【文章內(nèi)容簡介】 推出較新的單片機(jī)，它的顯著特點(diǎn)是：高性能，低功能，高速度，指令單周期為主，但性格方面比51單片機(jī)要高。有專門的I/O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電壓，但I(xiàn)/O口使用不比51單片機(jī)方便。PIC單片機(jī)系列是美國微芯公司的產(chǎn)品，也是市面上增長最快的單片機(jī)之一，屬精簡指令集單片機(jī)，其特點(diǎn)是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機(jī)要高，也有專門的,I/O方向寄存器，I/O 口使用不比 51單片機(jī)方便。 單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)中選用是51系列的AT89C52，它是低電壓，低功耗，高性能的CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，2個(gè) I/O 口線, 3 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，并與 MCS51系列單片機(jī)兼容。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面，它將 A/D 轉(zhuǎn)換器。顯示器和語音芯片等通過I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來；另一方面， 它將用戶下載的程序通過控制總線控制數(shù)據(jù)的輸入輸出，從而實(shí)現(xiàn)冊(cè)電壓的功能。圖51單片機(jī)總控制電路 STC89C52單片機(jī)介紹STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可檫除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低電壓，高性能COMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL搞密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。單片機(jī)總控制電路如圖51所示。(1) 時(shí)鐘電路STC89C52內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳RXD和TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖52 (a) 所示，在RXD和TXD引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路?！?2MHz之間選擇，電容值在5～30pF之間選擇，電容值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。外部方式的時(shí)鐘電路如圖52（b）所示，RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。 （a）內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 （b）外部方式時(shí)鐘電路圖52 時(shí)鐘電路RXD接地，TXD接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘P1和P2，供單片機(jī)使用。(2) 復(fù)位及復(fù)位電路 a、復(fù)位操作復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表51所示。 b、復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩周期(即二個(gè)機(jī)器周期)以上。若使用頗率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖53所示。 表51一些寄存器的復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H 圖53復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào)(RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位相按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 54（a）所示。這佯，只要電源Vcc的上升時(shí)間不超過1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖54（b）所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖54（c）所示。（a）上電復(fù)位 （b）按鍵電平復(fù)位 （c）按鍵脈沖復(fù)位圖54復(fù)位電路上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于6MHz晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用圖54（b）上電復(fù)位方式。 STC89C52具體介紹如下：① 主電源引腳（2根） VCC(Pin40)：電源輸入，接＋5V電源 GND(Pin20)：接地線② 外接晶振引腳（2根） XTAL1(Pin19)：片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2(Pin20)：片內(nèi)振蕩電路的輸出端③ 控制引腳（4根） RST/VPP(Pin9)：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù) 位。ALE/PROG(Pin30)：地址鎖存允許信號(hào)PSEN(Pin29)：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(Pin31)：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指 令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。 ④ 可編程輸入/輸出引腳（32根）表52 STC89C52主要功能主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫Flash ROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率024MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫中斷口線3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每 個(gè)口有8位（8根引腳），共32根。 PO口（Pin39～Pin32）：8位雙向I/O口線，～ P1口（Pin1～Pin8）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P2口（Pin21～Pin28）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ P3口（Pin10～Pin17）：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～ STC89C52主要功能如表52所示。(3) 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)由一個(gè)單片機(jī)、一個(gè)晶振和2 個(gè)磁片電容組成，是單片機(jī)外圍核心電路，如圖55所示。 本設(shè)計(jì)顯示器件選擇 常用顯示器件簡介本次設(shè)計(jì)中有顯示模塊，而常用的顯示器件比較多，有數(shù)碼管，LED點(diǎn)陣，1602液晶，12864液晶等。 數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件，它是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點(diǎn)是價(jià)格非常的便宜，用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。但數(shù)碼管只能是顯示0—9的數(shù)據(jù)。不能夠顯示字符，這也是數(shù)碼管的不足之處。圖55 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖LED陣顯示器件是由好多個(gè)發(fā)光二極管組成的。具有高亮度，功耗低，視角大，壽命長，耐濕，冷，熱等特點(diǎn)，LED點(diǎn)陣顯示器件可以顯示數(shù)字，英文字符，中文字符等。但用LED點(diǎn)陣顯示的軟件程序設(shè)計(jì)比較麻煩32個(gè)字符。1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字，英文字母的大小寫，常用的符號(hào)，和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，價(jià)格相對(duì)便宜。12864液晶也是一種工業(yè)字符型液晶，它不僅能夠顯示1602液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示8*4個(gè)中文漢字和一些簡單的圖片，顯示信息也非常的清楚。使用時(shí)也直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。不過它的價(jià)格比1602液晶貴了很多。 顯示器件的選擇數(shù)碼管是最常用的一種顯示器件，它是由幾個(gè)發(fā)光二極管組成的8字段顯示器件，其特點(diǎn)是價(jià)格非常的便宜，用也非常的方便，顯示效果非常的清楚。小電流下可以驅(qū)動(dòng)發(fā)光，發(fā)光響應(yīng)時(shí)間極短，體積小，重量輕，抗沖擊性能好，壽命長。因此本次設(shè)計(jì)選用了數(shù)碼管作為顯示器件。 LED 介紹LED顯示是用發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管，其外形結(jié)構(gòu)如圖所示，由圖56可見它由8個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示0～A～F及小數(shù)點(diǎn)。 （a）管腳配置 (b) 共陰極 (c) 共陽極圖 56 數(shù)碼管LED顯示器分為共陰極和共陽極，共陰極是將8個(gè)發(fā)光二極管陰極連接在一起作為公共端，而共陽極是將8個(gè)發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端。LED顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式，靜態(tài)顯示是將共陰極聯(lián)到一起接地，每位的顯示段（adp）分別與一個(gè)8位的鎖存器輸出相連。由于顯示的各位可以相互獨(dú)立，各位可以互相顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應(yīng)的顯示字符。并且由于各位由一個(gè)8位鎖存器控制段選線，故在同一時(shí)間內(nèi)每一位顯示的字符可以不同。這種方式占用鎖存器較多。動(dòng)態(tài)顯示是將所有位的段選線相應(yīng)的并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制，形成段選線的多路復(fù)用。而各位的陰極分別由相應(yīng)的I/O口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。要LED能夠顯示相應(yīng)的字符，就必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式，只要每位顯示的時(shí)間足夠短，則可造成多位同時(shí)顯示的假象，達(dá)成顯示的目的。在數(shù)字電路中常常要把數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果通過半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶數(shù)碼和熒光數(shù)碼管，用十進(jìn)制數(shù)顯示出來。 ，工作電流為己毫安到幾十毫安，壽命很長。半導(dǎo)體數(shù)碼管將十位數(shù)分成七個(gè)字段，每段為一個(gè)發(fā)光二極管，其字形結(jié)構(gòu)，選擇不同的字段發(fā)光，可顯示出不同的字型。共陽極：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成共陽極。使用時(shí)公共端接Vcc，當(dāng)某陽極為低電平時(shí)，該發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光。輸出一個(gè)段碼就可以控制LED顯示器的字型，表53給出了段碼與字型的關(guān)系，假定a、b、c、d、e、f、g、DP分別對(duì)應(yīng)D0、DDDDDDD7。 表53 段碼與字型的關(guān)系段碼D7DPD6gD5FD4eD3dD2cD2bD0a字形3FH00111111006H0000001015BH0101101124FH01001111366H0110011046DH0110110157DH01111101607H0000011177FH0111111186FH011011119 本設(shè)計(jì)A/D芯片介紹 常用的A/D芯片介紹常用的A/D芯片有AD0809，AD0832，LC2543C等幾種。下面簡單介紹一下這三種芯片。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬開關(guān)，一個(gè)地址鎖存譯碼器，一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可支持致命傷個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸 入通道。它易于和微處理器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸 入通道。TLC2543C是12位開關(guān)電容逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換，每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端，片選， 輸入/輸出時(shí)鐘以及地址輸入端。它可以從主機(jī)高速傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它有高速的轉(zhuǎn)換，通用的控制能力，具有簡化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離，耐高溫等特點(diǎn)。 綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的特點(diǎn)，為了滿足本次設(shè)計(jì)需求，本次設(shè)計(jì)選用ADC0809芯片 ADC0809芯片介紹隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，目前不同廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了多種型號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換器，以滿足不同應(yīng)用場合的需要。如果按照轉(zhuǎn)換原理劃分，主要有3種類型，即雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器和并行式A/D轉(zhuǎn)換器。目前最常用的是雙積分和逐次逼近式。本次設(shè)計(jì)采用8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809。 1）主要特性　 a、8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。 　 b、具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 　 c、轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs　 d、單個(gè)＋5V電源供電 　 e、模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 　 f、工作溫度范圍為40～＋85攝氏度?！? g、低功耗，約15mW。 2）引腳功能　 ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖56 所示。下面說明各引腳功能。 　　IN0～I(xiàn)N7：