基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表的設(shè)計(jì)_畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 MCS51 系列單片機(jī)芯片引腳圖 現(xiàn)將各引腳分別說(shuō)明如下： VCC：接 +5V 電源正端。 VSS：接 +5V 電源地端。 XTAL1： 片內(nèi)反相放大器輸入端。 XTAL2： 片內(nèi)反相放大器輸出端。外接晶體時(shí)， XTAL1 與 XTAL2 各接 晶體的一端，借外接晶體與片內(nèi)反相放大器構(gòu)成振蕩器。 /輸出引腳 ～ ： P0 口的 8 個(gè)引腳。在不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出接口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/O 接口時(shí)， P0 口分時(shí)復(fù)用為低 8 位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 ～ ： P1 口的 8 個(gè)引腳?？勺鳛闇?zhǔn)雙向 I/O 接口使用。 ～ ： P2 口的 8 個(gè)引腳。一般可作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O 接口且尋址范圍超過(guò) 256 個(gè)字節(jié)時(shí)， P2 口用為高 8 位地址總線。 ～ ： P3 口的 8 個(gè)引腳。除作為準(zhǔn)雙向 I/O 接口使用外，還具有第二功能，見(jiàn)表22。 表 22: 輸入 /輸出引腳 引腳 第二功能 RXD (串行輸入口 ) TXD (串行輸出口 ) INT0 (外部中斷 0 請(qǐng)求輸入端 ) INT1 (外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端 ) T0 (定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) T1 (定時(shí)器 /計(jì) 數(shù)器 1 計(jì)數(shù)脈沖輸入端 ) WR (片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通信號(hào)輸入端 ) RD (片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸入端 ) ALE/ PROG ： 地址鎖存有效信號(hào)輸出端。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間，每機(jī)器周期該信號(hào)出現(xiàn)兩次，其下降沿用于控制鎖存 P0 口輸出的低 8 位地址。 PSEN ： 片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，或稱 片外取指信號(hào)輸出端。在向片外程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期該信號(hào)兩次有效（低電平），以通過(guò)數(shù)據(jù)總線P0 口讀回指令或常數(shù)。 在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間， PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 RST/VPD： RET 寫(xiě)全是 RESET，是復(fù)位端。單片機(jī)的振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持 續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。上電時(shí)，考慮到振蕩器有一定的起振時(shí)間，該引腳上高電平必須持續(xù) 10ms 以上才能保證有效復(fù)位。 VCC 掉電期間，該引腳如接備用電源 VPD（ +5V177。） ,可用于保存片內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)。當(dāng) VCC 下降到某規(guī)定值以下， VPD 便向片內(nèi) RAM 供電。 EA /VDD： 片外程序存儲(chǔ)器選用端。該引腳有效（低電平）時(shí)只選用片外程序存儲(chǔ)器，否則計(jì)算機(jī)上電或復(fù)位后先選用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。 綜上所述，對(duì) MCS51 系列單片機(jī)的引腳可歸納出下列兩點(diǎn)： ① 單片機(jī)功能多，引腳少，許多引腳都具有第二功能。 ② 單片機(jī)對(duì)外呈三總線形式。由 P P0 組成 16 位地址總線；由 P0 分時(shí)復(fù)用為 數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN 、 RST、 EA 、與 P3 口中的 INT0 、 INT1 、 T0、 T WR 、 RD 共10 個(gè)引腳組成控制總線。因是 16 位地址線，使片外存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)到 64K 字節(jié)。 單片機(jī)在系統(tǒng)中的應(yīng)用 在整個(gè)系統(tǒng)中，單片機(jī)的控制功能為：采用 T0 口對(duì) V/F 轉(zhuǎn)換之后 的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用 T1 口進(jìn)行定時(shí)，采用 、 、 進(jìn)行量程選擇，采用 口判斷所測(cè)信號(hào)是交流信號(hào)還是直流信號(hào)，采用 口作為顯示電路的清零端，采用串行輸入端 RXD 作為移位寄存器的輸入端，采用串行輸出端 TXD 作為移位脈沖，電路如圖 17 所示： 系統(tǒng)的控制過(guò)程為： T1 口 定時(shí)， T0 口采樣，E A /V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P ( R D )17P ( W R )16P ( I N T 0)12P ( I N T 1)13P ( T 0)14P ( T 1)15P 1P 2P 3P 4P 5P 6P 7P 8( A D 0) P 39( A D 1) P 38( A D 2) P 37( A D 3) P 36( A D 4) P 35( A D 5) P 34( A D 6) P 33( A D 7) P 32( A 8) P 21( A 9) P 22( A 10 ) P 23( A 11 ) P 24( A 12 ) P 25( A 13 ) P 26( A 14 ) P 27( A 15 ) P 28P S E N29A L E /P R O G30( T X D ) P 11( R X D ) P 10GND20V C C40A T 89 C 51P0P1P2P3P4P5T0T X DR X DP D P 1D P 2D P 3510KR1510KR2510KR3P dp1dp2dp33KR73KR63KR53KR4VDD10KR 2922uFC3VDD33pFC233pFC1Y112MA T 89 C 51P 圖 17控制部分電路圖 定時(shí)時(shí)間到，采樣結(jié)束，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算并選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，然后再進(jìn)行采樣、計(jì)算、顯示。 5. 顯示部分的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)顯示 8279芯片 圖 18 顯示電路 8279 是一種可編程的鍵盤(pán) /顯示器接口芯片。它既具有按鍵處理功能，又具有自動(dòng)顯示功能，在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛。 8279 內(nèi)部有鍵盤(pán) FIFO（先進(jìn)先出堆棧） /傳感器，雙重功能的 8 8＝ 64BRAM，鍵盤(pán)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。該芯片能自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)并具有雙鍵鎖定保護(hù)功能。顯示 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。 8279 的組成和基本工作原理 圖 19 為 8279 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 由圖可知， 8279 由下列電路組成： 1）數(shù)據(jù)緩沖器和 I/O 控制 數(shù)據(jù)緩存器為雙向緩沖器，連接內(nèi)、外總線，用于傳送 CPU和 8279 之間的命令或數(shù)據(jù)。 I/O 控制線用于 CPU對(duì) 8279 內(nèi)部各種寄存器、緩沖器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)和讀寫(xiě)狀態(tài)命令的控制。 CS 是片選信號(hào)， CS =0 時(shí) 8279 被選通， CPU 才能對(duì)其進(jìn)行讀、寫(xiě)操作； RD 、 WR 是來(lái)自 CPU 的讀、寫(xiě)控制信號(hào)； A0 用于區(qū)別信息 的特性， A0＝ 1，表示數(shù)據(jù)線輸入的是指令，輸出的是狀態(tài)字； A0＝ 0，表示輸入輸出的是數(shù)據(jù)。 2）控制與定時(shí)寄存器及定時(shí)控制 控制與定時(shí)寄存器用來(lái)寄存鍵盤(pán)和顯示器的工作方式，以及由 CPU 編程的其他操作方式。這些寄存器一旦接收并鎖存 CPU 送來(lái)的命令，就通過(guò)譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，從而完成相應(yīng)的控制功能。 定時(shí)控制包含基本的計(jì)數(shù)鏈，首級(jí)計(jì)數(shù)器是一個(gè)可編程的 N 分頻計(jì)數(shù)器。 N 可以在 2～31 之間由軟件編程，以便從外部時(shí)鐘 CLK 分頻得到內(nèi)部所需要的 100KHz 時(shí)鐘。然后再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)緩沖器 I/O 控制 FIFO/傳感器 RAM的狀態(tài)寄存器 鍵盤(pán)去抖動(dòng)與控制 8 8FIFO/傳感器 RAM 控制與定時(shí)寄存器 顯示地址寄存器 16 8 顯示 RAM 顯示寄存器 定時(shí)與控制 掃描計(jì)數(shù)器 回復(fù) OUTA0~3 OUTB0~3 BD SL0~3 RL0~7 時(shí)鐘復(fù)位 D0~D7 RD WR CS A0 IRQ 圖 19 8279 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 CNTL/STB SHIFT 分頻，為鍵盤(pán)掃描提供適當(dāng)?shù)闹鹦袙呙桀l率和顯示時(shí)間 。 3）掃描計(jì)數(shù)器 掃描計(jì)數(shù)器由兩種工作方式：編碼方式和譯碼方式。 編碼工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)器作二進(jìn)制計(jì)數(shù)， 4 位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線 SL0～ SL3 輸出。外接4/16 譯碼器，能提供 16位 LED 的字位控制；外接 3/8 譯碼器，能為行列式鍵盤(pán)提供 8 列掃描信號(hào)，與 RL0～ RL7 構(gòu)成 8 8 鍵盤(pán)的行列掃描。 譯碼方式工作時(shí)，掃描計(jì)數(shù)器的最低二位被譯碼后，從 SL0～ SL3 輸出一位低電平，可接 4 位 LED 或 4 8 鍵盤(pán)。 4）回復(fù)緩沖器、鍵盤(pán)去抖動(dòng)及控制、回復(fù)緩沖器用來(lái)接收并鎖存來(lái)自回復(fù)線 RL0～ RL7的 8 個(gè)回復(fù)信號(hào)。 （ 1）在鍵盤(pán)工 作方式中，回復(fù)線為行列式鍵盤(pán)的行（列）輸入線。在逐行逐列掃描時(shí)，回復(fù)線用來(lái)搜尋每一行（列）中閉合的鍵。當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，去抖電路被置位，延時(shí) 10ms后，再檢驗(yàn)該鍵是否繼續(xù)閉合，并將該鍵的地址和附加的移位、控制狀態(tài)一起形成鍵盤(pán)數(shù)據(jù)，送入 8279 內(nèi)部 FIFO RAM（先入先出存儲(chǔ)器）。鍵盤(pán)數(shù)據(jù)格式如表 33 所示： 表 33 鍵盤(pán)數(shù)據(jù)格式 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 控制 移位 掃描 回復(fù) 控制（ D7）和移位（ D6）的狀態(tài)由 CNTL、 SHIFT 端外接的兩個(gè)附加按鍵決定； 掃描（ D D D3）來(lái)自掃描計(jì)數(shù)器，是閉合鍵所在列的編號(hào)，由 SL0～ SL3 確定； 回復(fù)（ D D D0）是閉合鍵所在行的編號(hào)，由 RL0～ RL7 確定。 （ 2）在傳感器開(kāi)關(guān)狀態(tài)矩陣方式中，回復(fù)線的內(nèi)容直接被送往相應(yīng)的傳感器 RAM（即FIFO 存儲(chǔ)器）。 （ 3）在選通輸入方式工作時(shí)，回復(fù)線的內(nèi)容在 CNTL/STB 信號(hào)的脈沖上升沿被送入 FIFO RAM。 5） FIFO/傳感器 RAM及其狀態(tài)寄存器 FIFO/傳感器 RAM是一個(gè)雙重功能的 8 8位 RAM。 在鍵盤(pán)或選通方式工作時(shí)，它是 FIFO RAM，其寫(xiě)入或讀出遵循先入先出的原則 。 FIFO狀態(tài)寄存器用來(lái)存放 FIFO RAM 的狀態(tài)，如 RAM 是滿還是空，其中存有多少數(shù)據(jù)，是否操作 出錯(cuò)等。若 FIFO RAM 不空，例如已存有閉合鍵的鍵值，狀態(tài)邏輯將產(chǎn)生 IRQ=1 信號(hào)，向 CPU申請(qǐng)中斷。 在傳感器矩陣方式工作時(shí)，這個(gè)存儲(chǔ)器又是傳感器存儲(chǔ)器，它存放著傳感器矩陣中的每一個(gè)傳感器狀態(tài)。在此方式中，若檢索出傳感器的變化， IRQ 信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，?CPU 申請(qǐng)中斷。 6）顯示 RAM 和顯示地址寄存器 顯示 RAM 用來(lái)存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，容量為 16 8 位。在顯示過(guò)程中，存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出。顯示寄存器 分為 A、 B 兩組， OUTA3～ 0和 OUTB3～ 0 可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè) 8 位的字。顯示寄存器的輸出與顯示掃描配合，不斷從顯示 RAM 中讀出顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)輪流驅(qū)動(dòng)被選中的顯示器件，以達(dá)到多路復(fù)用的目的，使顯示器件呈現(xiàn)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 顯示地址寄存器用來(lái)寄存 CPU 讀 /寫(xiě)顯示 RAM 的地址，它可以由命令設(shè)定，也可以設(shè)置成在每次讀出或?qū)懭胫笞詣?dòng)遞增。 8279 引腳及功能 8279 是具有 40 個(gè)引腳的雙列直插式封裝的芯片，其引腳及功能如圖 110 所示。 下面介紹各引腳功能。 1）數(shù)據(jù)線 D0~D7 是雙向三態(tài)數(shù)據(jù) 總線，在接口電路中與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連，用以傳送 CPU與 8279之間的數(shù)據(jù)和命令。 2）地址線 CS ＝ 0 選中 8279，當(dāng) A0＝ 1 為命令字及狀態(tài)字地址。 A0＝ 0 為片內(nèi)數(shù)據(jù)地址，故 8279 芯片占用兩個(gè)端口地址。 3）控制線 VCC RL1 RL0 CNTL/STB SHIFT SL3 SL2 SL1 SL0 OUTB0 OUTB1 RL2 RL3 CLK IRQ RL4 RL5 RL6 RL7 RESET RD WR 1 40 2 39 3 38 4 37 5 36 6 35 7 34 8 33 9 32 31 10 8279 30 8279 有較多的控制線。 （ 1） CLK：時(shí)鐘輸入線 8279 所需時(shí)鐘頻率為 100kHz,該頻率通常由 8051 單片機(jī) ALE 端分頻得來(lái)。 ALE 的頻率為單片機(jī)系統(tǒng)主頻的 1/6，再由指令送入分頻系數(shù)，從而得到 100kHz 的 8279 時(shí)鐘頻率。 （ 2） IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效。 （ 3） RD 、 WR ：讀、寫(xiě)輸入控制線。 （ 4） SL0～