晶体管图示仪的系统硬件设计

3 晶体管图示仪的系统硬件设计

3.1 MCS-51单片机最小系统

在本设计中，考虑到单片机构成的应用系统有较大的可靠性，容易构成各种规模的应用系统，且应用系统有较高的软、硬件利用系数。还具有可编程性，硬件的功能描述可完全在软件上实现。本设计还需要利用单片机的定时计数器、中断系统等等。所以，选择以单片机为核心进行设计具有极大的必要性。 MCS-51单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元，以及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在分别加以说明： ·中央处理器：

中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)

内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)：

共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)：

有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。

·并行输入输出(I/O)口：

共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口：

内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统：

具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串口中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路：

内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序。

图3-1 单片机最小系统

本电路使用单片机内部振荡器，12MHz的晶体谐振器直接接在单片机的时钟端口X1和X2，电路中C2、C3为振荡器的匹配电容。该电路简单，工作可靠。

3.2 电源电路设计

整个系统由外界提供?12V电源，用LM317、LM337来降压得到正负5V。 电源电路原理框图如下图3-2所示：

晶体管图示仪的系统硬件设计

+12VLM3175K0.1uF1uF10VLM3172K1uF+5V50K10K50K0.1uF1uF5K-12VLM337-5V

图3-2 电源电路图

3.3 A\\D转换电路设计

3.3.1 ADC0809的内部逻辑结构

ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。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A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。其结构图如图3-3所示：

图3-3 ADC0809的结构图

3.3.2 ADC0809引脚结构

在运用A\\D时，采用了ADC0809通用模数转换器，取其8路输出的一路。由于其参考电压取5V，直接将其输出接单片机P0口。在连接端口时注意ADC0809为逐次比较，需要将其2-1脚接P0口高位。

ADC0809的引脚图如下图3-3所示

图3-4 ADC0809的管脚排列图 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。通道选择表如表3-1所示。 表3-1 通道选择表 C 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 选择的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 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。 3.3.3 ADC0809应用说明

（1）ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。 （2）初始化时，使ST和OE信号全为低电平。