【文章內(nèi)容簡介】 AT89C52的口線分配： AT89C52口線分配I/O線功能分配所屬模塊TLC0832的CS端模數(shù)轉(zhuǎn)換TLC0832的DO/DI端模數(shù)轉(zhuǎn)換X25045的復(fù)位端內(nèi)存擴(kuò)展X25045的CS端內(nèi)存擴(kuò)展X25045的時(shí)鐘端內(nèi)存擴(kuò)展數(shù)碼顯示輸入端人機(jī)接口數(shù)碼顯示時(shí)鐘端人機(jī)接口控制揚(yáng)聲器人機(jī)接口～按鍵輸入口人機(jī)接口 串行程序存儲(chǔ)器現(xiàn)代單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)要求功能齊全、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉。在單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員必須考慮單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力和數(shù)據(jù)長期可靠保存，并且具有看門狗功能、斷電后能保存數(shù)據(jù)和上電、掉電時(shí)的復(fù)位功能。近幾年來，產(chǎn)品設(shè)計(jì)變化很快。體積更小、可編程、高性能的產(chǎn)品需求飛漲。過去通常用來提高系統(tǒng)可靠性的三種電路分別為：看門狗定時(shí)器、低壓復(fù)位和上電復(fù)位電路。通過聯(lián)合這些電路的特性，美國Xiocr公司為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們提供了一個(gè)更小、功能更強(qiáng)、花銷更少的芯片X25045。該芯片就是將單片機(jī)測控系統(tǒng)中常用的功能：看門狗定時(shí)器；電源電壓監(jiān)控；上電復(fù)位；單行E2PROM集成在一起的集成芯片。 X25045的引腳排列及引腳說明。 X25045引腳圖其引腳功能說明如下：SO：串行輸出引腳。在讀周期內(nèi)，數(shù)據(jù)在此引腳輸出，數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的下降沿同步輸出。SI：串行輸人引腳。所有操作碼、字節(jié)地址以及儲(chǔ)存器的數(shù)據(jù)在此引腳上輸人。數(shù)據(jù)由串行時(shí)鐘的上升沿鎖存。SCK：串行時(shí)鐘控制，用于數(shù)據(jù)輸人和輸出的串行總線定時(shí)。操作碼、地址或出現(xiàn)在SI引腳上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸人的上升沿鎖定，而SO引腳上的數(shù)據(jù)在時(shí)鐘輸人的下降沿之后發(fā)生改變。：芯片選擇引腳。當(dāng)CS為高電平時(shí)，X25045不被選擇，SO輸出腳處于高阻狀態(tài)；當(dāng)為低電平時(shí)，X25045開始工作。應(yīng)當(dāng)注意，在上電之后，在任何操作開始之前，需要從高電平至低電平的跳變。：寫保護(hù)引腳。當(dāng)為低電平時(shí)，X25045的非易失性寫操作被禁止，但是芯片的其它功能正常。當(dāng)保持高電平時(shí)，所有的功能，包括非易失性寫操作都正常。在仍為低電平時(shí)變?yōu)榈碗娖綄⒅袛鄬25045的寫操作。RESET：復(fù)位引腳。X25045的RESET引腳是高電平有效，漏極開路的輸出端。只要VCC下降至低于最小VCC檢測電平，RESET將變?yōu)楦唠娖?。它將保持高電平直至VCC上升到最小VCC檢測電平200ms為止。如果允許看門狗定時(shí)器工作且保持高電平或低電平的時(shí)間長于看門狗超時(shí)周期，那么RESET也變?yōu)楦唠娖?。的下降沿將?fù)位看門狗定時(shí)器。Vss：地。Vcc：電源電壓。 X25045芯片功能X25045有三種常用的功能：看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控和E2PROM。1．看門狗看門狗定時(shí)器對微機(jī)控制系統(tǒng)提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。它提供了三種定時(shí)間，可編程選擇200ms、600ms、。在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)如果沒有對X25045進(jìn)行訪問，則看門狗以RESET信號做輸出響應(yīng)，即變?yōu)楦唠娖剑訒r(shí)約200ms后，RESET由高電平變?yōu)榈碗娖?，進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位。2．電壓監(jiān)控上電時(shí)，經(jīng)過約200ms的穩(wěn)定時(shí)間后，RESET信號由高電平變?yōu)榈碗娖?。掉電時(shí)，RESET信號就立刻由低電平變?yōu)楦唠娖讲⒁恢北３值诫娫措妷夯謴?fù)到穩(wěn)定為止。3．E2PROM功能X25045芯片內(nèi)部的儲(chǔ)存器采用CMOS工藝的4096為串行E2PROM，按5128組織，每個(gè)字節(jié)可以擦寫10萬次以上，內(nèi)部數(shù)據(jù)可以保存100年以上。芯片具有編程塊鎖定功能。采用簡單的三線總線的串行外設(shè)接口就可以對該芯片進(jìn)行讀寫。 X25045工作原理X25045芯片是設(shè)計(jì)成直接與許多常用微控制器系列的同步串行外設(shè)接口（SPI）相接的5128E2PROM。X25045包括一個(gè)8位指令寄存器，它可通過SI輸人來訪問。數(shù)據(jù)在SCK的上升沿由時(shí)鐘同步輸人。在整個(gè)工作周期內(nèi)，必須是低電平且輸人必須是高電平。X25045監(jiān)視總線，如果在預(yù)置的時(shí)間周期內(nèi)沒有總線活動(dòng)，那么它將提供RESET輸出。 X25045與AT89C52的接口電路。 X25045與AT89C52的接口電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換部件 模數(shù)轉(zhuǎn)換部件的選擇由于TLC0832性能價(jià)格比較高，市場售價(jià)較低，購買也很方便，是單片機(jī)控制系統(tǒng)中常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片，所以被選為本設(shè)計(jì)中模數(shù)轉(zhuǎn)換部件。TLC0832是美國德州儀器公司生產(chǎn)的串行控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器，有兩個(gè)可多路選擇的輸入通道，與單片機(jī)或控制器通過三線接口連接。TLC0832是廣泛應(yīng)用的8位A/D轉(zhuǎn)換器，雙通道輸入，并且可以軟件配置成單端或差分輸入。串行輸出可以方便的和標(biāo)準(zhǔn)的移位寄存器及微處理器接口。TLC0832的基準(zhǔn)輸入在片內(nèi)與VCC連接。 TLC0832芯片特點(diǎn)：1. 8位分辨率；2. 5V單電源供電，基準(zhǔn)電壓為5V；3. 輸入模擬信號電壓范圍為0~5V；4. 輸入和輸出電平與TTL和CMOS兼容；5. 可直接和微處理器接口或獨(dú)立使用；6. 在250kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μ；7. 有兩個(gè)可多路選擇的模擬輸入通道。應(yīng)用領(lǐng)域：8位轉(zhuǎn)換結(jié)果、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、簡單的微處理器接口、工業(yè)控制、單通道或多通道可配置單端及差分輸入、工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。 TLC0832引腳分配TLC0832有SOIC和DIP兩種封裝。 TLC0832引腳圖各引腳說明如下：為片選端，低電平有效；CH0、CH1為模擬信號輸入端；DI為多路器地址選擇輸入端；DO為模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端；CLK為串行時(shí)鐘輸入端；GND為電源地；VCC/REF為正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 TLC0832配置位說明TLC0832工作時(shí)，選擇哪個(gè)模擬通道，取決于輸入時(shí)序中的配置位。同時(shí)，配置位也決定了輸入是單端輸入還是差分輸入。當(dāng)輸入是差分時(shí)，要分配輸入通道的極性；兩個(gè)輸入通道的任一個(gè)通道都可作為正極或負(fù)極。：+表示輸入通道的端點(diǎn)為正極性，－表示輸入通道的端點(diǎn)為負(fù)極性，H或L表示高、低電平。輸入配置位時(shí)，高位在前，低位在后?！LC0832的配置位邏輯表配置位選擇通道號CH0CHILL＋－LH－＋HL＋HH＋ TLC0832時(shí)序分析 TLC0832工作時(shí)序圖。由時(shí)序可以看出，置為低電平時(shí)，選中TLC0832，使所有邏輯電路使能。在每個(gè)時(shí)鐘CLK的上升跳變時(shí)，DI端的數(shù)據(jù)移入TLC0832內(nèi)部的多路器地址移位寄存器。在第一個(gè)時(shí)鐘期間，DI為高，表示啟始位，緊接著要輸入兩位配置位。當(dāng)輸入啟始位和配置位后，選通輸入模擬通道轉(zhuǎn)換開始。轉(zhuǎn)換開始后，先提供一個(gè)時(shí)鐘，以使選定的通道穩(wěn)定。TLC0832接著輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)輸出時(shí)先輸出最高位；輸出完轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)后，又以最低位開始重新輸出一遍數(shù)據(jù)。當(dāng)片選變高時(shí)，內(nèi)部所有寄存器清零，輸出變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。如果要想再一次模數(shù)轉(zhuǎn)換，片選必須再次要由從高變低的跳變，后面再輸入啟始位和配置位。由于DI端只在多路尋址時(shí)被檢測，而此時(shí)DO端仍為高阻狀態(tài)，因此DI端和DO端可以連在一起。 TLC0832與AT89C52的接口電路。 TLC0832與AT89C52的接口電路 人機(jī)接口部件 輸出顯示1. 數(shù)碼管介紹LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)簡單，分為七段和八段兩種形式，也有共陽和共陰之分。以八段共陰管為例，它有8個(gè)發(fā)光二極管(比七段多一個(gè)發(fā)光二極管，用來顯示SP即點(diǎn))，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極連在一起。這樣，一個(gè)LED數(shù)碼管就有1根位選線和8根段選線，要想顯示一個(gè)數(shù)值，就要分別對它們的高低電平來加以控制。一般的顯示電路由多個(gè)數(shù)碼管構(gòu)成，N個(gè)數(shù)碼管可以構(gòu)成N位LED顯示器，共有N根位選線和8N根段選線。依據(jù)位選線和段選線的連接方式的不同，MCS51系列單片機(jī)對LED顯示管的顯示主要有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。本設(shè)計(jì)主要討論4位共陰八段LED數(shù)碼顯示管。 八段LED數(shù)碼顯示管外形及引腳2. LED靜態(tài)顯示方式利用靜態(tài)顯示穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用串行口輸出的靜態(tài)顯示接口電路，使用MCS51單片機(jī)的串行口輸出，外接串行轉(zhuǎn)換芯片74LS164作為LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，。 74LS164是TTL單向8位移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。它的A、B(第2腳)為串行數(shù)據(jù)輸入端，兩個(gè)引腳按照邏輯與運(yùn)算規(guī)律輸入信號，若共用一個(gè)信號時(shí)可以連到一起。CLK(8腳)為時(shí)鐘信號輸入端，每個(gè)時(shí)鐘的上升沿過來，移位計(jì)數(shù)器就移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。為清零復(fù)位端，為低電平時(shí)所有輸出端口復(fù)零，為使其不起作用而讓數(shù)據(jù)正常傳輸，加一個(gè)高電平。多個(gè)74LS164首尾相串聯(lián)。而時(shí)鐘信號接在一起，這樣當(dāng)輸入8個(gè)脈沖時(shí)，下一次8個(gè)脈沖到來后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第一片…… 74LS164引腳圖 鍵盤輸入1. 鍵盤掃描原理（a）所示為44鍵盤，（b）為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中包括4行、4列，構(gòu)成一個(gè)44的數(shù)組。Y0、YYY3各連接一個(gè)電阻到共同點(diǎn)上。依掃描方式的不同，可能連接到VCC或GND，當(dāng)進(jìn)行鍵盤掃描時(shí)，則將掃描信號送至Y0、YYY3，再由X0、XXX3讀取鍵盤狀態(tài)，即可判斷哪個(gè)按鍵被按下。鍵盤掃描的方式有兩種，即低電平掃描與高電平掃描。通常以低電平掃描為多。低電平掃描是將共同點(diǎn)連接VCC，無論哪個(gè)按鍵被按下，X0、XXX3端都能保持為高電平（即1）。送入Y0、YYY3的掃描信號中，只有一個(gè)為低電平（即0），其余3個(gè)為高電平。整個(gè)工作可分為4個(gè)階段。（a）44鍵盤外觀（b）44鍵盤內(nèi)部結(jié)構(gòu) 44鍵盤第一階段，主要是判斷key3，key2，key1及key0有沒有被按下。首先將1110B信號送入列，緊接著讀取行的狀態(tài)。若為1110，表示key0被按下；若YYYY0為1101，表示key1被按下。若YYYY0為1011，表示key2被按下。若YYYY0為0111，表示key3被按下。若YYYY0為1111，表示key0、keykey2及key3都沒被按下，進(jìn)入下一階段。第二階段，主要是判斷key7，key6，key5及key4有沒有被按下。首先將1101B信號送入列，緊接著讀取行的狀態(tài)。若YYYY0為1110，表示key4被按下。若YYYY0為1101，表示key5被按下。若YYYY0為1011，表示key6被按下。若YYYY0為0111，表示key7被按下。若YYYY0為1111，表示keykeykey6及key7都沒被按下，進(jìn)入下一階段。第三階段，主要是判斷keyB，keyA，key9及key8有沒有被按下。首先將1011B信號送入列，緊接著讀取行的狀態(tài)。若YYYY0為1110，表示key8被按下。若YYYY0為1101，表示key9被按下。若YYYY0為1011，表示keyA被按下。若YYYY0為0111，表示keyB被按下。若YYYY0為1111，表示keykeykeyA及keyB都沒被按下，進(jìn)入下一階段。第四階段，主要是判斷keyF，keyE，keyD及keyC有沒有被按下。首先將0111B信號送入列，緊接著讀取行的狀態(tài)。若YYYY0為1110，表示keyC被按下。若YYYY0為1101，表示keyD被按下。若YYYY0為1011，表示keyE被按下。若YYYY0為0111，表示keyF被按下。若YYYY0為1111，表示keyC、keyD、keyE及keyF都沒被按下，進(jìn)入下一階段,從頭開始掃描。高電平掃描是將共同點(diǎn)連接GND，無論哪個(gè)按鍵被按下，行端點(diǎn)都能保持為低電平（即0）。送入列的掃描信號中，只有一個(gè)為高電平（即1），其余3個(gè)為低電平。整個(gè)工作也可分為4個(gè)階段。2. 鍵盤設(shè)計(jì)需解決的幾個(gè)問題 鍵盤與AT89C52的接口電路 人機(jī)接口的鍵盤是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備，考慮到本設(shè)計(jì)的實(shí)際要求選用44矩陣鍵盤。~，實(shí)現(xiàn)對輸出值的控制。鍵盤是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)必須解決下述一些問題。1．按鍵的確認(rèn)。鍵盤是一組按鍵開關(guān)的集合，每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械開關(guān)的通、斷狀態(tài)。反映在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平。所以通過電平狀態(tài)（高，低）的檢測，便可以確定按鍵是否按下。2．重鍵和連擊的處理。按鍵操作中無意同時(shí)或先后按下2個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確認(rèn)哪個(gè)鍵操作是有效的，由設(shè)計(jì)者設(shè)定，如以按下時(shí)間最長或最先按下為有效，也可以將最后釋放的鍵設(shè)為輸入鍵，這都是由設(shè)計(jì)者的意志決定。3．按鍵防抖動(dòng)技術(shù)。鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作員的干預(yù)指令的接口，其特定的按鍵序列代表著各種確定的操作命令。所以準(zhǔn)確的確認(rèn)每個(gè)鍵的動(dòng)作及所處的狀態(tài)，是系統(tǒng)能否正常的關(guān)鍵。防抖動(dòng)的方法分為：(1)硬件防抖動(dòng)技術(shù)。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動(dòng)的影響，這種方法工作可靠且節(jié)省機(jī)時(shí)。(2)軟件防抖技術(shù)硬件防抖電路的缺點(diǎn)是1個(gè)鍵對應(yīng)1個(gè)防抖電路，當(dāng)鍵的數(shù)量比較多時(shí)，就要有很多的防抖電路，這種情況下，硬件防抖將無法勝任。于是提出了用軟件的方法進(jìn)行防抖。但第一次檢測到有鍵按下時(shí)，先用軟件延時(shí)（10ms～20ms），而后再確認(rèn)該鍵是否仍維持閉合狀態(tài)的電平。若保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵已按下。 液位報(bào)警根據(jù)技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了液位聲音報(bào)警。此聲音報(bào)警可用一個(gè)三極管直接把信號放大來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器工作。 聲音報(bào)警器電路連接圖第四章 基于單片機(jī)的異型水箱仿真裝置軟