【文章內(nèi)容簡介】 時鐘信號 ；復位電路使單片機恢復初始狀態(tài)。鍵盤電路用于向系 統(tǒng)輸入運行參數(shù)和控制 系統(tǒng)的運行狀態(tài)。 通過鍵盤掃描等程序設計把鍵盤輸入的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示或把數(shù)據(jù)發(fā)送到 PC機實現(xiàn)串行通信。LCD 電路用來顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和上位機發(fā)送到 AT89S51 的數(shù)據(jù)，其功能也是靠硬件電路的設計和軟件程序的結合來實現(xiàn)的 串 行 通信電路主要是為了單片機與上位機之間數(shù)據(jù)傳送而設計的。 各功能模塊設計 單片機外圍電路 一 、時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關系。單片機本身就如同一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在 唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。 在 AT89S51 單片機內(nèi)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過 XTAL1 和XTAL2 引腳接入定時控制元件 (晶體振蕩器和電容 )，即可構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。在 AT89S51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，而在芯片的外部， XTAL1和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。 AT89S51 的時鐘電路如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 5 圖 AT89S51 的時鐘電路 用晶振和電容構成諧振電路。電容 U1 U13 容量在 15~40pF 之間，大小與晶振頻率和工作 電壓有關。但電容的大小影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，為了提高精度，本實驗板采用 30pF 的電容作為微調(diào)電容。在設計電路板時，晶 振、電容等均應盡可能靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。 二 、復位電路 復位是單片機的初始化操作，其主要功能是使單片機從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化以外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng) 處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境也需按復位鍵以重新啟動。 AT89S51 芯片內(nèi)部有復位電路， RST 引腳是復位信號的輸入端高電平有效，復位方式有自動復位和手動 復位 兩種。本實驗板采用手動復位方式復位。 AT89S51 的復位電路如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 6 圖 AT89S51的復位電路 當電源剛開始送電瞬間，電容相當于短路， RST 端輸入高電平， AT89551 復位。短路瞬間之后，電容充電， RST 端低電平。 AT89S51 需要復位時，按下手動復位鍵，電容通過電阻放電，當電容放電結束后， RST 為高電平， AT89551 進入復位狀態(tài)，松手后，電容充電， RST 端高電位下降， CPU 脫離復位狀態(tài)。 44 矩陣鍵盤電路 鍵盤是人與 AT89S51 聯(lián)系的重要手段 ，用于向 CPU 輸入運行參數(shù)和控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。鍵盤電路形式分為直接編碼輸入鍵盤和矩陣鍵盤。前者接口電路簡單，一般應用于需要少量按鍵的控制系統(tǒng)。后者因占用 I/O 引腳數(shù)少，常被按鍵較多的控制系統(tǒng)所采用。 本實驗板用于學生實驗，為了減少鍵盤電路占用 I/O 引腳數(shù)目，將鍵盤電路設計為 44 矩陣鍵盤形式。其中行線作為輸入引腳與 P0 口的 ~ 連接，列線作為引腳與 ~ 連接。 實驗板的鍵盤電路如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 7 圖 實驗板的鍵盤電路 當開始掃描時，首先將行設置低電平，在判 斷有鍵被按下后，讀入列狀態(tài)。 如果列狀態(tài)出現(xiàn)并非全部為 1 狀態(tài)，這時 O 狀態(tài)的列與行相交的鍵就是被按下的鍵。 LED 數(shù)碼管顯示電路 LED 數(shù)碼管是單片機控制系統(tǒng)中最常見的顯示器件之一，一般用來顯示處理結果或輸入 /輸出信號的狀態(tài)。 實驗板數(shù)碼管顯示電路如圖 所示 ： 圖 實驗板的數(shù)碼管顯示電路 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 8 本實驗板使用了 2 個四位一體的數(shù)碼顯示管，各位數(shù)碼管的顯示通過74HC245 驅(qū)動控制，每位數(shù)碼管的引腳 a、 b、 e、 d、 e、 f、 g、 dp 通過限流排阻、74HC138 和擴展座與 P2 口相連。 流水燈顯示電路 流水燈顯示電路主要由 8 只發(fā)光二極管組成，電路原理圖如圖 所示 ： 圖 實驗板的流水燈顯示電路 8 只發(fā)光二極管的正極通過限流排阻連接電源 +5V，二極管的負極分別通過 74HC245 驅(qū)動與單片機 P2 端口連接。 發(fā)聲模塊電路 發(fā)聲模塊電路原理圖如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 9 圖 實驗板的發(fā)生電路 信號由 引腳進入三極管進行放大，推動蜂鳴器 SPK 發(fā)聲。該部分只用 3個元件，三極管型號為 8550，蜂鳴器為微型 壓電式。 液晶顯示電路 顯示器件是實驗板中普遍使用的輸出器件，較常用的是 LED 數(shù)碼管和 LCD液晶顯示器。前者僅能顯示數(shù)據(jù)輸出，而后者能顯示更多，更復雜的字符，如漢字，甚至是圖形等。此實驗板采用 LCD1602 作為輸出顯示器件。 LCD1602 液晶是一款很常用，也很易用的字符液晶?？梢燥@示 2 行，每行 16 個字符，對比度可調(diào)、黃綠色背光?？刂? IC： ST7065/ST7066，電源范圍 ~，數(shù)據(jù)總線 4/8線均可。 實驗板液晶顯示電路如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 10 圖 實驗板的液晶顯示電路 VO 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 R/W 讀寫選擇信號與 連接，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 RS 是數(shù)據(jù)顯示和指令數(shù)據(jù)選擇信號，與 連接。當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 E 端為使能端，當 E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 DB0~DB7 是數(shù) 據(jù)線，分別與 ~連接，用于傳送 CPU 發(fā)送給顯示器的數(shù)據(jù)、指令等。 LCD1602 引腳特性如表 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 11 表 LCD1602 引腳特性 串行通信電路 AT89S51 中的串行接口能方便地與其他計算機或串行傳送信息的外圍設備實現(xiàn)雙機通信。此實驗板中僅設計與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送串行通信電路。 RS232C標準規(guī)定發(fā)送數(shù)據(jù)線 TXD 和接受數(shù)據(jù)線 RXD 均采用 EIA 電平，即傳送數(shù)字 “1”時，傳輸線上的 電平在 3~15V 之間 。傳送數(shù)字 “0”時，傳輸線上的電平在 +3~+l5V之 間。但單片機串行口采用正邏輯的 TTL 電平，這樣就存在 TTL 電平與 EIA 電平之間的轉(zhuǎn)換問題。因此實驗板中采用電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 與 9 芯 D 插座連接方式。 與 PC 機串行通信電路如圖 所示 ： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)設計 /論文 12 圖 實驗板與上位機的串行通信電路 MAX232 電平轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，僅需外加 4 個 10uF 的電容，即可實現(xiàn) TTL 電平和 RS232 電平的互換。在電路設計時， 15lIN、 152IN 引腳中的一個與 AT89S51 中的 TXD ()引腳連接，接收 CPU 發(fā)送給 PC 機的數(shù)據(jù) ； 1C OUT、2C OUT 引腳中的一個與 9 芯 D 插座中的 RXD(2)引腳連接，發(fā)送 15lIN 或 251IN取引腳接收到的數(shù)據(jù)。 1C IN， 2C IN 引腳中的一個與 9 芯 D 插座中的 T