【正文】 高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統(tǒng)已經不再只在裸機環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。下面重點介紹STC89C52：STC89C52是STC公司生產的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經典的MCS51內核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內置4KB EEPROM，MAX810復位電路，3個16 位定時器/計數(shù)器，4個外部中斷，一個7向量4級中斷結構（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級中斷結構），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。最高運作頻率35MHz，6T/12T可選。STC89C52RC單片機:8K字節(jié)程序存儲空間；512字節(jié)數(shù)據存儲空間；內帶2K字節(jié)EEPROM存儲空間?？芍苯邮褂么谙螺d；AT89S52單片機:8K字節(jié)程序存儲空間；256字節(jié)數(shù)據存儲空間；沒有內帶EEPROM存儲空間。單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18引腳和19引腳接時鐘電路,XTAL1接外部晶振和微調電容的一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2接外部晶振和微調電容的另一端,接上電容,電阻及開關后夠上電復位電路,20引腳為接地端,40引腳為電源端. 圖31為STC89C52的管腳圖。圖31單片機STC89C52引腳圖引腳功能簡介：單片機的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。 電源（1） VCC—芯片電源，接5V；（2） VSS—接地端； 時鐘XTALXTAL2：晶體振蕩電路反相輸入和輸出端。 控制線(1) ALE/PROG:地址鎖存允許/片內EPROM 編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址PROG功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。(2) PSEN：外ROM讀選通信號。(3) RST/VPD：復位/備用電源。RST(Reset)功能：復位信號輸入端。VPD功能：在VCC掉電情況下，接備用電源。(4)EA/Vpp:內外ROM選擇/片內EPROM編程電源。 EA功能：內外ROM選擇端 Vpp功能：片內有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。 I/O線89C52共有4個8位并行I/O端口：P0口、P1口、P2口、P3 口，共32個引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。P0：經上拉電阻后作為液晶模塊的數(shù)據輸入端。 作為蜂鳴器的輸出端~ 單片機晶振模塊設計單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。沒有晶振，就沒有時鐘周期，沒有時鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機就無法工作。單片機工作時，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準?！獋€機器周期包括12個時鐘周期。因為我們選擇了12MHZ晶振，它的時鐘周期是1／12us，它的一個機器周期是12(1／12)us，也就是1us。電路設計如下圖32所示：圖32單片機晶振電路 單片機復位電路設計 單片機在啟動時都需要復位，以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初態(tài)開始工作。89系列單片機的復位信號是從RST引腳輸入到芯片內的施密特觸發(fā)器中的。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，且振蕩器穩(wěn)定后，如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期(24個振蕩周期)以上，則CPU就可以響應并將系統(tǒng)復位。單片機系統(tǒng)的復位方式有：手動按鈕復位和上電復位。我們采用的是上電復位，通電后回到初始化。電路如下圖33所示：圖33單片機復位電路DS1302是由美國DALLAS公司推出的一種低功耗、高性能的實時時鐘芯片，實時時鐘可提供年、月、日、時、分和秒的調整，一個月的30天與31天可以自動調整，且具有閏年的自動補償功能。此款時鐘芯片附加31字節(jié)的靜態(tài)RAM，用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號和RAM數(shù)據?！２捎弥麟娫春蛡溆秒娫吹碾p電源供電，并且可設置備用電源充電方式，提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數(shù)據點的記錄上，能實現(xiàn)數(shù)據與出現(xiàn)該數(shù)據的時間同時記錄，因此廣范應用于多個領域。時鐘電路如下圖34所示：圖34 DS1302時鐘電路Vcc1：主電源；Vcc2：備份電源。當Vcc2Vcc1+，由Vcc2向DS1302供電，當Vcc2 Vcc1時，由Vcc1向DS1302供電。SCLK：串行時鐘，輸入，控制數(shù)據的輸入與輸出；I/O：三線接口時的雙向數(shù)據線；RST為復位引腳，在讀、寫數(shù)據期間，必須為高，X1 X2為32867Hz晶振管腳，為芯片提供時鐘脈沖。引腳圖如下35所示：圖35 DS1302引腳圖圖36 DS1302內部結構框圖DS1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置“0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖。DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對DS1302進行讀寫數(shù)據。對于位6，若對程序進行讀/寫時RAM=1，對時間進行讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進行的是寫操作。控制字節(jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。DS1302的日歷、時間寄存器內容：“CH”是時鐘暫停標志位，當該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當該位為0時，時鐘開始運行?！癢P”是寫保護位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，“WP”必須為0。當“WP”為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。 DS1302在每次進行讀、寫程序前都必須初始化，先把SCLK端置 “0”，接著把RST端置“1”，最后才給予SCLK脈沖；讀/寫時序如圖5所示。表2為DS1302的控制字，此控制字的位7必須置1，若為0則不能把對DS1302進行讀寫數(shù)據。對于位6，若對程序進行讀/寫時RAM=1，對時間進行讀/寫時，CK=0。位1至位5指操作單元的地址。位0是讀/寫操作位，進行讀操作時，該位為1；該位為0則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表6為DS1302的日歷、時間寄存器內容：“CH”是時鐘暫停標志位，當該位為1時，時鐘振蕩器停止，DS1302處于低功耗狀態(tài)；當該位為0時，時鐘開始運行?！癢P”是寫保護位，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP必須為0。當“WP”為1時，寫保護位防止對任一寄存器的寫操作。(1) DS1302的控制字節(jié)DS1302的控制字如表所示?？刂谱止?jié)最高有效位（位7）必須是邏輯1，如果它為0，則不能把數(shù)據寫入DS1302中，位6如果0，則表示存取日歷時鐘數(shù)據，為1表示存取RAM數(shù)據；位5至位1指示操作單元的地址；最低有效位（位0）如為0表示要進行寫操作，為1表示進行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始傳輸表31 DS1302控制字1RAMA4A3A2A1A0RDCKWR(2) 數(shù)據輸入輸出（I/O）在控制指令字輸入后的下一個SCLK時鐘的上升沿時，數(shù)據被寫入DS1302，數(shù)據輸入從低位即位0開始。同樣，在緊跟8位的控制指令字后的下一個SCLK脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據，讀出數(shù)據時從低位0位到高位7。其讀寫時序如下圖36示圖36 DS1302讀寫時序（3）DS1302寄存器DS1302中與時間、日期有關的寄存器共有12個，其中7個存放數(shù)據的格式為BCD碼格式，其讀寫地址如下表所示表32 DS1302寄存器說明表讀寄存器寫寄存器Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1Bit0范圍81H80HCH10秒秒005983H82H10分分005985H84H12010時時02324AM/PM11287H86H10日日13189H88H10月月1128BH8AH00000周178DH8CH10年年00998FH8EHWP0000000――第一行秒寄存器，CH為時鐘暫停標志位，該位為1時時鐘停止，該位為0時時鐘運行。第二行分寄存器，bit0~bit6表示分鐘數(shù)，因采用BCD編碼，所以低四位最大能表示的數(shù)字為9，計數(shù)滿向高三位進1。第三行時寄存器，12/24用來定義DS1302小時的運行模式，12小時模式下bit5為1表示PM下午，bit5為0表示AM上午。第八行控制寄存器，bit7是寫保護位WP，當WP為1時，寫保護位可防止對任一寄存器的寫操作，在任何的對時鐘和RAM的寫操作之前，WP位必須為0 此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內容。 DS1302與RAM相關的寄存器分為兩類：一類是單個RAM單元，共31個，每個單元組態(tài)為一個8位的字節(jié)，其命令控制字為C0H～FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的RAM寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM的31個字節(jié)，命令控制字為FEH(寫)、FFH(讀)。采用獨立式按鍵，因為獨立式按鍵的電路配置靈活，軟件簡單，每個按鍵只占用一根I/O接口線，并且用的數(shù)量不多，所以采用獨立式按鍵。大概要采用8個按鍵分別命名為K0到K7,K1鍵是每種模式的退出，然后都是正常顯示時鐘時間，K3進入校準模式，此時K4表示秒、分、時的切換。K0是進入秒表模式，K3是啟動和記錄，K2是暫停，K4是清零，KKK7是三組數(shù)據的記錄。在正常顯示時間下，K2進入定時模式，K3顯示分，K4顯示時，KK6是時間的上下波動。電路圖如下37所示：圖37 按鍵電路1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。電路如下38所示：圖38 液晶顯示電路 1602LCD的引腳功能 表33 LCD1602引腳接口說明表引腳符號引腳說明引腳符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據2VDD電源正極10D3數(shù)據3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據4RS數(shù)據/命令選擇12D5數(shù)據5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據6E使能信號14D7數(shù)據7D0數(shù)據15BLA背光源正極8D1數(shù)據16BLK背光源負極第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據寄存器、低電平時選擇指令寄器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據。第6腳：E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負極。 1602LCD的字符液晶字庫1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如下表所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A” 。 表34 LCD1602顯示代碼表 高位低位0000001000110100010101100111101010111100110111101111XXXX0000⑴0@P\pタミαPXXXX0001⑵!1AQaq□アチム228