【正文】 驗結果， 現在 利用虛擬的實驗系統(tǒng)可以很好地解決這一問題， 所以 虛擬試驗室教學將成為 一種發(fā)展趨勢，同時也提高學習者的積極性和動手能力。所有電路都是圍繞主芯片 AT89C52 來完成的 ,下圖為設計的電路的整體框圖，如圖 21所示。為進行一些簡單的單片機實驗構建一個虛擬硬件環(huán)境。 LCD： LCD 為英文 Liquid Crystal Display 的縮寫，即液晶顯示器，是一種數字顯示技術，可以通過液晶和彩色過濾器過濾 光源，在平面面板上產生圖象。數模轉換器 (DAC)就可以做到這一點，而且它們的輸出還可以用來驅動各種設備 。在數字系統(tǒng)中，一些真實世界的信號通過 模數轉換器 (ADC)數字化和處理過后，然后需要重新轉化成模擬信號的系統(tǒng)中。 課題 研究的方法 總體方案 實 驗 項 目硬件電路軟件程序ProteusKeil C存 檔 相 應 的 軟 件 電 路 和 軟 件程 序 并 編 寫 實 驗 報 告 圖 22 總體方案 分別對 LED顯示、 獨立 鍵盤、 矩陣鍵盤 、 LCD顯示、 蜂鳴器 模塊、 數碼管 以及 A/D和D/A等實驗項目進行硬件電路和軟件程序 的 設計 并 結合 Proteus和 Keil uVision3進行 仿本 科 畢 業(yè) 設 計 第 5 頁 共 43 頁 真。 技術 路線 在 K e i l C 中 寫 入 源 程 序 編 譯 生 成 H e x 文 件在 P o r t e u s 上 畫 出 電 路 原 理 圖綁 定 主 芯 片 與 H e x 文 件修 改 電 路 或 源 程 序運 行 P r o t e u s 進 行 調 試成 功 ？編 寫 實 驗 指 導 書N Y 圖 23 技術路線 圍繞著主芯片設計 LED 顯示、 獨立 鍵盤、 矩陣鍵盤、數字鍵盤 、 LCD 顯示、 數碼管、計數器 、 數字溫度顯示、 蜂鳴器模塊 、 交通燈 設計、以及 A/D 和 D/A 等電路模塊并在Porteus 上畫出相應的電路圖并保存。運行 Proteus 進行仿真調試。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 6 頁 共 43 頁 電路圖仿真部分 Proteus 與其他軟件不同， 它 不僅 能 仿真 CPU 的工作情況，而且也能仿真參與單片機仿真的外圍電路和其他電路的工作情況。不再關心 的 是某些程 序語句執(zhí)行 單片機 寄存器和存儲器 內容 的改變 。 采用 Proteus 仿真軟件進行虛擬單片機實驗，具有比較明顯的優(yōu)勢，如涉及到的實驗實習內容全面、硬件投入少、學生可自行實驗、實驗過程中損耗小、與工程實踐最為接近等。 如圖 31所示 。 AT89C52 介紹 AT89C52 是一個低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k bytes 的可反復擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51指令系統(tǒng)，片內置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元功能強大的 AT89C52 單片機可為您提供許多較復雜系統(tǒng)控制應用場合。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結合在一起，特別是可反復擦寫的 Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。RST/Vpd（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1的 SDAS（ 18腳）和 SCLS（ 19腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為 握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能。 GND：接地。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1”時，可作為高阻抗輸入端用。在 Flash 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。對端口寫 “1” ，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。與 AT89C52 不同之處是， 和 還可分別作為定時 /計數器 2 的外部計數輸入（ ）和輸入（ ）， Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地 址。對端口 P2 寫 “1” ，通過內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 8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時， P2 口輸出 P2 鎖存器 的內容。 P3 口： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。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 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。當振蕩器工作時， RST 引腳出現 兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈本 科 畢 業(yè) 設 計 第 10 頁 共 43 頁 沖（ PROG）。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。 EA/VPP：外部訪問允許。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復位時內 部會鎖存 EA 端狀態(tài)。 晶振 的作用是 為了 系統(tǒng) ， 他提供時鐘信號給了系統(tǒng)， 通常 便于各部分保持同步，所以一個系統(tǒng)共用一個晶振， 要使 通過電子 調整 頻率的保持同步，那就必須 在 有些系統(tǒng)中的基頻和射頻使用不 同 的晶振 。 復位 電路 由 復位開關 和下拉 電阻 R7 組成，接單片機的 RST 引腳 。 內部計數器的編程主要是定時常數的設置和有關控制寄存器的設置。 定時器有關的寄存器有工作方式寄存器 TMOD 和控制寄存器 TCON。每個機器周期的長度是 12 個振蕩周期，該實驗系 統(tǒng)的晶振是 。 74HC573起到 驅動的作用，一般情形下， 74HC573 的驅動能力大于 74LS573 的驅動能力 。 圖 34 LED顯示電路 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 12 頁 共 43 頁 （ 2） 8位發(fā)光 二極管 的 工作原理 因為二極管左邊接的是 Vcc 作為高電平，所以如果要二極管亮的話 P1口必須輸入低電平，就一條通路而言，在 輸入低電平后，第一個 發(fā)光二極管 導通，所以就亮了。 1602 液晶 顯示模塊 1602 字符液晶顯示器的 D0到 D7 端口與用 AT89C52 的 P0 口 到 相接， VEE端 接 RV1 的 VL 端 ， RV一端 接地 ， 另一端接 +5V。 VDD 接 +5V， RS、 RW、 E 分別接 到 。沒背光，和常用的 1602B 功能和引腳一樣（除了調背光的二個線腳） 。 圖 35 LCD顯示電路 第 1 腳： VSS 為電源地 第 2 腳： VDD 接 5V 電源正極 第 3 腳： V0為液晶顯示器對比度調整端，對比度最弱時接正電源，對比度最高時接地電源。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 13 頁 共 43 頁 第 5 腳： RW為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。 第 7～ 14 腳： D0～ D7為 8位雙向數據端。 15腳背光正極， 16 腳背光負極。但由于內帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，先讓讓控制器工作在文本方式的 時候 ，再根據根據在LCD 上顯示每行的列數和行列號找出顯示 RAM 對應的地址，設立光標，在此處送上該字符對應的代碼就可了。這些段分別由字母 a,b,c,d,e,f,g,dp 來表示。如：顯示一個“ 2”字，那么應當是 a亮 b亮 g亮 e亮 d亮 f不亮 c不亮 dp不亮。小尺寸數碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個發(fā)光二極管的管壓降為 左右，電流不超過 30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數碼管，發(fā) 光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數碼管。 LED 數碼管（ LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“ 8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需將它們的各個筆劃引出，公共電極。 led 數碼管廣泛用于儀器儀表，汽車電子、時鐘、顯示 屏 、家電本 科 畢 業(yè) 設 計 第 14 頁 共 43 頁 等場合。 圖 36 6位 數碼管 ： 電路 采用 共陽 的 接法 ， 數碼管 電路 用 2個 74HC573， 其中一個 的 Q0Q7分別 與 6位數碼管的 A,B,C,D,E,F,G,DP 引腳相 連，另一個的 Q0Q5與 6位 數碼管的 16 引腳 相連 。 圖 37 7段 數碼管 編 碼表 (1)數碼管共陽極碼表 , TABLE:0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e (2) 數碼管共陽極碼表 , TABLE:0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6D,0x7D,0x07 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71 數碼管引腳定義 每一筆劃都是 對應一個字母表示 DP是小數點。 A、靜態(tài)顯示： 靜態(tài)顯示也稱直流驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 埠多。 B、動態(tài)顯示： 數碼管動態(tài)最為廣泛的一種顯示方式之一是顯示界面， 它在 是單片機中應用非常廣泛 ， 動態(tài)顯示是將所有 8個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp 的數碼管的的同名端連在一起，同時增加位元選通控制電路為每個數碼管的公共極 COM，各自獨立的 I/O 線控制位元選通由。在輪流顯示時，每位元數碼管的點亮時間間隔為 1～ 2ms，由于發(fā)光二極體的余輝效應和人的視覺暫留現象，只要 點亮速度快，不管是不是各位數碼管是否同時點亮，給人的 感覺就 是 穩(wěn)定的 顯示 ，不會 讓人感覺 有 閃爍的 感覺，靜態(tài)顯示 的效果和動態(tài)顯示的效果 是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 埠，而且功耗更低。 鍵盤模塊 獨立按鍵電路 獨立按鍵 電路 有四個 按鍵組成， 分別接 單片機 AT89C52 的 ,、 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 16 頁 共 43 頁 圖 38 獨立 按鍵電路 4X4 矩陣 按鍵電路 電路 由 16 個 按鍵分四組組成，分別 與 單片機 AT89C52 的 ， 、 。如圖 39 所示 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 17 頁 共 43 頁 圖 39 矩陣 按鍵電路 當按下 0 號開關時，數碼管顯示為‘ 0111111’。 當按下 2 號開關時，數碼管顯示為‘ 0110111’。 當按下 4 號開關時，數碼管顯示為‘ 1100110’。 當按下 6 號開關時，數碼管顯示為‘ 1111101’。 當按下 8 號開關時，數碼 管顯示為‘ 1111111’。 當按下開關 A 時，數碼管顯示為 ‘ 1110111’。 當按下開關 C 時，數碼管顯示為 ‘ 0111001’。 當按下開關 E 時，數碼管顯示為 ‘ 1111001’。 2） 4 4 矩陣鍵盤工作原理 矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，是列線由 4條 I/O 線組成，行線是由 4條 I/O線組 成的矩陣鍵盤。這種鍵盤 的格局 方 方正正，而且可以大大地利用了 I/O 口 。 1,2,3,4 引 腳 分 別 接 單 片 機 AT89C52 的,、 、 。 圖 310 數字 按鍵電路 A/D 轉換模塊 圖 311 ADC0804 （ 1） 芯片 介紹 ADC0804 是一個 8位、單通道、低價格 A/D 轉換器，主要特點是：摸數轉換時間大約 100us，方便的 TTL 或 CMOS 標準接口，可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內含時鐘發(fā)生器；單電源工作時（ 0V～ 5V）輸入信號電壓范圍是 0V～ 5V，不需要調零等本 科 畢 業(yè) 設 計 第 19 頁 共 43 頁 等。低電平有效，高電平時芯片不工作。此信號低電平時 ADC0804 把轉換完成的數據加載到 DB 口。此信號的上升沿可以啟動 ADC0804 的 A/D