【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(qiáng)大、體積小、質(zhì)量輕、靈活好用，配以適當(dāng)?shù)慕涌谛酒?，可以?gòu)成各種各樣 、功能各異的微電子產(chǎn)品。 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，家用電器和辦公電子設(shè)備逐漸增多，不同的設(shè)備都有自己的控制器，使用起來(lái)很不方便。這些具有人們所需要的智能化特性的產(chǎn)品減輕了人的勞動(dòng)，擴(kuò)大了數(shù)字化的范圍，為家庭數(shù)字化提供了可能。 具有十分重要的意義。 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 2 頁(yè) 并 行/ 接 口存儲(chǔ)器 并 行/ 接 口中斷系統(tǒng)定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器第 2 章 單片機(jī) 及數(shù)碼管簡(jiǎn)介 89C51 單片機(jī)介紹 AT89C51 的結(jié)構(gòu)組成 AT89C51 是單片機(jī) 中 的典型產(chǎn)品 ， AT89C51 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)， 如圖 21 所示。 圖 21單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 現(xiàn)分別加 以 說(shuō)明： 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼， CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) AT89C51 內(nèi)部有 128 個(gè) 8 位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和 128 個(gè)專(zhuān)用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶(hù)只能訪(fǎng) 問(wèn)，而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以，用戶(hù)能使用的 RAM 只有 128 個(gè)，可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。 程序存儲(chǔ)器 (ROM) AT89C51 共有 4KB 掩膜 ROM， 最大可擴(kuò)展 64K 字節(jié)， 用于存放用戶(hù)程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 3 頁(yè) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器： AT89C51 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)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(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。 中斷系統(tǒng) AT89C51 具備較完善的 中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷，可滿(mǎn)足不同的控制要求，并具有 2 級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。 AT89C51 的引腳介紹 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部總線(xiàn)是單總線(xiàn)結(jié)構(gòu) ,即數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)是公用的 . AT89C51 有 40 條引腳 , 這 40 條引腳可分為 I/O 接口線(xiàn)、電源線(xiàn)、控制線(xiàn)、外接晶體線(xiàn) 4 部分。 AT89C51 單片機(jī)為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 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(jī)的電源線(xiàn)有以下兩種： （ 1） VCC： +5V電源線(xiàn)。 （ 2） GND：接地線(xiàn)。 AT89C51 單片機(jī)的外接晶體引腳 有以下兩種 : （ 1） XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個(gè)引腳。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。外接晶體引腳。 AT89C51 單片機(jī)的控制線(xiàn)有以下幾種： 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 4 頁(yè) （ 1） RST：復(fù)位輸入端，高電平有效。 （ 2） ALE/PROG：地址鎖存允許 /編程線(xiàn)。 （ 3） PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通線(xiàn)。 （ 4） EA/Vpp：片外 ROM 允許訪(fǎng)問(wèn)端 /編程電源端。 單片機(jī)型號(hào)的選擇 通過(guò)對(duì)多種單片機(jī)性能的分析，最終認(rèn)為 89C51 是最理想的電子時(shí)鐘開(kāi)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(chǔ)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(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器組合 在單個(gè)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(chǔ)器 和 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) ， 數(shù)據(jù)保留時(shí)間 為 10 年 等特點(diǎn)，是最好的選擇。 數(shù)碼管顯示 工作原理 LED 數(shù)碼管分共陽(yáng)極與共陰極兩種，其工作特點(diǎn)是，當(dāng)筆段電極接低電平，公共陽(yáng)極接高電平時(shí)，相應(yīng)筆段可以發(fā)光。共陰極 LED 數(shù)碼管則與之相反，它是將發(fā)光二極管的陰極 (負(fù)極 )短接后作為反映出半導(dǎo)體材料的特性。常見(jiàn)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(lán)光。發(fā)光顏色不僅與管芯材料有關(guān)，還與所摻雜質(zhì)有關(guān)，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(shù)碼管。其他顏色 LED 數(shù)碼管的光譜曲線(xiàn)形狀與之相似，僅入，值不同 、 LED 數(shù)碼管等效于多只具 有發(fā)光性能的 PN 結(jié)。當(dāng) PN 結(jié)導(dǎo)通時(shí)，依靠少數(shù)載流子的注人及隨后的復(fù)合而輻射發(fā)光，其伏安特性與普通二極管相似。在正向?qū)ㄖ?，正向電流近似于零，筆段不發(fā)光。當(dāng)電壓超過(guò)開(kāi)啟電壓時(shí)，電流就急劇上升，筆段發(fā)光。因此， LED 數(shù)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(guān)，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(guān)。使用 LED 數(shù)碼管時(shí)，工作電流一般選 10mA 左右／段，既保證亮度適中，又不會(huì)損壞器件。 課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 5 頁(yè) 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)思路，硬件電路有兩部分組成，即單片機(jī)按鍵電路， LED 顯示器電路。圖 31 為硬件電路設(shè)計(jì)框圖。 圖 31實(shí)驗(yàn)板結(jié)構(gòu)框圖 硬件電路說(shuō)明 時(shí)鐘電路 實(shí)驗(yàn)板的時(shí)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(duì)此晶振頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。該電路提供單片機(jī)工作所需的振蕩頻率，計(jì)算定時(shí)器初值即需此晶振頻率，在通信 時(shí)也需知道晶振頻率，以對(duì)波特率進(jìn)行計(jì)算。 圖 32時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 當(dāng) MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱(chēng) RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀課 程 設(shè) 計(jì) 用 紙 第 6 頁(yè)