【導讀】壓電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路六部分組成。電壓，以模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC1534對采樣值進行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。輔助電源提供各個芯。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大。小采用數(shù)碼顯示的特點。該系統(tǒng)具有抗干擾性能好，可靠性高，及最終輸出電壓值與。真實顯示值精確度較高等優(yōu)點。

　　

【正文】 現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。 90年代后隨著消費電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機技術得到了巨大的提高。隨著 INTEL i960 系列 特別是后來的 ARM系列的廣泛應用， 32 位單片機迅速取代 16 位單片機的高端地位，并且進入主流市場。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有10 美元。當代單片機系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操 作系統(tǒng)。 單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。現(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產(chǎn)品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有 12 部單片機。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。汽車上一般配備 40 多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC 機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。 單片機又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個邏輯功能 的芯片 ,而是把一個計算長春工業(yè)大學學士學位論文 22 機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過 10 元即可用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、 VCD等等的家電里面都可以看到它的身影！ 它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。 單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國 50 年代開發(fā)的 74系列，或者 60年代的 CD4000 系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大 PCB 板！但是如果要是用美國 70年代成功投放市場的系 列單片機，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于單片機對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的 CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十 K 的尺寸！對于家用 PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統(tǒng)和應用軟件拿到家用 PC 上來運行，家用 PC 的也是承受不了的。 可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為 它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件長春工業(yè)大學學士學位論文 23 上。 AT89C51 單 片機簡介 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)和輸出管腳，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元 。 ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。功能強大 AT89C51 單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。 此單片機的引腳圖如圖 61 所示： 圖 61 AT89C51 引腳圖 AT89C51 單片機的性能參數(shù)： 1. 與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 2. 4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 3. 1000 次擦寫周期 4. 全靜態(tài)操作： 0Hz－ 24MHz 5. 三級加密程序存儲器 6. 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 7. 32 個可編程 I／ O口線 長春工業(yè)大學學士學位論文 24 8. 2 個 16 位定時／計數(shù)器 9. 6 個中斷源 10. 可編程串行 UART 通道 11. 低功耗空閑和掉電模式 AT89C51 內(nèi)存空間 內(nèi)部程序存儲器（ FLASH） 4K 字節(jié)。 外部程序存儲器（ ROM） 64K 字節(jié)。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 256 字節(jié)。 外部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 64K 字節(jié)。 AT89C51 單片機的功能特性概述 AT89C51 提供以下標準功能： 4k字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32個 I／ O口線，兩個 16位定時／計數(shù)器，一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89C51 可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可 選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時／計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。 P0 口： P0 口是一組 8位漏極開路型雙向 I／ O口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 FIash 編程時，P0 口接收指令字節(jié)， 而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 FIash 編程和程序校驗期間， P1接收低 8位地址。 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O 口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX@RI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 Flash長春工業(yè)大學學士學位論文 25 編程或校驗時， P2亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I／ O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 61所示 。 表 61部分引腳第二功能表 RST：復位輸入。 ALE/PROG：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 PSEN：程序存儲允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。 EA/VPP：外部訪問允許。 時鐘振蕩器： AT89C5l 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外 石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 63。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。 10pF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 10F。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖 62左圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空 [8]。 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INTO（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） 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） 長春工業(yè)大學學士學位論文 26 圖 62 單片機時鐘電路 圖 63單片機內(nèi)部震蕩電路 波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些初學的朋友認為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標準 9600 會被誤認為每秒種可以傳送 9600 個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送 9600 個二進位，而一個字節(jié)要 8 個二進位，如用串口模式 1 來 傳輸那么加上起始位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進位， 9600 波特率用模式 1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600247。10＝ 960 字節(jié)。 51 芯片的串口工作模式 0的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個 12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到 1M。模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或fosc/32，具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的 SMOD 位，如 SMOD 為 0，波特率為 focs/64,SMOD 為 1， 波特率為 focs/32。 模式 1和模式 3的波特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。那么我們怎么去計算這兩個模式的波特率設置時相關的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計算 [12]。 波特率＝（ 2SMOD247。32 ） 定時器 1 溢出速率 上式中如設置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時就可以把波特率提升 2 倍。通常會使用定時器 1 工作在定時器工作模式 2 下，這時定時值中的 TL1 做為計數(shù)， TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后， TH1 的值會自動裝載到 TL1，再次開始計數(shù)，這樣可以不用軟件去干預，使得定時更準確。在這個定時模式 2 下定時器 1 溢出速率的計 算公式如下： 溢出速率＝（計數(shù)速率） /(256－ TH1) 上式中的 “ 計數(shù)速率 ” 與所使用的晶體振蕩器頻率有關，在 51 芯片中定時器啟動后會在每一個機器周期使定時寄存器 TH 的值增加一，一個機器周期等于十二個振蕩周期，所以可以得知 51 芯片的計數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個 12M 的長