【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 TL1 SBUF SCON PCON 00H 00H 00H 不定 00H 0********B 注： 表 41 中符號(hào) *為隨機(jī)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(nèi) RAM 07H 字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到 08H 單元中； P0P3＝ FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入 1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸 出。 IP＝ 00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)； IE＝000000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷； 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 51 單片 機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò) 24 個(gè)振蕩周 期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直 第 20 頁(yè) 共 51 頁(yè) 到 RESET 引腳轉(zhuǎn)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(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，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(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)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(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)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(yīng)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(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)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(gè)重要的參數(shù)，那就是負(fù)載電容值，選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容，就可以得到晶振標(biāo)稱(chēng)的諧振頻率。 圖 410 晶振電路 第 21 頁(yè) 共 51 頁(yè) 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(shí)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(yè) 共 51 頁(yè) Delay （） 。 //返回延時(shí)函數(shù) // LED=1。 //LED 亮 // Delay （ ） 。 //反回延時(shí)函數(shù) // } } 顯示部分設(shè)計(jì) （ 1） 許多電子產(chǎn)品上都有跳動(dòng)的數(shù)碼來(lái)指示電器的工作狀態(tài)，其實(shí)數(shù)碼管顯示的數(shù)碼均是由八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成的。每段上加上合適的電壓，該段就點(diǎn)亮。 LED 數(shù)碼有共陽(yáng)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(gè) 8 字加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)）而作為一個(gè)引腳，就叫共陽(yáng)的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時(shí)這個(gè)腳就分別的接 VCC 和 GND。再把多個(gè)這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。 實(shí)物如圖 412 圖 412 數(shù)碼管 共陽(yáng)型 （ 圖 413） 就是八個(gè)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(huà) ， （ dp 顯示小數(shù)點(diǎn)），每一段控制 A~G~dp 的亮與來(lái) 。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 圖 413 共陽(yáng)型 LCD 第 23 頁(yè) 共 51 頁(yè) 共陰型 （圖 414） 就是七個(gè)發(fā)光管的負(fù)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(huà) ， （ dp 顯示小數(shù)點(diǎn)），每一段控制 A~G~dp 的亮與來(lái) 。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ： 414 共陰型 LCD 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài) 式和動(dòng)態(tài)式兩類(lèi)。 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱(chēng)直流驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用 I/O 端口多，如驅(qū)動(dòng) 5 個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要 58＝ 40 根 I/O 端口來(lái)驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè) 89S51 單片機(jī)可用的 I/O 端口 有 32 個(gè)呢 ），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管 的 8 個(gè)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(gè)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(dú)立的 I/O 線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)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(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過(guò)程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為 1～2ms，由于人的視 覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位數(shù)碼管并非同時(shí)點(diǎn)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(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)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(yè) 共 51 頁(yè) （ 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(yáng)極段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 共陽(yáng)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(dòng)態(tài)顯示仿真 （圖 415） 圖 415 動(dòng)態(tài)顯示仿真圖 動(dòng)態(tài)顯示程序： include define uchar unsigned char define uint unsigned int uint mm=1234。 //顯示 1234// 第 25 頁(yè) 共 51 頁(yè) 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(yè) 共 51 頁(yè) P2=0。 } 本設(shè)計(jì)使用的 顯示器 是 LED 動(dòng)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(gè)部分組成： 信號(hào)產(chǎn)生電路：當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紅外傳感器工作， 光敏三極管 C 腳接比較器的4 端。當(dāng)紅外 發(fā)光管和光敏三極管對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光敏三極管 C 腳（比較器 4 端）接低電平。當(dāng)紅外發(fā)光管和光敏三極管不對(duì)準(zhǔn)時(shí)，光敏三極管 C 腳（比較器 4 端）接高電平。 信號(hào)處理電路：將光敏三極管 C 腳輸入的信號(hào)和 信號(hào)產(chǎn)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(fù)時(shí)，輸出端 2 端為高電平，4 端為正時(shí)，輸出端 2 端為低電平。比較器 LM339 起到了一個(gè)信號(hào)的轉(zhuǎn)換作用。 第 27 頁(yè) 共 51 頁(yè) 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路：包括復(fù)位電路、晶振電路。 本設(shè)計(jì) 中有詳細(xì)介紹 。 顯示電路：主要由四位數(shù)碼管、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路組成。 本設(shè)計(jì) 中有詳細(xì)介紹。 硬件 原理圖見(jiàn)附錄 A。 電路原理分析 給電機(jī)上電，電機(jī)帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，制作的遮光片上留有一條從圓心向外圓的 長(zhǎng)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(zhuǎn)動(dòng)，一圈有一個(gè)時(shí)刻紅外發(fā)射管和接收管對(duì)準(zhǔn)，既正常工作 。 VCC 到 R4 到 U1 的發(fā)射管到地構(gòu)成一個(gè)回路，發(fā)射管處于導(dǎo)通狀態(tài)并發(fā)光。 VCC 到 R3 到 U1 接收管到地構(gòu)成一個(gè)回路，當(dāng)紅外發(fā)射管和接收管對(duì)準(zhǔn)時(shí)，紅外接收管導(dǎo)通， U2 比較器 LM339 的4 端為低電平，比較器 2 端輸出高電平； 當(dāng)紅外發(fā)射管和接收管沒(méi)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，紅外接收管不導(dǎo)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(jī) 12 腳， 輸入端接的是單片機(jī)外部中斷 0， 利用單片機(jī)的定時(shí)功能， 定時(shí)器方式采用方式 2 模式（ 8 位自動(dòng)重載），程序中設(shè)置定時(shí)間隔為 250us，在車(chē)輪轉(zhuǎn)一圈中記有多少個(gè) 250us（ Int0_num） ，再用 250us*Int0_num，既車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所需要的時(shí)間。利用公式（ 210）得出速度。 最后數(shù)碼管顯示速度。 第 28 頁(yè) 共 51 頁(yè) 第 5 章 系統(tǒng)軟件 設(shè)計(jì) 硬件電路完成以后，進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。首先要分析系統(tǒng)對(duì)軟件的要求，然后進(jìn)行軟件的總體的設(shè)計(jì) ，包括程序的總體設(shè)計(jì)和對(duì)程序的 模塊化設(shè)計(jì)。按整體功能分為多個(gè)不同的模塊，單獨(dú)設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試，然后將各個(gè)模塊裝配聯(lián)調(diào)，組成完整的軟件。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，單片機(jī)的任務(wù)是：內(nèi)部進(jìn)行計(jì)數(shù)，在計(jì)算出速度后顯示。軟件編程用 C 語(yǔ)言完成的 ，需要能掌握 C 語(yǔ)言，還要熟練 AT89C51 單片機(jī) [10]。從程序流程圖、編寫(xiě)程序、編譯，到最后的調(diào)試，是很復(fù)雜的。下面作簡(jiǎn)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(shí)器的初始化 AT89C51 有兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 [11]T0 和 T1，每個(gè)定 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器均可設(shè)置成為16 位，也可以設(shè)置成為 13 位進(jìn)行定時(shí)或計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器的功能是對(duì) T0 或 T1 外來(lái)脈沖的進(jìn)行計(jì)數(shù)，外部輸入脈沖負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行加 1。 定時(shí)功能是通過(guò)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生 1 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，即每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)器加 1，因此定時(shí)時(shí)間等于計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)乘以機(jī)器周期。定時(shí)器工作時(shí)，每接收到 1 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖（或機(jī)器周期）則在設(shè)定的初值基礎(chǔ)上自動(dòng)加 1，當(dāng)所有位都位 1 時(shí)，再加 1 就會(huì)產(chǎn)生溢出，將向 CPU 提出定時(shí)器溢出中斷身請(qǐng)。當(dāng)定時(shí)器采用不同的工作方式和設(shè)置不同的初值時(shí)，產(chǎn)生溢出中斷的定時(shí)值和計(jì)數(shù)值將不 同，從而可以適應(yīng)不同的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。 定時(shí)器有 4 種工作方式：方式 0、方式 方式 2 和方式 3，在此對(duì)工作方式不做具體介紹。 工作方式寄存器 TMOD 的設(shè)定： GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 TMOD 各位的含義如下： 第 29 頁(yè) 共 51 頁(yè) ◆ GATE： 門(mén)控位，用于控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)是否受外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的影響 。 ◆ C/T：定時(shí)或計(jì)數(shù)方式選擇位，當(dāng) C/T=1 時(shí)工作于計(jì)數(shù)方式；當(dāng) C/T=0 時(shí)工作于定時(shí)方式。 M M0 為工作方式選擇位 ，用于對(duì) T0 的四種工作方式， T1 的