偏高，而片內(nèi)帶 FPEROM 的 89C51價格低且與 INTEL80C51 兼容，這就顯示出了 89C51 的優(yōu)越性。 AT89C51 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(fù)擦除 100 次 。該器件采用 ATMEL 高密度非易失內(nèi)存制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍內(nèi)存組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C51是它的一種精簡版本。 AT89C51 機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高 8 且價廉的方案。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。 圖 . MCS51 單片機內(nèi)部機構(gòu)框圖 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2 個機器周期以上的高電平信號，就可以使 MCS51 單片機復(fù)位。復(fù) 位的主要功能是把 PC 初始化為0000H 使 MCS51 單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化以外，當(dāng)由程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵重新啟動。此外，復(fù)位操作對寄存器也有影響。 MCS51 片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)見圖 。復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種，本次設(shè)計采用按鈕電 平復(fù)位方式。其電路如圖 所示。 復(fù)位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF寄存器狀態(tài)不確定。 圖 MCS51的片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu) RST 片內(nèi) 復(fù)位 電阻 斯密特 觸發(fā)器 復(fù)位電路 +5V C RST MCS51 單片機 1kΩ +5V 200Ω 圖 按鍵電平復(fù)位電路 9 2. 4. 3 時鐘電路 MCS51 單片機本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)， MCS51 單片機應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下，嚴(yán)格的按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各個信號的關(guān)系。時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此 ，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種是外部時鐘方式。其電路如圖 和 所示。 MCS51 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為芯片引腳 XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外部時鐘電路是使用外部振蕩脈沖信號，常用于 MCS51 單片機同時工作，以便于同步。當(dāng)使用內(nèi)振蕩器時， XTAL1和 XTAL2引腳還能 為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時鐘，但需要加驅(qū)動能力，因此本次設(shè)計采用內(nèi)部時鐘電路。 圖 MCS51外部時鐘方式的電路 Vss XTAL1 XTAL2 外部時鐘信號 TTL Vcc MCS51 單片機 圖 MCS51內(nèi)部時鐘方式的電路 XTAL2 XTAL1 至 內(nèi) 部 時鐘電 路 晶振 12 MHZ MCS51 單片機 30PF 30PF 10 3 功能模塊電路設(shè)計 波形產(chǎn)生電路的設(shè)計 本設(shè)計主要是通過 AT89C51 和 DAC0832 組成的 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出方波，經(jīng)積分電路后產(chǎn)生波形。并通過鍵盤進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)，用 4 位 LED 進(jìn)行頻率的顯示。 D/A 轉(zhuǎn)換器 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出的是模擬量。轉(zhuǎn)換過程是先將MCS51送到 D/A轉(zhuǎn)換器的各位二進(jìn)制數(shù)，按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬分量，然后再以疊法把各模擬分量相加，其和 就是 D/A 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 D/A 轉(zhuǎn)換器有兩種輸出形式，一種是電壓輸出形式，即給 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，而輸出為電壓。另一種是電流輸出形式，即輸出為電流。在實際應(yīng)用中，對于電流輸出的 D/A 轉(zhuǎn)換器，如需要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個由運算放大器構(gòu)成的 IV 轉(zhuǎn)換電路，將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。 DAC0832 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器及邏輯控制單元等功能部件所組成。其中， 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器是核心部件，它的內(nèi)部采用了256 級的倒 R—2R 電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)，由電流開關(guān)電路控制基準(zhǔn)電壓 VREF，提供電阻網(wǎng)絡(luò)的電流來進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，因此轉(zhuǎn)換速度較快。兩級寄存器可以進(jìn)一步提高 D/A 轉(zhuǎn)換器的速度，這是因為在 8 位 DAC 寄存器輸出的同時， 8 位輸入寄存器可以接收新的數(shù)據(jù)。 DAC0832 采用 R2RT 型電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)，由二級緩沖寄存器（實為鎖存器）和 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路組成。 圖 為 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 1 腳為輸入寄存器選擇信號，低電平有效。 2腳為輸入寄存器寫選通信號，低電平有效。 17 腳為數(shù)據(jù)傳送控制信號，低電平有效。 18 腳為 DAC 寄存器的寫選通信號，低電平有效。 19 腳為輸入鎖存允許信號，高電平有效。 DI0～ DI7 為 8 位數(shù)字輸入端， DI0 為最低端， DI7 為最高端。11 腳為 DAC 電流輸出端 1，為數(shù)字輸入端邏輯電平為 1 的各位輸出電流之和，DAC 寄存器內(nèi)容隨輸入端代碼線性變化， DAC 寄存器的內(nèi)容為全 1 時 Iout1 最 11 大，全為 0 時 Iout1 最小。 12 腳為電流輸出端 2， Iout2 等于常數(shù)減去 Iout1，即Iout1+Iout2=常數(shù)。此常數(shù)對應(yīng)于一固定基準(zhǔn)電壓的滿量程電流。 8 腳為基準(zhǔn)電源輸入端。 Vref 一般在 10～ 10V 范圍內(nèi)，由外電路提供。 20 腳為邏輯電源輸入端，取值范圍為 +5～ +15V， +15V 最佳。 3 腳為模擬地，為芯片模擬電路接地點。 10腳為數(shù)字地，為芯片數(shù)字電路接地點。 Rfb 為回饋電阻，制作在芯片內(nèi)部，用作DAC 提供輸出電壓的運放的回饋電阻。在使用時，如環(huán)境電磁干擾不嚴(yán)重的情況下模擬地可與數(shù)字地相連。否則應(yīng)分別走線，在保護地點匯合，一點接地。 圖 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 1）數(shù)字輸入端具有雙重緩沖功能，可以雙緩沖、單緩沖或直通數(shù)字輸入。 （ 2）與所有通用微處理器可直接接口。 （ 3）滿足 TTL 電平規(guī)范的邏輯輸入。 （ 4）分辨率為 8 位，滿刻度誤差 177。1LSB，建立時間為 1μs，功耗 20mW。 （ 5）電壓輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器。 鍵盤輸入電路設(shè)計 鍵盤在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中能實現(xiàn)向單片機輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機的主要手段。在鍵閉合測試，檢查是否有鍵閉合去抖動。當(dāng)測試到有鍵閉合后，需進(jìn)行去抖動處理。由于按鍵閉合時的機械彈 性作用，按鍵閉合時不會馬上穩(wěn)定接通，按鍵斷開時也不會馬上斷開，由此在按鍵閉合與斷開的瞬間，會出現(xiàn)電壓抖動。鍵盤抖動的時間一般為 5～ 10ms，抖動現(xiàn)象會引起 CPU 對一次鍵操作進(jìn)行多次處理，從而可能產(chǎn)生錯誤，因而必須設(shè)法消除抖動的不良后果。通過去抖動處理，可以得到按鍵閉合與斷開的穩(wěn)定狀態(tài)。去抖動的方法有硬件與軟件兩種：硬件方法是加去抖動電路，如可通過 RS 觸發(fā)器實現(xiàn)硬件去抖動；軟 12 K1 K2 K3 單 片 機 件方法是在第一次檢測到鍵盤按下后，執(zhí)行一段 10ms 的延遲子程序后再確認(rèn)該鍵是否確實按下，躲過抖動，待信號穩(wěn)定之后，再進(jìn)行鍵掃描。通常多采 用軟件方法。 按照鍵盤與單片機的連接方式可分為獨立式鍵盤與矩陣式鍵盤。獨立式鍵