系列单片机设计核心部分

系列单片机设计核心部分第一页，共一百一十五页，2022年，8月28日1.1单片机的类型及应用第二页，共一百一十五页，2022年，8月28日

单片机分为通用型和专用型两大类，通常所说的单片机主要指的是通用型单片机。通用型单片机是把可开发资源（如ROM、RAM、I/O口等）全部提供给使用者，例如各种系列型单片机。专用型单片机也叫专用微控器，例如频率合成调谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。第三页，共一百一十五页，2022年，8月28日51系列产品类型及特点一览表

单片机生产厂商芯片型号内部资源ROM/KBRAM/Byte16位定时器个数中断源个数最高晶振频率/MHZDIP封装引脚个数INTEL805141282512408052825636124080C514128251240第四页，共一百一十五页，2022年，8月28日ATMELAT89C514128252440AT89C528

256382440AT89C20512

128252420WINBONDW78E051C4KBFLASHROM128384040W78E052C8KBFLASHROM256384040第五页，共一百一十五页，2022年，8月28日1.251系列单片机的内部结构

第六页，共一百一十五页，2022年，8月28日8051的引脚图第七页，共一百一十五页，2022年，8月28日GND：接地引脚；VCC：电源引脚；ALE：系统总线地址锁存信号;PSEN：外部程序存储器的使能信号;EA/VPP：EA/Vpp程序存储器的内外部选通线;RST：复位按钮；P0口（引脚32—39）：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口；P1口（引脚1—8）：P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口；P2口（引脚21—28）：P2口也是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口，作为通用I/O口，功能同P1；作为地址口，在访问外部存储器时，输出高8位地址；P3口（引脚10—17）：P3口的P3.0到P3.7有两个功能通常使用第二功能；251系列单片机各引脚的功能第八页，共一百一十五页，2022年，8月28日P3口线的第二功能口线第二功能信号名称P3.0RXD串行数据接收P3.1TXD串行数据发送P3.2INT0外部中断0申请P3.3INT1外部中断1申请P3.4T0定时器/计数器0计数输入P3.5T1定时器/计数器1计数输入P3.6WR外部RAM写选通P3.7RD外部RAM读选通第九页，共一百一十五页，2022年，8月28日

单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。8051单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚18（XTAL2）、19（XTAL1）外接晶体振荡器就构成了内部振荡方式，单片机晶振的振荡周期为最小的时序单位，片内的各种微操作都以此周期为时序基准，其中一个机器周期包含12个振荡周期，单片机指令系统中，各条指令的执行周期都在1～4个机器周期之间；外部时钟方式就是将外部振荡信号源直接由XTAL1或XTAL2引脚接入。本系统中采用内部振荡方式。第十页，共一百一十五页，2022年，8月28日51系列单片机外部时钟电路第十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日3核心板主要器件介绍

3.1引言随着单片机在各行各业的广泛应用，社会对单片机越来越重视，越来越多的人开始学习并使用单片机，进行实验性开发与应用，高校也纷纷开设单片机课程。学好单片机可以在电子行业内找到一个比较好的工作，也可以增加对电子产品的了解，扩展产品开发的思路，提高社会竞争力。第十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日

3.2核心板的意义与作用单片机的使用并非易事，特别是起步很难。在实际应用中，单片机因管脚多而容易被损坏，而且常用的单片机系统的基本部分具有相似性。因此，设计一款单片机核心板，可以给单片机的后续学习带来很大的推动作用。不仅节约了成本和开发时间，而且能够给单片机系统的扩展与开发带来极大的方便。单片机相比其他如PC控制器等比较廉价、灵活，以单片机位核心，再加上外围的A/D装换、LED显示或LCD显示和串行口输入输出等外围设备构成一个小型微机，作为大学校园里实验用的开发板，节约成本的同时又能使初学者快速上手，且可以简单的用于工业生产中，使用范围很广。第十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日核心板的结构组织图第十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日说明：电源：+5V;GND：接地；JLCD：接显示器，其1号脚对应于显示器的1号引脚；JAIN：模拟量输入DC0-5V；JDIN：开关量输入DC5V（继电器型）；JDOUT：开关量输出DC5V（继电器型）；JKEY：键盘输入（若键盘接反时，显示的是错误信息，但不会对电路有影响）。第十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日核心板的实物图键盘JDOUTJLCD串口JDIN6N136JSJAINDPOWERJKEY825574HC573AT89C52TLC2543继电器813232第十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日89C52引脚图第十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日89C52新增功能：8KB的程序存储器；266字节的RAM；3个定时器；P1.0，P1.1口增加了替代功能；8个中断源，6个中断矢量。AT89C52芯片DIP封装实物图如下：第十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日MAX813引脚图MAX813是单片机复位芯片，它不仅能对电源电压实现监测，而且内部还具有看门狗定时电路，它具有四个功能：①看门狗计时器功能，如果看门狗输入在1.6s内无变化，就会产生看门狗输出；②电压监测功能，掉电或电源监测电压低于1.25V时，产生掉电输出；③上电复位功能，系统上电时自动产生脉宽200ms的复位脉冲；④人工复位功能，当人工复位端输入低电平时，产生复位信号输出。第十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日A/D转换芯片

A/D转换是把模拟信号转化成与其大小成正比的数字量信号。根据A/D转换原理，目前常用的A/D转换电路的转换方式主要有逐次逼近式和双积分式。ADC是A/D转换器的简称，ADC的性能指标是正确选用ADC芯片的基本依据，其主要性能指标有转换速度和转换精度等。

第二十页，共一百一十五页，2022年，8月28日

本系统采用的是TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源。其引脚图如下：第二十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日

8255

8255是INTEL公司提供的可编程并行接口芯片，其引脚图如下：第二十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日

CS：片选信号；

RD、WR：读、写控制信号；

RESET：复位信号；

A1和A0：端口选择信号；

PA0—PA7：端口A8位引脚；

PB0—PB7：端口B8位引脚；

PC0—PC7：端口C8位引脚。

引脚定义：第二十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日各端口有3种工作方式：方式0—基本输入/输出方式；方式1—选通输入/输出方式；方式2—双向传送方式。其中端口A可处于3种工作方式，端口B只能很处于方式0和1，端口C常常被分为高4位和低4位两部分，可分别用来传送数据可控制信息。第二十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日光电耦合器

光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：(1)信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；

(2)比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠所以，需要光耦进行隔离，接入单片机系统。光耦除了隔离数字量外，还可以用来隔离模拟量。第二十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日光耦常用于：(1)输入干接点隔离；(2)输入TTL电平隔离；(3)输入交流信号隔离；(4)输出RS232信号隔离；(5)输出RS422信号隔离。第二十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日常见光耦有：(1)TLP521-1/TLP521-2/TLP521-4，分别是1个光耦、2个光耦和4个光耦，HP公司和日本的东芝公司生产。下载地：.tw/pdf_file/TLP521-1-2,4.PDF发光管的工作电流要在10mA时，具有较高的转换速率；在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K；太小容易损坏光耦；(2)4N25/4N35，motorola公司生产，下载地址：.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF

隔离电压高达5000V；第二十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日(3)6N136，HP公司生产下载地址：.tw/pdf_file/6N135-6.PDF

要想打开6N136，需要比较大的电流，大概在15-20mA左右，才能发挥高速传输数据的作用。

第二十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日6N136本系统采用的是6N136.6N136是日本东芝公司生产的具有优良特性的光电耦合器件，内封装一个高度红外发光管和光敏三极管，具有体积小，寿命长，抗干扰强，隔离电压高，高速度，与TTL逻辑电平兼容等优点，可用于隔离线路、开关电路、数模转换、长线传输、过流保护、电平匹配、线性放大等优点。第二十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日内部引脚图：其引脚图：第三十页，共一百一十五页，2022年，8月28日

继电器继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制系统中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。因此在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。在大多数情况下，继电器就是一个电磁铁，这个电磁铁的衔铁可以闭合或断开一个或数个接触点。当电磁铁的绕组中有电流通过时，衔铁被电磁铁吸元，因而就改变了触点的状态。继电器一般可以分为电磁式继电器、热敏干簧继电器、固态继电器等。第三十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日继电器属于感性器件，所以不能用单片机的I/O口直接来控制，且要在三极管等控制器件上加上反相保护电路。一般实验中都是单片机通过一个PNP型三极管，把三极管作为电子开关来驱动继电器，继电器的开和关完全由三极管的基极电平进行控制。当三极管为高电平，PNP型三极管截止，这时继电器不工作；反之为低电平的话，PNP型三极管导通，继电器得电戏合。第三十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日单片机是一个弱电器件，一般情况下它们大都工作在5V甚至更低.驱动电流在MA级以下。而要把它用于一些大功率场合，比如控制电动机，显然是不行的。所以，就要有一个环节来衔接，这个环节就是所谓的"功率驱动"。继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节.在这里，继电器驱动含有两个意思：一是对继电器进行驱动，因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件；还有就是继电器去驱动其他负载，比如继电器可以驱动中间继电器，可以直接驱动接触器。所以，继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口。第三十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日

RELAY-SPST：单刀单掷（一组，常开）继电器，其图如下：第三十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日单片机串口通信电路在实际使用时，单片机系统使用的是TTL电平，单片机中的串口输出的信号也是如此。但是串行通信中一般使用的是RS－232C通信协议，二者的电平并不相同，因此需要外接接口电路来进行电平的匹配。通常PC有两个串行口COM1和COM2，其中COM1使用的是9针D形连接器，而COM2有的使用的是老式的DB25针连接器。以下仅介绍常用的DB9针连接器。第三十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日DB9的各信号线（管脚）的定义如下表：管脚号管脚的定义1保护地2接收信号数据SIN3发送数据SOUT4数据终端准备DTR5信号地6数据装置准备DSR7请求发送RTS8清除发送CTS9响铃指示RI第三十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日USB模块可以通过DB9接口与核心板相连，从而将其转化为USB接口。USB作为一种新的PC机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利。这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达127个设备。USB规范描述了总线特性、协议定义、编程接口以及其它设计和构建系统时所要求的特性。USB是一种主从总线，工作时USB主机处于主模式，设备处于从模式。第三十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日USB系统所需要的唯一的系统资源是，USB系统软件所使用的内存空间、USB主控制器所使用的内存地址空间（I/O地址空间）和中断请求（IRQ）线。USB设备可以是功能性的，如显示器、鼠标或者集线器之类。它们可以作低速或者高速设备实现。低速设备最大速率限制在1.5Mb/s，每一个设备有一些专有寄存器，也就是端点（endpoint）。在进行数据交换时，可以通过设备驱动间接访问它。每一个端点支持几种特殊的传输类型，并且有一个唯一的地址和传输方向。不同的是端点0仅用作控制传输，并且其传输可以是双向的。第三十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日系统上电后，USB主机负责检测设备的连接与拆除、初始化设备的列举过程，并根据设备描述表安装设备驱动后自动重新配置系统，收集每个设备的状态信息。设备描述表标识了设备的属性、特征并描述了设备的通信要求。USB主机根据这些信息配置设备、查找驱动，并且与设备通信。第三十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日典型的USB数据传输是由设备驱动开始的，当它需要与设备通信时，设备驱动提供内存缓冲区，用来存放设备收到或者即将发送的数据。USB驱动提供USB设备驱动和USB主控制器之间的接口，并将传输请求转化为USB事务，转化时需要与带宽要求及协议结构保持一致。某些传输是由大块数据构成的，这时需要先将它划分为几个事物再进行传输。第四十页，共一百一十五页，2022年，8月28日3、本系统所使用的串口版的U盘文件读写模块的连接说明:（1）外观下面是串口版U盘文件读写模块的正反面外观，尺寸约长70mmX宽30mmX高15mm。第四十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日（2）接口电路图图中的RXD和TXD连接到模块的单片机的串口。第四十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日（3）接口定义串口版模块具有三个外部接口：P1是USB插座，可以直接插入U盘或者通过USB延长线连接U盘，当进行程序升级或者重新配置时应该通过USB对连线连接计算机的USB端口。P2是DB9插针（可以改为插孔，但是引脚号将发生变化），用于连接单片机系统。P3是电源输入选择跳线或者电源输入端口。第四十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日（4）接口协议串口版模块使用标准版模块的三线制串口通讯协议。单片机系统与模块之间需要连接SIN和SOUT两根信号线及公共地线，单片机系统通过串口发送两个同步码字节（57H、ABH）作为执行命令包的启动信号，实现与模块的命令同步。在通过串口输入两个同步码字节时，模块会检查串口数据输入超时，如果连续两个数据字节之间的间隔大于串口输入超时时间，则模块将放弃该同步码及命令包。第四十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日（5）接口时序测试条件：TA=25℃，VCC=5V

名称参数说明最小值典型值最大值单位TT0串口输入数据的间隔超时时间2540100mS第四十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日MAX232是一种常用的电平转换芯片，能完成TTL和RS-232C电平的双向转换，其引脚图如下：对于RS－232C的信号而言，当传输电平绝对值大于3V时，电平可以被检测出来，介于-3V~+3V之间的电压信号无意义，低于-15V或高于+15V的电压也视为无意义。第四十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日引脚定义：C1+/C1-：电容倍增充电泵电容正负端；C2+/C2-：反向电泵电容正负端：V+/V-：充电产生的+/-5V；R1IN/R2IN：RS-232发送器输入1/2；T1OUT/T2OUT：RS-232发送器输出1/2；T1IN/T2IN：TTL发送器输入1/2；R1OUT/R2OUT：TTL接收器输出1/2；VCC/GND：电源/地。PFI：当管脚上的电平效益1.25V时，PFO输出低电平；第四十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日在液晶显示器(LiquidCrystalDisplay,LCD)方面，从选型角度，我们将常见液晶分为以下几类：段式，字符型，图形点阵式液晶。本核心板所用的是深圳市勤正达电子有限公司的FM12864F-12型号的液显示模块，FM12864F-12是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。液晶显示器LCD和键盘

第四十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日LCD实物图

第四十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日其引脚图如下：第五十页，共一百一十五页，2022年，8月28日引脚定义：引脚名称方向说明引脚名称方向说明1VSS-GND（0V）11DB4I数据42VDD-SupplyVoltageForLogic(+5v)12DB5I数据53VO-SupplyVoltageForLCD（悬空）13DB6I数据64RS(CS)OH:DataL:InstructionCode14DB7I数据75R/W(SID)OH:ReadL:Write15PSBOH:ParallelModeL:SerialMode6E(SCLK)OEnableSignal16NC-空脚7DB0I数据017/RSTOResetSignal低电平有效8DB1I数据118NC-空脚9DB2I数据219LEDA-背光源正极（LED+5V）10DB3I数据320LEDK-背光源负极（LED-OV）第五十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日(1)RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式：RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据第五十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日(2)E信号E状态执行动作结果高——>低I/O缓冲——>DR配合/W进行写数据或指令高DR——>I/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低——>高无动作

第五十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日单片机通过该模块特有的指令来完成各种相应的显示功能，其指令由10位二进制数组成。这些指令包括清除显示、位地址归位、显示状态开关、游标或显示移位控制、功能设定设定、CGRAM位址设定、DDRAM位址、读取忙碌状态（BF）和位址、写资料到RAM、读出RAM的值、扩充功能设定等。单片机通过设定不同的的指令来完成对LCD模块的数据传输和显示。第五十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日（1）清除显示CODE： RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：清除显示屏幕，把DDRAM位址计数器调整为“00H”（2）位址归位CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：把DDRAM位址计数器调整为“00H”，游标回原点，该功能不影响显示DDRAM（3）位址归位CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0LLLLLLLLHXLLLLLLLLLHLLLLLLLLI/DS第五十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日功能：把DDRAM位址计数器调整为“00H”，游标回原点，该功能不影响显示DDRAM功能：执行该命令后，所设置的行将显示在屏幕的第一行。显示起始行是由Z地址计数器控制的，该命令自动将A0-A5位地址送入Z地址计数器，起始地址可以是0-63范围内任意一行。Z地址计数器具有循环计数功能，用于显示行扫描同步，当扫描完一行后自动加一。（4）显示状态开/关CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：D=1；整体显示ONC=1；游标ONB=1；游标位置ON（5）游标或显示移位控制CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：设定游标的移动与显示的移位控制位：这个指令并不改变DDRAM的内容

LLLLLLHDCBLLLLLHS/CR/LXX第五十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日（6）功能设定CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：DL=1（必须设为1）RE=1；扩充指令集动作RE=0：基本指令集动作（7）设定CGRAM位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0功能：设定CGRAM位址到位址计数器（AC）（8）设定DDRAM位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：设定DDRAM位址到位址计数器（AC）LLLLHDLX0REXXLLLHAC5AC4AC3AC2AC1AC0LHBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0第五十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日（9）读取忙碌状态（BF）和位址CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：读取忙碌状态（BF）可以确认内部动作是否完成，同时可以读出位址计数器（AC）的值（10）写资料到RAMCODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：写入资料到内部的RAM（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）（11）读出RAM的值CODE：RWRSDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0

功能：从内部RAM读取资料（DDRAM/CGRAM/TRAM/GDRAM）单片机就是通过设定不同的的指令来完成对LCD模块的数据传输和显示。LLBFAC6AC5AC4AC3AC2AC1AC0HLD7D6D5D4D3D2D1D0HHD7D6D5D4D3D2D1D0第五十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日该LCD可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。在本系统中,该LCD液晶模块采用的是并行的连接方式，其连接方式示意图如下所示：LCM与MPU的并行连接

第五十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日由于键盘扫描和向LCD写数据均采用P0口，所以之后在LCD没置使能，即P1_6＝0的情况下，才能进行键盘扫描。LCD控制程序参见LCDLEARN.C函数。键盘扫描相关函数为：externunsignedcharscankb(void)，循环扫描，可以返回16个不同的值。在LCD上写汉字的时候，不能写“数字”两个汉字，会出现乱码；此外，不能写入字符中夹杂着半角和全角字符。第六十页，共一百一十五页，2022年，8月28日与单片机的电路图连接如下所示：第六十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日键盘采用4×4键盘，能返回16个不同的值，各个按键代表不同的功能，按下不同的按键，在执行相应程序后，会在LCD上显示对应的结果，其引脚图如下所示，1—8引脚分别接在AT89C51的P0.0—P0.7上。键盘芯片的引脚图：第六十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日为了减少键盘与单片机进行接口时占用过多的I/O口线的数目，在按键较多时，通常将键盘排成行列矩阵的形式。这种矩阵式键盘的每一行线与列线的交叉处互不连通，而是通过一个按键来连接的。单片机通过程序控制扫描方式，利用软件连续的对键盘进行扫描，通过一定的算法来判断是哪个键被按下，从而实现该键的功能。编程扫描方式是利用CPU完成其它工作的空余调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。第六十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日程序扫描法的工作过程是：

1、判别有无键按下：单片机首先向行扫描口输出全为0扫描码F0H，然后从列检测口输入列检测信号，只要有一列信号不为1，即P0口不为F0H，则表示有键被按下。

2、键盘扫描取得闭合键的行、列值：单片机将得到的信号取反，中为1的位便是该键所在的列。接下来要确定按键所在的行，需要进行逐行扫描。单片机首先向P0口发送扫描码FEH，即使P0.0为0，为1。然后输入列检测信号，若各列全为1，则表示不在第一行。接着使P0.1为0，其余为1，再输入检测列信号。依次检测下去，直到找到按键所在行。

第六十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日

3、用计算法或查表法得到键值；

4、判断闭合键是否释放，如没释放则继续等待；

5、将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。第六十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日74HC573芯片介绍引脚图如下所示：第六十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日引脚说明：2至9脚是数据的输入角，从D0到D7;12至19脚这几个脚是数据的输出脚;10是接地;20是电源；1引脚为573的输出使能，低电平有效，11引脚为573的锁存使能，高电平有效，即573只有在1引脚为低是才有可能输出，若为高，输出为高阻，11引脚在1引脚为低的前提下若为高，则不锁存，输出恒等于输入，若为低，则锁存，保持前一时刻状态。第六十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日外围接口电路外围接口电路包括模拟信号输入、开关量输入输出、串口通信接口、电源供应接口和滤波电容网络。

对应图如下：第六十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日数字量输入部分是采用光耦6N136判断外部输入是高电平还是低电平。单片机上用P20-P24判断外部数字量。程序中相关程序是：externunsignedchariojudge(unsignedchar)－函数参数为数字量输入通道号，返回通道状态1表示高电平、0表示低电平。数字量输出部分是通过继电器控制端口是否和VCC（＋5V）连接上。继电器由P24-P27引脚控制状态变化。程序中相关程序为：voidrelay(unsignedchara)－参数为继电器所在通道号。执行此函数，继电器状态改变。第六十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日电路设计的工作人员都是要通过分析电路原理图，了解电路的功能和工作原理，才能得心应手开展工作。以下就电路总体功能、划分的功能模块、信号流向和各原件的作用进行分析。4原理图分析第七十页，共一百一十五页，2022年，8月28日核心板整体Protel图第七十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日4.1外部模拟信号采集接口和电源电路

8针脚接口JAINCON8是外部模拟信号输入接口,JDINCON8是外部数字量信号输入接口,JDOUTCON8是数字量输出接口。从JAINCON8来的模拟量输入信号进入TLC2543的11路模拟量输入端口，进行A/D转换；从JDINCON8来的数字量输入信号进入光电耦合器6N136的处理后引入8051的P2_0—P2_3引脚，8051就可以判断外部数字量输入是高还是低电平。8051单片机P2_7—P2_4信号通过输出处理电路后控制继电器的输出状态,DO1—DO4表征继电器的状态，通过JDOUTCON8来实现数字量的输出。外接+5V电源通过CON3接口接入电路板，然后经过CU1、CU2、CU74、CU82、CU4电容滤波处理后对整个单片机核心板供电。第七十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日外部模拟信号采集接口和电源电路第七十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日

采用TLC2543芯片的方法进行A/D转换用TLC2543芯片进行A/D转换十分简单，不需要复杂的外围辅助电路，可直接与单片机I/O连接，并直接通过单片机控制A/D转换的启动与结束。4.2A/D转换电路第七十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日采用TLC2543芯片的方法进行A/D转换第七十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日4.38051信号控制与处理电路此功能模块是单片机系统的核心部分，为了增加I/O口数目，采用了8255A可编程外围接口芯片，使用了一个8位锁存器74HC573来锁存8051单片机P0口输出的地址信息。8051通过软件编程进行输入信号的处理与控制，通过P0口将处理结果送往LCD显示，通过P2口进行数字量的输入和输出，同时单片机采用译码法将P0口送出的地址信息译码后确定了8255A的地址，可以扩展连接更多的外围设备。8051通过引脚RXD和引脚TXD和MAX232与串口或USB进行通信。MAX813是看门狗芯片,使单片机死机后复位运行。第七十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日8051信号控制与处理电路第七十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日4.4LCD显示部分本单片机系统采用的是勤正达12864F液晶显示模块，由图可知：此单片机控制数码管显示的过程采用的是并行方式，P0口的输出作为LCD的数据输入DB0—DB7，P1_4的输出作为了LCD的模组片选段，P1_5的输出作为LCD的读写控制信号，P1_6的输出作为LCD的使能信号，由RS、R/W、D7、D6、D5、D4、D3、D2、D1、D0的状态构成模块控制芯片的控制命令，最终完成字符的LCD显示。

第七十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日LCD实物图第七十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日LCD与单片机的连接图第八十页，共一百一十五页，2022年，8月28日要实现串行通信，则单片机、MAX232与串口的引脚必须严格对应。8051单片机的发送端TXD接到MAX232的T1IN端，接收端RXD接到MAX232的R1OUT端，RS232C串口DB9的接收端RXD通过CON3接口对应R1IN引脚，发送端TXD对应R1IN引脚，引脚对应正确后，串行通信电路图的硬件设置就完成了，可以顺利完成USB的读写。4.5串口通信和USB读写第八十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日串口版U盘文件读写模块的正反面外观第八十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日串口通信和USB读写电路连接图第八十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日5源程序分析开始初始化采集TLC2543模拟信号定时中设定断LCD界面初始化是否有键按下循环是否结束读出按键值，并在LCD上显示相应结果结束YNYN第八十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日5.2输入程序

#include<core.h>

externunsignedchariojudge(unsignedchar);

unsignedchariojudge(a)

{

switch(a)

{

case1:if(P2_3==1)return1;elsereturn0;break;

case2:if(P2_2==1)return1;elsereturn0;break;

case3:if(P2_1==1)return1;elsereturn0;break;

case4:if(P2_0==1)return1;elsereturn0;break;

}

}第八十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日5.3输出程序

#include<core.h>

externvoidrelay(unsignedchar);

voidrelay(unsignedchara)

{

unsignedchari;

switch(a)

{

case1:P2_7=1;for(i=0;i<100;i++);P2_7=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_7=1;

case2:P2_6=1;for(i=0;i<100;i++);P2_6=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_6=1;

第八十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日case3:P2_5=1;for(i=0;i<100;i++);P2_5=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_5=1;

case4:P2_4=1;for(i=0;i<100;i++);P2_4=0;

//for(i=0;i<100;i++);P2_4=1;

}

}第八十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日5.4LCD显示程序

#include<core.h>

#include<at89x52.h>

#definebfP0_7//位定义

#definersP1_4

#definerwP1_5

#defineeP1_6

#definelcd_rstP1_7

#definepsbP1_4

externvoidrbf(void);

externvoidwcd(unsignedchar,unsignedchar);

externvoidinilcd();

externvoidbegin(unsignedchar*);第八十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日externvoiddelay(unsignedint);

externvoidwi(unsignedchar);

externvoidwd(unsignedchar);

externvoidbeginkey(unsignedchar);

externvoidbeginnum(unsignedchar*);

externvoidjiemian(void);

externvoidrelaylcd(unsignedchar);

//延迟函数

voiddelay(unsignedinti)//当i为时约延时毫秒

{

unsignedcharj;//当i为时约延时秒

while(i)

{

i--;第八十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日

for(j=0;j<100;j++)

{

;//空语句

}

}

}

//读忙标志函数

voidrbf(void)

{

do

{

rs=0;//设置读忙时的状态

rw=1;

第九十页，共一百一十五页，2022年，8月28日

//P0=0xff;

delay(1);//延迟一会儿

e=1;//开使能端

}while(bf);//不忙则跳出

e=0;//关使能

}

//写指令函数与写数据函数wcd(i,n)

//当i为的时候为写指令n,i为时候为写数据n

voidwcd(unsignedchari,unsignedcharn)

{

rbf();//读忙第九十一页，共一百一十五页，2022年，8月28日

switch(i)

{

case0:rs=0;rw=0;P0=n;break;

//设置写指令时的状态

case1:rs=1;rw=0;P0=n;break;

//设置写数据时的状态

}

e=1;

delay(10);//将要写入的值设置为P0的状态

e=0;//关使能

}

//初始化液晶界面函数,作用是清屏第九十二页，共一百一十五页，2022年，8月28日voidinilcd()

{

unsignedchari;

unsignedcharcodea[4]={0x30,0x01,0x02,0x0e};//DDRAM初始化的指令格式

psb=0;

delay(75);

psb=1;

lcd_rst=0;delay(2);lcd_rst=1;

for(i=0;i<4;i++)

{

wcd(0,a[i]);

}

}

//初始界面函数，作用是开机时显示的数据第九十三页，共一百一十五页，2022年，8月28日voidbegin(unsignedchar*pm)

{

wcd(0,0x80);//写入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一

}while(*pm!='\0');

}

voidbeginnum(unsignedchar*pm)

{

unsignedcharj;

wcd(0,0x90);//写入首地址第九十四页，共一百一十五页，2022年，8月28日

for(j=0;j<5;j++){

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一

};

}

voidbeginkey(unsignedchara)

{

unsignedcharcodeb[4][20]={{"VoltageSample"},

{"CheckD_Channal"},{"ControlRealy"},{"InputtoUSB"}};

switch(a)

{

case1:begin(b[0]);break;第九十五页，共一百一十五页，2022年，8月28日case2:begin(b[1]);break;

case3:begin(b[2]);break;

}

}

voidbeginDprocess(unsignedchara,unsignedcharb)

{

unsignedcharcodec[4][15]={{"DChannal1L"},

{"DChannal2L"},

{"DChannal3L"},

{"DChannal4L"}};

unsignedcharcoded[4][15]={{"DChannal1H"},

{"DChannal2H"},{"DChannal3H"},{"DChannal4H"}};

if(a==1)第九十六页，共一百一十五页，2022年，8月28日

{switch(b)

{

case1:begin(c[0]);break;

case2:begin(c[1]);break;

case3:begin(c[2]);break;

case4:begin(c[3]);break;

}

}

elseswitch(b)

{

case1:begin(d[0]);break;

case2:begin(d[1]);break;

case3:begin(d[2]);break;

case4:begin(d[3]);break;

}第九十七页，共一百一十五页，2022年，8月28日

}

}

voidjiemian()

{

unsignedcharcodeb[4][20]={{"VoltageSample1"},

{"DigitalInput2"},{"DigitalOutput3"},{"WriteUSB4"}};

unsignedchar*pm;

pm=b[0];

wcd(0,0x80);//写入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一

}while(*pm!='\0');第九十八页，共一百一十五页，2022年，8月28日

pm=b[1];

wcd(0,0x90);//写入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一

}while(*pm!='\0');

pm=b[2];

wcd(0,0x88);//写入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一第九十九页，共一百一十五页，2022年，8月28日

}while(*pm!='\0');

pm=b[3];

wcd(0,0x98);//写入首地址

do{

wcd(1,*pm);//依次写入数据

delay(10);//字与字之间延迟一会儿

pm++;//数据地址自增一

}while(*pm!='\0');

}

voidrelaylcd(unsignedchara)

{

unsignedcharcodec[4][17]={{"1RelayOperate"},第一百页，共一百一十五页，2022年，8月28日{"2RelayOperate"},

{"3RelayOperate"},

{"4RelayOperate"}};

switch(a)

{

case1:begin(c[0]);break;

case2:begin(c[1]);break;

case3:begin(c[2]);break;

case4:begin(c[3]);break;

}

}第一百零一页，共一百一十五页，2022年，8月28日5.5按键程序

#include<core.h>

voiddelay(void)

{unsignedchari;

for(i=200;i>0;i--);

}

externunsignedcharscankb(void)

{

unsignedcharsccode,recode;

P0=0xf0;

if((P0&0xf0)!=0xf0)//有键按下

{delay();

if((P0&0xf0)!=0xf0)//仍然有键按下

{sccode=0xfe;第一百零二页，共一百一十五页，2022年，8月28日while((sccode&0x10)!=0)//移位没完

{P0=sccode;//行扫描开始

if((P0&0xf0)!=0xf0)//若在该行

{recode=(P0&0xf0)|0x0f;//中间结果

P0=0xff;//关P2

return((~sccode)+(~recode));//返回Keyword

}

elsesccode=(sccode<<1)|0x01;//不在该行则扫下一行

}

}

}

return(0);

}第一百零三页，共一百一十五页，2022年，8月28日5.6主程序

#include<core.h>

unsignedcharconverse(unsignedint);

#define _CS P1_3

#define D_OUT P1_2

#define D_IN P1_1

#define CLOCK P1_0

unsignedcharcom_fetch;

voidcomm_init()

{

TL1=0xfd;

TH1=0xfd;

PCON=0;

TMOD=0x20;//定时器方式

EA=1;第一百零四页，共一百一十五页，2022年，8月28日ET1=0;//禁止外部中断

ES=1;//开串行口中断

TR1=1;//开始计时

SCON=0x50;//串行口工作方式、容许接收

}

voidcomm_int()interrupt4

{

if(RI)

{

RI=0;

com_fetch=SBUF;//发送数据

}

else{TI=0;}

}第一百零五页，共一百一十五页，2022年，8月28日

}

}

voidt100()

{

unsignedchari;

for(i=0;i<50;i++)

{

}

}

//从读取采样值，形参port是采样的通道号

unsignedcharad_get(unsignedcharport)

{

unsignedcharad;

unsignedchari;

unsignedcharal=0,ah=0;第一百零六页，共一百一十五页，2022年，8月28日CLOCK=0;