畢業(yè)論文-基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEI基于proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，針對(duì)微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實(shí)現(xiàn)軟件源碼級(jí)的實(shí)時(shí)調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等。單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。傳統(tǒng)的方法是先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),然后進(jìn)行軟件調(diào)試。當(dāng)硬件電路不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),就需要修改硬件電路重新進(jìn)行調(diào)試。Proteus是單片機(jī)系統(tǒng)仿真軟件,當(dāng)硬件電路不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí),直接修改電路重新進(jìn)行仿真,直到系統(tǒng)軟硬件滿足要求為止。本課題針對(duì)PROTEUS軟件和編譯軟件KEIL做了一下簡(jiǎn)單的介紹。本文重點(diǎn)對(duì)單片機(jī)虛擬硬件環(huán)境各部分電路進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括鍵盤、顯示、A/D、D/A轉(zhuǎn)換等。關(guān)鍵詞:Proteus;單片機(jī);硬件電路;仿真PAGEIPAGEIDesignofsinglechipmicrocomputersystembasedonProteusAbstractProteussoftwarehasmorethan10yearsofhistory,isusedonaglobalscale,inadditiontohavingandotherEDAtoolsprinciplelayout,PCBautomaticallyormanuallywiringandcircuitsimulationfunction,thefunctionisarevolutionary,hiscircuitsimulationisinteractive,inresponsetothemicroprocessorapplication,alsocanbedirectlybasedontheschematicdiagramvirtualprototypeandtherealizationofsoftwareprogramming,sourcecodelevelreal-timedebugging,suchasadisplayandoutput,canseerunningtheinputoutputeffect,withthesystemconfigurationofthevirtualinstrumentssuchasoscilloscopes,logicanalyzers.Thedesignofsinglechipcomputersystemincludeshardwaredesignandsoftwaredesignoftwoparts.Thetraditionalmethodistofirsthardwaredesign,thenthesoftwaredebugging.Whenthehardwarecircuitcannotmeetthedesignrequirements,weneedtochangehardwarecircuitdebugging.ProteusisaMCUsystemsimulationsoftware,thehardwarecircuitcannotmeetthedesignrequirements,todirectlymodifythecircuitsimulation,untilthesystemhardwareandsoftwarearesatisfied.InthispaperPROTEUSsoftwareandcompilingthesoftwareKEILtodoasimpleintroduction.Thispaperfocusesonthesinglechipcomputerhardwareenvironmentofvariouspartsofthecircuitareintroducedindetail,includingkeyboard,display,A/D,D/Aconversion.Keywords:Proteus;SingleChipMicrocomputer;Circuit;simulationPAGE19目錄TOC\o"1-8"\h\z\u1緒論 31.1項(xiàng)目背景分析 31.2技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 31.3課題的意義 32開(kāi)發(fā)工具介紹 52.1Proteus軟件介紹 52.2Proteus應(yīng)用方式 52.3KeilC51uVision3軟件介紹 62.4KeilC51的應(yīng)用方式 73硬件電路 83.1電路圖 83.2電路設(shè)計(jì) 93.2.1主芯片89C52 93.2.24×4矩陣式鍵盤 123.2.38位發(fā)光二極管 133.2.4LCD字符液晶顯示器 143.2.5數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 164系統(tǒng)仿真 204.14x4鍵盤顯示電路仿真 204.28位發(fā)光二極管仿真 14.3LCD字符型液晶顯示器 34.4A/D轉(zhuǎn)化仿真 45.結(jié)論 5參考資料 6致謝 7基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1緒論1.1項(xiàng)目背景分析單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)的核心器件,其系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)兩個(gè)方面,軟件調(diào)試一般必須在電路板制作完成、元器件焊接完畢之后進(jìn)行,而且電路板的制作、元器件的安裝、焊接費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果采用單片機(jī)系統(tǒng)仿真軟件Proteus,則不用制作具體的電路板也能夠完成以上工作。使用Proteus進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成功之后再進(jìn)行實(shí)際制作,可以提高開(kāi)發(fā)效率、降低開(kāi)發(fā)成本、提高開(kāi)發(fā)速度,而這些因素對(duì)于企業(yè)來(lái)講是非常重要的。1.2技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代科技的發(fā)展，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在軟件和硬件上的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)軟件的仿真技術(shù)，可以充分地仿真諸如電路的工作等實(shí)際的工程問(wèn)題。目前，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、軍事技術(shù)、各類產(chǎn)業(yè)和商業(yè)文化藝術(shù)以及人們的日常生活等方方面面中。由于社會(huì)對(duì)掌握嵌入式技術(shù)人才的大量需求，使得嵌入式軟硬件工程師成為未來(lái)幾年內(nèi)最為熱門的職業(yè)之一，相當(dāng)一部分高校已開(kāi)設(shè)嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)課程。嵌入式系統(tǒng)是理論與實(shí)踐結(jié)合密切的課程。但對(duì)于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的愛(ài)好者而言，往往沒(méi)有足夠的資金購(gòu)買昂貴的開(kāi)發(fā)板來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這時(shí)可以選擇通過(guò)軟件仿真來(lái)學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。Proteus是目前最好的能夠虛擬嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中常用的處理器和外圍器件的EDA工具。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。1.3課題的意義單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域一門迅速發(fā)展的技術(shù)，應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)中。單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和推廣極大地推動(dòng)了電子工業(yè)的發(fā)展，其在教學(xué)和產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)推廣仍然是當(dāng)今業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)是現(xiàn)代電子工業(yè)中不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)，掌握單片機(jī)技術(shù)是電子信息類專業(yè)學(xué)生就業(yè)的一個(gè)基本條件由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，單片機(jī)促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)在軟件和硬件上的飛速發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)軟件的仿真技術(shù)，可以充分地仿真諸如電路的工作等實(shí)際的工程問(wèn)題。本課題充分利用了PROTEUS軟件的功能，對(duì)各個(gè)電路部分進(jìn)行仿真。為進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建一個(gè)虛擬硬件環(huán)境基于Proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)2開(kāi)發(fā)工具介紹2.1Proteus軟件介紹Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。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)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)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，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年又增加了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。Proteus由ISIS和ARES兩個(gè)軟件構(gòu)成，其中ISIS原理圖編輯于仿真軟件，ARES是布線編輯軟件，這里主要介紹ISIS軟件。ISIS軟件主要特性有：（1）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；（2）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；（3）智能化的連線功能：自動(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；（4）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；（5）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。2.2Proteus應(yīng)用方式（1）運(yùn)行proteus的ISIS程序后，進(jìn)入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置view菜單下的捕捉對(duì)齊和system下的顏色、圖形界面大小等項(xiàng)目。通過(guò)工具欄中的p(從庫(kù)中選擇元件命令)命令，在pick

devices窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對(duì)位置，元件參數(shù)設(shè)置，元器件間連線，編寫程序；在source菜單Define

code

generationtools菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴(kuò)展名等項(xiàng)目；在source菜單的Add/remove

source

files命令下，加入單片機(jī)硬件電路的對(duì)應(yīng)程序；通過(guò)debug菜單的相應(yīng)命令仿真程序和電路的運(yùn)行情況。（2）Proteus軟件所提供的調(diào)試手段Proteus提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試，Proteus

提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。對(duì)于總體執(zhí)行效果的調(diào)試方法，只需要執(zhí)行debug菜單下的execute菜單項(xiàng)或F12快捷鍵啟動(dòng)執(zhí)行，用debug菜單下的pause

animation菜單項(xiàng)或pause鍵暫停系統(tǒng)的運(yùn)行；或用debug菜單下的stop

animation

菜單項(xiàng)或shift-break組合鍵停止系統(tǒng)的運(yùn)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行debug菜單下的start/restart

debugging

菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇step

over

、step

into

和

step

out命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵F10、F11和ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了start

/

restart

debuging命令后，在debug菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機(jī)的系統(tǒng)資源等，可供調(diào)試時(shí)分析和查看。2.3KeilC51uVision3軟件介紹KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。該軟件支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時(shí)還支持PLM、匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)。它的界面友好易學(xué)，在調(diào)試程序、軟件仿真方面有很強(qiáng)大的功能，并且通過(guò)設(shè)置可與ISIS聯(lián)機(jī)調(diào)試單片機(jī)系統(tǒng)。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)中uVision與Ishell分別是C51forWindows和forDos的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。2.4KeilC51的應(yīng)用方式（1）安裝keilc51v7.20與proteus6.5。（2）把proteus安裝目錄下VDM51.dll文件復(fù)制到Keil安裝目錄的\C51\BIN目錄中。（3）修改keil安裝目錄下Tools.ini文件,在C51字段加入TDRV5=BIN\VDM51.DLL（4）打開(kāi)proteus,畫出相應(yīng)電路，在proteus的tools菜單中選中useremotedebugmonitor（5）在keil中編寫MCU的程序（6）進(jìn)入KEIL的project菜單optionfortarget''工程名''。在DEBUG選項(xiàng)中右欄上部的下拉菜選中ProteusVSMMonitor-51Driver。在進(jìn)入seting,如果同一臺(tái)機(jī)IP名為127.0.0.1,如不是同一臺(tái)機(jī)則填另一臺(tái)的IP地址。端口號(hào)一定為8000。注意：可以在一臺(tái)機(jī)器上運(yùn)行keil,另一臺(tái)中運(yùn)行proteus進(jìn)行遠(yuǎn)程仿真。（7）在keil中進(jìn)行debug吧,同時(shí)在proteus中查看直觀的結(jié)果（如LCD顯示...）3硬件電路3.1電路圖本課題共分為幾大模塊，具體為4X4鍵盤顯示、8位發(fā)光二極管流水燈顯示、LCD顯示以及A/D和D/A轉(zhuǎn)換5個(gè)模塊。所有電路都是圍繞主芯片AT89C52來(lái)完成的,如圖3-1所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主芯片AT89C52模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主芯片AT89C52鍵盤部分LCD顯示電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路發(fā)光二極管3.2電路設(shè)計(jì)3.2.1主芯片89C52：本設(shè)計(jì)主要是圍繞芯片AT89C52來(lái)設(shè)計(jì)的，下圖為芯片AT89C52引腳的具體說(shuō)明如圖3-2所示。圖3-2（1）AT89C52介紹：AT89C52是美國(guó)Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)檫寫的程序存儲(chǔ)器和12B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)配置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的AT89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C52單片機(jī)屬于AT89C51單片機(jī)的增強(qiáng)型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點(diǎn)和指令系統(tǒng)等方面兼容。其主要工作特性是：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器內(nèi)含8KB的Flash程序存儲(chǔ)器，可擦寫壽命為1000次；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)含256字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O口線；具有3個(gè)可編程定時(shí)器；中斷系統(tǒng)是具有8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、2個(gè)級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；串行口是具有一個(gè)全雙工的可編程串行通信口；具有一個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；低功耗工作模式有空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級(jí)程序鎖定位；AT89C52工作電源電壓為5（1+0.2）V，且典型值為5V；AT89C52最高工作頻率為24MHz。（2）AT89C52的特點(diǎn)：系統(tǒng)可編程特性：首開(kāi)單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的先河，可方便地在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序下載，實(shí)時(shí)修改程序的不足之處，并立即從目標(biāo)系統(tǒng)中反映出修改的結(jié)果，大大縮短單片機(jī)學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)的周期，提高效率代碼全速仿真：彌補(bǔ)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)不能全速仿真的缺陷，使系統(tǒng)運(yùn)行的結(jié)果完全反映代碼的執(zhí)行情況，更切實(shí)地吻合教學(xué)儀器的特點(diǎn)。其次，在軟件開(kāi)發(fā)前的仿真調(diào)試后，完全可燒寫入目標(biāo)芯片，并能獲得完全一致的代碼執(zhí)行結(jié)果。是集學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)于一身的優(yōu)良的目標(biāo)系統(tǒng)；系統(tǒng)資源豐富：內(nèi)置4X4矩陣式鍵盤，內(nèi)置8位LED發(fā)光二極管，內(nèi)置3路0－5V之間可調(diào)的電壓，2路繼電器控制模塊，2路4分頻模塊，4位級(jí)聯(lián)的74LS164串并轉(zhuǎn)換模塊，內(nèi)置8通道8位A/D轉(zhuǎn)換，內(nèi)置8位D/A轉(zhuǎn)換，內(nèi)置8位動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示模塊，內(nèi)置8X8點(diǎn)陣顯示模塊，4位靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊資源的可重復(fù)利用性：目標(biāo)系統(tǒng)上的所有資源均能重復(fù)利用并能通過(guò)軟件調(diào)配或通過(guò)擴(kuò)展槽增加其它的功能提高系統(tǒng)的實(shí)用性。軟硬結(jié)合，操作簡(jiǎn)單方便：我們不僅提供豐富的硬件資源，也提供良好的上位機(jī)控制軟件，只要通過(guò)軟件的功能操作就能實(shí)現(xiàn)：源代碼的調(diào)試編譯，查找與修改錯(cuò)誤之處，在線代碼下載等功能，使單片機(jī)的學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)一體化，集成化，更進(jìn)一步體現(xiàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的優(yōu)越性。伴隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域都出現(xiàn)了各種仿真系統(tǒng)，為各種實(shí)際系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了準(zhǔn)確可靠的保證，同時(shí)節(jié)約了大量的人力和物力。目前單片機(jī)的課程除了主要開(kāi)設(shè)8051系列單片機(jī)課程之外，還開(kāi)設(shè)AVR系列、PIC等系列的選修課。為了保證相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)，必須要有配套的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。如果要保證一定的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備套數(shù)，將是一筆更大的開(kāi)支。所以在目前經(jīng)費(fèi)非常緊張的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，引入單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)(PROTEUS,KEIL)等軟件，就可以大大減少硬件設(shè)備的采購(gòu)，同時(shí)降低對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的工作量，這里我們利用Proteus仿真軟件，設(shè)計(jì)了純軟件的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),既可調(diào)試單片機(jī)程序，也可仿真單片機(jī)外圍器件的工作情況；既能充分利用學(xué)校計(jì)算機(jī)房現(xiàn)有計(jì)算機(jī)，減少硬件設(shè)備的維護(hù)工作量，還可為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(3)AT89C52引腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1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)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，被內(nèi)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，這是由于內(nèi)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)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)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。這是由于內(nèi)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“1P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)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”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(wèn)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(wèn)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），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)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及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出3.2.24×4矩陣式鍵盤鍵盤電路是用AT89C52的并行口P3接4×4矩陣鍵盤，以P3.0－P3.3作輸入線，以P3.4－P3.7作輸出線；數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g7個(gè)端端口接的是主芯片AT89C52的P2口從P2.0到P2.6端,在數(shù)碼管上顯示每個(gè)按鍵的“0－F”序號(hào)。如下圖3-2-2圖3-2-2（1）接口說(shuō)明接口P3.0控制0號(hào),1號(hào),2號(hào),3號(hào)開(kāi)關(guān)；接口P3.1控制4號(hào),5號(hào),6號(hào),7號(hào)開(kāi)關(guān)；接口P3.2控制8號(hào),9號(hào),A號(hào),B號(hào)開(kāi)關(guān)；接口P3.3控制開(kāi)關(guān)C，D，E，F(xiàn)；P3.4－P3.7則為輸出。當(dāng)按下0號(hào)開(kāi)關(guān)時(shí)，數(shù)碼管顯示為‘0111111’，當(dāng)按下1號(hào)開(kāi)關(guān)時(shí)，數(shù)碼管顯示為‘1111001’，一次類推當(dāng)按下開(kāi)關(guān)F時(shí)，數(shù)碼管顯示為‘1110001’。（2）4×4矩陣鍵盤工作原理矩陣鍵盤又稱為行列式鍵盤，它是用4條I/O線作為行線，4條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每一個(gè)交叉點(diǎn)上，設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤中按鍵的個(gè)數(shù)是4×4個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能夠有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。3.2.38位發(fā)光二極管以AT89C52為主芯片設(shè)計(jì)的一個(gè)8位發(fā)光二極管以流水燈的形式顯示的基本電路,首先,8個(gè)發(fā)光二極管的輸入端是和AT89C52的P1口從P1.0到P1.7端相接,形成8個(gè)輸入端口,其次,在發(fā)光二極管和主芯片之間串聯(lián)一個(gè)1K的電阻,是用來(lái)防止發(fā)光二極管在電壓過(guò)大的情況下燒壞的,然后在發(fā)光二極管的另一端接的是高電平VCC,這樣就形成了8個(gè)閉合回路。如下圖3-2-3所示圖3-2-38位發(fā)光二極管電路1）電路接法8位發(fā)光二極管一端接的是Vcc，其次在另一端接的是AT89C52的P1口，然后在二極管和P1之間串聯(lián)一個(gè)電阻，如果Vcc為5V，而流過(guò)二極管的電流為3mA，設(shè)我用的二極管為硅管，所以我選用的電阻為1K。2）8位發(fā)光二極管原理因?yàn)槎O管左邊接的是Vcc作為高電平，所以如果要二極管亮的話P1口必須輸入低電平，就一條通路而言，在P1.0輸入低電平后，D1導(dǎo)通，所以D1就亮了，然后在后面加上延遲，也就是亮的時(shí)間后再輸入P1.1口為低電平，D2二極管就發(fā)亮，同理而言，就實(shí)現(xiàn)了流水燈的實(shí)驗(yàn)。3.2.4LCD字符液晶顯示器如下圖3-2-4所示，LCD字符液晶顯示器是與用AT89C52的并行口P1相接，芯片LM016L為2行16列液晶顯示器，可顯示2行16列英文字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0-D7，RS，R/W，EN三個(gè)控制端口（共14線），工作電壓為5V。沒(méi)背光，和常用的1602B功能和引腳一樣（除了調(diào)背光的二個(gè)線腳）圖3-2-4LCD液晶顯示電路從PROTEUS庫(kù)中選取元器件AT89C51：?jiǎn)纹瑱C(jī)；RES、PULLUP：電阻、上拉電阻；LM016L；16X2字符LCD顯示屏；CAP、CAP-ELEC：電容、電解電容；CRYSTAL：晶振。LM016L引腳及屬性LM016L引腳說(shuō)明如下：數(shù)據(jù)線D7~D0；控制線（有3根：RS、RW、E）；1根地線VSS；兩根電源線（VDD，VEE）；LM016L屬性說(shuō)明如下：每行的字符數(shù)為16；行數(shù)為2；時(shí)鐘為250KHZ；行1的字符的地址為80H~8FH；行2的字符地址為C0H~CFH。電路連線P1.0~P1.7依次與LCD的D0~D7相接;P3.5~P3.7依次與控制LCD的引腳RS、RW、E相接。4．字符顯示原理用LCD顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由6×8或8×8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點(diǎn)亮，為“0”的不亮。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。3.2.5數(shù)模轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)在數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中，有很多芯片可以運(yùn)用，以下我們主要介紹一下兩個(gè)我們?cè)陔娐分惺褂玫男酒篈DC0808芯片和DAC0832芯片。下圖則是ADC0808芯片引腳說(shuō)明. 圖3-2-5（一）A/D轉(zhuǎn)換電路：(1)ADC0808芯片ADC0808/ADC0809內(nèi)帶有鎖存功能的8路模擬多路開(kāi)關(guān)，可對(duì)8路0-5V的輸入模擬電壓信號(hào)分時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)具有多路開(kāi)關(guān)的地址譯碼和鎖存電路、比較器、256R電阻T形網(wǎng)絡(luò)、樹狀電子開(kāi)關(guān)、逐次逼近寄存器SAR、控制與時(shí)序電路等。輸出具有TIL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接連到單片機(jī)數(shù)據(jù)總線上。ADC0808模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳功能:IN0～I(xiàn)N7:８路模擬量輸入。OUT1-OUT8：8位數(shù)字量輸出端口。ADDA、ADDB、ADDC:3位地址輸入，2個(gè)地址輸入端的不同組合選擇八路模擬量輸入。ALE:地址鎖存啟動(dòng)信號(hào),在ALE的上升沿,將A、B、C上的通道地址鎖存到內(nèi)部的地址鎖存器。OE:允許輸出信號(hào)。當(dāng)OE=1時(shí)，即為高電平，允許輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù)。START:啟動(dòng)信號(hào)輸入端，START為正脈沖，其上升沿清除ADC0808的內(nèi)部的各寄存器，其下降沿啟動(dòng)A/D開(kāi)始轉(zhuǎn)換。EOC:轉(zhuǎn)換完成信號(hào)，當(dāng)EOC上升為高電平時(shí)，表明內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換已完成。OE端的電平由低變高，打開(kāi)三態(tài)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。CLOCK:時(shí)鐘輸入信號(hào)，0809的時(shí)鐘頻率范圍在10～1200kHz，典型值為640kHz。REF(+)、REF(-):基準(zhǔn)電壓。Vcc:電源電壓，＋５Ｖ。GND:地線輸入端。（2）A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)利用ADC0808芯片，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的A/D轉(zhuǎn)換電路，如下圖3-7所示。數(shù)碼管的輸入口接的是主芯片的P0口從P0.0到P0.6端,而DP口則是用P0口的P0.7口來(lái)控制的,數(shù)碼管的使用也是由P2口的P2.0到P2.3端來(lái)控制的。圖3-7A/D轉(zhuǎn)換電路電路說(shuō)明：1.ADC0808內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單片機(jī)直接相連。2.初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。3.送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。4.在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。5.是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來(lái)判斷。6.當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。（二）D/A轉(zhuǎn)換電路（1）DAC0832芯片介紹這里我們主要介紹一下DAC0832芯片，如下圖3-8所示。DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1μs，滿量程誤差為±1LSB，參考電壓為(+10～-10)V，供電電源為(+5～+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容。在DAC0832中有兩級(jí)鎖存器，第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號(hào)為ILE，第二級(jí)鎖存器稱為DAC寄存器，它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào)/XFER。圖3-8DAC0832芯片引腳說(shuō)明如下：DI0～DI7：8位數(shù)據(jù)輸入線。：片選信號(hào)輸入，低電平有效。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)，高電平有效。：輸入寄存器寫選通輸入信號(hào)，低電平有效。：DAC寄存器寫選通信號(hào)(輸入)，低電平有效。：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)(輸入)，低電平有效。Ioutl、Iout2：電流輸出，Ioutl+Iout2=常數(shù)。Rfb：反饋電阻端。內(nèi)部接反饋電阻，外部通過(guò)該引腳接運(yùn)放輸出端。VREF：基準(zhǔn)電壓，其值為-l0V~+l0V。AGND：模擬地，為模擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考地。DGND：:數(shù)字地，為工作電源地和數(shù)字邏輯地，兩種地線可在基準(zhǔn)電源處進(jìn)行單點(diǎn)共地。Vcc：芯片工作電源，其值為+5V~+l5V。（2）根據(jù)DAC0832芯片，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的DA轉(zhuǎn)換電路，如下圖3-9所示。圖3-9D/A轉(zhuǎn)換電路DAC0832芯片的8位輸入口接的是主芯片的P1口從P1.0到P1.7口,而CS(低電平有效)、WR1和WR2(低電平有效)、GND、XFER(低電平有效)一系列低電平都接地,然后VCC、VREF、ILE端都與高電平相連,最后,我們把IOUT1和IOUT2兩個(gè)輸出口接了一個(gè)電壓運(yùn)放器。4系統(tǒng)仿真4.14x4鍵盤顯示電路仿真我們?cè)贙EIL中生成程序如下圖4-10所示：圖4-104X4鍵盤在KEIL中的程序演示仿真結(jié)果：我們將他與PROTEUS聯(lián)調(diào)，當(dāng)我們按下A鍵時(shí)，顯示效果如下圖4-11所示?；趐roteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)PAGE25基于proteus的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)PAGE194.28位發(fā)光二極管仿真有了對(duì)于8位發(fā)光二極管的原理的了解后，現(xiàn)在我們將二極管以流水燈形式顯示出來(lái)以下是二極管在KEIL中的程序，如下圖4-12所示：圖4-12LED在KEIL中的程序演示仿真結(jié)果如下：4.3LCD字符型液晶顯示器4.4A/D轉(zhuǎn)化仿真5.結(jié)論在設(shè)計(jì)總電路中，由于很多部件要與主芯片的接口相接，突然發(fā)現(xiàn)主芯片沒(méi)有那么多的接口。后來(lái)在袁老師的提點(diǎn)下，原來(lái)遇到這