【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ”等操作。對(duì)半字節(jié)（4 位）和雙字節(jié)（16 位）類型數(shù)據(jù)也可進(jìn)行操作。AT89C51 是一種低功耗，高性能的片內(nèi)含有 4KB 快閃可編程/ 擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的 8 位COMS 微控制器，使用高密度，非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造，并且與 80C51 引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的 FPEROM 允許在線編程或采用通用的非易失存儲(chǔ)編程器對(duì)內(nèi)存重復(fù)編程。 將具有多種功能的 8 位 CPU 與 FPEROM 結(jié)合在一個(gè)芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又便宜的方案，其性能價(jià)格比遠(yuǎn)高于 8751。由于片內(nèi)帶 EPROM 的 87C51 價(jià)格偏高，而片內(nèi)帶 FPEROM 的89C51 價(jià)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(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 高密度非易失內(nèi)8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(gè)芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C51 是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C51 機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示。圖 . MCS51 單片機(jī)內(nèi)部機(jī)構(gòu)框圖 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可以使 MCS51 單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位的主要功能是把 PC 初始化為 0000H 使 MCS51 單片機(jī)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(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)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(dòng)。此外，復(fù)位操作對(duì)寄存器也有影響。MCS51 片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 。復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲，在每個(gè)機(jī)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(hào)。復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種，本次設(shè)計(jì)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。RST 片內(nèi)復(fù)位電阻斯密特觸發(fā)器復(fù)位電路+5VCRST MCS51單片機(jī)1kΩ+5V200Ω圖 按鍵電平復(fù)位電路9圖 MCS51 的片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)2. 4. 3 時(shí)鐘電路MCS51 單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，MCS51 單片機(jī)應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下，嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各個(gè)信號(hào)的關(guān)系。時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。其電路如圖 和 所示。MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。外部時(shí)鐘電路是使用外部振蕩脈沖信號(hào)，常用于 MCS51 單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。當(dāng)使用內(nèi)振蕩器時(shí)，XTAL1 和 XTAL2 引腳還能為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時(shí)鐘，但需要加驅(qū)動(dòng)能力，因此本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路。圖 MCS51 外部時(shí)鐘方式的電路VssXTAL1XTAL2外部時(shí)鐘信號(hào)TTLVccMCS51單片機(jī)圖 MCS51 內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路XTAL2XTAL1至內(nèi)部時(shí)鐘電路晶振12MHZMCS51 單片機(jī)30PF30PF103 功能模塊電路設(shè)計(jì) 波 形 產(chǎn) 生 電 路 的 設(shè) 計(jì)本設(shè)計(jì)主要是通過(guò) 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(guò)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(guò)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(shí)際應(yīng)用中，對(duì)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(gè)由運(yùn)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(jí)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(lái)進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，因此轉(zhuǎn)換速度較快。兩級(jí)寄存器可以進(jìn)一步提高 D/A 轉(zhuǎn)換器的速度，這是因?yàn)樵?8 位 DAC 寄存器輸出的同時(shí)，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(jí)緩沖寄存器（實(shí)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(hào)，低電平有效。2 腳為輸入寄存器寫選通信號(hào)，低電平有效。17 腳為數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，低電平有效。18 腳為 DAC 寄存器的寫選通信號(hào)，低電平有效。19 腳為輸入鎖存允許信號(hào)，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 111時(shí) Iout1 最大，全為 0 時(shí) 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(duì)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(diǎn)。10 腳為數(shù)字地，為芯片數(shù)字電路接地點(diǎn)。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(yùn)放的回饋電阻。在使用時(shí)，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(hù)地點(diǎn)匯合，一點(diǎn)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(shí)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(jì)鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段。在鍵閉合測(cè)試，檢查是否有鍵閉合去抖動(dòng)。當(dāng)測(cè)試到有鍵閉合后，需進(jìn)行去抖動(dòng)處理。由于按鍵閉