【文章內容簡介】 體諧振器和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接入外部時鐘脈沖信號。 6 （ 3）控制引腳 RST/VPD：復位 /掉 電保護信號輸入端 。 RST 為 復位信號輸入。 Vcc 掉電后，此引腳 （ VPD） 可接備用電源，低功耗條件下保證內部 RAM 中的數據。 ALE/PROG ： 地址鎖存控制信號 /編程脈沖輸入端 ALE 為 地址鎖存允許。當單片機訪問外部存儲器時，該引腳的輸出信號 ALE 用于鎖存 P0 端口的低 8 位地址。 ALE 輸出的頻率為時鐘振蕩頻率的 1/6。對 8751 單片機片內EPROM 編程時，編程脈沖由此引腳接入。 PSEN ：片外程序存儲器讀選通有效信號 取指令操作期間， PSEN 的頻率為振蕩頻率的 1/6； 但若此期間有訪問外部數據存儲器的操作時，則有一個機器周期中的 PSEN 信號將不會出現。 EA /VPP：訪問程序存儲器控制信號 /編程電源輸入端 當 EA =0 時 單片機只訪問外部程序存儲器。對于 8031 單片機此引腳必須接地。 EA =1，單片機訪問內部程序存儲器。對于內部有程序存儲器的 8xx51 單片機，此 引腳應接高電平，但若地址超過 4KB 范圍（ 0FFFH），單片機將自動訪問外部程序存儲器。在 8751 單片機片內 EPROM 編程期間，此引腳接入 21V編程電源 Vpp。 （ 4） I/O 引腳 — ： P0 口 數據 /低 8 位地址復用總線端口。 —： P1 口 靜態(tài)通用端口。 —： P2 口 高八位地址總線動態(tài)端口。 —： 雙功能靜態(tài)端口，具有第二功能。 表 21 P3口線的第二功能說明 口線 第二功能信號 第二功能信號名稱 RXD 串行數據接收 TXD 串 行數據發(fā)送 INT0 外部中斷 0 申請 INT1 外部中斷 1 申請 T0 定時器 /計數器 0 計數輸入 T1 定時器 /計數器 0 計數輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 7 時鐘電路 本設計采用 AT89C51 單片機 的內部時鐘方式， 在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件 ， 內部振蕩電路就產生自激振蕩 。 定時元件通常石英晶體和電容組成的并聯諧振回路 ，晶 體 振 蕩器 選擇 12MHz， 電容采用 30pF。 圖 25 時鐘電路 復位 電路 單片機復位是使 CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，例如復位后 PC＝ 0000H， 使單片機從第 — 個單元取指令。無論是在單片機剛開始接上電源時，還是斷電后或者發(fā)生故障后都要復位，所以我們必須弄清楚 MCS51型單片機復位的條件、復位電路和復位后狀態(tài)。 單片機復位的條件是：必須使 RST/VPD或 RST引腳加上持續(xù)兩個機器周期 (即 24個振蕩周期 )的高電平。例如，若時鐘頻率為 12MHz，每機器周期為 1us，則只需 2us以上時間的高電平，在 RST引腳出現高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復位。 本設計所用的復位電路如圖25所示： C310 U FR310 K+5 圖 26 復位電路 RST EA C1 30pFC2 30pFX112MHzXTAL1XTAL28 單片機的最小系統(tǒng)構成 單片機控制系統(tǒng)是由單片機和外圍電路組成的，用最少的元件組成的單片機系統(tǒng)被稱為單片機最小系統(tǒng)。即主要有電源電路、晶振電路、復位電路構成。 圖 27 單片機最小系統(tǒng)構成 7405 TTL 集電極開路六反相器 7045 為六路反相器其內部由 6 個與非門組成，在設計中 7405 反相器的輸入端 與單片機 的 ~ 相連，輸出端與 LED發(fā)光二極管 的負極 相連，以實現對不同的狀態(tài)下的 LED進行控制。 例如 當單片機的 I/O 口輸出高電平時，經過 7405 反相器輸出低電平使該路的LED 點亮。 圖 28 7405 一路反相 指示電路 本設計中采用紅、綠、黃三種顏色的 發(fā)光 二極管 各 4 個 通過 7405 反相器與單片機的P2 口的相應引腳相連，在不同狀態(tài)下點亮不同的二極管 實現對道路的控制。 發(fā)光二極管是 半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能 ， 簡寫為 LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個 PN 結組成，也具有單向導電性。當給發(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 結附近數微米內分別與 N 區(qū)的電子和 P 區(qū)的空穴復合，產生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。 圖 29 紅、綠、藍三種顏色的發(fā)光二極管 LED 數碼顯示器 LED 是 Light Emiting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫，發(fā)光二極管是能將電信號轉換為光 信號的 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 數碼管。通過數碼管中發(fā)光二級管的亮暗組合，可以顯示多種數字、字母以及其他符號。 數碼管在單片機應用系統(tǒng)中主要用于顯示單片機的輸出數據和狀態(tài)等。 LED 顯示器為發(fā)光二極管構成的顯示器件。常用的 LED 顯示器有兩種供應狀態(tài)，既共陰極 LED 與共陽極 LED。 圖 210 LED 數碼管 結構圖 10 LED 數碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數位，因此根據 LED 數碼管的驅 動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅動： 靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O口 進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 — 十進位器進行驅動。 動態(tài)顯示驅動： 動態(tài)驅動是將所有數碼管的 8 位段碼 a,b,c,d,e,f,g,dp 的同名端連在一起，另外為每個數碼管的公共極 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，所有數碼管都接收到 相同的字形碼，但究竟是那個數碼管會顯示出字形，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碼管的選通控制打開 被選中的數碼管就會顯示字符 ，沒有選通的數碼管就不會亮。 在設計中我們采用靜態(tài)顯示方式，利用 8 個數碼管每個方向各兩個與 AT89C51 的 P1口和 P3 口相連用來顯示倒計時的十位和個位。 11 3 系統(tǒng) 軟件設計 系統(tǒng) 整體 程序流程圖 圖 31 系統(tǒng)整體 程序流程圖 設置定時，顯示初始化 在單片機應用系統(tǒng)中，實現定時的方法一般有以下三種： （ 1） 軟件定時：讓計算機執(zhí)行一 段程序來進行事 件延時。這 個程序段本身 沒有安排其他的執(zhí)行目的，只是利用該程序段 執(zhí)行花費的一個固定時間。通過適當的選擇指令和安排循環(huán)次數，可調節(jié)這段程序執(zhí)行所需花費的 時間的長短。其特點是定時時間精確，不需外加硬件電路，但占用 CPU時間。因此軟件定時的時間不宜過長。 （ 2） 硬件定時：利用硬件電路實現定時。其特點是不占用 CPU時間，通過改變電路元器件參數來 調 節(jié)定時，但使用不夠靈活方便。對于時間較長的定時，常用硬件電路來實現。 （ 3） 可編程定時器：通過專用的定時計數器芯片來實現。其特點是通過對系統(tǒng)時鐘設置定時，顯示初始化 開始 處理狀態(tài)、顯示 時間到否？ 處理下一狀態(tài) 結束 是 否 12 脈沖進行計數實現定時，定時的時間可通過程 序的設定的方法改變，使 用靈活方便。也可實現對外部脈沖的計數功能。 當定時計數器設置為計數工作方式時，計數 器對來自輸入引腳 T0 和 T1 的外部信號計數，外部信號的下降沿將觸發(fā)計數。最高檢測頻率為振蕩頻率的二十四分之一。計數器對外部輸入信號的占空比沒有特別的限制，但必須保證輸入信號的高電平與低電平的持續(xù)時間在一個機器周期以上。 當設置了定時器的工作方式并啟動定時器工作后，定時器就 按照 設定的工作方式獨立工作，不 再 占用 CPU的操作時間，只有在計數器計滿溢出時才能中斷 CPU當前的操作。 延時方法可以有兩種，一種是利 用 MCS51 內部定時器 產 生溢出中斷來確定 1 秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。 定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到 TH 和 TL 中的。 它 是以加法記數的，并能從全 1 到全 0 時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為 C 和計數初值設定為 TC 可得到如下計算通式 ： TC=M – C （ 4 – 1） 式中， M 為計數器模值，該值和計數器工作方式有關。 在方 式 0 時 M 為 8196； 在方式 1時 M 的值為 65536；在方式 2 和 3 為 256。 T=（ M TC） *T計 數 或 TC＝ MC/T計 數 （ 4 – 2） T計 數 是單片機時鐘周期 CLKT 的 12 倍； TC 為定時初值 如單片機的主脈沖頻率 CLKT =12MHz，經過 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） 我們在這里采用的是方式 1，則初始值 TC=6553650000 TH0=(6553650000)/256 TL0=(6553650000)%256 （ 4 – 5） 顯然 1 秒鐘已經超過了計數器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問題 。 我們采用在主程序中設定一個初值為 1 的軟件計數器和使 T0 定時 50 毫秒．這樣每當T0 到 50 毫秒時 CPU就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服 務子程序中， CPU先使軟件計數器加 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間顯示程序 。 設置定時程序： 13 START: MOV TMOD,01H 。置 T0 工作方式 1 MOV TH0,3CH 。置 T0 定時初值 50ms MOV TL0,0B0H CLR TF0 SETB TR0 。啟動 T0 CLR A 處理狀態(tài)、倒計時顯示 圖 32 狀態(tài)處理流程圖 當處理到相應的狀態(tài)時調用所對應的狀態(tài)子程序和顯示子程序來點亮該狀態(tài)下的發(fā)光二極管來表示是否允許通 過并利用 LED 數碼管顯示倒計時間。通過比