【正文】 1口緩沖器能接收輸出4TTL門(mén)電流。P1口管腳寫(xiě)入“1”后，電位被內(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)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)，P2口的管腳電位被外部拉低，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)部上拉的優(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)。 —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。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)，也是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) (外部中斷0) (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) (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通) (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?！寒?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指令時(shí)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。 —：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。 —：當(dāng)保持低電平時(shí)，訪問(wèn)外部ROM；注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部ROM。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。③內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖10所示。 圖10 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(3)AT89C51的基本操作 如圖11所示，在X1和X2之間接一只石英振蕩晶體構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，它還有另一種接法，是把外部振蕩器的信號(hào)直接連接到XTAL1端，XTAL2端懸空不用。AT89C51復(fù)位引腳RST/VP通過(guò)片內(nèi)一個(gè)施密特觸發(fā)器(抑制噪聲作用)與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個(gè)機(jī)器周期由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)振蕩電路工作，并且在RST引腳上加一個(gè)至少保持2個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就能使AT89C51完成一次復(fù)位。復(fù)位不影響RAM的內(nèi)容。復(fù)位后，PC指向0000H單元，使單片機(jī)從起始地址0000H單元開(kāi)始重新執(zhí)行程序。所以，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。MCS51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。上電復(fù)位利用電容器充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。按鈕復(fù)位又分為按鈕電平復(fù)位和按鈕脈沖復(fù)位。前者將復(fù)位端通過(guò)電阻與Vcc相接；后者利用RC微分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位目的。復(fù)位電路參數(shù)的選擇應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期。圖 11 AT89C51基本操作電路 紅外發(fā)射電路本遙控發(fā)射器采用碼分制遙控方式，碼分制紅外遙控就是指令信號(hào)產(chǎn)生電路以不同的脈沖編碼（不同的脈沖數(shù)目及組合）代表不同的控制指令。在確定選擇AT89C51作為本設(shè)計(jì)發(fā)射電路核心芯片和點(diǎn)觸式開(kāi)關(guān)作為控制鍵后，加上一個(gè)簡(jiǎn)單紅外發(fā)射電路和12M晶體震蕩器便可實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它發(fā)出的便是紅外線而不是可見(jiàn)光。目前大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為940nm左右，外形與普通Φ5發(fā)光二極管相同，只是顏色不同[7]。 遙控發(fā)射通過(guò)鍵盤(pán)，每按下一個(gè)鍵，即產(chǎn)生具有不同的編碼數(shù)字脈沖，這種代碼指令信號(hào)調(diào)制在40KHz的載波上，激勵(lì)紅外光二極管產(chǎn)生不同的脈沖，通過(guò)空間的傳送到受控機(jī)的遙控接收器。P1口作為按鍵部分。電路圖如圖12。圖 12 紅外發(fā)射電路 紅外檢測(cè)接收電路在接收過(guò)程中，脈沖通過(guò)光學(xué)濾波器和紅外二極管轉(zhuǎn)換為40KHZ的電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大，檢波，整形，解調(diào)，送到解碼與接口電路，從而完成相應(yīng)的遙控功能。接收電路圖見(jiàn)圖13。通常，紅外遙控器將遙控信號(hào)(二進(jìn)制脈沖碼)調(diào)制在40KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，產(chǎn)生紅外信號(hào)發(fā)射出去。將上述的遙控編碼脈沖對(duì)頻率為40KHz(周期為26μs)的載波信號(hào)進(jìn)行脈幅調(diào)制(PAM )，再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號(hào)發(fā)射出去。根據(jù)遙控信號(hào)編碼和發(fā)射過(guò)程，遙控信號(hào)的識(shí)別——即解碼過(guò)程是去除40KHz載波信號(hào)后識(shí)別出二進(jìn)制脈沖碼中的0和1。由MCS—51 系列單片機(jī)AT89C5一體化紅外接收頭、還原調(diào)制與紅外發(fā)光管驅(qū)動(dòng)電路組成。接收部分主要元件是紅外接收管，它是一種光敏二極管（實(shí)際上是三極管，基極為感光部分）。在實(shí)際應(yīng)用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應(yīng)用時(shí)是反向運(yùn)用，這樣才能獲得較高的靈敏度[18]。圖 13 紅外接收電路 控制電路 在控制部分采用了隔離驅(qū)動(dòng)電路，用光電器件作為隔離元件，利用光耦來(lái)隔離強(qiáng)電，以防止強(qiáng)電影響單片機(jī)的工作。光電隔離的目的是割斷兩個(gè)電路的電氣聯(lián)系，使之相互獨(dú)立，從而也就割斷了噪聲從一個(gè)電路進(jìn)入另一個(gè)電路的通路[1]。光電隔離是通過(guò)光電耦合器實(shí)現(xiàn)的。光耦又稱光電隔離器或光電耦合器，它是以光為媒介來(lái)傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器與受光器封裝在管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接收后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“光—電—光”的轉(zhuǎn)換。光電耦合器是把一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光敏三極管封裝在一個(gè)外殼里的器件。外殼有金屬的或塑料的兩種。發(fā)光二極管和光敏三極管之間用透明絕緣體填充，并使發(fā)光管與光敏管對(duì)準(zhǔn)，以提高其靈敏度，光電耦合器的電路符號(hào)如圖16所示。對(duì)于數(shù)字量，當(dāng)輸入為低電平“0”時(shí)，光敏三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時(shí)，光敏三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“0”。圖14 光電耦合器原理圖輸入信號(hào)使用權(quán)發(fā)光二極管發(fā)光，其光線又使光敏三極管產(chǎn)生電信號(hào)輸出，從而既完成了信號(hào)的傳遞又實(shí)現(xiàn)了電氣上的隔離。光電耦合的響應(yīng)時(shí)間一般不超過(guò)幾個(gè)微秒。光電耦合器的輸入端與輸出端在電氣上是絕緣的，且輸出端對(duì)輸入端也無(wú)反饋，因而具有隔離和抗干擾兩方面的獨(dú)特性能。通常使用光電耦合器是為實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)主要功能：電平轉(zhuǎn)換：TTL電路與電源電路之間不需另加匹配電路就可以傳輸信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換。隔離：這時(shí)由于信號(hào)電路與接收電路之間被隔離，因此即使兩個(gè)電路的接地電位不同，也不會(huì)形成干擾。光電耦合器中光敏三極管的基極有引出和不引出兩種形式。基極引出通常是經(jīng)一個(gè)電阻接地。通過(guò)接地電阻可以控制耦合的響應(yīng)速度和靈敏度?？偟膩?lái)說(shuō)，電阻越小，響應(yīng)速度越高。其控制電路如圖15所示。圖15 控制電路 電源電路設(shè)計(jì)1 穩(wěn)壓電路典型應(yīng)用電路如圖16所示。圖中C5用于頻率補(bǔ)償，防止自激振蕩和抑制高頻干擾；C6采用電解電容，以減少電源引入的低頻干擾對(duì)輸出電壓的影響；D4是保護(hù)二極管，當(dāng)輸入端短路時(shí)，給C4一個(gè)放電的通路，防止C4激穿 [1]。 圖16穩(wěn)壓電路1 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成?？驁D如圖17所示。圖17 直流穩(wěn)壓電源 顯示部分的設(shè)計(jì)由LED組成的7段發(fā)光管顯示器是不太復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)常用外部設(shè)備之一。 ①7段發(fā)光管顯示器由7段發(fā)光線段組成，并按“日”字形排列，每一段都是一個(gè)發(fā)光二極管，如圖15所示。圖中將7個(gè)LED的陰極連在一起，稱之為共陰極接法。反之為共陽(yáng)極接法。②如果將公共陰極接地，而在a～g各段的陽(yáng)極加上不同的電壓，就會(huì)使各段的發(fā)光情況不同，形成不同的發(fā)光字符。加在7段陽(yáng)極上的電壓可以用數(shù)字量表示，如果某一段的陽(yáng)極為數(shù)字量1，則這個(gè)段就發(fā)光；如為0，則不發(fā)光。數(shù)碼管原理圖如18 所示。圖 18 數(shù)碼管原理圖 七段LED字形碼顯示字符共陽(yáng)極字符碼共陰極字符碼03FHC0H106HF9H25BHA4H34FHB0H466H99H56DH92H67DH82H707HF8H87FH80H96FH90H在本設(shè)計(jì)中使用了四個(gè)7段LED顯示器，而多位顯示器連用有兩種方法。其一，每一位都用各自的8位輸出口控制，在顯示某字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定發(fā)光或不發(fā)光。這種顯示方法屬于靜態(tài)顯示。顯然，靜態(tài)顯示需占用較多的I/O口線。其二，是動(dòng)態(tài)顯示。即將多個(gè)7段LED的段選端復(fù)接在一起，只用一個(gè)8位輸出口控制段選，段選碼同時(shí)加到各個(gè)7段LED顯示器上，通過(guò)控制各個(gè)顯示器公共陽(yáng)極輪流接高電平的辦法，逐一輪流地啟動(dòng)各個(gè)LED。在這種方法中，只要恰當(dāng)?shù)剡x擇點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間，就會(huì)給人以這樣一種假相：似乎各位LED是“同時(shí)”顯示的。動(dòng)態(tài)顯示法是目前各種單片機(jī)采用的流行方法。其優(yōu)點(diǎn)是硬件簡(jiǎn)單，“動(dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。因而我選用動(dòng)態(tài)顯示的方法。，其驅(qū)動(dòng)電路如圖19所示[12]。 數(shù)碼管顯示格式數(shù)碼管1數(shù)碼管2風(fēng)速D相應(yīng)數(shù)字模式E相應(yīng)數(shù)字定時(shí)A相應(yīng)數(shù)字圖 19 AT89C51基本操作電路 單片機(jī)系統(tǒng)所用的鍵盤(pán)有編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)兩種。 ①編碼鍵盤(pán)本身除了按鍵之外，還包括產(chǎn)生鍵碼的硬件電路。只要按下編碼鍵盤(pán)的某一個(gè)鍵，它就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼，并稱為鍵碼，與此同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，以通知CPU接收鍵碼，編碼鍵盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)是使用比較方便