【文章內(nèi)容簡介】 。 根據(jù)題目要求尋找滿足設(shè)計要求的芯片，定下具體框架，從題目可知其主要由三部分構(gòu)成。首先是輸入通道由 A/D 轉(zhuǎn)換裝置，其次為單片機部分，第三部分是輸出通道即 D/A 轉(zhuǎn)換裝置。除主要部分外為了讓裝置具有更完善的功能，選用抗干擾電路鍵盤顯示等。 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖 1所示，系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)和輸入通道、輸出通道組成。輸入通道包括信號處理和 A/D 轉(zhuǎn)換，輸出通道則由 D/A 轉(zhuǎn)換器 組成。 圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 最小系統(tǒng)設(shè)計 單片機芯片，配以必要的外部配件就構(gòu)成了單片機最小系統(tǒng)。目前用的較多的是 Intel 公司的 MCS51 系列單片機， MCS51 系列單片機包括三個基本型803 805 8751。 為了熟悉單片的擴展， 本次設(shè)計采用 8031 單片機。 8031 內(nèi)部包括一個 8位 CPU、 128B RAM， 21 個特殊功能寄存器（ SFR）、 4 個 8位并行 I/O口、一個全雙工串行口， 2 個 16位定時器 /計數(shù)器，但片內(nèi)無程序存儲器，需外擴 EPROM 芯片。 8031 采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式，引腳如圖 2 所示。按引腳的功能可分為三部分。 （ 1） 電源及時鐘引腳 Vcc（ 40 引腳）：接 +5V 電源 Vss（ 20 引腳）： 接地 XTAL1(19 引腳 )：接外部晶體的 1 個引腳 ，用作晶體振蕩電路的反相器輸入端 信號處理 A/D 轉(zhuǎn)換 單片機 D/A 轉(zhuǎn)換 輸入 輸出 2 XTAL2(18 引腳 )：接外部晶體的另外一端，用作晶體振蕩電路的反相器輸出端 （ 2）控制引腳 RST/Vpd（ 9 引腳）： RET(RESET)是復位信號輸入端，高電平有效 ； Vpd 為本引腳的第二功能，即備用電源 ALE/PROG(30 引腳 )： ALE 引腳輸出為地址鎖存允許信號 ； PROG 為本引腳的第二功能 ，在對片內(nèi) EPROM 型單片機編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端 PSEN(29 引腳 )：程序存儲器允許輸出控制端。 EA/Vpp（ 31 引腳）： EA 功能為內(nèi)外程序存儲器選擇控制端； Vpp 為本引腳的第二功能，在對 EPROM 固化編程時，用于施加較高的編程電壓（例如 +21V 或 +12V）。 （ 3） I/O 口引腳 P0 口：雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復用口，可驅(qū)動 8個 LS 型 TTL 負載 P1口： 8位準雙向 I/O 口，可驅(qū)動 4個 LS 型 TTL 負載 P2口： 8位準雙向 I/O 口，可與地址總線（高 8位）復用，可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL負載 P3口： 8位準雙向 I/O 口，雙功能復用口，可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負載 ， P3 口的第二功能如表 1 所示 表 1 P3 口的第二功能表 引腳 第二功能 RXD(串行口輸入端 ) P3,1 TXD(串行口輸出端 ) INT0(外部中斷 0 請求輸入端，低電平有效 ) INT1(外部中斷 1 請求輸入端，低電平有效 ) T0(定時器 /計數(shù)器 0 計數(shù)脈沖輸入端） T1(定時器 /計數(shù)器 1 計數(shù)脈沖 輸入端） WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸入端，低電平有效） RD(外部數(shù)據(jù)存儲器杜選通信號輸入端，低電平有效 ) 8031 內(nèi)部 無程序存儲器 ,因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)必須在片外擴展 EPROM，必須有復位電路及時鐘電路。 這里我使用 2764 作為程序存儲器， 圖 2 為 8031 外擴程序存儲器的最小應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅能完成數(shù)字量的輸入和輸出。 圖 2 8031 最小應(yīng)用系統(tǒng) 3 A/D轉(zhuǎn)換器設(shè)計 ADC0809 是美國國家半導體公司推出的 8 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，包括 8位模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器、 8 通道多 路轉(zhuǎn)換器和與微處理器兼容的控制邏輯。 8 通道多路轉(zhuǎn)換器能直接連通 8 個單端模擬信號中的一個。 ADC0809 與 C51 單片機有三種接口方式：查詢方式、中斷方式和等待延時方式。每采集一次一般需要 100US。 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 3所示 圖 3 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由 上 圖可知， ADC0809 由一個 8路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8個模擬通道，允許 8路模擬量分時輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu) 其引腳結(jié)構(gòu)如圖 4 所示 圖 4 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu)圖 4 ADC0809 各腳功能如下： D7D0： 8位數(shù)字量輸出引腳。 IN0IN7： 8 位模擬量輸入引腳。 VCC： +5V 工作電壓。 GND：地。 REF（ +）：參考電壓正端。 REF（ ）：參考電壓負端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動信號輸入端。 ALE：地址鎖存允許信號輸入端。 （以上兩種信號用于啟動 A/D 轉(zhuǎn)換） . EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時為低電平，當轉(zhuǎn)換結(jié)束時為高電平。 OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。 CLK：時鐘信號輸入 端（一般為 500KHz）。 A、 B、 C：地址輸入線。 ADC0809 與單片機 連接 的 電路設(shè)計 ADC0809 通過中斷方式與 8031 單片機的