【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A 單片機(jī)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(kuò)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(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)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(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 ① 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58 ＝ 40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的I/O 端口才 32 個(gè)呢：），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 ② 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示 接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 個(gè)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(gè)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(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài) 驅(qū)動(dòng)。在電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 9 輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(huì)有閃爍感，動(dòng)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(jī)電路 一、 ISP 與 IAP 編程方式 STC89C 系列單片機(jī)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(wú)需專(zhuān)用編程器即可通過(guò)串口 ()用 STC 提供的 軟件進(jìn)行燒錄。 新出廠的 STC89C51 系列單片機(jī)芯片，已經(jīng)設(shè)置為單片機(jī)徹底放電后再?gòu)?fù)位，即會(huì)先進(jìn)行 ISP 監(jiān)控。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到 ，就會(huì)先將用戶(hù)程序下載并燒錄到用戶(hù)程序區(qū)，再運(yùn)行用戶(hù)程序，否則軟復(fù)位到用戶(hù)程序區(qū)，運(yùn)行用戶(hù)程序。在進(jìn)行 ISP 燒錄時(shí)，可以選擇下次冷啟動(dòng)時(shí)是依舊先進(jìn)行 ISP 監(jiān)控，還是需要 和 引腳同時(shí)為 0 才進(jìn)行 ISP 監(jiān)控，否則跳過(guò) ISP 監(jiān)控直接運(yùn)行用戶(hù)程序 (見(jiàn)圖 )。電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 10 二． 6 時(shí)鐘，機(jī)器周期模式 標(biāo)準(zhǔn)的 8051 每個(gè)機(jī)器周期為 12 時(shí)鐘。增強(qiáng)型的 STC89C 系列單片機(jī)在進(jìn)行 ISP 燒錄程序時(shí)，可以設(shè)置為 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (雙倍速 )或 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期工作模式 . 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (雙倍速 )工作模式下，定時(shí)器的計(jì)數(shù)速度會(huì)加倍，相應(yīng)的 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期模式下的串口波特率也會(huì)加倍，因此單片機(jī)使用的最高的波特率可以提高 一倍。 三．降低簟片機(jī)對(duì)外部電磁輻射 通過(guò)設(shè)置 6 時(shí)鐘 /機(jī)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(duì)外部電磁輻射 (EMI)。 更重要的是， STC89C 系列單片機(jī)可以關(guān)閉 ALE 輸出，最有效地降低 EMI。 通過(guò)將 ALEoff 位 ()置 1，可以使 ALE 引腳僅在讀取外接存儲(chǔ)器時(shí)才有變化電平輸出，從而降低對(duì)外部電磁輻射。 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 11 四、內(nèi)部擴(kuò)展 RAM STC89C 系列單片機(jī)中的 51/52/53(RC 系列 )在原有 8052 共 256 字節(jié) RAM 的基礎(chǔ)上，又?jǐn)U展了 256 字節(jié) RAM，共有 512 字節(jié) RAM(000H～ 1FFH)。 54/58/516(RD+系列 )則擴(kuò)展了 1024 字節(jié) RAM，共有 1280 字節(jié) RAM(000H～ 3FFH)。 通過(guò)設(shè)置 EXTRAM 位 (見(jiàn)表 1)，在使用 MOVX@DPTR， A/MOVXA， @DPTR 指令時(shí)，如訪問(wèn)在內(nèi)部 RAM 范圍內(nèi)將會(huì)訪問(wèn)到內(nèi)部 RAM，超出此范圍才會(huì)訪問(wèn)外部RAM。訪問(wèn)內(nèi)部 RAM 時(shí)，不影響 P0 口 /P2 口 / 五．雙 DPTR 數(shù)據(jù)指針 標(biāo)準(zhǔn)的 8051 只有一個(gè) 1 6 位的 DPTR 數(shù)據(jù)指針，這樣在進(jìn)行數(shù)據(jù)塊復(fù)制等動(dòng)作時(shí)，必須對(duì)源地址指針和目標(biāo)地址指針進(jìn)行暫存，編程會(huì)非常麻煩。 STC89C 系列單片機(jī)內(nèi)有兩個(gè) DPTR 數(shù)據(jù)指針 DPTR0/DPTR1，可以通過(guò)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(guò)執(zhí)行 INCAUXR1 指令，能對(duì) DPS快速切換， 并不影響 AUXR1 的高位。此用法與 PHILIPS 單片機(jī)完全一致。 六．?dāng)U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(gè)引腳在 STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)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(mén)狗電路 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 12 RC/RD+型號(hào)的 STC89C 系列單片機(jī)均內(nèi)置了看門(mén)狗電路。內(nèi)置看門(mén)狗由看門(mén)狗定時(shí)器控制寄存器 WDT_CONTR(見(jiàn)表 2)控制。 EN_WDT 位 ()為看門(mén)狗允許位，置 1 時(shí)即啟動(dòng)看門(mén)狗。 CLR_WDT位 ()為看門(mén)狗清零位，置 1 則看門(mén)狗將重新計(jì)數(shù)，此位由硬件自動(dòng)清零。IDLE_WDT 位 ()為看門(mén)狗空閑模式位，當(dāng)置為 1 時(shí)，看門(mén)狗在 “空閑模式 ”時(shí) 繼續(xù) 計(jì) 數(shù)， 當(dāng) 清零 時(shí) ， 看門(mén) 狗 在 “空 閑模 式 ”時(shí) 不計(jì) 數(shù) 。 PS2 ～ PS0 位(WDT_CONTR． 2～ 0)用于設(shè)定看門(mén)狗溢出時(shí)間，看門(mén)狗溢出時(shí)間 =(NPrescale32768)/晶振頻率。其中 N 為每個(gè)機(jī)器周期的時(shí)鐘數(shù)，標(biāo) 準(zhǔn)模式為 12，雙倍速時(shí)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(jī)新增加的 ISP_CONTR 特殊功能寄存器 (SFR 地址為 0E7H)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)系統(tǒng)軟復(fù)位 (熱啟動(dòng)之一 )功能。用戶(hù)只需簡(jiǎn)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(hù)應(yīng)用程序區(qū)啟動(dòng) (0)，還是從 ISP 程序區(qū)啟動(dòng) (1)。要與 SWRST 位配合才可以實(shí)現(xiàn)，SWRST 位 ()置 0 則無(wú)操作，置 1 則實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位，硬件自動(dòng)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(huì)復(fù)位到初始值， I/O 口也會(huì)初始化。 九．帶 A/D 功能的 89LE 系列 STC89LE51/52/54/58/516AD 型號(hào)均內(nèi)帶一個(gè) 8 位精度的高速 A/D 轉(zhuǎn)換器，擴(kuò)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(wèn) )，不能設(shè)置 6 時(shí)鐘 / 機(jī)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(shí)鐘 /機(jī)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(cè)、頻譜檢測(cè)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(shí)，對(duì)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(dòng)斷開(kāi) 。 DS18B20 電路 DS18B20 的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)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(shí)的延時(shí)時(shí)間由 2s 減為 750ms。 DS18B20 測(cè)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(hào)電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 13 送給計(jì)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(hào)作為計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃ 所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1 對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時(shí)， 溫度寄存器的值將加 1，計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器 1 重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖 3 中的斜率累加器用于補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置值。 圖 3： DS18B20 測(cè)溫原理框圖 DS18B20 有 4 個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： （ 1） 光刻 ROM 中的 64 位序列號(hào)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(kāi)始 8 位（ 28H）是產(chǎn)品類(lèi)型標(biāo)號(hào)，接著的 48 位是該 DS18B20 自身的序列號(hào)，最后 8 位是前面 56 位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8+X5+X4+1）。光刻 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 （ 2） （ 2） DS18B20 中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以 12 位轉(zhuǎn)化為例：用16 位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以 ℃ /LSB 形式表達(dá)，其中S 為符號(hào)位。 這是 12 位轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5 位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5 位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì) 14 乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù) 值需要取反加 1 再乘于 即可得到實(shí)際溫度 。 （ 3） DS18B20 溫度傳感器的存儲(chǔ)器 DS18B20 溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)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(cè)試模式位，用于設(shè)置 DS18B20