【正文】 總線結(jié)構(gòu)。 (1)增加存儲(chǔ)容量。片內(nèi) RAM 可達(dá) 256B。片內(nèi)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量的增大有利于外圍擴(kuò)展電路的簡(jiǎn)化，從而提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，降低產(chǎn)品的成本。 (2)片內(nèi) EPROM 開(kāi)始到 EPROM 平方化。 (3)程序保密化。 I/O 口改進(jìn) 一般單片機(jī)都有較多的并行口，以滿足外圍設(shè)備，芯片擴(kuò)展的需要，并配有串行口， 6 以滿足多機(jī)通信功能的需要 .并配有串行口 ,以滿足多機(jī)通信功能的需要 1） 提高并行口的驅(qū)動(dòng)能力 . 2） 增加 I/O 口的邏輯控制功能 3） 特殊的串行接口功能 ,為單片機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供更便于利用的條件 四、 單片機(jī)的特點(diǎn) 小巧靈活 ,成本低 ,研發(fā)周期短 ,易于產(chǎn)品 ,能利用它方便的組裝成各種智能式測(cè)控設(shè)備及各種智能儀表 ,很容易滿足儀器設(shè)備即智能化又微型化的需求 可靠性高 ,使用的溫度范圍寬 易擴(kuò)展控制能力強(qiáng) 指令系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單 ,較易掌握且指令中有較豐富的邏輯控制功能指令 ,能較方便地直接操作外部 I/O 設(shè)備 五、 單片機(jī)的應(yīng)用 目前單片機(jī)的應(yīng)用已深入到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 ,對(duì)各個(gè)行業(yè)的技術(shù) ,改造和產(chǎn)品的更新?lián)Q代起到了重要的推動(dòng)作用 ,由于單片機(jī)的特點(diǎn)決定了單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ,:智能器儀表 ,機(jī)電一體化 ,實(shí)時(shí)控制 ,民用電子品等方面 單片機(jī)在智能儀器儀表的應(yīng)用 。 單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室 ,交通運(yùn)輸工具 ,計(jì)量等各種儀器儀表中 ,使儀器儀表智能化 ,提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度 ,加強(qiáng)控制功能 ,簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件 結(jié)構(gòu) ,便于使用 ,維修和改進(jìn) .單片機(jī)在該領(lǐng)域的應(yīng)用 ,不使傳統(tǒng)的儀器儀表發(fā)生根本性的變革 ,也給傳統(tǒng)的儀器儀表行業(yè)的改造帶來(lái)了曙光和美好的前景 . 機(jī)電一體化是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的重要方面 .機(jī)電一體化產(chǎn)品是集機(jī)械技術(shù) ,微電子技術(shù) ,自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體 ,具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品 .能發(fā)揮它的體積小 ,可靠性高 ,控制能力強(qiáng) ,現(xiàn)場(chǎng)安裝靈活方便特點(diǎn) ,大大提升了機(jī)器的功能 ,提高了機(jī)器的精度 ,自動(dòng)化和智能化水平 . 1. 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域的應(yīng)用 單片機(jī)也可廣泛地應(yīng)用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中 ,測(cè)量和控制工業(yè)上過(guò)程控制中的各種物理參數(shù) ,如轉(zhuǎn) 速 ,位移 ,壓力 ,流量 ,等 ,將測(cè)量技術(shù) ,自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合 ,能充分發(fā)揮數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制功能 ,使系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài) ,提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量 2. 在軍工領(lǐng)域的應(yīng)用 利用可靠性高 ,適用的溫度范圍廣 ,能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境的特點(diǎn) ,單片機(jī)可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈控制 ,航天飛機(jī)巡航系統(tǒng)等領(lǐng)域 3. 單片機(jī)在分布式多機(jī)統(tǒng)中應(yīng)用 分布式多機(jī)系統(tǒng)具有功能強(qiáng) ,可靠性高的特點(diǎn) 4. 在民用電子產(chǎn)品中的應(yīng)用 單片機(jī)在民用電子產(chǎn)品中的作用 ,能明顯提高產(chǎn)品的性能價(jià)格比 ,提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智 能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比 單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。 誠(chéng)然，單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它已從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)思想。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑 ， 本次設(shè)計(jì)采用的是 8051 單片機(jī) 。 7 六、 單片機(jī)芯片的特性及說(shuō)明 1．主要特性： 它 與 MCS51 兼容 ，有 4KB 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ， 壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ， 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 為 10 年 。全靜態(tài)工作時(shí)在 0Hz24Hz 之間，內(nèi)部 RAM 是 128b*8 位 ，有 32 可編程的 I/O 線 ， 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ， 5個(gè)中斷源 2． 管腳說(shuō)明 ： 如下圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門(mén)電流。當(dāng) P1口的管腳第一次寫(xiě) 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(mén)電流。 P1 口管腳寫(xiě)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(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “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(xiě)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)。 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T /V P D9R X D P 3. 010T X D P 3. 111I NT 0 P 3. 212I NT 1 P 3. 313T 0 P 3. 414T 1 P 3. 515W R P 3. 616R D P 3. 717X T AL 218X T AL 119V S S20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29AL E /P R OG30E A/V P P31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C408031 8051 8751 8 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(mén)電流。當(dāng) P3 口寫(xiě)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(xiě)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(wèn)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(guò)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(wú)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(wèn)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(lái)自反向振蕩器的輸出。 9 內(nèi)部時(shí)鐘電路 內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如 下 圖所示。利用 MCS51 內(nèi)部的高增益反相放大器，在 XTAL1 和XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩。定時(shí)元件一般采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)振回路。晶體可以在 ~12MHZ 之間任選，電容可以在 5~30pF 之間選擇，電容 C1和 C2的大小可起頻率微調(diào)的作用，電容大小要和晶體的容性負(fù)載阻搞相匹配，否則不易起振。 手動(dòng)復(fù)位電路 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。 按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 VCC 接通而實(shí)現(xiàn)的。 按鍵脈動(dòng)復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位 RST 在振蕩器運(yùn)行時(shí)，有兩個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時(shí)，將使單片機(jī)復(fù)位，只要這個(gè)腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后 P0－ P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù) 器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，芯片為 ROM 的 0000H 處開(kāi)始運(yùn)行程序。 本系統(tǒng)采用的是手動(dòng) 復(fù)位電路 ， 。 手動(dòng)復(fù)位電路圖如下： 10 鍵盤(pán)接口電路方案的確定 鍵盤(pán)是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)聯(lián)系的一種設(shè)備，它由若干個(gè)按鍵組成，用戶通過(guò)鍵盤(pán)向 CPU 入數(shù)據(jù)或命令以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。 對(duì)鍵盤(pán)的識(shí)別可分為兩類：一類是由專門(mén)的硬件電路來(lái)識(shí)別（如 237 74C922），它使用起來(lái)方便，但需要價(jià)格昂貴的芯片，單片機(jī)系統(tǒng)中一般不采用；另一類靠軟件來(lái)識(shí)別 ，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，應(yīng)用靈 活。本設(shè)計(jì)中查詢的方法識(shí)別鍵，優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)潔，節(jié)省硬件，抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用靈活，缺點(diǎn)是占用較多的 CPU 時(shí)間資源。 非編碼鍵盤(pán)可以分為兩種結(jié)構(gòu)形式：獨(dú)立式鍵盤(pán)和行列式鍵盤(pán)。本次設(shè)計(jì)中采用的是行列式鍵盤(pán)，可節(jié)省 I/O 口線。 其工作原理是：行線 ～ 是輸入線， CPU 通過(guò)其電平的高低來(lái)判別鍵盤(pán)是否被按下。依次使列線 ～ 中的一根輸出為低電平，則只有與之對(duì)應(yīng)的鍵 按 下時(shí)，才能使行線為低電平。 鍵盤(pán)接口電路圖如下： 11 數(shù)碼管數(shù)碼顯示電路方案的確定 七段數(shù)碼顯示器如 圖： 顯示電路主要由 6 個(gè)共陽(yáng)型七段數(shù)碼管（ SM4105）、 6 只型 PNP 型三極管、一片 74LS138 38線譯碼器 以及一個(gè) 7447 七段譯碼器 組成。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，使用方便。 七段顯示數(shù)碼管（動(dòng)態(tài)）工作原理：逐個(gè)地循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器，也就是說(shuō)在任一時(shí)刻只有 1 位顯示器在顯示 。 LED 動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是用較少的端口，可以擴(kuò)展多位 LED 顯示器。缺點(diǎn)是過(guò)多的占用 CPU的時(shí)間。除了 LED 動(dòng)態(tài)顯示，還有一種是 LED 靜態(tài)顯示。 LED 靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是不占用 CPU的時(shí)間，缺點(diǎn)是占用過(guò)多的輸出端口。 采 用動(dòng)態(tài)顯示的數(shù)碼管為了使人看到所有顯示器都在顯示，就得加快循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器的速度 (提高掃描頻率 ) ，利用人眼的視覺(jué)殘留效應(yīng)，給人感覺(jué)到與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮的效果一樣。一般地，每秒循環(huán)掃描不低于 50 次。 數(shù)碼管顯示電路的工作原理：數(shù)碼管顯示時(shí)， 根據(jù)程序輸出高電平或低電平，送到 7447 譯碼器的四個(gè)輸入端，經(jīng)