【文章內(nèi)容簡介】 9 系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn) ??6 89 系列單片機(jī)對(duì)于一般用戶來說，存在下列很明顯的優(yōu)點(diǎn)： 存儲(chǔ)器 因此在系統(tǒng)的開發(fā)過程中可以十分容易進(jìn)行程序的修改，這就大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。同時(shí)，在系統(tǒng)的工作過程中，能有效的保存一些數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響到信息的保存。 8051 插座兼容 89 系列單片機(jī)的引腳是和 80C51 一樣的，所以，當(dāng)用 89 系列單片機(jī)取代80C51 時(shí)，可以直接去代換。這時(shí)不管用 40 引腳還是 44引腳的產(chǎn)品，只要用相同引腳的 89系列單片機(jī)取代 80C51 的單片機(jī)即可。 89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，所以可以節(jié)省電能，這對(duì)于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。 用 89 系列單片機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以進(jìn)行反復(fù)的系統(tǒng)試驗(yàn)；每次可以編入不同的程序，這樣可以保證用戶的設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。而且隨用戶的需要和發(fā)展，還可以進(jìn)行修改，使系統(tǒng)不斷追隨用戶的最新要求。 （ 2） 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ??7 89 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和 80C51 相近，它主要包含以下一些部件： a). CPU； b). 振蕩電路； c). 總線控制部件； d). 中斷控制部件； e). 片內(nèi) Flash 存儲(chǔ)器； f). 片內(nèi) RAM； g). 并行 I/O接口； h). 定時(shí)器； i). 串行 I/O接口山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 8 AT89C51 單片機(jī)介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié) FLASH 存儲(chǔ)器（ FPEROM— Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié) 閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用 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 ??5 。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 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高 且價(jià)廉的方案。 （ 1） AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： AT89C51 單片機(jī)由中央處理器（ CPU），程序存儲(chǔ)器（ ROM），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，并行 I/O 接口，串行 I/O接口和中斷系統(tǒng)等組成 ??2 。R A M 地 址寄 存 器R A MA C C暫 存 器 2B 寄 存 器P 0 鎖 存 器 P 2 鎖 存 器E P R O M或 R O M1 6 位 地 址 寄 存 器緩 沖 器P 0 驅(qū) 動(dòng) 器 P 2 驅(qū) 動(dòng) 器S P暫 存 器 1A L UP S W中 斷 系 統(tǒng)串 行 口定 時(shí) 器 / 計(jì) 時(shí) 器D P T R指令寄存器定時(shí)及控制P CP C 加 1振 蕩 器P 1 鎖 存 器P 1 驅(qū) 動(dòng) 器P 3 驅(qū) 動(dòng) 器P 3 鎖 存 器X T A L 1 X T A L 2P 1 . 0 ~ P 1 . 7P 3 . 0 ~ P . 7R E SE AA L EP S E NV C CG N DP 0 . 0 ~ P 0 . 7P 2 . 0 ~ 2 . 7圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 The internal structure of AT89C51 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 9 （ 2） AT89C51 單片機(jī)的特性 ??2 ： AT89C51單片機(jī)具有與 MCS51 兼容的特性， 4k 字節(jié) FLASH閃速存儲(chǔ)器， 1000寫 /擦循環(huán)的壽命， 10 年的數(shù)據(jù)保留時(shí)間， 128 8 位內(nèi)部 RAM， 32 可編程 I/O口線， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)， 0Hz24MHz 的全靜態(tài)工作 ，三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ，低功耗的閑置和掉電模式，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作 。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 （ 3） AT89C51 單片機(jī)的引腳 ??2 ： AT89C51 單片機(jī)有 40 個(gè)引腳，共分為電源線，端口線和控制線三類。 圖 AT89C51 單片機(jī)的引腳圖 Fig. AT89C51 Microcontroller 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 10 引腳說明 ??2 VCC:供電電壓 GND:接地 P0 口 ： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門 電流。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。 P1 口 ： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口作為低八位地址接受。 P2 口 ： P2 口為一 個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口 ： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： 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（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 11 /RD（外部 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG: 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN: 外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP: 當(dāng) /EA 保 持 低 電 平 時(shí) ， 則 在 此 期 間 外 部 程 序 存 儲(chǔ) 器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 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。 (4)振蕩器特性 ??3 ： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部 時(shí)鐘信號(hào) 要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)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。 (5) 芯片擦除 ??4 ： 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 12 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能 ，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止 ??5 。 液晶顯示器件原理 LCD 的基本構(gòu)造 液晶顯示器件從結(jié)構(gòu)上說，屬于平板顯示器件。其基本結(jié)構(gòu)，呈平板形。它主要由前后偏振片、 玻璃基板 、封接邊及液晶等幾大部件組成 ??8 。 不同類型的液晶顯示器件，其組成可能會(huì)有不同，但是多有液晶顯示器件都可以認(rèn)為是由兩片刻有透明導(dǎo)電電極的基板，夾持一個(gè)液晶層，封接成一個(gè)偏平盒（有時(shí)在外表面還可能貼裝上偏振片等）構(gòu)成的。 典型液晶顯示器件基本結(jié)構(gòu)如 圖 所示。 圖 液晶顯示器件基本結(jié)構(gòu) The basic structure of the liquid crystal display device 現(xiàn)將構(gòu)成液晶顯示器件的三大基本部件和特點(diǎn) ??8 介紹如下： 這是一 種表面極其平整的浮法生產(chǎn)薄玻璃片。表面蒸鍍有一層 In2O3或 SnO2透明導(dǎo)電層，即 ITO 膜層。經(jīng)光刻加工制成透明導(dǎo)電圖形。這些圖形由像素圖形和外引線圖形組成。因此，外引線不能進(jìn)行傳統(tǒng)的錫焊，只能通過導(dǎo)電橡膠條或?qū)щ娔z帶等進(jìn)行連接。如果劃傷、割斷或腐蝕，則會(huì)造成器件報(bào)廢。 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 13 2．液晶 液晶材料是液晶顯示器件的主體。不同器件所用液晶材料不同，液晶材料大都是由幾種乃至十幾種單體液晶材料混合而成。 每種液晶材料都有自己固定的清亮點(diǎn) TL 和結(jié)晶點(diǎn) Ts。因此也要求每種液晶顯示器件必須使用和保存在 TS～ TL 之間的一定溫度范圍 內(nèi)，如果使用或保存溫度過低，結(jié)晶會(huì)破壞液晶顯示器件的定向?qū)?；而溫度過高，液晶會(huì)失去液晶態(tài)，也就失去了液晶顯示器件的功能。 3．偏振片 偏振片又稱偏光片，由塑料膜材料制成。涂有一層光學(xué)壓敏膠，可以貼在液晶盒的表面。前偏振片表面還有一保護(hù)膜，使用時(shí)應(yīng)揭去，偏振片怕高溫、高濕，在高溫高濕條件下會(huì)使其退偏振或起泡。 LCD 的驅(qū)動(dòng)方式 液晶的顯示是由于在顯示像素上施加了電場的緣故，而這個(gè)電場則由顯示像素前后兩電極上的電位信號(hào)合成產(chǎn)生，在顯示像素上建立直流電場是非常容易的事，但直流電場將導(dǎo)致液晶材料的化學(xué) 反應(yīng)和電極老化，從而迅速降低液晶的顯示壽命，因此必須建立交流驅(qū)動(dòng)電場，并且要求這個(gè)交流電場中的直流分量越小越好，通常要求直流分量小于 50mV??9 。在實(shí)際應(yīng)用中，由于采用了數(shù)字電路驅(qū)動(dòng)，所以這種交流電場是通過脈沖電壓信號(hào)來建立的。 顯示像素上交流電場的強(qiáng)弱用交流電壓的有效值表示，當(dāng)有效值大于液晶的閾值電壓時(shí)，像素呈顯示態(tài)；當(dāng)有效值小于閾值電壓時(shí)，像素不產(chǎn)生電光效應(yīng)；當(dāng)有效值在閾值電壓附近時(shí)，液晶將呈現(xiàn)較弱的電光效應(yīng)，此時(shí)將會(huì)影響液晶顯示器件的對(duì)比度。 液晶顯示的驅(qū) 動(dòng)就是用來調(diào)整施加在液晶顯示器件電極上的電位信號(hào)的相位、峰值、頻率等，建立驅(qū)動(dòng)電場，以實(shí)現(xiàn)液晶顯示器件的顯示效果。液晶顯示的驅(qū)動(dòng)方式有許多種，常用的驅(qū)動(dòng)方法有：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法。對(duì)于 TN及 STNLCD 一般采用靜態(tài)驅(qū)動(dòng)或多路驅(qū)動(dòng)方式。這兩種方式相比較各有優(yōu)缺點(diǎn)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度快、耗電少、驅(qū)動(dòng)電壓低，但驅(qū)動(dòng)電極度數(shù)必須與顯示筆段數(shù)相同，因而用途不如多路驅(qū)動(dòng)廣。 1. 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法 ??8 山東工商學(xué)院 2020 屆畢業(yè)論文 14 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法是獲得最佳顯示質(zhì)量的最基本的方法。它適用于筆段型液晶顯示器件的驅(qū)動(dòng) 。表 示出此類液晶顯示器件的電極結(jié)構(gòu)，當(dāng)多位數(shù)字組合時(shí)，各位的背電極 BP 是連接在一起的。振蕩器的脈沖信號(hào)經(jīng)分頻后直接施加在液晶顯示器件的背電極