基于单片机的数控稳压电源设计.doc

1、哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）I摘 要电 源 技 术 尤 其 是 数 控 电 源 技 术 是 一 门 实 践 性 很 强 的 工 程 技 术 ， 服 务 于 各行 各 业 。 电 力 电 子 技 术 是 电 能 的 最 佳 应 用 技 术 之 一 。 当 今 电 源 技 术 融 合 了 电气 、 电 子 、 系 统 集 成 、 控 制 理 论 、 材 料 等 诸 多 学 科 领 域 。 随 着 计 算 机 和 通 讯技 术 发 展 而 来 的 现 代 信 息 技 术 革 命 ， 给 电 力 电 子 技 术 提 供 了 广 阔 的 发 展 前 景 ，同 时 也 给 电 源 提 出

2、 了 更 高 的 要 求 。 该 直 流 稳 压 电 源 的 输 入 为 交 流22OV， 50Hz， 输 出 电 压 为 1.26V10V 内 连 续 可 调 ， 输 出 电 流 为 500mA 以上 ， 并 能 够 直 观 的 显 示 输 出 电 压 。 电 源 的 控 制 电 路 选 用 AT89S51 单 片 机 为核 心 ， 以 及 数 /模 转 换 功 能 ， 具 有 线 路 简 单 、 稳 定 性 好 、 显 示 清 晰 直 观 等 特 点 。文 章 中 分 析 了 电 源 的 整 体 结 构 和 工 作 原 理 ， 并 详 细 的 讲 述 了 预 稳 压 电 路 、 数/模 转

3、 换 电 路 、 显 示 电 路 等 电 路 的 工 作 原 理 。 给 出 了 控 制 电 路 的 硬 件 实 现 和 主要 的 软 件 流 程 设 计 。关键词： 单片机；数码管；数/模转换；稳压哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）IIAbstractDigitally controlled power supply technology, especially technology is a strong practical engineering technology, and service to all industries. Power electronics tech

4、nology is the best application of energy technologies. Technology combines the power of todays electrical, electronics, systems integration, control theory, materials, and many other subject areas. With the computer and communication technologies developed from modern information technology revoluti

5、on, to the power electronics technology to provide a broad development prospects, but also to set a higher power supply requirements. The DC power supply input for the exchange of 22OV, 50Hz, output voltage of 1.26V 10V continuously adjustable output current of 500mA or more and be able to display v

6、isual output voltage. Power supply control circuit use AT89S51 microcontroller as the core, as well as D / A converter functions, with simple circuit, good stability, showing a clear and intuitive and so on. The article analyzes the power of the overall structure and working principle and in detail

7、about the pre-regulator circuit, D / A converter circuit, display circuit so the circuit works. Gives the control circuit hardware implementation and the main software flow.Keywords：S CM; digital pipe; D / A converter; Regulators目 录哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）III摘 要 .IAbstract II第 1 章 绪论 11.1 课题背景 11.2 设

8、计任务与技术要求 2第 2 章 方案的论证与设计 32.1 方案选择 32.2 方案的确定 32.3 方框图的设计 3本章小结 .4第 3 章 单元电路设计 53.1 单片机电路设计 53.1.1 AT89S51 单片机 53.1.2 AT89S51 引脚功能 53.1.3 单片机在电路中应用 83.2 数/模转换电路设计 .103.2.1 DAC0832 芯片简介 .103.2.2 DAC0832 的主要特性参数 .113.2.3 DAC0832 结构 .113.2.4 DAC0832 的工作方式 .123.2.5 DAC0832 在电路中的应用 .123.3 放大电路设计 133.3.1

9、LM324 简介 .133.3.2 LM324 的特点 .143.4 稳压电路设计 153.5 电源电路设计 163.6 显示电路设计 183.6.1 四位一体数码管（共阳）介绍 183.6.2 四位一体数码管管脚 183.6.3 驱动电路 18本章小结 .19第 4 章 软件程序设计 20哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）IV4.1 程序流程图 204.2 程序 21本章小结 .22第 5 章 整机的工作原理 235.1 工作原理 235.2 整机原理图 23本章小结 .23结 论 25致 谢 26参考文献 27附录 1 译文 .28附录 2 英文参考资料 .31附录 3 C 程

10、序 .35附录 4 整机原理图 .42附录 5 元器件表 .43第 1 章 绪论采 用 单 片 机 的 数 字 可 调 稳 压 电 源 价 格 低 廉 采 用 普 遍 使 用 的 元 件 就 能 实 现其 功 能 ， 显 示 清 晰 直 观 ， 传 统 的 模 拟 可 调 稳 压 电 源 没 有 读 数 ， 在 读 数 过 程 中很 不 方 便 ， 并 且 长 时 间 使 用 会 造 成 输 出 电 压 不 稳 。 数 字 可 调 稳 压 电 源 则 采 用先 进 的 数 显 技 术 ， 使 测 量 结 果 一 目 了 然 ， 只 要 仪 表 不 发 生 跳 数 现 象 ， 测 量 结哈尔滨工

11、业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 2 -果 就 是 唯 一 的 ， 不 仅 保 证 读 数 的 客 观 性 与 准 确 性 ， 还 符 合 人 们 的 读 数 习 惯 ，能 缩 短 读 数 和 记 录 的 时 间 。 模 拟 可 调 稳 压 电 源 大 多 是 通 过 调 节 电 位 器 的 阻 值改 变 输 出 直 流 电 压 ， 电 位 器 特 别 容 易 磨 损 ， 使 用 一 段 时 间 后 就 会 出 现 接 触 不良 ， 引 起 输 出 电 压 不 稳 定 。 数 字 可 调 稳 压 电 源 是 通 过 接 触 按 钮 以 步 进 方 式 选取 不 同 的 输 出 电 压

12、， 再 有 数 码 管 显 示 输 出 电 压 机 器 工 作 状 态 ， 工 作 稳 定 可 靠 。采 用 单 片 机 的 数 字 可 调 稳 压 电 源 ， 它 具 有 输 出 电 压 容 易 改 变 、 价 格 低 廉 、 显示 清 晰 直 观 、 准 确 度 高 、 扩 展 能 力 强 等 特 点 。1.1 课题背景电 源 技 术 尤 其 是 数 控 电 源 技 术 是 一 门 实 践 性 很 强 的 工 程 技 术 ， 服 务 于 各行 各 业 。 当 今 电 源 技 术 融 合 了 电 气 、 电 子 、 系 统 集 成 、 控 制 理 论 、 材 料 等 诸多 学 科 领 域 。

13、 直 流 稳 压 电 源 是 电 子 技 术 常 用 的 仪 表 设 备 之 一 ， 广 泛 的 应 用 于教 学 、 科 研 等 领 域 ， 是 电 子 实 验 员 、 电 子 设 计 人 员 及 电 路 开 发 部 门 进 行 试 验操 作 和 科 学 研 究 不 可 缺 少 的 电 子 仪 器 。 在 电 子 电 路 中 ， 通 常 都 需 要 电 压 稳 定的 直 流 电 源 来 供 电 。 而 整 个 稳 压 过 程 是 由 电 源 变 压 器 、 整 流 、 滤 波 、 稳 压 等四 部 分 组 成 。 然 而 这 种 传 统 的 直 流 稳 压 电 源 功 能 简 单 、 不 好

14、 控 制 、 可 靠 性 低 、干 扰 大 、 精 度 低 、 复 杂 度 高 。 普 通 的 直 流 稳 压 电 源 品 种 有 很 多 ， 但 均 存 在 一下 二 个 问 题 ： 输 出 电 压 是 通 过 粗 调 （ 波 段 开 关 ） 及 细 调 （ 电 位 器 ） 来 调 节 。这 样 ， 当 输 出 电 压 需 要 精 确 输 出 ， 或 需 要 在 一 个 小 范 围 内 改 变 时 ， 困 难 就 较大 。 另 外 ， 随 着 使 用 时 间 的 增 加 ， 波 段 开 关 及 电 位 器 难 免 接 触 不 良 ， 对 输 出会 有 影 响 。 稳 压 方 式 均 是 采

15、用 串 联 型 稳 压 电 路 ， 对 过 载 进 行 限 流 和 截 流 保 护 ，电 路 构 成 复 杂 ， 稳 压 精 度 也 不 高 。在 家 用 电 器 和 其 他 各 类 电 子 设 备 中 ， 通 常 都 需 要 电 压 稳 定 的 直 流 电 源 供电 。 但 在 实 际 生 活 中 ， 都 是 由 220V 的 交 流 电 网 供 电 。 这 就 需 要 通 过 变 压 、整 流 、 滤 波 、 稳 压 电 路 将 交 流 电 转 换 成 稳 定 的 直 流 电 。 滤 波 器 用 于 滤 去 整 流输 出 电 压 中 的 纹 波 ， 一 般 传 统 电 路 由 滤 波 扼

16、流 圈 和 电 容 器 组 成 ， 若 由 晶 体 管滤 波 器 来 代 替 ， 则 可 缩 小 直 流 电 源 的 体 积 减 轻 其 重 量 ， 且 晶 体 管 滤 波 直 流 电源 不 需 要 直 流 稳 压 器 就 能 用 作 家 用 电 器 的 电 源 ， 就 既 降 低 了 家 用 电 器 的 成 本 ，由 缩 小 了 其 体 积 ， 使 家 用 电 器 小 型 化 。 传 统 的 直 流 稳 压 电 源 通 常 采 用 电 位 器和 波 段 开 关 来 实 现 电 压 的 调 节 ， 并 由 电 压 表 指 示 电 压 值 的 大 小 。 因 此 ， 电 压的 调 节 精 度 不

17、 高 ， 读 数 欠 直 观 ， 电 位 器 也 易 磨 损 。 而 基 于 单 片 机 控 制 的 直 流稳 压 电 源 就 较 好 地 解 决 以 上 传 统 稳 压 电 源 的 不 足 。数 控 稳 压 电 源 是 电 子 行 业 发 展 的 必 然 产 物 。 近 年 来 ， 随 着 电 子 技 术 的 发哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 3 -展 可 调 稳 压 电 源 应 用 的 越 来 越 广 泛 。 目 前 ， 由 各 种 单 片 机 构 成 的 数 字 稳 压 电源 产 品 越 来 越 多 ， 已 被 广 泛 用 于 家 庭 电 器 、 工 业 电 器 、 军

18、 事 电 器 等 领 域 ， 显示 出 强 大 的 生 命 力 。 与 此 同 时 ， 由 于 它 扩 展 能 力 很 强 ,功 能 日 趋 完 善 而 扩 展 到人 们 生 活 的 各 个 方 面 。1.2 设计任务与技术要求1.设 计 任 务单 片 机 控 制 数 字 显 示 可 调 稳 压 电 源2.任 务 的 技 术 要 求1).输 出 电 压 为 (1.2610)v2).输 出 误 差 0.1v3).额 定 输 出 电 流 500mA第 2 章 方案的论证与设计2.1 方案选择数 控 稳 压 电 源 是 电 子 设 备 的 重 要 部 分 ， 其 质 量 好 坏 直 接 影 响 着

19、电 子 设 备的 可 靠 性 ， 而 且 电 子 设 备 的 故 障 60%来 自 电 源 。 因 此 电 源 越 来 越 受 到 人 们 的重 视 。 电 子 电 路 及 电 子 设 备 对 电 源 最 基 本 的 要 求 就 是 电 源 的 输 出 电 压 或 输 出电 流 要 稳 定 。 通 过 查 阅 大 量 资 料 ， 显 示 电 路 和 控 制 电 路 是 本 电 路 的 核 心 部 分 ，对 它 的 选 择 有 以 下 三 种 方 案 ：方 案 一 ： 采 用 模 拟 电 路采 用 模 拟 电 路 的 可 调 稳 压 电 路 就 是 用 一 个 多 档 开 关 来 控 制 输 出

20、 电 压 ,而哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 4 -所 谓 的 显 示 系 统 只 是 在 多 档 开 关 的 每 个 档 的 旁 边 注 明 电 压 值 。 随 着 电 子 行 业的 发 展 ， 它 不 耐 用 的 弊 端 已 经 使 它 逐 渐 离 开 历 史 的 舞 台 。方 案 二 ： 采 用 纯 数 字 电 路纯 数 字 电 路 的 稳 压 电 源 避 免 了 硬 件 之 间 的 磨 损 ， 使 得 使 用 寿 命 大 大 提 高 ，而 且 其 输 出 电 压 也 不 会 随 时 间 产 生 误 差 。 但 是 它 的 电 路 较 为 复 杂 ， 制 作 时 很困

21、难 ， 由 于 电 路 的 复 杂 产 生 的 问 题 也 会 很 多 。方 案 三 ： 采 用 单 片 机 的 方 法采 用 单 片 机 的 数 字 稳 压 电 源 是 将 数 字 电 路 和 单 片 机 很 好 地 结 合 在 一 起 ，不 但 能 够 达 到 数 字 电 路 的 效 果 ， 而 且 能 够 大 大 地 简 化 复 杂 的 纯 数 字 电 路 。 采用 单 片 机 后 ， 还 可 以 用 软 件 实 现 保 护 功 能 ， 要 扩 展 其 他 的 功 能 也 非 常 容 易 。2.2 方案的确定经 过 全 方 位 的 对 比 ， 使 电 路 的 设 计 更 加 合 理 化

22、， 切 合 技 术 指 标 的 标 准 ，觉 得 使 用 方 案 三 单 片 机 的 方 法 简 洁 、 灵 活 、 可 扩 展 性 好 更 加 的 适 合 这 次 的 毕业 设 计 ， 并 能 够 达 到 指 标 要 求 。2.3 方框图的设计经 过 对 电 路 原 理 的 分 析 ， 基 本 对 电 路 有 了 一 个 大 概 的 设 计 ， 如 图 2-1 所示 ：单片机显示电路按键D/A 转换控制电路稳压电路输出电路整流滤波变压器220v图 2-1 整机方框图方 框 图 的 论 述 ：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 5 -本 电 路 通 过 按 键 设 置 数 字 电

23、 压 值 并 且 在 数 码 管 上 显 示 ， 而 设 置 的 电 压 值通 过 单 片 机 的 P0 口 的 8 位 数 据 线 传 输 给 D/A 转 换 电 路 转 换 成 模 拟 电 压 值 ，通 过 模 拟 放 大 器 将 电 压 放 大 后 送 给 稳 压 电 路 最 终 输 出 。各 部 分 功 能 ：单 片 机 ： 只 要 是 起 到 控 制 作 用显 示 电 路 ： 用 来 显 示 预 置 电 压按 键 单 元 ： 对 预 置 电 压 的 改 变D/A 转 换 ： 将 数 字 电 压 转 换 成 为 模 拟 电 压控 制 电 路 ： 对 稳 压 电 路 起 到 了 控 制

24、作 用稳 压 电 路 ： 输 出 恒 定 的 电 压本章小结本 章 主 要 介 绍 了 对 该 课 题 的 分 析 论 证 和 方 案 的 确 立 ， 以 及 方 框 图 的 设 计及 原 理 的 阐 述 ， 在 下 一 章 节 当 中 ， 将 对 该 课 题 中 各 单 元 电 路 的 具 体 设 计 方 案 、元 器 件 的 选 择 作 进 一 步 论 述 。第 3 章 单元电路设计3.1 单片机电路设计3.1.1 AT89S51 单片机AT89S51 是 一 个 低 功 耗 ， 高 性 能 CMOS 8 位 单 片 机 ， 片 内 含 4k Bytes ISP(In-system pro

25、grammable)的 可 反 复 擦 写 1000 次 的 Flash 只 读 程 序 存 储 器 ，器 件 采 用 ATMEL 公 司 的 高 密 度 、 非 易 失 性 存 储 技 术 制 造 ， 兼 容 标 准 MCS -51 指 令 系 统 及 80C51 引 脚 结 构 ， 芯 片 内 集 成 了 通 用 8 位 中 央 处 理 器 和 ISP Flash 存 储 单 元 ， 功 能 强 大 的 微 型 计 算 机 的 AT89S51 可 为 许 多 嵌 入 式 控 制 应用 系 统 提 供 高 性 价 比 的 解 决 方 案 。AT89S51 具 有 如 下 特 点 ： 40 个

26、 引 脚 ， 4k Bytes Flash 片 内 程 序 存 储 器 ，128 bytes 的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ， 32 个 外 部 双 向 输 入 /输 出 （ I/O）口 ， 5 个 中 断 优 先 级 2 层 中 断 嵌 套 中 断 ， 2 个 16 位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,2 个 全 双 工 串 行 通 信 口 ， 看 门 狗 （ WDT） 电 路 ， 片 内 时 钟 振 荡 器 。 此 外 ，哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 6 -AT89S51 设 计 和 配 置 了 振 荡 频 率 可 为 0Hz 并 可 通 过

27、软 件 设 置 省 电 模 式 。 空 闲模 式 下 ， CPU 暂 停 工 作 ， 而 RAM 定 时 计 数 器 ， 串 行 口 ， 外 中 断 系 统 可 继续 工 作 ， 掉 电 模 式 冻 结 振 荡 器 而 保 存 RAM 的 数 据 ， 停 止 芯 片 其 它 功 能 直 至外 中 断 激 活 或 硬 件 复 位 。 同 时 该 芯 片 还 具 有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等 三 种 封装 形 式 ， 以 适 不 同 产 品 的 要 求 的 。3.1.2 AT89S51 引脚功能AT89S51 单 片 机 兼 容 MCS-51 指 令 系 统 、 4k 可 反 复 擦

28、 写 (1000 次 ） ISP Flash ROM、 32 个 双 向 I/O 口 、 4.5-5.5V 工 作 电 压 、 2 个 16 位 可 编 程 定 时 /计数 器 、 时 钟 频 率 0-33MHz、 全 双 工 UART 串 行 中 断 口 线 、 128x8bit 内 部RAM、 2 个 外 部 中 断 源 、 低 功 耗 空 闲 和 省 电 模 式 、 中 断 唤 醒 省 电 模 式 、 3 级加 密 位 、 看 门 狗 （ WDT） 电 路 、 软 件 设 置 空 闲 和 省 电 功 能 、 灵 活 的 ISP 字节 和 分 页 编 程 、 双 数 据 寄 存 器 指 针

29、 。 AT89S51 引 脚 图 如 图 3-1 所 示 。图 3-1 AT89S51 引脚图各 个 引 脚 功 能 ：VCC： 电 源GND： 地P0 口 ： P0 口 是 一 个 8 位 漏 极 开 路 的 双 向 I/O 口 。 作 为 输 出 口 ， 每 位 能驱 动 8 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P0 端 口 写 “1”时 ， 引 脚 用 作 高 阻 抗 输 入 。 当 访问 外 部 程 序 和 数 据 存 储 器 时 ， P0 口 也 被 作 为 低 8 位 地 址 /数 据 复 用 。 在 这 种哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 7 -模 式 下 ， P

30、0 具 有 内 部 上 拉 电 阻 。 在 flash 编 程 时 ， P0 口 也 用 来 接 收 指 令 字 节 ；在 程 序 校 验 时 ， 输 出 指 令 字 节 。 程 序 校 验 时 ， 需 要 外 部 上 拉 电 阻 。P1 口 ： P1 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， p1 输 出 缓 冲器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P1 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引

31、脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 此 外 ， P1.0 和 P1.2 分 别 作 定 时 器 /计数 器 2 的 外 部 计 数 输 入 （ P1.0/T2） 和 时 器 /计 数 器 2 的 触 发 输 入（ P1.1/T2EX） ， 具 体 如 下 表 所 示 。 在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P1 口 接 收 低 8 位地 址 字 节 。 引 脚 号 第 二 功 能 ：P1.0 T2（ 定 时 器 /计 数 器 T2 的 外 部 计 数 输 入 ） ， 时 钟 输 出P1.1 T2EX（ 定 时 器 /计 数 器 T2 的 捕

32、捉 /重 载 触 发 信 号 和 方 向 控 制 ）P1.5 MOSI（ 在 系 统 编 程 用 ）P1.6 MISO（ 在 系 统 编 程 用 ）P1.7 SCK（ 在 系 统 编 程 用 ）P2 口 ： P2 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， P2 输 出 缓 冲器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P2 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ，

33、 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 在 访 问 外 部 程 序 存 储 器 或 用 16 位 地址 读 取 外 部 数 据 存 储 器 （ 例 如 执 行 MOVXDPTR） 时 ， P2 口 送 出 高 八 位 地址 。 在 这 种 应 用 中 ， P2 口 使 用 很 强 的 内 部 上 拉 发 送 1。 在 使 用 8 位 地 址 （ 如MOVX RI） 访 问 外 部 数 据 存 储 器 时 ， P2 口 输 出 P2 锁 存 器 的 内 容 。 在flash 编 程 和 校 验 时 ， P2 口 也 接 收 高 8 位 地 址 字 节 和 一 些 控 制 信 号 。P3 口 ：

34、P3 口 是 一 个 具 有 内 部 上 拉 电 阻 的 8 位 双 向 I/O 口 ， p2 输 出 缓 冲器 能 驱 动 4 个 TTL 逻 辑 电 平 。 对 P3 端 口 写 “1”时 ， 内 部 上 拉 电 阻 把 端 口拉 高 ， 此 时 可 以 作 为 输 入 口 使 用 。 作 为 输 入 使 用 时 ， 被 外 部 拉 低 的 引 脚 由 于内 部 电 阻 的 原 因 ， 将 输 出 电 流 （ IIL） 。 P3 口 亦 作 为 AT89S51 特 殊 功 能 （ 第二 功 能 ） 使 用 ， 如 下 表 所 示 。 在 flash 编 程 和 校 验 时 ， P3 口 也

35、 接 收 一 些 控 制信 号 。 P3 引 脚 号 第 二 功 能 ：P3.0 RXD（ 串 行 输 入 ）P3.1 TXD（ 串 行 输 出 ）P3.2 INT0(外 部 中 断 0)P3.3 INT0(外 部 中 断 0)P3.4 T0（ 定 时 器 0 外 部 输 入 ）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 8 -P3.5 T1（ 定 时 器 1 外 部 输 入 ）P3.6 WR(外 部 数 据 存 储 器 写 选 通 )P3.7 RD(外 部 数 据 存 储 器 写 选 通 )RST： 复 位 输 入 。 晶 振 工 作 时 ， RST 脚 持 续 2 个 机 器 周 期

36、 高 电 平 将 使 单片 机 复 位 。 看 门 狗 计 时 完 成 后 ， RST 脚 输 出 96 个 晶 振 周 期 的 高 电 平 。 特 殊寄 存 器 AUXR(地 址 8EH)上 的 DISRTO 位 可 以 使 此 功 能 无 效 。 DISRTO 默 认状 态 下 ， 复 位 高 电 平 有 效 。ALE/PROG： 地 址 锁 存 控 制 信 号 （ ALE） 是 访 问 外 部 程 序 存 储 器 时 ， 锁存 低 8 位 地 址 的 输 出 脉 冲 。 在 flash 编 程 时 ， 此 引 脚 （ PROG） 也 用 作 编 程输 入 脉 冲 。 在 一 般 情 况

37、下 ， ALE 以 晶 振 六 分 之 一 的 固 定 频 率 输 出 脉 冲 ， 可 用来 作 为 外 部 定 时 器 或 时 钟 使 用 。 然 而 ， 特 别 强 调 ， 在 每 次 访 问 外 部 数 据 存 储器 时 ， ALE 脉 冲 将 会 跳 过 。 如 果 需 要 ， 通 过 将 地 址 为 8EH 的 SFR 的 第 0 位置 “1”， ALE 操 作 将 无 效 。 这 一 位 置 “1”， ALE 仅 在 执 行 MOVX 或MOVC 指 令 时 有 效 。 否 则 ， ALE 将 被 微 弱 拉 高 。 这 个 ALE 使 能 标 志 位 （ 地址 为 8EH 的 S

38、FR 的 第 0 位 ） 的 设 置 对 微 控 制 器 处 于 外 部 执 行 模 式 下 无 效 。PSEN： 外 部 程 序 存 储 器 选 通 信 号 （ PSEN） 是 外 部 程 序 存 储 器 选 通 信 号 。当 AT89S51 从 外 部 程 序 存 储 器 执 行 外 部 代 码 时 ， PSEN 在 每 个 机 器 周 期 被 激活 两 次 ， 而 在 访 问 外 部 数 据 存 储 器 时 ， PSEN 将 不 被 激 活 。EA/VPP： 访 问 外 部 程 序 存 储 器 控 制 信 号 。 为 使 能 从 0000H 到 FFFFH的 外 部 程 序 存 储 器

39、读 取 指 令 ， EA 必 须 接 GND。 为 了 执 行 内 部 程 序 指 令 ，EA 应 该 接 VCC。 在 flash 编 程 期 间 ， EA 也 接 收 12 伏 VPP 电 压 。XTAL1： 振 荡 器 反 相 放 大 器 和 内 部 时 钟 发 生 电 路 的 输 入 端 。XTAL2： 振 荡 器 反 相 放 大 器 的 输 出 端 。3.1.3 单片机在电路中应用3.1.3.1 单片机在电路中引脚功能单 片 机 在 电 路 中 的 引 脚 使 用 如 图 3-2 所 示 。 P0 口 为 8 位 数 据 传 输 口 ，XTAL1、 XTAL2 为 单 片 机 提 供

40、 频 率 为 12MHz 的 频 率 ， P1 口 为 显 示 电 路 提供 段 选 数 据 ， P3 口 的 高 四 位 为 显 示 电 路 提 供 位 选 数 据 ， RST 是 系 统 复 位 ，P2 口 的 高 四 位 用 来 扫 描 按 键 电 路 是 否 有 按 键 按 下 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 9 -XTAL119 P0.0/AD039P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P

41、2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27P2.7/A15 28P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.5/T1 15P3.6/WR 16P3.7/RD 17P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78XTAL218RST9PSEN29 ALE30EA31AT89S5112MHz333310uF10k+5vVCC减减减减减减减减减/减减减图 3-2 单片机应用电路单 片 机 的 应 用 电 路 的 主 要 作 用 是 将 按 键

42、电 路 的 所 预 置 的 电 压 通 过 P1 和P3 口 在 显 示 电 路 中 显 示 出 来 ， 并 且 将 预 置 的 电 压 通 过 单 片 机 的 P0 口 输 出 给数 /模 转 换 电 路 。3.1.3.2 时钟电路设计时 钟 是 单 片 机 的 心 脏 ， 各 部 分 都 以 时 钟 频 率 为 基 准 ， 有 条 不 紊 的 一 拍 一拍 的 工 作 。 因 此 ， 时 钟 频 率 直 接 影 响 单 片 机 的 速 度 ， 时 钟 电 路 的 质 量 也 直 接影 响 单 片 机 系 统 的 稳 定 性 。 对 于 MCS-51 系 列 的 单 片 机 ， 常 用 的

43、时 钟 电 路 设计 方 式 有 内 部 时 钟 和 外 部 时 钟 两 种 。 内 部 时 钟 电 路 设 计 如 下 ：利 用 AT89S51 单 片 机 内 部 一 个 高 增 益 的 反 相 放 大 器 ， 把 一 个 晶 振 体 和 两个 电 容 器 组 成 自 激 励 振 荡 电 路 ， 接 于 XTAL1 和 XTAL2 之 间 。 这 样 振 荡 器 发出 的 脉 冲 直 接 送 入 内 部 时 钟 电 路 ， 如 图 3-3 所 示 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 10 -12 MHz3333AT89S51XTAL1XTAL2图 3-3 内部时钟电路本 系

44、 统 中 晶 振 体 选 石 英 晶 体 ， 振 荡 频 率 为 12MHz， 电 容 器 为 33PF 电 容 。3.1.3.3 复位电路设计单 片 机 在 启 动 或 断 电 后 ， 程 序 需 要 从 头 开 始 执 行 ， 机 器 内 全 部 寄 存 器 、I/O 接 口 等 都 必 须 重 新 复 位 。 复 位 方 式 有 自 动 复 位 和 手 动 复 位 两 种 。在 AT89S51 的 ALE 及 两 引 脚 输 出 高 电 平 ， RST 引 脚 高 电 平 到 时 ，PSN单 片 机 复 位 。 端 的 高 电 平 直 接 由 上 电 瞬 间 产 生 为 上 电 复 位

45、， 即 自 动/DRV复 位 ； 若 通 过 按 动 按 钮 产 生 高 电 平 复 位 ， 则 称 为 手 动 复 位 。系 统 复 位 电 路 如 图 3-4 所 示 。该 复 位 电 路 在 刚 上 电 接 通 电 源 时 ， 电 容 C 相 当 于 瞬 间 短 路 ， +5V 的 高 电平 立 刻 加 到 了 RST 端 ， 该 高 电 平 使 AT89S51 全 机 复 位 。若 运 行 过 程 中 ， 需 要 程 序 从 头 执 行 ， 只 需 按 动 按 钮 即 可 。 按 下 A 键 ， 则直 接 把 +5V 高 电 平 加 到 了 端 ， 从 而 使 其 复 位 ， 这 称

46、为 手 动 复 位 。 显/PDV然 ， 该 电 路 既 可 上 电 复 位 又 可 手 动 复 位 。 复 位 后 ， P0P3 四 个 并 行 接 口 全 为高 电 平 ， 其 它 寄 存 器 全 部 清 零 ， 只 有 SBUF 寄 存 器 状 态 不 确 定 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 11 -AV s sV c cR S TAT89S51+ 5 V2 2 0 1 K 2 2 0 u F图 3-4 系统复位电路3.2 数/模转换电路设计3.2.1 DAC0832 芯片简介DAC0832 是 8 分 辨 率 的 D/A 转 换 集 成 芯 片 ， 如 图 3-5

47、所 示 。 与 微 处 理器 完 全 兼 容 。 这 个 DA 芯 片 以 其 价 格 低 廉 、 接 口 简 单 、 转 换 控 制 容 易 等 优 点 ，在 单 片 机 应 用 系 统 中 得 到 广 泛 的 应 用 。 D/A 转 换 器 由 8 位 输 入 锁 存 器 、 8 位DAC 寄 存 器 、 8 位 D/A 转 换 电 路 及 转 换 控 制 电 路 构 成 。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 12 -CS1WR2GND3I45607VEF8B9OUTXL(Y/)?A图 3-5 DAC0832 引 脚 功 能3.2.2 DAC0832 的主要特性参数分 辨 率

48、 为 8 位 ； 电 流 稳 定 时 间 1us； 可 单 缓 冲 、 双 缓 冲 或 直 接 数 字 输 入 ；只 需 在 满 量 程 下 调 整 其 线 性 度 ； 单 一 电 源 供 电 （ +5V +15V） ； 低 功 耗 ，200mW。3.2.3 DAC0832 结构D0 D7： 8 位 数 据 输 入 线 ， TTL 电 平 ， 有 效 时 间 应 大 于 90ns(否 则 锁 存器 的 数 据 会 出 错 )；ILE： 数 据 锁 存 允 许 控 制 信 号 输 入 线 ， 高 电 平 有 效 ；CS： 片 选 信 号 输 入 线 （ 选 通 数 据 锁 存 器 ） ， 低 电

49、 平 有 效 ；WR1： 数 据 锁 存 器 写 选 通 输 入 线 ， 负 脉 冲 （ 脉 宽 应 大 于 500ns） 有 效 。由 ILE、 CS、 WR1 的 逻 辑 组 合 产 生 LE1， 当 LE1 为 高 电 平 时 ， 数 据 锁 存 器状 态 随 输 入 数 据 线 变 换 ， LE1 的 负 跳 变 时 将 输 入 数 据 锁 存 ；XFER： 数 据 传 输 控 制 信 号 输 入 线 ， 低 电 平 有 效 ， 负 脉 冲 （ 脉 宽 应 大 于500ns） 有 效 ；哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）- 13 -WR2： DAC 寄 存 器 选 通 输 入 线 ， 负 脉 冲 （ 脉 宽 应 大 于 500ns） 有 效 。 由WR1、 XFER 的 逻 辑 组 合 产 生 LE2， 当 LE2 为 高 电 平 时 ， DAC 寄 存 器 的 输出 随 寄 存 器 的 输 入 而 变 化 ， LE2 的 负 跳 变 时 将 数 据 锁 存 器 的 内 容 打 入 DAC寄 存 器 并 开 始 D/A 转 换 。IOUT1： 电 流 输 出 端 1， 其 值 随 DAC 寄 存 器 的 内 容 线 性 变 化 ；IOUT2： 电 流 输 出 端 2， 其 值 与 IOUT1 值 之 和 为 一 常 数 ；Rfb