【文章內(nèi)容簡介】 7 P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 [6]P3 口： 8 位，具有內(nèi)部上拉電 阻的準雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 LS 型 TTL 負載。當 P3 口寫入 “ 1” 后，它被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL），這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C52 的一些特殊功能口，如下所示 [7]: ： 8 位準雙向并行口，串行數(shù)據(jù)輸入口 ： 8 位準雙向并行口，串行數(shù)據(jù)輸出口 ： 8 位準雙向并行口，外部中斷 0 申請信號輸入端 ： 8 位準雙向并行口，外部中斷 1 申請信號輸入端 — T0： 8 位準雙向并行口，定時器 /計數(shù)器 0 外部脈沖的輸入端 — T1： 8 位準雙向并行口，定時器 /計數(shù)器 1 外部脈沖的輸入 ： 8 位準雙向并行口，外部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）寫選通 ： 8 位準雙向并行口，外部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）讀選通 P3 口同時也為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 [7]RST—— 復位輸入口。當振蕩器處于復位器件時，要保持 RST腳的兩個機器周期的高電平時間。 [8]ALE/ PROG —— 當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 在 FLASH 進行編程期間，其引腳能夠用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端口以恒定不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6，所以它可用作外部輸出的脈沖或用于定時目的。但要注意的是：當作為外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如果想要禁止 ALE 的輸出可以在 SFR8EH 地址上置 0。這時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令時才起作用。 另外，該引腳略微被拉高。微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)如果 ALE被禁止，則置位無效。 [9] PSEN —— 外部程序存儲器的選通信號。當處于外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。但處于訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不會出現(xiàn)。 [10] EA /VPP—— 當 EA 保持 低電平時，則在此期間外部程序存儲 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 進行編程的時候，此引腳也可以用于施加12V 編程電源（ VPP）。 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 8 液晶顯示器 LCD（ Liquid Crystal Display）是液晶顯示器名稱的縮寫，我們在日常生活中隨處可見。液晶顯示器不僅具有顯示圖像質量高，而且采用數(shù)字式接口、體積小、質量輕、功耗低等優(yōu)點，所以在生活中得到廣泛應用。 LCD1602 是專門用來顯示數(shù)字、字母、符號等點陣式字符 型液晶顯示模塊，常見的幾種規(guī)格主要有 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 等，常見的有字符型、點陣型和筆段型。模塊內(nèi)部元器件的主要構成有 LCD 顯示屏、控制器、列驅動器和偏壓產(chǎn)生電路 [8]。本課題設計以長沙太陽人電子有限公司生產(chǎn)制造的 1602 液晶顯示器為例來簡單介紹其用法。常見的 1602字符型液晶顯示器引腳如圖 26 所示 ： 圖 26 LCD1602 引腳 LCD1602 引腳采用的是標準 16 腳接口，其各引腳的功能如下 [9]： 引腳 1： GND 為接地電源。 引 腳 2： VCC 接 5V 正極電源。 引腳 3： VO 為調整液晶顯示器的對比度端口，當正電源接在其端口時，對比度處于最弱狀態(tài)；當?shù)仉娫唇釉谄涠丝跁r，對比度處于最高狀態(tài)（當對比度過高時就會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，在使用時，可以通過一個 10K 的電位器來調整對比度）。 引腳 4： RS 是選擇寄存器，當其處于高電平 1 時，選擇數(shù)據(jù)寄存器；當其處于低電平0 時，選擇指令寄存器。 引腳 5： RW 是讀寫信號線，當其是高電平 1 時，進行讀操作；當其處于低電平時，進行寫操作。 引腳 6： E(或 EN)端是使能 (enable)端口，當其處于高電平 1 時，讀取信息；負 跳變時執(zhí)行此指令。 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 9 引腳 7～ 14： DB0～ DB7 是 8 位的雙向數(shù)據(jù)端。 引腳 15～ 16：空腳或背燈電源端。 15 引腳是背光正極端口， 16 引腳是背光負極 [10]端口。 3． 數(shù)字電流表的設計 方案論證 （一）設計方案 該數(shù)字電流表的設計主要由電壓信號采樣電路、 A/D（ PCF8591)轉換電路以及 LCD 顯示電路構成，其中采樣電路部分包括采樣電阻和差分放大電路，以及芯片電路三個模塊。 數(shù)字電流表的設計方案如圖 31 所示 。 圖 31 數(shù)字電流表設計方案 （ 二）硬件電路描述 首先通過對論文題目的分析，根據(jù)題目要求考慮所用到的單片機，鑒于合理選取及實例的具體分解，同時考慮到本課題的單片機需求，選取 AT89C51 單片機作為本課題設計的單片機。 AT89C51 不僅可以按照常規(guī)編程方法進行，而且還可以實現(xiàn)在線編程。它能夠將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，同時 Flash 存儲器具有可反復擦寫功能，有效地降低開發(fā)成本。 AT89C51 是一種功耗低、性能高的 CMOS8 位微控制器，具有 4K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ,由 Atmel 公司高密度非 易失性存儲器 技術制造。片上的 Flash 允許 程序存儲器 在系統(tǒng)可編程，也適用于常規(guī)的編程器。在單芯片上， AT89C51 擁有靈巧的 8 位 CPU 和可在系統(tǒng)編程 Flash，眾多的嵌入式控制應用系統(tǒng)都采用其作為核心部件，并且得到廣泛應用。 再次，在進行電流測量時，電流輸入的是模擬量，而單片機只能處理數(shù)字信號，所以需要通過 A/D 轉換芯 片進行轉換，通過篩選和分析，本課題采用 PCF8591 作為 A/D 轉換芯片。 A/D 轉換器的概念：即模數(shù)轉換（ Analog to Digital Conversion），當輸入端輸入模擬量（比如電壓信號）時，會相應輸出一個與模擬量相對應的數(shù)字量（通常以二進制形式表示）。電壓信號 采 樣電路 A/D 轉換器 AT89C51 處理數(shù)字信號 LCD 液晶顯示 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 10 例如在參考電壓 VREF 為 5V， 8 位的模數(shù)轉換器情況下，當輸入的電壓為 0V 時，輸出的數(shù)字量為 0000 0000，當輸入的電壓為 5V 時，輸出的數(shù)字量為 1111 1111。當輸入的電壓在 0V 到 5V 之間變化時，輸出的數(shù)字量會在 0000 0000 到 1111 1111 之間變化。這樣每次輸入的電壓值都會對應輸出一個數(shù)字量，從而實現(xiàn)了模數(shù)轉換功能。 最后，電路顯示屏部分采用的是 LCD1602 液晶顯示。 任務指標 本課題設計要求以單片機為基礎制作出數(shù)字電流表。通過該設計了解 A/D 轉換器的原理、 51 系列單片機的使用和 LCD 液晶顯示器的使用方法、顯示過程。 功能要求為： （ 1）三位直流數(shù)字電 流 表； （ 2）量程范圍為 0100mA； （ 3）通過 LCD顯示屏顯示待測電流的數(shù)值；（ 4） 8 通道進行電流值采集。 本設計系統(tǒng)主要通過硬件設計、軟件編程的手段來實現(xiàn)相應的要求功能。第 一，根據(jù)題目設計的要求制作出能相應功能的電路圖。第二，根據(jù)電路圖編寫程序控制單片機（可以使用 C 語言或者 VB 語言，本課題采用的是 C 語言），使單片機能夠控制 A/D 轉換器進行模數(shù)轉換，并通過 LCD 顯示屏直接顯示出來相對應的電流值。 整體電路圖 整體電路圖設計如圖 32 所示。 圖 32 數(shù)字電流表整體電路圖 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 114． 軟件設計 軟件設計的主程序流程圖 主程序設計流程圖如圖 41 所示： 圖 41 主程序設計流程圖 編程語言介紹 C 語言是一 門通用計算機程序設計語言，美國貝爾實驗室的 Dennis M. Ritchie 在 1972年推出的，它的工作單元是由高級語言的基本語句與低級語言的實用性結合而成的，它不僅具有高級語言的特點，還具有匯編語言的特點。 1978 年后， C 語言先后被移植到大、中、小及微型機上，它不僅可以作為工作系統(tǒng)設計語言，編寫系統(tǒng)的應用程序，還可以作為應用程序設計語言，編寫不依賴計算機硬件的應用程序。它有著廣泛的應用范圍，超強的數(shù)據(jù)處理能力，不僅在軟件開發(fā)上，而且各類科研工作上都需要用到 C 語言，可以用來編寫系統(tǒng)軟件，三維、二維圖形和動畫 ，具體應用體現(xiàn)在單片機以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。 單片機 C 語言的優(yōu)點 [11]： 、使用靈活方便。 C 語言總共只有 32 個關鍵字， 9 種控制語句，程序 開始 調用 LCD 初始化子程序 A/D 轉換值清零 設置 LCD DDRAM 地址，調 用寫入指令數(shù) 據(jù)到 LCD 調用子程序 LCD 上顯示 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 12 書寫形式自由，區(qū)分大小寫。 。 C 語言有著廣泛的運算符范圍，總共有 34 種運算符。在 C 語言中，賦值符號、括號、強制類型轉換等都會當作運算符處理，這樣使得 C 語言的運算類型極其豐富，表達式類型也呈現(xiàn)多樣化。 。 C 語言的數(shù)據(jù)類型有整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結構體類型、共用體類型等。能夠實現(xiàn)各種復雜的數(shù)據(jù)結構的運算，同時引 入指針概念，使其具有更高的程序效率。 。 C 語言具有多種運算符和表達式值的方法，可通過多種途徑對問題的表達，其程序設計更主動、靈活。 ，對硬件進行操作。 ，程序執(zhí)行效率高。 。 。 C 語言的數(shù)據(jù)結構和運算符非常豐富，包含整型、數(shù)組類型、指針類型和聯(lián)合類型等，可以實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結構的運算。 Protel99SE 軟件的介紹 Protel99SE 是澳大 利亞 Protel Technology 公司研制開發(fā)的，是一個全 32 位的電路板設計軟件，在電子行業(yè)的 CAD 軟件中，是一款常用的電子電路設計軟件，也是電子設計者的首選軟件。早期的 Protel 主要作為印制板自動布線 工具使用 ，對運行的環(huán)境要求很低，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設計功能，其印制板自動布線的布通率也低，而現(xiàn)今 的 Protel 安裝于 Windows9X/20xx/NT 操作系統(tǒng)下，采用設計庫管理模式，可以進行聯(lián)網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，可以用于設計原理圖、設計印制電路板、設計可編程邏輯器件和電路仿真等，可以設計 32 個信號層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層，同時還兼容一些其它設計軟件的 文件格式 ，如 ORCAD，PSPICE， EXCEL 等，其多層印制線路板的自動布線可實現(xiàn)高密度 PCB 的 100%布通率 [12]。用戶如果需要進行軟件升級或獲取更詳細的資料，可以到公司網(wǎng)址： 查詢。 Protel99SE 中主要功能模塊如下： （ 1） Advanced Schematic 99SE（原理圖設計系統(tǒng)） 該模塊包括電路圖編輯器、電路圖元器件編輯器和各種文本編輯器，主要用于電路原理圖的設計、原理圖元件的設計和生成各種原理圖報表等。 （ 2） Advanced PCB 99SE（印刷電路板設計系統(tǒng)） 20xx 屆本科生畢業(yè)論文（設計） 13 該模塊提供了一 個功能強大，可以交互友好的 PCB 設計環(huán)境，主要用來進行 PCB 設計、元器件封裝設計、報表的生成及 PCB 輸出。 （ 3） Advanced Route 99SE（自動布線系統(tǒng)） 該模塊是一個集成無網(wǎng)格自動進行布線的系統(tǒng)，有著高效的布線效率。 （ 4） Advanced Integrity 99SE（ PCB 信號完整性分析） 該模塊能夠進行精確的板級物理信號分析，可以檢查串擾、過沖、下沖、延時和阻抗等問題，并自動給出相應的具體解決方案。 （ 5） Advanced SIM 99SE（電路仿真系統(tǒng)） 該模塊是一個基于最新的 標準仿真器，給用戶的設計前端提供了完整、直觀的問題解決方案。 （ 6） Advanced PLD 99SE（可編程邏輯器件設計系統(tǒng)） 該模塊是一個集成性 PLD 開發(fā)環(huán)境，可通