單片機(jī)綜合性實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)與制作

1、. . . . 單片機(jī)綜合性實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)與制作摘 要單片機(jī)最小系統(tǒng)，無(wú)論對(duì)單片機(jī)初學(xué)人員還是開發(fā)人員都具有十分重要的意義，初學(xué)人員可以利用最小系統(tǒng)逐漸了解單片機(jī)的設(shè)計(jì)原理與功能，開發(fā)人員可以進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板在單片機(jī)開發(fā)市場(chǎng)和大學(xué)生電子設(shè)計(jì)方面非常流行，設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板，能夠讓設(shè)計(jì)者迅速掌握單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)與實(shí)際要求。印制電路板技術(shù)正在飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)單片機(jī)綜合性實(shí)驗(yàn)電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作。本設(shè)計(jì)選擇的方法是單片機(jī)開發(fā)設(shè)計(jì)使用的傳統(tǒng)方法，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，可以了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)制作過(guò)程以與模擬仿真的過(guò)程。首先介紹了單片機(jī)的理論

2、知識(shí)，其次根據(jù)需求分析進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，介紹了實(shí)驗(yàn)電路板的組成部分，分別對(duì)每個(gè)部分的容例如：AD、DA、復(fù)位、晶振等幾個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括主要元器件的選擇、主要技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)的確定。然后在Protel 99SE平臺(tái)下對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的原理圖設(shè)計(jì)以與PCB設(shè)計(jì)。綜合上述所有模塊進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，并介紹了PCB設(shè)計(jì)的參數(shù)設(shè)置，布線規(guī)則。最后應(yīng)用Proteus軟件在實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行軟件的仿真。我所采用的控制芯片為AT89C51，此芯片功能強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。利用Protel電路軟件進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)，PCB布線，Proteus軟件進(jìn)行仿真，借此鞏固單片機(jī)應(yīng)用、模擬電路、數(shù)字電路課程與Pro

3、tel、Proteus工程軟件的使用。初步完成了設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)電路板，原理圖，Proteus仿真，AT89C5136 / 39目 錄摘要11緒論11.1 單片機(jī)的歷史和發(fā)展11.1.1 單片機(jī)的發(fā)展概況11.1.2 單片機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展方向11.1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域11.1.4 典型單片機(jī)產(chǎn)品21.2課題研究的主要容32 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)42.2 設(shè)計(jì)步驟43 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)53.1 基于AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位電路設(shè)計(jì)53.1.1 AT89C51單片機(jī)的主要特性與管腳說(shuō)明63.1.2具體設(shè)計(jì)方案83.2 8279鍵盤/顯示器接口電路設(shè)計(jì)103

4、.2.1 8279與鍵盤接口電路133.2.2 8279與顯示器接口143.3 AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)153.3.1 AD574A簡(jiǎn)介153.3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)方案173.4 D/A轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)193.4.1 DACO832簡(jiǎn)介193.4.2 具體方案設(shè)計(jì)213.5 LED燈模塊設(shè)計(jì)213.5.1 74LS04簡(jiǎn)介213.5.2 具體方案設(shè)計(jì)223.6 單片機(jī)輸出接口模塊設(shè)計(jì)233.6.1 8155芯片簡(jiǎn)介233.6.2 8255芯片簡(jiǎn)介243.6.3 具體設(shè)計(jì)方案254 Proteus系統(tǒng)仿真264.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介264.1.1 Proteus軟件功能特點(diǎn)274.1.2 Pro

5、teus的功能模塊274.2 應(yīng)用電路板實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制294.2.1 硬件設(shè)計(jì)294.2.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)304.2.3 系統(tǒng)仿真335 總結(jié)35參考文獻(xiàn)36辭371 緒論1.1 單片機(jī)的歷史和發(fā)展1.1.1單片機(jī)的發(fā)展概況單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體上同步。1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功后，隨即在1971年，美國(guó)Intel公司生產(chǎn)出了4位單片機(jī)4004，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能單一、控制能力較弱，但價(jià)格低廉。1976年Intel公司推出了MCS-48系列單片機(jī)，它以體積小、功能全、價(jià)格低等特點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用，成為單片機(jī)發(fā)展進(jìn)程中的一個(gè)重要階段，此可謂是第

6、一代單片機(jī)。在MCS-48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，Intel公司在20世紀(jì)80年代初推出了第二代單片機(jī)的代表MCS-51系列單片機(jī)。這一代單片機(jī)的主要技術(shù)特征是為單片機(jī)配置了完美的外部并行總線和串行通信接口，規(guī)了特殊功能寄存器的控制模式，以與為增強(qiáng)控制功能而強(qiáng)化布爾處理系統(tǒng)和相關(guān)的指令系統(tǒng)，為發(fā)展具有良好兼容性的新一代單片機(jī)奠定了良好的基礎(chǔ)。近幾年出現(xiàn)了具有許多新特點(diǎn)的單片機(jī)，可稱之為第三代單片機(jī)。它以新一代的80C51系列單片機(jī)為代表。同時(shí)16位單片機(jī)也有很大發(fā)展。1.1.2 單片機(jī)的主要技術(shù)發(fā)展方向綜觀單片機(jī)20多年來(lái)的發(fā)展過(guò)程，再?gòu)陌雽?dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展和微電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，我們可以預(yù)見

7、未來(lái)單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。單片機(jī)將朝著大容量高性能化、小容量低價(jià)格化、外圍電路的裝化以與IO接口功能的增強(qiáng)、功能降低等方向發(fā)展。1.1.3單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理與過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)疇：1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大

8、。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。2. 在工業(yè)控制中的應(yīng)用：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。3. 在家用電器中的應(yīng)用：可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。4. 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用：現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，

9、機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。5. 在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用：?jiǎn)纹瑱C(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備與病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。1.1.4典型單片機(jī)產(chǎn)品器件廠家：美國(guó)：Intel、 Motorola、 Microchip 、Atmel荷蘭: Philips德國(guó)：Siemens日本：Nec中國(guó)：Winbond、SST1.2 課題研究的主要容單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)，主要包括系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)，硬件模

10、塊的設(shè)計(jì)，PCB電路板的成型以與系統(tǒng)仿真。其中硬件模塊的設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)模塊：數(shù)字量輸入輸出模塊，顯示接口電路，鍵盤接口電路，定時(shí)模塊，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換單元等。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)本次設(shè)計(jì)是單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)電路板的設(shè)計(jì)，其中包括：AD模塊、顯示輸出模塊、DA模塊、矩陣鍵盤模塊、AT89C51、串行通訊模塊、電源模塊、晶振復(fù)位等模塊。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位模塊AD轉(zhuǎn)換模塊單片機(jī)輸出接口模塊矩陣鍵盤模塊顯示輸出模塊DA轉(zhuǎn)換模塊圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 設(shè)計(jì)步驟1.硬件模塊設(shè)計(jì)其中包括元器件的選擇，元器件的介紹，具體的設(shè)計(jì)過(guò)程呵設(shè)計(jì)方案。2.

11、PCB板的生成3.應(yīng)用Proteus軟件進(jìn)行仿真。3 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計(jì)3.1 基于AT89C51單片機(jī)的時(shí)鐘復(fù)位電路設(shè)計(jì)AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單

12、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。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳排列如圖3.1所示。圖3.1 AT89C51引腳排列3.1.1 AT89C51單片機(jī)的主要特性與管腳說(shuō)明 AT89C51單片機(jī)的主要特性·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ·壽命：1000寫/擦循環(huán) ·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年 ·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz ·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ·128×8位部RAM ·32可編程I/O線

13、83;兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 ·5個(gè)中斷源 ·可編程串行通道 ·低功耗的閑置和掉電模式 ·片振蕩器和時(shí)鐘電路 AT89C51管腳說(shuō)明*VCC：供電電壓；*GND：接地；*P0口：P0口為一個(gè)8位漏極開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高；*P1口：P1口是一個(gè)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。P1

14、口管腳寫入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收；*P2口：P2口為一個(gè)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。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。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編

15、程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)；*P3口：P3口管腳是8個(gè)帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3.1所示：表3.1 AT89C51的一些特殊功能口口管腳備選功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.

16、7/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)。 *RST：復(fù)位輸入。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；*ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引

17、腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效；*/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。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)；*/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）；*XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入；*XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。3.1.2具體

18、設(shè)計(jì)方案時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路可以簡(jiǎn)單定義：第一就是產(chǎn)生象時(shí)鐘一樣準(zhǔn)確的振蕩電路；第二任何工作都按時(shí)間順序。用于產(chǎn)生這個(gè)時(shí)間的電路就是時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路的組成：時(shí)鐘電路一般由晶體震蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時(shí)鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時(shí)鐘電路、電子表的時(shí)鐘電路以與MP3、MP4的時(shí)鐘電路。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路的簡(jiǎn)介：為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般微機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V±5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時(shí)序數(shù)字電路，它需要穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，因此在電源上電時(shí)，只有當(dāng)VCC超過(guò)4.75V低于5.2

19、5V以與晶體振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，復(fù)位信號(hào)才被撤除，微機(jī)電路開始正常工作。復(fù)位電路主要有四種類型：（1）微分型復(fù)位電路；（2）積分型復(fù)位電路；（3）比較器型復(fù)位電路；（4）看門狗型復(fù)位電路。基本的復(fù)位方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)位，以使CPU與系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。AT89C51系列單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上，則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)按鈕復(fù)位。手動(dòng)按鈕復(fù)位需要

20、人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。單片機(jī)的最小化系統(tǒng)是指單片機(jī)能正常工作所必須的外圍元件，主要可以分成時(shí)鐘電路和復(fù)位電路，我們采用的是AT89C51芯片，它部自帶4K的FLASH程序存儲(chǔ)器，一般情況下，這4K的存儲(chǔ)空間足夠我們使用，所以我們將AT89C51芯片的第31腳固定接高電平（PCB畫板時(shí)已經(jīng)接死），所以我們只用芯片部的4K程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)的時(shí)鐘電路有一個(gè)12M的晶

21、振和兩個(gè)30P的小電容組成，它們決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為1微秒。復(fù)位電路由20UF的電容和200的電阻與一個(gè)1K的電阻組成。其時(shí)鐘復(fù)位原理圖如圖3.2所示。圖3.2 AT89C51的時(shí)鐘復(fù)位原理圖3.2 8279鍵盤/顯示器接口電路設(shè)計(jì)8279是可編程的鍵盤顯示接口芯片。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)用廣泛。8279部有鍵盤FIFO（先進(jìn)先出站）/傳感器、雙重功能的64BRAM，鍵盤控制部分可控制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。顯示器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。82

22、79鍵盤/顯示接口電路框圖如圖3.3所示。3*8鍵盤827974LS13874HC57374HC573+5V電源LED顯示器*4圖3.3 8279鍵盤/顯示接口電路框圖一8279的特點(diǎn)(1)可同時(shí)進(jìn)行鍵盤掃描與文字顯示；(2)鍵盤掃描模式(Scanned Keyboard Mode)；(3)傳感器掃描模式(Scanned Sensor Mode)；(4)激發(fā)輸入模式(Strobe Input Entry Mode)；(5)8乘8鍵盤FIFO(先進(jìn)先出)；(6)具有接點(diǎn)消除抖動(dòng)，2鍵鎖定與N鍵依此讀出模式；(7)雙排8位數(shù)或雙排16位數(shù)的顯示器；(8)右邊進(jìn)入或左邊進(jìn)入。16位字節(jié)顯示存儲(chǔ)器。二

23、8279引腳說(shuō)明*DB0DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。在CPU與8279間做數(shù)據(jù)與命令傳送；*CLK：8279的系統(tǒng)時(shí)鐘，100KHz為最佳選擇；*RESET：復(fù)位輸入線。輸入HI時(shí)可復(fù)位8279；*CS：芯片選擇信號(hào)線。當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，可將命令寫入8279或讀取8279的數(shù)據(jù)；*A0：緩沖器地址選擇線。A0=0時(shí)，讀寫一般數(shù)據(jù)；A0=1時(shí)，讀取狀態(tài)標(biāo)志位或?qū)懭朊睿?RD：讀取控制線。RD=0時(shí)，8279輸送數(shù)據(jù)到外部總線；*WR：寫入控制線。WR=0時(shí)，8279從外部總線接收數(shù)據(jù)；*IRQ：中斷請(qǐng)求。平常IRQ為L(zhǎng)O，在鍵盤模式下，每次讀取FIFO/SENSOR RAM的數(shù)據(jù)時(shí)，IRQ變

24、為HI，讀取后轉(zhuǎn)為L(zhǎng)O；在傳感器模式下，只要傳感器一有變化，就會(huì)使IRQ變?yōu)镠I，讀取后轉(zhuǎn)為L(zhǎng)O；*SL0SL3：掃描按鍵開關(guān)或傳感器矩陣與顯示器，可以是編碼模式(16對(duì)1)或解碼模式(4對(duì)1)；*RL0RL7：鍵盤/傳感器的返回線。無(wú)按鍵被按時(shí)，返回線為HI；有按鍵被按時(shí)，該按鍵的返回線為L(zhǎng)O。在激發(fā)輸入模式時(shí)，為8位的數(shù)據(jù)輸入；*SHIFT：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與其它按鍵的狀態(tài)一同儲(chǔ)存(在BIT6)，部有上拉電阻，未按時(shí)為HI，按時(shí)為L(zhǎng)O；*CNTL/STB：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與SHIFT以與其它按鍵的狀態(tài)同一儲(chǔ)存，部有上拉電阻，未按時(shí)為HI，按時(shí)為L(zhǎng)O。在激

25、發(fā)輸入模式時(shí)，作為返回線8位數(shù)據(jù)的使能引腳；*OUTA0OUTA3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(高4位)；*OUTB0OUTB3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口(低4位)；*BD：消隱輸出線。3.2.1 8279與鍵盤接口電路INTEL8279是一種通用可編程鍵盤/顯示器接口芯片，可直接與INTEL微型單片機(jī)接口，在我們?cè)O(shè)計(jì)的電路中就采用8279來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的鍵盤/顯示器擴(kuò)展功能，降低了電路的復(fù)雜度，提高了穩(wěn)定性與可靠性。8279能自動(dòng)完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。鍵盤控制部分提供一種掃描工作方式，可與64個(gè)按鍵的矩陣鍵盤連接，能對(duì)鍵盤進(jìn)行自動(dòng)掃描、自動(dòng)消抖、自動(dòng)識(shí)別出按下的鍵并給出編碼，能同時(shí)按下雙鍵或鍵實(shí)

26、行保護(hù)，其接收鍵盤上的輸入信息存入部FIFO緩沖器，并可在有鍵輸入時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷。8279將SL0SL2經(jīng)74LS138譯碼輸出后的Y0，Y1端作為鍵盤列線，RL0RL7作為鍵盤行線，用以構(gòu)成3*8陣列的鍵盤。當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279可先將按下鍵的鍵值讀入FIFO，然后向CPU發(fā)出中斷申請(qǐng)，請(qǐng)求取走數(shù)據(jù)。其鍵盤接口電路原理圖如圖3.4所示。圖3.4 鍵盤接口電路原理圖74LS138的工作原理：當(dāng)一個(gè)選通端（E1）為高電平，另兩個(gè)選通端（E2)和/(E3)）為低電平時(shí)，可將地址端（A0、A1、A2）的二進(jìn)制編碼在Y0至Y7對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。比如：A0A1A2=110時(shí)，則Y6輸出端輸出

27、低電平信號(hào)。利用 E1、E2和E3可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成32線譯碼器。若將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器。3.2.2 8279與顯示器接口8279提供了按掃描方式工作的顯示接口，其部有一個(gè)168的顯示緩沖器，能對(duì)8位或16位LED自動(dòng)進(jìn)行掃描，將顯示緩沖器的容在LED上顯示出來(lái)。每片8279只外接8位顯示器，故各自外部接了一個(gè)38譯碼器74LS138。74LS138的輸入端接8279的SL0SL2，輸出作為4個(gè)顯示器的位選線，經(jīng)另一個(gè)74HC573接顯示器接顯示器的位選線，經(jīng)另一個(gè)74HC573接顯示器的字段碼輸入端a，b，c，

28、d，e，f，g，dp，由此輸入字段碼在選中位上顯示相應(yīng)的字符。其顯示器接口電路原理圖如圖3.5所示。圖3.5 顯示器接口電路原理圖 74HC573為八進(jìn)制3態(tài)非反轉(zhuǎn)透明鎖存器。高性能硅門CMOS器件SL74HC573跟LS/AL573 的管腳一樣。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn)CMOS輸出兼容的；加上拉電阻，他們能和LS/ALSTTL輸出兼容。當(dāng)鎖存使能端LE為高時(shí)，這些器件的鎖存對(duì)于數(shù)據(jù)是透明的（也就是說(shuō)輸出同步）。當(dāng)鎖存使能變低時(shí)，符合建立時(shí)間和保持時(shí)間的數(shù)據(jù)會(huì)被鎖存。xu36755X出能直接接到CMOS，NMOS和TTL接口上。xu25805X作電壓圍：2.0V6.0V。xu20302X輸入電流：1

29、.0uA。xCMOS 器件的高噪聲抵抗特性。3.3 AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)以AT89C51為控制中心，通過(guò)74LS138譯碼器，由AD574A進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，滿足實(shí)驗(yàn)電路所需要求。其框圖如圖3.6所示。AT89C5174LS138AD574A圖3.6 A/D模塊框圖3.3.1 AD574A簡(jiǎn)介AD574A是美國(guó)模擬數(shù)字公司推出的單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，部包含有與微型計(jì)算機(jī)接口的邏輯電路，可以很方便地與多種微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連，AD574A部具有參考電壓源和時(shí)鐘電路，給用戶提供了方便。再加上其轉(zhuǎn)換速度快只有25s，外接元件少，功耗低，精度高，并且具有自動(dòng)校零和自動(dòng)極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的

30、阻容件即可構(gòu)成一個(gè)完整的A/D轉(zhuǎn)換器，具有良好的性能價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn)，使得AD574A成為目前國(guó)外應(yīng)用較多的器件之一。1.AD574A的工作原理AD574A部由兩個(gè)芯片混合集成，一片是12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565，包括高速電流源電路，激光微調(diào)精密電阻網(wǎng)絡(luò)，參考電壓源，輸出比例電阻（包括雙極性偏移電阻）。另一片是采用線性相容的集成注入邏輯I2L工藝制造的，包括低功耗逐次比較器，轉(zhuǎn)換控制電路，時(shí)鐘電路，輸出緩沖器和高分辨率的比較器等。AD574A采用逐次比較方式完成轉(zhuǎn)換。當(dāng)邏輯控制電路接到轉(zhuǎn)換指令時(shí)，立刻啟動(dòng)時(shí)鐘電路，同時(shí)將逐次比較寄存器SAR清0，這時(shí)輸入信號(hào)首先同D/A轉(zhuǎn)換器的最高位輸出的電壓相比

31、較，判斷取舍。然后在時(shí)鐘的控制下按順序進(jìn)行逐次比較，一直到A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)碼都被確定，SAR向邏輯控制電路送回結(jié)束信號(hào)事轉(zhuǎn)換結(jié)束，時(shí)鐘脈沖使輸出狀態(tài)變低。當(dāng)外部加入讀數(shù)據(jù)指令時(shí)，邏輯控制電路可以發(fā)出指令讀出數(shù)據(jù)。2.AD574A的組成部分AD574A芯片是一種28個(gè)引腳雙列直插式的芯片，其引腳功能如圖3.7所示。圖3.7 AD574A引腳功能圖AD574A由12位A/D轉(zhuǎn)換器，控制邏輯，三態(tài)輸出鎖存緩沖器，10V基準(zhǔn)電壓源四部分構(gòu)成。12位A/D轉(zhuǎn)換器可以單極性也可以雙極性的。單極性應(yīng)用時(shí)，BIPOFF接0V，雙極性時(shí)接10V。量程可以是10V也可以是20V。輸入信號(hào)在10V圍變化時(shí)，將輸

32、入信號(hào)接至10V(IN);輸入信號(hào)在20V圍變化時(shí)，將輸入信號(hào)接至20V(IN);所以量化單位相應(yīng)的就是10V/（212）和20V/（212）三態(tài)輸出鎖存緩沖器用于存放12位轉(zhuǎn)換結(jié)果D（D=0212-1）。D的輸出方式有兩種，引腳12/8=1時(shí)（8的上面有一橫杠），D的D(11)D(0)并行輸出；引腳12/8=0時(shí)（8的上面有一橫杠），D的高8位與低4位分時(shí)輸出。邏輯控制任務(wù)包括：?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)換，控制轉(zhuǎn)換過(guò)程和控制轉(zhuǎn)換結(jié)果D的輸出。CE CS(即CS上面一橫杠) R/C(C上一橫杠) 12/8（8的上面有一橫杠) A(0) 操作功能1 0 0 X 0 啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換1 0 0 0 0 啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換1

33、 0 1 1 X 輸出12位數(shù)字1 0 1 0 0 輸出高8位數(shù)字1 0 1 0 1 輸出低4位數(shù)字0 X X X X 無(wú)操作X 1 X X X 無(wú)操作3.3.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)方案A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)接口具有硬、軟件相依性。一般來(lái)說(shuō)，A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口主要考慮的是數(shù)字量輸出線的連接、ADC啟動(dòng)方式、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)處理方法以與時(shí)鐘的連接等。一個(gè)ADC開始轉(zhuǎn)換時(shí)必須加一個(gè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)，這一啟動(dòng)信號(hào)由單片機(jī)提供。對(duì)于本次設(shè)計(jì)中采用的AD574A屬于脈沖啟動(dòng)型，只要給其啟動(dòng)控制端加一個(gè)符合要求的脈沖信號(hào)即可。通常用WR和地址譯碼器的輸出經(jīng)一定的邏輯電路進(jìn)行控制。當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，ADC輸出一個(gè)

34、轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)，通知單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。單片機(jī)檢查判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束的方法一般有中斷和查詢兩種。對(duì)于中斷方式，可將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到單片機(jī)的中斷請(qǐng)求輸入線上或允許的I/O接口的相應(yīng)引腳，作為中斷請(qǐng)求信號(hào)；對(duì)于查詢方式，可把轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)經(jīng)三態(tài)門送到單片機(jī)的某一位I/O口線上，作為查詢狀態(tài)信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換的令一個(gè)重要連接信號(hào)是時(shí)鐘，其頻率是決定芯片轉(zhuǎn)換速度的基準(zhǔn)。整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程都是在時(shí)鐘的作用下完成的。A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘的提供方法有兩種：一是由芯片部提供（如AD574A），一般不許外加電路；另一種是由外部提供，有的用單獨(dú)的振蕩電路產(chǎn)生，更多的則把單片機(jī)輸出時(shí)鐘經(jīng)分頻后送到A/D轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)時(shí)

35、鐘端。A/D轉(zhuǎn)換電路的實(shí)現(xiàn)如圖3.8所示，電路中AD574A進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，741進(jìn)行信號(hào)的整形和濾波。圖3.8 A/D轉(zhuǎn)換模塊原理圖3.4 D/A轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)以AT89C51為控制中心，通過(guò)74LS138譯碼器，由DAC0832進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，滿足實(shí)驗(yàn)電路所需要求。其框圖如圖3.9所示。AT89C5174LS138DAC0832圖3.9 D/A模塊框圖3.4.1 DACO832簡(jiǎn)介DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換

36、電路與轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。1.DAC0832的主要參數(shù)特性如下： * 分辨率為8位；* 電流穩(wěn)定時(shí)間1us；* 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；* 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；* 單一電源供電（+5V+15V）；* 低功耗，20mW。2.DAC0832結(jié)構(gòu)* D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；* ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；* CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；* WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器

37、狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存；* XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；* WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR2、XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換。* IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的容線性變化；* IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；* Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；* Vcc：電源輸入端，V

38、cc的圍為+5V+15V；* VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的圍為-10V+10V；* AGND：模擬信號(hào)地；* DGND：數(shù)字信號(hào)地。3.DAC0832的工作方式根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。DAC0832引腳功能電路應(yīng)用原理圖DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路有兩級(jí)輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、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)。所以這個(gè)芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖：

39、D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，可通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò)RFB端引用片固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機(jī)電路連接。3.4.2 具體方案設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)有：分辨率、轉(zhuǎn)換精度、偏移量和穩(wěn)定時(shí)間。D/A轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)地址譯碼電路、讀寫控制電路，選擇DA轉(zhuǎn)換器件和必要譯碼控制器件，DA轉(zhuǎn)換器通道擴(kuò)展的設(shè)計(jì)。D/A轉(zhuǎn)換電路的實(shí)現(xiàn)如圖3.10所示，電路中DAC0832進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換，741進(jìn)行信號(hào)的整形和濾波,LED顯示。圖3.10 D/A轉(zhuǎn)換模塊原理圖3.5 LED燈模塊設(shè)計(jì)3

40、.5.1 74LS04簡(jiǎn)介 74LS04是六倒相器，適合與MCS-51系列單片機(jī)結(jié)合。1.74LS04基本特性供電電壓：4.75V5.25V；輸出高電平電流：-0.4mA；輸出低電平電流：8mA。2.74LS04引腳圖如圖3.11所示。圖3.11 74LS04引腳圖3.5.2 具體方案設(shè)計(jì)由CPU即AT89C51單片機(jī)經(jīng)74LS04六倒相器控制8個(gè)發(fā)光二極管的亮滅，實(shí)現(xiàn)輸入輸出電路，構(gòu)成LED模塊。其原理圖如圖3.11所示。圖3.11 LED燈模塊原理圖3.6 單片機(jī)輸出接口模塊設(shè)計(jì)3.6.1 8155芯片簡(jiǎn)介8155是2048位靜態(tài)存與I/O端口和定時(shí)器各引腳功能說(shuō)明如下：*RST：復(fù)位信號(hào)

41、輸入端，高電平有效。復(fù)位后，3個(gè)I/O口均為輸入方式；*AD0AD7：三態(tài)的地址/數(shù)據(jù)總線。與單片機(jī)的低8位地址/數(shù)據(jù)總線（P0口）相連單片機(jī)與8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過(guò)這個(gè)總線口傳送的；*RD：讀選通信號(hào)，控制對(duì)8155的讀操作，低電平有效；*WR：寫選通信號(hào)，控制對(duì)8155的寫操作，低電平有效；*CE：片選信號(hào)線，低電平有效；*IO/M ：8155的RAM存儲(chǔ)器或I/O口選擇線。當(dāng)IO/M 0時(shí)，則選擇8155的片RAM，AD0AD7上地址為8155中RAM單元的地址（00HFFH）；當(dāng)IO/M 1時(shí)，選擇 8155的I/O口，AD0AD7上的地址為8155 I/O口

42、的地址；*ALE：地址鎖存信號(hào)。8155部設(shè)有地址鎖存器，在ALE的下降沿將單片機(jī)P0口輸出的低8位地址信息與I/O 的狀態(tài)都鎖存到8155部鎖存器。因此，P0口輸出的低8位地址信號(hào)不需外接鎖存器；*PA0PA7：8位通用I/O口，其輸入、輸出的流向可由程序控制；*PB0PB7：8位通用I/O口，功能同A口；*PC0PC5：有兩個(gè)作用，既可作為通用的I/O口，也可作為PA口和PB口的控制信號(hào)線，這些可通過(guò)程序控制；*TIMER IN：定時(shí)/計(jì)數(shù)器脈沖輸入端；*TIMER OUT：定時(shí)/計(jì)數(shù)器輸出端；*VCC：5V電源。3.6.2 8255芯片簡(jiǎn)介8255是Intel公司生產(chǎn)的可編程并行I/O接

43、口芯片，有3個(gè)8位并行I/O口。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的3個(gè)總線接口，即數(shù)據(jù)線、地址線、控制線接口。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255部結(jié)構(gòu)分為3個(gè)部分：與CPU連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。8255特性：(1)一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口。(2)具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即3組8位

44、的I/O口為PA口,PB口和PC口。它們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口與C口(高4位,PC4PC7),B組包括B口與C口(低4位,PC0PC3)。A組可設(shè)置為基本的I/O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式；B組只能設(shè)置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定。8255引腳功能：*RESET：復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有I/O口均被置成輸入方式；*CS：芯片選擇信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中，允許8255與CPU進(jìn)行通訊；/CS=1時(shí),8

45、255無(wú)法與CPU做數(shù)據(jù)傳輸；*RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/RD=0且/CS=0時(shí),允許8255通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息，即CPU從8255讀取信息或數(shù)據(jù)；*WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255；*D0D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送；*PA0PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器；*PB0PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I

46、/O鎖存器， 一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器；*PC0PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器， 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。端口C可以通過(guò)工作方式設(shè)定而分成2個(gè)4位的端口， 每個(gè)4位的端口包含一個(gè)4位的鎖存器，分別與端口A和端口B配合使用，可作為控制信號(hào)輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口；*A1,A0:地址選擇線,用來(lái)選擇8255的PA口,PB口,PC口和控制寄存器。當(dāng)A1=0,A0=0時(shí),PA口被選擇；當(dāng)A1=0,A0=1時(shí),PB口被選擇；當(dāng)A1=1,A0=0時(shí),PC口被選擇；當(dāng)A1=1.A0=1時(shí),控制寄存器被選擇。3.6.3 具體設(shè)計(jì)方案由AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，經(jīng)74LS245地

47、址總線驅(qū)動(dòng)，由8155和8255進(jìn)行輸出，其原理圖如圖3.12所示。圖3.12 單片機(jī)輸出接口模塊設(shè)計(jì)圖4 Proteus系統(tǒng)仿真4.1 Proteus軟件簡(jiǎn)介Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)與外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)與外圍器件的工具。雖然目前國(guó)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真

48、，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。4.1.1 Proteus軟件功能特點(diǎn)Proteus軟件具有其它EDA工具軟件的功能。這些功能是：（1）原理布圖（2）PCB自動(dòng)或人工布線（3）SPICE電路仿真革命性的特點(diǎn)：（1）

49、互動(dòng)的電路仿真用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。（2）仿真處理器與其外圍電路可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示與輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。4.1.2 Proteus的功能模塊具有4大功能模塊（1）智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS）豐富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自

50、動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間；支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。（2）完善的電路仿真功能（Prospice）* ProSPICE混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真；* 超過(guò)27000個(gè)仿真器件：可以通過(guò)部原型或使用廠家的SPICE文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，Labcenter也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件；* 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線

51、性脈沖、音頻（使用wav文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入；* 豐富的虛擬儀器：13種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì)/計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等；* 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)；* 高級(jí)圖形仿真功能（ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失

52、真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析；（3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（VSM）* 支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器；* 支持通用外設(shè)模型：如字符LCD模塊、圖形LCD模塊、LED點(diǎn)陣、LED七段顯示模塊、鍵盤/按鍵、直流/步進(jìn)/伺服電機(jī)、RS232虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其COMPIM（COM口物理接口模型）還可以使仿真電路通過(guò)PC機(jī)串口和外部

53、電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通訊；*實(shí)時(shí)仿真：支持UART/USART/EUSARTs仿真、中斷仿真、SPI/I2C仿真、MSSP仿真、PSP仿真、RTC仿真、ADC仿真、CCP/ECCP仿真；* 編譯與調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯/編譯/源碼級(jí)仿真，帶8051、AVR、PIC的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如IAR、Keil和Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試；（4）實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)* 原理圖到PCB的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入ARES的PCB設(shè)計(jì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)；*先進(jìn)的自動(dòng)布局/布線功能：支持器件的自動(dòng)

54、/人工布局；支持無(wú)網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理；* 完整的PCB設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì)16個(gè)銅箔層，2個(gè)絲印層，4個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D 可視化預(yù)覽；*多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括Gerber文件的導(dǎo)入或?qū)С?，便利與其它PCB設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如protel）和PCB板的設(shè)計(jì)和加工。4.2 應(yīng)用電路板實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)控制4.2.1 硬件設(shè)計(jì)1.主要元器件（1）單片機(jī)（AT89C51）；（2）運(yùn)放（ULN2003A）；（3）電阻（MINRES10K）；（4）按鈕（BUTTON）；（5）電容（

55、CAP）；（6）晶振（CRYSTAL）；（7）單極性步進(jìn)電機(jī)（MOTOR.STEPPER）；（8）反相器（74LS04）。2電路原理圖電路原理圖如圖4.1所示。電路中有3個(gè)按鍵：STOP鍵使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；FOR鍵控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；REV鍵控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。按鍵分別1.0P1.2引腳上，作為控制信號(hào)的輸入端，輸出端采用ULN2003驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向。圖4.1 硬件設(shè)計(jì)電路原理圖4.2.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) ORG 0 NOP CALL DLYSTOP:ORL P2，#0FFHLOOP:JNB P1.0，F(xiàn)OR2 JNB P1.1，REV2 JNB P1.2，STP1 JMP LOOPFOR:MOV R0，#0FOR1:MOV A,R0 MOV DPTR,#TAB MOVC A,A+DPTR JZ FOR MOV P2，A JNB P1.2，STP1 JNB P1.1，REV2 ACALL DLY INC R0 JMP FOR1REV:MOV R0