毕业论文-51系列单片机教学实验板硬件设计.doc

毕业论文毕业论文 题 目：51系列单片机教学实验板硬件设计 专 业：测控技术与仪器51系列单片机教学实验板硬件设计摘 要在全国高等院校电子信息类专业中，已普遍开设单片机及其相关课程。单片机课程是大中专院校电子类专业实践性、应用性和工程性很强的专业基础课或专业选修课。从加强学生能力培养的要求来看，这类课程仅在课堂上讲授基本原理是不够的，必须在教学中加强实践环节，让学生有足够的实践机会。其中，单片机实验板就是一个很好的学习单片机的工具。目前，市场上单片机实验板的种类较多。此次设计的实验板的特点是将各种单元电路合理的拼凑在一块大印刷电路板上，构成一个有机的整体。设计中利用Protel99SE软件先设计原理图，然后进行元件封装， PCB出图，最后是制板。它与传统的教学实验板相比有如下的优点：价格低廉；使用简单方便，只要有带RS232串口的PC机就能进行实验；功能全，基本上具备单片机常用的接口，如数模转换、模数转换、存储器、LED数码管显示、键盘人机接口、串行接口、温度传感器接口等等。采用本仿真开发实验板，可使初学者迅速掌握单片机原理及应用，熟悉汇编语言、单片机C语言。关键词：单片机；实验板；接口电路；C语言51 Series Single-chip Teaching Experimental Board Hardware DesignAbstract National institutions of higher learning in the professional category of electronic information, has generally been the creation of single-chip and its related programs.Single-chip college is the course professional practice of electronic institutions, applied and engineering foundation for a strong professional or professional elective courses. From the requirements of students capacity-building perspective, such courses are taught only the basic principles of the classroom is not enough, we must strengthen the teaching practice, to allow sufficient opportunity to practice. Among them, single-chip experimental board is a good learning tool for the students. At present, more types of experimental plate in the single-chip market. The designed board is characterized by a variety of units circuit will be reasonable together on a large printed circuit board and then constitute an organic whole. The design make use of Protel99SE software to design schematic diagram, and then packaging components, PCB map, and finally the system board. It compared to the traditional teaching has the following advantages: The prize cheap. Use it simple, there is as long as RS232 serial port with the PC machines will be able to carry out such experiments. Wide features, the board basically has the interface with commonly used single-chip, full-to-analog converter, analog-to-digital conversion, memory, LED digital display, keyboard man-machine interface, serial interface, temperature sensor interface and so on. The development of the use of the simulation experiment board, beginners can quickly grasp the principle and application of single-chip, and is familiar with assembly language, microcontroller C language. Beginners use the development of the simulation experiment board, can quickly grasp the principle and application of single-chip, and are familiar with assembly language, Single-chip C language.Key words: microcomputer; experimental plate; interface circuit; C language58目 录摘 要IAbstractII第一章 引 言11.1 研究背景和意义11.2研究现状21.3本文主要的研究工作2第二章 实验板硬件电路设计42.1 实验板的MCU选型42.1.1 单片机选型原则42.1.2 AT89S51单片机简介52.2 实验板总体简介82.2.1 单片机实验教学功能82.2.2 硬件总体逻辑结构92.3 单片机最小系统的电路说明92.4 模数转换器ADC0809的接口电路92.4.1 ADC0809 芯片及内部结构简介92.4.2信号引脚92.4.3 MCS-51 单片机与ADC0809的接口92.4.4 转换数据的传送92.4数模转换器DAC0832的接口电路92.4.1 DAC0832 简介92.4.2 DAC0832的工作方式92.4.3 电压输出电路的连接92.4.4 DAC0832与单片机的连接92.5数据/程序存储器24C0292.5.1.24C02芯片简介92.5.2 24C02与单片机的连接92.6 并行接口芯片8255A的接口电路92.6.1 8255A的基本特性92.6.2 8255A的外部特性和内部结构92.6.2.1外部引脚92.6.2.2 8255内部结构92.6.3 8255A的编程命令92.7 LCD1602液晶显示92.7.1 LCD 1602的引脚图92.7.2 1602液晶显示的指令命令92.7.3 LCD1602与单片机的接口电路92.8动态LED显示与键盘92.8.1数码管的分类92.8.2显示接口简介92.8.2.1静态显示概念92.8.2.2 动态显示概念92.8.3 动态显示接口电路92.9 键盘电路92.9.1 键盘简介92.9.2 独立式按键92.9.2.1 独立式按键结构92.9.2.2 独立式按键的软件结构92.9.3 矩阵式键盘的结构及原理92.9.4 键盘的编码92.9.5 键盘的工作方式92.9.5.1 定时扫描方式92.9.5.2 中断扫描方式92.9.5.3 键盘电路92.10 DS18B20温度传感器接口92.10.1 DS18B20温度传感器简介92.10.2 DS18B20的特性。92.10.3 DS18B20的外形和内部结构92.10.4 DS1820与单片机的连接92.11 RS-232串行接口92.11.1 串行通信基本原理92.11.1.1异步串行通信的字符格式92.11.1.2串行通信的传送速率92.11.2 RS232C总线标准92.11.3 单片机串口通讯的硬件电路92.12 实验板蜂鸣器驱动电路92.14 实验板PCB设计9第三章 实验板软件设计及调试93.1实验板流水灯程序93.2实验板A/D采样程序93.3实验板串口程序9第四章 设计总结9参考文献9附录A9附录B9附录C9附录D9附录E9附录F9致 谢9第一章 引 言我设计的这款实验板最大限度地利用了单片机软硬件资源,充分考虑多功能、多用途、高可靠性及可扩展性，具有很高的性价比。有利于调动学生的学习兴趣，在实践中快速提高了学生的设计能力。传统的单片机实验系统因其购买成本高、系统使用烦琐，已经越来越不适合当前以培养学生实际能力为主要方向的高等教育，本系统可以让学生基本上人手一套，使用方便，功能齐全，真正达到让学生理论与实践的结合，深刻学习单片机的理论知识目的。 1.1 研究背景和意义完整的单片机实验教学和开发系统应包括微型计算机、编程器（又叫烧录器）、软硬件仿真器、实验电路板等。编程器用于把编译好的程序写入单片机的ROM里面，把写好后的芯片插到实验板上面进行试验。单片机仿真器用来实时仿真调试单片机程序及硬件电路，随时发现问题，修改程序，提高编写程序的效率。硬件实验板，作为单片机实验的外围电路部分，可以进行相关实验电路的单片机编程实验，测试单片机程序能否实现实验电路的功能。目前，单片机的实验教学中存在诸多问题，如：单片机课堂教学往往多以理论教学为主，实验课教学为辅，实验教学也多是进行验证性实验。但单片机是一门实践性很强的学科，只学习理论不做实验练习，很难真正地把单片机方面的知识理解掌握，也很难真正成为单片机应用领域的高级人才。学生实验时也存在着不少问题，单片机实验室由于存在着场地和时间限制等问题，学生除了上课外，平时难得有机会实践。个人配备单片机实验开发系统，因成本较高，很多学生无法承受。同时一般单片机实验箱由于是成品，学生很难参与到其中的细节设计中去，一般单片机实验箱也只是起验证实验的作用，学生动手能力很难得到训练与提高。单片机教材陈旧，实验设备不足、落后，一般学校很少有学生人手一套实验开发系统进行单片机实验及开发。实验板与计算机之间用通信电缆连接，可以互相通信。这样，实验题目可以与时俱进，随时更新，根据学生知识能力水平，实验教学内容可深可浅，更加符合多层次学习单片机的需求。该单片机实验教学仿真系统不仅能胜任于学生的课程实验、毕业设计、课外科技活动（如电子设计竞赛）等各个不同的实验与实践阶段，并且使用该系统有利于实验者进行自主开发实验，有利于培养学生的创新精神和创造能力。1.2研究现状目前单片机已经引起各行业极大关注，展现出广阔的应用前景。很多大型公司都设计开发并生产专业的单片机仿真器，编程器以及单片机实验板，以供大中专院校进行教学培训、实验研究以及个人学习使用。早期的单片机实验教学和开发系统，如北京启东达爱思电子有限公司生产的达爱思系列微机实验开发系统，可以做单片机、微机、控制等课程的实验。上海埃威航空电子有限公司（原上海航虹高科技有限公司）生产的AEDK51系列单片机实验系统，包括AEDK51W（AEDK320W）型仿真机和EXP51实验板，可以做传统的单片机实验，如基本I/O口实验、定时计数器实验、A/D和D/A转换实验、电动机、电子琴、打印机以及并行扩展接口实验等。南京伟福实业有限公司开发的伟福单片机仿真实验系统，由板上仿真器、实验仪、伟福仿真软件、开关电源构成。其不仅能做传统的51系列单片机实验，还提供了强大的逻辑分析、波形输出和程序跟踪功能，可以让学生直观地观察到单片机内部及外部电路工作的波形。上述几个公司生产的仿真器大都价格昂贵，凭学生个人的能力是不可能买到的，因而需要设计出功能完全，价格便宜，便于携带的实验板。本文就是论述简单实用实验板的设计与开发。1.3本文主要的研究工作本文的主要工作包括单片机实验教学仿真系统的硬件设计和软件设计两个方面。鉴于单片机串行扩展总线技术的发展，本文的主要研究工作就是设计并实现硬件仿真系统部分的实验板和根据单片机课程实验教学的内容给出典型的实验例程。因此，硬件设计部分需要完成的工作主要有实验板原理图，PCB电路板的绘制设计和制作，这也是软件部分设计、调试和正常运行的基础。其中硬件设计需要做的主要工作如下：单片机最小应用系统单片机基本实验电路部分；扩展多样化接口软件部分主要进行了以下几个方面的工作：使用汇编或C51语言编写单片机控制通用实验电路的实验程序。程序检查无误后可通过仿真功能实现对各部分实验电路的控制。深入理解实验板程序，从原理上理解清楚实验板的工作原理及PC机传送的各项操作指令的执行情况。PC机调试、仿真、实验板程序。在此使用德国KEIL公司的Keil C51集成开发环境uVision3，深入理解该实验板的应用。第二章 实验板硬件电路设计2.1 实验板的MCU选型据不完全统计，目前全世界微处理器的品种和数量已超过1000多种，流行的体系结构达30多种。其中，8051体系占一多半。生产8051单片机的半导体厂家有20多家，共350多种衍生品。一个好的单片机实验教学仿真系统必须有与之适合的MCU，文中选用了ATEMEL公司生产的单片机AT89S51。2.1.1 单片机选型原则对于MCU的选择，主要基于以下几个原则： 应用典型MCS-51单片机是美国INTEL公司于1980年推出的产品，典型产品有8031（内部没有程序存储器，实际使用方面已经被市场淘汰）、8051（芯片采用HMOS，功耗是630mW，是89C51的5倍，实际使用方面已经被市场淘汰）和8751等通用产品，一直到现在，MCS-51内核系列兼容的单片机仍是应用的主流产品（比如目前流行的SST89E564RD、AT89S51等），各高校及专业学校的培训教材仍与MCS-51单机作为代表进行理论基础学习。 兼容性强8051是早期的最典型的代表作，由于MCS-51单片机影响极深远，许多公司都推出了兼容系列单片机，就是说MCS-51内核实际上已经成为一个8位单片机的标准。其他公司的51单片机产品都是和MCS-51内核兼容的产品而已。同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的。 性价比高任何系统中对微控制器的选择都要考虑成本的因素，若忽略成本的因素，使产品的价格过高，在市场上将没有竞争力。为节省成本，本单片机实验板外围电路多、接口多，所以要求MCU功能强大。 根据以上原则，我们选用了市场上普遍应用的ATMEL公司的89S51系列单片机，其应用广泛、兼容性强、功能强大、价格低廉。2.1.2 AT89S51单片机简介 单片机的特点单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要部件都集成在一块芯片上，具有以下特点： 体积小、重量轻、价格便宜、耗电少； 根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的CPU； 控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有丰富的条件分支转移指令和很强的位处理功能及I/O口逻辑操作功能； 片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能，但存储器和I/O接口都易于扩展。 单片机引脚及参数简介AT89S51单片机是单片机实验板的核心部分， 以下是AT89S51单片机的主要参数及简介。主要性能参数：与MCS-51产品指令系统完全兼容4K字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作：0Hhz-24Mhz1288字节内部RAM32个可编程I/O口3个16位定时/计数器6个中断源图2-1 单片机引脚图引脚功能说明：Vcc：电源电压GND：地P0口：P0是一组8位漏极开路双向I/O口也即地址/数据总线复用口，作为输出口使用时，每位以吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。Flash编程和程序校验期间P0口接受低8位地址。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。P2口：P2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVX DPTR 指令）时，P2口送出高8位地址数据。P3口：P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1口的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电阻）4个TTL逻辑门电路。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示： 表2-1 P3口第二功能说明端口引脚第二功能P3.0RXD9（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外中断0）P3.3（外中断1）P3.4T0（定时/计数器0）P3.5T1（定时/计数器1）P3.6（外部存储器写选通）P3.7（外部存储器读选通）RST：复位输入，当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存器允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可以对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（）。：程序储存允许（）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S51由外部存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，即输出两个脉冲。在次期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的信号不出现。 /Vpp：外部访问允许。欲使MCU仅访问外部程序存储器（地0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。如EA端为高电平（接Vcc端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。XTAL1：振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端。XTAL2：振荡器反相器的输出端。 AT89S51中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端，这个放大器与作为反馈元件的片外时应晶体或陶瓷谐振器，在本实验板中采用的是内部晶振电路。振荡电路参见下图： 图 2-2 内部晶振电路 图 2-3 外部晶振电路2.2 实验板总体简介本文设计的单片机实验教学仿真系统性能稳定，综合功能极强。它集仿真、编程、实验于一体，可以进行系统全面的单片机实验项目的学习和应用开发。2.2.1 单片机实验教学功能该系统提供了丰富的硬件资源和接口，以方便更好的进行单片机实验的教学以及学生更快更好地学习单片机供了汇编语言或C51的源代码，是教师进行单片机教学、学生提高电子技能的好帮手。该系统可以实现以下实验功能： 单片机I/O口控制实验 按键中断实验 定时器实验 数码管动态显示实验 44矩阵键盘识别实验 电子时钟实验 LCD1602液晶显示控制实验 RS-232串行通信实验 扩展存储器读写实验 8255并口扩展实验 A/D0809转换实验 D/A0832转换实验 DS18B20数字温度采集实验 8路发光二极2.2.2 硬件总体逻辑结构图2-4 系统主板硬件总体逻辑结构图如上图所示，这是单片机实验板的总体结构图，它大致说明了实验板所包含的主要功能及扩展接口。2.3 单片机最小系统的电路说明 (1)时钟电路系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路。AT89S51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器。引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体谐振器一起构成一个自激振荡器。外接晶体谐振器以及电容C6和C7构成并联谐振电路，接在放大器图2-5 单片机晶振电路 的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响震荡器频率的高低、震荡器的稳定性、起振的快速性和温度的稳定性。因此，此系统电路的选石英晶体振荡器的值为11.0592MHz，电容应尽可能的选择陶瓷，电容值约为25pf。在焊接刷电路板时，石英晶体振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证震荡器稳定和可靠地工作。 (2)复位电路 复位是由外部的复位电路来实现的。由于51单片机是高电平复位并且高电平的持续时间要大于2个机器周期，图2-6是单片机上电复位与手动复位电路图，其中二极管的作用是：掉电后给电容提供了放电通路，保证再上电是RES引脚为高电平，使CPU可靠复位。正常工作是二极管反偏，而断电后Vcc逐渐下降，当Vcc=0时，Vcc与地等电位，电容通过二极管迅速放电，放电通路为C5正极电源Vcc端（与地等电位）二极管正极二极管负极C5负极。按下手动复位按钮时，电容C通过R46放电，当电容C放图2-6 单片机复位电路电结束后，RES引脚电位由R55、R46分压比决定。由于R55R46，因此RES引脚为高电平，CPU进入复位状态。松开复位按钮，电容C充电，RST引脚电位下降，是CPU脱离复位状态R2的作用在于限制复位按钮按下瞬间电容C5的放电电流，避免产生火花，以保护按钮的触点。(3)具有八路发光二极管显示各种流水灯。(4)可以完成各种奏乐,报警等发声音类。2.4 模数转换器ADC0809的接口电路 2.4.1 ADC0809 芯片及内部结构简介ADC0809为8路模拟信号的分时采集，片内8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100s左右。ADC0809 的内部逻辑结构图如图2-7所示。图2-7 ADC0809 内部逻辑结构 图2-7中多路开关可选通 8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以直接与系统数据总线相连。表2-2 为通道选择表。 C B A被选的通道0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 01 1 1 IN0 IN1 IN2 IN3IN4 IN5IN6IN72.4.2信号引脚 ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图2-8。 对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下： IN7IN0模拟量输入通道 ALE地址锁存允许信号，对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。 START转换启动信号，START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持低电平。 A、B、C地址线。通道端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表2-2。 CLK时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号。 EOC转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。 图2-8 ADC0809 引脚图 D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高。 OE输出允许信号，用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。 Vcc+5V电源。 Vref+、Vref-参考电源。参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref +=+5V, Vref- =-5V). 2.4.3 MCS-51 单片机与ADC0809的接口 图2-9 ADC0809 与MCS-51 单片机的连接电路连接主要涉及两个问题。一是8 路模拟信号通道的选择，二是A/D 转换完成后转换数据的传送。 如图2-9所示模拟通道选择信号A、B、C分别接最低三位地址A2、A3、A4即（P0.2、P0.3、P0.4），而地址锁存允许信号ALE由P3.6和P2.7控制。采用中断方式查询是否转换完毕，因而在EOC端加一非门电路进行电平的转换。此外，通道地址选择以作写选通信号。由于芯片内无时钟，可利用单片机的ALE引脚。由于ALE的频率是单片机时钟频率的1/6,如果单片机的时钟频率采用12MHz，则ALE的输出频率为2MHz，再二分频后是1MHz，正好符合ADC0809对时钟频率的要求。从图2-9中可以看到，把ALE信号与 START信号接在一起了，这样连接使得在信号的前沿写入（锁存）通道地址，紧接着在其后沿就启动转换,节省转换的时间。2.4.4 转换数据的传送 A/D转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认A/D转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。 （1）定时传送方式 对于一种A/D转换其来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如ADC0809转换时间为 128s，相当于 6MHz的MCS-51单片机共64个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如ADC0809 的EOC 端。因此可以用查询方式，测试EOC 的状态，即可却只转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数 据传送。不管使用上述那种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。不管使用上述那种方式，只要一旦确认转换结束，便可通过指令进行数据传送。 2.4数模转换器DAC0832的接口电路 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量。D/A转换器的主要部件是电阻开关网络，其主要网络形式有权电阻网络和R2R梯形电阻网络，其工作原理这里不作介绍。集成D/A芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOS型等；按字长分有8位、10位、12位等；按输出形式分有电压型和电流型。另外，不同生产厂家的产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公司的D/A芯片为DAC系列，如DAC0832等；美国模拟器件公司的D/A芯片为AD系列，如AD558等。 2.4.1 DAC0832 简介DAC0832是美国国家半导体公司采用CMOS工艺生产的8位D/A转换集图2-10 DAC0832逻辑框图成电路芯片。它具有与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉等特点，因而得到了广泛的应用。图2-11 DAC0832的结构与引脚DAC0832的逻辑结构框图如图2-11所示。片内有R2RT型电阻网络，用于对参考电压提供的两条回路分别产生两个电流信号IOUT1和IOUT2。DAC0832采用8位输入寄存器和8位DAC寄存器二次缓冲方式，这样可以在D/A输出的同时，送入下一个数据，以便提高转换速度。每个输入数据为8位，可以直接与微机的数据总线相连，其逻辑电平与TTL电平兼容。DI7DI0D/A转换器的数字量输入引脚。其中DI0为最低位，DI7为最高位。片选信号输入端，低电平有效。输入寄存器的写信号，低电平有效。ILE输入寄存器选通信号，高电平有效。ILE信号和、共同控制选通输入寄存器。当、均为低电平，而ILE为高电平时，LE1=0，输入数据被送至8位输入寄存器的输出端；当上述三个控制信号任一个无效时，LE1变高，输入寄存器将数据锁存，输出端呈保持状态。 从输入寄存器向DAC寄存器传送D/A转换数据的控制信号，低电平有效。DAC寄存器的写信号，低电平有效。当和同时有效时，输入寄存器的数据装入DAC寄存器，并同时启动一次D/A转换。VCC芯片电源，其值可在+5+15V之间选取，典型值取+15V。AGND模拟信号地。DGND数字信号地。Rfb内部反馈电阻引脚，用来外接D/A转换器输出增益调整电位器。 VREFD/A转换器的基准电压，其范围可在10+10 V内选定。该端连至片内的R2RT型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压精度直接影响着D/A转换精度。IOUT1D/A转换器输出电流1，当输入全1时，输出电流最大；当输入为全0时，输出电流最小，即为0。IOUT2D/A转换器输出电流2，它与IOUT1有如下关系：IOUT1+IOUT2=常数。 D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级寄存器的控制信号就是D/A转换器的启动信号。另外，它也没有转换结束信号，D/A转换的过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。2.4.2 DAC0832的工作方式 DAC0832内部有两个寄存器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。 双缓冲工作方式是指两个寄存器分别受到控制。当ILE、和信号均有效时，8位数字量被写入输入寄存器，此时并不进行A/D转换。当和信号均有效时，原来存放在输入寄存器中的数据被写入DAC寄存器，并进入D/A转换器进行D/A转换。在一次转换完成后到下一次转换开始之前，由于寄存器的锁存作用，8位D/A转换器的输入数据保持恒定，因此D/A转换的输出也保持恒定。 单缓冲工作方式是指只有一个寄存器受到控制。这时将另一个寄存器的有关控制信号预先设置成有效，使之开通，或者将两个寄存器的控制信号连在一起，两个寄存器作为一个来使用。 直通工作方式是指两个寄存器的有关控制信号都预先置为有效，两个寄存器都开通。只要数字量送到数据输入端，就立即进入D/A转换器进行转换。这种方式应用较少。 2.4.3 电压输出电路的连接 DAC0832以电流形式输出转换结果，若要得到电压形式的输出，需要外加I/V转换电路，常采用运算放大器实现I/V转换。图2-12给出了DAC0832的电压输出电路。对于单极性输出电路，输出电压为： 式中D为输入数字量的十进制数。因为转换结果IOUT1接运算放大器的反向端，所以式中有一个负号。若VREF=+5 V，当D=0255(00HFFH)时，VOUT=-(04.98) V。 图2-12 DAC0832的电压输出电路(a) 单极性输出；(b) 双极性输出2.4.4 DAC0832与单片机的连接图2-13 DAC0832与单片机的连接如图2-13所示，由于DAC0832内部有数据锁存器，其数据输入引脚可直接与CPU的数据总线相连。图中和接地，即DAC0832内部的第2级寄存器接成直通式，只由第1级寄存器控制数据的输入，当和同时有效时(ILE始终为有效的高电平)，DI7DI0的数据被送入其内部的D/A转换电路进行转换。 2.5数据/程序存储器24C022.5.1.24C02芯片简介串行24C02是基于IIC-BUS的存储器件，遵循二线制协议，由于其具有接口方便，体积小，数据掉电不挥发等特点，在仪器仪表及工业自动化控制中得到大量的应用图2-14 24C02管脚配置IIC总线协议定义如下 1、只有在总线空闲时才允许启动数据传送 2、在数据传送过程中当时钟线为高电平时数据线必须保持稳定状态，不允许有跳变。时钟线为高电平时数据线的任何电平变化将被看作总线的起始或停止信号。表2-3 管脚描述管脚名称功 能A0、A1、A2器件地址选择SDA串行数据/地址SCL串行时钟WP写保护Vcc+1.8v-5.0v工作电压GND地起始信号：时钟线保持高电平期间数据线电平从高到低的跳变作为IIC 总线的起始信号。 停止信号：时钟线保持高电平期间数据线电平从低到高的跳变作为IIC 总线的停止信号。IIC总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器，数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式。通过器件地址输入端A0、A1、A2和可以实现将最多将8个24C02连接到总线上。2.5.2