【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為一個(gè)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(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1” 時(shí)，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(shí)， 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， 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(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 6） P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng) 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。 P3口也可作為 STC89C52 的一些特殊功能口，如表 。 7） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 8） PROGALE / ：當(dāng)訪 問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR 的 8EH 地址上置 0。此時(shí)， 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禁貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁(yè) 止，置位無(wú)效。 9） PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 10） VPPEA/ ：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此 引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 11） XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 12） XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 表 P3 口各管腳功能 端口引腳 各個(gè)功能 RXD (串行口輸入端 ) TXD (串行口輸出端 ) TNT0 (外部中斷 0 請(qǐng)求輸入端，低電平有 效 ) TNT1 （外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端，低電平有效） T0 （定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 脈沖輸入端） T1 （定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 脈沖輸入端） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效） AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 時(shí)鐘在單片機(jī)中非常重要，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘 電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，內(nèi)部時(shí)鐘方式如圖 。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) 圖 AT89C52 單片機(jī)時(shí)鐘電路 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用與構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。這兩個(gè)引腳接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器電路。 電路中的電容 C1 和 C2典型值通常選擇為 30PF左右，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要根據(jù)晶振的參數(shù)來(lái)選擇。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率的范圍通常是在— 12MHz 之間。晶體的頻率越高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也就越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的 NPO 高頻電容。 MCS51單片機(jī)常選擇振蕩頻率 6MHz或 12MHz的石英晶體。 AT89C52 單片機(jī)復(fù)位電路 在 51 系列單片機(jī)中，在振蕩器運(yùn)行時(shí)， RST 引腳上保持到少兩 個(gè)機(jī)器周期的高電平輸入信號(hào)，復(fù)位過(guò)程即可完成。為響應(yīng)這一不定期程， CPU 發(fā)出內(nèi)部復(fù)位信號(hào)。內(nèi)部復(fù)位操作是在發(fā)現(xiàn) RST 為高電平后的第二個(gè)周期進(jìn)行的，并且此后每個(gè)周期都重復(fù)進(jìn)行復(fù)位操作，直到 RST變成低電平為止。針對(duì)復(fù)位電路對(duì)時(shí)間的需要，我們對(duì)上電復(fù)位電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。在這種情況下，把 RST 引腳通 10uF 電容接到 Vcc 并同時(shí)經(jīng)過(guò) 10K 電阻和地相連，就可獲得上電自動(dòng)復(fù)位的結(jié)果。其具體的復(fù)位電路如圖 。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) 圖 AT89C52 單片機(jī)復(fù)位電路 接通電源后， Vcc 便對(duì)電容通過(guò)電阻進(jìn)行充電。 RST腳的電壓等于 Vcc與電容兩端電壓之差。在充電過(guò)程中，隨著電容電壓逐步趨于 Vcc， RST引腳上之電壓最終將接近于 0。此過(guò)渡過(guò)程之長(zhǎng)短取決于電阻和電容值的大小。 10uF電容足可使 RST 腳上的電壓在振蕩器啟振后尚有兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間保持高于施密特觸發(fā)器的低門檻電平，從而使整個(gè)復(fù)位過(guò)程得以完成。 555 多諧振蕩器電路 555芯片電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。它設(shè) 計(jì)新穎，構(gòu)思奇巧，用途廣泛，備受電子專業(yè)設(shè)計(jì)人員和電子愛(ài)好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小 IC。 1972年，美國(guó)西格尼蒂克斯公司 (Sigics)研制出 Tmer NE555雙極型時(shí)基電路，設(shè)計(jì)原意是用來(lái)取代體積大 ,定時(shí)精度差的熱延遲繼電器等機(jī)械式延遲器。但該器件投放市場(chǎng)后，人們發(fā)現(xiàn)這種電路的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原設(shè)計(jì)的使用范圍，用途之廣幾乎遍及電子應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域，需求量極大。美國(guó)各大公司相繼仿制這種電路 1974 年西格尼蒂克斯公司又在同一基片上將兩個(gè)雙極型 555 單元集成在一起，取名為NF556。 1978 年美國(guó)英 特錫爾 (Intelsil)研制成功 CMOS 型時(shí)基電路 ICM555 ICM556,后來(lái)又推出將四個(gè)時(shí)基電路集成在一個(gè)芯片上的四時(shí)基電路 558 由于采用 CMOS 型工藝和高度集成，使時(shí)基電路的應(yīng)用從民用擴(kuò)展到火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、航天等高科技領(lǐng)域。在這期間，日本、西歐等各大公司和廠家也競(jìng)相仿制、生產(chǎn)。盡管世界各大半導(dǎo)體或器件公司、廠家都在生產(chǎn)各自型號(hào)的 555／ 556 時(shí)基電路，但其內(nèi)部電路大同小異，且都具有相同的引出功能端。 555 電路，也稱 555 芯片電路，是一種中規(guī)模集成電路。它具有功能強(qiáng)、使用靈活、適用范圍寬的特點(diǎn)。 通常只要外接少量幾個(gè)元件，就可構(gòu)成各種不貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12 頁(yè) 同用途的脈沖電路以及許多實(shí)用電路，如多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路及施密特觸發(fā)器等等。從而能夠?qū)崿F(xiàn)振蕩、定時(shí)、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)速等。 555集成電路有雙極型和 CMOS兩種。CMOS型的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、電源電壓低、輸入阻抗高。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，可以把 555電路等效看成一個(gè)帶放電開(kāi)關(guān)的 RS觸發(fā)器，這個(gè)特殊的觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端：閾值端 TH可看成是置零端 R，要求高電平，觸發(fā)端 R 可看成置位端低電平有效。它只有一個(gè)輸出端Vo， Vo可等效為觸發(fā)器的 Q端。放電端 DIS可看成由內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)控制的一個(gè)接 點(diǎn)，放電開(kāi)關(guān)由觸發(fā)器的端控制： Q=1時(shí) DIS端接地； Q=0時(shí)， DIS端懸空。此外，這個(gè)觸發(fā)器還有復(fù)位端 MR加上低電平 (0． 3V)時(shí)可使輸出為低電平。該特殊的 RS 觸發(fā)器有兩個(gè)輸入端，這兩個(gè)輸入端的觸發(fā)電平要求一高一低，其中置零端 R即閾值端 TH要求高電平，置位端即觸發(fā)端則要求低電平，也就是使它們翻轉(zhuǎn)的閾值電壓值不同。當(dāng) VK 端不接控制電壓時(shí)，對(duì) TH端 (即 R端 )來(lái)講，大于 2／ 3VDD 是高電平 1，小于 2／ 3VDD時(shí)是低電平0；而對(duì) TR端 (即端 )來(lái)講，大于 1／ 3VDD是高電平 1，小于 1／ 3VDD 是低電平 O。 555芯 片電路的應(yīng)用電路很多，如：多個(gè)單穩(wěn)、多個(gè)雙穩(wěn)、單穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)，雙穩(wěn)和無(wú)穩(wěn)的組合等。在實(shí)際應(yīng)用中，除了單一品種的電路外，還可組合出很多不同電路。本次設(shè)計(jì)中應(yīng)用的電路是直接反饋型無(wú)穩(wěn)類電路。電路如圖 。 圖 555 多諧振蕩器電路 555 芯片輸出的頻率為 / ( * )F R C? ，只要我們改變電阻 R，就可以達(dá)到改變電貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁(yè) 阻量程的目的， R 串接在 555 芯片 3 腳和 6 腳之間，本設(shè)計(jì)提供了三組不同的電阻，當(dāng)電容過(guò)大或過(guò)小時(shí)均可以配合電容使得多諧振蕩器能夠發(fā)出單片機(jī)測(cè)量范圍內(nèi)的方波，這樣以 來(lái)，就能測(cè)量 UF、 NF、 PF三種不同的電容了。 測(cè)量換擋電路 測(cè)量換擋電路如圖 。 圖 測(cè)量換擋電路 該電路的核心是雙刀單擲開(kāi)關(guān)，通過(guò)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合可以選擇兩組電路，其一是發(fā)光二極管電路，其二則是 555 芯片 7 號(hào)管腳 DC 所需要的電阻。三組開(kāi)關(guān)只能有一組閉合，否則程序會(huì)在 LCD 上顯示錯(cuò)誤。以 SW1 為例，當(dāng)某一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)， 555 選擇其中一個(gè)電阻，造成檔位切換，同時(shí)電阻上面的發(fā)光二極管發(fā)光， A0處為高電平，此處會(huì)連接到單片機(jī)，給單片機(jī)一個(gè)檔位切換的信號(hào)，單片機(jī)即可據(jù)此顯示該檔位的單位。 根據(jù)公 式 / ( * )F R C? ， ,當(dāng) SW1 閉合時(shí)，電阻的值是 100 歐姆，于是可以得到 / 7220 / ( *1 )F C C uf??，該檔位可以測(cè)量 UF級(jí)別的電容。 同理，當(dāng) SW2 閉合時(shí)，電阻的值是 100K 歐姆，頻率 7220 / ( *1 )F C nf? ，可以測(cè)量NF級(jí)別的電容。 同理，當(dāng) SW3 閉合時(shí)，電阻的值是 100M 歐姆，頻率 72 20 / ( *1 )F C pf? ，可以測(cè)量PF級(jí)別的電容。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁(yè) 對(duì)于測(cè)量原理的說(shuō)明我們將在軟件編程部分詳細(xì)說(shuō)明。 LCD1602 測(cè)量顯示電路 LCD以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這里介紹的字符型液晶模塊是一種用 5x7點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的容量可以分為 1行 16個(gè)字、 2行 16個(gè)字、 2行 20個(gè)字等等，這里我們使用的是 2行 16個(gè)字的 1602液晶模塊。 圖 LCD1602 液晶顯示 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16腳接口，其管腳說(shuō)明如下 : 第 1腳： VSS為地電源。 第 2腳： VDD接 5V 正電源。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí) 對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 4 腳： RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第 5 腳： RW 為讀寫信號(hào)線， 高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng) RS 和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 6 腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15～ 16腳：這兩個(gè)腳在仿真軟件中通常隱藏，但實(shí)際上是背光顯示的電源和地，不接 LCD就沒(méi)有背光，如果需要背光， 15腳通常串聯(lián)一個(gè) 1/2W， 100 歐姆以下的電阻接5V電源， 16腳接地。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15 頁(yè) 表 LCD1602 各管腳功能 管腳號(hào) 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對(duì)比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=“H”, 表示 DB7—— DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“L”, 表示 DB7—— DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”, 數(shù)據(jù)被讀到 DB7—— DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 —— DB0的數(shù)據(jù)被寫到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號(hào) 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9