【文章內(nèi)容簡介】 過一個 2 分鐘觸發(fā)器作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比 沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。 AT89C51 單片機中，有些屬于低電平編程方式，而有些則是高電壓編程方式。用戶可以從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。如表 32所示 表 32 Vpp＝ 12V Vpp＝ 5V 芯片頂面標示 AT89C51 xxxx yyww AT89C51 xxxx－ 5 yyww 簽名字節(jié) ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 5EH ﹝ 032H﹞＝ FFH ﹝ 030H﹞＝ 1EH ﹝ 031H﹞＝ 51H ﹝ 032H﹞＝ 05H AT89C51 的程序存儲器列陣采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)要對整個芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容寫清楚。 編程方法 : 編程前，先設置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址加在 PI口和 P2口 , 黃海：基于單片機的電量檢測系統(tǒng)設計 10 － ﹝ 11位地址范圍為 0000H－ 0FFFH﹞，數(shù)據(jù)從 P0 口輸入， PSEN 為低電平，RST 保持高電平， EA/Vpp 引腳是編程電源的輸入端，按要求加上標稱電壓， ALE/PROG 引腳輸入編程脈沖﹝負 脈沖﹞。編程時，可采用 4 MHz－ 20MHz 的時鐘振蕩器 ,AT89C51 編程方法如下： (1)在底線上加上要編程單元的地址信號。 (2)在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 (3)激活相應的控制信號。 (4)在高電壓編程方式時，將 EA／ Vpp 加上 +12V 編程電壓。 (5)每對 FLASH 存儲陣列寫入一個字節(jié)，加上一個 ALE／ PROG 編程脈沖。 改變編程電源的地址和寫入一個字節(jié)，重復 15 步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為 。 AT89C51 的極限參數(shù)： 工作溫度 : 55℃ to+125℃； 儲藏溫度： 60℃ to+150℃；任一引腳對地電壓 ： ℃ to+℃；最高工作電壓 ： ；直流輸出電壓： 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的設計 隨著半導體技術數(shù)字化和集成化的日益調(diào)高，在推動微控制器、數(shù)字信號處理器、微機械電子系統(tǒng)的發(fā)展中，也推動了嵌入或隱形模數(shù)﹝ A／ D﹞轉(zhuǎn)換技術的發(fā)展， A／ D 轉(zhuǎn)換技術在變得越來越復雜的同時，也正朝著高精度、高速度的發(fā)展方向邁進。由于數(shù)字信號處理技術在圖形、視頻、無線通訊的廣泛應用，對高速高精度的 CMOS 工藝的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求日益迫切。 A／ D 轉(zhuǎn)換器的種類繁多，工作原理各異，但逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器是應用較多的類型之一，其原因是該類型的 A／ D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快、精度高。因此本次設計選用一款逐次比較型 A／ D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809. 被采樣的電壓、電流信號分兩路進入 ADC0809 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，寫信號 WR 和 控制 ADC0809 的地址鎖存和轉(zhuǎn)換器，即當 START 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下調(diào)沿時，開始進行 A／ D 轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間， START 應保持低電平。 EOC 通過非門連接到AT89C51 的 INTO 腳，可通過查詢方式來檢測轉(zhuǎn)換是否完成。當 EOC 為高電 平時，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否者表明正在進行 A／ D轉(zhuǎn)換，即 ECO=1 時，讀信號 RD 和 控制的 ADC0809的 OE 信號即控制三條鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 江西理工 大學應用科學學院畢業(yè)設計 11 A/D 轉(zhuǎn)換器概述及單片機接口的一般 特點 A/D 轉(zhuǎn)換器是一種用來將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換成適合于數(shù)字處理的二進制數(shù)的器件，其工作原理方框圖如圖 34 所示 。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器+_電 源模 擬 輸 入（ V i n ）參 考 電 壓（ V r e f ）數(shù) 字 輸 出（ D n . . D 0 ） 圖 34 A／ D轉(zhuǎn)換器原理方框圖 由圖中可以看出， A／ D 轉(zhuǎn)換器的輸入有兩種，即模擬輸入信號 Vin 和參考電壓 Vref；其輸出時 一組二進制數(shù)?？梢哉J為， A／ D 轉(zhuǎn)換器是一個將模擬信號值編制成對應的二進制碼的編碼器。 常用的 A／ D 轉(zhuǎn)換器有：雙積分式、逐位比較式及秉性比較時幾種。 如圖 35 所示，一個完整的 A／ D 轉(zhuǎn)換器應該包含這樣的一些輸入、輸出信號 。 A / D 轉(zhuǎn) 換 器V r e f模 擬 輸 入V c cV s s數(shù)據(jù)忙啟動允 許輸 出 圖 35 A／ D轉(zhuǎn)換器的輸入位置 （ 1） 模擬輸入信號 Vin 和參考電壓 Vref （ 2） 數(shù)字輸出信號 （ 3） 啟動轉(zhuǎn)換新號，輸入 黃海：基于單片機的電量檢測系統(tǒng)設計 12 （ 4） 轉(zhuǎn)換完成信號或者 “忙 ”信號，輸出 （ 5） 數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入 為了與單片機接口，必須設置圖所示的一些數(shù)據(jù)輸入接口、狀態(tài)輸 入接口及控制輸出接口等。 首先，單片機通過控制口發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號，命令 A／ D 轉(zhuǎn)換器開始轉(zhuǎn)換，肉厚單片機通過狀態(tài)讀入轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，并判斷它是否轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號，將裝換完成的數(shù)據(jù)讀入。 ADC0809 簡介 圖 36是 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，圖 37 ADC0809 引腳圖。 ADC0809 是 8 位逐次逼近型 A／ D 轉(zhuǎn)換器，它由一個 8 路模擬開關、一個地址鎖存譯碼器、一個 A／ D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通 8 個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用 A／ D 轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A／ D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 I N 0I N 1I N 2I N 3I N 4I N 5I N 6I N 78路模擬量開關8 路A / D轉(zhuǎn)換器三態(tài)輸出鎖存器地 址 鎖 存器 與 譯 碼器ABCA L E+ E EO ES T A R TC L KD 0D 1D 2D 3D 5D 6D 7D 4E O C 圖 36 ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 數(shù)字部分定義如下： ADDA、 ADDB、 ADDC:模擬通道的地址選擇線，輸入。信號單極性，電壓范圍是 0V江西理工 大學應用科學學院畢業(yè)設計 13 － 5V，若信號太小，必須進行放大。 ALE：地址鎖存允許信號，輸入。由低到高的正跳變有效，此時鎖存地址選擇先的狀態(tài)，從而選通相應的模擬通道，一邊進行 A／ D 轉(zhuǎn)換。當 ALE 線為高電平時， 地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線的地址信號進行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道模擬量進轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換。 A、 B、 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－ IN7 的一路模擬 量輸入。通道選擇表如表 33所示。 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714l s b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f ()16E N A B L E9S T A R T6re f (+ )12C L O C K10A D C 0 8 0 9 圖 37 ADC0809引腳圖 表 33通道選擇表 C B A 選擇的通道 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 黃海：基于單片機的電量檢測系統(tǒng)設計 14 INO－ IN7： 8 條模擬量輸入通道。 21～ 28： 8 位數(shù)量輸出端。 ADDA、 ADDB、 ADDC:3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。 ALE:地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換）。 EOC： A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當 A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 CLK： 時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 Vcc：電源，單一＋ 5V。 GND：地。 ADC0809 的工作過程： 首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復位。下降沿啟動 A／ D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當 OE 輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開， 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上 鍵盤輸入部分 矩陣式鍵盤 在 鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4= 16 個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤 顯然比直接法要復雜一些，識別也要復雜一些，列線通過電阻接正江西理工 大學應用科學學院畢業(yè)設計 15 電源，并將行線所接的單片機的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入。這樣，當按鍵沒有按下時，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下，則輸入線就會被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 獨立式鍵盤 獨立式按鍵就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的安檢工作狀態(tài)不會影響其他輸入線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵按下了。獨立式按鍵 電路配置靈活，軟件簡單，但每個按鍵需要占用一個輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。 在此系統(tǒng)中，查看電壓 、電流只需要兩個按鍵，比較簡單，所以就采用獨立式按鍵接口電路。 LED 顯示部分 LED 顯示屏是二十世紀八十年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體。它具有可靠性高、使用壽命長、性能價格比較高等特點。在單片機應用系統(tǒng)中，如果需要顯示的內(nèi)容只有數(shù)碼和某些字母，使用 LED 數(shù)碼管是一種較好的選擇。 LED 數(shù)碼顯示清晰、成本低廉 ，配置靈猴，與單片機接口簡單易行。 LED 數(shù)碼管是有發(fā)光二極管作為顯示字段的數(shù)碼型顯示器件，其中七只發(fā)光二極管分別對應 a～ g 筆端構(gòu)成 “日 ”字形，另一個發(fā)光二極管 Dp 作為小數(shù)點。因此這種 LED 顯示器被稱為七段數(shù)碼管或八段數(shù)碼管。 D P YL E D g ndcbag7 段 位 L E Dfe8 段 位 L E D12345678abcdefgabcdefgd pD P Yagbdcd p 圖 39 數(shù)碼管 黃海：基于單片機的電量檢測系統(tǒng)設計 16 LED 顯示器是由 N 各 LED 顯示塊拼接成 N 個 LED 顯示器。 N 個 LED 顯示塊有 NG根位選線，根據(jù)顯示方式的不同，位選線和段選線的連接方法也不同。段選線控制顯示字符的字形，而位選線為各個 LED 顯示塊的公共端 ，它控制該 LED 顯示位的亮 、暗。 LED顯示器有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種顯示方式。 LED 的動態(tài)顯示方式 在多位 LED 顯示時，為了簡化硬件電路，通常將所有位的段選線相應的并聯(lián)在一起，有一個 8 位 I/O 控制，形成段選線的多路復用。而各位的共陽極或共陰極分別由相應的 I/O線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。其中段選線占用一個 8 位 I/O 口，而位選段占用一個 4 位I/O 口。由于各位的段選線并聯(lián)，段碼的輸出對各位來說都是相同