【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TAL25XTAL1678VDD9AVDD10NC11AVSS12NC1314NC15NC16NC17NC18PLLF19D20D+21VREF22NC23EA24ALE25PSEN262728293031NC32NC33NC34353637383940NC41VSS4243RST444546NC47NC48NC495051525354555657585960616263NC64AT89C5131 VQFP64U1AT89C5131USBPOWER1DATA2DATA+3USBGND4SHELL15SHELL26J1USB_PR1R227R327R4100C1103GNDGNDGNDVCCVCCXTAL1XTAL2P3_6P3_7P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7P[0_0..0_7]P2_0P2_1P2_2P2_3P2_4P2_7P[2_0..2_4]PSENRSTL1330uHALED+DD D+ 圖 USB接口電路 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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 數(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 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： ? 分辨率為 8 位； ? 最大不可調(diào)誤差小于 177。1LSB ； ? 單一 +5V 電源供電，模擬輸入電壓范圍 0～ 5V； ? 可鎖存三態(tài)輸出，輸出與 TTL 兼容； ? 功耗為 15mW； ? 典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100 μs 。 ADC0809 的引腳如圖： IN026msb21212220IN12723192418IN2282582615IN312714lsb2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22ref()16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10U5ADC0809Q0Q1Q2 圖 ADC0809 的引腳圖 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 ADC0809 采用 的是 28 腳雙列直插式封裝，其引腳功能說明如下： ? IN0~IN7： 擁有 8路輸入通道的模擬量輸入端口 。 ? D0~D7： 擁有 8位數(shù)字量輸出端口。 ? 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，通過軟件 可 輸入一個(gè)正脈沖即可啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換。 ? 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)總線上。 ? 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。 ? CLK： 作為 時(shí)鐘輸入端。 ? ADD A、 ADD B、 ADD C： 他們表示 8 路模擬開關(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。 對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 。 表 ADDC ADDB ADDA 輸入通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 ADC0809 的工作時(shí)序如 下 圖 。 在圖 中 tWE 為最小 ALE 脈寬， 其 典型值 100ns； tD為模擬開關(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 。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 由圖 得出結(jié)論： 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 或者 開中 斷 。 圖 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 鎖存器鎖存后的低三位地址 Q0~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~D7 可直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線 ~ 相連。 在 ADC0809 片內(nèi)無時(shí)鐘， 上 圖 中利用雙 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC393 給 ADC080929 提供時(shí)鐘輸入。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)。 單片機(jī) 的 引腳作為 ADC0809 片選信號(hào)。 上文 圖 中使用了 4 與非門芯片 74ALS00和 6 反相器芯片 74ALS04 來控制 ADC0809 的啟動(dòng)和輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。當(dāng) ＝ 1， WR ()=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。當(dāng) =1 時(shí) ， RD （ ） =0四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 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)總線上。本系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 在軟件上采用延時(shí)的方法來等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，因此 沒有 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 的接口電路如圖 所示 123IC3A74ALS00456IC3B74ALS00IN026msb21212220IN12723192418IN2282582615IN312714lsb2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22ref()16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10U5ADC0809NC1A122A73A64A55A46A37A28A19A010I/O011I/O112I/O213GND14I/O315I/O416I/O517I/O618I/O719CE20A1021OE22A1123A924A825NC26WE27VCC28AT28C64U6AT28C641 2U3A74ALS043 4U3B74ALS045 6U3C74ALS0489U3D74ALS04P3_6P3_7P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7P[0_0..0_7]P[0_0..0_7]P0_0P0_1P0_2P0_3P0_4P0_5P0_6P0_7P[2_0..2_4]P2_0P2_1P2_2P2_3P2_4Q[0..7]Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q0Q1Q2Q[0..7]VCCGNDCLKENENSTARTP2_7PSENGNDVCCSTART1122334455667788991010111112121313141415151616J2CON16D 圖 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， 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)的四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 程序存儲(chǔ)器（用戶空間） ， 并 且支持并行編程和串行在線編程（ 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 編寫單片機(jī)固件程序時(shí)可使用 FM0的用戶空間進(jìn)行在線編程，但 是 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)未采用在線編程的方法，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，通過將單片機(jī) 的 EA————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， 引腳說明如表 所示 。 表 AT28C64 引腳說明 引腳 功能 A0A12 地址線 CE 芯片選擇（片選） OE 輸出使能 WE 寫入使能 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 單片機(jī) AT28C64 與單片機(jī) AT89C5131 的連接電路同樣如圖 所示。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 A0~A7 后， P0 口又AT28C64 的數(shù)據(jù)線 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，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 A8~A12相 連。 單片機(jī) AT89C5131PSEN 引腳與 AT28C64 的片選端 CE 和輸出允許端 OE 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) EA 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。 四川師范大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 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