【文章內容簡介】 里程表硬件電路設計 7 DABCEVC C( 1 )( 2 )G N DO U T( 3 )( a )0 5 1 01 5 2 03691 2VO/ VB / m T釋 放 點( O F F )工 作 點( O N )( V )( b ) 圖 集成開關型霍爾傳感器 圖 集成霍爾開關接線圖 單片機的原理及應用 單片機原理簡介 單片機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括 CPU(Central Processing Unit)、隨機存儲器 RAM(Random Access Memory)、只讀存儲器 ROM(Readonly Memory)、基本輸入 /輸出 (Input/Output)接口電路。定時器 /計數器等部件都制作在一塊集成芯片上，構成一個完整的微型計算機從而實現微型計算機的基本功能。單片機內部結構示意圖如圖 所示。 8 圖 單片機內部結構示意圖 （ CPU） 中央處理器是單片機最核心的部分，主要完成運算和控制功能。 內部存儲器包括內部數據存儲器（內部 RAM）和內部程序存儲器。存儲器是由大量的寄存器所組成，其中每一個寄存器就稱為一個存儲單元。 /計數器 單片機的定時器和計數器是同一結構，只是計數器記錄的是單片機外部發(fā)生的事件，由單片機的外部電路提供計數信號；而定時器是由單片機內 部提供一個非常穩(wěn)定的計數信號。 中斷系統在計算機中起著十分重要的作用，是現代計算機系統中廣泛采用的一種實時控制技術，能對突發(fā)事件進行及時處理，從而大大提高系統的實時性能。 I/O 接口 串行 I/O 口的數據各位按順序傳輸，其特點是需要一對傳輸線，成本低；但速度慢，效率低，適合靜態(tài)顯示。 I/O 接口 并行 I/O 接口的數據所有位同時傳送。其特點是傳輸速度快，效率高；但傳送多少位就需要多少根傳輸線，因此傳送成本高，適合動態(tài)顯示 。 單片機的引腳功能介紹 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含8K Bytes 的可反復擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 256 字節(jié)的隨機存取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與標準 定時 /計數器 中斷系統 CPU 存儲器 并行I/O口 串口I/O口 TXD TXD RXD T INT P0P3 3 自行車的速度里程表硬件電路設計 9 MCS51 指令系統及 8052 產品引腳兼容，片內置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，功能強大， AT89C52 單片機適合于許多較為復雜控制場合應用。 圖 AT89C52 引腳圖 AT89C52 提供以下標準功能： 8K 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 256 字節(jié)內部 RAM，32 個 I/O 口線， 3 個 16 位定時 /計數器， 5 個中斷源， 一個全雙工串行通信口，片內具有振蕩器及時鐘電路。 AT89C52 管腳圖如圖 所示。 AT89C52 的主要管腳功能如下： ～ ： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也是地址 /數據總線復用口。 ～ ： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 。 ～ ： P2 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ～ ： P3 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ALE：地址鎖存控制信號。在系統擴展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實現低位地址和數據的 分時傳送 。此外，由于 ALE 是以晶振 1／ 6的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 PSEN：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部 ROM 時， PSEN有效 (低電平 )，以實現外部 ROM 單元的讀操作。 EA ：訪問程序存儲控制信號。當 EA 信號為低電平時， 對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器；當 EA 信號為高電平時，對 ROM 的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。 XTALl 和 XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 10 VSS：地線。 VCC： +5V 電源。 如果把前述的信號定義為引腳第一 功能的話，則根據需要再定義的信號就是它的第二功能。 P3 的 8 條口線都定義有第二功能，如表 所示 對于有內部 EPROM 的單片機芯片 (例如 87C51)，為寫入程序須提供專門的編程脈沖和編程電源。它們也由引腳以第二功能的形式提供的，即： 編程脈沖： 30 腳 ( /ALE PROG) 編程電壓 (25V)： 31 腳 ( /EAVPP ) 表 P3 口引腳與第二功能 引腳 第二功能 信號名稱 RXD 串行數據接收 TXD 串 行數據接收 0INT 外部中斷 0 申請 1INT 外部中斷 1 申請 T0 定時 /計數器 0 的外部輸入 T1 定時 /計數器 1 的外部輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 單片機中斷系統介紹 中斷是 指 當計算機執(zhí)行正常程序時，系統中出現某些急需處理的事件， CPU 暫時中止 當前的程序，轉去執(zhí)行服務程序，以對發(fā)生的更緊迫的事件進行處理，待處理結束后， CPU 自動返回原來的程序執(zhí)行 AT89C52 系列單片機的系統有 5 個中斷源， 2個優(yōu)先級，可實現二級中斷服務嵌套。由片內特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE控制 CPU 是否響應中斷請求； 由 中斷優(yōu)先級寄存器 IP 安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內各終端同時提出中斷請求時，由內部的查詢邏輯確定其響應次序。 采用的外部中斷方式包括外部中斷 0 和外部中斷 1，它們的中斷請求信號分別由單片機引腳 0INT / 和 1INT / 輸入 。 外部中斷請求有兩種信號方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請求是低電平有效。只要在 0INT 和 1INT 引腳上出現有效低電平時，就激活外部中斷方式。脈沖觸發(fā)方式的中斷請求則是脈沖的負跳變有效。在這種方式下，在兩個相3 自行車的速度里程表硬件電路設計 11 鄰機器周期內， 0INT 和 1INT 引腳 電平發(fā)生變化，即在第一個機器周期內為高電平，第二個機器周期內為低電平，就激活外部中斷。由此可見，在脈沖方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應至少維持一個機器周期，以使 CPU 采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設計所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。 CPU 對中斷系統所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器 IE控制的。 IE 的狀態(tài)可通過程序由軟件設定，某位設定為 1，相應的中斷源中斷允許；某位設定為 0，相應的中斷源中斷屏蔽。 CPU 復位時， IE 各位為 0，禁止所有中斷。IE 寄存器各位的定義如下。 EX0（ ）外部 0INT 中斷允許位； ET0（ ）定時 /計數器 T0 中斷允許位； EX1（ ）外部 1INT 中斷允許位； ET1（ ）定時 /計數器 T1 中斷允許位； ES（ ）串行口中斷允許位； EA（ ） CPU 中斷允許位。 AT89C52 單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現二級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 中的相應的狀態(tài)來規(guī)定的。 IP 的狀態(tài)由軟件設定，某位 設定為 1，則相應的中斷源為高優(yōu)先級中斷；某位設定為 源為低優(yōu)先級中斷。單片機復位時， IP 各位清 0，各中斷源同為低優(yōu)先級中斷。 IP 寄存器各位的定義如下。 PX0（ ）外部中斷 0INT 優(yōu)先級設定位； PT0（ ）定時 /計數器 T0 中斷優(yōu)先級設定位； PX1（ ）外部中斷 1INT 中斷優(yōu)先級設定位； PT1（ ）定時 /計數器 T1 中斷優(yōu)先級設定位； PS（ ）串行口中斷優(yōu)先級設定位。 單片機定 時 /計數功能介紹 AT89C52 單片機定時 /計數器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。 TMOD 用于設置其工作方式； TCON 用于控制其啟動和中斷請求。 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于設置定時 /計數器的工作方式。 GATE：門控位。 GATE=0 時，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動定時 /計數器工作； GATE=1 時，要用軟件 TR0 或 TR1 為 1，同時外部中斷引腳 0INT 或 1INT 也為高電平時，才能啟動定時 /計數器工作。 /CT：定時 /計數模式選擇位。 /CT=0 為定時模式； /CT =1 為計數模式。 M1M2：工作方式設置位。定時 /計數器有 4 種工作方式，由 M1M2 進行設置。 12 本次設計 TMOD 為 90H，即選通定時 /計數器 定時功能、工作方式 1。工作方式 16 位定時 /計數器。 TCON TF1（ ）定時 /計數器 T1 溢出中斷請求標志位。定時 /計數器 T1 計數溢出時由硬件自動置 TF1 為 1。 CPU 響應中斷后 TF1 由硬件自動清零。 T1 工作時， CPU可隨時查詢 TF 的狀態(tài)。所以， TF1 可用作查詢測試的標志。 TF1 也可以用軟件置 1或清零，同硬件置 1 或清零的效果一樣。 TR1（ ）定時 /計數器 T1 運行控制位。 TR1 置 1 時時，定時 / 計數器 T1開始工作； TR1 置 0 時，定時 /計數器 T1 停止工作。 TR1 由軟件置 1 或清 0。 TF0（ ）：定時 /計數器 T0 溢出中斷請求標志位。 TR0（ ）：定時 /計數器 T0 運行控制位。 其他器件的介紹 存儲器的介紹 AT24C02 是一個 2K 位串行 CMOSE2PROM。內部含有 256 個 8 位字節(jié)， ATMEL公司的先進 CMOS 技術實質上減少了器件的功耗。 AT24C02 有一個 16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過 I2C 總線接口進行操作有一個專門的寫保護功能。 AT24C02 支持 I2C總線數據傳送協議。數據傳送是由產生串行時鐘和所有起始停止信號的主