基于at89s52单片机的直流数控恒流源设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于at89s52单片机的直流数控恒流源设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

源。 大功率三极管 选用 TIP122 型号，它是 应用范围 广、 功率小 、 频率低 的 达林顿 ， NPN 极性 型，特征频率 :1000（ MHz），集电极允许电流 :8（ A），集电极最大允许耗散功率 :48（ W）。 其性能满足本设计要求 ，同时可以通过 功率 管的不同容量来满足不同的应用要求。 采用常用的大功率电阻作为采样电阻，输出电流波动比较大， 而康 锰 铜丝是一种温度特性佳的阻性 元件， 选其作为取样电阻， 其两端电压正比于流过的电流，因此该电压的反馈就是负载电流的反馈。 其原理如图 6 所示： 图 6 恒流电路 6 单片机模块 AT89S52 芯片介绍 单片机是大规模集成电路结束发展的产物，常见的单片机有 8051 系列的单片机、 8096 系列的单片机、 PIC 系列 、 AVR 系列、 SPCE061A 的凌阳单片机。 他将中央处理器 (CPU)、存储器（ ROM/RAM） 、输入输出接口、定时器 /记数器等主要计算机部件集成在一片芯片上，因此单片机被称为单片机微型计算机 (Single Chip Microputer).单片机配上适当的外围设备和软件，便可构成一个单片机应用系统。 本次设计对单片机的要求：只要能够方便地扩展显示器、键盘、 A/D 转换器、D/A 转换器等外设即可，其他并无特殊要求。 故选择常见的美国 Inter 公司生产的MCS51 系列单片机，它具有可高性高、功能强、体积小、价 格低、和抗干扰能力强等特点，被广泛应用于工农业生产、国防、科研及日常生活等各个领域。 而且本组同学也比较熟悉。 我们选择的 ATMEL公司 的 AT89S52单片机，他 是 一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K ISP（在系统可编程 ） Flash 存储器。 使用 Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80C51 产品指令和引脚完全兼容。 片上 Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位CPU 和在系统可编程 Flash，使得 AT89S52 为众多嵌入式控制应用系统提 供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52 管脚如图 7 所示： AT89S52 具有如下特点：  兼容 MCS51 指令系统  32 个双向 I/O 口  3 个 16 位可编程定时 /计数器  全双工 UART 串行中断口线  2 个外部中断源  中断唤醒省电模式  看门狗（ WDT）电路  灵活的 ISP 字节和分页编程   时钟频率 033MHz  256 8bit 内部 RAM 图 7 AT89S52 引脚 7  低功耗空闲和省电模式  3 级加密位  软件设置空闲和省电功能  双数据寄存器指针  8k可反复擦写 (1000 次 )ISP Flash ROM AT89S52 主要引脚的主要功能： VCC： 接 +5V电源。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口， 作为输出口，每位能驱动 8 个TTL 逻辑电平。 对 P0 端口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。 当访问外部程序和数据存储器时， P0 口也被作为低 8 位地址 /数据复用。 在这种模式下， P0 口具有内部上拉电阻。 在 flash编程时， P0 口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。 程序校验时，需要外部上拉电阻。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1 口 输出 缓冲 器能驱动 4 个 TTL逻辑电平。 对 P1 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 此外， 和 分别作定时器 /记数器 2 的外部记数输入()和定时器 /记数器 2 的触发输入 (),具体如下表 1 所示。 在 flash编程和校验时， P1 口接收低 8 位地址字节。 表 1 各端口引脚与复用功能表 引脚号 第二功能 T2(定时器 /记数器 T2 的外部记数输入 )，时钟输入 T2EX(定 时器 /记数器 T2 的捕捉 /重载触发信号和方向控制 ) MOSI(在系统编程用 ) MISO(在系统编程用 ) SCK(在系统编程用 ) P2 口： P2 口 是一个具有 内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL逻辑电平。 对 P2 口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 (例如 MOVX @DPTR)时， P2 口送出高八位地址。 在这 种应用中， P2 口 P2 口使用很强的内部上拉发送 1。 在使用 8 位地址（如 MOVX @RI）访问外部数据存储器时， 8 P2 口输出 P2 锁存器的内容。 在 flash编程和校验时， P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号。 P3 口： P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 输出缓冲器能驱动 4 个 TTL 逻辑电平。 对 P3 端口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。 作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ IIL）。 P3 口亦作为 AT89S52 特殊功能（第二功能）使 用，如下表 2 所示。 在 flash编程和校验时， P3 口也接收一些控制信号。 表 2 各端口引脚与复用功能表 端口引脚 复用功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） INT0 （外部中断 0） INT1 （外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） WR （外部数据存储器写选 通） RD （外部数据存储器读选通） RST： 复位输入。 晶振工作时， RST 脚持续 2 个机器周期高电平将使单片机复位。 看门狗计时完成后， RST 脚输出 96 个晶振周期的高电平。 特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能无效。 DISRTO 默认状态下，复位高电平有效。 ALE/ PROG ： 地址锁存控制信号（ ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。 在 flash编程时，此引脚（ PROG ）也用作编程输入脉冲。 在一般情况下， ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。 然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时， ALE 脉冲将会跳过。 如果需要，通过将地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作将无效。 这一位置 “ 1”， ALE 仅在执行 MOVX 或 MOVC 指令时有效。 否则， ALE 将被微弱拉高。 这个 ALE 使能标志位（地址为 8EH 的 SFR 的第 0 位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。 PSEM ： 外部程序存储器选通信号。 当 AT89S52 从外部程序存储器执行外部代码时， PSEM 在每个机器周期被激 9 活两次，而在访问外部数据存储器时， PSEM 将不被激活。 EA /VPP： 访问外部程序存储器控制信号。 为使能从 0000H 到 FFFFH 的外部程序存储器读取指令， EA 必须接 GND。 为了执行内部程序指令， EA 应该 接 VCC。 在 flash编程期间， EA 也接收 12 伏 VPP 电压 XTAL1： 振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 XTAL2： 振荡器反相放大器的输出端。 AT89S52 硬件电路设计 单片机系统是整个数控系统的核心部分，它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对各部分反馈环节进行整体调整。 主要包括 AT89S52单片机 、振荡电路、复位电路等。 电路如下图 8 所示： P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78R S T9P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ IN T 012P 3. 3/ IN T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 0/ R D17X T A L 218X T A L 119GND20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E /P R O G30E A /V P P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40U3A T 89 S 52ke yAke yBke yCke yDl c dr sl c de nD7D6D5D4D3D2D1D0a d c sa d s c l ka d ou tda s yn cda s c l kda di ns d as c lke yd aV C CY111 .0 59 2M H ZC330pC430pC510uR2220R11kS1S W P BV C C 图 8 单片机控制电路 (1) AT89S52 单片机的 P0 口是个双向口，可以作输出输入口，在本系统中用作显示部分， P1 口也是个双向口，主要接 A/D、 D/A 和 24C02C。 P2 口的 、 、 、 接键盘输入， 、 用于键盘控制是能端。 而 P3 口主要用于中断。 10 (2) 复位电路 复位是单片机初始化操作。 复位将单片机复到初始化状态，目的是使 CPU及个专用寄存器 处于一个确定的初始状态。 如前面介绍，在单片机的复位信号 RST 上保持 2 个机器周期以上的高电平，单片机就会复位。 本次设计采用的是手动复位方式，利用按键闭合是单片机复位端上保持接通高电平状态两个机器周期以上。 (3) 振荡电路 该电路是由内部反相放大器通过引脚 XTAL1 和引脚 XTAL2与外接的晶体以及电容 C3 和 C4 构成，产生出晶体振荡信。 此晶振信号接至内部的时钟电路。 图中的晶振频率为 ，外接晶体时，电容 C3 和 C4 通常选30pF。 虽然对外接电容没有严格要求，但电容的大小会影响振荡频率、振荡器的稳定性和起振的速度。 振荡器的这些特性对弹片机的应用影响很大，因此在设计印刷电路板时，应使晶体和电容尽可能与单片机靠近，以保证稳定可靠。 键盘模块 键盘的作用是对单片机输入数据，设计中要求能 使 电 流 进行“ +”，“ ” 及电流 值的设定，所以采用键盘为 4 4 的矩阵键盘，用 MM74C922 芯片进行识别按键后送 AT89S52 的并行口 P2， ～ 作为键盘输入口。 传统的 4 4 矩阵键盘识别处理程序的编写相对烦琐。 所以采用 MM74C922 芯片来将 4 4 矩阵键盘的键值转换成 4 位二进制码以简化程序的编写。 MM74C922 MM74C922是一款集成了键盘防抖动技术和按键 检测功能的 16位按键的译码芯片。 由 CMOS 工艺技术制造，工作电压315V， “二键锁定 ”功能，编码输出为三态输出，可直接与微处理器数据总线相连，内部振荡器能完成 4 4 矩阵键盘扫描，亦可用外部振荡器使键盘操作与其他处理同步，通过外接电容避免开关发生前、后沿弹跳所 需 的延时。 有按键按下时数据有效线变高，同时封锁其他键，片内锁存器将保持键盘矩阵的 4 位编 码 ，可由微处理器读出。 其引脚图如图 9 所示 ： 图 9 MM74C922 键盘电路 由 X1～ X4， Y1～ Y4 的连接方式，即可确定每一个按键的编码。 如图 10所 11 示，从键盘的左下角开始，依次编码为 0、 2„„ E、 F。 我们将 A 作为设置键，B 作为恢复键， C 作为加法键， D 作为减法键， E 作为确认键， F 作为取消键。 再加上 0～ 9 刚好 16 个按键。 通过 DA 信号触发中断，由于有按键时， DA为高电平，而单片机的中断信号为低电平，故需在 DA 信号引脚上接上一个非门，再与单片机的 INT0 引脚相连。 O U T 117。