【文章內(nèi)容簡介】 電路構(gòu)成 實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)要求的具體功能，可以選用 stc89C51 單片機(jī)及外圍器件構(gòu)成最小控制系統(tǒng)，12 個發(fā)光二極管分成 4 組紅綠黃三色燈構(gòu)成信號燈指示模塊， 8 個 LED東西南北各兩個構(gòu)成倒計(jì)時顯示模塊，若 干按鍵組成時間設(shè)置和模式選擇按鈕和緊急按鈕等。 本系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，組成一個處理、自動控制為一身的閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電 單片機(jī) 紅黃綠信號燈 8 段 LED 數(shù)碼管 復(fù)位電路 最小系統(tǒng)外圍接口 按鍵控制 驅(qū)動顯示 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 23 頁 第 9 頁 路由單片機(jī)、狀態(tài)燈 、 LED 顯示 、 按鍵 等 組成。其具體的硬件電路總圖如圖 31 所示。 其中 P0， P1，用于送顯 LED數(shù)碼管 的型和位 ， P2用于控制紅綠黃發(fā)光二極管， XTAL1和 XTAL2 接入晶振時鐘電路， REST 引腳接上復(fù)位電路， P3 用于口按鍵控制。 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)是在集成電路芯片上集成了各種元件的微型計(jì)算機(jī)，這些元件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲器 RAM、程序存儲器 ROM、定時 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘部件的集成和I/O 接口電路。由于單片機(jī)具有體積小、價(jià)格低、可靠性高、開發(fā)應(yīng)用方便等特點(diǎn)，因此在現(xiàn)代電子技術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，在智能儀表中單片機(jī)是應(yīng)用最多、最活躍的領(lǐng)域之一。在控制領(lǐng)域中 ,現(xiàn)如今人們更注意計(jì)算機(jī)的底成本、小體積、運(yùn)行的可靠性和控制的靈活性。在各類儀器、儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。 單片機(jī)引腳介紹 VCC： STC89C52 電源正端輸入，接 +5V。 GND：電源 地端。 XTAL1: 單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。 XTAL2： 系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機(jī)。 RESET： STC89C52 的重置引腳，高電平動作，當(dāng)要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機(jī)器周期以上的時間， AT89S51 便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且至地址 0000H 處開始讀入程序代碼而執(zhí)行程序。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行程序。因此在 8031 及 8032中， EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲器空間。如果是使用 8751 內(nèi)部程序空間時，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM 時，可以利用此引腳來輸入 21V的燒錄高壓（ Vpp）。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號。STC89C52 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（ A0～ A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)?STC89C52是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。平時在程序執(zhí)行時 ALE 引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)工作頻率的 1/6，因此可以用來驅(qū)動其他周邊晶片的時基輸入。此外在燒錄 8751 程序代碼時，此引腳會被當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊功能來使用。 PSEN：此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲存啟用，當(dāng) 8051被設(shè)成 為讀取外部程序代碼工作模式時（ EA=0），會送出此信號以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。 STC89C52 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM 與EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲器與程序存儲器可以合并在一起而共用 64K 的定址范圍。 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 23 頁 第 10 頁 PORT0（ ～ ）：端口 0是一個 8位寬的開路汲極（ Open Drain）雙向輸出入端口，共有 8 個位， 0， 1，依此類推。其他三個 I/O端口（ P P P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路， P0在當(dāng)做 I/O用 時可以推動 8 個 LS 的 TTL負(fù)載。如果當(dāng) EA引腳為低電平時（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲器）， P0就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口 0送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合端口 2所送出的 A8～ A15合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲器空間。 PORT2（ ～ ）：端口 2是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O端口，每一個引腳可以推動 4 個 LS 的 TTL 負(fù)載，若將端口 2 的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當(dāng)成輸入端口來使用。 P2 除了當(dāng)做一般 I/O 端口使用外，若是在 STC89C52 擴(kuò)充外接程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，也提供地址總線的高字節(jié) A8～ A15，這個時候 P2 便不能當(dāng)做 I/O 來使用了。 PORT1（ ～ ）：端口 1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。如果是使用 8052 或是 8032的話， 2 的外部脈沖輸入腳，而 可以有T2EX 功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT3（ ～ ）：端口 3也具有內(nèi)部 提升電路的雙向 I/O端口，其輸出緩沖器可以推動 4 個 TTL負(fù)載，同時還多工具有其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時計(jì)數(shù)控制及外部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ堋? 其引腳分配如下： ： RXD，串行通信輸入。 ： TXD，串行通信輸出。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。 ： INT1，外部中斷 1 輸入。 ： T0，計(jì)時計(jì)數(shù)器 0 輸入。 ： T1，計(jì)時計(jì)數(shù)器 1 輸入。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲器的寫入信號。 ： RD，外部數(shù)據(jù)存儲器的讀取信號。 RST： 復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被 略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP） 單片機(jī)引腳圖如下： 畢業(yè)設(shè)計(jì)用紙 共 23 頁 第 11 頁 E A /V P31X119X218R E S E T9P 3 7 / R D17P 3 6 W R16P 3 2 / IN T 012P 3 3 / IN T 113P 3 4 / T014P 3 5 / T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E/ P30P 3 1 / TX D11P 3 0 / R X D10GND20V C C40U1S TC 8 9 C 5 2 圖 31 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) STC89C51 單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部時鐘方式，二是外部時鐘方式。在單片機(jī)內(nèi)部有一振蕩電路，只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接石英晶體（簡稱晶振），就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。圖中電容 C1 和C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 530pF，典型值為 30pF。晶振 CYS的振蕩頻率范圍在 ，典型值為 12MHz 和 。 當(dāng)在 STC89C51 單片機(jī)的 RST 引腳引入高 電平并保持 2個機(jī)器周期時，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作（若該引腳持續(xù)保持高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)）。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用 6MHZ 時 C 取 22uF,R 取 1KΩ 。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計(jì)就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)過電阻與電源 Vcc接通而實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)圖如圖32 所示 P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78R S T9P 3 . 0 (R X D )10P 3 . 1 (T X D )11