【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口線(xiàn)上的內(nèi)容在整個(gè)運(yùn)行期間不變。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 口接收高位地址和其它控制 信號(hào)。 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(dòng) 4 個(gè) TTL 電路。對(duì) P3 口寫(xiě)如 “1”時(shí)，它們被內(nèi)部電阻拉到高電平并可作為輸入端時(shí)，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(shù)學(xué)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(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信 號(hào)。 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)震蕩器工作時(shí)， RET 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG ： 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 以時(shí)鐘震蕩頻率的1/16 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。如果必要，可對(duì)特殊寄存器區(qū)中的 8EH單元的 D0 位置禁止 ALE 操作。這個(gè)位 置后只有一條 MOVX 和 MOVC 指令A(yù)LE 才會(huì)被應(yīng)用。此外，這個(gè)引腳會(huì)微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。 PSEN： 程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 EA/VPP： 外部訪(fǎng)問(wèn)允許。欲使中央處理器僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)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(chǔ)器中的指令。第六章 硬件電路設(shè)計(jì) 13 閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電壓 VPP，當(dāng)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(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2： 震蕩器反相放大器的輸出端。 時(shí)鐘震蕩器 :AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)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(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(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。對(duì)外接電容 C1， C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)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(hù)也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路如圖示。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。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器后作為內(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(méi)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。 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(guó)國(guó)家半導(dǎo)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(shù)學(xué)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(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)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?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs(時(shí)鐘為 640kHz 時(shí) )， 130μs（時(shí)鐘為 500kHz） 4）單個(gè)＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿(mǎn)刻度校準(zhǔn)。 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(xiàn)，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)，此端輸出一第六章 硬件電路設(shè)計(jì) 15 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(kāi)輸出三態(tài)門(mén)，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： 接 地。 原理圖 圖 632 顯示模塊 LED 數(shù)碼管 ⑴ LED 基本結(jié)構(gòu) LED 是發(fā)光二極管顯示器的縮寫(xiě)。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、與單片機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。 LED 顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件 [6]。在單片機(jī)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(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段，其中 7 個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光二極管排列成“日”字形，另一個(gè)圓點(diǎn)形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，其通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示各種數(shù)字。 LED 引腳排列如下淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 圖 641 所示 : 圖 641 LED 引腳排列 ⑵ LED 數(shù)碼管 的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)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(hào)不同的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計(jì)中，選擇 4位一體的數(shù)碼型 LED 顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng)“ 4LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，即個(gè)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(gè)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(diǎn) 引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由 4 個(gè)單獨(dú)的 LED 組成，每個(gè) 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(duì)于這種結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)掃描方式（將所有數(shù)碼管的段選線(xiàn)并聯(lián)在一起，用一個(gè) I/O 接口控制）顯示。 ⑶ LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式，對(duì)于 LED 數(shù)碼第六章 硬件電路設(shè)計(jì) 17 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(zhuān)門(mén)的 硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示字符碼的轉(zhuǎn)換。 軟件譯碼就是編寫(xiě)軟件譯碼程序，通過(guò)譯碼程序來(lái)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(shè)計(jì)系統(tǒng)中為了簡(jiǎn)化硬件線(xiàn)路設(shè)計(jì)， LED 譯碼采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)采用的是共陰極 LED，其對(duì)應(yīng)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(jī)接口設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)的并行口不 能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專(zhuān)用的驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路能力差，即負(fù)載能力不夠時(shí)，顯示器亮度就低，而且驅(qū)動(dòng)電路長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行容易損壞，因此， LED 顯示器的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。 為了簡(jiǎn)化數(shù)字式直流電壓表的電路設(shè)計(jì)，在 LED 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)上，可以利用單片機(jī) P0 口上外接的上拉電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，即將 LED 的 AG 段顯示引腳和 DP 小數(shù)點(diǎn)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(dòng)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(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 圖 643 LED 與單片機(jī)接口間的設(shè)計(jì) 第七章 總體電路 19 第七章 總體 電路 總體 電路 經(jīng)過(guò)以上的設(shè)計(jì)過(guò)程，可設(shè)計(jì)出 基于單片機(jī)的 簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓 表硬件電路原理圖如圖 711 所示。 圖 711 簡(jiǎn)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(hào)通過(guò)變阻器 VR1 分壓后由ADC0809 的 IN0 通道進(jìn)入（由于使用的 IN0 通道，所以 ADDA,ADDB,ADDC均接低電平），經(jīng)過(guò)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換后，產(chǎn)生相應(yīng)的數(shù)字量經(jīng)過(guò)其輸出通道 D0D7傳送給 AT89C51 芯片的 P1 口， AT89C51 負(fù)責(zé)把接收到的數(shù)字量經(jīng)過(guò)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(shí)它還通過(guò)其四位 I/O口 、 、 、 。此外 ， AT89C51還控制 ADC0809 的工作。 其中，單片機(jī) AT89C51 通過(guò)定時(shí)器中斷從 輸出方波，接到 ADC0809 的 CLOCK, 發(fā)正脈沖啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換， 檢測(cè)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(jié)果送給 LED顯示出來(lái) [3]。 簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表的硬件電路已 經(jīng)設(shè)計(jì)完成，就可以選取相應(yīng)的芯片和元器件，利用 Proteus 軟件繪制出硬件的原理，并仔細(xì)地檢查修改，直至形成完善的硬件原理圖。但要真正實(shí)現(xiàn)電路對(duì)電壓的測(cè)量和顯示的功能，還需要有相應(yīng)的軟件配合，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 第八章 軟件設(shè)計(jì) 匯編流程圖 開(kāi)始 系統(tǒng)初始化 啟動(dòng) 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(jié)束？ Y N 第八章 軟件設(shè)計(jì) 21 匯編程序 。初始化定義 LED1 EQU 30H LED2 EQU 31H LED3 EQU 32H。存放三個(gè)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(dòng)轉(zhuǎn)換 JNB EOC,$。等待轉(zhuǎn)換結(jié)束 SETB OE。允許輸出信號(hào) MOV ADC,P1。暫存 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 CLR OE。關(guān)閉輸出 MOV A,ADC。將轉(zhuǎn)換結(jié)果放入 A