【文章內容簡介】 TL1 SBUF SCON PCON 00H 00H 00H 不定 00H 0********B 注： 表 41 中符號 *為隨機狀態(tài) 。 PSW＝ 00H，表明選寄存器 0 組為工作寄存器組； SP＝ 07H，表明堆棧指針指向片內 RAM 07H 字節(jié)單元，根據堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內容寫入到 08H 單元中； P0P3＝ FFH，表明已向各端口線寫入 1，此時，各端口既可用于輸入又可用于輸 出。 IP＝ 00000B，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級； IE＝000000B，表明各個中斷均被關斷； 系統(tǒng)復位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬件狀態(tài)下。 51 單片 機的復位是由 RESET 引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24 個振蕩周 期后， 51 單片機即進入芯片內部復位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直 第 20 頁 共 51 頁 到 RESET 引腳轉為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內部的程序代碼，若為低電平便會執(zhí)行外部程序。 51 單片機在系統(tǒng)復位時，將其內部的一些重要寄存器設置為特定的值，至于內部 RAM 內部的數(shù)據則不變。 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網絡，電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高 低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。 AT89C51 單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構成一個自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2構成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對外接電容的值雖然沒有嚴格的要求，但電容的大小會影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 30μ F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。晶體振蕩電路如圖 410。 晶振有一個重要的參數(shù)，那就是負載電容值，選擇與負載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標稱的諧振頻率。 圖 410 晶振電路 第 21 頁 共 51 頁 最小系統(tǒng)的仿真 最小系統(tǒng)的仿真 圖 411 圖 411 最小系統(tǒng)的仿真 附最小系統(tǒng)仿真程序如下： include sbit LED=P1^0。 //定義 LED 接 口 // void Delay （） //延時函數(shù) // {unsigned char i， j。 for（ i=255。i0。i） for（ j=255。j0。j） 。 } void main （） {while（ 1） {LED=0。 // LED 滅 // 第 22 頁 共 51 頁 Delay （） 。 //返回延時函數(shù) // LED=1。 //LED 亮 // Delay （ ） 。 //反回延時函數(shù) // } } 顯示部分設計 （ 1） 許多電子產品上都有跳動的數(shù)碼來指示電器的工作狀態(tài)，其實數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由八個發(fā)光二極管構成的。每段上加上合適的電壓，該段就點亮。 LED 數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些 LED 發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個 8 字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應用時這個腳就分別的接 VCC 和 GND。再把多個這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 實物如圖 412 圖 412 數(shù)碼管 共陽型 （ 圖 413） 就是八個發(fā)光管的正極都連在一起 ，作為一條引線 。 A~G段用于顯示數(shù)字 ， 字符的筆畫 ， （ dp 顯示小數(shù)點），每一段控制 A~G~dp 的亮與來 。 內部結構 ： 圖 413 共陽型 LCD 第 23 頁 共 51 頁 共陰型 （圖 414） 就是七個發(fā)光管的負極都連在一起 ，作為一條引線。 A~G段用于顯示數(shù)字 ， 字符的筆畫 ， （ dp 顯示小數(shù)點），每一段控制 A~G~dp 的亮與來 。 內部結構 ： 414 共陰型 LCD 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據數(shù)碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài) 式和動態(tài)式兩類。 靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用 I/O 端口多，如驅動 5 個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來驅動，要知道一個 89S51 單片機可用的 I/O 端口 有 32 個呢 ），實際應用時必須增加譯碼驅動器進行驅動，增加了硬件電路的復雜性。 動態(tài)顯示驅動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數(shù)碼管 的 8 個顯示筆劃 a， b， c， d， e， f， g， dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。通過分時輪流控制各個數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為 1～2ms，由于人的視 覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。 第 24 頁 共 51 頁 （ 2） 段碼表 表 42 為 LED 段碼表 表 42 LED 段碼表 顯示字 符 共陰極段選碼 共陽極段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 共陽極段選碼 0 1 2 3 4 3FH 06H 5BH 4FH 66H C0H F9H A4H B0H 99H 5 6 7 8 9 6DH 7DH 07H 7BH 6FH 92H 82H F8H 80H 90H （ 3）動態(tài)顯示仿真 （圖 415） 圖 415 動態(tài)顯示仿真圖 動態(tài)顯示程序： include define uchar unsigned char define uint unsigned int uint mm=1234。 //顯示 1234// 第 25 頁 共 51 頁 uchar jj。 uchar code table[]={0xc0， 0xF9， 0xA4， 0xB0， 0x99， 0x92， 0x82， 0xF8， 0x80，0x90， }。 delay（ uint m） { uint i， j。 for（ i=m。i0。i） for（ j=110。j0。j） 。 } xian_shi（） { uchar qian， bei， shi， ge。 qian=mm/1000。 bei=mm%1000/100。 shi=mm%100/10。 ge=mm%10。 P2=0x80。 P0=table[qian]。 delay（ 50） 。 P2=0。 P2=0x40。 P0=table[bei]。 delay（ 50） 。 P2=0。 P2=0x20。 P0=table[shi]。 delay（ 50） 。 P2=0。 P2=0x10。 P0=table[ge]。 delay（ 50） 。 第 26 頁 共 51 頁 P2=0。 } 本設計使用的 顯示器 是 LED 動態(tài)顯示方式，其 顯示 電路如圖 416所示。 圖 416 LED 顯示部分 硬件系統(tǒng)電路形成 電路圖 硬件 總 電路的形成有以下幾個部分組成： 信號產生電路：當車輪轉動時，紅外傳感器工作， 光敏三極管 C 腳接比較器的4 端。當紅外 發(fā)光管和光敏三極管對準時，光敏三極管 C 腳（比較器 4 端）接低電平。當紅外發(fā)光管和光敏三極管不對準時，光敏三極管 C 腳（比較器 4 端）接高電平。 信號處理電路：將光敏三極管 C 腳輸入的信號和 信號產生電路中 R R6 的中間電位作為比較器 LM339 的輸入端。輸入 4 端輸入為負時，輸出端 2 端為高電平，4 端為正時，輸出端 2 端為低電平。比較器 LM339 起到了一個信號的轉換作用。 第 27 頁 共 51 頁 單片機最小系統(tǒng)電路：包括復位電路、晶振電路。 本設計 中有詳細介紹 。 顯示電路：主要由四位數(shù)碼管、數(shù)碼管驅動電路組成。 本設計 中有詳細介紹。 硬件 原理圖見附錄 A。 電路原理分析 給電機上電，電機帶動車輪轉動，制作的遮光片上留有一條從圓心向外圓的 長方形 空隙， 紅外傳感器 U 發(fā)射管和接收管 安 裝在遮光片的兩端。遮光片轉動，一圈有一個時刻紅外發(fā)射管和接收管對準，既正常工作 。 VCC 到 R4 到 U1 的發(fā)射管到地構成一個回路，發(fā)射管處于導通狀態(tài)并發(fā)光。 VCC 到 R3 到 U1 接收管到地構成一個回路，當紅外發(fā)射管和接收管對準時，紅外接收管導通， U2 比較器 LM339 的4 端為低電平，比較器 2 端輸出高電平； 當紅外發(fā)射管和接收管沒對準時，紅外接收管不導通， U2 比較器 LM339 的 4 端為高電平，比較器 2 端輸出低電平。比較器2 端輸出的脈沖送至 U3 單片機 12 腳， 輸入端接的是單片機外部中斷 0， 利用單片機的定時功能， 定時器方式采用方式 2 模式（ 8 位自動重載），程序中設置定時間隔為 250us，在車輪轉一圈中記有多少個 250us（ Int0_num） ，再用 250us*Int0_num，既車輪轉動一圈所需要的時間。利用公式（ 210）得出速度。 最后數(shù)碼管顯示速度。 第 28 頁 共 51 頁 第 5 章 系統(tǒng)軟件 設計 硬件電路完成以后，進行系統(tǒng)軟件設計。首先要分析系統(tǒng)對軟件的要求，然后進行軟件的總體的設計 ，包括程序的總體設計和對程序的 模塊化設計。按整體功能分為多個不同的模塊，單獨設計、編程、調試，然后將各個模塊裝配聯(lián)調，組成完整的軟件。 根據設計的要求，單片機的任務是：內部進行計數(shù)，在計算出速度后顯示。軟件編程用 C 語言完成的 ，需要能掌握 C 語言，還要熟練 AT89C51 單片機 [10]。從程序流程圖、編寫程序、編譯，到最后的調試，是很復雜的。下面作簡單介紹：系統(tǒng)軟件主程序的功能是完成系統(tǒng)的初始化、顯示程序。 主程序初始化 （ 1）定時器的初始化 AT89C51 有兩個定時器 /計數(shù)器 [11]T0 和 T1，每個定 時器 /計數(shù)器均可設置成為16 位，也可以設置成為 13 位進行定時或計數(shù)。計數(shù)器的功能是對 T0 或 T1 外來脈沖的進行計數(shù)，外部輸入脈沖負跳變時，計數(shù)器進行加 1。 定時功能是通過計數(shù)器的計數(shù)來實現(xiàn)的，每個機器周期產生 1 個計數(shù)脈沖，即每個機器周期計數(shù)器加 1，因此定時時間等于計數(shù)個數(shù)乘以機器周期。定時器工作時，每接收到 1 個計數(shù)脈沖（或機器周期）則在設定的初值基礎上自動加 1，當所有位都位 1 時，再加 1 就會產生溢出，將向 CPU 提出定時器溢出中斷身請。當定時器采用不同的工作方式和設置不同的初值時，產生溢出中斷的定時值和計數(shù)值將不 同，從而可以適應不同的定時或計數(shù)控制。 定時器有 4 種工作方式：方式 0、方式 方式 2 和方式 3，在此對工作方式不做具體介紹。 工作方式寄存器 TMOD 的設定： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD 各位的含義如下： 第 29 頁 共 51 頁 ◆ GATE： 門控位，用于控制定時 /計數(shù)器的啟動是否受外部中斷請求信號的影響 。 ◆ C/T：定時或計數(shù)方式選擇位，當 C/T=1 時工作于計數(shù)方式；當 C/T=0 時工作于定時方式。 M M0 為工作方式選擇位 ，用于對 T0 的四種工作方式， T1 的