【正文】 選通信號。如果單片機 EA腳接在 GND，則單片機內部的程序存儲器全部不用而用外部程序存儲器。此時設計的外部程序存儲器必須從 0000H 地址開始。程序存儲器的作用是存放單片機的執(zhí)行程序，雖然現(xiàn)今的單片機具有片內的程序存儲器，但是，當程序量超過單片機的片內程序存儲器時，將采用片外擴展程序存儲器，通常采用 EPROM、E2PROM、Flash 存儲器等芯片。EPROM 是一種用紫外線光照擦除的只讀存儲器，通過專用編程器將程序固化在芯片中，可反復多次擦除及編程。失電后芯片內部的程序保持不變。常用的 EPROM 芯片有2762712272527512 等芯片。它們的存儲容量分別是8K8bit、16K8bit、32K8bit、64K8bit。在本次設計中用到的是 27256 芯片。27256 是 32K8 位 EPROM 器件，它有 15 根地址線 A14AO 輸入，能區(qū)分 15 位二進制地址信息 215=32768 種狀態(tài)，即存在 32768 個存儲單元。這 15 根地址線分別與8051 的 PO 口和 連接，當 8031 發(fā)出巧位地址信息時，可分別選中 27256片內 32K 字節(jié)存儲器中任一單元。27256 20 引腳 CE 為片選信號輸入端，低電平有效。 數(shù)據存儲器擴展擴展的數(shù)據存儲器空間地址同外擴程序存儲器一樣，由P2口提供高8位地址，PO口為分時提供低8位地址和8為雙向數(shù)據總線。由8031的RD (P3 .7 )和WR ()信號控制， ，而片外程序存儲器EPROM的輸出允許端( OE)由讀選通信號PSEN控制即使與片外數(shù)據存儲器RAM的讀和寫EPROM共處一地址空間，但由于控制信號即使用的數(shù)據傳輸指令不同，故不會發(fā)生總線沖突 模擬信號輸出部分設計 信號輸出部分總體設計系統(tǒng)經過數(shù)據采集、數(shù)據處理之后，獲得被測對象的溫度值，但在有些時候需要控制被控對象的溫度，因此，要由單片機系統(tǒng)發(fā)出控制信號，進行系統(tǒng)控制。但是由8031輸出的控制信號是數(shù)字信號，需將其經過數(shù)/模轉變?yōu)槟M信號，再經功率放大，才能控制加熱爐、熱處理爐等。這一功能由一片DAC0832來完成，由于DAC0832是一種電流輸出型D/A芯片，因此其后端接一片運算放大器構成反相輸出電路以實現(xiàn)電壓信號輸出，然后再接入1片多路模擬開關CD4051，將輸出擴展為8路。由上述可知，該部分具有8路模擬信號輸出能力。 芯片的選擇(1) D/A轉換器選用DAC0832該芯片是8位分辨率的D/A集成芯片，與微處理機完全兼容，具有價格低廉、接口簡單、轉換控制容易等優(yōu)點，主要有如下特點A)可單緩沖或雙緩沖數(shù)字輸入。B)只需在滿量程下調整其線性度。C)低功耗，200mW。D)內部無參考電壓源，須外接參考電壓源。E)為電流輸出型數(shù)模轉換器，要獲得模擬電壓輸出時，需外加轉換電路；F)有5根控制線。 圖39 DAC0832的管腳功能CS : 片選線，當其為低電平時，本片被選中工作。ILE : 允許數(shù)字輸入線，當ILE為高電平時，允許數(shù)字量輸入。XFER:控制輸入線，低電平有效。WR1和WR2:寫命令輸入線，WRI用于控制數(shù)字量到輸入寄存器，若WR2為`139。 , C S為‘0’和WR1為‘0’同時滿足，則接收信號。若上述條件有一個不滿足，則鎖存數(shù)據。WR2用于控制D/A轉換時間:若XFER和WR2同時為低電平，則輸出跟隨輸入，否則鎖存數(shù)據。，并不需要同時輸出，因此采用單緩沖方式接口。DAC0832工作于直通方式。DAC0832工作于直通方式時一般將控制信號CS、XFER、WRWR2直接接地，ILE管腳接高電平，則兩個寄存器都處于常通狀態(tài)，寄存器中的數(shù)據跟隨輸入數(shù)據的變化而變化，D/AZ轉換器的輸入也同時跟隨變化。圖310 DAC0832工作于單緩沖方式Rf b 9CS1 WR12AGND 3DI 34 DI 25 DI 16 DI 07VREF 8DGND 10Vcc 20Iout2 11Iout1 12DI 713 DI 614DI 515 DI 4 16XFER17WR218ILE 19DAC0832(2) 放大器的選用放大器選用OP07，其主要特征是開環(huán)增益和共模抑制比很高(一般為MOM)，而失調電壓和失調電流、溫漂以及噪聲又很小。主要用于穩(wěn)定積分、精密加法比較、閩值電壓檢測、微弱信號精確放大等場合。其電源電壓范圍為13士18V，輸入電壓范圍為0一土14V。在該電路連接中，放大器輸出端直接反饋到Rfb，其產生的模擬輸出電壓是單極性的。 按鍵電路設計與器件選擇電子時鐘應用系統(tǒng)工作時應具備兩項基本功能，一是隨時輸入定時（鬧鐘）時間，二是隨時對當前時間進行調整。要實現(xiàn)這一功能，可以接入鍵盤輸入電路。 鍵盤結構的選擇 在單片機組成的測控系統(tǒng)及智能化儀器中，用得最多的是非編碼鍵盤。鍵盤結構又可以分為獨立式鍵盤和行列式鍵盤（矩陣式）兩類。本例只需要 4 個按鍵，因此選擇獨立式鍵盤。如圖 1 所示，電路由按鍵和 4 個電阻組成，按鍵可以采用輕觸開關，按鍵分別命名為 SET、ALM、+1 和 RET 鍵，電阻可以采用 5 腳排電阻，阻值為 41k?。 鍵盤與單片機的接口電路設計 電路如圖 所示，將鍵盤直接與單片機的 P3 口連接，有 、 口線通過兩個按鍵 SET、ALM 接入兩個外部中斷的請求信號 INT0、INT1；、 管腳作為I/O 口使用。四個按鍵功能的設計思路如下：(1) SET 鍵功能設置當前時間，即當電子時鐘的時間有誤差時，需要隨時對它進行調整，使用 SET 鍵與+1 鍵、RET 鍵配合來完成這一個功能。①當 SET 鍵被按下時，在單片機的 INT0 管腳產生一個低電平觸發(fā)中斷請求信號，CPU 響應中斷請求是，就轉移到 INT0 中斷服務程序的入口地址，執(zhí)行 INT0 的中斷服務程序。②設計 INT0 的中斷服務程序的功能是調整當前時間，程序的標號地址為 INTA。圖 311 獨立式鍵盤輸入接口(2) ALM 鍵功能設置定時（鬧鐘）時間，即當需要電子時鐘進行定時（鬧鐘）服務時，可以通過該鍵的功能來輸入定時（鬧鐘）時間，使用 ALM 鍵與+1 鍵、RET 鍵配合來完成這一個功能。當 ALM 鍵被按下時，在單片機的 INT1 管腳產生一個低電平觸發(fā)中斷請求信號，CPU 響應中斷請求時，就轉移到 INT1 中斷服務程序的入口地址，執(zhí)行 INT1 的中斷服務程序。INT1 的中斷服務程序的功能是輸入定時（鬧鐘）時間，程序的標號地址為 INTB。(3) +1 調整鍵的功能分別對時間值的小時十位、分的十位、分的個位進行+1 調整，即該鍵每按下一次，對應的時間調整位+1。該信號與 管腳連接，當 工作在 I/O 接口方式時，為了保證能正確輸入外部信息，在初始化程序中用指令“SEIB ”對它進行編程，即將 管腳作為輸入口使用。(4) RET 確認鍵的功能確認，即對+1 調整位進行確認，該鍵按下時，說明被調整位的值已經確定，轉去調整下一位。該信號與 管腳連接，與 類似，用與 I/O 接口方式時，在初始化程序中用指令“SETB ”對它進行編程，即設置 管腳作為輸入口使用。鍵盤的硬件電路設計只是完成 4 個按鍵信號可靠輸入，要想實現(xiàn)鍵盤的輸入功能，還要靠軟件編程來具體實現(xiàn)。設置當前時間與鬧鐘時間的中斷服務程序，請參考軟件設計一節(jié)中的 INTA、INTB 子程序設計。 按鍵去抖動的處理 由于機械觸點的彈性作用，在閉合時間的長短則是由操作人員的按鍵被誤讀為多1A12 1A241A36 1A482A111 2A2132A315 2A4171Y1 181Y2 161Y3 141Y4 122Y1 92Y2 72Y3 52Y4 31G1 2G19U?74ALS244 S1SWSPSTS2SWSPST3SWSPST4SWSPST5SWSPST6SWSPST7SWSPST8SWSPST12 3A74ALS32碼碼開 始有鍵閉合嗎？調延時 12ms 子程序有鍵閉合嗎？確定閉合的鍵次，為了確保 CPU 對鍵的依次閉合僅作一次處理，鍵抖動可用硬件或軟件兩種方法消除。這里采用軟件去抖的方法，程序流程圖如圖 312 所示，程序見 INTA 或 INTB中斷服務程序。N Y N Y圖 312 鍵盤掃描程序流程圖 時鐘與復位電路的設計單片機工作的時間基準是有時鐘電路提供的。在單片機的XTAL1和XTAL2兩個管腳，接一個晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路。電路中，電容器C1和C2對振蕩頻率有微調作用，通常的取值范圍為（20～40）pF。石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以，起結果只是機器周期時間不同，影響計數(shù)器的計數(shù)初值。單片機的RST管腳為主機提供一個外部復位信號輸入端口。復位信號是高電平有效，高電平有效的持續(xù)時間應為2個機器周期以上。單片機的復位方式有上點自動復位和手工復位兩種。只要VCC上升時間不超過1ms，它們都能很好地工作。復位以后，單片機內各部件恢復到初始狀態(tài)。電阻電容器件的參考值為R1=200?，R2=1K ?，C3=22?A。RET按鍵可以選擇專門的復位按鍵，也可以選擇輕觸開關。 LED 顯示電路設計與器件選擇 顯示器及鍵盤的設計 [7]單片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器LED (Light Emitting Diode)。液晶顯示器LCD (Liquid Crystal Display)。近年也有配置CRT顯示器的。LCD和CRT器可進行圖形設計，但接口比較復雜，成本也較高。LED顯示器，價格便宜，配置靈活，與單片機接口方便，因此本設計中采用的是LED顯示器。在電路中為8279擴展工/0控制的8位共陰極LED動態(tài)顯示接口電路。由于所有8位段選線皆由一個1/0口控制，因此，在每一瞬間，8位LED會顯示相同的字符。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法輪流點亮各位LED，記載每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制T/0口輸出相應字符段選碼(字型碼)，而位選則控制工/0口在該顯示為送入選通電平(因為LED為共陰，故應送低電平)，以保證該位顯示相應字符。如此輪流，使每位分時顯示該位應顯示字符。逐位輪流點亮各個LED，每一位停留lms，在1020ms之內再一次點亮，重復不止，這樣，利用人的視覺暫留好像六位LED同時點亮了。在此儀器的設計中，LED顯示器的顯示方式采用的是動態(tài)顯示方式。 LED顯示器的驅動是一個非常重要的問題。顯示電路由LED顯示器、段驅動電路和位驅動電路組成。由于單片機的并行口不能直接驅動LED顯示器，必須采用專用的驅動電路芯片，使之產生足夠大的電流，顯示器才能夠正常工作。如果驅動電路能力差，即負載能力不夠，顯示器亮度就低，而且驅動電路長期在超負荷下運行容易損壞。 LED顯示器的顯示控制方式分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種，若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅動器的選擇較為簡單，只要驅動器的驅動能力與顯示器電流相匹配即可，而且一般只需考慮段的驅動；動態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據的顯示是由段和位選信號共同配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅動能力，而且段的驅動能力決定位的驅動能力。圖 313 動態(tài)掃描顯示電路的原理 LED 顯示器的選擇 在應用系統(tǒng)中，設計要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此生產廠家就生產了多種位數(shù)、尺寸、型號不同的 LED 顯示器。在我們的設計中，選擇 4 位一體的時鐘型 LED 顯示器，簡稱“4LED” ，如圖 94 所示。用“：”前的 2 位顯示“小時”的十位和個位，用“：”后的 2 位顯示“分”的十位和個位。圖 所示是一個共陰極接法的 4 位時鐘型 LED 顯示器。其中管腳a、b、c、d、e、f、g 為 4 位 LED 各段的公共引出端；DDDD4 分別是每一位的共陰極輸出端；dp 是小數(shù)點引出端。對于這種結構的 LED 顯示器，它的體積和結構都符合我們的設計要求，由于 4 位 LED 陰極的各段已經在內部接在一起，所以必須使用動態(tài)掃描方式。4 位一體的時鐘型 LED 顯示器的內部結構是由 4 個單獨的 LED 和一個“：”LED 組成，每個 LED 的段輸出管腳在內部并聯(lián)后引出到器件的外部。 12 11 10 9 8 7 11 7 4 2 1 10 5D1 a f D2 D3 b a b c d e f g :dp :dpe d dp c g D4 D1 D2 D3 D4 dp1 2 3 4 5 6 12 9 8