Design of roughly type 51 Single-Chip Microcomputer experiment plank based on ISP
摘要：本實驗板采用具有ISP下載功能的飛利浦P89C51RA2BXX單片機作為核心，利用了當(dāng)前最流行的一些新器件構(gòu)成最小系統(tǒng)。整個實驗板體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡潔明了，功能新穎實用的優(yōu)點。與市面上流行的實驗板相比，又有性價比高、簡單易用的優(yōu)點。整個實驗板包含了模擬量輸入、開關(guān)量輸入、人機交互、ISP下載、供電模塊電路、開關(guān)量輸出、模擬量輸出等模塊，可以完成單片機的大部分功能。
關(guān)鍵詞：ISP 最小系統(tǒng) 簡約型實驗板
Abstract: This experiment plank adoption has Single-Chip Microcomputer conduct and actions core in Philip's P89C51RA2BXX that ISP download function, Made use of the front most popular of the some new machine piece constitutes the minimum system. Whole experiment plank now construction roughly understands, novel and practical advantage in function.Ascend with the market the experiment plank that spread compare, The function price ratio is high ,in brief and easily the advantage that use.Whole experiment plank included the Analog input , Switch input , Person and machine interactive, ISP downloads, Power supply mold , Switch output , Analog output. A big and parts of functions for, can completing Single-Chip Microcomputer .
Key words: ISP; Minimum system; Roughly type experiment plank
0 引言
現(xiàn)在市面上通用的51內(nèi)核單片機主要有ATMEL公司的AT89S51、AT89S52系列，飛利浦公司的P89C51RXX系列和P89LPC900系列。其中AT公司的52系列是51系列的增強版本，飛利浦公司的P89C51RXX系列的內(nèi)部功能跟AT89S51基本相同，都是增強型51內(nèi)核。通過比較選擇飛利浦公司的P89C51RA2BN單片機，該單片機內(nèi)部有8K的FLASH ROM程序存儲器，可以滿足大部分的實驗和小系統(tǒng)設(shè)計。而且該單片機跟AT89S52相比，還有內(nèi)部PCA（可編程計數(shù)器陣列），和512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器，7個中斷源和集成內(nèi)部硬件看門狗。該單片機的引腳和普通51單片機完全兼容，可以做為51單片機的代換產(chǎn)品。另外該型號單片機的P1口還有第二功能，有12時鐘和6時鐘工作模式，其中6時鐘工作方式的速度是普通51單片機的2倍。
一、 系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)的設(shè)計框圖如下：
從圖中可以看到，單片機和外部的復(fù)位電路、振蕩電路構(gòu)成了單片機工作的最小電路系統(tǒng)。由于P0口屬于漏極開路結(jié)構(gòu)，所以在P0口加了一個上拉電阻排，這樣可以既用P0口來做數(shù)據(jù)口也可以用來做普通IO口。跳線J6做為ISP下載
其中ISP下載電路的設(shè)計如下：
飛利浦P89C51RA2BN單片機通過P3.0和P3.1口（也就是串行口）下載程序到片內(nèi)FLASH ROM，其電路為：
從上面的電路圖中可以看到，單片機的下載電路其實就是一個串行通信電路，這樣就可以實現(xiàn)一個電路既用來下載程序也可以用來做串行口通信的實驗，一舉兩得。圖中的PORT1是一個USB接口插座，用其來連接一個DB9的母頭到PC機串行口輸出端下載程序和一個USB插頭到PC機的USB接口供電。因為PC機的USB口可以提供5伏500毫安的直流電壓，剛好為我們設(shè)計的單片機系統(tǒng)供電。
二、單元電路設(shè)計
2.1系統(tǒng)開關(guān)信號輸入電路的設(shè)計
開關(guān)信號可以由鍵盤產(chǎn)生，也可以由方波振蕩電路產(chǎn)生。由于一個方波振蕩
也不復(fù)雜，可以由555電路構(gòu)成，所以我們的實驗板加上一個方波振蕩電路。鍵盤電路因為要兼顧易用性，所以采用簡單鍵盤電路。
方波振蕩器的振蕩頻率大概是1000Hz左右，從NE555的3腳輸出，利用這個電路可以做一個頻率計的實驗，通過單片機檢測輸出方波的頻率在顯示部分顯示出來。簡單鍵盤電路可以接到單片機的外部中斷引腳，用來產(chǎn)生中斷信號，可以用來做中斷的實驗和普通鍵盤程序的實驗。
2.2系統(tǒng)模擬量輸入電路的設(shè)計
模擬量輸入電路可以采用并行的AD轉(zhuǎn)換電路也可以采用串行的AD轉(zhuǎn)換電
路，并行AD的優(yōu)點就是傳輸速率高，一次性可以一個字節(jié)，缺點是要占用太多的IO口，而且控制信號多。串行AD剛好相反，只要很少的幾個引腳就可以完成控制功能，但是傳輸速率較低。并行的AD可以采用ADC0809實現(xiàn)，該芯片可以完成8路模擬量的輸入采集。
實驗板串行AD轉(zhuǎn)換可以使10位的單通道AD轉(zhuǎn)換芯片TLC1549，使用該芯片有較高的性價比，而且使用10位的串行AD轉(zhuǎn)換可以達(dá)到較高的分辯率和使用較少的I/O口的效果。
由于該型號的芯片內(nèi)部有采樣保持電路，所以外部電路設(shè)計簡單，只需接上電源還有MCU接口的相應(yīng)連線就可以正常工作，只用根控制線與MPU接口就可以控制該器件了。
2.3人機交互電路的設(shè)計
人機交互電路是單片機系統(tǒng)和人交換作息的一個主要通道，其中上面提到的鍵盤輸入就是一個輸入通道的人機交互電路，本節(jié)主要介紹顯示部分。
根據(jù)顯示的種類分有液晶顯示、LED數(shù)碼管顯示、LED點陣顯示。LED數(shù)碼管顯示器有顯示亮度高，操作簡單的特點，液晶顯示器有顯示內(nèi)容豐富、功率低的特點。LED點陣顯示則兼容了兩種顯示器的顯示亮度高和顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)點。液晶顯示器又分為段碼和字符點陣、圖形點陣等種類，各種不同種類的液晶顯示器有不同的操作方法。
