微机系统是整个应用系统的核心，包括微处理器、总线结构、时钟电路、复位电路、存储器等。2．总线与结构系统中微处理器是通过总线与外围芯片、电路板、其他设备相互连接来实现数据传送的。总线的选择应与选机型、确定结构同时进行。系统功能复杂，为避免重复设计，可以选用标准总线连接多板结构，通用部分采用标准板，专用部分自行设计。7．复位电路系统的复位有上电复位、按钮复位、掉电冻结、故障恢复等几种情况。......
2023-11-17
单片机基础及应用:系统硬件设计
【摘要】：1．系统的组成根据系统的主要技术指标和功能，本系统为一个8路数据实时采集系统，系统选用AT89C52单片机为主机。由于AT89C52片内具有8KB的程序存储器，所以系统不需要外部扩展程序存储器。2．系统的工作原理图10－16系统总体结构框图本系统设计采用定时采样控制方式进行工作，每隔0．5s对8路模拟量进行巡回采集1次。图10－19DAC0832的电压输出电路图打印机的选择在单片机系统中，经常选用微型打印机，如PP40、GP16等。
1．系统的组成
根据系统的主要技术指标和功能，本系统为一个8路数据实时采集系统，系统选用AT89C52单片机为主机。由于AT89C52片内具有8KB的程序存储器，所以系统不需要外部扩展程序存储器。AT89C52片内虽然有256字节的RAM，但对于数据采集系统来说，需要存储大量的实时采集的数据，因此系统外扩一个8KB的6264作为数据存储器，采用74HC373作为地址锁存器。本系统要求对8路模拟量信号进行信号循环采集，系统选用具有8路模拟输入的A／D转换器ADC0809，1路D／A（DAC0832）转换输出。系统选用HD7279键盘、显示器接口芯片来管理8位LED显示器及2×8键盘输入，采用可编程I／O接口芯片8155完成与打印机PP40的连接。系统总体结构框图如图10－16所示。
2．系统的工作原理
图10－16 系统总体结构框图
本系统设计采用定时采样控制方式进行工作，每隔0．5s对8路模拟量进行巡回采集1次。系统开始工作后，CPU启动定时器T0定时器，定时50ms，定时器定时到使26H单元加1，当26H单元加到10即0．5s后，开始启动A／D转换器分别对8路模拟量进行转换，将转换的数据依次存入RAM中。同时，根据键盘输入的命令将对应路数的采集数据送至显示缓冲区，经LED显示出来，并送D／A转换器输出。当RAM中数据存满后，关闭定时器。
3．系统的硬件设计
（1）键盘、显示电路设计
如图10－17所示，采用8只共阴极LED显示器及16个按键组成2×8矩阵键盘，由7279控制实现键盘、显示器的扫描。在键盘电路的16个按键中，系统定义了10个数字键、6个功能键，本系统只使用了两个功能键：打印键和显示切换键。
（2）A／D转换器的选择
目前A／D转换器的种类很多，但是它们在精度、速度和价格上的差别很大。系统中由于需对8路模拟量信号进行循环采集，所以选用ADC0809A／D转换器，其在精度、速度和价格等方面都属于中等。这对一般实时控制、数据采集系统来讲是合适的。ADC0809有8个模拟量输入，通过编程控制，可任意接通其中的一路进行A／D转换，并可得到相应的8位二进制数字量。由于ADC0809要求转换的时钟频率不能高于640kHz，本系统采用500kHz（当频率为500kHz时，ADC0809的转换时间约为128μs）。本系统单片机的晶振采用12MHz，通过对单片机的ALE信号4分频得到500kHz的时钟信号给ADC0809。A／D转换器与单片机的接口电路如图10－18所示。
（3）D／A转换器的选择(www.chuimin.cn)
图10－17 键盘、显示电路图
图10－18 ADC0809与AT89C52连接图
对D／A转换器，常用的有并行输入及串行输入的D／A转换器。考虑到串行D／A转换器的转换速度较低的因素，本系统选用并行输入的8位D／A转换器DAC0832。DAC0832内部由8位数据输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D／A转换器3部分组成，它是电流输出型的，即将输入的数字量转换成模拟电流输出。Iout1与Iout2的和是常数，它们的值随DAC寄存器的内容呈线性变化。但是，在单片机应用系统中，常常需要电压信号输出，为此，将输出的电流通过运算放大器μA741，即可得到转换输出的电压，如图10－19所示。
图10－19 DAC0832的电压输出电路图
（4）打印机的选择
在单片机系统中，经常选用微型打印机，如PP40、GP16等。本系统选用PP40微型彩色绘图器，其接口简单、功能强，能打印ASCII码字符和绘制各种彩色图案。单片机通过8155的PA口输出要打印的数据到PP40打印机的数据输入端，当单片机向PP40输出选通信号
时，数据就打入到PP40，并启动PP40打印机的机械装置，进行打印或绘图。当PP40正在打印（或绘图）时，其状态输出线BUSY呈现高电平，空闲时输出低电平。所以BUSY可作为中断请求线或供CPU查询用。PP40打印机和8155的连接如图10－20所示。PP40打印机的详细参数请参阅相关说明。
图10－20 PP40打印机和8155连接图
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