二極管的伏安特性曲線畢業(yè)論文

1、南 昌 工 程 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文) 信息工程學(xué)院 系（院） 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 二極管伏安特性曲線測試儀 學(xué)生姓名： 林世遠(yuǎn) 班 級：13應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)2班 學(xué) 號： 2013010656 指導(dǎo)教師： 錢立峰 完成日期 2016 年 5 月 25 日Nanchang Institute of TechnologyGraduation ThesisTitle Diode volt ampere characteristic curve measuring instrument Name Lin Shiyuan Major Application of elec

2、tronic technology Student No. 2013010656 Advisor Qian Lifeng Date May. 25th, 2016 Department of Information Engineering 二極管伏安特性曲線測試儀Diode volt ampere characteristic curve measuring instrument 總計 畢業(yè)設(shè)計（論文） 60 頁 表 格 9 個 插 圖 21 幅摘要 本文提出了一種關(guān)于二極管伏安特性曲線的測試電路，在本文設(shè)計中主要涉及二極管的正向的伏安特性曲線測試的設(shè)計思路。該設(shè)計電路的硬件方面主要STC12

3、C5A60S2組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)，V/I轉(zhuǎn)換電路模塊，DA轉(zhuǎn)換電路模塊，單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換模塊，放大電路及LCD12864顯示電路組成。 主要的思路是通過TLV5616組成的DA轉(zhuǎn)換電路與其設(shè)定的參考電壓得出的相關(guān)的模擬電壓，再經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路后得到通過二極管的電壓，該電壓再經(jīng)過放大電路的相應(yīng)放大若干倍輸入到單片機(jī)內(nèi)部的AD進(jìn)行采集，最后在LCD12864顯示屏上顯示出相應(yīng)的特性。該設(shè)計方案實(shí)現(xiàn)了比較客觀的展現(xiàn)出二極管的伏安特性，具有直觀性，方便性和實(shí)用性。 關(guān)鍵詞： 二極管伏安特性 ； V/I轉(zhuǎn)換電路 ； LCD12864 ； TLV5616Abstract This paper pr

4、oposes a about diode volt-ampere characteristic curve of the test circuit, in this paper, mainly involved in the design of positive volt-ampere characteristic curve of the diode test design ideas. The design of the hardware circuit is mainly composed of single chip microcomputer minimum system compo

5、sed of STC12C5A60S2, V/I conversion circuit module, DA conversion circuit module, MCU internal AD conversion module, amplifying circuit and LCD12864 display circuit. Main idea is through DA conversion circuit composed of TLV5616 is related to its set the reference voltage of the analog voltage, and

6、then after the V/I conversion circuit to get through the diode current, the current through the amplifier circuit to the corresponding amplifier to capture several times the input to the single chip microcomputer internal AD, the last on the LCD12864 screen shows the corresponding features. This des

7、ign has realized the relatively objective display volt-ampere characteristics of diode, intuitive, convenient and practical. Key Words: Diode volt-ampere characteristic; V/I conversion circuit; LCD12864; TLV5616;南 昌 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書一、畢業(yè)設(shè)計(論文)題目： 二極管伏安特性曲線測試儀二、畢業(yè)設(shè)計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設(shè)計技術(shù)要求：要求如下：1、 設(shè)計V

8、/I轉(zhuǎn)換模塊，要求輸出電流步進(jìn)可以達(dá)到1ma，精度<=1%；2、 設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量；3、 設(shè)計單片機(jī)的最小系統(tǒng)，要求含有LCD顯示模塊；4、 編寫D/A轉(zhuǎn)換程序。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量；5、 利用單片機(jī)內(nèi)部A/D采樣二極管的兩端電壓，編寫相應(yīng)的A/D采樣程序；6、 編寫LCD驅(qū)動程序；7、 編寫程序，能在LCD上顯示二極管的正向伏安特性曲線，并具有單點(diǎn)檢測的功能；3、 畢 業(yè) 設(shè)計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： 11月30日12月06日 文獻(xiàn)閱讀、資料整理、系統(tǒng)總體設(shè)計； 12月07日12月13日 完成硬件電路的設(shè)計與調(diào)試； 12月14日12月20日 軟件系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)

9、試； 12月21日12月27日 電路仿真及繪制印制板圖；制版、焊接、調(diào)試及完善； 12月28日01月03日 撰寫畢業(yè)設(shè)計論文，完成初稿； 01月04日05月21日 修改并完成論文。四 、主 要參考資料：1宏晶科技.增強(qiáng)型8051單片機(jī)開發(fā)技術(shù)2王小娟.數(shù)控直流電流源中V/I轉(zhuǎn)換電路的實(shí)現(xiàn)方法3TLV5616數(shù)據(jù)手冊4控制器ST7920-LCD12864液晶顯示模塊技術(shù)手冊5周雪.模擬電子技術(shù)M西安: 西安電子科技大學(xué)出版社6單片機(jī)開發(fā)環(huán)境Vision4的開發(fā)指南M. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社7郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程:電子工業(yè)出版社出版8新編單片機(jī)原理與應(yīng)用（第二版）.西安電子科

10、技大學(xué)出版社，2007.29張萌.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實(shí)例M. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.710樓然苗.單片機(jī)課程設(shè)計指導(dǎo)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.7 信息工程學(xué)院 應(yīng)用電子技術(shù) 專業(yè) 13級 （2） 班學(xué)生： 林世遠(yuǎn) 學(xué)號：2013010656 日期： 自 2015 年 11 月 30 日至 2016 年 5 月 21 日指導(dǎo)教師： 錢立峰 助理指導(dǎo)教師(并指出所負(fù)責(zé)的部分)：教研室： 電子信息樓B307 教研室主任： 王穎 71序言 本文設(shè)計以測試二極管的正向伏安特性曲線為目標(biāo)，通過LCD12864顯示出相應(yīng)的伏安特性，使我們能夠比較直觀地觀察到二極管的特性，此

11、設(shè)計以 Keil, Proteus, Altium Designer等軟件作為平臺，以STC系列單片機(jī)的應(yīng)用作為基礎(chǔ)，設(shè)計了以STC12C5A60S2作為中央處理單元，采集二極管兩端的模擬電壓，即是經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換電路，V/I轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換而來的電流通過二極管兩端的模擬電壓再經(jīng)過放大電路的適當(dāng)放大并最終輸入到單片機(jī)內(nèi)部AD進(jìn)行采集，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后在LCD12864上顯示出相應(yīng)的特性。 本文總共分為五章來具體介紹整個畢業(yè)設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容和過程，首先，第一章的是緒論，簡單的論述設(shè)計的要求及任務(wù)，設(shè)計的目標(biāo)，二極管及其特性等。第二章是系統(tǒng)設(shè)計，主要是討論二極管伏安特性曲線測試儀的總體設(shè)計思想。第三章是硬件設(shè)計

12、電路部分，是本次設(shè)計的重中之重，主要是講解各部分的工作原理。第四章是軟件設(shè)計部分，通過本章可以比較直觀地了解程序軟件設(shè)計。第五章是系統(tǒng)調(diào)試和仿真，由于本次設(shè)計的特殊性，并不能進(jìn)行相應(yīng)的仿真，故此只能進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，在本章中將會看到兩種不同的二極管顯示伏安特性曲線的效果。在本設(shè)計的最后，將是結(jié)論、致謝和附錄。由于時間倉促和本人能力有限，若有錯誤之處，敬請原諒！目 錄摘要.Abstract.序言.第一章 緒論1.1 設(shè)計的要求及任務(wù).11.2 設(shè)計的目標(biāo).11.3 二極管簡述及工作原理.11.4 二極管的特性.21.5 常見的二極管類型及符號.3第二章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 整體設(shè)計思想.52.2 系統(tǒng)總

13、體構(gòu)圖.52.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計.6第三章 硬件電路設(shè)計3.1 單片機(jī)的介紹3.1.1 STC12C5A60S2的簡述.73.1.2 STC12C5A60S2單片機(jī)與普通51單片機(jī)的區(qū)別.103.1.3 STC12C5A60S2內(nèi)部AD的工作原理.113.2單片機(jī)最小系統(tǒng).133.3液晶顯示模塊的概述3.3.1 LCD12864的模塊簡述.143.3.2 LCD12864的模塊引腳說明.143.3.3 LCD12864接口時序簡述.153.3.4 LCD12864連接圖.173.4數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊3.4.1電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器-TLV5616 .173.4.2數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路原理圖.193.4

14、.3數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路工作原理.203.5 V/I轉(zhuǎn)換模塊3.5.1運(yùn)算放大器OPA2335的簡述.203.5.2 V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖.203.5.3 V/I轉(zhuǎn)換電路工作原理簡述.213.6 運(yùn)算放大電路模塊3.6.1運(yùn)算放大器OPA335 的簡述.213.6.2運(yùn)算放大電路原理圖.223.6.3運(yùn)算放大電路原理簡述.22第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1程序流程圖及子程序的設(shè)計 .24第五章 系統(tǒng)調(diào)試與仿真5.1系統(tǒng)調(diào)試及實(shí)物圖.28總結(jié).30 參考文獻(xiàn).31 致謝.32 附錄：附錄1：電路原理圖.33 附錄2：電路PCB圖.34附錄3：源程序代碼.35第一章 緒論1.1 設(shè)計的要求及任務(wù) 1.設(shè)

15、計V/I轉(zhuǎn)換模塊，要求輸出電流步進(jìn)可以達(dá)到1ma，精度<=1%； 2.設(shè)計D/A轉(zhuǎn)換模塊，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量； 3.設(shè)計單片機(jī)的最小系統(tǒng)，要求含有LCD顯示模塊； 4.編寫D/A轉(zhuǎn)換程序，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量； 5.利用單片機(jī)內(nèi)部A/D采樣二極管的兩端電壓，編寫相應(yīng)的A/D采樣程序； 6.編寫LCD驅(qū)動程序； 7.編寫程序，能在LCD上顯示二極管的正向伏安特性曲線，并具有單點(diǎn)檢測的功能；1.2 設(shè)計的目標(biāo) 本次的設(shè)計主要的目的是為了檢測非線性器件的正向的伏安特性曲線，而對于一般的非線性器件，通常我們會選擇二極管，因此我們將探討二極管兩端所加的電壓和流過的電流的關(guān)系，即是測試二極管的伏安

16、特性曲線，并且在LCD上顯示出對應(yīng)的伏安特性曲線。1.3 二極管簡述及工作原理 二極管是最常用的電子元件之一，它最大的特性就是單向?qū)щ?，也就是電流只可以從二極管的一個方向流過，二極管的作用有整流電路，檢波電路，穩(wěn)壓電路，各種調(diào)制電路，主要都是由二極管來構(gòu)成的，其原理都很簡單，正是由于二極管等元件的發(fā)明，才有我們現(xiàn) 在豐富多彩的電子信息世界的誕生，既然二極管的作用這么大那么我們應(yīng)該如何去檢測這個元件呢，其實(shí)很簡單只要用萬用表打到電阻檔測量一下反向電阻如果很小就說明這個二極管是壞的，反向電阻如果很大這就說明這個二極管是好的。對于這樣的基礎(chǔ)元件我們應(yīng)牢牢掌握住他的作用原理以及基本電路，這樣才能為以后

17、的電子技術(shù)學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。工作原理： 晶體二極管為一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時，由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流

18、，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。1.4 二極管的特性特性曲線：與PN結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦杂姓螂妷?，?dāng)電壓值較小時，電流極??；當(dāng)電壓超過0.6V時，電流開始按指數(shù)規(guī)律增大，通常稱此為二極管的開啟電壓；當(dāng)電壓達(dá)到約0.7V時，二極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，通常稱此電壓為二極管的導(dǎo)通電壓，用符號UD表示。對于鍺二極管，開啟電壓為0.2V，導(dǎo)通電壓UD約為0.3V。在二極管加有反向電壓，當(dāng)電壓值較小時，電流極小，其電流值為反向飽和電流IS。當(dāng)反向電壓超過某個值時，電流開始急劇增大，稱之為反向擊穿，稱此電壓為二極管的反向擊穿電壓，用符號UBR表示。不同型號的二極管的

19、擊穿電壓UBR值差別很大，從幾十伏到幾千伏。硅二極管典型伏安特性曲線如下圖1.4所示： 圖1.4（硅二極管典型伏安特性曲線圖）正向特性：    正向特性曲線如圖1.4中第一象限所示。    在起始階段(OA)，外加正向電壓很小，二極管呈現(xiàn)的電阻很大，正向電流幾乎為零，曲線OA段稱為死區(qū)。使二極管開始導(dǎo)通的臨界電壓稱為開啟電壓，通常用U。表示，一般硅二極管的開啟電壓約為0.5 V，鍺二極管的開啟電壓約為0.2 V。    當(dāng)正向電壓超過開啟電壓后，電流隨電壓的上升迅速增大，二極管電阻變得很小，進(jìn)入正向?qū)?/p>

20、態(tài)。AB段曲線較陡直，電壓與電流的關(guān)系近似為線性，AB段稱為導(dǎo)通區(qū)。導(dǎo)通后二極管兩端的正向電壓稱為正向壓降（或管壓降），這個電壓比較穩(wěn)定，幾乎不隨流過的電流大小而變化。一般硅二極管的正向壓降約為0.7 V，鍺二極管的正向壓降約為0.3 V。反向特性： 反向特性曲線如圖1.4第三象限所示。    二極管加反向電壓時，在起始的一段范圍內(nèi)(OC)，只有很少的少數(shù)載流子，也就是很小的反向電流，且不隨反向電壓的增加而改變，稱為反向飽和電流或反向漏電流。OC段稱反向截止區(qū)。一般硅管的反向電流為0.1uA，鍺管為幾十微安。注意：反向飽和電流隨溫度的升高而急劇增加，硅管的反向飽和

21、電流要比鍺管的反向飽和電流小。在實(shí)際應(yīng)用中，反向電流越小，二極管的質(zhì)量越好。    當(dāng)反向電壓增大到超過某一值時（圖1.4中C點(diǎn)），反向電流急劇增大，這一現(xiàn)象稱為反向擊穿，所對應(yīng)的電壓稱為反向擊穿電壓，用UBR表示。反向擊穿有兩種類型：    電擊穿：PN結(jié)未損壞，斷電即恢復(fù)。    熱擊穿：PN結(jié)燒毀。    電擊穿是可逆的，反向電壓降低后二極管仍恢復(fù)正常。因此，電擊穿往往被人們所利用（如穩(wěn)壓管）。而熱擊穿則是電擊穿時沒有采取適當(dāng)?shù)南蘖鞔胧?，?dǎo)致電流大，電壓高，使管子過熱造

22、成永久性損壞。因此，工作時應(yīng)避免二極管的熱擊穿。1.5 常見的二極管類型二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。根據(jù)其不同用途，可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二極管、旋轉(zhuǎn)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。面接觸型二極管

23、的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。常見的二極管符號如下圖1.5所示：圖1.5（常見的二極管符號）第二章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 設(shè)計的整體思想 由于本設(shè)計要進(jìn)行需要比較高的精準(zhǔn)度，所以需要比較高的抗干擾能力以免在進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換等較高精度轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)不必要的錯誤，所以抗干擾電路和濾波電路在本電路中較為常見。主要的設(shè)計思路是通過tlv5616進(jìn)行DA轉(zhuǎn)換輸出模擬電壓，輸入到相應(yīng)的V/I轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)換，得到的模擬電流通過二極管兩

24、端得到二極管兩端的電壓再經(jīng)過放大電路的放大并最終輸入到單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理在LCD12864上顯示出相應(yīng)的二極管伏安特性曲線。本設(shè)計是基于二極管的伏安特性曲線測試儀，包括硬軟件的設(shè)計與調(diào)試。軟件部分通過對C語言的學(xué)習(xí)和單片機(jī)知識的了解，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)編寫出單片機(jī)程序。硬件電路部分分為六大塊：包括數(shù)據(jù)的DA轉(zhuǎn)換電路、AD轉(zhuǎn)換電路、放大電路的處理以及顯示電路等。2.2 系統(tǒng)總體構(gòu)圖 硬件電路部分分別為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、DA轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路、LCD12864顯示電路、放大電路等，下圖2.2為系統(tǒng)的總框圖：LCD12864顯示電路模塊 電源模塊STC12C5A60S2 單片機(jī) T

25、LV5616 DA轉(zhuǎn)換電路模塊放大電路模塊V/I轉(zhuǎn)換電路 圖2.2（系統(tǒng)的總框圖）2.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計電源模塊： 由于本電路采用的是外部電源供電模塊，一般只需滿足+5V供電即可。D/A轉(zhuǎn)換模塊：D/A轉(zhuǎn)換模塊（TLV5616），主要功能是將數(shù)字信號經(jīng)過與參考電壓的比較輸出的相應(yīng)的模擬電壓信號，得到模擬電壓信號后輸入到后面V/I轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。V/I轉(zhuǎn)換電路： V/I轉(zhuǎn)換電路模塊，主要功能是將從DA轉(zhuǎn)換模塊得到的模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的模擬電流，注意此時得到的模擬電流被相應(yīng)縮小為原來的模擬電壓的1/39，因此需要將轉(zhuǎn)換得到的模擬電流輸入到下一個電路模塊進(jìn)行放大。放大電路： 該電路的

26、主要功能是將得到的模擬電壓信號進(jìn)行放大，放大后的信號將輸入到單片機(jī)的內(nèi)部AD進(jìn)行轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理。顯示模塊： 利用帶中文字庫的LCD12864進(jìn)行顯示，將得到的單片機(jī)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時顯示并畫出對應(yīng)的曲線。單片機(jī)模塊： 本設(shè)計使用的是STC12C5A60S2單片機(jī)，該單片機(jī)內(nèi)部有AD轉(zhuǎn)換模塊。第三章 硬件電路設(shè)計3.1.單片機(jī)的簡述STC12C5A60S2STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM

27、,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場合。1.增強(qiáng)型8051 CPU，1T，單時鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051;2.工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V-3.3V(5V單片機(jī))STC12LE5A60S2系列工作電壓：3.6V-2.2V(3V單片機(jī));3.工作頻率范圍：0 - 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0420MHz;4.用戶應(yīng)用程序空間8K /16K / 20K / 32K / 40K / 48K / 52K / 60K / 62K字節(jié);5.通用I/O口(36/40/44個)，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051

28、傳統(tǒng)I/O口)，可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不要超過120ma;6.ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口(P3.0/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片;7.有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM無內(nèi)部EEPROM);8.內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路(外部晶體12M以下時，復(fù)位腳可直接1K電阻到地);9.外部掉電檢測電路:在P4.6口有一個低壓門檻比較器，5V單片機(jī)為1.32V，誤差為+/-5%,3.3V單片機(jī)為1

29、.30V，誤差為+/-3%;10.時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi)) 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘，常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz15.5MHz，3.3V單片機(jī)為：8MHz12MHz，精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn);11.共4個16位定時器 兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器 做串行通訊的波特率發(fā)生器 再加上2路PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)2個16位定時器;12.2個時鐘輸出口，可

30、由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘;13.外部中斷I/O口7路,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊， Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2,INT1/P3.3,T0/P3.4, T1/P3.5, RxD/P3.0,CCP0/P1.3(也可通過寄存器設(shè)置到P4.2 ), CCP1/P1.4 (也可通過寄存器設(shè)置到P4.3);14.PWM(2路)/PCA(可編程計數(shù)器陣列,2路)：也可用來當(dāng)2路D/A使用也可用來再實(shí)現(xiàn)2個定時器也可用來再實(shí)現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持);1

31、5.A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)18.通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口;16.STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有S2標(biāo)志的才有雙串口，RxD2/P1.2(可通過寄存器設(shè)置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通過寄存器設(shè)置到P4.3);17.工作溫度范圍：-40 - +85(工業(yè)級) / 0 - 75(商業(yè)級)21.封裝：PDIP-40,LQFP-44,LQFP-48 I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接 74HC164/165/595(均可級聯(lián))來擴(kuò)

32、展I/O口, 還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU,三線通信，還多了串口.單片機(jī)的引腳圖：圖3.1（單片機(jī)引腳圖）VCC：供電電壓;GND：接地;P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每個管腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部電位必須被拉高;P1口：P1口是一個內(nèi)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口管腳寫入“1”后，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸

33、入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收;P2口：P2口為一個內(nèi)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TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時，P2口的管腳電位被外部拉低，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址

34、信號和控制信號;P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入時，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口：P3.0 RXD(串行輸入口)P3.1 TXD(串行輸出口)P3.2 INT0(外部中斷0)P3.3 INT1(外部中斷1)P3.4 T0(記時器0外部輸入)P3.5 T1(記時器1外部輸入)P3.6 WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)P3.7 RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)同時P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控

35、制信號;RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高平時間;ALE / PROG ：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效;PSEN：外

36、部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取址期間，每個機(jī)器周期PSEN兩次有效。但在訪問內(nèi)部部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn);EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時，訪問外部ROM;注意加密方式1時，EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部ROM。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及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入;XTAL2：來自反向振蕩器的輸出;3.1.2 STC12C5A60S2單片機(jī)與普通51單片機(jī)的區(qū)別：STC12C5A60S2是8051系列單片機(jī)，與普通51單片機(jī)相比有以下特點(diǎn)：1.同樣晶振的情況下，

37、速度是普通51的812倍2.有8路10位AD3.多了兩個定時器，帶PWM功能4.有SPI接口5.有EEPROM6.有1K內(nèi)部擴(kuò)展RAM7.有WATCH_DOG8.多一個串口9.IO口可以定義，有四種狀態(tài) 10.中斷優(yōu)先級有四種狀態(tài)可定義3.1.3 STC12C5A60S2內(nèi)部AD的工作原理 STC12C5A60AD/S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口（P1.7-P1.0）,有8路10位的高速A/D轉(zhuǎn)換，速度可達(dá)到250KHZ（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測，電池，電壓檢測，按鍵掃描。頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中

38、的任意一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需要作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/O口使用。STC12C5A60S2系列單片機(jī)ADC（A/D轉(zhuǎn)換器）的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖3.1.3（STC12系列單片機(jī)ADC的結(jié)構(gòu)圖）1.P1口模擬功能控制寄存器P1ASF STC12C5A60S2系列單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道與P1口（P1.7-P1.0）復(fù)用，上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需要作為A/D使用的P1口可繼續(xù)作為I/O口使用（建議只作為輸入），需作為A/D使用的口需先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為1，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。P1ASF寄存器

39、的格式如下表3.1.3.a所示：SFR AddbitB7B6B5B4B3B2B1B0P1ASF9DHnameP17ASFP16ASFP15ASFP14ASFP13ASFP12ASFP11ASFP10ASF表3.1.3.a（P1ASF寄存器的格式）當(dāng)P1口中的相應(yīng)位作為A/D使用時，要將P1ASF中的相應(yīng)位置1.如下表3.1.3.b所示：P1ASF7：0P1.x的功能P1ASF.0P1.0口作為模擬功能A/D使用P1ASF.1P1.1口作為模擬功能A/D使用P1ASF.2P1.2口作為模擬功能A/D使用P1ASF.3P1.3口作為模擬功能A/D使用P1ASF.4P1.4口作為模擬功能A/D使用P

40、1ASF.5P1.5口作為模擬功能A/D使用P1ASF.6P1.6口作為模擬功能A/D使用P1ASF.7P1.7口作為模擬功能A/D使用表3.1.3.b （P1ASF相應(yīng)位置）2.ADC控制寄存器ADC_CONTRADC_CONTR寄存器的格式如下表3.1.3.c所示：SFR AddbitB7B6B5B4B3B2B1B0ADC_CONTRBCHnameADC_POWERSPEED1SPEED0ADC_FLAGADC_STARTCHS2CHS1CHS0表3.1.3.c（ADC_CONTR寄存器的格式）ADC_POWER：ADC電源控制位，0：關(guān)閉A/D轉(zhuǎn)換器電源；1：打開A/D轉(zhuǎn)換器電源。啟動電

41、源前，一定要確認(rèn)A/D電源已打開，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后關(guān)閉電源可降低功耗，也可不關(guān)閉，初次打開內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模擬電源，需適當(dāng)延時，等內(nèi)部模擬電源穩(wěn)定后，再啟動A/D轉(zhuǎn)換。SPEED1，SPEED0：模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位如下表3.1.3.d所示SPEED1SPEED0A/D轉(zhuǎn)換所需時間1190個時鐘轉(zhuǎn)換一次10180個時鐘轉(zhuǎn)換一次01360個時鐘轉(zhuǎn)換一次00540個時鐘轉(zhuǎn)換一次表3.1.3.d（模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位）ADC_FLAG:模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1，要由軟件清0。不管是A/D轉(zhuǎn)換完成后由該位申請產(chǎn)生中斷，還是由軟件查詢該標(biāo)志位A/D轉(zhuǎn)

42、換是否結(jié)束，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換完成后，ADC_FLAG=1，一定要軟件清0。ADC_START：模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換啟動控制位，設(shè)置為“1”時，開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后為0。3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖3.2所示： 圖3.2 （單片機(jī)最小系統(tǒng)） 在本次設(shè)計中我們使用了自動上電的復(fù)位電路，其工作原理為：通電時，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RET引腳為高電平，然后電源通過電阻對電容充電，RET端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。3.3 液晶顯示模塊的概述3.3.1 LCD12864液晶顯示模塊的概述： 帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)

43、部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64, 內(nèi)置8192個16*16點(diǎn)漢字，和128個16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字. 也可完成圖形顯示.低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。3.3.2模塊引腳說明如下表3.3.2所示：引腳號引腳名稱方向功能說明1GND-模塊的電源地2VCC-模塊的電源正端3V0-LCD驅(qū)動電壓輸入端（可懸空）