【文章內(nèi)容簡介】 versal Serial Bus)接口的簡稱。它是目前使用比較廣 泛的電腦接口之一，主要版本有 、 和最新的 幾 種版本。根據(jù) USB 總線的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它可以提供額定功率為 5V/500mA 的電源供 USB 設(shè)備使用。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 51 單片機(jī)是對目前所有兼容 intel 8031 指令系統(tǒng)的單片機(jī)的統(tǒng)稱。該系列單片機(jī)的始祖是 intel 的 8031 單片機(jī)，后來隨著技術(shù)的發(fā)展，成為目前廣泛應(yīng)用的８ 位 單片機(jī)之一。單片機(jī)是在一塊芯片內(nèi)集成了 CPU、 RAM、 ROM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器和多功能 I/O 口等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件的大規(guī)模集成電路，又稱為 MCU。 51 系列單片機(jī)內(nèi)包含以 下幾個(gè)部件： 一個(gè)８位 CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路； 4KB 的 ROM 程序存儲(chǔ)器； 一個(gè) 128B 的 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器； 尋址 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 64KB 外部程序存儲(chǔ)空間的控制電路； 32 條可編程的 I/O 口線； 兩個(gè) 16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器； 一個(gè)可編程全雙工串行口； ５個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu)。 如圖 31所示為 STC89C52RC 單片機(jī)基本構(gòu)造，其基本性能介紹如下： 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 31 STC89C52RC 單片機(jī) STC89C52RC 本身內(nèi)含 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè) 外中端口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口， STC89C51RC 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，但不可以在線編程。其將通用的微處理器和 Flash 存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。 STC89C52RC 的主要特性如下表所示： 兼容 MCS— 51 指令系統(tǒng) 32 個(gè)可編程 I/O 線 4k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 可編程 UARL 通道 三 個(gè) 16 位 可編程 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)外部中斷源，共 8 個(gè)中斷源 2568bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)讀寫中斷口線 可 直接驅(qū)動(dòng) LED 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 低功耗空閑和掉電模式 表 31 STC89C52RC 主要功能描述 STC89C52RC 為 40 腳雙列直插封裝的 8 位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 C51 內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的 8xc52 相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對會(huì)聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR 的接收解碼及與主板 CPU 通信等。主要管腳有： XTAL1（ 19 腳）和 XTAL2（ 18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接 12MHz 晶振。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1 功能控制端口，分別與 N1的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10 腳和 11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19 腳）端口， 12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能端口，連接主板 CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢 測及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對端口 P0 寫 “1” 時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出 電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。與 AT89C51 不同之處是， 和 還可分別作為定時(shí) /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸入（ ）。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低 8 位地址。 P2 口： P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對端口 P2 寫 “1” ，通 過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問外部程序存儲(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)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2 亦接收高位地址和一些控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口。 P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏 輯門電路。對 P3 口寫入 “1” 時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，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。 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)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖 信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) AL 脈沖。對 Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN： 程序儲(chǔ)存允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號，當(dāng) STC89C51RC由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù) ）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP:外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為 0000H— FFFFH）， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部 時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 單片機(jī)最小原理圖如圖 32所示。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 32 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)說明： 時(shí)鐘信號的產(chǎn)生：在 MCS51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。 時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號。 一般地，電容 C2 和 C3 取 30pF 左右， 晶體的振蕩頻率范圍是 。如果晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。 單片機(jī)復(fù)位使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)下，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)復(fù)位條件：必須使 9腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)振蕩周期）的高電平。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 顯示系統(tǒng) LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖 33 所示： LCD1602 的主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm 引腳功能說明 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如 表32 所示 : 編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 圖 33 LCD1602 尺寸圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 第 1腳： VSS 為地電源。 第 2腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3腳： VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作 。當(dāng) RS 和R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15腳：背光源正極。 第 16腳：背光源負(fù)極。 LCD1602 的指令說明及時(shí)序 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如 表 33 所示： 序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 表 32引