【文章內(nèi)容簡介】 lash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 AT89C51管腳說明VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能管腳備選功能 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（計時器0外部輸入） T1（計時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編 程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 軟件系統(tǒng)設(shè)計 軟件系統(tǒng)主程序流程圖 圖310 主程序流程圖本程序主要由AT89C51單片機(jī)控制，通過對單片機(jī)寫入C語言程序代碼，對單片機(jī)各引腳賦予初值進(jìn)行系統(tǒng)初始化，調(diào)鍵盤掃描子程序，脈沖計數(shù)子程序和顯示子程序。軟件調(diào)通后，通過編程器下載到AT89C51芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨立完成所有的控制。 鍵盤掃描流程圖圖311 鍵盤掃描流程圖單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤掃描是CPU工作的一個主要內(nèi)容之一。CPU忙于各項工作任務(wù)時，如何兼顧鍵盤掃描。既保證不失時機(jī)的響應(yīng)鍵盤操作，又不過多占用CPU時間。因此，要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中的CPU的忙、閑情況，選擇好鍵盤的工作方式。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，為了節(jié)省硬件，通常采用非編碼鍵盤，在這種鍵盤結(jié)構(gòu)中，單片機(jī)對它的控制有三種方式：程序控制掃描方式；定時掃描工作方式；中斷工作方式。本系統(tǒng)采用程序控制掃描工作方式。在該設(shè)計中的按鍵連接于89C51的P3口上。鍵盤掃描程序自復(fù)位后就開始工作，時刻監(jiān)視鍵盤，有無鍵按下。在監(jiān)視鍵盤過程中，允許定時器中斷。一旦有鍵按下，先延時，去除鍵的抖動，然后關(guān)中斷，不允許定時器發(fā)生中斷。 脈沖計數(shù)流程圖圖312 脈沖計數(shù)流程圖該部分程序采用脈沖計數(shù)控制單片機(jī)以使得鎖相頻率合成器合成輸出最終所需要的頻率值，程序運行初通過對定時計數(shù)器賦初值，單片機(jī)打開相應(yīng)中斷以此啟動定時計數(shù)器與顯示程序，循環(huán)判斷中斷延時信號，最終將存儲計數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)換成ASCII碼值再次循環(huán)送給定時計數(shù)器賦初值。4 電路仿真 仿真軟件介紹 proteusProteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個元件庫。Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。除了現(xiàn)實存在的儀器外，Proteus還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。Proteus可提供的調(diào)試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。運行界面如圖41所示：圖41 運行界面 Keil編譯軟件Keil C是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會事半功倍。Keil C生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢，與匯編相比，C語言有明顯的優(yōu)勢，用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，是一個非常實用的編譯軟件，運行界面如圖42所示。圖42 keilc軟件運行界面 硬件電路仿真 鎖相環(huán)模塊圖43 鎖相環(huán)模塊仿真電路 該模塊中其核心芯片74HC4046， 7腳外接振蕩電容，11腳外接振蕩電阻。CD4046鎖相環(huán)采用的是RC型壓控振蕩器，必須外接電容C3和電阻R4作為充放電元件。當(dāng)PLL對跟蹤的輸入信號的頻率寬度有要求時還需要外接電阻R2。由于VCO是一個電流控制振蕩器，對定時電容C3的充電電流與從9腳輸入的控制電壓成正比，使VCO的振蕩頻率亦正比于該控制電壓。當(dāng)VCO控制電壓為0時，其輸出頻率最低；當(dāng)輸入控制電壓等于電源電壓VDD時，輸出頻率則線性地增大到最高輸出頻率。VCO振蕩頻率的范圍由RR3和C1決定。由于它的充電和放電都由同一個電容C3完成，故它的輸出波形是對稱方波。 4522分頻器模塊圖44 分頻器模塊CD4522是可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制1/N減計數(shù)器。其中P0P3是預(yù)置端，Q0—Q3是計數(shù)器輸出端，其余控制端的功能如下：PE（3）=“1”時P0—P3值置進(jìn)計數(shù)器；INH（4）=“0”且CLK（6）=1時，計數(shù)器（Q0—Q3）減計數(shù)；CF（13）=“1”且計數(shù)器（Q0—Q3）減到“0”時，QC(12)=“1”；MR(10) =“1”時，計數(shù)器清零。 單片機(jī)模塊圖45 單片機(jī)模塊單片機(jī)模塊主要由AT89C51芯片，晶振電路，復(fù)位電路，上拉電阻構(gòu)成。單片機(jī)其實是一種高集成的電路芯片，其執(zhí)行程序的過程就是逐條執(zhí)行指令的過程。此處所謂的指令是指需要單片機(jī)執(zhí)行的相關(guān)操作采用命令的形式寫出來，通常一種基本操作對應(yīng)一條指令，主要是由設(shè)計人員賦予單片機(jī)的指令系統(tǒng)來決定的。由于單片機(jī)在執(zhí)行指令的過程中需要遵循特定的順序，所以程序中的指令也是根據(jù)同樣的順序逐條存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時只需逐條取出這些指令然后執(zhí)行即可，不過要求具備一個程序計數(shù)器PC對指令地址進(jìn)行追蹤，在程序執(zhí)行過程中，給PC賦予執(zhí)行程序中對應(yīng)指令的地址，那么PC獲取該條命令時會自動增加相應(yīng)的內(nèi)容，通常指令的長度決定其增加量。 顯示及按鍵模塊圖46 顯示及按鍵模塊顯示部分與單片機(jī)相連，輸出經(jīng)過74HC4046合成的頻率值，兩個頻率計分別顯示整個系統(tǒng)的輸入與輸出頻率值。按鍵P32調(diào)節(jié)頻率步進(jìn)值個十百，P33調(diào)按鍵頻率值。結(jié)論利用鎖相技術(shù)來設(shè)計頻率合成器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種頻率合成方法，優(yōu)點是能夠提供長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度的信號輸出，再加上用單片機(jī)來控制它的頻率分頻比，使得它可程控和頻率輸出可靈活配置，可作為一般智能化儀器的信號源。針對應(yīng)用要求，本文完成了基于單片機(jī)AT89C51的鎖相頻率合成器的電路設(shè)計與調(diào) 試，從理論的角度對所實現(xiàn)的電路性能作了邏輯上的推導(dǎo)和分析。本次的頻率合成器的設(shè)計，是在經(jīng)典的頻率鎖相合成器電路的基礎(chǔ)上，加入了單片機(jī)控制環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了頻率輸出的自動控制，增加了預(yù)置頻率值、顯示頻率等功能，這正是本設(shè)計最具特色的地方，也是創(chuàng)新所在。本課題是設(shè)計一個由單片機(jī)、定時計數(shù)器及單片機(jī)集成鎖相環(huán)路組成的可程控頻率合成器，所以設(shè)計過程會涉及到鎖相環(huán)路、頻率合成器和單片機(jī)方面的知識。由于鎖相環(huán)相當(dāng)于一窄帶跟蹤濾波器，它具有良好的窄帶跟蹤特性，能很好地選擇所需頻率的信號，抑制寄生分量，而且避免了大量使用濾波器，有利于集成化和小型化。此外，一個設(shè)計良好的 LC 壓控振蕩器具有較高的短期頻率穩(wěn)定度，而高精度標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器則具有很好的長期頻率穩(wěn)定度，利用鎖相環(huán)路把二者的優(yōu)點結(jié)合在一起，就使鎖相式頻率合成法能夠提供長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度都比較高的信號輸出致 謝本論文是在趙亞威導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)于律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無法、平易近人的人格魅力對本人影響深遠(yuǎn)。不僅使本人樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)習(xí)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使本人明白了許多為人處事的道理。本次論文從選題到完成，每一步都是在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭孕牡母兄x！在寫論文的過程中，遇到了很多的問題，在老師的耐心指導(dǎo)下，問題都得以解決。所以在此，再次對老師道一聲：老師，謝謝您！時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨漸進(jìn)，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！在此我向沈陽理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)的所有老師表示衷心的感謝，謝謝你們四年的辛勤栽培，謝謝你們在教學(xué)的同時更多的是傳授我們做人的道理，謝謝四年里面你們孜孜不倦的教誨！最后，感謝各位老師對我論文的精心評閱，我將以我今后勤奮的工作回報大家對我的厚愛和殷切期望！在即將畢業(yè)之際，感謝母校對我的辛勤培育，我定會自我激勵，為社會多做貢獻(xiàn)，祝福母校！參考文獻(xiàn)[1] ：高等教育出版社，2009[2] 周航慈，：北京航空航天大學(xué)出版社，2005[3] 羅杰，?實驗?：電子工業(yè)出版社，2008[4] 芯片科技股份有限公司著 石