【文章內(nèi)容簡介】 9 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 21 第四章 軟件電路設(shè)計 初始化程序 所謂初始化，是對將要用到的 51單片機(jī)內(nèi)部部件或擴(kuò)展芯片進(jìn)行初始化工作狀態(tài)設(shè)定。初始化子程序的主要工作是設(shè)置定時器的 工作模式，初值預(yù)置，開中斷和打開定時器等。程序如下所示： TMOD=0x01。//定時器 0，模式 1 TH0=TIME0H。//定時器初值的高八位送入 TH0 TL0=TIME0L。//定時器初值的低八位送入 TH0 TR0=1。//啟動定時器 ET0=1。//開定時器中斷 EA=1。//開總中斷 A/D轉(zhuǎn)換程序 A/D轉(zhuǎn)換程序用來控制對輸入的模塊電壓信號的采集測量，并將對應(yīng)的數(shù)值存入相應(yīng)的內(nèi)存單元，其中流程圖如圖： 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 22 運(yùn)用 LCD1602 進(jìn)行驅(qū)動顯示，程序模塊包括 LCD 初始化、 1 個字符子程序、 1 個命令子程序、 1 個數(shù)據(jù)子程序、 1 個數(shù)據(jù)子程序以及組字符寫入 LCD 進(jìn)行驅(qū)動顯示；模式設(shè)置為： 8 位 2 行 5*7 點(diǎn)陣，控制指令如圖下圖，按照指令進(jìn)行編寫程序，驅(qū)動 LCD1602. 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 23 按鍵調(diào)節(jié)程序 為實(shí)現(xiàn)設(shè)置最低電壓閾值，低于該值則系統(tǒng)報警功能，系統(tǒng)設(shè)置 3 個功能鍵，即： K1— 設(shè)置鍵、 K2— 數(shù)字加鍵、 K3— 數(shù)字減鍵。通過對數(shù)字加鍵或數(shù)字減鍵操作，可以對設(shè)定上限或下限電壓每次操作增加或減小 度；通過 K1 的操作次序確定當(dāng)前的顯示和校正內(nèi)容，由S2 和 S3 進(jìn)行校正，并且可以一位位進(jìn)行 調(diào)節(jié)并不影響臨近數(shù)值，穩(wěn)定 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 24 第五章 個人負(fù)責(zé)模塊 最小系統(tǒng)，報警程序設(shè)計 晶振電路及功能介紹 U130p FU230p FX1CRY STA L 單片機(jī)系統(tǒng)里都有晶振，在單片機(jī)系統(tǒng)里晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結(jié)合單片機(jī)內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機(jī)所需的時鐘頻率，單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機(jī)運(yùn)行速度就越快，單片接的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機(jī)晶振提供的時鐘頻率。 單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步 。 晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。 我們采用的晶振是 12M 的石英晶振，經(jīng)過兩個磁片電容后分別接入 XTAL XTAL2 腳，使用單片機(jī)的內(nèi)部晶振電路。 12M 晶振為單片機(jī)提供 1uS 的機(jī)器周期。 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 25 按鍵復(fù)位電路 C4E L E C T R O 2R110KR210KS1SW P BV C C 單片機(jī)在啟動時都需要復(fù)位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。 89 系列單片機(jī)的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作 狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持2 個機(jī)器周期 (24 個振蕩周期 )以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動按鈕復(fù)位和上電復(fù)位 。 上電復(fù)位 AT89S51 的上電復(fù)位電路，只要在 RST 復(fù)位輸入 引腳 上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至1?F。上電復(fù)位的工作過程是在加電時，復(fù)位電路通過電 容加給RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST 端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 26 率為 1MHz，起振時間則為 10ms。在圖 2 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V 以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個負(fù)電壓將不會對器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù) 位期間，端口 引腳 處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全 “l(fā)” 態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時得不到有效的復(fù)位，則程序計數(shù)器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU 可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序 按鍵位 手動按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到 RST 端。手動按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通 達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時間要求。 在設(shè)計中，我們采用按鍵復(fù)位， 在電路圖中，電容的的大小是10uF，電阻的大小是 10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的 倍（單片機(jī)的電源是 5V，所以充電到 倍即為 ），需要的 時間 是 10K*10UF=。在單片機(jī)啟動 后，電容 C 兩端的電壓持續(xù)充電為 5V，這是時候 10K 電阻兩端的電壓接近于 0V， RST處于低電平所以系統(tǒng)正常工作。當(dāng)按鍵按下的時候，開關(guān)導(dǎo)通，這個時候電容兩端形成了一個回路，電容被短路，所以在按鍵按下的這個過程中，電容 開始釋放之前充的電量。隨著時間的推移，電容的電壓在 內(nèi)，從 5V 釋放到變?yōu)榱?，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候 10K 電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 27 所以 RST 引腳又接收到高電平。單片機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位。 報警程序設(shè)計 的驅(qū)動程序編寫及詳細(xì)分析 void vShowVoltage (uint uiNumber,uchar cNumber[]) { uchar ucaNumber[3]。 uchar ucCount。 if((uiNumber255)amp。amp。(uiNumber0)) { ucaNumber[0]=cNumber[0]。 ucaNumber[1]=cNumber[1]。 ucaNumber[2]=cNumber[2]。 for(ucCount=0。ucCount3。ucCount++) { Show_1_Char(ucaNumber[ucCount]+48)。 if(ucCount==0) Show_1_Char(39。.39。)。 } } else {Show_Char()。} 適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS ，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 28 的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇 . AD0832的工作原理 ADC0832 的特點(diǎn) 8 位分辨率；雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時輸入電壓在 0~5V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為 32μ S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、 14P— DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為 0176。 C to +70176。 C，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40176。 C to +85176。 C； ADC0832 的優(yōu)點(diǎn) ADC0832A/D 轉(zhuǎn)換芯片 0—— 255 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選 擇。 ADC0832 的工作模式 只用一通道 DO 端與 DI端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將 DO 和 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 ADC0832 的工作時序 當(dāng) ADC0832 未工作時其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用， CLK和 DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換時，須先將 CS 使能端廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 29 置于低電平并 且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端 CLK 輸入時鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號 . 2 位數(shù)據(jù)為 1,0 時，只對 CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換 (本程序用通道 0) 為 1,1 時，只對 CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換 ； 為 0,0 時，將 CH0 作為正輸入端 IN+， CH1 作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入 ； 為 0,1 時，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入 。 從第 4 個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。 直到第 11 個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。 也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個字節(jié)的下沉輸出 DATD0。 隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)束。 0832 的工作時序圖 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 廣西師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)師范學(xué)院 09 電子信息工程單片機(jī)設(shè)計報告 30 0832 的驅(qū)動程序編寫及詳細(xì)分析 單片機(jī)串行口方式 0 與 ADC0832 的接口 ,單片機(jī) P2^5接 ADC0832的 CS, TXD (接 0832的 CLK)作為時鐘信號輸出端 , RXD (接 0832的 DO和 D I)作為啟動位、配置位的發(fā)送端以及 A /D轉(zhuǎn)換后輸出數(shù)據(jù)的接收端。由于 ADC0832在 CS變低后的前 3個周期內(nèi) ,DO端為高阻態(tài) 。轉(zhuǎn)換開始后 ,D I線禁止 ,因此 ,D I端和 DO端可連接在一起 .ADC0832的時鐘頻率最高為 400kHz,單片機(jī)晶振可選用 4MHz,在 TXD的輸出頻率為 4MHz/12 = 333. 3kHz,符合要求。 ADC0832輸出的串行數(shù)據(jù)共 15位 ,由兩段 8位 數(shù)據(jù)組成 ,前一段是最高位在先 ,后一段是最高在后 ,兩段數(shù)據(jù)的最低位共用。只有在時鐘的下降沿 ,ADC0832的串行數(shù)據(jù)才移出一位。由單片機(jī)控制時鐘信號的發(fā)送 , 并由 TXD 發(fā)出 , 以達(dá)到控制 ADC0832輸出數(shù)據(jù)位的目的。為了得到一列完整的 8位數(shù)據(jù) ,單片機(jī)分兩次采集含有不同位的數(shù)據(jù) ,再合成一列完整的 8位數(shù)據(jù) .由上面的 0832的工作時序，及硬件設(shè)計編寫了下面的 0832的驅(qū)動程