【文章內(nèi)容簡介】 從最基本的引腳開始學(xué)習(xí)和掌握，圖22就是5AT89S51單片機的四十個引腳圖，從圖中可以看出單片機四十個引腳的各個名稱和功能。再根據(jù)各個引腳的介紹就可以基本熟練地掌握各個引腳的作用了。圖 22 AT89S51單片機的引腳圖 P0 口：P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／0 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時，每位能驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫“l(fā)”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(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在F1ash 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：Pl 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，Pl 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“l(fā)” ，通過內(nèi)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(nèi)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（IIL） 。在 Flash 編程和程序校驗期間,P1 接收低 8 位地址。部分端口還有第二功能,如表 21 所示。6表 21 P1口部分引腳的第二功能端口引腳 第二功能 MOSI(用于 ISP 編程) MISO(用于 ISP 編程) SCK (用于 ISP 編程)P2 口：P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／O 口，P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫“1” ，通過內(nèi)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(nèi)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（IIL） 。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)。Flash 編程或校驗時，P2 亦接收高位地址和其它控制信號。P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／0 口。P3 口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入“l(fā)”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。P3 口更重要的用途是它的第二功能，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。如下表 22 所示：表 22 P3 口的特殊功能端口引腳 第二功能 RXD (串行輸入口) TXD (串行輸出口) INT0 (外部中斷 0) INT1 (外部中斷 1) T0 (計時器 0 外部輸入) T1 (計時器 1 外部輸入) WR (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) RD (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)7RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時間將使單片機復(fù)位。WDT 溢出將使該引腳輸出高電平,設(shè)置 SFR AUXR 的DISRTO 位(地址 8EH)可打開或關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。8第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 方案比較（1）基于 NE555 的電子計時器采用動態(tài)顯示的方法來實現(xiàn) LED 顯示器的數(shù)字顯示。內(nèi)部主要采用了NE555 集成電路，實現(xiàn)其他的擴充功能。它體積小，無外觀修飾，完全裸露內(nèi)部元件，操作方便，便于安裝、拆卸與維修。NE555 是一種應(yīng)用特別廣泛的集成電路，屬于小規(guī)模的集成電路，在很多電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。NE555 的作用是用內(nèi)部的定時器來構(gòu)成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。NE555 內(nèi)部含有兩個電壓比較器，一個分壓器，一個 RS 觸發(fā)器，一個放電晶體管和一個功率輸出級。由 NE555 構(gòu)成的電子計時器，具有體積小，成本低，抗干擾能力強，面向控制等優(yōu)點。它廣泛應(yīng)用于各種繼電器，電磁開關(guān)，控制器，延時器，定時器等的時間測試。目前所使用的電秒表大多是指針式或集成電路型的，節(jié)后相對復(fù)雜，測試功能單一。（2）基于脈沖的電子計時器基于脈沖的電子計時器由計時電路、譯碼顯示電路、脈沖發(fā)生電路、校分電路、清零電路和報時電路這幾部分組成。脈沖發(fā)生電路為電子計時器提供計數(shù)脈沖，需要產(chǎn)生 1Hz 的脈沖信號。采用 NE555 集成電路和分頻器 CD4040 構(gòu)成脈沖發(fā)生器。NE555 定時器構(gòu)成多諧振蕩器，波形穩(wěn)定，上升沿和下降沿小，振幅大，占空比可調(diào)，而后通過 CD4040k 可以輸出 20～2 11Hz 幾種頻率供后面使用。計時電路采用二十進制加法計數(shù)器由 CD4518 實現(xiàn)。60 秒為 1 分，將分秒的個位、十位分別在七段數(shù)碼顯示器上顯示出來，從 0 分 0 秒到 59 分 59 秒，然后重新計數(shù)。9校分電路設(shè)計有一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打到高電位檔時，計數(shù)器正常計數(shù)；當(dāng)開關(guān)打到低電位檔時，分計數(shù)器進行快速校分（即分計數(shù)器可以不受秒計數(shù)器的進位信號控制，而通過 2Hz 頻率的校分信號進行校分） ，而秒計數(shù)器保持。在任何時候，撥動校分開關(guān)，可以進行快速校分。采用 74LS74 D 觸發(fā)器,由于D 觸發(fā)器的輸出端只在時鐘的上升沿變化，而其他時刻保持上一次的電平，故可以用其構(gòu)成防顫抖電路，在校分電路中有其應(yīng)用。（3）基于 AT89S51 單片機的電子計時器本次設(shè)計以 AT89S51 單片機為核心設(shè)計一個智能電子計時器，計時時間從000999 秒。本設(shè)計硬件部分包括電源電路、復(fù)位電路、按鍵電路、振蕩電路、數(shù)碼管顯示電路五部分電路，軟件程序部分有定時中斷程序、外部中斷程序、顯示子程序和延時子程序等。軟件仿真工具采用 Keil 軟件。硬件采用萬用板把元件焊接在一起從而實現(xiàn)預(yù)期的功能。該設(shè)計具有計時精確、使用方便、可以任意設(shè)定計時時間以及可以作籃球電子計時器用等優(yōu)點；但存在不能在高溫的環(huán)境下使用以及不穩(wěn)定等缺點，還有待改進。（4）綜合分析根據(jù)以上兩種方案可以看出基于 NE555 的電子計時器的設(shè)計具有體積小，無外觀修飾，完全裸露內(nèi)部元件，操作方便，便于安裝、拆卸與維修的優(yōu)點。但目前所使用的電秒表大多是指針式或集成電路型的,相對于數(shù)字電子計時器測試結(jié)果不準確,測試內(nèi)容單一，所以本次設(shè)計不適用這個設(shè)計?；诿}沖的電子計時器的設(shè)計采用 NE555 集成電路和分頻器 CD4040 構(gòu)成脈沖發(fā)生器兩個組合設(shè)計成的，設(shè)計比較復(fù)雜，操作也比較復(fù)雜，報時是每隔一秒都會報時，不適合家庭操作，這樣也就不適合本次設(shè)計。所以綜合以上分析還是基于 AT89S51 單片機的電子計時器的方案更加適合，簡單易操作、多功10能而且時間可以任意設(shè)定。第三章開始將仔細介紹這次設(shè)計的軟件和硬件設(shè)計以及調(diào)試等內(nèi)容。 功能設(shè)計此電子計時器系統(tǒng)是采用 AT89S51 單片機為核心元件，結(jié)合數(shù)碼管、晶振、二極管、按鍵等元件構(gòu)成一個簡易的電子計時器器。利用了單片機的振蕩電路、按鍵復(fù)位電路、時鐘電路、定時中斷等電路，實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的功能。本次設(shè)計的電子計時器具有實時顯示及定時的功能，能有多種用處。比如：該電子計時器應(yīng)具有基本倒時功能；具有啟動，暫停復(fù)位功能；時間可以任意調(diào)整；時間用數(shù)碼顯示，初始值為 000 秒，最大值為 999S 掃描時間間隔為 1S 還可以作為籃球計分表使用。 功能實現(xiàn)流程本課題利用AT8S51單片機及其豐富的外圍接口實現(xiàn)了計時系統(tǒng)的設(shè)計，該電子計時器增加了新功能、提高了系統(tǒng)的可靠性、簡化了電路結(jié)構(gòu)、節(jié)約了成本，使用方便,只需要按加減按鈕設(shè)定一個時間，最后按下確認按鈕即可，到時會自動中斷，停止工作，是一個實用的工程設(shè)計，下圖31是硬件的實現(xiàn)流程圖：11 是圖 31 功能實現(xiàn)流程圖本次設(shè)計的攪拌機智能電子計時器就是本著智能簡單方便的原則，所以功能實現(xiàn)非常簡單，只要按加減鍵設(shè)定時間然后按確認鍵就可以了，時間到時就會自動停止。開始設(shè)定時間確認計時完成復(fù)位重新設(shè)定時間完成否12第四章 硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是單片機在發(fā)揮具體測控功能時所必須的組成部分。單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)方框圖，如圖 41 所示。 圖41 單片機最小系統(tǒng)應(yīng)用框圖(a)復(fù)位電路單片機在開機時都需要復(fù)位，以便 CPU 及其他功能部件都處于一個確定的13初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機復(fù)位電路工作原理:當(dāng)通電瞬間穩(wěn)壓電源給電容充電。RESET 為復(fù)位輸入端,當(dāng) RESET 引腳持續(xù)兩個機器周期以上的高電平時,使單片機完成復(fù)位操作，隨著電容充電結(jié)束,將使電容與電阻之間將呈現(xiàn)低電平,單片機復(fù)位結(jié)束。復(fù)位操作的主要功能是把 PC 初始化為0X0000，使單片機 程序存儲器從 0X0000 單元開始執(zhí)行程序。本次設(shè)計以單片機 AT89S51 作為主控芯片，控制整個電路的運行。采用AT89S51 上的復(fù)位引腳。單片機外圍需要一個復(fù)位電路，復(fù)位電路的功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤消復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)位。該設(shè)計采用含有二極管的復(fù)位電路，復(fù)位電路可以有效的解決電源毛刺和電源緩慢下降（電池電壓不足）等引起的問題，在電源電壓瞬間下降時可以使電容迅速放電，一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復(fù)位。復(fù)位電路的設(shè)計圖如圖 42 所示：圖 42 單片機復(fù)位電路圖(b)晶振電路本設(shè)計選擇的方案中采用的是內(nèi)部振蕩方式。采用內(nèi)部方式時在XTAL1和14XTAL2引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器，如圖43所示。圖中CC2起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。振蕩頻率的選擇范圍為1MHz～12MHz。圖43 晶振電路圖 電子計時的功能模塊用 P0 口、P1 口、P2 口分別連接三個顯示管；P3 口的 、分別連接加 1 鍵、減 1 鍵、確定鍵；復(fù)位引腳連接復(fù)位按鈕。如圖 44 所示：~~~AT89S51RST~數(shù)碼管一數(shù)碼管二數(shù)碼管三按鍵模塊繼電器模塊復(fù)位模塊圖 44 計時繼電器的功能框圖15 繼電器模塊現(xiàn)代自動控制設(shè)備中，都存在一個電子電路與電氣電路的互相連接問題，一方面要使電子電路的控制信號能夠控制電氣電路的執(zhí)行元件（電動機，電磁鐵，電燈等） ，另一方面又要為電子線路的電氣電路提供良好的電隔離，以保護電子電路和人身的安全。電子繼電器便能完成這一橋梁作用。繼電器電路中一般都要在繼電器的線圈兩頭加一個二極管以吸