畢業設計---基于at89s52單片機的直流數控恒流源設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 口具有內部上拉電阻。在 flash編程時， P0 口也用來接收指令字節；在程序校驗時，輸出指令字節。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口 輸出 緩沖器能驅動 4 個 TTL邏輯電平。對 P1 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，圖 7 AT89S52 引腳 7 將輸出電流（ IIL）。此外， 和 分別作定時器 /記數器 2 的外部記數輸入()和定時器 /記數器 2 的觸發輸入 (),具體如下表 1 所示。 在 flash編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節。 表 1 各端口引腳與復用功能表 引腳號 第二功能 T2(定時器 /記數器 T2 的外部記數輸入 )，時鐘輸入 T2EX(定時器 /記數器 T2 的捕捉 /重載觸發信號和方向控制 ) MOSI(在系統編程用 ) MISO(在系統編程用 ) SCK(在系統編程用 ) P2 口： P2 口 是一個具有 內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL邏輯電平。對 P2 口寫“ 1”時，內部上拉 電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數據存儲器 (例如 MOVX @DPTR)時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口 P2 口使用很強的內部上拉發送 1。在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）訪問外部數據存儲器時，P2 口輸出 P2 鎖存器的內容。在 flash編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅 動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表 2 所示。 在 flash編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 表 2 各端口引腳與復用功能表 端口引腳 復用功能 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（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） WR （外部數據存儲器寫選通） RD （外部數據存儲器讀選通） RST： 復位輸入。晶振工作時， RST 腳持續 2 個機器周期高電平將使單片機復位。看門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此 功能無效。 DISRTO 默認狀態下，復位高電平有效。 ALE/ PROG ： 地址鎖存控制信號（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在 flash編程時，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時 8 器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE 脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。這一 位置 “ 1”， ALE 僅在執行 MOVX 或 MOVC 指令時有效。否則， ALE 將被微弱拉高。這個 ALE 使能標志位（地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設置對微控制器處于外部執行模式下無效。 PSEM ： 外部程序存儲器選通信號。 當 AT89S52 從外部程序存儲器執行外部代碼時， PSEM 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEM 將不被激活。 EA /VPP： 訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。 為了執行內部程序指令， EA 應該接 VCC。 在 flash編程期間， EA 也接收 12 伏 VPP 電壓 XTAL1： 振蕩器反相放大器和內部時鐘發生電路的輸入端。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 AT89S52 硬件電路設計 單片機系統是整個數控系統的核心部分，它主 要用于鍵盤按鍵管理、數據處理、實時采樣分析系統參數及對各部分反饋環節進行整體調整。主要包括 AT89S52單片機 、振蕩電路、復位電路等。電路如下圖 8 所示： P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ IN T 012P 3. 3/ IN T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 0/ R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U3A T 89 S 52ke yAke yBke yCke yDl c dr sl c de nD7D6D5D4D3D2D1D0a d c sa d s c l ka d ou tda s yn cda s c l kda di ns d as c lke yd aV C CY111 .0 59 2M H ZC330pC430pC510uR2220R11kS1S W P BV C C 圖 8 單片機控制電路 9 (1) AT89S52 單片機的 P0 口是個雙向口，可以作輸出輸入口，在本系統中用作顯示部分， P1 口也是個雙向口，主要接 A/D、 D/A 和 24C02C。 P2 口的 、 、 、 接鍵盤輸入， 、 用于鍵盤控制是能端。而 P3 口主要用于中斷。 (2) 復位電路 復位是單片機初始化操作。復位將單片機復到初始化狀態，目的是使 CPU及個專用寄存器處于一個確定的初始狀態。如前面介紹，在單片機的復位信號 RST 上保持 2 個機器周期以上的高電平，單片機就會復位。本次設計采用的是手動復位方式，利用按鍵閉合是單片機復位端上保持接通高電平狀態兩個機器周期以上。 (3) 振蕩電路 該電路是由內部反相放大器通過引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2與外 接的晶體以及電容 C3 和 C4 構成，產生出晶體振蕩信。此晶振信號接至內部的時鐘電路。圖中的晶振頻率為 ，外接晶體時，電容 C3 和 C4 通常選30pF。雖然對外接電容沒有嚴格要求，但電容的大小會影響振蕩頻率、振蕩器的穩定性和起振的速度。振蕩器的這些特性對彈片機的應用影響很大，因此在設計印刷電路板時，應使晶體和電容盡可能與單片機靠近，以保證穩定可靠。 鍵盤模塊 鍵盤的作用是對單片機輸入數據，設計中要求能使電流進行“ +”，“ ”及電流值的設定，所以采用鍵盤為 4 4 的矩陣鍵盤，用 MM74C922 芯 片進行識別按鍵后送 AT89S52 的并行口 P2， ～ 作為鍵盤輸入口。傳統的 4 4 矩陣鍵盤識別處理程序的編寫相對煩瑣。所以采用 MM74C922 芯片來將 4 4 矩陣鍵盤的鍵值轉換成 4 位二進制碼以簡化程序的編寫。 MM74C922 MM74C922是一款集成了鍵盤防抖動技術和按鍵檢測功能的 16位按鍵的譯碼芯片。由 CMOS 工藝技術制造，工作電壓 315V， “二鍵鎖定 ”功能，編碼輸出為三態輸出，可直接與微處理器數據總線相連，內部振蕩器能完成 4 4 矩陣鍵盤掃描，亦可用外部振蕩器使鍵盤操作與其 他處理同步，通過外接電容避免開關發生前、后沿彈跳所 需 的延時。有按鍵按下時數據有效線變高，同時封鎖其他鍵，片內鎖存器將保持鍵盤矩陣的 4 位編 碼 ，可由微處理器讀出 。其引腳圖如圖 9 所示： 圖 9 MM74C922 鍵盤電路 由 X1～ X4， Y1～ Y4 的連接方式，即可確定每一個按鍵的編碼。如圖 10 所示，從鍵盤的左下角開始，依次編碼為 0、 2?? E、 F。我們將 A 作為設置鍵， B 作為恢復鍵， C 作為加法鍵， D 作為減法鍵， E 作為確認鍵， F 作為取消鍵。再加上 0～9 剛好 16 個按鍵。通過 DA 信號觸發中 斷，由于有按鍵時， DA 為高電平，而單片機的中斷信號為低電平，故需在 DA 信號引腳上接上一個非門，再與單片機的 INT0引腳相連。 10 O U T 117O U T 216O U T 315O U T 414OE13DA12O S C5M A S K6GND9V C C18X111X210X38X47Y11Y22Y33Y44U2M M 7 4C 9223S W P B7S W P B恢復S W P B取消S W P B2S W P B1S W P B0S W P B6S W P B5S W P B4S W P B設置S W P B9S W P B8S W P B加S W P B減S W P B確認S W P BU1NOTV C CC11uC210uke ydake yDke yCke yBke yA 圖 10 鍵盤電路 顯示模塊 1602LCD 顯示 液晶顯示器由于體積小、質量輕、功耗低等特點，已成為各種便攜式電子信息產品的理想顯示器。液晶顯示器通常可分為兩大類，一是點陣型，二是字符型。一般的字符型液晶只有兩行，面積較小，能顯示字符和一些很簡單的圖形；而點陣型液晶通常面積較大，可以顯示圖形和更多的字符。為了方便設計，同時又能滿足設計的需要及盡可能降低設計成 本。因此，我們選擇 1602LCD 液晶顯示器。目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 針對此設計，我們選用 16*2 模塊。 1602 字符型液晶顯示器實物如圖 11 所示： 圖 11 1602 液晶顯示器 1602 引腳功能說明 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數據 2 VDD 電源正極 10 D3 數據 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數據 4 RS 數據 /命令選擇 12 D5 數據 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數據 6 E 使能信號 14 D7 數據 7 D0 數據 15 BLA 背光源正極 8 D1 數據 16 BLK 背光源負極 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 12 是 1602 的內部顯示地址。 11 圖 12 1602LCD 內部顯示地址 LCD 顯示硬件電路 1602LCD的讀寫控制引腳是第 5引腳 R/W。在本次設計中，為了降低程序設計，我們只用 LCD 作顯示器，在此只對其寫操作， 所以設計時直接將 R/W接地。其電路原理圖如圖 13 所示： 123456789J1R E S 10 KR7P O T 2V C CV C ClcdrslcdenD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7GND1VCC2VL3RS4RW5EN6D07D18D29D310D411D512D613D714BL+15BL16L CD 16 02U 11L C D 16 02 圖 13 LCD 電路 A/D 模塊 由于本次設計的數控直流電流源能夠完成設定輸出值。因此設定步進為 1mA