【正文】 38 附錄一：元器件清單 AT89S51 單片機 芯片 一個 揚聲器 一只 按鍵 九個 電容： 五個 三極。 在軟件方面，通過串行口調(diào)試工具的開發(fā)，使我加深了對累封裝的理解，熟 悉了 51 系列單片機內(nèi)部的寄存器和編程規(guī)則，以及如何控制外圍電路。并設(shè)計了一個簡易電子琴。 我的課程設(shè)計主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。通過對這些資料的學(xué)習(xí)，我大致了解了單片機的發(fā)展現(xiàn)狀以及未 來的發(fā)展趨勢，認(rèn)識到目前單片機方面的各種各樣的發(fā)展，和它們之間的競爭。此后經(jīng)過曹瑞老師和其它同學(xué)的幫助，才進一步找到問題的原因，一切恢復(fù)正常，電子琴也順利彈出音符，效果明顯 八、心得體會 通過這周的單片機課程設(shè)計，我學(xué)到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學(xué)過的零散的知識串到一起。 ，經(jīng)通電后電子琴蜂鳴器一直處于鳴叫狀態(tài) ，而正常按鍵則毫無反應(yīng)。 ，出現(xiàn)仿真過程不順利，效果時好時壞。整個程序 37 是一個主程 序調(diào)用各個子程序?qū)崿F(xiàn)功能的過程，要使主程序和整個程序都能平穩(wěn)運行，各個模塊的子程序的正確與平穩(wěn)運行必不可少，所以在軟件調(diào)試的最初階段就是把各個子程序模塊進行分別調(diào)試。 鍵盤單片機控制部分調(diào)試：上電后，隨機按動鍵盤可以發(fā)現(xiàn)各個按鍵對應(yīng)的音正確。 在確保硬件電路正常，無異常情況 (斷路或短路 )方可上電調(diào)試，上電調(diào)試的目的是檢驗電路是否接錯，同時還要檢驗原理是否正確，在本次設(shè)計中，上電調(diào)試主要鍵盤單片機控制部分、數(shù)碼管點亮部分、和音頻轉(zhuǎn)換電路硬件調(diào)試。在這部分調(diào)試中主要使用的工具是萬用表，用來完成檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等。 系統(tǒng)調(diào)試 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要是針對單片機部分進行調(diào)試。在面包板中，我們還是嚴(yán)格的遵照電路圖中的連接方法，主要是將四個基本電路分開連接，然后將這四個基本控制電路再連接到一起，組成一個完整的回路。 在面包板中，最注意的就是各個元件的安插方向。 在安裝前，對電路圖之中的電路進行了相對仔細的觀察，弄懂了電路中各個元器件的功能、 作用和連接方法。焊接時要看好元器件，不能錯裝，而且焊接時要注意焊接時間不要過 36 長，防止焊壞電路板。三極管的安裝要分清它的集電極、基極、發(fā)射極。連接電阻時分清電阻的阻值和類別。 ，主要是 AT89S52 集成塊及周邊輔助電路，包含揚聲器，完畢后通電測試電路是否工作。 ，將發(fā)光二極管及保護電路串聯(lián)焊接，分別測試其是否正常工作。不正常則用萬用表測試，直到找出錯誤和不良元件，更換后再調(diào)試。 焊接過程 焊接調(diào)試的步驟 a. 利用 PROTEL DXP 制作的電路圖（圖 51），將相關(guān)的模塊、元件依次安插到面包板上。當(dāng)右邊第一條支路的開關(guān) S3倒向右邊時，運算放大器得到的輸入電流為 VREF/（ 2R），同理，開關(guān) S2， S1， S0 倒向右邊時，輸入電流分別為 VREF/（ 4R）， VREF/（ 8R）， VREF/（ 16R）。開關(guān) 35 S3， S2， S1， S0 分別代表對應(yīng)的 1 位 二進制數(shù) 。這樣，就很容易算出， C 點、 B 點、 A 點的電位分別為 VREF/2， VREF/4， VREF/8。不過，只有開關(guān)倒向右邊時，才能給運算放大器輸入端提供電流。在 每一條支路中，如果（資料為 0）開頭倒向左邊，支路中的電阻就接到地；如果（資料為 1）開關(guān)倒向右邊，電阻就接到虛地。 圖 是采用 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)的 4位 D/A轉(zhuǎn)換器。 在 DAC 電 路結(jié)構(gòu)中，最簡單而實用的是采用 T 型 電阻 網(wǎng)絡(luò)來代替單一的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，整個電阻網(wǎng)絡(luò)只需要 R 和 2R 兩種電阻。如果這樣的話，從工藝上實現(xiàn)起來是很困難的。如果數(shù)字 0000B 每次增 1，一直變化到 1111B，那么，在輸出端就可得到一個 0~V0 電壓幅度的階梯波形。 4 條支路的開關(guān)從全部斷開到全部閉合，運算放大器可以得到 16 種不同的電流輸入。各輸入支路中的 電阻 分別為 R， 2R， 4R， ? 這些電阻稱為權(quán)電阻。運算放大器輸入端的各支路對應(yīng)待轉(zhuǎn)換資料的 D0， D1， ? ， Dn1 位。 ④ 由電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器構(gòu)成的 D/A轉(zhuǎn)換器 利用運算放大器各輸入電流相加的原理，可以構(gòu)成如圖 所示的、由 電阻 網(wǎng)絡(luò)和運算放大器組成的、最簡單的 4 位 D/A轉(zhuǎn)換器。運算放大器工作時，輸入端相當(dāng)于一個很小的電壓加在一個很大的輸入阻抗上，所需要的輸入電流也極小。在正常情況下，運算放大器所需要的輸入電壓非常小。 其中 R2=R3=2R1 VOUT= 2 VREF D/256 － VREF= (2D/256－ 1)VREF D = 0， VOUT= － VREF； D = 128， VOUT= 0； 圖 959 雙極性電壓輸出電路 D = 255， VOUT= (2 255/256－ 1) VREF= (254/255)VREF 即：輸入數(shù)字為 0～ 255 時，輸出電壓在－ VREF ～ + VREF 之間變化。輸出電壓值 VOUT 和輸入數(shù)字量 D的關(guān)系： VOUT = － VREF D/256 D = 0～ 255， VOUT = 0 ～ － VREF 255/256 VREF = － 5V， VOUT =0~5*+(255/256)V 圖 958 單極性電壓輸出電路 ② 雙極性輸出 VREF = +5V， VOUT = 0 ～ －（ 255/256）V 如果實際應(yīng)用系統(tǒng)中要求輸出模擬電壓為雙極性 ，則需要用轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)。為了掌握數(shù) /模轉(zhuǎn)換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)的工作原理和特點。 D/A轉(zhuǎn)換原理： 數(shù)字量 的值是由每一位的數(shù)字權(quán)疊加而得的。 數(shù) /模（ D/A）轉(zhuǎn)換器 D/A轉(zhuǎn)換器是接收 數(shù)字量 ，輸出一個與數(shù)字量相對應(yīng)的電流或電壓信號的模擬量接口。 AGND：模擬地 NGND：數(shù)字地，可與 AGND 接在一起使用。 Vref： 基準(zhǔn)電壓 （ 10~10V）。 IOUT IOUT2： DAC 電流輸出端。 XFER：傳送控制信號，低電平有效。 CS：片 選信號，低電平有效。圖 右 圖 為 DAC0832 的邏輯框圖和引腳排列 D0~D7：數(shù)字信號輸入端。 一個 8 位 D/A轉(zhuǎn)換器有 8 個輸入端（其中每個輸入端是 8位 二進制數(shù) 的一位），有一個模擬輸出端。如 右 圖所示，它由倒 T 型 R2R 電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運算放大器和 參考電壓VREF 四大部分組成。 Rfb:反饋信號輸入線 ,芯片內(nèi)部有反饋電阻 . Vcc:電源輸入線 (+5v~+15v) Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v~+10v) AGND:模擬地 ,摸擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地 . DGND:數(shù)字地 ,兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好 . 采用 DAC0832實現(xiàn) D/A轉(zhuǎn)換。 Iout2: 電流輸出線。 Iout1:電流輸出線。 XFER：數(shù)據(jù)傳送 控制信號輸入線，低電平有效。 CS：片選信號輸入線，低電平有效。 DAC0832 應(yīng)用電路圖 DAC0832 引腳功能說明： DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL電平。運放的反饋 電阻 可 通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。所以這個 芯片 的應(yīng)用很廣泛 ,關(guān)于 DAC0832 應(yīng)用的一些重要資料見下圖： D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果采用 電流 形式輸出。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制 系統(tǒng)，不過在使用時，必須通過另加 I/O接口與 CPU連接，以匹配 CPU與 D/A轉(zhuǎn)換。 ⑶ 直通方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到 DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用只有一路 模擬量輸出 或幾路模擬量異步輸出的情形。 ⑴ 單緩沖方式。 7. IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC寄存器的內(nèi)容線性變化； 8. IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1值之和為一常數(shù)； 9. Rfb：反饋信號輸入線，改變 Rfb端外接 電阻 值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿 量程 精度； 10. Vcc：電源輸入端， Vcc的范圍為 +5V～ +15V； 11. VREF： 基準(zhǔn)電壓 輸入線， VREF的范圍為 10V～ +10V； 12. AGND：模擬信號地； 13. DGND：數(shù)字信號地。由 ILE、 CS、 WR1的邏輯組合產(chǎn)生 LE1，當(dāng) LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存； 5. XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效； 6. WR2： DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。 、 DAC0809 的主要參數(shù) 1. 分辨率為 8位； 2. 電流 穩(wěn)定時間 1us； 3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； 4. 只需在滿量程下調(diào)整其 線性度 ； 5. 單一電源供電（ +5V～ +15V）； 6. 低功耗， 20mW。這個 DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 、 DAC0809 簡介 DAC0832是 8分辨率的 D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。 AT89S51單片機的優(yōu)勢 性能強大 ： AT89S51具有完整的輸入輸出、控制端口、以及內(nèi)部程序存儲空間。 （ 2）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護現(xiàn)場，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息。 RETI指令的操作一方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服 務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護斷點地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器 PC，使程序返回到被中斷的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。 由于 89S51系列單片機的兩個相鄰的中斷源 中斷服務(wù)程序入口地址相距只有八個單元，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的，通常是在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址中放一條常跳轉(zhuǎn)指令LJMP，這樣就可以轉(zhuǎn)到 64KB任何可用區(qū)域了。中斷系統(tǒng)通過硬件自動將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入 PC，以便進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程 29 序。 89C51的 CPU在每個機器周期的 S5P2期間順序采樣每個中斷源， CPU在下一個機器周期 S6期間按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志。通過對以上各特殊 功能寄存器的各位進行置位或復(fù)位等操作，可實現(xiàn)各種中斷控制功能。 389S51中斷系統(tǒng)有以下 4個特殊功能寄存器： 定時器控制寄存器 TCON（用 6位）； 串行口控制寄存器 SCON（用 2位）； 中斷允許寄存器 IE； 中斷優(yōu)先級寄存器 IP。 每一個中斷源都對應(yīng)一個中斷請求標(biāo)志位，它們設(shè)置在特殊功能寄存器 TCON和 SCON中。 TXD/RXD：串行口中斷請求。 (3)T0：定時器 /計數(shù)器 0溢出中斷請求。 (2)INT1：外部中斷 1請求，低電平有效。 89S51單片機的中斷系統(tǒng) 89S51有 5個中斷源： INT0：外部中斷 0請求，低電平有效。 P3 口的輸入輸出及 P3 口 鎖存器 、 中斷 、定時 /計數(shù)器 、 串行口 和 特殊功能寄存器 有關(guān)， P3口的第一功能和 P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié)操作和 位操作 兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。外部的 程序存儲器 由PSEN信號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由 WR和 RD讀寫信號選通，因為 2=64k，所以 89S51最大可外接 64kB的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 P3口介紹 P3 口是個雙功能口，第一功能作通用 I/O 口， 第二功能是作變異功能用，為適應(yīng) 引腳 的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以作為用戶的 I/O 口使用。 P2口介紹 P2 口也是雙向口。在 編程 校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。 P0口介紹 P0口在訪問 外部存儲器 時， P0 口既是一個真正的雙向 數(shù)據(jù)總線 口，又是從分時輸出 8 位地址口。這種結(jié)構(gòu)，在 數(shù)據(jù)輸出 時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的 信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。 PSEN可以驅(qū)動 8個 LSTTL負載。 輸出： PSEN—— 片外 程序存儲器 選通信號，低電平有效。輸入編程脈沖。ALE以 1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時