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与MCS-51兼容
4K字节可编程FLASH存储器
寿命:
1000写/擦循环
数据保留时间:
10年
全静态工作:
0Hz-24MHz
三级程序存储器锁定
128×
8位内部RAM
32可编程I/O线
两个16位定时器/计数器
5个中断源
可编程串行通道
低功耗的闲置和掉电模式
片内振荡器和时钟电路
4.1.2管脚说明
VCC:
供电电压。
GND:
接地。
P0口:
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。
当P0口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的低八位。
在FIASH编程时,P0口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须接上拉电阻。
P1口:
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时,P1口作为低八位地址接收。
P2口:
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。
作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示:
口管脚备选功能
P3.0RXD(串行输入口)
P3.1TXD(串行输出口)
P3.2/INT0(外部中断0)
P3.3/INT1(外部中断1)
P3.4T0(计时器0外部输入)
P3.5T1(计时器1外部输入)
P3.6/WR(外部数据存储器写选通)
P3.7/RD(外部数据存储器读选通)
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:
复位输入。
当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:
当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。
在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。
在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是:
每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时,ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。
另外,该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。
/PSEN:
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP:
当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;
当/EA端保持高电平时,此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。
XTAL1:
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2:
来自反向振荡器的输出
4.1.3AT89C51的最小电路
图2AT89C51最小电路图
4.2A/D转换器设计
ADC0808是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。
其内部有一个8通道多路开关,它可以根据地址码锁存译码后的信号,只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。
4.2.1内部结构
ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器,它有8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器。
图3ADC0808内部结构图4ADC0808引脚结构图
4.2.2引脚功能
ADC0808芯片有28条引脚,采用双列直插式封装,如图4所示。
各引脚功能如下:
1~5和26~28(IN0~IN7):
8路模拟量输入端。
8、14、15和17~21:
8位数字量输出端。
22(ALE):
地址锁存允许信号,输入,高电平有效。
6(START):
A/D转换启动脉冲输入端,输入一个正脉冲(至少100ns宽)使其启动(脉冲上升沿使0809复位,下降沿启动A/D转换)。
7(EOC):
A/D转换结束信号,输出,当A/D转换结束时,此端输出一个高电平(转换期间一直为低电平)。
9(OE):
数据输出允许信号,输入,高电平有效。
当A/D转换结束时,此端输入一个高电平,才能打开输出三态门,输出数字量。
10(CLK):
时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
12(VREF(+))和16(VREF(-)):
参考电压输入端
11(Vcc):
主电源输入端。
13(GND):
地。
23~25(ADDA、ADDB、ADDC):
3位地址输入线,用于选通8路模拟输入中的一路。
4.2.3ADC0808与单片机连接的电路设计
ADC0808通过中断方式与AT89C51单片机的硬件接口电路如图5所示(为了提高单片机CPU的利用率一般采用中断法)
图5ADC0808中断方式AT89C51单片机的硬件接口电路
4.3D/A转换器设计
DAC0830是8分辨率的D/A转换集成芯片。
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。
4.3.1DAC0830的主要工作特性
分辨率为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,20mW。
4.3.2引脚功能
D10~D17:
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;
WR2:
DAC寄存器选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。
由WR2、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:
反馈信号输入线,改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度;
Vcc:
电源输入端,Vcc的范围为+5V~+15V;
VREF:
基准电压输入线,VREF的范围为-10V~+10V;
AGND:
模拟信号地;
DGND:
数字信号地。
图6DAC0830引脚
4.3.3DAC0830与单片机连接的电路设计
DAC0830与单片机连接如图7所示
图7DAC0830与单片机连接的电路
4.4显示装置
由于LCD液晶显示器具有功耗低、体积小、重量轻、超薄等诸多其他显示器无法比拟的优点,已广泛应用于各种智能型仪表和低功耗电子产品中。
4.4.1LM032L的管脚功能
1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD,多出来的2条线是背光电源线VCC(15脚)和地线GND(16脚),其控制原理与14脚的LCD完全一样
图8LM032L管脚图
引脚
符号
功能说明
1
VSS
一般接地
2
VDD
接电源(+5V)
3
V0
液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
4
RS
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5
R/W
R/W为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
6
E
E(或EN)端为使能(enable)端,下降沿使能。
7
DB0
底4位三态、双向数据总线0位(最低位)
8
DB1
底4位三态、双向数据总线1位
9
DB2
底4位三态、双向数据总线2位
10
DB3
底4位三态、双向数据总线3位
11
DB4
高4位三态、双向数据总线4位
12
DB5
高4位三态、双向数据总线5位
13
DB6
高4位三态、双向数据总线6位
14
DB7
高4位三态、双向数据总线7位(最高位)(也是busyflag)
表1LM03L管脚表
4.4.2显示器与8031电路的连接设计
图9显示器连线图
4.5外部键盘
键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传送命令等功能,是人工干预单片机的主要手段。
这里我使用独立式键盘电路,独立键盘:
编程简单。
所用键盘是一种常开型按钮开关,常态时,键盘的两个触点处于断开状态;
按下时,两个触点闭合。
通过按键在常态与被按下时的通断,操作人员就可以通过键盘向微控制系统输入数据或者控制命令等,从而实现简单的人机通信。
图10连接原理图图11实际连接图
其中,S2是用于进入键盘调节模式和退出键盘调节模式;
S3是用于增加上限值;
S4用于减小上限值;
S5用于增加下限值;
S6用于减小下限值。
4.6声光报警电路
当传感器所采集的信息通过单片机处理,如果超过设置的上限值或低于下限值时,蜂鸣器进行报警,红灯亮起。
其电路图如图12所示。
图12声光报警电路图
4.7上位机通讯
MCS-51单片机有一个可编程的串行接口,它是一个全双工的通信端口,可以同时接收和发送数据。
串行通信接口的优点在于使用较少的传输线即可完成数据的传输。
4.7.1设计原理
RS-232C是异步通信中应用最广的标准串行接口,它定义了数据终端设备和数据通信设备之间的串行接口标准。
目前,PC机都配有标准的RS-232接口,RS-232标准规定了25针连接器,但在实际应用中并不一定用到RS-232的全部信号线,所以,PC机配置的都是9针“D”型连接器。
下图为RS-232的“D”型9针插头的引脚定义。
图13“D”型9针插头引脚定义
9个引脚的功能见表2
引脚号
方向
功能
DCD
输入
数据载体检测
TXD
输出
发送数据
RXD
接收数据
DTR
数据终端准备好
GND
信号地
DSR
数据通信设备准备好
RTS
请求发送
CTS
清除发送
RI
振铃指示
表29针MAX-232接口引脚图
4.7.2上位机通信的的实现
这里我使用MAX232实现TTL/RS-232之间的电平转换,图13是MAX232与0832和CONN-D9F的连接电路
图14通过MAX232连接0830与CONN-D9F
4.8基于AT98C51单片机的总系统仿真图
5.系统软件设计
详细请见AI图纸
6.结论
通过这次设计,我加深了对《计算机控制系统》这门课的了解,在查资料的过程中了解了各种芯片的作用和特点,尤其是对单片机的了解,懂得了如何将已学到的知识运用到实际中去,加深了对课本知识的理解,也学到了一些在课本中学不到的知识。
在设计的过程中我们克服了各种困难,了解了科研的艰辛,也培养了我们查阅资料自学的能力,使我们的学习能力和适应能力得到了提高
参考文献:
[1]姜学军.计算机控制技术.清华大学出版社,2006
[2]陈永禄,张莉.基于单片机的温度控制系统设计与实现.现代电子技术,2015,38
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[3]陈振伟.基于单片机的温度控制系统的研究与实现.长沙大学学报,2015,29
(2):
54-56
[4]张玲丽.基于单片机的LCD数字电流表的设计与实现.微型机与应用,2015,34(5):
32-34
[5]黄于欣,杜远坤.基于AT89S51单片机的瓦斯检测报警装置设计.煤矿机械,2015,36
(2):
42-43
课程设计报告
学生姓名:
于浩涵
学号:
201230701032
学院:
自动化工程学院
班级:
自动123班
题目:
计算机控制系统
指导教师:
王秋平姜文娟职称:
副教授讲师
2015年7月2日
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- 计算机控制 系统 课程设计
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