用MCS89C51单片机设计实验的体会

陈国兵

摘要：初次用单片机设计电路的工程技术人员，都有切身的体会，那就是设计一个电路花费的时间并不多，但在电路的调试阶段，就会出现各种预想不到的问题。对初学者来讲，往往只能看到问题的表面，在寻找问题的根源过程中，将要经历许多曲折，花费大量的时间和精力。故单片机的调试经验对单片机工作者来讲是非常宝贵的，如果单片机工作者都能将自己在调试过程中的经验总结、并奉献出来，将是单片机爱好者的一份宝贵财富。

关键词：锁存器；A/D转换器；D/A转化器

1电路简介

作者用单片机设计了一个数据采集系统，其中用到了经典 的单片机扩展三总线电路，见图1。

图1 电路框图

在地址锁存器74LS373（以下简称373）的输出端（A0-A7）低三位和A/D转换器ADC0809（以下简称0809）的模拟通道开关地址端（ADDA、AD-DB、ADDC）相连的同时，373的输出端还和D/A转换器0808（以下简称0808）的输入端相连（为了做另一个数/模转换实验用）[1]。这样一个不注意的连接，为后面的调试埋下了严重的问题。

2问题的出现和解决

在电路中，模拟量是加在0809转换器模拟通道输入端IN0。在调试过程中，单片机在软件的控制下，连续对0809转换器转换好的数字量进行采集[2]。但结果是，对于同样的模拟输入量，单片机前、后采集到的数字量不一致。

2.1首先怀疑的是0809自身输出的数字量不稳定，在0809的参考电压VREF（+），和VREF（-），之间并联了两个电容，起稳压、滤波作用，但没能解决问题[3～5]。在默认0809输出量不稳定的前提下，通过修改软件，对一个固定的模拟输人量连续转换16次、并依次进行采集，求和取平均值以减少误差，但平均值还是不稳定。

2.2笔者怀疑到每次0809转换前，送人的模拟输入通道地址是否正确？由于模拟量是通过IN0送人的，于是，我把0809模拟开关地址（ADDA、ADDB、ADDC）全接地，这样，0809转换正常，单片机采集的数据完全正确。产生问题的原因是0809每次转换前，模拟输入通道地址不正确（不是000），导致每次转换的数字量不知道是哪个模拟输入通道的模拟量。

2.3此时，问题的焦点集中到锁存器373上，373输出的低三位和0809的模拟输入通道地址端相连，难道373不能正确地锁存单片机P0口送出的地址吗？由于初次调式电路，没有经验，作者怀疑是单片机的地址锁存信号ALE和P0口送出的地址在时序上有问题，便尝试用一个闲置的单片机管脚替代ALE，通过软件做了一个脉冲信号去锁存地址，结果还是不能采集到正确的数据[6，7]。在寻找373的输出端为什么不能出现正确的锁存地址过程中，花费了大量的时间和精力。最后，笔者把373输出端的低三位和D/A转换器0808输入端相连的引线切断[8]。此时，单片机采集数据系统工作完全正确。

2.4单片机不能正确工作的真正原因是锁存器373输出端低三位和0809模拟开关地址（ADDA、ADDB、ADDC）相连的同时[9，10]，还和0808的输入端相连，当0808通上电以后，它各管脚上是有电位的，电位是不确定的，它对373输出端低三位地址起到牵制作用，所以，0809每次锁存的模拟开关地址都是不确定的。

在设计电路时，一个不经意的失误，导致调式时花费大量的时间和精力去寻找；但是在这寻找问题的过程中，也加深了对单片机的深刻理解，积累的经验是书本上学不到的，希望自己的实践经验对单片机爱好者有一定的帮助和借鉴作用。

参考文献：

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[9]王鑫国.本科生单片机应用能力培养模式改革与思考[J].甘肃联合大学学报（自然科学版），2010，（06）：104-106.

[10]尹溪，涂龙.基于单片机液晶显示模块LCM12232的接口设计[J].煤矿机械，2010，21（03）：254-256.

编辑/孙杰