单片机仿真硬件电路设计

单片机仿真硬件电路设计

AT89C51是一种8位微处理器，具有低电压、高性能的性能，通常也叫做单片机。AT89C51单片机还具有可擦除只读的优良特点，AT89C51单片机存储器据统计，可以反复擦除1000次。AT89C51单片机采用ATMEL存储器制造技术制造，AT89C51单片机与工业标准的MCS-51指令集也是有非常多的有点，比如兼容性，输出管脚相兼容。AT89C51单片机对于大部分嵌入式控制器来说，是一种灵活性高并且价格方面也是非常吸引人的方案。考虑到AT89C51单片机的众多优良性能，因此本文选择AT89C51作为动态环境下的激光驾束制导数据处理的单片机。

3.6.1 A/D转换电路

要实现模/数之间的转换，不能单纯的依靠芯片ADC0809单独的独立完成，还需要单片机AT89C51进行协助，用AT89C51进行驱动。ADC0809与AT89C51的接口电路如下所示：

图3-12 ADC0809与AT89C51的接口电路

单片机与ADC0809接口需解决三个问题：1）要给START线送一个100ns 宽的起动正脉冲，如图3-12 ADC0809与AT89C51的接口电路所示；2）获取EOC 线上的状态信息，因为它是A/D转换的结束标志，如图3-12ADC0809与AT89C51的接口电路所示；3）要经“三态输出锁存器”输出一个端口地址，也就是给OE 端送一个输出转换得到数据的信号。

（1）AT89S51和ADC0809接口通常可以采用定时、查询和中断三种方式。

√ 定时传送方式

对于每种A/D转换器，转换时间作为一项技术指标，是已知的和固定的。如ADC0809的转换时间为128us。可以设计一个延时子程序，当启动转换后，CPU调用该延时子程序或用定时器定时，延时时间或定时时间稍大于A/D转换所需时间。等时间一到，转换已经完成，就可以从“三态输出锁存器”读取数据。

特点：电路连接简单，但CPU费时较多。

√ 查询方式

采用查询法就是将转换结束信号接到I/O接口的某一位，或经过三态门接到单片机数据总线上。A/D转换开始之后，CPU就查询转换结束信号，即查询EOC引脚的状态：若它为低电平，表示A/D转换正在进行，则MCS-51应当继续查询;若查询到EOC变为高电平，则给OE线送一个高电平，以便从线上提取A/D转换后的数字量。

特点：占用CPU时间，但设计程序比较简单。

√中断方式

采用中断方式传送数据时，将转换结束信号接到单片机的中断申请端，当转换结束时申请中断，CPU响应中断后，通过执行中断服务程序，使OE引脚变高电平，以提取A/D转换后的数字量。

特点：在A/D转换过程中不占用CPU的时间，且实时性强。

（2）A/D转换的时序

要完成单片机仿真硬件电路A/D转换，本文需控制ADC0809的ALE引脚、ADC0809的START引脚、ADC0809的EOC引脚、ADC0809的OE这个四个引脚。ADC0809的单片机仿真硬件电路A/D转换是有时序的。地址锁存信号ALE=1时，模拟通道的地址就会进行相应的操作，也就是进行存入地址锁存器；在ALE=0时，地址锁存。接着启动信号START的按钮也会进行相应的操作，ADC080下降沿启动A／D转换。然后对于单片机仿真硬件电路A/D转换的转换结束信号EOC进行提示，在EOC=0，转换结束。最后单片机仿真硬件电路A/D转换输出允许控制端OE设置成1，打开单片机仿真硬件电路输出三态门，并且，输出转换结果。

ADC0809的时序图，如下图3-13所示。

ALE A、B、C

IN START

比较器内部输入

EOC

OE

D0~D7t WE

t WS

t P

t EOC

t C

图3-13 ADC0809的时序图

在接口电路中，将AT89C51单片机与ADC0809A/D转换器进行连接，并且通过AT89C51单片机启动A/D转换；然后查询单片机仿真硬件电路A/D转换的转换结束信号EOC，当AT89C51单片机7号引脚=1时，表示转换正在进行，则等待，当AT89C51单片机7号引脚=0时，表示转换结束；最后将AT89C51单片机9号引脚=1，打开输出三态门，D0"---'D7就会输出转换结果。

3.6.2仿真显示电路

LCD对于许多的用户而言可能是一个并不算新鲜的名词了，不过这种技术存在的历史可能远远超过了我们的想像－早在19世纪末，奥地利植物学家就发现了液晶，即液态的晶体，也就是说一种物质同时具备了液体的流动性和类似晶体的某种排列特性。在电场的作用下，液晶分子的排列会产生变化。从而影响到它的光学性质，这种现象叫做电光效应。利用液晶的电光效应，英国科学家在上

世纪制造了第一块液晶显示器即LCD。今天的液晶显示器中广泛采用的是定线状液晶，如果我们微观去看它，会发现它特象棉花棒。与传统的CRT相比，LCD 不但体积小，厚度薄（目前14.1英寸的整机厚度可做到只有5厘米），重量轻、耗能少（1到10 微瓦/平方厘米）、工作电压低（1.5到6V）且无辐射，无闪烁并能直接与CMOS集成电路匹配。由于优点众多，LCD从1998年开始进入台式机应用领域。

液晶显示的原理是采用的有机化合物，在电压的作用下，使化合物的排列发生偏转，从而使光的折射角发生偏转，造成透射的程度不同，从而使液晶模块从表面看起来有不同的亮度，所以，液晶必须要在光的照射下才能够显示。这一点与发光二极管从原理上来说是完全不同的。现在，在市场上所使用的液晶都是液晶模块，也就是说，现在的液晶模块都是将液晶以及相应的驱动芯片，寄存器，驱动电源电路等一系列的辅助电路都集成在了一起，从二使用户能够更加的方便是液晶，即所谓的大众化。12864采用的是点阵式液晶，分为128X64个点，即有1204个字节，也就是说每一个ROM内存单元对应一个点阵。如何对其驱动是对12864的主要难点，对于其驱动大致可以分为：初始化，设置起始位显示，输送数据几大块。初始化主要的就是按照芯片手册来，因为那些命令语句的内存单元都是定的，不能够根据用户的喜好来自己定义。设置起始位数据显示位置，主要是要搞清楚ROM的对应地址。12864分为左半屏面和右半屏面。其中左边占64列，右边占64列。共128列。行分为64行。又将其分为8页，每一页占8行。列的起始地址为40H，行的起始地址为B8H。

3.6.3数据存储电路

单片机的特点之一是在其芯片内部有一定容量的RAM和ROM。AT89C5l 片内含有4KB的闪烁存储器和256B的RAM，此外AT89C51还可以根据需要在片外扩展容量最大为64KB的程序存储器和数据存储器。在本系统的静态实验状态下，片内的程序存储器和数据存储器已经可以满足容量的要求了。但在实际应用中，系统要求对大量有关的数据进行实时处理，故必须进行数据存储器的扩展。