【正文】 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 J u n 2 0 06 S he e t o f F i l e : C : \ D o c um e nt s a n d S e t t i n g s \ a . L I O U Z 0 17 0 J 2 5P E \ 桌面 \ M y D e s i gn 1 . d dbD r a w n B y:MR1V C C2GND3P F 14P F O5W D I6R E S E T7W D O8M A X 8 13 L123U ? A7 4F 0 8S W P BV C CE A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D108 9C 5 1 圖 311 看門狗及復(fù)位電路 該電路可實現(xiàn)上電復(fù)位，程序運行出現(xiàn)死機是的自動復(fù)位和隨時的手動復(fù)位。 為了實現(xiàn)單片機死機時的自動復(fù)位，需要 不斷輸出脈沖信號，時間間隔小于 ，如果單片機由于某種原 因進入死循環(huán)，則 無脈沖輸出。于是 后在 MAX813L 的 WDO 端輸出低電平，該電平加到 WR 端，使 MAX813L 產(chǎn)生一個 200ms 的復(fù)位脈沖輸出，使單片機有效復(fù)位，系統(tǒng)重新開始工作。 時鐘電路的設(shè)計 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號。時鐘信號可以由兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式，本系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘信號。下面對其介紹。 AT89C51 內(nèi)部有一個高增益反向放大器，用于構(gòu)成振蕩器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體或陶瓷振蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器。外接晶振時， C C2 值通常選擇 30pF 左右；外接陶瓷振蕩器時， CC2 約為 47pF。 C C2 對頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是 ～ 12MHz。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容盡可能安裝得與單片機芯片靠近。 內(nèi)部時鐘發(fā)生器實際上是一個二分頻的觸發(fā)器，其輸出信號是單片機工作所需的時鐘信號。 內(nèi)部時鐘電路 如圖 312 所示。 8 M H z3 0p F3 0p F1 0K1 0K內(nèi)部時鐘電路X T A L 1X T A L 2A T 8 9C 51X1X2 圖 312 時鐘電路 單片機存儲器的擴展 數(shù)據(jù)存儲器主要用來存取要處理的數(shù)據(jù)，在 MCS－ 51 系列單片機產(chǎn)品中片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器容量一般為 128～ 256 個字節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時，就需要在外部擴展 RAM 數(shù)據(jù)存儲器。擴展容量最大可達 64KB 字節(jié)。數(shù)據(jù)存儲器擴展常使用隨機存儲器芯片。采用的是 Intel 公司的 6264，容量為 8KB。引腳圖如圖 313 所示。 該芯片的主要引腳功能為： A12～ A0 ： 1 根地址線，說明芯片的容量為 8K＝ 213 個單元。 D7～ D0： 8 根數(shù)據(jù)線。 1CE ： CE2 為片選信號。當(dāng) 1CE 為低電平， CE2 為高電平時，選中該芯片。 OE ：為輸出允許信號。當(dāng) OE 為低電時，芯片中的數(shù)據(jù)可由 D7～ D0 輸出。 WE ：為數(shù)據(jù)寫信號。低電平有效。 VCC：電源線。接 +5V 電源。 GND：地線 圖 313 6264 管腳圖 在 MCS—51 單片機系統(tǒng)中，常采用 74LS373 作為地址鎖存器使用。 74LS373是一種帶有三態(tài)門的 8D 鎖存器。引腳圖如圖 所示 。 圖 314 74LS373 引腳圖 74LS373 引腳功能介紹如下： 1D～ 8D 為 8 個輸入端。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eCD a t e : 6 J un 2 0 0 6 S he e t o f F i l e : D : \ D oc u m e n t s a nd S e t t i ng s \ p u bl i c \ L oc a l S e t t i n g s \ T e m p or a r y In t e rn e t F i l e s \ C o nt e n t . IE 5 \ 7 F O T IO Z C \ M y D e s i g n [1 ]. dd bD ra w n B y:A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196 26 4 1Q～ 8Q 為 8 個輸出端。 G 為數(shù)據(jù)鎖存控制端：當(dāng) G 為 1 時，鎖存器 輸出端同輸入端；當(dāng) G 由 1變成 0 時數(shù)據(jù)輸入鎖存器中 。 OE 為輸出允許端：低電平有效。當(dāng) OE 為 0 時，三態(tài)門打開；當(dāng) OE 為 1時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出呈高阻狀態(tài)。 在擴展數(shù)據(jù)存儲器電路中 ALE 與 74LS373 鎖存器的 C 相連接，當(dāng) CPU 對外部進行存取時，用以鎖住地址的低位地址，即 P0 口輸出。 ALE 有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng) ALE 是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE 信號負跳變（即由正變負）將 P0 口上低 8 位地址信號送入鎖存器。當(dāng) ALE 是低電平時， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 單片機與數(shù)據(jù)存儲器的連接方法簡述如下：其中輸入端 D0～ D7 接至單片機的 P0口，輸出端提供的是低 8位地址， G端接至單片機的地址鎖存 允許信號 ALE。輸出允許端 OE 接地，表示輸出態(tài)門一直打開，因為 6264 是 8K 的靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器芯片。 數(shù)據(jù)存儲器擴展電路圖如圖 315 所示。 OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q197 4 L S 3 7 3E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 8 9 C 5 1A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A 1 021A 1 123A 1 22C S 120C S 226WE27OE22D011D112D213D315D416D517D618D7196 2 6 4V C C 圖 315 數(shù)據(jù)存儲器擴展電路 在訪問外部存儲器時，要進行兩步操作。第一步，先從 ROM 中取 MOVX指令，第二步，根據(jù) MOVX 指令所給出的數(shù)據(jù)選中外部 RAM 某單元，然后對該單元進行操作。 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，應(yīng)使用 MOVX 指令。外部數(shù)據(jù)存儲器通常設(shè)置二個數(shù)據(jù)區(qū)： (1) 低 8 位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。此區(qū)域?qū)ぶ房臻g為 256 個字節(jié)。 CPU可以使用下列讀寫指令來訪問此存貯區(qū)。 讀存儲器數(shù)據(jù)指令： MOVX A， ＠ Ri 寫存儲器數(shù)據(jù)指令： MOVX ＠ Ri， A 由于 8 位尋址指令占字節(jié)少，程序運行速度快，所以經(jīng)常采用。 (2) 6 位地址線尋址的外部數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)外部 RAM 容量較大，要訪問 RAM地址空間大于 256 個字節(jié)時，則要采用如下 16 位尋址指令。 讀存儲器數(shù)據(jù)指令： MOVX A ，＠ DPTR 寫存儲器數(shù)據(jù)指令： MOVX ＠ DPTR ， A 由于 DPTR 為 16 位的地址指針， 故可尋址 64KRAM 字節(jié)單元。 電源電路的的設(shè)計 系統(tǒng)電源供給分兩類，即干電池供電和交流電源供電。干電池供電主要用于袖珍式儀器和手持式儀器，由于電池容量有限，使用時間短，費用較高。交流電源供電由于不受容量的限制且價錢便宜，是一種廣泛應(yīng)用的電源。 采用交流供電，需將高壓交流電源通過電源變壓器降壓、整流元件整流、電容器濾波后向電路供電。為了使供電電源有較好的穩(wěn)定性，在整流之后需加濾波電容，濾波電容的容量根據(jù)用電負荷的大小來選取，通常采用幾十微法至幾百微法。有些要求較高的直流電源，還需要增設(shè)集成穩(wěn)壓器進 行穩(wěn)壓，以取得紋波較小的高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源。電源電路通常有橋式全波整流、電容濾波直流電源，全波整流、電容濾波的直流電源以及采用集成穩(wěn)壓器的電源電路 3 種。 橋式全波整流、電容濾波直流電源輸出的直流電壓等于電源變壓器次級電壓的 倍。 全波整流、電容濾波的直流電源 ,交流電源變壓器次級采用對稱雙次級，輸出直流電壓為變壓器次級電壓的 倍。 采用集成穩(wěn)壓器的電源電路，變壓器的次級輸出電壓為 9V，經(jīng)全波整流后輸出的直流電壓為 9 =，經(jīng)集成穩(wěn)壓后，輸出 5V 的直流電壓。 集成穩(wěn)壓器的電源電路要求集成穩(wěn)壓器 的輸入、輸出電壓之差應(yīng)在 3~7V 之間，至少不低于 3V，否則穩(wěn)壓效果較差。但也不可過高，否則會使內(nèi)部保護電 路工作，限制輸出電流，甚至于燒壞穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓內(nèi)部穩(wěn)壓系統(tǒng)及紋波消除系統(tǒng)十分完善，因此濾波電容不必太大。 根據(jù)以上幾種電源的特點和本設(shè)計都需要 +5V 的直流電源的條件，所以本設(shè)計選用集成穩(wěn)壓電源電路作為單片機的供電電源。該系統(tǒng)設(shè)計的電源電路如圖316 所示。 圖 316 采用集成穩(wěn)壓電路的直流電源 各部分功能： （ 1）電源變壓器部分 將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變成所需要的電壓值， U0= U2 Sinωt。 （ 2）整流電路部分 整流電路的任務(wù)是將交流電變成直流電。采用的是橋式整流。橋式整流電路與其它形式的整流電路相比的優(yōu)點是：在相同的輸入電壓下，具有較高的整流輸出電壓，波動系數(shù)較小，電源變壓器在正、負半周都有電流供給負載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。由于以上優(yōu)點，橋式整流電路在集成穩(wěn)壓電源中得到了廣泛的應(yīng)用。 （ 3）濾波電路部分 濾波電路主要用于濾除整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。在本題目中選用電容濾波電路，由于電容在電路中具有儲能作用，電容器在電源供給的電壓升高時，能 把部分能量存儲起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把電量釋放出來，即電容 C 具有平波作用。 （ 4） 穩(wěn)壓電路部分 電路設(shè)計采用的是集成穩(wěn)壓器 W7800 系列的 7805。 它的 輸入端直接與整流濾波輸出相連，輸出端接負載， 3 腳為接地端，故又稱為三端式穩(wěn)壓器。 7805 具有很多優(yōu)點，有