【文章內(nèi)容簡介】 機可以用于各種不太復(fù)雜的實時控制系統(tǒng)中，如一般性的溫度控制、液面控制、電鍍順序控制等。將測量技術(shù)、自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮單片機的數(shù)據(jù)處理和實時控制功能，使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。 ③ 單片機在機電一 體化中的應(yīng)用：單片機有利于機電一體化技術(shù)的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床、醫(yī)療設(shè)備、汽車設(shè)備等。 ④ 單片機在多機系統(tǒng)中的應(yīng)用：單片機在多機系統(tǒng)中的應(yīng)用是將來單片機發(fā)展的主要模式，它可以提高單片機的可靠性，使系統(tǒng)運行速度更快。 ⑤ 單片機在計算機外圍設(shè)備中的應(yīng)用：單片機廣泛應(yīng)用于打印機、繪圖機等多種計算機的外圍設(shè)備，特別是用于智能終端，可大大減輕主機負擔(dān)，提高系統(tǒng)的運行速度。 ⑥ 單片機在家用電器中的應(yīng)用：單片具有體積小、重量輕、價格便宜等特點，所以家電產(chǎn)品中配上微電腦后，使其身價百倍，功能更強，使用方便，靈活 ，深得用戶歡迎。 ⑦ 單片機在通信中的應(yīng)用：單片機廣泛應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域，使移動電話的功能更強大，操作更方便。 節(jié) 89C51 和 DAC0832 芯片介紹 (a) 89C51 芯片 89C51[4]的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 及一般接口電路結(jié)構(gòu)如圖 、 所示。 單片機 基本系統(tǒng)即 單片機 正常工作不可缺少的部分，進行設(shè)計都要在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上進行。 (1) 外接晶振引腳 XTAL1 與 XTAL2 單片機 之所以要加振蕩器是因為 單片機 內(nèi)的 CPU 在執(zhí)行指定程序時，要經(jīng)過 “取指 ”、 “譯碼 ”，再定時給相關(guān)電路發(fā)出控制信號，以實現(xiàn) “機器碼指令 ”所要求的功能。這就要求內(nèi)部必須有一個基準(zhǔn)時鐘?？赏ㄟ^外接晶振或振蕩信號二種方式來實現(xiàn)，一般采用外接晶振的方法較方便。 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8 頁 圖 89C51 結(jié)構(gòu)圖 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 XTAL1(19)， XTAL2(18)為外接晶振的兩個引腳。接入晶振時，還要接入兩個 20～30 pF 的瓷片電容 C1， C2，晶振頻率因 單片機 工作速度而異， Intel MCS51 系列為 ～12 MHz， ATMEL89C 系列為 0～ 24 MHz，目前常采用 6 MHz， MHz 和 12 MHz。石英晶振起振后， XTAL2(18)腳有一個 3 V 左右的正弦波。 C1， C2 短路、晶振不良，AT89C51(18)， (19)腳內(nèi)部反相器會損壞。 VCC 電源未加上等故障可能造成晶振不起振，使 單片機 無法工作。當(dāng)采用外部振蕩器時，信號接入 (19)腳， (18)腳懸浮。振蕩器的 12分頻為一個機器周期，當(dāng)外接 12 MHz晶振時 ，一個機器周期為 1μs。 MCS51 大多數(shù)指令為一個機器周期。 (2)復(fù)位與復(fù)位電路 單片機 必須進行復(fù)位，是因為 單片機 內(nèi)的 CPU“取指 ”過程即為 CPU 從 PC 指針?biāo)付?的程序存儲器 ROM 地址單元中讀取 “機器碼 ”的過程。 單片機 加電后， PC 指針應(yīng)指向ROM 中某個固定的單元，當(dāng)然，程序開始的第一條指令也應(yīng)放在 ROM 的這一地址單元內(nèi)，這樣整個程序才能有序地執(zhí)行。這個單元就是 ROM 的 0000H 單元。只有上電復(fù)位正常后， PC 值才為 0000H，即指向 ROM 的 0000H 單元。此外，專用寄存器 SFR中的 SP 為 07H，即指 向片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 (片內(nèi) RAM)07H 單元， P0～ P3 值為 0FFH，其余的專用寄存器值大多為 00H。 復(fù)位的方法：當(dāng)振蕩器正常工作時， RST(9)腳上出現(xiàn)的兩個機器周期的高電平將使 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9 頁 單片機 有效復(fù)位?？紤]到振蕩器有一定的起振時間，該引腳必須保持 10 ms 以上高電平，才能有效復(fù)位。復(fù)位電路有開機自動復(fù)位和手動復(fù)位。注意：復(fù)位信號為 2 個以上機器周期 的高電平， 單片機 復(fù)位后正常工作時應(yīng)該為低電平，如果未加復(fù)位電平或復(fù)位后復(fù)位電平仍未撤除，則 單片機 不能正常工作，此時，可檢查 RST 電壓及相關(guān)器件。 在掉電期問 RST／ VPD 引腳如接入備用電源 VPD(5 V177。 V)，則可保存片內(nèi)數(shù)據(jù)。當(dāng) VCC 下降到某一規(guī)定值時， VPD 便向片內(nèi) RAM 供電。 (3)EA／ VDD 片內(nèi)程序存儲器選用端 單片機 復(fù)位后， PC 指針可能指向片內(nèi) ROM0000H 或片外 ROM0000H 單元，這取決于 EA／ VDD(31)腳外接高電平 (指向片內(nèi) ROM0000H)還是低電平 (指向片外ROM0000H)。 AT89C51 內(nèi)部有 4 kB ROM，這時 EA(31)腳需外接高電位 VCC。 在編程期間，此引腳作編程電壓 VDD 的輸入端 。 (b) DAC0832 芯片 DAC0832 是具有 20 條引腳 的雙列直插式 COMS 器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成 8位電流 D／ A 轉(zhuǎn)換 。其結(jié)構(gòu)框圖及信號引線如圖 所示。 圖 0832 系統(tǒng)框圖 以下是其三種不同的工作方式： (1)直通方式 將 WR1， WR2， XFER， CS接地， ILE 接高電平，就能使得兩個寄存器的輸出跟隨輸入的數(shù)字量變化， DAC0832 的輸出也同時跟隨變化。直通方式常用于連續(xù)反饋控制的環(huán)路 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10 頁 中。 (2)單緩沖方式 單緩沖方式就是將其中一個寄存器工作在直通狀態(tài)，另一個處于受控的鎖存器狀態(tài)。在實際應(yīng)用中，如果只有一路模擬量輸出，或雖有幾路模擬量但并不要求同步輸出，就可采用單緩沖方式。 (3)雙緩沖方式 所謂雙緩沖方式就是將兩個寄存器都處于受控的鎖存方式。為了實現(xiàn)兩個寄存器的可控，應(yīng)當(dāng)給它們各分配一個端口地址，以 便能按照端口地址進行操作。 D／ A轉(zhuǎn)換 采用兩步寫操作來完成。可在 DAC0832 轉(zhuǎn)換輸出前一個數(shù)據(jù)的同時，將下一個數(shù)據(jù)傳送到輸入寄存器，以提高 D／ A 轉(zhuǎn)換 速度。還可用于多路數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以實現(xiàn)多路模擬信號同步輸出的目的。 在所設(shè)計的電路中 DAC0832 采用的是單緩沖方式。 (c) 74LS373 鎖存芯片 圖 74LS373 系統(tǒng)框圖 74LS373 的一般接口電路如圖 所示 。 74LS373[8] 的輸出端 Q0～ Q7 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時， Q0～ Q7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動負載或總線。當(dāng) OE 為高電平時， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線，也不為總線的負載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時， Q 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時， D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號： 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 11 頁 D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 Q0～ Q7 輸出端 節(jié) 基本模塊 電路 單片機的時鐘信號 [3]用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)；復(fù)位操作則使單片機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。 (a) 時鐘電路 時鐘信號產(chǎn)生電路如圖 所示。 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。 圖 時鐘部分電路圖 在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器或陶瓷諧振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由 于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自積振蕩，并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、 12MHZ、或 24MHZ。 單片機的時序單位 振蕩周期 :晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的時序單位。 狀態(tài)周期 :振蕩頻率經(jīng)單片機內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi) CPU 的時鐘周期。因此一個狀態(tài)周期包含 2 個振蕩周期。 機器周期 :1 個機器周期由 6 個狀態(tài)周期 12 個振蕩周期組成，是計算機執(zhí)行一種基本操作的時間單位。 指令周期 :執(zhí)行一條指令所需的時間。一個指令周期由 14 個機器周期組成，依據(jù)指令不同而不同 . (b) 復(fù)位電路 復(fù)位電路如圖 所示。 當(dāng) MCS5l系列單片機的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平時，根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12 頁 要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。當(dāng)單片機已在運行當(dāng)中時，按下復(fù)位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位 的操作。 圖 復(fù)位電路 單片機的復(fù)位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi) RAM 為隨機值，運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值統(tǒng)復(fù)位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。 51單片機的復(fù)位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個振蕩周期后，51 單片機即進入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。 51 單片機在系統(tǒng)復(fù)位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 節(jié) 運放電路及 1602 頻率顯示 圖 1602 部分電路圖 顯示外接 電路如圖 所示。 LCD1602[5]引腳及其功能介紹如表 31 所示。 表 31 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13 頁 管腳號 管腳名稱 LEVER 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VDD 電源電壓 3 VEE 對比調(diào)整電壓 4 RS H/L RS=“ H” ,表示 DB7~DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“ L” ,表示 DB7~DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W H/L R/W=“ H” ,E=“ H” ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7~DB0 R/W=“ L” ,E=“ H→ L” DB7~DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E H/L 使能信號： R/W=“ L” ,E 信號下降沿鎖存 DB7~DB0 R/W=“ H” E=“ H” DRAM 數(shù)據(jù)讀到 D7~D0 7 D0 H/L 數(shù)據(jù)線 8 D1 H/L 數(shù)據(jù)線 9 D2 H/L 數(shù)據(jù) 線 10 D3 H/L 數(shù)據(jù)線 11 D4 H/L 數(shù)據(jù)線 12 D5 H/L 數(shù)據(jù)線 13 D6 H/L 數(shù)據(jù)線 14 D7 H/L 數(shù)據(jù)線 節(jié) 鍵盤電路 鍵盤電路如圖 所示， 對應(yīng)的按鍵有啟動和停止作用， 對應(yīng)的按鍵 是減少頻率， 對應(yīng)的按鍵是加頻率。 圖 鍵盤電路圖 三亞學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 14 頁 第 IV 條 第 4 章 系統(tǒng)軟件流程圖 節(jié) 主 程序流程圖 主流程圖如圖 所示。 節(jié) 系統(tǒng) 程序設(shè)計 include //頭文件 define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit lcdrw=P3^3。 //位變量的定義 sbit lcdrs=P3^2。 //位變量的定義 開始 初始化 S1 按下 有按鍵按下？ S3 按下 S2 按下 S1num+1 延時增 f 減小 延時減 f 增大 S1num=1 S1num=2 輸出正弦波