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基于单片机的通用测控系统的设计大学论文.doc
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基于单片机的通用测控系统的设计大学论文.doc
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摘要 ...................................................1
Abstract ...............................................1
前言 ...................................................2
一、单片机最小系统......................................3
1 外部数据存储器扩展电路设计 ........................3
2.晶振接口电路、复位电路设计 .......................4
3.掉电保护 ..........................................5
二、键盘、显示扩展设计.................................6
1.按键扩展 ...........................................6
2.LED 显示器 .........................................7
三、单片机串行口扩展设计...............................8
1.MAX232 芯片 .......................................8
四、模拟量与数字量相互转换设计.........................9
1.模拟输入及采样保持器电路设计 ......................9
2.AD574 与单片机接口设计 .............................9
3.DAC1208 模拟电压输出电路 ..........................10
五、开关量输入输出电路设计............................12
1.开关量的输入输出..................................12
六、单片机系统中看门狗电路设计........................13
1.看门狗及复位电路. .................................13
结论 ..................................................13
参考文献 ..............................................14
- 0 -
摘要
意义:单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机,现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械
产品中都会集成有单片机如:手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以
及鼠标等电脑配件中都配有 1-2 部单片机,而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工
作,汽车上一般配备 40 多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机
在同时工作!单片机的数量不仅远超过 PC 机和其他计算的综合,甚至比人类的数量还
要多。因此单片机地研究前景比较广阔。结合本专业选取 8051 单片机作为研究方向。
内容:单片机最小系统中应用到的芯片、外设及接口电路等,通过扩展单片机外设,包
括单片机储存器、数模转换、模数转换、数码管显示模块和键盘输入模块,并将软件设
计和外围芯片结合来实现最小系统的功能;掌握单片机系统设计与实施的一般原则,基
本实现从理论到实践行动,巩固所学的知识;同时学会微机系统的硬件和基础软件设计,
学习硬件和软件系统的设计经验,以及基本的技能和调试。 成果:单片机可靠性高、
便于扩展、控制功能强、低电压、低功耗、片内存储量小、集成度高、应用于社会生活
的各个方面。
关键词
关键词:单片机;数模转换器;模数转换器;光电隔离;掉电保护;接口扩展
Abstract
Meaning: the single chip processor is the most suitable for the embedded system, so it has
the most application. In fact SCM is the world's largest number of computers, modern human
life in almost every piece of electronic and mechanical products will be integrated single chip
such as: mobile phone, telephone, calculator, household appliances, electronic toys, palm
- 1 -
computers and computer accessories such as a mouse are equipped with 1-2 SCM and PC
will also have a large number of SCM in the work, the general car with more than 40 SCM,
complex industrial control systems may have even hundreds of SCM to work at the same
time! SCM is not only far more than the number of PC machines and other computing, even
more than the number of human. So the research prospect of single chip computer is quite
broad. Combined with the professional selection of 8051 single chip as the research direction.
Content: minimum system of microcontroller is applied to the chip, peripherals and interface
circuit, by extending MCU peripherals, including SCM storage, digital to analog conversion,
analog to digital conversion, digital tube display module and a keyboard input module and
will software design and peripheral chips are combined to achieve the function of the
minimum system; master MCU system design and implementation of the general principles,
the basic realization of from theory to practice, consolidate the learned knowledge; and at the
same time, learn the microcomputer system hardware and software design, learning
experience in the design of hardware and software of the system, and the basic skills and
debugging. Results: single chip with high reliability, easy extension, strong control function,
low voltage, low power consumption, small chip storage, high integration and application in
all aspects of social life.
Key words
Keywords: SCM; DAC; ADC; photoelectric isolation; power off protection; interface
前言
自从 1972 年 Intel 公司推出第一颗微处理器以来,计算机技术遵循着摩尔先生提出的
摩尔定律,以每 18 个月为一个周期微处理器性能提高一倍、价格降低一半的速度快步
向前发展。以微处理器为核心的微型计算机在最近 20 年中发生了巨大的变化,闪电般
地经历了从 8088/8086 到 286、386、486、586、P-Ⅱ、P-Ⅲ等奔腾(Pentium)系列众多 CPU
的飞跃。计算机对整个社会进步的影响有目共睹,其应用面的迅速拓宽,对个人与社会
等多方面的渗透表明,计算机技术已不再是深踞于高层次科技领域里的宠儿,它已经深
入到社会活动的一切领域之中,闯进了平常百姓的生活里,使人们跨入了信息时代 随
着电子技术的发展和近代超大规模集成电路的出现,通过对计算机的功能部件进行剪裁
- 2 -
及优化,将 CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、并行 I/O 口(PIO)、串行 I/O
口(SIO)、定时/计数器(CTC)及中断控制器(ICU)等基本部件集成在一块芯片中,制成了
单芯片微型计算机(Single Chip microcomputer) ,简称单片机,又叫微控制器(Micro
Controller Unit,简称 MCU)。由于它能嵌入到某个电路或电子产品设备中,故被称为嵌
入式控制器(Embedded Controller)。要把前面提到的众多功能集合在一起,在过去需要
具备专门的知识,采用许多电路组建成一个电子系统来实现。而今却简化成只需选择一
片合适的单片机,并对其已有的功能、指标、参数及引脚进行合理的使用即可完成。 20
世纪 90 年代,单片机在我国迅速普及。在电子技术日新月异的今天,在人们的生活里,
到处都可以看到单片机的具体应用。单片机可以嵌入到各种电子产品之中,成为机电产
品的核心部件,控制着各种产品的工作。随着大规模集成电路的发展,单片机已从过去
的单一品种,发展成为多品种、多系列机型,内部结构从过去的基本部件发展到集成有
A/D、D/A、监控定时器(WDT)、通信控制器(CCU)、脉宽调制器(PWM)、浮点运算器(FPU)、
模糊控制器(FCU)、数字信号处理器(DSP),以及具有 I2C、SPI、ISP 等众多特殊功能部
件,成为功能越来越强的增强型、高档型单片机。由于单片机具有功能强、体积小、功
耗低、成本低、裸机编程、软件代码少、工作可靠、自动化程度高、实时响应速度快以
及使用方便等特点,因此被广泛应用于工业制造、过程控制、数据采集、通信、智能化
仪器仪表、汽车、船舶、航空航天、军工及消费类电子产品中。
现今,炙手可热的“三网”(即电信网、有线电视网、国际互联网)融合产品、物联科
技已开始兴起;在汽车中普遍都需要有 30 多个单片机被用于其中的空调、音响、仪表
盘、自动窗、遥控门、自控前后盖、空气质量监测、反射镜角度调整、自动灭火、防盗
报警等的控制,协调控制着发动机、传动器、制动器、安全气囊、车载全球定位系统(GPS)
等多方面有条不紊地工作;此外,还有工业自动化控制和军事科技等。这些领域的应用
开发都还存在许多技术问题尚要解决,这正是电子技术人员可以大展拳脚的领域。
一、单片机最小系统
1、外部数据存储器扩展电路设计
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