【文章內(nèi)容簡介】 三級程序存儲器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 5 個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 6 頁 共 50 頁 圖 AT89S51 芯片引腳圖 管腳說明： 下面按其引腳功能分為四部分敘述這 40 條引腳的功能。 (1)主電源引腳 VSS 和 GND VSS—— （ 40 腳）接 +5V 電源線。 GND—— （ 20 腳）接地引腳。 (2)外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個 引腳。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當采用外部振蕩器時，對 HMOS 單片機，此引腳應(yīng)接地；對 SHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端。 XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對 HMOS 單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對 XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 (3)控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/VPP ① RST/VPD（ 9 腳）此引腳為符復(fù)位信號輸入端，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期或以上的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與電源引腳之間連接一個約 10k的下拉電阻，與 VSS 引腳之間連接一個約 20μ F 左右的電容，以保證復(fù)位的可靠性。 當主電源 VSS 發(fā)生故障而降低到規(guī)定低電平期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當 VSS主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍（ 5177。 ）內(nèi)， VPD 就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 ② ALE/PROG（ 30 腳）： ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流） 8 個 LS 型的 TTL輸入電路。 對于 EPROM 單片機（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ PROG）。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 7 頁 共 50 頁 當訪問外部存貯器時， ALE（允許地址鎖存）的輸出位于鎖存地址的低部分字節(jié)。如果不進行訪問外部存儲器， ALE 端仍然讓正脈沖信號用相同的頻率周期性地出現(xiàn)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。所以，這能用作對外輸出的時鐘，或者作為定時器使用。但 是要關(guān)注的是，每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，都會跳過一個 ALE 脈沖。 ③ PSEN（ 29 腳）：此引腳的作用是作為讀選通信號選通外部程序存儲器的。指令從外部程序存儲器讀取期 間，使 PSEN 在每個機器周期內(nèi)兩次有效。但在此時間內(nèi)，對外部數(shù)據(jù)存儲器進行訪問時，將不會出現(xiàn)這兩次有效的 PSEN 信號。 PSEN 同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）對 8 個 LS 型的 TTL 輸入。 ④ EA/VPP（ 引腳）：當 EA 端在處于高電平時，對內(nèi)部程序存儲器進行訪問，但在PS 值超過 0FFFH（對 851/8751/80S51）或 1FFFH 時，將立即向外部程序存儲器中程序進行讀取執(zhí)行。當 EA 在低電平時，則只對外部程序存儲器進行訪問，不管內(nèi)部程序存儲器是否存在。對于普遍的 8031 來說，沒有內(nèi)部存儲器，所以 EA 腳須常接地，這 樣才能只選擇外部程序存儲器。 對于 EPROM 型的單片機（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加21V 的編程電源（ VPP）。 (4)輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P P3（共 32 根） ① P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 口既可以作為地址、數(shù)據(jù)總線使用，也可以作為通用 I/O 口使用，當 I/O 口被地址 /數(shù)據(jù)總線占用時，就不能使用 I/O 口了。 ② P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管 腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為低八位地址接收。 ③ P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當用于外部 程序存儲器 或 16 位地址 外部數(shù)據(jù) 存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù) 存儲器 進行讀寫時， P2 口輸出其 特殊功能寄存器 的內(nèi)容。 P2 口 在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和 控制信號 。 ④ P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 使用第一功能時，是普通 I/O 口，功能和操作方法與 P1 口相同。使用第二功能時，各引腳的定義如表所示。 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 8 頁 共 50 頁 值得強調(diào)的是， P3 口的 每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。表 是對引腳的說明： 表 引腳定義表 RXD（串行數(shù)據(jù)接收口） TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口） /INT0（外部中斷 0 輸入） /INT1（外部中斷 1 輸入） T0（計時器 0 計數(shù)輸入） T1（計時器 1 計數(shù)輸入） /WR（外部 RAM 寫選通信號） /RD（外部 RAM 讀選通信號） 單片機時鐘電路介紹 AT89C5 常用的時鐘有 兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。內(nèi)部時鐘方式如下圖， AT89C51 中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2，分別為引腳 18 和19。電容 C1 和 C2 雖然沒有非常嚴格的要求，但電容的大小會輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩工作的穩(wěn)定性、起震的難易程序及溫度穩(wěn)定性， 典型值通常選擇為 30pf 左右。本次設(shè)計采用內(nèi)部震蕩電路 ,電容采用 30P,晶振的振蕩頻率在 之間。 下圖 是內(nèi)部時鐘圖： 圖 內(nèi)部時鐘圖 單片機復(fù)位電路、電源電路介紹 外部復(fù)位引腳 /RST 提供了使用外部電路強制單片機進入復(fù)位狀態(tài)的手段。最常見的復(fù)位電路有上電復(fù)位和手動復(fù)位電路，能有效的實現(xiàn)復(fù)位。在復(fù)位引腳 /RST 上加上一個低電平有效信號是單片機進入復(fù)位狀態(tài)。最好能提供一個外部上拉或者對引腳/RST 的去耦電路以防止由于噪音而引起復(fù)位。這里我們所采取手動復(fù)位電路形式如下 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 9 頁 共 50 頁 圖，其中 RST 引腳為復(fù)位信號輸入端，復(fù)位信號為高電平有效， 電阻 R5 采用 10KΩ的阻值，電容采用電容值為 10μ F 的電解電容。復(fù)位電路圖如圖 所示： 圖 復(fù)位電路圖 電源電路設(shè)計 通過二極管指示燈顯示電路是否接通或者正負極是否接對，電容 C C6 并聯(lián)，可以保持兩端電壓的穩(wěn)定。電路設(shè)計原理圖如圖 所示： 圖 2. 5 電源電路設(shè)計圖 LED顯示和鍵盤 四位數(shù)碼管 LED 介紹 LED（ Light Emitting Diode）是發(fā)光二極管的縮寫， LED 顯示器是由發(fā)光二極管構(gòu)成的，俗稱數(shù)碼管。 LED 顯示器由七個發(fā)光二極管組成，稱七段 LED 顯示器，排列形狀如圖所示。此外，顯示器中還有一個圓點發(fā)光二極管 （ dp），用于顯示小數(shù)點及其它符號。另外，在使用數(shù)碼管時必須增加限流電阻，以保護數(shù)碼管。 LED 顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 10 頁 共 50 頁 （ 1）共陽極接法： 各發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接到數(shù)碼管的位控端（公共端），再接 +5V；各發(fā)光二極管的陰極分別連接到數(shù)碼管的段控端（ a～ g、 dp）。 （ 2）共陰極接法 ： 各發(fā)光二極管的陰極連接在一起，接到數(shù)碼管的位控端（公共端），再接地；各發(fā)光二極管的陽極分別連接到數(shù)碼管的段控端（ a～ g、 dp）。 為了顯示數(shù)字或符號，要為 LED 顯示器提供代碼，由于這些代碼是為顯示字形的 ，因此稱之為字形代碼。 LED 靜態(tài)顯示方式中，顯示器都是獨立的，而且確定了各位的顯示字符，將鎖存輸出，直到另一個字符顯示為止，其亮度較高。 缺點：占有較多 I/O 口線及較多鎖存器。 LED 動態(tài)顯示方式： LED 顯示器各位數(shù)碼管的所有段控端（ a～ dp）并聯(lián)在一起，由一個８位 I/O 口控制，段選線多路復(fù)用，而各位數(shù)碼管的共陽極或共陰極要由相應(yīng)的 I/O 口線控制，實現(xiàn)各位的分時選通。 因為各位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)，對各位數(shù)碼管的來說段選碼的輸出都是相同的。因此，同一時刻，如果選通各位的位選線的話， 6 位 LED 將顯示相同的字 符。 若需要各位數(shù)碼管顯示相應(yīng)的顯示字符，就需要使用掃描顯示方式，就是在同一時刻，只選通某一位數(shù)碼管的位選線，而關(guān)閉其它各位數(shù)碼管的位選線，同時，顯示相應(yīng)的字符的字型碼在段選線上輸出上。這樣，在同一時刻， 6 位 LED 中只有選通的那一位數(shù)碼管顯示出字符，而其它都將熄滅數(shù)碼管，如此循環(huán)下去，就可以使各位數(shù)碼管顯示出將要顯示的字符。 特點：硬件電路簡化，但由于 LED 導(dǎo)通時間太短，亮度不足，應(yīng)增加驅(qū)動器已提高驅(qū)動能力，而且顯示位數(shù)控制在８位以內(nèi)。 LED 引腳圖圖 所示： 圖 LED 引腳圖 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 11 頁 共 50 頁 為了提高門禁系統(tǒng)的密碼顯示效果能力。本設(shè)計的顯示部分由四位數(shù)碼管作為數(shù)字顯示器件。開始顯示器一直處于初始狀態(tài)，只有按下鍵盤上的按鍵后，顯示器才顯示相應(yīng)按鍵對應(yīng)的數(shù)字和功能。當需要對門禁系統(tǒng)進行開鎖時，按下鍵盤上的開鎖按鍵后利用鍵盤上的數(shù)字鍵 0－ 9 輸入密碼，每按下一個數(shù)字鍵后在顯示器上顯示一個數(shù)字，輸入多少位就顯示多少。當密碼輸入完成時，按下確認鍵，如果輸入的密碼正確的話， LED 顯示“ OPEn”，單片機其中對應(yīng)引腳會輸出低電平，驅(qū)動 L298N 芯片控制電機正反轉(zhuǎn)，如果密碼不正確， LED 顯示屏會顯示 “ Errrr”，其中對應(yīng)引腳會輸出高電平，門不能被打開。通過 LED顯示屏，可以清楚的判斷出密碼鎖所處的狀態(tài) 。其顯示部分引腳接口如圖 所示： 圖 顯示電路原理圖 4*4 矩陣鍵盤 本設(shè)計由于所用到的按鍵數(shù)量較多而不適合用獨立按鍵式鍵盤。使用的是矩陣式按鍵鍵盤，它由列線和行線組成，也叫做行列式鍵盤，按鍵處在行列方向的交叉點上，門禁系統(tǒng)的密碼由鍵盤進行輸入，與獨立式鍵盤相比，要很多 I/O 口可以空余。在這次設(shè)計中使用的這個 4*4鍵盤既可以輸入對應(yīng)密碼還可以用作特別功能鍵，比如 清空顯示功能等。鍵盤的每個按鍵功能在程序設(shè)計中設(shè)置 。其大體功能（看鍵盤按鍵上的標記）及與單片機引腳接法如圖 所示： 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 12 頁 共 50 頁 圖 鍵盤輸入原理圖 在調(diào)試的過程中按鍵值需要在數(shù)碼管上對應(yīng)顯示，圖 是數(shù)值顯示實物圖 : 圖 數(shù)值顯示實物圖 紅外感應(yīng)裝置 熱釋電紅外傳感器介紹 熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 2*1mm 的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自 身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成 桂林電子科技大學畢業(yè)設(shè)計 (論文 )報告用紙 第 13 頁 共 50 頁 若干等份，制成一種具有特殊 光學系統(tǒng) 的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70 分貝以上，這樣就可以測出 10~20 米范圍內(nèi)人的行動。 菲涅爾透鏡利用透鏡的特殊光 學原理，在探測器前