【文章內容簡介】 P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。可作為輸出口用時，每位可吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在Flash編程時，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。P1口：P1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（I）。與AT89C51不同之處是，（）和輸入（），參見表21。Flash編程和程序校驗期間，P1口接收低8位地址。表21 引腳號功能特性T2(定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入)，時鐘輸出T2EX(定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制)P2口：P2口是一個帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（I）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口輸出P2鎖存器的內容。Flash編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3口：P3口是一組帶有內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（I）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表22所示。表22 P3口第二功能端口引腳第二功能RXD （串行輸入口）TXD （串行輸出口） （外中斷0） （外中斷1）T0 （定時/計數(shù)器0）T1 （定時/計數(shù)器1）（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）此外，P3口還接收一些用于Flash 閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST：復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平使單片機復位。 ALE/：當訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，此引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置ALE禁止位無效。：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次信號。/VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H—FFFFH），端必須保持低電平（接地）。要注意的是：如果加密位LB1被編程，復位時內部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP。XTAL1：振蕩器反相放大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。時鐘振蕩器：AT89C52中有一個構成內部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該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石英或陶瓷諧振器一起構成自激振蕩器，振蕩電路如圖22所示。外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容CC2接在放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振動器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用30pF177。10pF，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。10pF。用戶還可以采用外部時鐘，采用外部時鐘的電路如圖10所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。 圖22 振蕩電路圖由于外部時鐘信號是通過一個2分頻的觸發(fā)器后作為內部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時間和最大低電平持續(xù)的時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路設計整個硬件電路是配合程序來使用的，兩者缺一不可，P0口輸出字段信息，經(jīng)限流后控制數(shù)碼管的A～DP，而P2口接三極管，限流后驅動數(shù)碼管的各個公共端，以達到顯示目的。P3口接按鍵電路，實現(xiàn)控制功能，整體電路簡單明了，性能可靠。鍵盤是人與微機打交道的主要設備，按鍵的讀取容易引起誤動作?？刹捎密浖ザ秳拥姆椒ㄌ幚恚浖挠|點在閉合和斷開的時候會產(chǎn)生抖動，這時觸點的邏輯電平是不穩(wěn)定的，如不采取妥善處理的話，將引起按鍵命令錯誤或重復執(zhí)行，在這里采用軟件延時的方法來去除抖動，延時時間10ms。復位即回到初始狀態(tài)，是單片機經(jīng)常進入的工作狀態(tài)。單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的。在振蕩器正在運行的情況下，RST引腳保持二個機器周期以上時間的高電平，系統(tǒng)復位。在RST端出現(xiàn)高電平的等候周期，執(zhí)行內部復位，以后每個周期重復一次，直至RST端變低。復位電路圖如圖31所示。圖31 復位電路圖對于AT89C52單片機來說，它是高電平復位，也就是說只要將單片機的RST腳接高電平并保持一定的時間就可以實現(xiàn)單片機的復位。上圖實現(xiàn)的是上電復位和按鍵復位兩個復位功能。上電的一瞬間，單片機的RST腳接到高電平，同時電容C9開始充電，經(jīng)過一定的時間后電容充電飽和，10K的下拉電阻把RST腳拉回到低電平狀態(tài)，實現(xiàn)了單片機的復位，同樣道理，在單片機工作的時候按下復位按鈕，單片機的RST腳接到高電平，電容C9馬上放電完畢；松開該按鍵后電容C9開始充電，經(jīng)過一定的時間后電容充電飽和，10K的下拉電阻把RST腳拉回到低電平狀態(tài)，實現(xiàn)了單片機的復位。 按鍵電路按鍵是常開的按鍵開關，每個按鍵都被賦予一個代碼，稱為鍵碼。按鍵的開關狀態(tài)通過一定的電路轉換為高、低電平狀態(tài)。按鍵閉合過程在相應的I/O端口形成一個負脈沖。閉合和釋放過程都要經(jīng)過一定的過程才能達到穩(wěn)定，這一過程是處于高、低電平之間的一種不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為抖動。抖動持續(xù)時間的長短與開關的機械特性有關，一般在5～10ms之間。本設計中是用軟件程序來去除抖動。由于系統(tǒng)使用到的按鍵數(shù)并不多，所以不選用矩陣鍵盤而選用獨立式按鍵電路。直接用I/O口線構成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條I/O口線，每個按鍵的工作狀態(tài)不會產(chǎn)生互相影響。，然后按鍵都與地相接。相應的按鍵電路圖如圖32所示。圖32 按鍵電路圖 時鐘電路時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本文用的是內部時鐘方式。時鐘電路圖33如下：圖33 時鐘電路圖MCS51單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和陶瓷電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 驅動顯示電路LED顯示器是單片機應用系統(tǒng)中常用的廉價輸出設備。它是由若干個發(fā)光二極管組成的，當發(fā)光二極管導通時，相應一個筆畫發(fā)光，控制某幾段發(fā)光二極管導通，就能顯示出某個數(shù)碼或字符。在單片機應用系統(tǒng)中，顯示器顯示有靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路就可以了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼。使用這種方法CPU的開銷小，控制程序簡單，但占用較多的硬件資源。動態(tài)掃描顯示是單片機中應用最為廣泛的一種顯示方式。其接口電路是把所有顯示器的8個筆劃段A～DP同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM端，而這一端是由I/O控制的，因此就可以自行決定何時顯示哪一位了。所謂動態(tài)掃描就是指采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，