【文章內容簡介】 功能和用途方面來劃分，可以分為3個區(qū)域，即工作寄存器區(qū)（00H~1FH）、位尋址區(qū)（20H～2FH）、堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)（30H～7FH或30H~0FFH）。 單片機時鐘電路單片機時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩方式和外部振蕩方式。內部振蕩方式：AT89S51單片機內部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過XTAL1和XTAL2引腳接入定時控制元件（晶體振蕩器和微調電容），即可構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。外部振蕩方式：把外部已有的時鐘信號引入單片機內。這種方式適宜用來使單片機的時鐘與外部信號保持同步。在本設計中采用第一種方式，用晶振和電容構成諧振電路。C3和C4雖然沒有嚴格要求，但電容的大小影響振蕩器振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇在10~30pF左右。而晶體振蕩器一般選擇6MHz和12MHz。本時鐘電路在XTAL1和XTAL2引腳分別接一個22pF的電容，兩個引腳之間接入一個12MHz的晶振，電路如圖32所示。 單片機復位電路復位時單片機的初始化操作，其主要功能是PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行時出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為使單片機正常工作，也需要按復位鍵以重新啟動。RST引腳是復位信號的輸入端，復位信號是高電平有效，其有效時間持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即兩個機器周期）以上。復位操作有上電自動復位、按鍵電平復位、外部脈沖復位和自動復位四種方式。在本設計中復位電路采用按鍵電平方式，電路如圖33所示，使RST引腳（圖中懸空腳）經(jīng)過10u電解電容與VCC電源接通，同時經(jīng)過電阻與地連接而實現(xiàn)。 控制電路設計本設計中的單片機控制電路設計如圖34所示。單片機的P0口用于控制顯示單元電路中的數(shù)碼管的選定，P1口控制按鍵，P2口作為D/A的8位數(shù)據(jù)線端口， 引腳控制顯示電路中的74LS164的時鐘端和數(shù)據(jù)端。按鍵的功能是實現(xiàn)輸出電流的設置。按鍵1,2,3,4的功能分別是：設定、移位、加1和減1。當單片機的P1口檢測到有按鍵按下時，啟動數(shù)碼管顯示電路開始顯示數(shù)值，按下加1鍵顯示數(shù)字加1，按下移位鍵時移動數(shù)碼管位數(shù)調整下一位數(shù)字。輸出電流設定好后單片機將電流數(shù)字量通過P2口送入到D/A轉換器中，D/A轉換器將其轉換為數(shù)字量后輸出。 D/A轉換電路DAC0832是一種8分辨率的典型的D/A轉換集成芯片，與微處理器完全兼容。內部為雙緩沖寄存器即輸入寄存器和DAC寄存器。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。DA轉換器是由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及控制電路構成。 該部分電路設計如圖35所示。D/A轉換器是接收數(shù)字量，輸出一個與數(shù)字量相對應的電流或電壓信號的模擬量接口。本設計中D/A轉換器采用DAC0832芯片。AT89S51的P2口作為數(shù)據(jù)端口與DAC0832的8位數(shù)據(jù)線相連。DAC0832采用單緩沖工作方式，使芯片的、均與地相接。DAC0832由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換電路及控制電路構成。數(shù)字量從DAC0832的D0D78個數(shù)據(jù)輸入端口輸入。DAC0832與單片機的連接方式有兩種：即單緩沖工作方式和雙緩沖工作方式。在單緩沖工作方式下，一個寄存器工作于直通狀態(tài)，一個工作于受控鎖存器狀態(tài)，在不要求多相D/A同時輸出時，可以采用單緩沖方式，此時只需要一次寫操作，就開始轉換，可以提高D/A的數(shù)據(jù)吞吐量；在雙緩沖工作方式下，兩個寄存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)，當要求多個模擬量同時輸出時，可采用這種方式。本設計選用單緩沖工作方式。 壓控恒流源電路 LM324簡介LM324系列器件為價格便宜的帶有真差動輸入的四運算放大器。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著的優(yōu)點。，靜態(tài)電流大致為MC1741的靜態(tài)電流的五分之一（對每一個放大器而言）。共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應用場合中采用外部偏置元件的必要性。輸出電壓范圍也包含負電源電壓。功能特性如下：短路保護輸出；真差動輸入級；單電源工作：；低輸入偏置電流：最大100納安；每一封裝四個放大器；內部補償；共模范圍擴展到負電源；行業(yè)標準引腳輸出；在輸入端的靜電放電箔位增加可靠性而不影響器件的工作。LM324管腳連接及內部結構圖如圖36所示該部分電路如圖37所示。壓控恒流源是系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是用電壓來控制電流的變化。該恒流源電路由運算放大器、大功率場效應管、采樣電阻和負載電阻組成。因為DAC0832有個固定電路就是轉化電壓輸出，所以由DAC0832輸出的電流量經(jīng)LM324轉換為電壓輸出，下一級LM324通過反饋控制功率管，電路中調整管采用大功率場效應管IRF640，LM324作為電壓跟隨器，電路中輸入電壓控制輸出電流，U為控制級電壓，R為控制級電阻，U/R為控制級電流，即為負載級電流，即是要得到的輸出電流，所以輸出電流不隨負載電阻的變化而變化，從而實現(xiàn)壓控恒流，得到穩(wěn)定輸出的電流源，由輸出電壓5V，輸出電流為1500mA可得，負載RL阻值范圍為10Ω5KΩ 顯示電路 74LS164簡介74LS164為8位移位寄存器，管腳圖如圖38所示。當清除端（MR）為低電平時，輸出端（Q0Q7）均為低電平。串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)。當A、B有一個為高電平，則另一個就允許輸入數(shù)據(jù)，并在CLOCK上升沿作用下決定Q0的狀態(tài)。真值表如表31所示。 Inputs OutputsClearClockA BQ0 Q1 ….…. Q7 L H H H HXL ↑ ↑ ↑X X X XH HL XX L L L ….…. LQA0 QB0 ….…. QH0 H QAn ….…. QGnL QAn ….…. QGnL QAn ….…. QGn 表31 74LS164真值表H——高電平，L——低電平，X——任意電平，↑——低到高電平跳變，QA0、QB0、QH0——規(guī)定的穩(wěn)態(tài)條件建立前的電平，Qan、QGn——時鐘最近的↑前的電平。 顯示電路設計 該部分電路設計如圖39所示。LED數(shù)碼管由八只發(fā)光二極管組成，編號是a、b、c、d、e、f、g、h，分別和同名管腳相連，當發(fā)光二極管導通時發(fā)光。每個二極管就是一個筆劃，若干個二極管發(fā)光時，就構成一個顯示字符。若將單片機的I/O口與數(shù)碼管的ag和h相連，高電平（對應共陰極數(shù)碼管）或低電平（對應共陽極數(shù)碼管）的位對應的發(fā)光二極管就會亮，這樣，I/O口輸出不同的代碼就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。為節(jié)約資源，選用4位一體數(shù)碼管，采用串行輸入并行輸出的8位移位寄存器74LS164進行驅動輸出，單片機的兩個并行口分別作為輸出口和時鐘控制信號。74LS164將輸入的串行數(shù)據(jù)鎖存在并行輸出端，通過這些并行口線驅動數(shù)碼管的各字段。數(shù)碼管選用共陽型，當74LS164的輸出端口某線為低電位時，對應的字段被點亮。軟件設計中采用循環(huán)送顯的方式，單片機通過控制9012來選擇要送顯的數(shù)碼管，與三極管連接的引腳置高，三極管導通，即可選中該位數(shù)碼管。單片機控制74LS164的數(shù)據(jù)端和時鐘端，74LS164的輸出Q0Q7分別對應接到數(shù)碼管的ah端口，從而實現(xiàn)單片機控制數(shù)碼管顯示的功能。 本章小結本章首先介紹了供電電源電路的設計，然后是介紹了硬件電路的核心部分控制電路，D/A轉換電路和壓控恒流源電路。其中供電電源電路是給整個硬件系統(tǒng)供電的，按鍵設定好輸出電流后單片機將電流數(shù)字量通過P2口送入到D/A轉換器中，D/A轉換器將其轉換為數(shù)字量后輸出，在由壓控恒流源模塊轉化為恒定的電流值，單片機控制74LS164的數(shù)據(jù)端和時鐘端，且74LS164的輸出Q0Q7分別對應接到數(shù)碼管的ah端口，從而實現(xiàn)單片機控制數(shù)碼管顯示的功能。從而完成整個硬件電路的設計。第4章 軟件程序設計 主程序設計流程單片機初始化引腳和中斷，當單片機的P1口檢測到有按鍵按下時，如果是S3鍵按下電