基于51系列单片机系统板的开发和应用

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摘要：为了方便初学者使用单片机的各种片内资源以及一些常用的扩展芯片，设计开发了基于51系列单片机的系统板。同时，该板还可做为学习各种仿真器所需的目标板。

关键词：89C51单片机；TLC 2543；TLC5615

中图分类号：TP311.52文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 06-0000-02

The Development and Application Based on 51 Series MCU System Board

Li Li,Shao Xinhui

(Changcheng Institute of Metrology&Measurement,AVIC,Beijing100095,China)

Abstract:In order to facilitate the beginner to use all kinds of microcontroller chip internal resources and some commonly used in the peripheral expansion chip,design and development of 51 series MCU based on the system board.At the same time,the board also can be used as needed to study various simulator target board.

Keywords:89C51 MCU;TLC 2543;TLC5615

一、电路板硬件组成

89C51系列单片机―U1；主时钟晶振11.0592MHz；输入电源为9V，调整为板子所需的5V―J8、U7；通过RS-232接口可与PC通讯―J9、U8；外扩32K×8RAM―U3；可编程看门狗监控512×8E2PROM―U5；11通道12位A/D转换器―U10；10位单通道D/A转换器―U11；实时时钟电路―U4；复位按键SW1；外部中断0按键SW2；电源指示灯―D1；通用端口指示灯―D2；连接键盘、显示电路插座―J3；左边为模拟实验区；右边为数字实验区；板上配有3V备用电池。

二、接插件说明

（一）电源插座J8

通过9V的电源适配器，将220VAC转换为9V DC经电源插座接到板上，电源适配器应为里负外正。9V再经过7805转换为5V，当红色的LED亮，则表示5V输出正常，直接为数字部分供电，且数字元件均配有一个0.1uF或0.01uF的电容。模拟元件均配有一个10uF和0.1uF的去耦电容，模拟电源和数字电源在左边RS-232与R7相交。板上有1个3V备用电池，当主电源失效后可为时钟提供电压。

（二）RS-232接口J9

经过MAX202电平的转换，再经RS-232插座可直接与PC机通讯。用标准串口电缆将PC机与该电路连接。

（三）按键与指示用LED

复位按键SW1：由X25045提供复位信号。

中断0（INT0）按键SW2：INT0按键通过斯密特触发反相器74HC14直接与单片机（U1的PIN 18）的INT0相连。

红色LED（D1）：用来指示板上是否正常通有5V电源。

绿色LED（D4）：单片机的T0（PIN 14）经U6输出驱动D4，上电时为亮。

（四）键盘、显示接口插座J3

键盘、显示接口插座可以和使用显示芯片BC7281搭建的键盘、显示电路板相连，用10芯扁平电缆通过该可直接将键盘、显示电路板相连。

（五）连接单片机P0（J5）、P1（J7）、P2（L6）、P3（J4）的插座

为了方便用户使用单片机的端口，用了四个插座将四个端口分别引出

其中，还将单片机的ALE（PIN 30）和PSEN（PIN 29）信号引到J4插座的第9和第10脚。

（六）模拟输入/输出插座J1和J2

插座J1连接11个ADC输入通道，J2连接DAC输出通道。

三、各功能模块说明

（一）片选模块

本电路板用了一片74LS138来产生所需的三个片选信号以节约单片机的端口资源，单片机的P2.4、P2.5、P2.6和P2.7连接74LS138的A、B、C和G1，片选列表见表1。

注：X为任意值

（二）外部数据存储器模块

电路板上外扩有32K×8的RAM―62256（U3），地址线为15位，通过锁存器74HC573（U2）访问RAM。U3的片选信号由P2.7提供，P2.7为低时选中外部RAM，若用户使用外部RAM，需插上有关芯片。

（三）可编程看门狗监控E2PROM模块

X25045（X5045）是Xicor公司出品的可编程看门狗监控E2PROM芯片。X25045（X5045）把三种常用的功能即看门狗定时、电压监控和E2PROM组合在单个封装之内。

X25045与I2C串行总线E2PROM器件不同，数据输入和输出线是分开的，因而很大地提高了数据传送速率；另外增加写保护引脚WP，使器件的使用具有更大的灵活性，X25045可被控制和接口到任意通用的单片机，图1是本电路板所采用的接口方式，该电路既支持手动复位，同时提供看门狗控制的复位，R6是复位输出的上拉电阻。X25045与单片机的接口电路如图1所示：

（四）实时时钟电路模块

X1203是Xicor公司生产的低功耗CMOS型实时时钟集成电路。双端口时钟和报警寄存器可使时钟即使在读写操作期间也能精确地工作。它通过I2C总线方式可与各种单片机接口，具有日历、时钟、计时、可编程定时中断，并提供闰年校正，能对2000年问题和小于31天的月自动进行调整。它有两个独立的闹钟，报警可按秒、分、时、日、月及星期几设置。报警输出可作中断请求信号。工作电源及备份电池电源都有宽的电压范围，当主Vcc电源失效时将备用电池接入电路使用；当主Vcc恢复时又将备用电池断开。X1203与单片机的接口电路如图2所示：

（五）A/D转换模块

TLC2543是TI公司的12位串行A/D转换芯片，使用开关电容逐次逼近技术，采样速率可达到66K，供电电流仅需1mA（典型值）。芯片有三个控制输入端：片选（ ）、输入/输出时钟（I/O CLOCK）以及地址输入端（DATA INPUT）。它还可以通过一个串行的3态输出（DATA OUT）与主处理器或其的串行口通讯，输出转换结果。

由于该芯片采用标准的串行外设接口（SPI）控制，而51系列单片机本身不提供这类接口，因此可以通过软件方式来仿真SPI接口。

通过编程器件的DATA INPUT管脚串行输入的8位通道/方式控制字节的高4位（MSBs），可以选择11个模拟通道中的任何一个。也可以用同样的方法选用另外三个测试电压（VREF-，VREF+，（VREF-+VREF+）/2）用于转换器的校正或其它用途。

通道/方式控制字节的低4位（LSBs）用于选择输出数据的长度（8、12或16）、输出数据的顺序（以MSB开始或以LSB开始）和是否需要单极性（二进制）或双极性（二进制补码）格式。

可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辨率。每次转换和数据传送可以使用12或16个时钟周期。

一个片选（ ）脉冲要插到每次转换的开始处，或是在转换时序的开始处变化一次后保持 为低，直至时序结束。

（六）D/A转换模块

TLC5615是带有缓冲基准输入（高阻抗）的10位电压输出数字―模拟转换器（DAC）。DAC具有基准电压两倍的输出电压范围，且DAC是单调变化的。器件使用简单，用单5V电源工作。器件具有上电复位（power-on-reset）功能以确保可重复启动。

TLC5615的数字控制通过3线串行总线，它是CMOS兼容的且易于和工业标准微处理器和微控制器接口。器件接收16位数据字以产生模拟输出。数字输入端的特点包括带有斯密特触发器，它具有高噪声抑制能力。

TLC5615的主要特点是高速和低功耗，和TI的10位和12位串行双路DA转换器TLC5617和TLC5618管脚兼容，升级方便。

TLC5615的基准电压由LM385-2.5来提供。

四、结束语

本系统板提供了89C51芯片所有管脚的操作命令接口，演示程序采用汇编语言编写，操作简便，方便初学者使用，可以全面系统的练习51系列单片机的硬件和编程。

参考文献：

[1]周航慈.单片机应用程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1991

[2]X5045数据手册[Z].武汉利源公司,2000

[3]X1203的数据手册[Z].武汉利源公司,1999

[4]TLC2543数据手册[Z].武汉利源公司,2000

[5]TLC5615的数据手册[Z].武汉利源公司,1998

[作者简介]李莉（1977-），女，天津人，本科，工程师，研究方向为单片机应用。

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