【正文】 AT89S51單片機性能優(yōu)良，他不僅消耗功率少，性能也比較全面。在功能上，AT89S51單片機中包含了許多基礎功能，如存儲程序、計數(shù)/定時、復位、數(shù)據(jù)的輸入輸出、開關(guān)中斷以及串行口，這些與其他的單片機并沒有多大的區(qū)別。由于AT89S51芯片被廣泛的應用于各種開發(fā)實踐，所以采用AT89S51進行開發(fā)時有很多經(jīng)驗可以借鑒。只有P0口可直接讀寫外部存儲器控制。P1端口：P1口是唯一的單一功能的端口，只能作為一般的數(shù)據(jù)輸入/輸出口，專門為用戶使用的I/O端口。當外部存儲器不延伸時，P2口作為地址總線也是準雙向口。RST：引導內(nèi)部復位程序或電路引腳。EA∕VPP：/EA=0時，執(zhí)行外部存儲器；/EA=1時，先執(zhí)行內(nèi)部存儲器再執(zhí)行外部存儲器。 晶振電路的介紹晶振電路簡介：AT89S51有一個內(nèi)部振蕩器被用于組成一個高增益反相放大器，該芯片的引腳XTAL1是放大器的輸入端，XTAL2放大器的輸出端。在單片機能夠正常工作時都需要有相對應的時鐘脈沖。[7] [8]本設計采用第二種：即使用晶振由AT89C51內(nèi)部電路產(chǎn)生時鐘脈沖，其電路圖見圖222。12M是比較常用的晶振，51單片機是12分頻的，如果選用12M晶振，并且是單指令周期的語句，剛好是1us，其他語句正好是1us的整數(shù)倍。正常情況下，用石英晶體振蕩器，C1=33 pF C2=33pF。 復位電路簡介復位電路，我們是用它使得電路還原到剛開始狀態(tài)。計算器清除，并啟動復位電路意味著不同的按鈕。第二個在調(diào)試系統(tǒng)或者認為需要時候可以手動復位，第三個在程序中設計自動地進行復位操作。有時候系統(tǒng)運行會出現(xiàn)未知錯誤，人為的操作不當或死鎖情況出現(xiàn)，想要走出困境，還需要按復位按鈕重新啟動。當RST變?yōu)榈碗娖角闆r下，不再出現(xiàn)復位，CPU此時便可從初始化重新開始運行[9]。上電復位電路如下圖224所示。在單片機通上電的時刻，開始對RC電路進行充電，這時RST端口產(chǎn)生正向脈沖，RST端只需要保持在高電平兩個機器周期后，便能夠使得單片機進行復位。我們能夠經(jīng)常遇到早簡便的復位電路中，復位端經(jīng)常會被串擾信號滋擾，容易導致復位操作失誤，該時候在RST端口上接上一去耦電容就能夠解決問題。如下圖225所示圖225 按鈕復位電路圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 在單片機將數(shù)字信號輸出過程中，我們需要將輸出的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為模擬信號。該DA芯片以其成本低，操縱簡潔的界面，易于轉(zhuǎn)換節(jié)制等，普遍用于單片機利用體系。 此變換器包括八個輸入鎖存器，八DAC寄存器，八D / A轉(zhuǎn)換電路和開關(guān)控制電路。若是必要一個響應的模擬電壓發(fā)生信號，經(jīng)由過程線性運算放大器的高輸入阻抗。電流穩(wěn)定時間1us。只需在滿量程下調(diào)劑其線性度。低功耗，20mW。AT89C51對DAC0832執(zhí)行寫操作一次就是將一個數(shù)據(jù)載入數(shù)據(jù)鎖存器的相同時刻也直接載入到DAC寄存器中，模擬量輸出便會伴隨產(chǎn)生變動。能夠通過連接一個高輸入阻抗變來滿足相對需要的模擬電壓信號。因而，DAC0832一般常常要外接一個運算放大器，進行電流電壓轉(zhuǎn)換，這樣才可以獲得到模擬輸出電壓。在本設計中我們需要計算信號被放大的倍數(shù)，那么放大倍數(shù)可根據(jù)反饋電阻除以輸入電阻得到。由下圖可以知道是由本設計的放大倍數(shù)不足導致飽和失真。LM358包括兩對運算放大器，其可用于寬電壓范圍單電源供電，并且也適用于雙電源，電流與電壓無關(guān)必須要在滿足合適的工作情況下。雙LM358雙運算放大器是由兩個LM358運算放大器組成，在電路中，我們通過在運算放大器中串聯(lián)一個下拉電阻R4，通過接地使得該端口平時的電平為低電平。下圖為運算放大器的設計電路仿真圖：圖243 運算放大電路仿真圖 同時值得注意的是在運算放大倍數(shù)過大的時候會導致圖形的截止失真。一組開關(guān)的組合就是一個比較簡單的鍵盤，鍵一般為斷開按鈕開關(guān)，閉合開關(guān)時它們才導通。專用的硬件解碼器實現(xiàn)鍵盤上的按鍵閉合，并產(chǎn)生編號或編碼稱為鍵盤鍵作為調(diào)用的軟件來辨別非編碼鍵盤。該接口電路的工作原理很簡單，當有鍵被按下，每個輸入線為高電平。使用一鍵一線的方法，增加鍵的數(shù)量，會增加的輸入的數(shù)量，為了減少占用輸入線，可以是一個鍵盤矩陣結(jié)構(gòu)。鍵盤電路圖如圖252所示。在選定步進值情況，增加步進值大小。在選定步進值情況下，減小步進值大小。 顯示電路設計模塊顯示電路設計一般為數(shù)碼管顯示和液晶顯示，液晶顯示器有許多優(yōu)點，例如：功耗低、微體積、顯示內(nèi)容多等，在小儀表和低功耗應用系統(tǒng)中得到更加廣泛的應用。液晶顯示器是一個運行比較慢的顯示器件，因而在運行一條條指令時候首先要知道模塊的忙標記位為低電平，示意不忙，不然此指令作廢。表261是DM162的內(nèi)部顯示地址。 在軟件中設置溫度的代碼是：℃（00110011B，00110000B，00101110B， 00110000B，01000011B）；℃（00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B）；60℃（00110110B，00110000B，01000011B）。所以接10K電阻來保證擁有有效的高電平，以確定顯示高度點，是否要顯示。對比度的調(diào)節(jié)需要一10k的電位器。在高電平時候輸入的對數(shù)字信號進行讀數(shù)。LCD顯示電路圖如圖262：圖262 LCD顯示電路原理圖 此外，為了控制LCD液晶顯示的亮度，已經(jīng)將本設計灰度固定。3 軟件設計系統(tǒng)軟件設計分為主程序和子程序設計。其中，所述頻率變化的各種波形可以通過使用延遲的常規(guī)方法來實現(xiàn)插入。 主程序流程圖如圖31所示：開始Key1按下了嗎？輸出對應波形加頻率減頻率調(diào)節(jié)頻率步進值Key2按下了嗎？Key3按下了嗎？Key4按下了嗎？YYYYNNNN圖31 主程序流程圖該軟件程序設計的目的主要實現(xiàn)是通過按鈕來控制不一樣波形的顯示，在初始的時候，我們在通電瞬間系統(tǒng)就開始工作，本設計將默認初始化為發(fā)出正弦波工作信號。當按鈕2按下時，函數(shù)發(fā)生器自動怎么加頻率；當按鈕3閉合時，函數(shù)發(fā)生器就會減少頻率的輸出；當按鈕4閉合時，函數(shù)發(fā)生器就進入步進值調(diào)節(jié)的軟件控制程序。A=00HA送到0832輸出A=A+1開始YNA=FFH？圖32 1鋸齒波流程圖鋸齒波產(chǎn)生把數(shù)值00H放入寄存器A里面，D/A轉(zhuǎn)換器輸出A中的數(shù)值，若A里面的數(shù)值和FFH相等則返回開始，若A中的數(shù)值不等于FFH時，那么A中的內(nèi)容不斷累加，從而輸出波形。一個數(shù)值每降低，從而可以獲得一個三角波周期。如下圖正弦波程序流程323所示開始A=00HDPTR1=DPTR1+1A=正弦函數(shù)表數(shù)據(jù)A送到0832輸出YNA=129？？？圖323 正弦波程序流程圖正弦波波形設計指令可通過查表獲得。 如下圖方波程序流程324所示開始A=00HA送到0832輸出延時A=FFHA送到0832輸出延時 圖324方波程序流程圖產(chǎn)生一個方波是當A值等于零，相應的模擬輸出，和延遲時間，當一個值等于0FFH，對應于相同的模擬輸出，然后延遲時間。 延時子程序流程圖如圖325所示 開始R6賦初值R7賦初值R7減1，R7是否為0？R6減1，R6是否為0？返回NYYN圖325 延時子程序流程圖延時程序如下：void delay(uint xms) { int a,b。a0。b0。}4 系統(tǒng)調(diào)試在確定軟件的編程思想，程序和各部分的程序進行編譯，然后接下來就是對所設計的硬件電路和系統(tǒng)軟件進行整體的測試了。通過Keil51軟件中調(diào)試程序完畢后，接著用編程器載入到STC89S51單片機中，再然后加載到Protues軟件電路中進行按部就班的仿真，就可以獲得調(diào)試的最終結(jié)果啦。第二部分是硬件電路的調(diào)試。 生成hex文件 uVision4軟件 uVision project，選擇AT89S51單片機加載文件中，編寫軟件，然后進行編譯，7. 生hex文件如下圖成功生成hex文件圖42 成功生成hex文件 Protues硬件電路仿真調(diào)試Protues軟件是一個非常強大的軟件，它可以仿真單片機等多種元器件，在這個軟件上，你可以將畫出模擬硬件電路連接圖，并且可以瞬間切換到PCB上，這個軟件可以幫助我們，減少實踐過程中由于設計不當或者認為操作原因?qū)е略骷乃銐?，在Protues中我們可以用模擬元器件布置電路，進行連接仿真、調(diào)試。雙擊仿真單片機元器件，將生成的hex文件寫入單片機中，點擊運行按鈕，進行仿真調(diào)試。圖431 正弦波仿真圖（左）和實物圖（右）當?shù)谝淮伟聪翶1，波形為方波， 燈2亮。圖433 三角波仿真圖（左）和實物圖（右） 當?shù)谌伟聪翶1，波形為鋸齒波，燈4亮。在這個過程中我們運用我們學過的單片機知識，從書本到實踐，整個過程讓我對單片機知識能夠更加深入的了解，不再是紙上談兵。其中最繁瑣的程序正弦波，因為它是由該表產(chǎn)生讀取指令，所以一個表，該表列出了包含多個字符。論文設計的過程中我主要用到keil uVision 和Protues兩個軟件?；靵y的文件放置要讓自己多花費好多時間去整理，自己得到了一個教訓，做事需要有調(diào)理。當然，這樣的設計還是有一些不足之處，比如如何編程設計優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，以達到更高的質(zhì)量，顯示電路和鍵盤電路有待進一步提高?，F(xiàn)在我們即將畢業(yè)，當然我們畢業(yè)前都需要自己動手做一個畢業(yè)設計，對自己大學四年所學知識的一個見證。本畢業(yè)論文的選題、定題、開題報告以及論文的修改都是經(jīng)過我的指