【正文】 常是針對(duì)某一特定的產(chǎn)品。 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)也正朝著 CMOS化、低功耗、體積小、大容 量、高性能低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。 MCS51系列單片機(jī)是 8位單片機(jī)中應(yīng)用范圍最廣的一類單片機(jī)。常用的單片機(jī)有很多種： Intel8051和 8751系列、 Motorola的MC6801系列、 Atmel的 AT89系列、臺(tái)灣 Winbond(華邦 )W7和 W78系列、荷蘭 PHilips的51LPC和 LPC900系列、 ZILOG的 Z8系列等。 AT89C51單片機(jī)是美國(guó) ATMEL公司推出的低功耗 /低電壓 、 高性能的 8位單片 AT89C51 LCD 鍵盤控制 DAC0832 運(yùn)放輸出 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 信號(hào)發(fā)生器的制作 6 機(jī)，片內(nèi)含 4KBFlasH程序存儲(chǔ)器，它采用了 CMOS工藝和 ATMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器（ NURAM）技術(shù)， 該 存儲(chǔ)器的全稱為閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ) 器 （ FPEROM，F(xiàn)lasH Programmable and Erasable Read Only Memory），其輸出引腳和指令系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn) MCS51系統(tǒng)兼容。 AT89C51是一種帶 4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的 可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。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， AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。 引腳圖如圖 31所示 . 圖 31 AT89C51與 AT89C2051引腳圖 管腳說明 如下描述 ： VCC：供電電壓。 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 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： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為第八位地址接收。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)。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。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。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。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。 信號(hào)發(fā)生器的制作 8 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 振蕩器特性： XTAL1和 XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89C51單片機(jī) 功能強(qiáng)大 、編程靈活、可靠性與性價(jià)比高， 易于采購，便于使用與實(shí)驗(yàn) ， 可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求 ， 并且為系統(tǒng)再拓展留有空間 ， 適用于許多較為復(fù)雜的 控 制應(yīng)用場(chǎng)合 。單片機(jī)雖然內(nèi)部有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。 MCS51系列的時(shí)鐘有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路和外部方式。電路如圖 32所示， MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。放大器與作為反饋元件的片外石英晶體振蕩器一起構(gòu)成了 一個(gè)自激振蕩器。 圖 32 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) MCS51 單片機(jī)復(fù)位電路 是指 單片機(jī)的初始化操作。因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。 圖 33 復(fù)位電路 復(fù)位 功能 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位（如圖34(a)）和按鈕復(fù)位 (如圖 34(b))兩種方式 。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值 。 IP＝ 00000B ，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)； IE＝ 000000B ，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷； 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 51單片機(jī)在系統(tǒng) 復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器，而單片機(jī)以高性能、高速度、體積小、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計(jì)智能化儀器儀表的首選微控制器。 圖 35 最小系統(tǒng)電路圖 信號(hào)發(fā)生器的制作 11 按鍵電路設(shè)計(jì) 人機(jī)交互接口的設(shè)計(jì) 所謂人機(jī)交互接口，是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交互信息的輸入 /輸出設(shè)備的接口。他們是計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中必不可少的輸入、輸出設(shè)備，是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。操作人員可以通過系統(tǒng)顯示的內(nèi)容，及時(shí)掌握生產(chǎn)情況，并可通過鍵盤輸入數(shù)據(jù)，傳遞命令，對(duì)計(jì)算機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行人工干擾，使其隨時(shí)能按照操作人員的意圖工作。鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。它使用方便，接口簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，但需要專用的硬件電路。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但它不需要專用的硬件支持，因此得到了廣泛的應(yīng)用[9]。 按鍵的確認(rèn) 鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開，那么低電平鍵閉合。 重鍵與連擊的處理 實(shí)際按鍵操作中，若無意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個(gè)鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計(jì)者的意圖。不過單片機(jī)控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強(qiáng)，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時(shí)按下無效的原則。為消除重鍵的影響，編制程序時(shí)可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。 按鍵防抖動(dòng)技術(shù) 鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機(jī)械彈性開關(guān)。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動(dòng)。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動(dòng)的影響是一種廣為采用的措施。 硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動(dòng)，一般采用 R— S觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。軟件消抖則是利用延時(shí)來跳過抖動(dòng)過程。獨(dú)立式鍵盤就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接一根 I/O口線，每根 I/O 口線上的按鍵都不會(huì)影響 其它的 I/O 口線，示例如圖 37所示。用 I/O 口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。對(duì)矩陣鍵盤的工作過程可分兩步：第一步是 CPU 首先檢測(cè)鍵盤上是否有鍵按下；第二步是再識(shí)別是哪一個(gè)鍵按下。當(dāng)某一個(gè)按鍵按下之后，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低電平的中斷信號(hào)，根據(jù)每個(gè)鍵的功能定義執(zhí)行相應(yīng)的操作。 信號(hào)發(fā)生器的制作 13 圖 38 按鍵電路 LCD 顯示模塊的設(shè)計(jì) 通過液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率， 1602 的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 P1口，其三個(gè)使能端 RS、 RW、 E 分別接單片機(jī)的 — 。電路如圖 39所示。 DAC0832 與單片機(jī)接成數(shù)據(jù)直接寫入方 信號(hào)發(fā)生器的制作 14 式，當(dāng)單片機(jī)把一個(gè)數(shù)據(jù)寫入 DAC 寄存器時(shí)， DAC0832 的輸出模擬電壓信號(hào)隨之對(duì)應(yīng)變化。 DAC0832 主要性能：輸入的數(shù)字量為8位；采用 CMOS 工藝，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容；數(shù)據(jù)輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式；轉(zhuǎn)換時(shí)間： 1us；精度： 1LSB；分辨率： 8 位；單一電源： 5—15V，功耗 20mw；參考電壓： 10— +10V； DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu) :芯片內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使 DAC0832 具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。要是需要相應(yīng)的模擬信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線 性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)供功能。 DAC0832 管腳功能介紹 DAC0832 管腳 如圖 310 所示 圖 310 DAC0832 管腳圖 (1) DI7～ DI0： 8位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7為最高位。 (3) IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2與 IOUT1的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。 (5) VREF：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定0至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF范圍為 (+10～ 10)V。 (6) Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~ 15)V。 信號(hào)發(fā)生器的制作 15 (8) DGND：數(shù)字量地。 一般情況下為了簡(jiǎn)化接口電路，可以把和直接接地，使第二級(jí) 8位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 8位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 單緩沖方式 具有 適用于只有一路模擬信號(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn) ，但是 電路線路連接比較簡(jiǎn)單 。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡(jiǎn)單，易操作。表示方法： （ 1）用輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示；如 8位。指最小輸出電壓和最大輸出電壓之比。 2．精度： DAC 實(shí)際輸出電壓與理想的輸出電壓的偏差。 3．線性度： DAC 實(shí)際傳輸特性曲線與理想的傳輸特性曲線的偏差。 4．溫度靈敏度：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量 。 I/V 轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要 求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。從 第一個(gè)運(yùn)放 輸出為單極性模擬電壓，從 第二個(gè)運(yùn)放 輸出為雙極性模擬電壓。 5V。一個(gè)優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點(diǎn)： (1)根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個(gè)獨(dú)立的部分。 (2)要樹立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，各功能程序模塊化、子程序化。 (3)建立正確的數(shù)學(xué)模型。 (4)為提高軟件設(shè)計(jì)的總體效率，以簡(jiǎn)明、直觀法對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。 (6)注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 主程序 初始化程序?qū)⒊绦蛑兴玫淖?量、數(shù)組、端口等進(jìn)行初始化，使得變量能夠上電復(fù)位為初始化的數(shù)值 ， 然后進(jìn)行定時(shí)器和中斷的初始化。 信號(hào)發(fā)生器的制作 17 圖 41 主程序流程圖 定時(shí)器 0 服務(wù)程序 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序主要是 用于控制輸出波形的頻率，不同波形 的輸出頻率以及步進(jìn)都不一樣 ，然而定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間都一樣，這就要求在程序中分別設(shè)定各種波形頻率變換的中間值， 需要根據(jù)波形來調(diào)試，選擇合適的值，使輸出波形達(dá)到頻率要求 。 uchar code waveTH[]={ 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xec,0xf6,0xf9,0xfb,0xfc,0xfc,0xfd,0xfd,0xfd,0xfe}。 外部 中斷服務(wù)程序 外部 中斷服務(wù)程序主要包括判斷需要輸出的波形，然后查找該波形數(shù)組對(duì)映的數(shù)據(jù) ， 將得到的數(shù)據(jù)送到 DAC0832。利用鍵盤菜單選擇，模式 3 時(shí)就有對(duì) 應(yīng) 的波形產(chǎn)生。 uchar code sine_tab[256]={ 0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,