【正文】 .............................................................................................................................. 33 附錄 1. 系統(tǒng)硬件電路圖 ................................................................................................... 33 附錄 2. 元件清單 ............................................................................................................... 34 附錄 3部分程序源代碼 ..................................................................................................... 35 ii 摘要 本單片機系統(tǒng)采用 AT89S52 控制，整個硬件系統(tǒng)由 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換、 LED 顯示、鍵盤、串行通信等模塊組成。本設計只完成了單片機部分的開發(fā)設計，沒有設計外部的采集和控制電路。若配上采集電路和相應的軟件就能將測量結果用 LED數(shù)碼管十進制顯示出來，其中包括了 A/D、 D/A轉(zhuǎn)換，還可以用按鍵來控制，進行人機對話；系統(tǒng)中設置了 5個按鍵，其中 1個是復位鍵，其余的 4個鍵，用程序來控制實現(xiàn)不同的功能。該系統(tǒng)還能實現(xiàn)單片機與PC機的串行通信和編程的下載、軟件設計的時鐘顯示。 serial municaiton。 D/A tranformaiton?？v觀 20年來單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術的發(fā)展以微處理器 (MPU)技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領域為拉動，表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展趨勢。從目前單片機的發(fā)展趨勢來看，單片機控制技術已成為電子設計技術及計算機技術不可缺少的一個重 要部分，因此單片機系統(tǒng)在電子世界里有著較好的前景，進行單片機的系統(tǒng)開發(fā)設計在當今電子領域有著重大的意義。 設計結果要求： 完成電路的設計，硬件電路應該設計出原理圖并畫出 PCB板圖，完成軟件程序的編 寫（包括流程圖和部分源代碼）。 方案一：設計的方框圖如圖 1所示： 圖 1 方案一設計方框圖 從方案一的方框圖中我們可以看出用此設計方案設計的系統(tǒng)由信號源即被測對象、傳感器、多路模擬開關、采樣保持電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、控制電路、 PC機、 D/A轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路、功率放大電路、激勵裝置、電源電路等部分組成。總之是軟件和硬件的實現(xiàn)都比較的復雜。此方案的特點是：硬件電路的實現(xiàn)較為簡單、所用元器件也較少、系統(tǒng)可以配上外部的各種傳感器采集電路作為系統(tǒng)的被測對象的模擬輸入信號來源，如壓力、溫度、濕度的采集等等；配上相應的模擬采集電路和軟件就可以實現(xiàn)各種不同的功能、還能用 LED 數(shù)碼管十進制顯示相應的測量數(shù)據(jù)，如可以顯示測得的壓力、溫度、濕度；還可以實現(xiàn)和 PC機串行通信和 ISP編程下載功能，不需要編程器直接從 PC上下載程序。 本論文包括五個部分，分別為： （系統(tǒng)開發(fā)背景、設計的意義、設計目標和方案的選擇等）； （包括各模塊的硬件電路設計、主要芯片的介紹等）； （包括主程序流程圖的設計、控制算法、）； （包括硬件、軟件的調(diào)試）； （包括硬件整機原理圖、元件清單、部分源程序代碼）。如圖 3所示： 圖 3 系統(tǒng)硬件設計框圖 本設計的主要硬件電路包括：電源電路、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、 D/A轉(zhuǎn)換電路、單片機與 PC 機串行通信接口和 ISP 編程下載電路、單片機外圍電路、 LED顯示電路、鍵盤電路等部分。 其引腳封裝如圖 5所示；主要引腳介紹如下： 圖 5 單片機 AT89S52封裝圖 6 （ 1） VCC、 GND 電源、接地引腳； （ 2） XTAL AXTAL2 外部振蕩器接入的兩個引腳； （ 3） RESET 復位信號輸入引腳； （ 4） RXD、 TXD P3 口 作第二功能引腳用作串行通信接口輸入、輸出引腳； （ 5） — 數(shù)據(jù) /地址總線引腳； — I/O口； — I/口。 D/A轉(zhuǎn)換芯片 TLC5618 TLC5618是可編程雙路 12位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器， TLC5618的特點： （ 1）可編程至 ； （ 2） 3線串行接口； （ 4）高阻抗基準輸入； （ 5）電壓輸出范圍為基準電壓的兩倍。 單片機與 PC機串行通信接口電路及編程下載電路如圖 8所示： 圖 8 單片機與 PC機串行通信接口的電路 本設計的串行通信部分主要是由 MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路和 ISP 編程下載電路組成，其原理是： MAX232芯片把單片機引腳的 COMS電平（ 0—5V）轉(zhuǎn)換為 RS232電平（ 12V— +12V），AT89S52 單片機有一個全雙工的串行通信口，而 PC 機有一個 RS232 的通信接口。具體連線 9 如上圖 8 所示， AT89S52 的串行通信引腳的 TXD 和 RXD分別接到 MAX232 的 T1IN 和T1OUT上， MAX232的 R1OUT 和 R1IN分別接到 RS232的 3上， RS232的 5腳接地。 ISP 編程口和 AT89S52的連線 為： AT89S52的 、 、 RESET 分別連接到ISP 的 7腳上， ISP 的 2腳聯(lián)合接電源 10腳聯(lián)合接地即可 .直接從上位機上下載可執(zhí)行的二進制代碼文件，無須外加寫讀器。 單片機外圍電路如圖 9所示： 圖 9 單片機外圍電路 10 單 片機外圍電路由復位電路、晶振電路、外部存儲器電路組成。此電路能實現(xiàn)開機和單片機在運行時的復位，開機復位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作，開機瞬間單片機的 RST 引腳獲得高電平，隨著電容 C7 的充電RST 的高電平將逐漸下降。此電路還可以實現(xiàn)單片機在運行期間，手動來實現(xiàn)復位操作，在晶振為 12MHz時， C7為 10μF、 R1為 10K、 R2為 1K。 24C02是外部存儲器，它的 A0A2 管腳是地址腳，當一個電路中有多個 I2C總線元器件時，單片機通過設置這三個管腳來區(qū)分是與那個元器件通信。我們將此三個管腳接地，表示其地址為 000B。 MAX187是 12位 A／ D轉(zhuǎn)換芯片， C20和 C12并聯(lián)起電源去藕的作用。 4腳為參考端接一個 ，這是使用內(nèi)部 V參考電壓方式。其工作過程是：使用內(nèi)部參考時，電源開啟后，經(jīng)過20 ms后參考引腳的 ，可進 行正常的轉(zhuǎn)換操作。這時可在 SCLK端輸入一串脈沖將結果從 DOUT端移出，讀入單片機中處理。要注意的是：在置為低電平啟動 A/D轉(zhuǎn)換后，檢測到 DOUT有效（或者延時 ），才能發(fā) SCLK移位脈沖讀數(shù)據(jù)， SCLK至少為 13個，發(fā)完脈沖后應將置為高電平。 12 圖 11 MAX187的操作時系 D/A轉(zhuǎn)換電路主要由 D/A轉(zhuǎn)換芯片 TLC5618組成， TLC5618是帶有緩沖基準輸入的可編程雙路 12位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。上電復位功能可確保重復啟動。 圖 12 TLC5618的內(nèi)部結構 13 16位的數(shù)據(jù)中，前 4位（ D15—D12）為編程控制位，其功能如下表 1所示；后 12位（ D11—D0）為數(shù)據(jù)位，用于模擬數(shù)據(jù)的輸出。 TLC5618的最大串行時鐘速率為： f(SCLK)max=1/[tW(CH)mintW(CL)min]=20MHz 數(shù)據(jù)的更新速率受片選周期限制，此時 tp(cs)=16X[tw(CH))+tw(CL)]+tsU(CS1)=820ns對于滿度輸入階躍跳變，移位寄存器至 12 位寄存器的建立時間限制了更新速率。 當片選（ CS）為低電平時，輸入數(shù)據(jù)由時鐘定時，以最高有效位在前的方式讀入 16位移位寄存器，