【文章內(nèi)容簡介】 A 單片機控制的數(shù)碼管 LED 顯示電路，如下圖所示。下圖是 4 位 LED 數(shù)碼管顯示電路，也可以擴展成更多的位或減少到一位數(shù)的顯示。 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù) 數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動：靜態(tài)驅(qū)動也稱直流驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來驅(qū)動，要知道一個 89S51 單片機可用的I/O 端口才 32 個呢：），實際應(yīng)用時必須增加譯碼驅(qū)動器進行驅(qū)動，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 ② 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示 接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài) 驅(qū)動。在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 9 輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 STC89C51 單片機電路 一、 ISP 與 IAP 編程方式 STC89C 系列單片機芯片內(nèi)置了 ISP(在系統(tǒng)可編程 )/IAP(在應(yīng)用可編程 )功能，無需專用編程器即可通過串口 ()用 STC 提供的 軟件進行燒錄。 新出廠的 STC89C51 系列單片機芯片，已經(jīng)設(shè)置為單片機徹底放電后再復(fù)位，即會先進行 ISP 監(jiān)控。當單片機檢測到 ，就會先將用戶程序下載并燒錄到用戶程序區(qū)，再運行用戶程序，否則軟復(fù)位到用戶程序區(qū)，運行用戶程序。在進行 ISP 燒錄時，可以選擇下次冷啟動時是依舊先進行 ISP 監(jiān)控，還是需要 和 引腳同時為 0 才進行 ISP 監(jiān)控，否則跳過 ISP 監(jiān)控直接運行用戶程序 (見圖 )。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 10 二． 6 時鐘，機器周期模式 標準的 8051 每個機器周期為 12 時鐘。增強型的 STC89C 系列單片機在進行 ISP 燒錄程序時，可以設(shè)置為 6 時鐘 /機器周期 (雙倍速 )或 12 時鐘 /機器周期工作模式 . 6 時鐘 /機器周期 (雙倍速 )工作模式下，定時器的計數(shù)速度會加倍，相應(yīng)的 12 時鐘 /機器周期模式下的串口波特率也會加倍，因此單片機使用的最高的波特率可以提高 一倍。 三．降低簟片機對外部電磁輻射 通過設(shè)置 6 時鐘 /機器周期． (雙倍速 )，可以將外接晶振頻率降低一半，能有效降低對外部電磁輻射 (EMI)。 更重要的是， STC89C 系列單片機可以關(guān)閉 ALE 輸出，最有效地降低 EMI。 通過將 ALEoff 位 ()置 1，可以使 ALE 引腳僅在讀取外接存儲器時才有變化電平輸出，從而降低對外部電磁輻射。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 11 四、內(nèi)部擴展 RAM STC89C 系列單片機中的 51/52/53(RC 系列 )在原有 8052 共 256 字節(jié) RAM 的基礎(chǔ)上，又擴展了 256 字節(jié) RAM，共有 512 字節(jié) RAM(000H～ 1FFH)。 54/58/516(RD+系列 )則擴展了 1024 字節(jié) RAM，共有 1280 字節(jié) RAM(000H～ 3FFH)。 通過設(shè)置 EXTRAM 位 (見表 1)，在使用 MOVX@DPTR， A/MOVXA， @DPTR 指令時，如訪問在內(nèi)部 RAM 范圍內(nèi)將會訪問到內(nèi)部 RAM，超出此范圍才會訪問外部RAM。訪問內(nèi)部 RAM 時，不影響 P0 口 /P2 口 / 五．雙 DPTR 數(shù)據(jù)指針 標準的 8051 只有一個 1 6 位的 DPTR 數(shù)據(jù)指針，這樣在進行數(shù)據(jù)塊復(fù)制等動作時，必須對源地址指針和目標地址指針進行暫存，編程會非常麻煩。 STC89C 系列單片機內(nèi)有兩個 DPTR 數(shù)據(jù)指針 DPTR0/DPTR1，可以通過設(shè)置 DPS 位 ()方便地選擇，DPS 置 0 則選中 DPTRO，置 1 則選中 DPTR1。通過執(zhí)行 INCAUXR1 指令，能對 DPS快速切換， 并不影響 AUXR1 的高位。此用法與 PHILIPS 單片機完全一致。 六．擴晨 P4 口 從引腳圖上可以看出， PLCC4 PQFP44 兩種封裝方式比 PDIP40 多出的 4 個引腳在 STC89C51RC/RD+系列單片機上被做成了 P4 口 (SFR 地址為 0E8H)，由 ～ 四條口線組成，使用方式上與原有 I/0 完全一致，可以位操作。 七、內(nèi)置看門狗電路 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 12 RC/RD+型號的 STC89C 系列單片機均內(nèi)置了看門狗電路。內(nèi)置看門狗由看門狗定時器控制寄存器 WDT_CONTR(見表 2)控制。 EN_WDT 位 ()為看門狗允許位，置 1 時即啟動看門狗。 CLR_WDT位 ()為看門狗清零位，置 1 則看門狗將重新計數(shù)，此位由硬件自動清零。IDLE_WDT 位 ()為看門狗空閑模式位，當置為 1 時，看門狗在 “空閑模式 ”時 繼續(xù) 計 數(shù)， 當 清零 時 ， 看門 狗 在 “空 閑模 式 ”時 不計 數(shù) 。 PS2 ～ PS0 位(WDT_CONTR． 2～ 0)用于設(shè)定看門狗溢出時間，看門狗溢出時間 =(NPrescale32768)/晶振頻率。其中 N 為每個機器周期的時鐘數(shù)，標 準模式為 12，雙倍速時為 6。 Prescale為 PS2～ PS0 位所設(shè)定的預(yù)分頻值。 八 .軟復(fù)位功能 STC89C 系列單片機新增加的 ISP_CONTR 特殊功能寄存器 (SFR 地址為 0E7H)，實現(xiàn)了單片機系統(tǒng)軟復(fù)位 (熱啟動之一 )功能。用戶只需簡單地控制 ISP_CONTR 特殊功能寄存器的其中商位 SWBS/SWRST 就可以系統(tǒng)復(fù)位了。 SWBS 位 ()選擇從用戶應(yīng)用程序區(qū)啟動 (0)，還是從 ISP 程序區(qū)啟動 (1)。要與 SWRST 位配合才可以實現(xiàn)，SWRST 位 ()置 0 則無操作，置 1 則實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，硬件自動清零。軟復(fù)位與硬件復(fù)位一樣，所有的特殊功能寄存器都會復(fù)位到初始值， I/O 口也會初始化。 九．帶 A/D 功能的 89LE 系列 STC89LE51/52/54/58/516AD 型號均內(nèi)帶一個 8 位精度的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，擴展RAM 均為 256 字節(jié) (共 512 字節(jié)，僅能用 MOVX A， @Ri/MOVX A， @Ri 指令訪問 )，不能設(shè)置 6 時鐘 / 機器周期 ( 雙倍速 )模式，其余均與前幾部分相同。另有一款STC89LE516X2，比 STC89LE516AD 增加 6 時鐘 /機器周期 (雙倍速 )模式。 A/D 轉(zhuǎn)換器為電壓輸入型，可做按鍵掃描、電池電壓檢測、頻譜檢測等。 STC89LE516AD/X2 系列允許將 ～ 作為 A/D 口使用， P1_ADC_EN 特殊功能寄存器 (SFR 地址為 097H)作為 A/D 轉(zhuǎn)換輸入通道允許控制，相應(yīng)位為 “1”時，對應(yīng)的P1． x 口被允許作為 A/D 轉(zhuǎn)換使用，內(nèi)部上拉電阻自動斷開 。 DS18B20 電路 DS18B20 的讀寫時序和測溫原理與 DS1820 相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時的延時時間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測溫原理如圖 3所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 13 送給計數(shù)器 1。高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器 2 的脈沖輸入。計數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對應(yīng)的一個基數(shù)值。計數(shù)器1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時， 溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器 1 的預(yù)置值。 圖 3： DS18B20 測溫原理框圖 DS18B20 有 4 個主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1） 光刻 ROM 中的 64 位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼。 64 位光刻 ROM 的排列是：開始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類型標號，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。 （ 2） （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對溫度的測量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用16 位符號擴展的二進制補碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達，其中S 為符號位。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲在 18B20 的兩個 8 比特的 RAM 中，二進制中的前面 5 位是符號位，如果測得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測到的數(shù)值電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 14 乘于 即可得到實際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測到的數(shù) 值需要取反加 1 再乘于 即可得到實際溫度 。 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。 （ 4）配置寄存器 低五位一直都是 1， TM 是測試模式位，用于設(shè)置 DS18B20