【正文】 有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。XTAL1在采用外部時(shí)鐘時(shí)，必須接地。單片機(jī) 圖15 AT89S51引腳圖的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種，大多數(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。 它控制著計(jì)算機(jī)的節(jié)奏。 ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存貯器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)輸出脈沖下降沿用于鎖存16位地址的低8位。即使不訪問外部存貯器，ALE端仍有周期性正脈沖輸出，其頻率為振蕩器頻率的1/6。EA/VPP(31腳)：當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問的是內(nèi)部程序存貯器(對(duì)AT89S58751來說)，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)值超過某值（如8751內(nèi)部含有4KB EPROM，值為0FFFH）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存貯器內(nèi)的程序。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，則不管是否有內(nèi)部程序存貯器而只訪問外部程序存貯器。VPP是對(duì)8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，作為施加高編程電壓（一般12~21V）的輸入端。PSEN(29腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。此輸出為訪問外部程序存貯器的讀選通信號(hào)。此引腳可外接EPROM。此引腳也同樣可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。要檢查一個(gè)AT89S51/8031小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到EPROM/ROM中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN端有無脈沖輸出。RST/VPP(9腳)：復(fù)位端，高電平有效。當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位(RST)；9腳的第二功能是VPP，即備用電源的輸入端。P0口(～，39～32腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器（地址80H）寫入全1，此時(shí)P0口的全部引腳全部浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫入1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。在CPU訪問片外存儲(chǔ)器（8031片外EPROM或RAM）時(shí)，P0口是分時(shí)提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效?！?～8腳)：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)又向I/O口端口。P1口的每一位能驅(qū)動(dòng)（灌入或輸出電流）4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存器（地址90H）寫入全1，此時(shí)P1口引腳出內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P2口（～，21～28腳）：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O端口。P2口的每一位能驅(qū)動(dòng)（灌入或輸出電流）4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在訪問片外RAM時(shí)，它輸出高8位地址。P3口（～，10～17腳）：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I／O端口。P3口的每一位能驅(qū)動(dòng)（灌入或輸出電流）4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其他I/O端口有很大區(qū)別，它除作為一般準(zhǔn)雙向I/O口外，每個(gè)引腳還具有第二功能。3. 單片機(jī)外接時(shí)鐘電路AT89S51的時(shí)鐘可以上兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，另一種方式為外部方式。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部方式，如圖16所示。最常用的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外部接晶體（在頻率穩(wěn)定性要求不高而希望盡可能廉價(jià)時(shí)，選擇陶瓷振蕩器）和電容組成斬并聯(lián)諧振回路，不論是HMOS還是CHMOS型的單片機(jī)其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同。AT89S51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。該時(shí)鐘電路由兩個(gè)27pF的電容和一個(gè)晶體振蕩器組成，晶體振蕩器采用的是6MHZ的晶振，它與內(nèi)部的一個(gè)高增益反相放大器形成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。兩個(gè)電容的作用是晶體振蕩器的微調(diào)電容。因?yàn)榫w振蕩器的頻率高，穩(wěn)定度也高。所以本設(shè)計(jì)采用晶體振蕩器而不采用陶瓷體振蕩器。4. 復(fù)位電路說明在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，必須了解單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，會(huì)經(jīng)常進(jìn)入復(fù)位的工作狀態(tài)。應(yīng)用系統(tǒng)的復(fù)位狀態(tài)與單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)是密切相關(guān)。單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部的電路實(shí)現(xiàn)的，如圖17所示。AT89S51復(fù)位輸入引腳RESET為AT89S51提供了初始化的手段，單片機(jī)的初始化，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，還可以在程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，按鍵復(fù)位可以擺脫困境。在AT89S51的時(shí)鐘電路工作后，只要在RESET引腳上出現(xiàn)10ms以上的高電平，單片機(jī)內(nèi)部則初始化復(fù)位。只要RESET保持高電平，則AT89S51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RESET由高電平變成低電平后，AT89S51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。圖16 晶振電路圖 圖17 復(fù)位電路圖第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) KEILC51 編譯器簡(jiǎn)介 KEILC51標(biāo)準(zhǔn)C編譯器為AT89S51微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境，同時(shí)保留了匯編代碼高效，快速的特點(diǎn)。C51編譯器的功能不斷增強(qiáng)，使你可以更加貼近CPU本身，及其它的衍生產(chǎn)品。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個(gè)集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，項(xiàng)目管理器，調(diào)試器。uVision2 IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。 C51 V7版本是目前最高效、靈活的AT89S51開發(fā)平臺(tái)。它可以支持所有AT89S51的衍生產(chǎn)品，也可以支持所有兼容的仿真器，同時(shí)支持其它第三方開發(fā)工具[10]。因此，C51 V7版本無疑是AT89S51開發(fā)用戶的最佳選擇。 uVision2集成開發(fā)環(huán)境 1. 項(xiàng)目管理 工程（project）是由源文件、開發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說明三部分組成的。 一個(gè)單一的uVision2工程能夠產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)程序。產(chǎn)生目標(biāo)程序的源文件構(gòu)成“組”。開發(fā)工具選項(xiàng)可以對(duì)應(yīng)目標(biāo)，組或單個(gè)文件。 uVision2包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫（device database），可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來滿足用戶充分利用特定微控制器的要求。此數(shù)據(jù)庫包含：片上存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備的信息，擴(kuò)展數(shù)據(jù)指針（extra data pointer）或者加速器（math accelerator）的特性。 2. 集成功能uVision2的強(qiáng)大功能有助于用戶按期完工。 （1）集成源瀏覽器利用符號(hào)數(shù)據(jù)庫使用戶可以快速瀏覽源文件。用詳細(xì)的符號(hào)信息來優(yōu)化用戶變數(shù)存儲(chǔ)器。 （2）文件尋找功能：在特定文件中執(zhí)行全局文件搜索。 （3）工具菜單：允許在V2集成開發(fā)環(huán)境下啟動(dòng)用戶功能。 （4）可配置SVCS接口：提供對(duì)版本控制系統(tǒng)的入口。 （5）PC－LINT接口：對(duì)應(yīng)用程序代碼進(jìn)行深層語法分析。 （6）Infineon的EasyCase接口：集成塊集代碼產(chǎn)生。 （7）Infineon的DAVE功能：協(xié)助用戶的CPU和外部程序。DAVE工程可被直接輸入uVision2?！　　　? 編輯器和調(diào)試器1. 源代碼編輯器 uVision2編輯器包含了所有用戶熟悉的特性。彩色語法顯像和文件辯識(shí)都對(duì)C源代碼進(jìn)行和優(yōu)化?？梢栽诰庉嬈鲀?nèi)調(diào)試程序，它能提供一種自然的調(diào)試環(huán)境，使你更快速地檢查和修改程序。 2. 斷點(diǎn) uVision2允許用戶在編輯時(shí)設(shè)置程序斷點(diǎn)（甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前）。用戶啟動(dòng)V2調(diào)試器之后，斷點(diǎn)即被激活。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲(chǔ)器訪問，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。 在屬性框（attributes column）中可以快速瀏覽斷點(diǎn)設(shè)置情況和源程序行的位置。代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分程序中已執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。 3. 調(diào)試函數(shù)語言 uVision2中，你可以編寫或使用類似C的數(shù)語言進(jìn)行調(diào)試。 （1）內(nèi)部函數(shù)：如printf, memset, rand及其它功能的函數(shù)。 （2）信號(hào)函數(shù)：模擬產(chǎn)生CPU的模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)（simulate analog and digital inputs to CPU）。 （3）用戶函數(shù)：擴(kuò)展指令范圍，合并重復(fù)動(dòng)作。 4. 變量和存儲(chǔ)器 用戶可以在編輯器中選中變呈來觀察其取值。雙層窗口顯示，可進(jìn)行以下調(diào)整： （1）當(dāng)前函數(shù)的局部變量。 （2）用戶在兩個(gè)不同watch窗口頁面上的自定義變量。（3）堆棧調(diào)用（call stack）頁面上的調(diào)用記錄（樹）（call tree）。（4）不同格式的四個(gè)存儲(chǔ)區(qū) ?！? 程序流程圖圖18為主程序流程圖，程序在附錄1。NY89S51初始化采集第1路A/D轉(zhuǎn)換讀入單片機(jī)D/A轉(zhuǎn)換結(jié)束開始是否采集完32路？32路？采集下一路 圖18 主程序流程圖 A/D轉(zhuǎn)換程序的流程圖和D/A轉(zhuǎn)換程序的流程圖圖19（a）為A/D轉(zhuǎn)換程序的流程圖，圖19（b）為D/A轉(zhuǎn)換程序的流程圖，程序如附錄1所示。初始化寫D/A的輸出緩沖區(qū)控制DAC鎖存器的鎖存 延時(shí)等待轉(zhuǎn)換滿值點(diǎn)和零點(diǎn)的驗(yàn)證 D/A的輸出準(zhǔn)備下一次D/A轉(zhuǎn)換NY初始化啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換等待A/D轉(zhuǎn)換返回A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果STS是否為1？開 始開 始返回 返回準(zhǔn)備下一次A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生CE=1圖19（a）為A/D轉(zhuǎn)換程序的流程圖 圖19（b）為D/A轉(zhuǎn)換程序的流程圖 系統(tǒng)總圖單片機(jī)有4個(gè)并行I/O口。本設(shè)計(jì)采用P0口作為AD574和DAC0832的數(shù)據(jù)輸入口。，89S51的RD和WR通過與非門接AD574的CE端，用來使能AD574的數(shù)據(jù)輸出。74LS138的Y5端接兩片DAC0832的XFER作為傳送控制信號(hào)，89S51的WR接兩塊DAC0832的WE1，WE2。74LS138的片選接74LS373的LE，AD574的片選，兩片DAC0832的片選，用74LS139作為四片CD4051的片選。單片機(jī)控制的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路圖如附錄2所示。第四章 系統(tǒng)性能及誤差分析（1）盡可能選用低功耗的CMOS芯片。（2）選用液晶顯示器，液晶顯示器本身就是低功耗器件，并且其在顯示數(shù)據(jù)時(shí)不需要連續(xù)動(dòng)態(tài)描顯示，固定的數(shù)據(jù)只需執(zhí)行一次顯示操作即可，直到要顯示另外的數(shù)據(jù)才要再次執(zhí)行顯示操作否則CPU可以不用理睬它，利用此時(shí)進(jìn)行別的工作或者進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，從而降低系統(tǒng)的功耗。（3）鍵盤采用中斷掃描工作方式，即只在鍵盤有鍵按下時(shí)，才執(zhí)行鍵盤掃描并執(zhí)行該鍵功能程序如無鍵按下，CPU就不用理睬鍵盤，因此提高了CPU工作效率，同時(shí)也提高了系統(tǒng)對(duì)鍵盤的速度。（4）在設(shè)計(jì)軟件時(shí)，選用低功耗待機(jī)方式，使系統(tǒng)在空閑時(shí)處于待機(jī)低功耗狀態(tài)，這樣也可降系統(tǒng)的功耗。1. 硬件抗干擾措施（1）設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)。加寬電源線和地線的寬度。（2）在每個(gè)集成芯片的電源附近都增加了濾波電容。2. 軟件容錯(cuò)性和采取的抗干擾措施（1）軟件容錯(cuò)性是軟件性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。主要是防止由于操作者的誤操作或其它原因使系統(tǒng)發(fā)生異常退出或死機(jī)情況，避免給操作者造成不便，甚至丟失數(shù)據(jù)，且直到條件滿足時(shí)才執(zhí)行操作。（2）軟件抗干擾措施主要就是采用在測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行多次測(cè)量求取平均值來作為測(cè)量結(jié)果的數(shù)字濾波方法來低隨機(jī)噪聲。第五章 結(jié)論本設(shè)計(jì)主要完成了基于AT89S51單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括：多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及前置放大電路的設(shè)計(jì)，采樣保持電路的設(shè)計(jì)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及前置放大電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了多路開關(guān)的選擇、AD521放大倍數(shù)的計(jì)算以及多路開關(guān)CD4051和放大器AD521硬件連接電路。采樣保持電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了采樣保持電路的原理和主要參數(shù)以及采樣保持器的選擇和連接電路。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)A/D通道的選擇和A/D轉(zhuǎn)換器的各項(xiàng)誤差分析以及A/D轉(zhuǎn)換器AD574的介紹、輸入方式和連接電路。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)中重點(diǎn)介紹了D/A通道的選擇，D/A轉(zhuǎn)換器的選擇以及D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的介紹、連接電路和DAC0832的輸出方式。硬件設(shè)計(jì)中還介紹了單片機(jī)的選擇，單片機(jī)AT89S51的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括編譯器的選擇，各部分的流程圖以及程序的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中還分析了系統(tǒng)的性能及誤差。當(dāng)然，因?yàn)闀r(shí)間緊湊以及自己的知識(shí)水平有限等原因，本次設(shè)計(jì)也留下了一點(diǎn)遺憾。比如不能對(duì)所設(shè)計(jì)的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及仿真，因而也就沒能做出實(shí)物出來。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)階段所學(xué)知識(shí)的一個(gè)總結(jié)。由于本身知識(shí)水平以及時(shí)間有限，可能有很多問題還沒有發(fā)現(xiàn)，希望老師和同學(xué)給予指出。致 謝大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活一晃而過，畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)我們平時(shí)工作學(xué)習(xí)成績(jī)的一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。通過這幾個(gè)月的精心準(zhǔn)備和查閱文獻(xiàn)資料熟悉本次設(shè)計(jì)課題的相關(guān)內(nèi)容，論文終于告一段落。通過此次設(shè)計(jì)，我從中受益匪淺。我不僅學(xué)到了更多新的專業(yè)知識(shí)拓寬了知識(shí)面，鞏固了我所學(xué)的知識(shí)，而且也鍛煉了我的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)了我獨(dú)立思考問題并及時(shí)解決問題的好習(xí)慣。更重要的是培養(yǎng)了我勇于鉆研和創(chuàng)新的精神。在論文的設(shè)計(jì)過程中，我查閱大量的相關(guān)資料并作了詳細(xì)的記錄、分析和吸收，做到認(rèn)真、細(xì)致地去理解領(lǐng)會(huì)別人的思維方法，學(xué)習(xí)別人好的成果和方法?？蒲泄ぷ魇瞧D苦的，面對(duì)各種各樣的困難和挑戰(zhàn)，需要他們冷靜的頭腦和敏銳的視角。我從中品嘗到了過程的艱辛和成功后的喜悅，這些都有利于我今后的成長(zhǎng)。最后我要衷心地感謝宋芳老師。感謝她悉心的指導(dǎo)和莫大的幫助，讓我能夠順利的完成此次設(shè)計(jì)。同時(shí)也非常感謝信息與電氣工程學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)和各位老師四年來給予我的教誨和指導(dǎo),感謝