【文章內容簡介】 ；小則可以用于家電控制，甚至可以用于兒童電子玩具。它功能強大、體積小、質量輕、靈活好用，配以適當的接口芯片，可以構成各種各樣 、功能各異的微電子產品。 隨著電子技術的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設備逐漸增多，不同的設備都有自己的控制器，使用起來很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產品減輕了人的勞動，擴大了數字化的范圍，為家庭數字化提供了可能。 具有十分重要的意義。 課 程 設 計 用 紙 第 2 頁 并 行/ 接 口存儲器 并 行/ 接 口中斷系統(tǒng)定時器/ 計數器第 2 章 單片機 及數碼管簡介 89C51 單片機介紹 AT89C51 的結構組成 AT89C51 是單片機 中 的典型產品 ， AT89C51 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數據存儲器 (RAM)、定時 /計數器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數據總線、地址總線和控制總線等三大總線， 如圖 21 所示。 圖 21單片機內部結構示意圖 現(xiàn)分別加 以 說明： 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數據寬度的處理器，能處理 8位二進制數據或代碼， CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 數據存儲器 (RAM) AT89C51 內部有 128 個 8 位用戶數據存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數據，用戶只能訪 問，而不能用于存放用戶數據，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128 個，可存放讀寫的數據，運算的中間結果或用戶定義的字型表。 程序存儲器 (ROM) AT89C51 共有 4KB 掩膜 ROM， 最大可擴展 64K 字節(jié)， 用于存放用戶程序，原始數據或表格。 課 程 設 計 用 紙 第 3 頁 定時 /計數器： AT89C51 有兩個 16 位的可編程定時 /計數器，以實現(xiàn)定時或計數產生中斷用于控制程序轉向。 并行輸入輸出 (I/O)口： AT89C51 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數據的傳輸。 中斷系統(tǒng) AT89C51 具備較完善的 中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 AT89C51 的引腳介紹 AT89C51 單片機內部總線是單總線結構 ,即數據總線和地址總線是公用的 . AT89C51 有 40 條引腳 , 這 40 條引腳可分為 I/O 接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4 部分。 AT89C51 單片機為雙列直插式封裝結構 , 如圖 22 所示。 E A /V P31X119X218R E SE T9R D /P 3 .717W R / P3 .616IN T 0 /P 3 .312IN T 1 /P 3 .213T 0/ P 3. 414T 1/ P 3. 515P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P SE N29A L E/ P30T X D /P 3. 111R X D /P 3 .010 圖 22 AT89C51引腳分配圖 AT89C51 單片機的電源線有以下兩種： （ 1） VCC： +5V電源線。 （ 2） GND：接地線。 AT89C51 單片機的外接晶體引腳 有以下兩種 : （ 1） XTAL1：片內振蕩器反相放大器的輸入端和內部時鐘工作的輸入端。采用內部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調電容的一個引腳。 （ 2） XTAL2：片內振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。 AT89C51 單片機的控制線有以下幾種： 課 程 設 計 用 紙 第 4 頁 （ 1） RST：復位輸入端，高電平有效。 （ 2） ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程線。 （ 3） PSEN：外部程序存儲器的讀選通線。 （ 4） EA/Vpp：片外 ROM 允許訪問端 /編程電源端。 單片機型號的選擇 通過對多種單片機性能的分析，最終認為 89C51 是最理想的電子時鐘開發(fā)芯片。89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU和閃爍存儲器組合 在單個芯片中，ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器 ，而且它 與 MCS51 兼容 ，且具有 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 和 1000 寫 /擦循環(huán) ， 數據保留時間 為 10 年 等特點，是最好的選擇。 數碼管顯示 工作原理 LED 數碼管分共陽極與共陰極兩種，其工作特點是，當筆段電極接低電平，公共陽極接高電平時，相應筆段可以發(fā)光。共陰極 LED 數碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極 (負極 )短接后作為反映出半導體材料的特性。常見管芯材料有磷化鎵(GaP)、砷化鎵 (GaAs)、磷砷化鎵 (GaAsP)、氮化鎵 (GaN)等，其中氮化鎵可發(fā)藍光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關，還與所摻雜質有關，因此用同一種管芯材料可以制成發(fā)出紅、橙、黃、綠等不同顏色的數碼管。其他顏色 LED 數碼管的光譜曲線形狀與之相似，僅入，值不同 、 LED 數碼管等效于多只具 有發(fā)光性能的 PN 結。當 PN 結導通時，依靠少數載流子的注人及隨后的復合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向導通之前，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當電壓超過開啟電壓時，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此， LED 數碼管屬于電流控制型器件，其發(fā)光亮度 L(單位是 cd／ m2)與正向電流 IF 有關，用公式表示： L=KIF 即亮度與正向電流成正比。 LED 的正向電壓 U，則與正向電流以及管芯材料有關。使用 LED 數碼管時，工作電流一般選 10mA 左右／段，既保證亮度適中，又不會損壞器件。 課 程 設 計 用 紙 第 5 頁 第 3 章 設計方案 根據設計要求和設計思路，硬件電路有兩部分組成，即單片機按鍵電路， LED 顯示器電路。圖 31 為硬件電路設計框圖。 圖 31實驗板結構框圖 硬件電路說明 時鐘電路 實驗板的時鐘振蕩源電路如圖 32 所示。其中 JT 為 的晶振，改變兩電容 CB 的值即可對此晶振頻率進行調節(jié)。該電路提供單片機工作所需的振蕩頻率，計算定時器初值即需此晶振頻率，在通信 時也需知道晶振頻率，以對波特率進行計算。 圖 32時鐘電路 復位電路 當 MCS5l 系列單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀課 程 設 計 用 紙 第 6 頁