【正文】 典型單片機(jī)產(chǎn)品器件廠家：美國(guó)：Intel、 Motorola、 Microchip 、Atmel荷蘭: Philips德國(guó)：Siemens日本：Nec中國(guó)臺(tái)灣：Winbond、SST 課題研究的主要內(nèi)容單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，硬件模塊的設(shè)計(jì)，PCB電路板的成型以及系統(tǒng)仿真。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)是單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)，其中包括：AD模塊、顯示輸出模塊、DA模塊、矩陣鍵盤模塊、AT89C5串行通訊模塊、電源模塊、晶振復(fù)位等模塊。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。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。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。與MCS51 兼容 壽命：1000寫/擦循環(huán) 　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 　　1288位內(nèi)部RAM 　　兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 　　可編程串行通道 　　片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路㈡ AT89C51管腳說(shuō)明*VCC：供電電壓； *GND：接地； *P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)； *P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 *RST：復(fù)位輸入。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。㈠時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路可以簡(jiǎn)單定義：第一就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路；第二任何工作都按時(shí)間順序。時(shí)鐘電路的組成：時(shí)鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。㈡復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的簡(jiǎn)介：為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。5%，～。復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。AT89C51系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。單片機(jī)的時(shí)鐘電路有一個(gè)12M的晶振和兩個(gè)30P的小電容組成，它們決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為1微秒。 AT89C51的時(shí)鐘復(fù)位原理圖 8279鍵盤/顯示器接口電路設(shè)計(jì) 8279是可編程的鍵盤顯示接口芯片。8279內(nèi)部有鍵盤FIFO（先進(jìn)先出站）/傳感器、雙重功能的64BRAM，鍵盤控制部分可控制8*8=64個(gè)按鍵或控制8*8陣列方式的傳感器。顯示器RAM容量為16*8，即顯示器最大配置可達(dá)16位LED數(shù)碼顯示。　　3*8鍵盤827974LS13874HC57374HC573+5V電源LED顯示器*4 8279鍵盤/顯示接口電路框圖一．8279的特點(diǎn)(1)可同時(shí)進(jìn)行鍵盤掃描及文字顯示；　　(2)鍵盤掃描模式(Scanned Keyboard Mode)；　　(3)傳感器掃描模式(Scanned Sensor Mode)；　　(4)激發(fā)輸入模式(Strobe Input Entry Mode)；　　(5)8乘8鍵盤FIFO(先進(jìn)先出)；　　(6)具有接點(diǎn)消除抖動(dòng)，2鍵鎖定及N鍵依此讀出模式；　　(7)雙排8位數(shù)或雙排16位數(shù)的顯示器；　　(8)右邊進(jìn)入或左邊進(jìn)入。二．8279引腳說(shuō)明*DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。輸入HI時(shí)可復(fù)位8279；　　*CS：芯片選擇信號(hào)線。A0=0時(shí)，讀寫一般數(shù)據(jù)；A0=1時(shí)，讀取狀態(tài)標(biāo)志位或?qū)懭朊?；　?RD：讀取控制線。WR=0時(shí)，8279從外部總線接收數(shù)據(jù)；　　*IRQ：中斷請(qǐng)求。無(wú)按鍵被按時(shí)，返回線為HI；有按鍵被按時(shí)，該按鍵的返回線為L(zhǎng)O。在激發(fā)輸入模式時(shí)，作為返回線8位數(shù)據(jù)的使能引腳；　　*OUTA0～OUTA3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(高4位)；　　*OUTB0～OUTB3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(低4位)；*BD：消隱輸出線。8279能自動(dòng)完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。8279將SL0～SL2經(jīng)74LS138譯碼輸出后的Y0，Y1端作為鍵盤列線，RL0～RL7作為鍵盤行線，用以構(gòu)成3*8陣列的鍵盤。 鍵盤接口電路原理圖74LS138的工作原理：①當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（E2)和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、AA2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。②利用 EE2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。 8279與顯示器接口8279提供了按掃描方式工作的顯示接口，其內(nèi)部有一個(gè)168的顯示緩沖器，能對(duì)8位或16位LED自動(dòng)進(jìn)行掃描，將顯示緩沖器的內(nèi)容在LED上顯示出來(lái)。74LS138的輸入端接8279的SL0～SL2，輸出作為4個(gè)顯示器的位選線，經(jīng)另一個(gè)74HC573接顯示器接顯示器的位選線，經(jīng)另一個(gè)74HC573接顯示器的字段碼輸入端a，b，c，d，e，f，g，dp，由此輸入字段碼在選中位上顯示相應(yīng)的字符。高性能硅門CMOS器件SL74HC573跟LS/AL573 的管腳一樣。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）?！　\u36755X出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上?！　\u20302X輸入電流：。 AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)以AT89C51為控制中心，通過(guò)74LS138譯碼器，由AD574A進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，滿足實(shí)驗(yàn)電路所需要求。再加上其轉(zhuǎn)換速度快只有25μs，外接元件少，功耗低，精度高，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，具有良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)，使得AD574A成為目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的器件之一。另一片是采用線性相容的集成注入邏輯I2L工藝制造的，包括低功耗逐次比較器，轉(zhuǎn)換控制電路，時(shí)鐘電路，輸出緩沖器和高分辨率的比較器等。當(dāng)邏輯控制電路接到轉(zhuǎn)換指令時(shí)，立刻啟動(dòng)時(shí)鐘電路，同時(shí)將逐次比較寄存器SAR清0，這時(shí)輸入信號(hào)首先同D/A轉(zhuǎn)換器的最高位輸出的電壓相比較，判斷取舍。當(dāng)外部加入讀數(shù)據(jù)指令時(shí)，邏輯控制電路可以發(fā)出指令讀出數(shù)據(jù)。 AD574A引腳功能圖AD574A由12位A/D轉(zhuǎn)換器，控制邏輯，三態(tài)輸出鎖存緩沖器，10V基準(zhǔn)電壓源四部分構(gòu)成。單極性應(yīng)用時(shí)，BIPOFF接0V，雙極性時(shí)接10V。　　輸入信號(hào)在10V范圍內(nèi)變化時(shí)，將輸入信號(hào)接至10V(IN)?！　∷粤炕瘑挝幌鄳?yīng)的就是10V/（2^12）和20V/（2^12）　?、迫龖B(tài)輸出鎖存緩沖器　　用于存放12位轉(zhuǎn)換結(jié)果D（D=0～2^121）?！　、沁壿嬁刂啤　∪蝿?wù)包括：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換，控制轉(zhuǎn)換過(guò)程和控制轉(zhuǎn)換結(jié)果D的輸出。一般來(lái)說(shuō)，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口主要考慮的是數(shù)字量輸出線的連接、ADC啟動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)處理方法以及時(shí)鐘的連接等。對(duì)于本次設(shè)計(jì)中采用的AD574A屬于脈沖啟動(dòng)型，只要給其啟動(dòng)控制端加一個(gè)符合要求的脈沖信號(hào)即可。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC輸出一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)，通知單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。對(duì)于中斷方式，可將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到單片機(jī)的中斷請(qǐng)求輸入線上或允許的I/O接口的相應(yīng)引腳，作為中斷請(qǐng)求信號(hào)；對(duì)于查詢方式，可把轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)經(jīng)三態(tài)門送到單片機(jī)的某一位I/O口線上，作為查詢狀態(tài)信號(hào)。整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程都是在時(shí)鐘的作用下完成的。A/，電路中AD574A進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，741進(jìn)行信號(hào)的整形和濾波。AT89C5174LS138DAC0832 D/A模塊框圖 DACO8