【正文】 分組成。這是該系統(tǒng)的核心，所有的指令都是由89C51發(fā)出的。RAM：由于車輛在行駛過程中需要記錄大量的數(shù)據(jù)，比如車輛中途停車的時(shí)間、慢速行駛的時(shí)間、超速的時(shí)間等等，而89C51內(nèi)部只有256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，其中128B用戶可以使用，數(shù)據(jù)容量根本無法滿足系統(tǒng)的需要，故須外接RAM。鎖存器：89C51雖然有P0、PPP3四個(gè)八位的I/O口，但是只有P0口能夠直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀/寫操作，而P0口還要輸出外部存儲(chǔ)器的低8位地址（高8位地址直接由89C51的P2口輸出）。為了避免數(shù)據(jù)和地址的信號(hào)沖突，這時(shí)候就需要在89C51和RAM之間加上一鎖存器 ，從而使數(shù)據(jù)與地址分時(shí)輸出。時(shí)鐘電路：系統(tǒng)要穩(wěn)定的工作必須有可靠的時(shí)鐘。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，外接12MHZ的晶振，晶振和電容（30P）組成并聯(lián)諧振蕩回路，從而使89C51內(nèi)部的電路產(chǎn)生自振蕩。復(fù)位電路：即在89C51的RESET端出現(xiàn)一保持10ms的高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。系統(tǒng)將手動(dòng)復(fù)位和上電復(fù)位結(jié)合在一起。（二）顯示部分電路 顯示部分主要是顯示數(shù)字的。在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于89C51本身自帶的并行口有限，故可以在對(duì)并行口進(jìn)行擴(kuò)展。我們用8155PB口輸出段碼（即待顯示的數(shù)據(jù)），利用8155PA口的低四位（PA0、PAPAPA3），經(jīng)過一個(gè)74LS154（四—十六譯碼器）譯碼后產(chǎn)生16個(gè)位選信號(hào)，某一位選信號(hào)有效，與之相對(duì)應(yīng)的LED燈即被點(diǎn)亮。我們?cè)诖瞬捎玫氖莿?dòng)態(tài)顯示方式，該方式較靜態(tài)顯示方式的明顯優(yōu)點(diǎn)即其占用的I/O口資源少，從而不必再對(duì)89C51進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。 （三）計(jì)數(shù)部分電路 車輛在運(yùn)行過程中，我們?nèi)绾斡?jì)算車輛行駛的里程，如何判斷車輛超速、低速，這些都是通過計(jì)數(shù)部分電路來實(shí)現(xiàn)的。我們只要記錄下車輪的轉(zhuǎn)數(shù)，然后用它乘以車輪周長就可以得到車輛行駛的里程數(shù)。而對(duì)于車速，設(shè)定系統(tǒng)以某一固定時(shí)間間隔（比如5秒）來采集計(jì)數(shù)值（即車輛轉(zhuǎn)數(shù)），用這一數(shù)值乘以車輪周長得出車輛行駛的里程，再除以時(shí)間從而得到車速，這樣我們就可以判斷車輛的超速、低速情況了。其實(shí)計(jì)數(shù)電路非常簡單，它僅僅利用到89C51的外部中斷INT0，每當(dāng)此引腳有下跳沿信號(hào)，計(jì)數(shù)器即加1（系統(tǒng)中采用16位計(jì)數(shù)器，最大計(jì)數(shù)值可達(dá)到65535）。 AT89C51單片機(jī)簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓,高性能CMOS8位微處理器,俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造,與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼 51單片機(jī)容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中,ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器,AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。1．主要特性：與MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定128*8位內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼,此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí),P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì),當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷0） /INT1（外部中斷1） T0（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí), ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000HFFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET。當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3．振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4．芯片擦除： 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 振蕩電路設(shè)計(jì) 89 系列的振蕩電路可以有內(nèi)部振蕩和外部振蕩電路輛種方法來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部振蕩電路由一個(gè)單級(jí)反相器組成，XTML1為反相器的輸入，XTML2為反相器的輸出?？衫脙?nèi)部振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘，只要在XTML1和XTML2引腳上外接一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器。XTAL1400Q4/PDD2D1Q1內(nèi)部定時(shí)VCCXTAL2RfQ3Q2 單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路外部振蕩電路由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到XTML1端輸入，而XTML2端浮空。在組成單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)多采用第一種方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠信強(qiáng)。外部振蕩信號(hào)CMOS門NCXTAL2XTAL1GND 單片機(jī)外振蕩電路，在圖中給出了外接元件，即外接晶體電容C1，C2，并組成并聯(lián)諧振電路，在電路中，對(duì)電容C1和C2的值要求不是很嚴(yán)格，如果用高品質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少，C1，C2通常都選擇30Pf。有時(shí)，在一些地方，為了降低成本，也可用陶瓷振蕩器代替晶振，若使用陶瓷振蕩器，則電容C1，C2的值取47pf.Rf/PD內(nèi)部定時(shí)VCCGNDXTAL1C2C1石英晶體或陶瓷振蕩器XTAL2 等效電路單片機(jī)對(duì)所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下：ESR(等效串聯(lián)電阻)：。C0(并聯(lián)電容)：。CL(負(fù)載電容)：30PF+3PF。其誤差及溫度變化的范圍要按系統(tǒng)的要求來確定。0481216200400600 ESR與頻率的關(guān)系曲線。XTAL1XTAL2X112MC230pFC330pF圖 振蕩電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。但解決不了電源毛刺（A點(diǎn)）和電源緩慢下降（電池電壓不足）等問題 而且調(diào)整 RC 常數(shù)改變延時(shí)會(huì)令驅(qū)動(dòng)能力變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效， 右邊為低電平Sm為手動(dòng)復(fù)位開關(guān) Ch可避免高頻諧波對(duì)電路的干擾。 Ch104E122uSmR1/10KVCCE122uRSTSmR110kCh104VCCRST RC復(fù)位電路，在電源電壓瞬間下降時(shí)使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。圖3所示復(fù)位電路輸入輸出特性圖的下半部分是其特性，可與上半部比較，增加放電回路的效果。D14148D14148Ch104E122uSmR1/10KVCCE122uRSTSmR110kCh104VCCRST 增加二極管的復(fù)位電路增加放電回路的RC復(fù)位電路 使用比較電路，不但可以解決電源毛刺造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且電源緩慢下降也能可靠復(fù)位。 是一個(gè)實(shí)例 當(dāng) VCC x (R1/(R1+R2) ) =，Q1截止使系統(tǒng)復(fù)位。Q1的放大作用也能改善電路的負(fù)載特性，但跳變門檻電壓 Vt 受 VCC影響是該電路的突出缺點(diǎn)，使用穩(wěn)壓二極管可使 Vt 基本不受VCC影響。當(dāng)VCC低于Vt(Vz+)時(shí)電路令系統(tǒng)復(fù)位。 VCC VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V VCC/RST 0VRST VCC 0V RC電路輸入輸出特性Z1VzR1100KSmR210KCh104Q?9013R310KKVCCRSTVCC 帶電壓監(jiān)控功能的復(fù)位電路Z1VzR1100kSmC1104Q19013D14148R210KRSTCh104 穩(wěn)定門檻電壓單片機(jī)要復(fù)位，本質(zhì)上是在其RESET腳上保持一定時(shí)間的高電平，單片機(jī)檢測到這個(gè)電平保持時(shí)間大于它要求的時(shí)間就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。最簡單的上電復(fù)位電路是用一個(gè)電容與一個(gè)電阻串聯(lián)組成，電容接VCC，電阻接地，RESET腳接在它們中間，當(dāng)上電時(shí)，電容相當(dāng)于短路，此時(shí)電阻上的電壓等于VCC，經(jīng)過一段時(shí)間后電阻電壓逐漸變小直至為0，只要RC時(shí)間選擇合適，就可以用來上電復(fù)位。但是這個(gè)電路要想起到重新復(fù)位的作用，只能先下電，再上電才行。如果在電容兩端并聯(lián)一個(gè)按鍵，就成了按鍵復(fù)位電路，只要按下這個(gè)按鍵，單片機(jī)就能復(fù)位而無需下電，這個(gè)就是兩者的區(qū)別。RSTPSENALEEAR410KC1/22uf+5v 圖 復(fù)位電路 電壓變換電路設(shè)計(jì)一般公交車使用24V電壓,而AT89C51的工作電壓為5V,所以需要將24V的電壓轉(zhuǎn)換成5V,這就需要利用電壓變換電路來實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在普遍采用集成穩(wěn)壓器來得到+5V的穩(wěn)定電壓。集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度特別高，工作穩(wěn)定可靠，外圍電路簡單，體積小，重量有輕的優(yōu)點(diǎn)，常見的有：金屬圓形封裝，金屬菱形封裝，塑料封裝，帶散熱板封裝，扁平式封裝，雙列直插式封裝等。其中在電子制作中三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用較廣。78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器。它的內(nèi)部含有限流保護(hù)，過熱保護(hù)和過壓保護(hù)電路，工作穩(wěn)定可靠。下圖給出了一個(gè)采用三端固定正電壓集成穩(wěn)壓