基于单片机的数字万用课程设计(3)

P3 口除了作为一般的I/O 口线外，更重要的用途是它的第二功能，见表2。 2．其他引脚

RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

EA/VPP：外部访问允许。要让CPU只访问外部程序存储器（地址为0000H—FFFFH），EA 端必需保持低电平（或接地）。当EA端为高电平（接Vcc端）时，CPU会执行内部程序存储器中的指令。

XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 VCC：接电源+5V。 GND：接地端。

表2 P3口的第二功能

引脚号 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7

功能特性 RXD（串行输入） TXD（串行输出） INT0（外部中断0） INT1（外部中断1） T0（定时器0外部输入） T1（定时器1外部输入） WR（外部数据存储器写有效） RD（外部数据存储器读有效）

3.3.2 PCF8591模数及数模转换芯片介绍

（1）PCF8591芯片的主要功能特征

PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗及8位CMOS工艺制造的AD-DA器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0、A1和A2可用于硬件地址编程。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。

（2）PCF8591芯片的引脚功能

图10 PCF8591的引脚图

图10所示为PCF8591的引脚图。 1．AIN0～AIN3：模拟信号输入端； 2．A0～A2：引脚地址端； 3．VDD、VSS：电源端（2.5-6V）；

4．SDA、SCL：I2C总线的数据线、时钟线； 5．OSC：外部时钟输入端，内部时钟输出端；

6．EXT：内部、外部时钟选择线，采用内部时钟时EXT接地； 7．AGND：模拟信号地； 8．AOUT：数模转换输出端； 9．VREF：基准电源端。 3.3.3 LCD1602液晶显示器介绍

（1）LCD1602液晶显示器的基本特征

LCD1602是工业字符型液晶，能够同时显示16×02共32个字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块，目前市面

上的1602液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，其控制原理是完全相同，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于大部分1602字符型液晶。

（2）LCD1602液晶显示器的引脚功能 LCD1602液晶显示器的引脚功能如表3所示。

表3 1602液晶的引脚功能

引脚

1 2 3 4 5 6 7 8

符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1

功能 电源地 电源正极 液晶显示偏压信号 数据/命令选择端（H/L）

读/写选择（H/L）

使能信号 数据I/O口 数据I/O口

引脚

9 10 11 12 13 14 15 16

符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK

功能 数据I/O口 数据I/O口 数据I/O口 数据I/O口 数据I/O口 数据I/O口 液晶背光源正极 液晶背光源负极

3.4 硬件电路设计 3.4.1 电源部分

图11 电源部分原理图

如图11所示，POWER端接外部直流电源，另外可以利用USB（Universal Serial Bus）端口直接提供5V电压。7805是三端稳压集成芯片，起稳压输出的作用，通过外围电路的组合，可以稳定输出5V直流电压。图中的LED灯可以作为电源电路开始工作的提示器。

3.4.2 电压衰减电路

图12 电压衰减电路原理图

如图12所示，R1和R2是分压电阻，其阻值均为按档位需要计算后所得，可以将20V的直流电压衰减为2V输出，配合20V的直流电压挡。 3.4.3 电流衰减电路

图13 电流衰减电路原理图

如图13所示，R15和R16是分流电阻，其阻值均为按档位需要计算后所得，可以将2A的直流电流衰减为200mA，并将电流变换成电压以供模数转换器测量，配合2A的直流电流档使用。

3.4.4 电阻-电压变换电路

图14 电阻-电压变换电路原理图

图14所示电路为电阻测量电路。其中，电阻R13和R14构成一组基准电阻。电路工作时，PNP管Q3的集电极电流IC3是恒定的，R18和R19负责调节IC3的大小。通过接入不同的电阻（R20或R21），可获得不同的倍率的集电极电流IC3，电流通过待测电阻Rx形成电压Vx。通过测量Vx即可获得待测电阻的阻值。经过计算，可知R20分支可测量的最大电阻值为2kΩ，R21分支为20kΩ。而P4端则是作为待测电阻的接口。 3.4.5 模数转换部分

图15 模数转换部分原理图

图15所示为模数转换部分。PCF8591芯片作为ADC芯片，使用I2C总线与单片机通讯，SCL是串行时钟，SDA是串行数据线，输出转换后的数字量。待测模拟量从AIN0进入，其余模拟输入口因本设计不需使用而接地。AGND端是模拟地，接上0Ω电阻，

3.4.6 报警提示部分

3.4.7 单片机最小系统

图16 报警提示部分原理图

而VDD接上接地电容，有效分割模拟地和数字地，减少高频数字信号的干扰。

声报警。其实质是通过编程使单片机的引脚输出低电平，使Q1导通，蜂鸣器发声。

图17 单片机最小系统

上电复位电路用于单片机复位，配合频率为11.0592MHz的外部震荡电路，作为外部时

如图17所示，本次设计采用STC公司的89C52型单片机作为控制芯片，并采用RC

钟信号，提供单片机片内各种操作的时间基准。P1.0-P1.3作为按键的输入线，P1.4及P1.5

图16所示为蜂鸣器驱动电路。当出现测量值超出预定量程时，蜂鸣器会发出“嘀”