【正文】 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020 年又增加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 在 Proteus 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 Proteus 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過程。 Keil 軟件是目前 最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，它提供了包括 C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ u Vision）將這些部分組合在一起。下面對(duì)這三部分硬件進(jìn)行詳細(xì)地介紹。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容，由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 3 AT89C51 各引腳功能 AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4KB 的 Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128B 內(nèi)部 RAM， 32個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時(shí)鐘電路，同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。 AT89C51 采用 PDIP封裝形式，引腳配置如圖 1所示。這 8 個(gè)引腳有兩種不同的功能，分別適用于不同的情況，第一種情況是 89C51 不帶外存儲(chǔ)器， P0 口可以為通用I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，這時(shí)輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需要外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的 可靠性；第二種情況是 89C51 帶片外存儲(chǔ)器， 在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先傳送片外存儲(chǔ)器的低 8 位地址，然后傳送 CPU 對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 P1 口：這 8 個(gè)引腳和 P0 口的 8 個(gè)引腳類似， 為最高位， 為最低位，當(dāng) P1 口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。 P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)端口的第一功能相同，第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同，如下表 1 所示。 ALE：地址鎖存允許線，配合 P0口的第二功能使用，在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，89C51 的 CPU 在 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲(chǔ)器讀 /寫數(shù)據(jù)。該脈沖序列可以作為外部時(shí)鐘源或定時(shí)脈沖使用。 /PSEN：片外 ROM 的選通線，在訪問片外 ROM 時(shí)， 89C51 自動(dòng)在 /PSEN 線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，作為片外 ROM 芯片的讀選通信號(hào)。通常 89C51 復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 現(xiàn) 實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器（ A/D 轉(zhuǎn)換器）， A/D 轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照5 各種 A/D 芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型等等。與雙積分相比，逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度更高，比如 ADC083 ADC080 ADC0809等，它們通常具有 8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送到單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器原理 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、 A/D 轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器及控制電路組成。其原理框圖如圖2所示。 ADC0832 的主要特性 ADC0832 是 NS(National Semiconductor)公司生產(chǎn)的串行接口 8位 A/D 轉(zhuǎn)換器，通過三線接口與單片機(jī)連接，功耗低，性能價(jià)格比較高，適宜在袖珍式的智能儀器儀表中使用。芯片具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù) 據(jù)校驗(yàn)，以6 減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。 ADC0832 外部引腳及其說明 ADC0832有 DIP 和 SOIC兩種封裝， DIP封裝的 ADC0832引腳排列如圖 3所示。 CH0， CH1—— 兩路模擬信號(hào)輸入端。 DO—— 模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果串行輸出端。 Vcc/REF—— 正電源端和基準(zhǔn)電壓輸入端。 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理 一般情況下 ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、DI。當(dāng) ADC0832未工作時(shí)其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK提供時(shí)鐘脈沖， DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 3個(gè)時(shí)鐘脈沖到來之前 DI端應(yīng)輸入 2位數(shù)據(jù)用于選擇通 圖 3 ADC0832 引腳圖 7 道功能，其功能項(xiàng)見表 2。當(dāng)配置2位數(shù)據(jù)為 1時(shí)，只對(duì) CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)配置 2位數(shù)據(jù)為 0、 1時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。 LED 顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。如圖 4 所示。 LED 顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)要求不同，使用的 LED 顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號(hào)不同 的 LED 顯示器供選擇，在本設(shè)計(jì)中，選擇 4位一體的數(shù)碼型 LED 顯示器，簡(jiǎn)稱“ 4LED”。 4LED 顯示器引腳如圖 5所示，是一個(gè)共陽極接法的 4位 LED 數(shù)碼顯示管，8 其中 a， b， c， d, e， f， g 為 4 位 LED 各段的公共輸出端， 4 分別是每一位的位數(shù)選端， dp 是小數(shù)點(diǎn)引出端， 4 位一體 LED 數(shù)碼顯示管的內(nèi)部由 4個(gè)單獨(dú)的 LED 組成，每個(gè) LED 的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。 LED 譯碼方式 譯碼方式是指由顯示字符轉(zhuǎn)換得到對(duì)應(yīng)的字段碼的方式，對(duì)于 LED 數(shù)碼管顯示器，通常的譯碼方式有硬件譯碼和軟件譯碼方式兩種。 軟件譯碼就是編寫軟件譯碼程序，通過譯碼程序來得到要顯示的字符的字段碼，譯碼程序通常為查表程序。由于本設(shè)計(jì)采用的是共陽極 LED，其對(duì)應(yīng)的字符和字段碼如下表 3所示。 （ 2）能 監(jiān)測(cè)兩路的輸入電壓值 ，測(cè)量范圍為 05V 的輸入電壓 值。 （ 4）能 用兩位 LED 進(jìn)行輪流顯示或單路選擇顯示，顯示精度 伏，并通過串口通信在 PC 機(jī)上進(jìn)行顯示 。 A/D 轉(zhuǎn)換電路， AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)， LED顯示系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路以及測(cè)量電壓輸入電路。 圖 6 數(shù)字電壓表系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 測(cè)量的模擬電壓輸入后經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量，輸入進(jìn)單片機(jī)，然后又控制 LED 顯示出電壓值。 復(fù)位電路 單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，使 CPU 和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。當(dāng)震蕩器起震后，只要該引腳上出現(xiàn) 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可確保時(shí)器件復(fù)位。 10 圖 7 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51 就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST 恢復(fù)低電平后，單片機(jī)才能進(jìn)入其 他工作狀態(tài)。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)中 CPU 每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下嚴(yán)格按時(shí)間節(jié)拍進(jìn)行，而這個(gè)時(shí)鐘脈沖是單片機(jī)控制中的時(shí)序電路發(fā)出的。 MCS51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器， XTAL1 為該放大器的輸入端， XTAL2為該放大器輸出端，但形成時(shí) 鐘電路還需附加其他電路。 圖 8 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 電路中的器件選擇可以通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2 對(duì)震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是30177。 LED 顯示系統(tǒng)電路 由于單片機(jī)的并行口不能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器，所以，在一般情況下，必須采用專用的驅(qū)動(dòng)電路芯片，使之產(chǎn)生足夠大的電流，顯示器才能正常工作。我們?cè)O(shè)計(jì)的電路圖如圖 9 所示。 整體電路 經(jīng)過以上的設(shè)計(jì)過程，可設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易數(shù)字直流電壓表硬件電路原理圖如圖 10 所示。此外， AT89C51 還控制 ADC0832 的工作。但要真正實(shí)現(xiàn)電路對(duì)電壓的測(cè)量和顯示的功能，還需要有相應(yīng)的軟件配合，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 13 圖 11 數(shù)字式電壓表主程序框圖 開始之后，要對(duì)程序的變量進(jìn)行初始化，然后開始調(diào)用 A/D 轉(zhuǎn)換子程序，完成轉(zhuǎn)換后，要調(diào)用顯示子程序，然后顯示出所測(cè)量的電壓值，改變滑動(dòng)變阻器