【文章內(nèi)容簡介】 、 I2C、 ISP、 IAP。 系統(tǒng)結(jié)構簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化； 單片機可靠性高，可工作到 10^6 ~10^7 小時無故障； 處理功能強，速度 快。 低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 控制功能強 環(huán)境適應能力強。 單片機的 應用范圍 目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。 導彈 的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機 、 攝像機 、 全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以 及各種智能機械了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇： 智能儀器 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實現(xiàn)諸如電壓 、電流、功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功十秒的秒表 6 能比起采用電子或 數(shù)字電路 更加強大。 例如精密的測量設備（電壓表、 功率計 ， 示波器 ，各種分析儀）。 工業(yè)控制 單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環(huán)境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優(yōu)點，用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、通信系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、無線感知系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、機器人等應用控制系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。 家用電器 現(xiàn)在的家用電器廣泛采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他 音響 視頻器材、再到 電子秤 量設備和白色家電等。 網(wǎng)絡和通信 現(xiàn)代的單片機普遍具備 通信接口 ，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制，從手機，電話機、小型 程控交換機 、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電 對講機等。 醫(yī)用設備領域 單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 模塊化系統(tǒng) 某些專用單片機 設計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似于 ROM），由微控制器讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 汽車電子 單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于 CAN總線的汽車發(fā)動 機智能 電子控制器 、 GPS導航系統(tǒng)、 abs 防抱死系統(tǒng) 、制動系統(tǒng)、胎壓檢測等。 此外，單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。 十秒的秒表 7 介紹 Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是：①實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。②支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR系列、 PIC12 系列、 PIC16系列、 PIC18 系列、 Z80系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設置斷點等調(diào)試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥浖且豢罴瘑纹瑱C和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。本章介紹 Proteus ISIS 軟件的工作環(huán)境和一些基本操作。 Keil C51 介紹 KeilC51 mVision2 集成開發(fā)環(huán)境是 KeiSoftwre， lnc/KeilElektronikGmbH 開發(fā)的基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)以多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工和建立、管理，編譯，連接，目標代碼的生成，軟件訪真，硬件訪真等完整的開發(fā)流和。尤其 C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準確性和效率性達到了較高的水平，而可以附加靈活的控制選項。 KeilC51 集成開發(fā)環(huán)境的主要環(huán)境的主要功能是以下幾點： ⑴ mVision2 for WindowsTM：是一個集成開發(fā)環(huán)境， 它將項目管理，源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個功能強大的 Z1 環(huán)境中。 ⑵ C51 國際標準優(yōu)化 C交叉編譯器：從 C源代碼產(chǎn)生可重定位的口標模塊。 ⑶ A51 宏匯編器：從 80C51 匯編冤代碼產(chǎn)生可重定位的口標模塊。 ⑷ BL51 連接 /定位器：組合由 C51和 A51 產(chǎn)生的可重定位的目標模塊，生成絕對目標模塊。 ⑸ LIB51 庫管理器：從口際模塊生成連接器可以使用的庫文件。 ⑹ OH51 目標文件至 HEX格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對目標模塊生成 IntelHEX 文件。 ⑺ RTX51 實時操作系統(tǒng)：簡化了復雜的實時應用軟件項 口的設計。 這個工具套件足為專業(yè)軟件開發(fā)人員設計的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得 80C51 微控制器的部分應用。 十秒的秒表 8 電源電路 電源電路是 系統(tǒng) 最基本 的部分 ，任何電路都離不開電源部分 ，由于三端集成穩(wěn)壓器件所組成的穩(wěn)壓電源線路簡單，性能穩(wěn)定，工作可靠，調(diào)整方便，已逐漸取代分立元件，在生產(chǎn)中被廣泛采用，由于是小系統(tǒng)，我們 采用 7809 電源提供 +5V 穩(wěn)壓電壓。 晶體振蕩電路 MCS51單片機內(nèi)部的振蕩電路是一個 高 增益反相放大器，引線 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向振蕩放 大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 這里， 我們選用 51 單片機 12MHZ 的內(nèi)部振蕩方式，電路如下：電容器 C1， C2起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用， C1 和 C2可在 20100PF 之間取 ,這里 取 30P，接線時要使晶體振蕩器 X1盡可能接近單片機。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1X1CR Y S T A LC12 2 P FC22 2 P F C31nF 晶體振蕩電路 復位電路 采用上電 +按鍵復位電路，上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間。當單片機已在運行之中時，按下復位鍵也能使用使 RST 持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電加開關復位的操作。這不 僅能使單片機復位，而且還能使 單片機的外圍芯片也同時復位。當程序出現(xiàn)錯誤時，可以隨時使電路復位。 電路圖如下： 復位電路 十秒的秒表 9 顯示電路 顯示電路既可以選用液晶顯示器，也可以選用數(shù)碼管顯示。我們采用的是數(shù)碼管顯示電路。用 2個共陰極 LED顯示， LED 是七段式顯示器，內(nèi)部有 7 個條形發(fā)光二極管和1個小圓點發(fā)光二極管組成，根據(jù)各二極管的亮滅組合成字符。 在用數(shù)碼管顯示時，我們有靜態(tài)和動態(tài)兩種選擇，靜態(tài)顯示程序簡單，顯示溫度，但是占用端口比較多；動態(tài)顯示所使用的端口比較少，可以節(jié)省單片機的 I/O口。 在設計中，我 們采用 LED 動態(tài)顯示，用 P0口驅(qū)動顯示。由于 P0 口的輸出極是開漏電路，用 它 驅(qū) 動 時 需 要 外 接 上 拉 電 阻 才 能 輸 出 高 電 平 。 鍵盤電路 在按鍵電路中，我們可以在 I/O口上直接按鍵，或者通過 I/O 口設計一個鍵盤，然后通過鍵盤掃描程序判斷是否有按鍵按下等。鍵盤掃描電路節(jié)省 I/O 口，但編程有些復雜，在這里，由于我們所用的按鍵較少，且系統(tǒng)是一個小系統(tǒng)，有足夠的 I/O 口可以使用，為了使程序簡化，我們采用按鍵電路，用部分 P1 口做開關， 復位， 開始和暫停，用外中斷 INT1 開始，另外用軟件法消除抖動 。電路圖如下 所示： 十秒的秒表 10 硬件主電路圖設計 用 Protues 畫出其硬件主電路圖如下： 秒表原理圖 元器件清單 表 元器件清單 符 號 名 稱 型 號 數(shù) 量 U