【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 低通濾波器的輸入引腳，需與一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)（圖中為R5和C3）構(gòu)成的低通濾波器相連。電容C電阻R1和按鍵S1構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，將復(fù)位信號(hào)輸入單片機(jī)RST引腳。XTAL1引腳和XTAL2則分別是單片機(jī)的內(nèi)部反相振蕩放大器的輸入端和輸出端[21]，它們一起與作為反饋元件的片外石英晶體Y1及電容C4和C5一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器，好產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)。 AT89C5131內(nèi)置USB設(shè)備控制器能提供AT89C5131和USB總線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的硬件接口；USB控制器要求48MHz（177。%）的參考時(shí)鐘，此參考時(shí)鐘通過(guò)AT89C5131的PLL鎖相環(huán)輸出，然后能產(chǎn)生12MHz的全速時(shí)鐘提供給USB控制器和USB總線(xiàn)之間的數(shù)據(jù)交換。AT89C5131單片機(jī)還具有USB接口功能，可直接與USB端口連接，通過(guò)USB總線(xiàn)與PC機(jī)通信。 USB接口電路 AD轉(zhuǎn)換電路模塊AD轉(zhuǎn)換電路主要負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并向單片機(jī)發(fā)送請(qǐng)求，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被單片機(jī)接受后存放在存儲(chǔ)芯片中。 A/D轉(zhuǎn)換器多路輸入信號(hào)需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)才能被單片機(jī)接受，本設(shè)計(jì)所選擇的A/D轉(zhuǎn)換器是National Semiconduct Corporation的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。該A/D轉(zhuǎn)換器是一種單片CMOS器件，它包括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。ADC0809內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可以對(duì)8路0～5V輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。主要功能特點(diǎn)包括：l 分辨率為8位；l 最大不可調(diào)誤差小于177。1LSB；l 單一+5V電源供電，模擬輸入電壓范圍0～5V；l 可鎖存三態(tài)輸出，輸出與TTL兼容；l 功耗為15mW；l 典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為100 μs。ADC0809的引腳如圖： ADC0809的引腳圖ADC0809采用的是28腳雙列直插式封裝，其引腳功能說(shuō)明如下：u IN0~IN7：擁有8路輸入通道的模擬量輸入端口。u D0~D7：擁有8位數(shù)字量輸出端口。u START、ALE： ALE端口為地址鎖存控制使能信號(hào)端口，START作為A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制端口。這兩個(gè)端口連在一起，通過(guò)軟件可輸入一個(gè)正脈沖即可啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。u EOC、OE：EOC作為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)脈沖輸出端口，OE作為輸出允許控制端口。這兩個(gè)端口連在一起可表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。當(dāng)OE端電平由低變高，打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，會(huì)將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。u VREF(＋)、VREF(－)、VCC、GND： VREF(＋)和VREF(－)為參考電壓輸入端；VCC作為主電源輸入端，GND作為接地端。一般將VREF(＋)與VCC連接在一起，將VREF(－)與GND連接在一起。u CLK：作為時(shí)鐘輸入端。u ADD A、ADD B、ADD C：他們表示8路模擬開(kāi)關(guān)的3位地址選通輸入端，是用于選擇對(duì)應(yīng)的輸入通道。 ADDCADDBADDA輸入通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7。在圖中tWE為最小ALE脈寬，其典型值100ns；tD為模擬開(kāi)關(guān)延時(shí)，其典型值：1 μs；tWS最小啟動(dòng)脈寬，其典型值：100ns；tEOC表示轉(zhuǎn)換結(jié)束延時(shí)，最大為8個(gè)時(shí)鐘周期：＋2 μs；tC表示轉(zhuǎn)換時(shí)間，其典型值：100 μs。：送入啟動(dòng)信號(hào)START后，EOC將保持一段時(shí)間的高電平，意義表示上一次A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，在實(shí)際應(yīng)用中可能引起誤控。因此在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后應(yīng)延遲一段時(shí)間（最好大于tEOC）后再進(jìn)行查詢(xún)或者開(kāi)中斷。 ADC0809工作時(shí)序 A/D轉(zhuǎn)換器接口電路單片機(jī)的P0口可分時(shí)輸出低8位地址和數(shù)據(jù)，為了將地址的信息分離出來(lái)保存，就需外加地址鎖存器（圖中為74HC373），然后由單片機(jī)的地址鎖存允許信號(hào)ALE的下降沿將地址信息鎖存到地址鎖存器中。通過(guò)鎖存器鎖存后的低三位地址Q(chēng)0~Q2分別與ADC0809的地址譯碼引腳ADDA~ADDC連接，選通IN0~IN7中的一個(gè)通道。ADC0809具有了輸出三態(tài)鎖存器，因此其8位輸出數(shù)據(jù)引腳D0~~。在ADC0809片內(nèi)無(wú)時(shí)鐘。單片機(jī)ALE引腳與74HC393的時(shí)鐘輸入端CLK相連，計(jì)數(shù)器其中一路輸出Q1與ADC0809的時(shí)鐘輸入端CLOCK相連，ALE引腳時(shí)鐘頻率經(jīng)74HC393二分頻后提供給ADC0809作為時(shí)鐘信號(hào)。＝1，()=0，74ALS04的6號(hào)引腳輸出為高電平，再將其與ADC0809的轉(zhuǎn)換啟動(dòng)端口START和地址鎖存端口ALE連接，最后將在鎖存通道地址的同時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。=1時(shí)，（）=0時(shí)，74ALS04的8號(hào)引腳輸出為高電平，再將其與ADC0809的輸出允許引腳OE相連，允許將轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線(xiàn)上。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在軟件上采用延時(shí)的方法來(lái)等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，因此沒(méi)有使用轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)引腳EOC。把ADC0809的正參考電壓輸入端VREF(＋)和主電源輸入端VCC都接＋5V電源，同時(shí)將負(fù)參考電壓輸入端VREF(－)和接地端GND均接地。ADC0809與單片機(jī) AT89C5131與A/D轉(zhuǎn)換器和存儲(chǔ)器芯片的連接電路 外接存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)外接存儲(chǔ)器接口電路是為了將單片機(jī)接受到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，以達(dá)到采樣功能。 外接存儲(chǔ)器在AT89C5131單片機(jī)片內(nèi)集成有兩個(gè)Flash存儲(chǔ)空間FM0和FM1，其FM0為32K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器（用戶(hù)空間），并且支持并行編程和串行在線(xiàn)編程（ISP）；其FM1為3K字節(jié)的引導(dǎo)啟動(dòng)程序和應(yīng)用編程接口（API），只支持并行編程。因此編寫(xiě)單片機(jī)固件程序時(shí)可使用FM0的用戶(hù)空間進(jìn)行在線(xiàn)編程，但是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未采用在線(xiàn)編程的方法，而直接將單片機(jī)程序存儲(chǔ)在一片外接EEPROM存儲(chǔ)器芯片中，通過(guò)將單片機(jī)的接低電平，從而使單片機(jī)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。本系統(tǒng)中使用的存儲(chǔ)器芯片是ATMEL公司的64K(8K8位)EEPROM芯片AT28C64。該存儲(chǔ)器芯片采用了ATMEL非揮發(fā)性CMOS技術(shù)，其存取時(shí)間僅需150ns，且功耗僅220mW。其封裝形式有PDIP/SOIC28腳、PLCC32腳和TSOP28腳三種。 AT28C64引腳說(shuō)明引腳功能A0A12地址線(xiàn)CE芯片選擇（片選）OE輸出使能WE寫(xiě)入使能I/O0I/O7數(shù)據(jù)輸入/輸出端VCC電源端GND接地端 外接存儲(chǔ)器接口電路。其P0口輸出的地址信息經(jīng)地址鎖存器74HC373鎖存后送入存儲(chǔ)器AT28C64的低8位地址線(xiàn)A0~A7后，P0口又AT28C64的數(shù)據(jù)線(xiàn)I/O0~I/O7相連，可以分時(shí)輸出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。單片機(jī)P2口作為高位地址線(xiàn)，其P2口輸出具有鎖存的功能，不必加地址鎖存器就可直接與AT28C64的高5位地址線(xiàn)A8~A12相連。單片機(jī)AT89C5131引腳與AT28C64的片選端和輸出允許端相連，從而就可選中外部存儲(chǔ)器并允許從中讀取程序指令。單片機(jī)端連接低電平，就使單片機(jī)執(zhí)行外部程序程序存儲(chǔ)器中的程序。 系統(tǒng)外圍電路系統(tǒng)外圍電路包括：電源電路、復(fù)位電路、時(shí)鐘產(chǎn)生電路、PLL配置電路。（1）電源電路本系統(tǒng)中所有涉及的器件均可使用+5V電源電壓，由于USB端口電源可通過(guò)USB總線(xiàn)從PC機(jī)獲得，因此在本系統(tǒng)未使用外部電源，而是直接利用USB總線(xiàn)供電。（2）復(fù)位電路。由于單片機(jī)AT89C5131的引腳是復(fù)位信號(hào)輸入引腳，因此復(fù)位的實(shí)現(xiàn)一般可采用上電復(fù)位和外部手動(dòng)復(fù)位兩種方式，在本設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)復(fù)位方式，可通過(guò)按鍵S1來(lái)進(jìn)行復(fù)位操作。（3）時(shí)鐘產(chǎn)生電路。單片機(jī)AT89C5131時(shí)鐘發(fā)生器包括一個(gè)內(nèi)部振蕩器和一個(gè)鎖相環(huán)（PLL），所有的外部設(shè)備以及CPU的內(nèi)核工作所需的時(shí)鐘信號(hào)都是由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的。AT89C5131的XTAL1引腳和XTAL2分別是一個(gè)片內(nèi)反相放大器的輸入端和輸出端。如果使用內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，則可以將這兩個(gè)引腳與作為反饋元件的片外晶振和電容相連接構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶振的頻率本系統(tǒng)選擇12MHz，兩個(gè)電容則通常選擇20pF～30pF左右。當(dāng)然也可選擇采用外部振蕩器來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)只需將XTAL1引腳直接作為外部時(shí)鐘的輸入即可。本系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生。（4） PLL配置電路。AT89C5131鎖相環(huán)（PLL）是用來(lái)產(chǎn)生和外部低頻時(shí)鐘（外圍設(shè)備時(shí)鐘）同步的內(nèi)部高頻時(shí)鐘（USB時(shí)鐘）的，就是USB接口所需的時(shí)鐘信號(hào)是由PLL產(chǎn)生的。，可看出是一個(gè)閉環(huán)結(jié)構(gòu)。其N(xiāo)3:0和R3:0均位于PLLDIV寄存器，各為4位。內(nèi)部振蕩器參考時(shí)鐘經(jīng)過(guò)N分頻和反饋回來(lái)的USB時(shí)鐘經(jīng)過(guò)R分頻進(jìn)入PFLD進(jìn)行比較并產(chǎn)生合適的輸出信號(hào)。其PLLCON寄存器的PLLEN位用來(lái)使能時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生；當(dāng)PLL被鎖定