单片机控制系统设计

成都大学工业制造学院

实习报告

课程名称：单片机实习

班级名称：测控1班

姓名：李金汉

实习时间：2010-5-20—2010-5-26 学号：200810114103

指导老师:吴老师

一、系统工作原理图

1、AT89C51工作原理

AT89C51 (1) AT89C51引脚介绍

40只引脚按功能分为四类：

电源引脚：VCC、GND

时钟引脚：XTAL1、XTAL2

输入/输出端口引脚：

P0口：做双向I/O口使用；接片外存储器或扩展I/O接口时，分时复用为低8位地址总线和双向数据总线

P1口：做双向I/O口使用

P2口：做双向I/O口使用；接片外存储器或扩展I/O接口时，做高8位地址总线

P3口：做双向I/O口使用，还具有第二功能

控制引脚：PSEN、EA等

单片机中受引脚数目的限制，许多引脚都具有第二功能

单片机依然是三总线形式（地址总线、数据总线、控制总线）：

P0和P2组成16位地址总线；

P0分时复用为数据总线；

由ALE、PSEN、EA、RST组成控制总线。

因为地址总线为16位，数据总线为8位，所以扩展片外存储器的寻址范围可达

216＝64KB

（2）AT89C51内部结构

AT89C51系列单片机内部CPU是一个字长为二进制8位的中央处理单元，也就是说它对数据的处理是按字节为单位进行的。

与微型计算机CPU类似，51系列单片机的CPU也是由运算器（ALU）、控制器和专用寄存器组三部分电路组成的。

运算器ALU（又称算术逻辑部件）

作用——进行加、减、乘、除的算术运算和与、或、非、异或等的逻辑运算。

控制器（又称定时控制部件）

作用——控制指令的译码和时钟的产生。

专用寄存器组

作用——指示当前要执行指令的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状态。

专用寄存器组包括：程序计数器PC、累加器A、通用寄存器B、程序状态字PSW、堆栈指针SP、数据指针DPTR等。

（3）AT89C51工作原理

AT89C51系列单片机的RST引脚为复位引脚，只要在RST引脚上出现一段时间的高电平，就可进行复位。

上电开机时，或者因为程序本身错误，又或者运行中受到外部干扰而“死机”，都需要对计算机进行复位；

AT89C51系列单片机芯片有4个8位准双向输入输出接口：P0、P1、P2、P3。

属特殊功能寄存器，其口地址为80H、90H、A0H、B0H。

AT89C51单片机有P0、P1、P2和P3 4个8位并行I/O端口，每个端口各有8条I/O口线，每条I/O口线都能独立地用作输入或输出。各端口的功能不同，且结构上也有差异，通常P2口作为高8位地址线，P0口分时复用作为低8位地址线和8位数据线，P3口使用第二功能，P1口只能作为通用I/O口使用。P0口的输出级与P1～P3口的输出级在结构上不同，其输出级无上拉电阻，因此它们的负载能力和接口要求也不相同。

时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序，其单位有振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。时钟信号产生方式有内部振荡方式和外部时钟方式两种。

复位是单片机的初始化操作，复位操作对PC和部分特殊功能寄存器有影响，但对内部RAM 没有影响。

2、ADC0809工作原理

（1）主要特性

1）8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。

2）具有转换起停控制端。

3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）

4）单个+5V电源供电

5）模拟输入电压范围0～+5V，不需零点和满刻度校准。

6）工作温度范围为-40～+85摄氏度

7）低功耗，约15mW。

（2）内部结构

ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A/D转换器，内部结构如图13．22所示，它由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、逐次逼近寄存器、逻辑控制和定时电路组成。

（3）外部特性（引脚功能）

ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如上图所示。下面说明各引脚功能。

IN0～IN7：8路模拟量输入端。

2-1～2-8：8位数字量输出端。

ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路

ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。

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）。

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）。

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。

CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基准电压。

Vcc：电源，单一+5V。

GND：地。

（4）判断转换结束的方法

软件延时等待（比如延时1ms），此时不用EOC信号，CPU效率最低，软件查询EOC 状态，把EOC作为中断申请信号，接到8259的IN端，在中断服务程序中读入转换结果。

（5）ADC0809 的工作原理

IN0－IN7：8 条模拟量输入通道ADC0809 对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0 －5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4 条ALE 为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE 线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C 三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B 和 C 为地址输入线，用于选通IN0－IN7 上的一路模拟量输入。数字量输出及控制线：11 条ST 为转换启动信号。当ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D 转换；在转换期间，ST 应保持低电平。EOC 为转换结束信号。当EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D 转换。OE 为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0 为数字量输出线。CLK 为时钟输入信号线。因ADC0809 的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，VREF （＋），VREF（－）为参考电压输入。选择的通道IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 。ADC0809 内部带有输出锁存器，可以与AT89C51 单片机直接相连。初始化时，使ST 和OE 信号全为低电平。送要转换的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。在ST 端给出一个至少有100ns 宽的正脉冲信号。是否转换完毕，我们根据EOC 信号来判断。当EOC 变为高电平时，这时给OE 为高电平，转换的数据就输出给单片机了。AD0809 的应用了解完A/D 转换芯片，AD0809 的启动方式为脉冲启动方式，启动信号START 启动后开始转换，EOC 信号在START 的下降沿10us 后才变为无效的低电平。这要求查询程序待