【正文】 集成電路技術(shù)的發(fā) 展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢。單片機(jī)的應(yīng)用在后PC時(shí)代得到了前所未有的發(fā)展，但對(duì)處理器的綜合性能要求也越來越高。綜觀單片機(jī)的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場越來越細(xì)化，充分突出以“單片”解決問題，而不像多年前以MCS51/96等處理器為中心，外擴(kuò)各種接口構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由DSP、ARM、MIPS等高性能處理器構(gòu)成），在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面（1）以電池供電的應(yīng)用越來越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用鈕扣電池供電，要求系統(tǒng)功耗盡可能低，如手持式儀表、水表、玩具等。（2）隨著應(yīng)用的復(fù)雜，對(duì)處理器的功能和性能要求不斷提高。既要外設(shè)豐富、功能靈活，又要有一定的運(yùn)算能力，能做一些實(shí)時(shí)算法，而不僅僅做一些簡單的控制。（3）產(chǎn)品更新速度快，開發(fā)時(shí)間短，希望開發(fā)工具簡單、廉價(jià)、功能完善。特別是仿真工具要有延續(xù)性，能適應(yīng)多種MCU，以免重復(fù)投資，增加開發(fā)費(fèi)用。（4）產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可靠性高，既能加密保護(hù)，又能方便升級(jí)。9第二章 光電計(jì)數(shù)器的方案設(shè)計(jì)第二章 光電計(jì)數(shù)器的方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)光控電路，當(dāng)有物體通過光電傳感器正對(duì)面，產(chǎn)生一個(gè)陰影，通過LM393比較器出輸一個(gè)數(shù)字信號(hào)，單片機(jī)采集信號(hào)，通過數(shù)碼管顯示。計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)容量是99。硬件電路圖如圖21所示：復(fù)位電路單片機(jī)信號(hào)處理LM393比較電路光電傳感器顯示電路圖21 光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)整個(gè)光電計(jì)數(shù)器系統(tǒng)是由光電傳感電路、運(yùn)算比較電路、STC89C52RC單片機(jī)系統(tǒng)電路、顯示計(jì)數(shù)電路、報(bào)警電路五個(gè)部分組成的，如圖21所示。光電傳感電路把被計(jì)數(shù)的物體的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，由顯示計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)，再由數(shù)碼顯示管顯示，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。 中斷方式計(jì)數(shù)由于光電技術(shù)電路需要在數(shù)碼管上顯示進(jìn)入電影院的人數(shù)，因此可以在內(nèi)部存儲(chǔ)器空間定義它的顯示緩存區(qū)，用來暫存數(shù)碼管顯示的當(dāng)前值。系統(tǒng)在初始化程序之中，分別設(shè)置外部中斷0和外部中斷1產(chǎn)生中斷的中斷標(biāo)志T0和T1,并初始化值為0。當(dāng)有外部中產(chǎn)生時(shí)，相應(yīng)的中斷置1。當(dāng)外部中斷0產(chǎn)生中斷時(shí)，在中斷服務(wù)程序之中將中斷標(biāo)志T1置1，并屏蔽外部中斷1，然后在主程序中掃描T0是否為1。當(dāng)T0為1時(shí)，調(diào)用光電計(jì)數(shù)子程序，將顯示暫存變量加1，同時(shí)開外部中斷1。當(dāng)電影院中的人數(shù)達(dá)到99人時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出聲光警報(bào)，直至按復(fù)位鍵為止。當(dāng)外部中斷1產(chǎn)生中斷時(shí)，在中斷服務(wù)程序之中將中斷標(biāo)志T1置1，并屏蔽外部中斷0，然后在主程序之中掃描T1是否為1。當(dāng)T1為1時(shí)調(diào)用光電計(jì)數(shù)子程序，將顯示暫存變量減1，同時(shí)開外部中斷0。 串行通信接口串行通信與并行通信不同，并行通信是一次性傳送8位數(shù)據(jù)，傳輸快捷方便，但硬件較復(fù)雜，遠(yuǎn)距離傳輸成本較高，串行通信是一位一位的傳送，一個(gè)字節(jié)的八位二進(jìn)制數(shù)至少需要傳送8次，結(jié)構(gòu)也比較簡單，串行通信是通過串行口來實(shí)現(xiàn)的，MCS51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的異步串行接口可以用于串行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)通信，串行通信的兩種基本方式有異步傳送方式和同步傳送方式。MCS51單片機(jī)采用異步通信的串行通信方式，有一個(gè)全雙工的串行接口電路，整個(gè)串行通信可以通過編制的程序設(shè)定，串行接口電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖22所示。TXD()內(nèi)部總線RITI串行口中斷發(fā)送SBUF門定時(shí)器1接收SBUF輸入移位寄存器發(fā)送控制器≥1接收控制器串行控制寄存器SCONRXD()圖22 串行口內(nèi)部結(jié)構(gòu)SBUF是獨(dú)立的兩個(gè)緩沖器，主要功能存放接收到的數(shù)據(jù)和存放將要發(fā)送的數(shù)據(jù)，起緩沖作用，TXD是發(fā)送引腳，數(shù)據(jù)從TXD一位一位的向外設(shè)發(fā)送，RXD是接收引腳，數(shù)據(jù)從RXD一位一位的接收到單片機(jī)內(nèi)。 99第三章 主要芯片元器件引腳圖及功能介紹1313第三章 主要芯片元器件引腳圖及功能介紹第三章 光電計(jì)數(shù)器的硬件電路設(shè)計(jì)光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運(yùn)動(dòng)，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 光敏電阻的組成光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對(duì)光的敏感性（即光譜特性）與人眼對(duì)可見光（~）μm的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會(huì)引起它的阻值變化。設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計(jì)大為簡化。通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構(gòu)，以便吸收更多的光能。當(dāng)它受到光的照射時(shí)，半導(dǎo)體片（光敏層）內(nèi) 就激發(fā)出電子—空穴對(duì)，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強(qiáng)。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導(dǎo)薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。一般光敏電阻器結(jié)構(gòu)如圖所示。 31 光敏結(jié)構(gòu)圖光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“R”或“RL”、“RG”表示光敏電阻常用硫化鎘（CdS）制成。它分為環(huán)氧樹脂封裝和金屬封裝兩款，同屬于導(dǎo)線型（DIP型），環(huán)氧樹脂封裝光敏電阻按陶瓷基板直徑分為￠3mm、￠4mm、￠5mm、￠7mm、￠11mm、￠12mm、￠20mm、￠25mm 。 AT89S52單片機(jī)AT89S52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S52可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S52具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，8k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè) 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。此外，AT89S52設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求，AT89S52的引腳圖如圖32所示。主要功能特性：兼容MCS51指令系統(tǒng)、8k可反復(fù)擦寫(1000次）ISP Flash ROM、32個(gè)雙向I/O口、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘頻率033MHz、全雙工UART串行中斷口線、256x8bit內(nèi)部RAM、2個(gè)外部中斷源、低功耗空閑和省電模式、中斷喚醒省電模式、3級(jí)加密位、看門狗（WDT）電路、軟件設(shè)置空閑和省電功能、靈活的ISP字節(jié)和分頁編程、雙數(shù)據(jù)寄存器指針。圖32 AT89S52引腳圖 LM393芯片LM393內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與 電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 LM393特性(Features) 內(nèi)部頻率補(bǔ)償。 直流電壓增益高(約100dB) 。 單位增益頻帶寬(約1MHz) 。 電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(177。~177。15V) 。 低功耗電流，適合于電池供電。 低輸入偏流。 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流。 共模輸入電壓范圍寬，包括接地。 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍。 輸出電壓擺幅大（) 。 LM393主要參數(shù)輸入偏置電流45 nA輸入失調(diào)電流50 nA輸入共模電壓最大值VCC~ V共模抑制比80dB電源抑制比100dB LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖33 LM393內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 17第三章 主要芯片元器件引腳及功能介紹 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖34 單片機(jī)最小系統(tǒng)基本電路圖單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。Vcc　40　電源端GND　20　接地端工作電壓為5V，,引腳功能一樣。圖35 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22