【文章內(nèi)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(shù)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(xiàn)微型計算機的基本功能。單片機內(nèi)部結(jié)構示意圖如圖 所示。 8 圖 單片機內(nèi)部結(jié)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(nèi)部存儲器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM）和內(nèi)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(shù)器 單片機的定時器和計數(shù)器是同一結(jié)構，只是計數(shù)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(shù)信號；而定時器是由單片機內(nèi) 部提供一個非常穩(wěn)定的計數(shù)信號。 中斷系統(tǒng)在計算機中起著十分重要的作用，是現(xiàn)代計算機系統(tǒng)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(tǒng)的實時性能。 I/O 接口 串行 I/O 口的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)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(shù)據(jù)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(chǎn)，與標準 定時 /計數(shù)器 中斷系統(tǒng) 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(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)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(nèi)部 RAM，32 個 I/O 口線， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器， 5 個中斷源， 一個全雙工串行通信口，片內(nèi)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(shù)據(jù)總線復用口。 ～ ： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 。 ～ ： P2 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 ～ ： P3 是一個帶內(nèi)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(tǒng)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(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)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(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)接收 TXD 串 行數(shù)據(jù)接收 0INT 外部中斷 0 申請 1INT 外部中斷 1 申請 T0 定時 /計數(shù)器 0 的外部輸入 T1 定時 /計數(shù)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(tǒng)介紹 中斷是 指 當計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件， CPU 暫時中止 當前的程序，轉(zhuǎn)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(jié)束后， CPU 自動返回原來的程序執(zhí)行 AT89C52 系列單片機的系統(tǒng)有 5 個中斷源， 2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。由片內(nèi)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(nèi)各終端同時提出中斷請求時，由內(nèi)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(xiàn)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(nèi)， 0INT 和 1INT 引腳 電平發(fā)生變化，即在第一個機器周期內(nèi)為高電平，第二個機器周期內(nèi)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(tǒng)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(shù)器 T0 中斷允許位； EX1（ ）外部 1INT 中斷允許位； ET1（ ）定時 /計數(shù)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(xiàn)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(shù)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(shù)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(shù)功能介紹 AT89C52 單片機定時 /計數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)器工作。 /CT：定時 /計數(shù)模式選擇位。 /CT=0 為定時模式； /CT =1 為計數(shù)模式。 M1M2：工作方式設置位。定時 /計數(shù)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(shù)器 定時功能、工作方式 1。工作方式 16 位定時 /計數(shù)器。 TCON TF1（ ）定時 /計數(shù)器 T1 溢出中斷請求標志位。定時 /計數(shù)器 T1 計數(shù)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(shù)器 T1 運行控制位。 TR1 置 1 時時，定時 / 計數(shù)器 T1開始工作； TR1 置 0 時，定時 /計數(shù)器 T1 停止工作。 TR1 由軟件置 1 或清 0。 TF0（ ）：定時 /計數(shù)器 T0 溢出中斷請求標志位。 TR0（ ）：定時 /計數(shù)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(nèi)部含有 256 個 8 位字節(jié)， ATMEL公司的先進 CMOS 技術實質(zhì)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(shù)據(jù)傳送協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主