【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 00k100k100k1k1000p68p5p47p1u2S C 1906T1D1AV C C畢業(yè)論文 4 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制電路 系統(tǒng)采用的微控制器是 ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗、高性能單片機(jī) AT89S52，它有 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出 （ I/O） 端口，片內(nèi)含 8k bytes的可重復(fù)編程的Flash 存儲(chǔ)器和 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （ RAM）， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 1個(gè)全雙工串行通信口，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)。 AT89S52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。其 將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89S52單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、并行 I/O 口、串行 I/O 口和中斷系統(tǒng)等幾大單元以及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線三大總線構(gòu)成。圖 41 為單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 [13]。 (1) 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，能處理 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸 入輸出功能等操作。 (2) 程序存儲(chǔ)器 AT89S52共有 8KB 個(gè) E2PROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 (3) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM） AT89S52內(nèi)部有 128個(gè) 8位用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問(wèn)，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 畢業(yè)論文 端 口 0 驅(qū) 動(dòng) 器 端 口 2 驅(qū) 動(dòng) 器R A M（ 1 2 8 8 ）端 口 0 鎖 存 器 端 口 2 鎖 存 器R O M（ 4 K 8 ） 程 序 地 址 寄 存 器緩 沖 器P C 加 1 寄 存 器程 序 計(jì) 數(shù) 器 P C數(shù) 據(jù) 指 針 D P T R堆 棧 指 示 器 S PP C O N S C O N T M O D T C O NT H 0 T L 0 T H 1 T L 1S B U F（ T X ）S B U F（ R X ）I E中 斷 、 串 行 口 和 定 時(shí) 器R A M 地 址寄 存 器A C CB 寄 存 器A L U狀 態(tài) 寄 存 器暫 存 器 2 暫 存 器 1定 時(shí)與控 制指 令寄 存器端 口 1 鎖 存 器 端 口 3 鎖 存 器端 口 1 驅(qū) 動(dòng) 器 端 口 3 驅(qū) 動(dòng) 器X T A L 1 X T A L 2P0 . 0～ P0 . 7P2 . 0～ P2 . 7P1 . 0～ P1 . 7P3 . 0～ P3 . 7A L ER S TP S E NEAV c cV s s（ ＋ 5 V ） 圖 41內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 (4) 并行輸入輸出口 AT89S52共有 4 組 8位 I/O口 (P0、 P P2或 P3)，用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 (5) 串行輸入輸出口 AT89S52內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 (6) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 AT89S52有三個(gè) 16位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。 (7) 中斷系統(tǒng) AT89S52 具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、三個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有兩級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 畢業(yè)論文 引腳功能 12345678R S T /V P D9R X D /P 10T X D /P 11I N T 0/ P 12I N T 1/ P 13T 0/ P 14T 1/ P 15W R /P 16R D /P 17X T A L 218X T A L 119GND20P 21P 22P 23P 24P 25P 26P 27P 28P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 32P 33P 34P 35P 36P 37P 38P 39V C C40 圖 42 AT89S52 芯片引腳圖 (1) 電源和晶振 VCC：供電電壓。 GND：接地。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 (2) I/O口 ① P0口 P0 口的字節(jié)地址為 80H，位地址為 80H～ 87H。 P0 口既可以作為通用 I/O 口使用，也可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的地址 /數(shù)據(jù)線使用。當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，由于輸出電路是漏極開(kāi)路，必須外接上拉電阻才能有高電平輸出。 ② P1口 P1 口的字節(jié)地址為 90H，位地址為 90H～ 97H。 P1 口只能作為通用 I/O 口使用。 當(dāng)作為輸出口使用時(shí)，已能對(duì)外提供推拉電流負(fù)載，外電路無(wú)需再接上拉電阻；當(dāng)作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向其鎖存器寫入“ 1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的 FET截止。 畢業(yè)論文 ③ P2口 P2口的字節(jié)地址為 0A0H，位地址為 0A0H～ 0A7H。 P2口用于為系統(tǒng)提供高位地址，但只作為地址線使用而不作為數(shù)據(jù)線使用。此外， P2口也可作為通用 I/O口使用。 ④ P3口 P3口的字節(jié)地址為 0B0H，位地址為 0B0H～ 0B7H。 P3口可以作為通用 I/O口使用，但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號(hào)更為重要。 P3口引腳的第二功能，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（計(jì)時(shí)器 0 外部輸入） T1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） (3) 4根控制線 ① RST：復(fù)位信號(hào)。保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以完成 CPU系統(tǒng)復(fù)位操作，使系統(tǒng)的一些單元內(nèi)容回到規(guī)定值。 ② /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在讀外部 ROM時(shí)， /PSEN有效（低電平），以實(shí)現(xiàn)外部 ROM單元的讀操作。 ③ /EA/VPP：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。當(dāng) /EA信號(hào)為低電平時(shí)，對(duì) ROM的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器；而當(dāng) /EA為高電平時(shí)，則對(duì) ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始，并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器。 ④ ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE用于控制 P0 口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。此外由于 ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此也可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 畢業(yè)論文 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射電路 本系 統(tǒng)調(diào)頻調(diào)制發(fā)射部分電路采用了 ROHM公司的調(diào)頻發(fā)射專用集成電路BH1415F。 BH1415F 是一種無(wú)線音頻傳輸集成電路，它可以將計(jì)算機(jī)聲卡、游戲機(jī)、 CD、 DVD、 MP調(diào)音臺(tái)等立體聲音頻信號(hào)進(jìn)行立體聲調(diào)制發(fā)射傳輸，配合普通的調(diào)頻立體聲接收機(jī)就可實(shí)現(xiàn)無(wú)線調(diào)頻立體聲傳送。適合用于生產(chǎn)立體聲的無(wú)線音箱、無(wú)線耳機(jī)、 CD、 MP DVD、 PAD、筆記本計(jì)算機(jī)等的無(wú)線音頻適配器開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。這個(gè)集成電路是由提高信噪比（ S/N）的預(yù)加重電路、防止信號(hào)過(guò)調(diào)的限幅電路、控制輸入信號(hào)頻率的低通濾波電路（ LPF）、產(chǎn)生立體聲復(fù)合 信號(hào)的立體聲調(diào)制電路、調(diào)頻發(fā)射的鎖相環(huán)電路（ PLL）組成。 調(diào)頻調(diào)制電路的特點(diǎn) （ 1）將預(yù)加重電路、限幅電路、低通濾波電路（ LPF）一體化，使音頻信號(hào)的質(zhì) 量比分立元件的電路（如： BA140 NJM2035等）有很大改進(jìn)。 （ 2）導(dǎo)頻方式的立體聲調(diào)制電路。 （ 3）采用了鎖相環(huán)鎖頻并與調(diào)頻發(fā)射電路一體化，合發(fā)射的頻率非常穩(wěn)定。 （ 4）采用了 MCU 數(shù)據(jù)直接頻率設(shè)定，可設(shè)定 70120MHz頻率，使用上非常方便。 結(jié)構(gòu)圖 圖 43 BH1415F 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 畢業(yè)論文 允許 的最大值 表 41 BH1415F 工作時(shí)允許的最大值 （ Ta=25℃ 基本電路測(cè)量） 項(xiàng)目 符號(hào) 范圍 單位 條件 電源電壓 Vcc +7v V Pin 12 輸入電壓 VIND ~Vcc+ V Pin1 1 1 18 相位比較器輸出電壓 VOUTD ~Vcc+ V Pin7 功率 Pd 450 mW 工作溫度范圍 Tstg 55~+125 ℃ 工作范圍 表 42 BH1415F 工作范圍（ Ta=25℃） 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 單 位 條件 工作電源電壓 Vcc ~ V Pin 12 工作溫度 Topr 40~85 ℃ 音頻輸入電平 VINA ~10 dBV Pin 22 音頻輸入頻率 fINA 20~15K Hz Pin 22 預(yù)加重延時(shí) τ PRE ~155 μ sec Pin 21 發(fā)射頻率 fTX ~ MHz Pin 11 高電平電壓標(biāo)準(zhǔn)（ H） VIH ~Vcc V Pin1 1 118 低電平電壓標(biāo)準(zhǔn)（ L） VIL GND~ V Pin1 1 118 調(diào)頻調(diào)制發(fā)射電路 的組成 （ 1）預(yù)加重電路 預(yù)加重電路是一個(gè)非線性的音頻放大器，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為 1/2Vcc，因?yàn)樗欠蔷€性放大器，所以輸入阻抗取決為內(nèi)部電阻 R3=43 KΩ，預(yù)加重時(shí)間取決于內(nèi)部電阻 R2= C1=2200p。 （ 2）限幅電路 限幅電路是由二極管限幅的反相放大器組成，它的內(nèi)部工作點(diǎn)為 1/2 Vcc。 畢業(yè)論文 567B1/ 2V C CFrom preemphasis circuitTo LPF circuit 圖 44 限幅電路 （ 3）低通濾波電路 低通濾波電路是由二階低通反饋放大電路組成，它的分頻點(diǎn)為 15KHz。 567B1/ 2V C CFrom Limiter circuit100KTo MPX circuit 圖 45 低通濾波電路 具體的公式如下： Q=、ω 0= 、 fc=15KHz R1=R2=R3=Rf=100KΩ （ 41） Cf=1/ω 0 Rf=1/（ 2π ） = （ 42） C1=3Q Cf ==144pF≈ 150pF （ 43） C2=Cf/3Q=()=48≈ 50pF （ 44） （ 4）立體聲調(diào)制電路 音頻信號(hào)從第 1腳和第 22腳輸入后通過(guò)預(yù)加重電路、限幅電路和低通濾波電路后送到混合器（ MPX）中，另外由第 1 14腳接入 200分頻后產(chǎn)生的 38KHz副載波信號(hào)，同時(shí) 38KHz副載波通 2分頻產(chǎn)生的 19KHz導(dǎo)頻信號(hào)。音頻信號(hào)和 38KHz的副載波信號(hào)被多路復(fù)合器進(jìn)行了平衡調(diào)制，產(chǎn)生了一個(gè)主信號(hào)（ L+R）和一個(gè)通過(guò) DSB 調(diào)制的 38KHz 副載波信號(hào)（ LR），并與 19KHz導(dǎo)頻信號(hào)組 成復(fù)合信號(hào)從第 5腳輸出。 （ 5） FM發(fā)射電路 FM發(fā)射電路采用穩(wěn)定頻率的鎖相環(huán)系統(tǒng)。這一部分由高頻振蕩器、高頻放大畢業(yè)論文 器及鎖相環(huán)頻率合成器組成。調(diào)頻調(diào)制由變?nèi)荻O管組成的高頻振蕩器實(shí)現(xiàn)，高頻振蕩器是一個(gè)鎖相環(huán)的 VCO，立體聲復(fù)合信號(hào)通過(guò)它直接進(jìn)行調(diào)頻調(diào)制。 高頻振蕩器是由第 9腳外部的 LC 回路與內(nèi)部電路組成，振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻放大器從 11腳輸出，同時(shí)輸送到鎖相環(huán)電路進(jìn)行比較后從第 7腳輸出一個(gè)信號(hào)對(duì)高頻振蕩器的值進(jìn)行修正，確保頻率穩(wěn)定。如果頻率超過(guò)鎖相環(huán)設(shè)定的頻率，第 7 腳將輸出的電平變高；如果是低于設(shè)定頻 率，它將輸出的電平變低；相同的時(shí)候，它的電平將不變。 鍵盤部分 單片機(jī)鍵盤和鍵盤接口概述 單片機(jī)使用的鍵盤可分為獨(dú)立式和矩陣式兩種。獨(dú)立式實(shí)際上就是一組相互獨(dú)立的按鍵，這些按鍵可直接與單片機(jī)的 I/O接口連接，其方法是每個(gè)按鍵獨(dú)占一條口線，接口簡(jiǎn)單 [12]。矩 陣式鍵盤也