【文章內(nèi)容簡介】 外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX@DPTR 指令）時(shí)，P2口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ 0 口。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ l”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口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(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 如下表 22所示： 表 22 P3口的特殊功能 端口引腳 第二功能 RXD (串行輸入口 ) TXD (串行輸出口 ) INT0 (外部中斷 0) INT1 (外部中斷 1) T0 (計(jì)時(shí)器 0外部輸入 ) T1 (計(jì)時(shí)器 1外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) 7 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振 蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)間將使單片機(jī)復(fù)位。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平 ,設(shè)置 SFR AUXR 的DISRTO 位 (地址 8EH)可打開或關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 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：來自反向振蕩器的輸出。 8 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 方案比較 （ 1）基于 NE555 的電子計(jì)時(shí)器 采用動(dòng)態(tài)顯示的方法來實(shí)現(xiàn) LED 顯示器的數(shù)字顯示。內(nèi)部主要采用了 NE555集成電路，實(shí)現(xiàn)其他的擴(kuò)充功能。 它 體積小，無外觀修飾，完全裸露內(nèi)部元件，操作方便，便于安裝、拆卸與維修。 NE555 是一種應(yīng)用特別廣泛的集成電路，屬于小規(guī)模的集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。 NE555 的作用是用內(nèi)部的定時(shí)器來構(gòu)成時(shí)基電路，給其他的電路提供時(shí)序脈沖。 NE555 內(nèi)部含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)分壓器，一個(gè) RS觸發(fā)器，一個(gè)放電晶體管和一個(gè)功率輸出級(jí)。由 NE555構(gòu)成的電子計(jì)時(shí)器 ，具有體積小，成本低，抗干擾能力強(qiáng)，面向控制等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于各種繼電器，電磁開關(guān)，控制器，延時(shí)器，定時(shí)器等的時(shí)間測(cè)試。目前所使用的電秒表大多是指針式或集成電路型的，節(jié)后相對(duì)復(fù)雜，測(cè)試功能單一。 （ 2）基于脈沖的電子計(jì)時(shí)器 基于脈沖的 電子計(jì)時(shí)器 由計(jì)時(shí)電路、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路、校分電路、清零電路和報(bào)時(shí)電路這幾部分組成。 脈沖發(fā)生電路為 電子計(jì)時(shí)器 提供計(jì)數(shù)脈沖，需要產(chǎn)生 1Hz 的脈沖信號(hào)。采用 NE555 集成電路和分頻器 CD4040 構(gòu)成脈沖發(fā)生器。 NE555 定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器，波形穩(wěn)定，上升沿和下降沿小，振幅大，占空比可調(diào)，而后通過 CD4040k 可以輸出 20～ 211Hz 幾種頻率供后面使用。 計(jì)時(shí)電路采用二 十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器由 CD4518 實(shí)現(xiàn)。 60秒為 1 分，將分秒的個(gè)位、十位分別在七段數(shù)碼顯示器上顯示出來，從 0分 0秒到 59分 59 秒，然后重新計(jì)數(shù)。 9 校分電路設(shè)計(jì)有一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打到高電位檔時(shí)，計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)；當(dāng)開關(guān)打到低電位檔時(shí)，分計(jì)數(shù)器進(jìn)行快速校分（即分計(jì)數(shù)器可以不受秒計(jì)數(shù)器的進(jìn)位信號(hào)控制，而通過 2Hz 頻率的校分信號(hào)進(jìn)行校分），而秒計(jì)數(shù)器保持。在任何時(shí)候，撥動(dòng)校分開關(guān)，可以進(jìn)行快速校分。采用 74LS74 D 觸發(fā)器 ,由于 D觸發(fā)器的輸出端只在時(shí)鐘的上升沿變化，而其他時(shí)刻保持上一次的電平，故可以用其構(gòu)成防顫抖電路，在校分電路中有其應(yīng)用 。 （ 3）基于 AT89S51 單片機(jī)的 電子計(jì)時(shí)器 本 次設(shè)計(jì)以 AT89S51 單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)一個(gè)智能 電子計(jì)時(shí)器 ， 計(jì)時(shí)時(shí)間從000999 秒。 本設(shè)計(jì)硬件部分包括電源電路、復(fù)位電路、按鍵電路、振蕩電路、數(shù)碼管顯示電路五部分電路，軟件程序部分有定時(shí)中斷程序、外部中斷程序、顯示子程序和延時(shí)子程序等。軟件仿真工具采用 Keil 軟件 。硬件采用萬用板把元件焊接在一起從而實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。 該設(shè)計(jì)具有計(jì)時(shí)精確、使用方便、可以任意設(shè)定計(jì)時(shí)時(shí)間以及可以作籃球 電子計(jì)時(shí)器 用等優(yōu)點(diǎn)；但存在不能在高溫的環(huán)境下使用以及不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，還有待改進(jìn) 。 （ 4） 綜合分析 根據(jù)以上兩種方案可以看出基于 NE555 的電子計(jì)時(shí)器 的設(shè)計(jì)具有體積小，無外觀修飾，完全裸露內(nèi)部元件，操作方便，便于安裝、拆卸與維修的優(yōu)點(diǎn)。但目前所使用的電秒表大多是指針式或集成電路型的 ,相對(duì)于數(shù)字 電子計(jì)時(shí)器測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確 ,測(cè)試內(nèi)容單一，所以本次設(shè)計(jì)不適用這個(gè)設(shè)計(jì)。 基于脈沖的電子計(jì)時(shí)器 的設(shè)計(jì)采用 NE555 集成電路和分頻器 CD4040 構(gòu)成脈沖發(fā)生器兩個(gè)組合設(shè)計(jì)成的，設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，操作也比較復(fù)雜，報(bào)時(shí)是每隔一秒都會(huì)報(bào)時(shí)， 不適合家庭操作， 這樣也 就 不適合本次設(shè)計(jì)。所以綜合以上分析還是 基于 AT89S51單片機(jī)的 電子計(jì)時(shí)器 的方案更加適合， 簡單易操作、多功能 10 而且時(shí)間可以任意設(shè)定 。 第三章開始將仔細(xì)介紹這次設(shè)計(jì)的軟件和硬件設(shè)計(jì)以及調(diào)試等內(nèi)容。 功能設(shè)計(jì) 此 電子計(jì)時(shí)器 系統(tǒng)是采用 AT89S51 單片機(jī)為核心元件，結(jié)合數(shù)碼管、晶振、二極管、按鍵等元件構(gòu)成一個(gè)簡易的 電子計(jì)時(shí)器 器。利用了單片機(jī)的振蕩 電路 、按鍵復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、定時(shí)中斷等電路，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)的功能。本次設(shè)計(jì)的 電子計(jì)時(shí)器 具有實(shí)時(shí)顯示 及定時(shí) 的功能 ，能有多種用處 。比如： 該 電子計(jì)時(shí)器 應(yīng)具有基本倒時(shí)功能；具有啟動(dòng)，暫停復(fù)位功能；時(shí)間可以任意調(diào)整；時(shí)間用 數(shù)碼顯示，初始值為 000 秒， 最大值為 999S 掃描時(shí)間 間隔 為 1S 還可以作為籃球計(jì)分表使用 。 功能實(shí)現(xiàn)流程 本課題利用 AT8S51單片機(jī)及 其豐富的 外圍接口實(shí)現(xiàn) 了 計(jì)時(shí) 系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)，該電子計(jì)時(shí)器 增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本， 使用方便 ,只需要按加減按鈕設(shè)定一個(gè)時(shí)間，最后按下確認(rèn)按鈕即可，到時(shí)會(huì)自動(dòng)中斷，停止工作， 是一個(gè)實(shí)用的工程設(shè)計(jì)，下圖 31是硬件的實(shí)現(xiàn)流程圖： 11 是 圖 31 功能實(shí)現(xiàn)流程圖 本次設(shè)計(jì)的 攪拌機(jī) 智能 電 子計(jì)時(shí)器 就是本著 智能 簡單方便的原則，所以功能實(shí)現(xiàn)非常簡單，只要按加減鍵設(shè)定時(shí)間 然后按確認(rèn)鍵 就可以了，時(shí)間到 時(shí) 就會(huì)自動(dòng)停止。 開始 設(shè)定時(shí)間 確認(rèn) 計(jì)時(shí)完成 復(fù)位 重新設(shè)定時(shí)間 完成 否 12 第 四 章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分。單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)方框圖，如圖 41 所示。 圖 41 單片機(jī)最小系統(tǒng)應(yīng)用框圖 (a)復(fù)位電路 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位，以便 CPU 及其他功能部件都處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位電路工作 原理 :當(dāng)通電瞬間穩(wěn)壓電源給電容充電。 RESET 為復(fù)位輸入端 ,當(dāng) RESET 引腳持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí) ,使單片機(jī)完成復(fù)位操作，隨著電容充電結(jié)束 ,將使電容與電阻之間將呈現(xiàn)低電平 ,單片機(jī)復(fù)位結(jié)束。 復(fù)位 操作 的主要功能是把 PC 初始化為 0X0000，使單片機(jī) 程序 存儲(chǔ)器 從 0X0000單元開始執(zhí)行 程序 。 本次設(shè)計(jì)以單片機(jī) AT89S51 作為主控芯片，控制整個(gè)電路的運(yùn)行。 采用AT89S51 上的復(fù)位引腳。單片機(jī)外圍需要一個(gè)復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分 合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。該設(shè)計(jì)采用含有二極管的復(fù)位電路，復(fù)位電 13 路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問題，在電源電壓瞬間下降時(shí)可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)圖如圖 42 所示： 圖 42 單片機(jī)復(fù)位電路圖 (b)晶振電路 本設(shè)計(jì) 選擇的方案中采用的是內(nèi)部振蕩方式 。采用內(nèi)部方式時(shí)在 XTAL1和XTAL2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器，如圖 43所示。圖中 CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。振蕩頻率的選擇范圍為 1MHz～ 12MHz。 圖 43 晶振 電路 圖 14 電子計(jì)時(shí)的功能模塊 用 P0 口、 P1 口、 P2 口分別連接三個(gè)顯示管； P3 口的 、 、 分別連接加 1鍵、減 1鍵、確定鍵；復(fù)位引腳連接復(fù)位按鈕。如圖 44所示： 圖 44 計(jì)時(shí)繼電器的功能框圖 現(xiàn)代自動(dòng)控制設(shè)備中，都存在一個(gè)電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要使電子電路的控制信號(hào)能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動(dòng)機(jī)，電磁鐵，電燈等），另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護(hù)電子電路和人身的安全。電子繼電器便能完成這一橋 梁作用。 繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個(gè)二極管以吸收繼電器線圈斷電時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)，防止干擾。本設(shè)計(jì)的控制端為 ，當(dāng) 為高電平時(shí)，繼電器不工作，當(dāng) 為低電平時(shí)，繼電器工作，常開觸點(diǎn)吸合，起到保護(hù)電路以及保護(hù)人身的安全。 ~ ~ P 1. 0~ AT89S51 RST ~ 數(shù)碼管一 數(shù)碼 管二 數(shù)碼管三 按鍵模塊 繼電器模塊 復(fù)位模塊 15 利用 口 輸出高低，控制繼電器的開合，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部裝置的控制。 連接如圖 45 所示： 圖 45 繼電器模塊 圖 模塊 按鍵是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)輸入 設(shè)備，按照鍵盤按鍵的結(jié)構(gòu)形式，可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。本設(shè)計(jì) 主要采用獨(dú)立式鍵盤，此鍵盤控制電路主要是用于調(diào)整時(shí)間，其電路結(jié)構(gòu)圖如圖 46所示。 圖 46 按鈕模塊 圖 （ 1）獨(dú)立式鍵盤的掃描識(shí)別原理 16 獨(dú)立式鍵盤就是各個(gè)按鍵是相互獨(dú)立的，分別接一根輸入線，各條輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)，可以判斷哪個(gè)按鍵被按下，若檢測(cè)是低電平則鍵盤閉合。 就像本次設(shè)計(jì)共用到四個(gè)按鍵，分別負(fù)責(zé)調(diào)整時(shí)間（加一減一）、開始（確認(rèn)）以及復(fù)位的功能，互不干擾 。 （ 2）獨(dú)立式鍵盤的消抖原理