【正文】 性問題的專業(yè)課題。 學習單片機課程以后，為了加深對理論知識的理解，加強理論知識在實際當中的運用，強化自己的動手能力， 通過畢業(yè)設計（論文），提高學生綜合運用所學知識來解決實際問題、使用文獻資料、及進行科學實驗或技術設計的初 步能力，為畢業(yè)設計（論文）打基礎 。 設計要求 （ 1）采用單片機 STC89C52RC 做成最小系統 來控制。 （ 2）利用最小系統做出 循環(huán)彩 燈，其 LED 燈的閃爍間隔時間采用延時程序控制 ,每種模式可采用不同的延時，靈活多變。 系統基本方案選擇和論證 單片機最小系統 ,或者稱為最小應用系統 ,是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統。對 51 系列單片機來說 ,最小系統一般應該包括 :單片機、晶振電路、復位電路、按鍵輸入、顯示輸出等。各功能模塊的選擇及論證如下 : 復位電路 :由電容 和 電阻構成 ,由 電路 圖并結合 電容電壓不能突變 的性質 ,可以知道 ,當系統一上電 ,RST 腳將會出現高電平 ,并且 ,這個高電平持續(xù)的時間由電路的 RC 值來決定 .典型的 51單 6 片機當 RST 腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位 ,所以 ,適當組合 RC 的 取 值 就可 以 保 證 可靠 的 復 位 。 本設 計 中R=10K,C=10uF。 晶振電路 :典型的晶振取 (因為可以準確地得到9600波特率和 19200波特率 ,用于有串口通訊的場合 )同時也可取12MHz(產生精確 的微秒 級時歇 ,方便定時操作 )，因設計需要，本設計采用 12M 晶振。 單片機 :一片 AT89S51/52 或其他 51系列兼容單片機 ，本設計采用 STC89C52RC。 接口電路 :具有人機交互接口。 具有一定的可擴展性，單片機I/O 口可方便地與其他電路板連接。 通過該最小系統，我們可以用 keil 軟件進行編程從而實現對一些外設的控制！比如一些簡單的實驗：閃爍燈、跑馬燈、數碼管的展示等等！ 、 STC89C52RC 介紹 PDIP 封裝的 STC89C52引腳圖 7 STC89C52 為 8 位 通用微處理器 ，采用工業(yè)標準的 C51 內核，在內部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會聚調整時的功能控制。功能包括對會聚主 IC 內部寄存器、數據 RAM及外部接口等功能部件的初始化，會聚調整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復位輸入端口，外接電阻電容組成的復位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為N1 功能控制端口，分別與 N1 的相應功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 CI2 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU 的相應功能端，用于當前制式的檢測及會聚調整狀態(tài)進入的控制功能。 RST/VPD（ 9腳） 復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 RST 即 RESET,VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳出現持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現復位操作，使單片機恢復到初始狀態(tài)。當 VCC 發(fā)生故障、降低低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VDP（ +5+/）為內部 RAM供電，以保證 RAM 中數據不丟失。 ALE/PROG （ 30腳） 8 當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許） 以每周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現在 P0 口的低 8 為地址。在不訪問外部存儲器時， ALE 仍以上述不變的頻率（振蕩周期的 1/6），周期行地出現正脈沖信號，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。但要注意，在訪問片外數據存儲器期間，ALE 脈沖會跳過一個，此時作為時鐘輸出就不妥當了。對于片 內含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳為編程脈沖PROG 的輸入端。 PSEN （ 29腳） 片外程序存儲器讀選通信號輸出端 ， 低電平有效， 當 AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖 ，以通過數據總線口讀回指令或常數， 在此期間，當訪問外部數據存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號 ，即PSEN 信號不出現 。 EA /VPP（ 31腳） 外部訪問允許 ，即為訪問外部程序存儲器控制信號，低電平有效 。 當 EA 保持高電平時，單片機訪問片內程 序存儲器的程序8KB(MCS— 52 子系列為 8KB,MCS— 51 子系列為 4KB)。若超出該范圍時自動轉去執(zhí)行外部存儲器的程序。 欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H— FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。對于片內含有 EPROM(Erasable Programmable Readonly Memory ,可編程可擦寫只讀存儲器 )的單片機，在 EPROM 編程期間，該引 9 腳用于接 21V 的編程電源 VPP。 XTAL1（ 19腳） 振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 接外部石英晶體的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號輸入。 注： CHMOS 是 CMOS（ Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補金屬氧化物半導體 ） 和 HMOS(高密度溝道 MOS 工藝 )的結合 ,除了保持 HMOS 高速度和高密度之外 ， 還有 CMOS 低功耗的特點 。兩類器件的功能是完全兼容的 ， 區(qū)別 在 CHMOS 器件具有低功耗的特點 。 (HMOS:高性能金屬氧化物半導體 ) XTAL2（ 18腳） 振蕩器反相放大器的輸出端。 接外部晶體的另一端。在單片機內部，接至片內振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端；對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 、時間周期 STC89C52 的時間周期分為如下幾個周期： 振蕩周期、狀態(tài)周期、機器周期、指令周期 ： （ 1）單片機提供定時信號源的振蕩源的周期。 （ 2）是計算機中最基本的時間單位。 周期 （時 鐘周期）： 10 （ 1） 1 個狀態(tài)周期 =2 個振蕩周期。 （ 2）分為 P1節(jié)拍和 P2 節(jié)拍。 P1 節(jié)拍通常完成技術操作； P2 節(jié)拍完成內部 寄存器間的傳送。 周期 （ 1） 1 個機器周期 =12 個振蕩周期。 （ 2）為 CPU 訪問存儲器一次所需要的時間。 （ 3）執(zhí)行一條指令所需要的時間以機器周期為單位。 、 LED 燈管 LED 具有功耗少、壽命長、光譜寬（眼睛看得舒適度好）、使用廣泛，能靈活拼裝各種需要的形狀等優(yōu)點。一般來說 LED 的工作電壓是 。工作電流是 。這就是說：它消耗的電能不超過 。在恰當的電流和電壓下， LED 的使用壽命可達 10 萬小時。此外， LED 基本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕，硬件電路實現起來比較方便。因此本設計采用 15 個發(fā)光二級管，組合成三角形，從而控制其靈活變化，設計出展示的方案。 、數碼管 數碼管是一種半導體發(fā)光 器件 ，其基本單元是 發(fā)光二極管 。本設計之所以選擇數碼管是因為在設計方案里面計劃 LED 跑馬燈共有九種變化模式，而數碼管在各種模式變化過程當中負責顯示19 九個數字，從而示意模式的轉換，使展示更加明了，效果明顯且有條理。 、鎖存器 由于本設計中需要數碼管維持某個數據，那么往往要持續(xù)快 11 速的刷新，為了減少對處理器處理能力的消耗，利用鎖存器對所傳輸的數據進行鎖存，直到下一個新的數據需要被鎖存為止。這樣一來，鎖存器保持數據狀態(tài)期間處理器的處理時間和 I/O 引腳便可以釋放。此外，鎖存器的緩存作用使快速工作的 CPU 與緩慢工作的鎖存器相協調，從而使數碼管中各段管子亮起時間差減小。因而本設計加用了鎖存器，使系統工作方便，顯示效果得到完善。 系統框圖 電源 STC89C52 單片機 晶振電路 LED 顯示 復位電路 12 單片機最小系統主要由電源、復位、振蕩電路以及擴展部分等部分組成。最小系統原理圖如圖 所示。 圖 原 理圖 13 電源供電模塊 的實現 對于一個完整的電子設計來講，首要問題就是為整個系統提供電源供電模塊，電源模塊的穩(wěn)定可靠是系統平穩(wěn)運行的前提和基礎。 51 系列 單片機雖然使用時間最早、應用范圍最廣，但是在實際使用過程中，一個和典型的問題就是相比其他系列的單片機， 51系列 單片機更容易受到干擾而出現程序跑飛的現象，克服這種現象出現的一個重要手段就是為單片機系統配置一個穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。 此最小系統中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的 USB口供給 復位電路 單片機的復位，是為了把電路初始化到一個確定 的狀態(tài)，一般來說，單片機復位電路作用是把一些寄存器以及存儲設備裝入廠商預設的一個值。 單片機復位電路原理是在單片機的復位引腳 RST 上外接電阻和電容，實現上電復位。當復位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復位有效。復位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。具體數值可以由 RC 電路計算出時間常數。 復位電路 有 按鍵復位和上電復位兩 種 。 （ 1） 上電復位 ： STC89C52RC 系列單片 機 為高電平復位，通常在復位引腳 RST 上連接一個電容到 VCC，再連接一個電阻到GND，由此形成一個 RC 充放電回路保證單片機在上電時 RST 腳上 14 有足夠時 間的高電平進行復位，隨后回歸到低電平進入正常工作狀態(tài)，這個電阻和電容的典型值為 10K 和 10uF。 如圖 所示。 圖 上電復位電路圖 （ 2） 按鍵復位： 按鍵復位就是在復位電容上并聯一個開關，當開關按下時電容被放電、 RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復位。 如圖 所示。 圖 由于 按鍵復位 可控性稍強， 比較適 合樣品制作或者實驗室調試場合 ，本設計采用按鍵復位。如圖 所示。