【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 體諧振器和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 6 （ 3）控制引腳 RST/VPD：復(fù)位 /掉 電保護(hù)信號(hào)輸入端 。 RST 為 復(fù)位信號(hào)輸入。 Vcc 掉電后，此引腳 （ VPD） 可接備用電源，低功耗條件下保證內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)。 ALE/PROG ： 地址鎖存控制信號(hào) /編程脈沖輸入端 ALE 為 地址鎖存允許。當(dāng)單片機(jī)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳的輸出信號(hào) ALE 用于鎖存 P0 端口的低 8 位地址。 ALE 輸出的頻率為時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6。對(duì) 8751 單片機(jī)片內(nèi)EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由此引腳接入。 PSEN ：片外程序存儲(chǔ)器讀選通有效信號(hào) 取指令操作期間， PSEN 的頻率為振蕩頻率的 1/6； 但若此期間有訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的操作時(shí)，則有一個(gè)機(jī)器周期中的 PSEN 信號(hào)將不會(huì)出現(xiàn)。 EA /VPP：訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào) /編程電源輸入端 當(dāng) EA =0 時(shí) 單片機(jī)只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于 8031 單片機(jī)此引腳必須接地。 EA =1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于內(nèi)部有程序存儲(chǔ)器的 8xx51 單片機(jī)，此 引腳應(yīng)接高電平，但若地址超過(guò) 4KB 范圍（ 0FFFH），單片機(jī)將自動(dòng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。在 8751 單片機(jī)片內(nèi) EPROM 編程期間，此引腳接入 21V編程電源 Vpp。 （ 4） I/O 引腳 — ： P0 口 數(shù)據(jù) /低 8 位地址復(fù)用總線端口。 —： P1 口 靜態(tài)通用端口。 —： P2 口 高八位地址總線動(dòng)態(tài)端口。 —： 雙功能靜態(tài)端口，具有第二功能。 表 21 P3口線的第二功能說(shuō)明 口線 第二功能信號(hào) 第二功能信號(hào)名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串 行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 申請(qǐng) INT1 外部中斷 1 申請(qǐng) T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 WR 外部 RAM 寫(xiě)選通 RD 外部 RAM 讀選通 7 時(shí)鐘電路 本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī) 的內(nèi)部時(shí)鐘方式， 在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件 ， 內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生自激振蕩 。 定時(shí)元件通常石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路 ，晶 體 振 蕩器 選擇 12MHz， 電容采用 30pF。 圖 25 時(shí)鐘電路 復(fù)位 電路 單片機(jī)復(fù)位是使 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)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作，例如復(fù)位后 PC＝ 0000H， 使單片機(jī)從第 — 個(gè)單元取指令。無(wú)論是在單片機(jī)剛開(kāi)始接上電源時(shí)，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復(fù)位，所以我們必須弄清楚 MCS51型單片機(jī)復(fù)位的條件、復(fù)位電路和復(fù)位后狀態(tài)。 單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使 RST/VPD或 RST引腳加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期 (即 24個(gè)振蕩周期 )的高電平。例如，若時(shí)鐘頻率為 12MHz，每機(jī)器周期為 1us，則只需 2us以上時(shí)間的高電平，在 RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。 本設(shè)計(jì)所用的復(fù)位電路如圖25所示： C310 U FR310 K+5 圖 26 復(fù)位電路 RST EA C1 30pFC2 30pFX112MHzXTAL1XTAL28 單片機(jī)的最小系統(tǒng)構(gòu)成 單片機(jī)控制系統(tǒng)是由單片機(jī)和外圍電路組成的，用最少的元件組成的單片機(jī)系統(tǒng)被稱為單片機(jī)最小系統(tǒng)。即主要有電源電路、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成。 圖 27 單片機(jī)最小系統(tǒng)構(gòu)成 7405 TTL 集電極開(kāi)路六反相器 7045 為六路反相器其內(nèi)部由 6 個(gè)與非門(mén)組成，在設(shè)計(jì)中 7405 反相器的輸入端 與單片機(jī) 的 ~ 相連，輸出端與 LED發(fā)光二極管 的負(fù)極 相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的狀態(tài)下的 LED進(jìn)行控制。 例如 當(dāng)單片機(jī)的 I/O 口輸出高電平時(shí)，經(jīng)過(guò) 7405 反相器輸出低電平使該路的LED 點(diǎn)亮。 圖 28 7405 一路反相 指示電路 本設(shè)計(jì)中采用紅、綠、黃三種顏色的 發(fā)光 二極管 各 4 個(gè) 通過(guò) 7405 反相器與單片機(jī)的P2 口的相應(yīng)引腳相連，在不同狀態(tài)下點(diǎn)亮不同的二極管 實(shí)現(xiàn)對(duì)道路的控制。 發(fā)光二極管是 半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能 ， 簡(jiǎn)寫(xiě)為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè) PN 結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向9 電壓后，從 P 區(qū)注入到 N 區(qū)的空穴和由 N 區(qū)注入到 P 區(qū)的電子，在 PN 結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。 圖 29 紅、綠、藍(lán)三種顏色的發(fā)光二極管 LED 數(shù)碼顯示器 LED 是 Light Emiting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫(xiě)，發(fā)光二極管是能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光 信號(hào)的 發(fā)光器件。由條形發(fā)光二極管組成“ 8”字形的顯示器，也 稱 數(shù)碼管。通過(guò)數(shù)碼管中發(fā)光二級(jí)管的亮暗組合，可以顯示多種數(shù)字、字母以及其他符號(hào)。 數(shù)碼管在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中主要用于顯示單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)和狀態(tài)等。 LED 顯示器為發(fā)光二極管構(gòu)成的顯示器件。常用的 LED 顯示器有兩種供應(yīng)狀態(tài)，既共陰極 LED 與共陽(yáng)極 LED。 圖 210 LED 數(shù)碼管 結(jié)構(gòu)圖 10 LED 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)位，因此根據(jù) LED 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)。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(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口 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 — 十進(jìn)位器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)： 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8 位段碼 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) 被選中的數(shù)碼管就會(huì)顯示字符 ，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 在設(shè)計(jì)中我們采用靜態(tài)顯示方式，利用 8 個(gè)數(shù)碼管每個(gè)方向各兩個(gè)與 AT89C51 的 P1口和 P3 口相連用來(lái)顯示倒計(jì)時(shí)的十位和個(gè)位。 11 3 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 整體 程序流程圖 圖 31 系統(tǒng)整體 程序流程圖 設(shè)置定時(shí)，顯示初始化 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的方法一般有以下三種： （ 1） 軟件定時(shí)：讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行一 段程序來(lái)進(jìn)行事 件延時(shí)。這 個(gè)程序段本身 沒(méi)有安排其他的執(zhí)行目的，只是利用該程序段 執(zhí)行花費(fèi)的一個(gè)固定時(shí)間。通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇指令和安排循環(huán)次數(shù)，可調(diào)節(jié)這段程序執(zhí)行所需花費(fèi)的 時(shí)間的長(zhǎng)短。其特點(diǎn)是定時(shí)時(shí)間精確，不需外加硬件電路，但占用 CPU時(shí)間。因此軟件定時(shí)的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。 （ 2） 硬件定時(shí)：利用硬件電路實(shí)現(xiàn)定時(shí)。其特點(diǎn)是不占用 CPU時(shí)間，通過(guò)改變電路元器件參數(shù)來(lái) 調(diào) 節(jié)定時(shí)，但使用不夠靈活方便。對(duì)于時(shí)間較長(zhǎng)的定時(shí)，常用硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。 （ 3） 可編程定時(shí)器：通過(guò)專用的定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。其特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置定時(shí)，顯示初始化 開(kāi)始 處理狀態(tài)、顯示 時(shí)間到否？ 處理下一狀態(tài) 結(jié)束 是 否 12 脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，定時(shí)的時(shí)間可通過(guò)程 序的設(shè)定的方法改變，使 用靈活方便。也可實(shí)現(xiàn)對(duì)外部脈沖的計(jì)數(shù)功能。 當(dāng)定時(shí)計(jì)數(shù)器設(shè)置為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù) 器對(duì)來(lái)自輸入引腳 T0 和 T1 的外部信號(hào)計(jì)數(shù)，外部信號(hào)的下降沿將觸發(fā)計(jì)數(shù)。最高檢測(cè)頻率為振蕩頻率的二十四分之一。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒(méi)有特別的限制，但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。 當(dāng)設(shè)置了定時(shí)器的工作方式并啟動(dòng)定時(shí)器工作后，定時(shí)器就 按照 設(shè)定的工作方式獨(dú)立工作，不 再 占用 CPU的操作時(shí)間，只有在計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出時(shí)才能中斷 CPU當(dāng)前的操作。 延時(shí)方法可以有兩種，一種是利 用 MCS51 內(nèi)部定時(shí)器 產(chǎn) 生溢出中斷來(lái)確定 1 秒的時(shí)間，另一種是采用軟延時(shí)的方法。 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到 TH 和 TL 中的。 它 是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為 C 和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計(jì)算通式 ： TC=M – C （ 4 – 1） 式中， M 為計(jì)數(shù)器模值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。 在方 式 0 時(shí) M 為 8196； 在方式 1時(shí) M 的值為 65536；在方式 2 和 3 為 256。 T=（ M TC） *T計(jì) 數(shù) 或 TC＝ MC/T計(jì) 數(shù) （ 4 – 2） T計(jì) 數(shù) 是單片機(jī)時(shí)鐘周期 CLKT 的 12 倍； TC 為定時(shí)初值 如單片機(jī)的主脈沖頻率 CLKT =12MHz，經(jīng)過(guò) 12 分頻 方式 0 m a x 13 *T = 2 1 u s 8 .1 9 2 m s? （ 4 – 3） 方式 1 m a x 16T = 2 * 1 u s 6 5 .5 3 6 m s? （ 4 – 4） 我們?cè)谶@里采用的是方式 1，則初始值 TC=6553650000 TH0=(6553650000)/256 TL0=(6553650000)%256 （ 4 – 5） 顯然 1 秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題 。 我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為 1 的軟件計(jì)數(shù)器和使 T0 定時(shí) 50 毫秒．這樣每當(dāng)T0 到 50 毫秒時(shí) CPU就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服 務(wù)子程序中， CPU先使軟件計(jì)數(shù)器加 1，然后判斷它是否為 20。為 20 表示 1 秒已到可以返回到輸出時(shí)間顯示程序 。 設(shè)置定時(shí)程序： 13 START: MOV TMOD,01H 。置 T0 工作方式 1 MOV TH0,3CH 。置 T0 定時(shí)初值 50ms MOV TL0,0B0H CLR TF0 SETB TR0 。啟動(dòng) T0 CLR A 處理狀態(tài)、倒計(jì)時(shí)顯示 圖 32 狀態(tài)處理流程圖 當(dāng)處理到相應(yīng)的狀態(tài)時(shí)調(diào)用所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)子程序和顯示子程序來(lái)點(diǎn)亮該狀態(tài)下的發(fā)光二極管來(lái)表示是否允許通 過(guò)并利用 LED 數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)間。通過(guò)比