【文章內(nèi)容簡介】 極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地 址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作 為定時 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）， P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲 器編程和程序校驗的控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器存儲以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址存儲允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能存儲器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 13 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器存儲兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲（地址為 0000H—FFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。如 EA端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲中的指令。 Flash 存儲編程時，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 AT89C52 主要性能 兼容 MCS51 指令系統(tǒng)； 8kB 可反復(fù)擦寫 (大 于 1000 次） Flash ROM； 32 個雙向 I/O 口； 256x8bit 內(nèi)部 RAM； 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷； 時鐘頻率 024MHz； 2 個串行中斷，可編程 UART 串行通道； 2 個外部中斷源，共 8個中斷源； 2 個讀寫中斷口線， 3級加密位； 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能； 1有 PDIP、 PQFP、 TQFP 及 PLCC 等幾種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 各部分電路圖及電路工作原理分析 時鐘脈沖電路 時鐘脈沖電路的主要作用是對外發(fā)出時序控制信號，在 AT89C52 芯片上，XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出，其中，當(dāng)與本試驗線路相同時，即使用內(nèi)部時鐘方式時， XTAL1 和 XTAL2 必須外接石英晶體和微調(diào)電容，其中電容 C C2 對振蕩頻率起穩(wěn)定的作用，振蕩頻率應(yīng)在 —— 12MHz。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。有西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。產(chǎn)生的時鐘信號送至單片機(jī)內(nèi)部的各個部分，時鐘頻率越高，單片機(jī)控制器的節(jié)拍越快，運(yùn)算速度也越快。 時鐘電路可以簡單定義如下： 。 。用于產(chǎn)生這個時間的電路就是時鐘電路。 時鐘電路一般由晶體振蕩器、晶震控制芯片和電容組成。時鐘電路應(yīng)用十分廣泛，如電腦的時鐘電路、電子表的時鐘電路以及 MP3MP4 的時鐘電路。 如圖 35所示。 12Y1XTAL30pFC1C10030pFC2C100EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(T2)1(T2EX)2345678(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U3AT89C52GND 圖 35 時鐘方式 同步門邏輯控制電路 同步門邏輯控制電路由 D 觸發(fā)器構(gòu)成，由它來產(chǎn)生同步門信號 Ts。在測試開始后，利用單片機(jī)的 作為預(yù)置門信號 Ts的輸出線。當(dāng) =1 時，在被測信號的上升沿作用下 D 觸發(fā)器的輸出 Q=1，使得單片機(jī)的 INT0 和 INT1 同時為1，啟動單片機(jī)內(nèi)部的定時 /計數(shù)器開始工作。其中， T0 對被測信號的輸出 Q 仍然為 1，因此兩個計數(shù)器并不停止計數(shù)，直到隨后而至的待測信號的上升沿到來時，才使得 D觸發(fā)器的輸出為 0，同步門關(guān)閉，兩個計數(shù)器才同時停止計數(shù)。如圖 36所示。 15 圖 36同步門邏輯控制電路 靜態(tài)顯示電路 顯示電路是六位數(shù)碼管的靜態(tài)顯示電路。 （ 1） 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 LED 數(shù)碼管時多用共陽 LED:共陽數(shù)碼管每個段筆畫是用低電平 (“ 0” )點(diǎn)亮的 ,要求驅(qū)動功率很?。欢碴帞?shù)碼管段筆畫是用高電平 (“ 0” )點(diǎn)亮的，要求驅(qū)動功率較大。通常每個段筆畫要串一個數(shù)百歐姆的降壓電阻。 （ 2）靜態(tài)顯示：各個數(shù)碼管在現(xiàn)實過程中持續(xù)得到送顯信號 ，與各數(shù)碼管接口的 I/O 口線是專用的。 （ 3）動態(tài)顯示： 各個數(shù)碼管在現(xiàn)實過程中輪流得到送顯信號， 與各數(shù)碼管接口的 I/O 口線是共用的。 （ 4）靜態(tài)電路顯示特點(diǎn)：無閃爍，用元器件多， 占 I/O 線多，無須掃描，節(jié)省 CPU 時間，編程簡單。 （ 5）動態(tài)顯示電路特點(diǎn)：有閃爍，用元器件少，占 I/O 線少，必須掃描，花費(fèi) CPU 時間，編程復(fù)雜。 共陰極共陽極數(shù)碼管 如圖 37所示 。 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 圖 37 共陰極與共陽極數(shù)碼管 17 4 軟件設(shè)計 KEIL51 軟件簡介 Keil IDE(u Vision2)集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software Inc/Keil Elektronik GmbH 開發(fā)的基于 MCS 8051 內(nèi)核的微處理器軟件平臺，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從 工程的建立和管理、編譯、連接、目標(biāo)代碼的生成到軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程。尤其是 C語言編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時是非常理想的工具。 Keil 本身是一個純軟件工具，不能直接進(jìn)行硬件仿真，必須掛接類似 TKS系列仿真器的硬件才可以進(jìn)行仿真。 軟件的模塊化設(shè)計及各部說明 一個程序在編程以前，功能的分析和總結(jié)非常重要。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行自上而下的模塊化劃分，這樣可以縮短程序的編制周期，而且維護(hù)方便。還可以做成數(shù)據(jù)和操作分離的面向?qū)ο蟮?模式，這樣更加增強(qiáng)了程序的靈活性。 通過對軟件功能的分析，基于單片機(jī)控制測量的恒精度頻率計可以用 4個模塊來實現(xiàn)，如圖 41所示，它們分別是：定時中斷模塊，計數(shù)模塊，測量模塊，顯示模塊。這些模塊的具體功能如下： 圖 41軟件模塊圖 定時中斷模塊 定時中斷模塊對預(yù)置門控制信號進(jìn)行啟動中斷。在系統(tǒng)時鐘頻率 f=12MHZ時， f0=f/12=1MHZ。對被測信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的測量的時間進(jìn)行開啟和關(guān)閉，對預(yù)置門信號定時中斷。 計數(shù)模塊 在閘門信號 開啟時對被測信號計數(shù)，閘門信號開啟時間為 1s，所以計數(shù)值即為被測信號的頻率，計數(shù)值從 0~999999，計數(shù)模塊要求的輸出為 6位 10進(jìn)制數(shù)。計數(shù)模塊的復(fù)位信號也是閘門信號，其復(fù)位電平與其它模塊相反，低電平復(fù)定時中斷 模塊 計數(shù) 模塊 測量 模塊 顯示 模塊 主程序 西安交通大學(xué)城市學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 位，所以在閘門閉合時，計數(shù)模塊復(fù)位，準(zhǔn)備下一次計數(shù)。當(dāng)計數(shù)超過 999999時給出溢出標(biāo)志，計數(shù)模塊輸出 111111111111111111111111。 測量模塊 對計數(shù)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量計算。通過對被測信號和標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的周期測量，根據(jù)公式： f1/N1=f2/N2 得到： f1= f2﹡ N1/N2 測得被測信號的實際頻率。通過顯示電路顯示出來。 顯示模塊 顯示模塊先將輸入的 6位十進(jìn)制數(shù)的個位譯碼，加在七段數(shù)碼管的段控制線上，在顯示掃描時鐘的作用下，選通個位上的數(shù)碼管，個位上的數(shù)碼管亮，其它數(shù)碼管滅。然后輸出十位上數(shù)碼管要顯示的內(nèi)容，選通十位上的數(shù)碼管。這樣依次輸出各位上的譯碼值，逐個選通數(shù)碼管。由于掃描頻率為 1kHz，看起來不會有閃爍的感覺。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要是保證和硬件電路相結(jié)合，正確地實現(xiàn)等精度測量。整個系統(tǒng)軟件的設(shè)計采用了自頂向下的模塊化的結(jié)構(gòu)方式 ，將各個功能分成獨(dú)立模塊，由系統(tǒng)的監(jiān)控程序統(tǒng)一管理執(zhí)行。系統(tǒng)的軟件程序框圖如圖 42所示： 42軟件程序框圖 開始 開中斷 初始化定時 /計 數(shù) 器 啟動定時 /計 數(shù) 器 等待 Gate 變低 計數(shù)停止 數(shù)據(jù)處理計算 顯示 等待 Gate 變高 19 5 系統(tǒng)仿真與調(diào)試 Proteus 軟件簡介 Proteus 軟件是英國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教 學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到 單片機(jī) 與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將 電路仿真 軟件、 PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持 805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 20