用MCS89C51單片機設計實驗的體會

摘要：初次用單片機設計電路的工程技術人員，都有切身的體會，那就是設計一個電路花費的時間并不多，但在電路的調(diào)試階段，就會出現(xiàn)各種預想不到的問題。對初學者來講，往往只能看到問題的表面，在尋找問題的根源過程中，將要經(jīng)歷許多曲折，花費大量的時間和精力。故單片機的調(diào)試經(jīng)驗對單片機工作者來講是非常寶貴的，如果單片機工作者都能將自己在調(diào)試過程中的經(jīng)驗總結(jié)、并奉獻出來，將是單片機愛好者的一份寶貴財富。

關鍵詞：鎖存器；A/D轉(zhuǎn)換器；D/A轉(zhuǎn)化器

1電路簡介

作者用單片機設計了一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其中用到了經(jīng)典 的單片機擴展三總線電路，見圖1。

圖1 電路框圖

在地址鎖存器74LS373（以下簡稱373）的輸出端（A0-A7）低三位和A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809（以下簡稱0809）的模擬通道開關地址端（ADDA、AD-DB、ADDC）相連的同時，373的輸出端還和D/A轉(zhuǎn)換器0808（以下簡稱0808）的輸入端相連（為了做另一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換實驗用）[1]。這樣一個不注意的連接，為后面的調(diào)試埋下了嚴重的問題。

2問題的出現(xiàn)和解決

在電路中，模擬量是加在0809轉(zhuǎn)換器模擬通道輸入端IN0。在調(diào)試過程中，單片機在軟件的控制下，連續(xù)對0809轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量進行采集[2]。但結(jié)果是，對于同樣的模擬輸入量，單片機前、后采集到的數(shù)字量不一致。

2.1首先懷疑的是0809自身輸出的數(shù)字量不穩(wěn)定，在0809的參考電壓VREF（+），和VREF（-），之間并聯(lián)了兩個電容，起穩(wěn)壓、濾波作用，但沒能解決問題[3～5]。在默認0809輸出量不穩(wěn)定的前提下，通過修改軟件，對一個固定的模擬輸人量連續(xù)轉(zhuǎn)換16次、并依次進行采集，求和取平均值以減少誤差，但平均值還是不穩(wěn)定。

2.2筆者懷疑到每次0809轉(zhuǎn)換前，送人的模擬輸入通道地址是否正確？由于模擬量是通過IN0送人的，于是，我把0809模擬開關地址（ADDA、ADDB、ADDC）全接地，這樣，0809轉(zhuǎn)換正常，單片機采集的數(shù)據(jù)完全正確。產(chǎn)生問題的原因是0809每次轉(zhuǎn)換前，模擬輸入通道地址不正確（不是000），導致每次轉(zhuǎn)換的數(shù)字量不知道是哪個模擬輸入通道的模擬量。

2.3此時，問題的焦點集中到鎖存器373上，373輸出的低三位和0809的模擬輸入通道地址端相連，難道373不能正確地鎖存單片機P0口送出的地址嗎？由于初次調(diào)式電路，沒有經(jīng)驗，作者懷疑是單片機的地址鎖存信號ALE和P0口送出的地址在時序上有問題，便嘗試用一個閑置的單片機管腳替代ALE，通過軟件做了一個脈沖信號去鎖存地址，結(jié)果還是不能采集到正確的數(shù)據(jù)[6，7]。在尋找373的輸出端為什么不能出現(xiàn)正確的鎖存地址過程中，花費了大量的時間和精力。最后，筆者把373輸出端的低三位和D/A轉(zhuǎn)換器0808輸入端相連的引線切斷[8]。此時，單片機采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)工作完全正確。

2.4單片機不能正確工作的真正原因是鎖存器373輸出端低三位和0809模擬開關地址（ADDA、ADDB、ADDC）相連的同時[9，10]，還和0808的輸入端相連，當0808通上電以后，它各管腳上是有電位的，電位是不確定的，它對373輸出端低三位地址起到牽制作用，所以，0809每次鎖存的模擬開關地址都是不確定的。

在設計電路時，一個不經(jīng)意的失誤，導致調(diào)式時花費大量的時間和精力去尋找；但是在這尋找問題的過程中，也加深了對單片機的深刻理解，積累的經(jīng)驗是書本上學不到的，希望自己的實踐經(jīng)驗對單片機愛好者有一定的幫助和借鑒作用。

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編輯/孫杰