【文章內(nèi)容簡介】 流 電壓大小。 軟件用匯編語言實(shí)現(xiàn)，波形的輸出用查表方式實(shí)現(xiàn)。 3 主要芯片簡介 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書上指定的要求，設(shè)計中涉及到的 主要 芯片選用控制芯片 89C51，可編程 I/O 芯片 8155， 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 電源電路由于用到 +12V， 12V，+5V，所選用的三端穩(wěn)壓管為 LM7812， LM7912， LM7805。 放大器采用 LM741。 單片機(jī) 89C51 89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī) [4]。 89C51 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器， 89C51 是它的一種精簡版本。 89C51 單片機(jī) 為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且 廉 價的方案。 它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如 圖 31 所示 ： 時鐘 計數(shù) 外部中斷 控制端 P0 P1 P2 P3 串行通信 圖 31 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 89C51 的 主要特性： 與 MCS51 兼容 ； 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ； 壽命：1000 寫 /擦循環(huán) ； 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ； 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz； 三級程序存振蕩器 CPU 中斷控制 程序計數(shù)器 PC 程序存儲器ROM 數(shù)據(jù)存儲器RAM 定時器 /計數(shù)器T0 T1 總線擴(kuò)展 特殊功能寄存器 SFR 可編程 I/O 串行口 函數(shù)發(fā)生器硬件電路設(shè)計 8 儲器鎖定 ； 128*8 位內(nèi)部 RAM； 32 根 可編程 I/O 線 ； 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ；5 個中斷源 ； 可編程串行通道 ； 低功耗的閑置和掉電模式 ； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 。 89C51 的 引腳圖如圖 32 所示 ： 圖 32 89C51 引腳圖 (1)電源引腳 VCC +5V 電源 VSS 接地端 (2)外接晶體引腳 XTAL1 外接晶振輸入端 XTAL2 外接晶振輸出 端 (3)輸入輸出引腳 ～ P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8 個 TTL門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的 低 八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 ～ P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4 個 TTL 門電流。 P1 口管腳 寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時， P1 口作為 低 八位地址接收。 ～ P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器EA/VP31X119X218RESET9INT012INT113T014T115P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RXD10TXD11PSEN29ALE/P30WR16RD17P2.021P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039P2.122VCC40GND20函數(shù)發(fā)生器硬件電路設(shè)計 9 進(jìn)行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1”時，它 利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外 部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時 ， 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(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號 。 ～ P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出4 個 TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(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 89C51 的一些特殊功能口，如下 面 所示 ： RXD（串行輸入口） TXD（串行 輸出口） INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（計時器 0 外部輸入） T1（計時器 1 外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 (4)控制線 ALE/PROG ALE 用于地址鎖存信號輸出端。 該端輸出的脈沖頻率為系統(tǒng)時鐘頻率的 1/6，在訪問片外存儲器時，其下降沿用于控制鎖存 P0 口輸出的低8 位地址。 PROG 用于對片內(nèi) EPROM 輸入編程脈沖。 當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的 低 位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以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。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令 時 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN 片外程序存儲器讀選通信號輸出端。 RESET 復(fù)位端， 當(dāng) RESET 端出現(xiàn)持續(xù)兩個及 兩個 周期以上高電平時，即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。 函數(shù)發(fā)生器硬件電路設(shè)計 10 EA/VP EA 為片外程序存儲器選用端。該引腳接高電平時，選用片內(nèi)程序存儲器， 但當(dāng) PC 值超過片內(nèi)程序存儲器范圍時，將自動轉(zhuǎn)向片外程序存儲器去執(zhí) 行程序；該引腳接低電平時，單片機(jī)選用片外程序存儲器。 可編程 I/O 芯片 8155 8155 芯片 [1]內(nèi)包含有 256B 的 RAM，兩個可編程的 8 位并行口 PA 和 PB，一個可編程的 6 位并行口 PC，以及一個 14 位減法定時器 /計數(shù)器 。 為 40 列直插式封裝。 其引腳圖如圖 33 所示。 圖 33 8155 引腳圖 引腳說明： (1) RST 復(fù)位信號輸入端，高電平有效。復(fù)位后， 3 個 I/O 口 為輸入方式。 (2) AD0～ AD7 三態(tài)的地址 /數(shù)據(jù)線。 (3) RD 讀信號，低電平有效。 (4) WR 寫信號，低電平有效。 (5) CE 片選信號線，低電平有效。由單片機(jī) ALE 下降沿鎖存到 8155 內(nèi)部鎖存器。 (6) IO/M 8155 的 RAM 存儲器與 I/O 口選擇線。當(dāng) IO/M=0 時， AD0～ AD7為 8155 的 RAM 單元地址 ；當(dāng) IO/M=1 時， AD0～ AD7 為 8155 的 I/O 口地址 。 (7) ALE 地址鎖存允許端?？刂菩盘?ALE 的下降沿可將地址以及 CE、 IO/M的狀態(tài)鎖存到 8155 內(nèi)部寄存器中。 (8) PA0～ PA7 A 口輸入輸出線。 PB0～ PB7 B 口輸入輸出線。 PC0～ PC7 由兩個作用，既可以作為 C 口的輸入輸出線，也可作為 PA口和 PB 口的控制信號線。 AD012AD113AD214AD315AD416AD517AD618AD719IO/M7TIN3TOUT6RESET4CE8WR10ALE11RD9GND20VCC40PA021PA122PA223PA324PA425PA526PA627PA728PB029PB130PB231PB332PB433PB534PB635PB736PC037PC138PC239PC31PC42PC55函數(shù)發(fā)生器硬件電路設(shè)計 11 (9) TIMER IN 定時器 /計數(shù)器時鐘輸入端。 TIMER OUT 定時器 /計數(shù)器時鐘輸出端。計數(shù)器工作方式。 (10) VCC +5V 電源 CPU 對 8155 的 RAM 單元和 I/O 的尋址，當(dāng) IO/M=0 時， CPU 對 8155 的256B 的 RAM 尋址。 IO/M=1 時，選中 8155 片內(nèi) 3 個 I/O 接口及命令 /狀態(tài)寄存器和定時 /計數(shù)器， 當(dāng) A2， A1， A0 分別為 0， 0， 0 時，選中命令 /狀態(tài)寄存器。當(dāng) A2， A1， A0 分別為 0， 0， 1 時，選中的是 A 口。當(dāng) A2， A1， A0 分別為 0，1， 0 時 ，選中的是 B 口。當(dāng) A2， A1， A0 分別為 0， 1， 1 時選中的是 C 口。當(dāng)A2， A1， A0 分別為 1， 0， 0 時，選中的是定時器 /計數(shù)器低 8 位寄存器。當(dāng) A2，A1， A0 分別為 1， 0， 1 時，選中的是定時器高 6 位及 2 位方式寄存器。對 A3～A7 沒有特殊要求。當(dāng)不同的寄存器被選中時可以進(jìn)行不同的工作。 命令字的格式如圖 34 所示： 圖 34 8155 命令字格式 8155 的命令字和狀態(tài)字以及 I/O 的工作方式。 8155 的命令寄存器和狀態(tài)寄存器使用同一個 端口地址。命令寄存器只能寫入不能讀出，狀態(tài)寄存器只能讀TM2 TM1 IEB PC2 PC1 PB PA IEA 00=空操作 01=停止計數(shù) 10=若在計數(shù)，待計數(shù)長度 為 0 時，停 止計數(shù) 11=啟動，按新的長度和方式計數(shù) 1=允許 A口中斷 0=禁止 A口中斷 0=B 口輸入 1=B 口輸出 1=允許 B口中斷 0= 禁止 B 口中斷 00=A口、 B 口基本輸入輸出， C 口輸入 01= A口、 B 口基本輸入輸出， C 口輸出 10=A口選通輸入輸出， B口基本輸入輸出， PC0— AINTR、 PC1— ABF、 PC2— ASTB、 PC３－ PC５輸出 11＝ A口、 B 口選通輸入輸出 ＝ ０＝Ａ口輸入 １＝Ａ口輸出 函數(shù)發(fā)生器硬件電路設(shè)計 12 出不能寫入。 8155 的 I/O 口工作方式由 CPU 寫入命令寄存器的控制命令寄存器的控制命令字決定。 8155 的狀態(tài)寄存器用于鎖存 8155I/O 口和定時器 /計數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)，供CPU 查詢。狀態(tài)寄存器只能讀入，不能寫入，而且和命令寄存器共用一個口地址。 CPU 對該地址寫入的是命令字，讀出的是狀態(tài)。 8155 的定時器 /計數(shù)器為 14 位的減法計數(shù)器，可用來定時或?qū)斎朊}沖進(jìn)行減法計數(shù)，定時器由兩個字節(jié)組成。 其格式如表 31 所示： 表 31：定時器 /計數(shù)器 定義 寄存器高字節(jié) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 輸出方式 計數(shù)器初值高 6位 寄存