【文章內(nèi)容簡介】 024MHz； ? ?◆2 個(gè)串行中斷；? ?◆ 可編程 UART 串行通道； ? ?◆2 個(gè)外部中斷源； ? ?◆ 共 8 個(gè)中斷源； ? ?◆2 個(gè)讀寫中斷口線； ? ?◆3 級加密位； ? ?◆ 低功耗空閑和掉電模式； ?◆ 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；（3）8051 單片機(jī)的引腳功能MCS51 系列單片機(jī)一般采用 40 個(gè)引腳，雙列直插式封裝，用 HMOS 工藝制造，其外部引腳排列如圖 32 所示。其中，各引腳的功能為:7? 圖 32 STC89C52 引腳圖① 主電源引腳VCC（40 腳），接＋5V 電源正端；GND（20 腳），接＋5V 電源地端；② 外接晶體或外部振蕩器引腳XTAL1（19 腳），接外部晶振的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器 的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接 地。XTAL2（18 腳），接外部晶振的另一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至反相放大器的輸出端和 內(nèi)部時(shí)鐘電路的輸入端。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此腳接外部振蕩器的輸出端。③ 控制信號(hào)線RESET（9 腳），復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位/掉電時(shí)內(nèi)部 RAM 的備用電源輸入端。ALE（30 腳），地址鎖存允許/編程脈沖輸入，用 ALE 鎖存從 P0 口輸出的低 8位地址。在對片內(nèi) EPROM 編程時(shí)，編程脈沖由此輸入。PSEN（29 腳），外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低電平有效。 EA（31 腳）,訪問外部存儲(chǔ)器允許/編程電壓輸入。EA 為高電平時(shí)，訪問內(nèi)部存 儲(chǔ)器；低電平時(shí)，訪問外部存儲(chǔ)器。④ 多功能 I/O 口引腳8051 單片機(jī)設(shè)有 4 個(gè)雙向 I/O 口（P0、PPP3），每一組 I/O 口線都可以獨(dú)立地用作輸入或輸出口，其中：P0 口（32～39 腳）——雙向口（三態(tài)），可作為輸入/輸出口，可驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL 門電路。實(shí)際應(yīng)用中常作為分時(shí)使用的地址/數(shù)據(jù)總線口，對外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址時(shí)低 8 位地址與數(shù)據(jù)總線分時(shí)使用 P0 口：先送低 8 位地址信號(hào)到 P0 口，由地址鎖存信號(hào) ALE 的下降沿將地址信號(hào)鎖存到地址鎖存器后，再作為數(shù)據(jù)總線的口線對數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或輸出。 P1 口（1～8 腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。用作輸入線時(shí)，口鎖存器必須由單片機(jī)先寫入“1”，每一位都可編程為輸入或輸出 線。 P2 口（21～28）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。可作為輸入/輸出口，實(shí)際應(yīng)用中一般作為地址總線的高 8 位，與 P0 口一起組成 16位地址總線，用于對外部存儲(chǔ)器的接口電路進(jìn)行尋址。 P3 口（10～17 腳）——準(zhǔn)雙向口（三態(tài)），可驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 門電路。雙功能口，作為第一功能使用時(shí)，與 P1 口一樣；作為第二功能使用時(shí)，每一位都有特定用途，其特殊用途如表 所示：表 P3 口第二用途8 最小系統(tǒng)電路STC89C52 的最小系統(tǒng)如圖 33 所示，整個(gè)最小系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，晶振電路部分、復(fù)位電路部分、電源電路等三個(gè)部分組成。晶振電路包括 2 個(gè) 30pF 的電容 C2 和 C3，以及 12M 的晶振 X1。電容的作用在這里是起振作用，幫助晶振更容易的起振，取值范圍是 1533pF。晶振的取值也可以是24M，晶振的取值越高，單片機(jī)的執(zhí)行速度越快。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的時(shí)候，晶振部分越靠近單片機(jī)越好。單片機(jī)復(fù)位電路就好比電腦的重啟部分，當(dāng)電腦在使用中出現(xiàn)死機(jī)，按下重啟按鈕電腦內(nèi)部的程序從頭開始執(zhí)行。單片機(jī)也一樣，當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序跑飛的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。復(fù)位電路由 10uF 的極性電容 C1 和 10K 的電阻 R4 構(gòu)成。利用電容電壓不能突變的性質(zhì),可以知道,當(dāng)系統(tǒng)一上電，RESET 腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的 RC 值來決定。典型的 51 單片機(jī)當(dāng) RESET 腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以適當(dāng)組合 RC 的取值就可以保證可靠的復(fù)位。在電路圖中，電容的的大小是 10uF，電阻的大小是 10k。所以根據(jù)公式，可以算出電容充電到電源電壓的 倍（單片機(jī)的電源是 5V，所以充電到 倍即為 ），需要的時(shí)間是 10K10UF=。也就是說在電腦啟動(dòng)的 內(nèi)，電容兩端的電壓時(shí)在 增加，這個(gè)時(shí)候 RESET 引腳所接收到的電壓是 。在 5V 正常工作的 51單片機(jī)中小于 的電壓信號(hào)為低電平信號(hào)，而大于 的電壓信號(hào)為高電平信號(hào)。所以在開機(jī) 內(nèi)，單片機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位（RESET 引腳接收到的高電平信號(hào)時(shí)間為 左右）。最后一個(gè)是電源部分，采用 5V 的 USB 直接供電，可采用手機(jī)充電器、電腦 USB 口、移動(dòng)電源等設(shè)備進(jìn)行供電。此外，除了單片機(jī)最小系統(tǒng)的 3 個(gè)部分之外，這里還多了一些外部電路。端口引腳 第二功能 注 釋 RXD 串行口數(shù)據(jù)接收端 TXD 串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端 /INT0 外中斷請求 0 /INT1 外中斷請求 1 T0 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 T1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 外部計(jì)數(shù)信號(hào)輸入 /WR 外部 RAM 寫選通信號(hào)輸出 /RD 外部 RAM 讀選通信號(hào)輸出9P102345678REST/XDINWALGVCUMpFuKHBY由于 STC89C52 的 P0 口是漏極開路輸出，因此在 P0 口接了一個(gè) 10K 的排阻 R1，使得 P0 口可以作為普通的 I/O 口使用，本設(shè)計(jì)用 P0 口來做液晶的數(shù)據(jù)口。特別注意的是，對于 31 腳(EA),當(dāng)接高電平時(shí),單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部 ROM 的0000H 開始執(zhí)行；當(dāng)接低電平時(shí),復(fù)位后直接從外部 ROM 的 0000H 開始執(zhí)行。由于我們的程序存儲(chǔ)在了單片機(jī)內(nèi)部，所以 EA 要接高電平，保證單片機(jī)是從內(nèi)部讀取程序去執(zhí)行的。圖 33 單片機(jī)最小系統(tǒng) HCSR04 模塊 HCSR04 簡介超聲波模塊采用現(xiàn)成的ＨＣ－ＳＲ０４超聲波模塊，該模塊可提供 2cm400cm 的非接觸式距離感測功能，測距精度可達(dá)高到 3mm。模塊包括超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路?；竟ぷ髟恚翰捎?IO 口 TRIG 觸發(fā)測距，給至少 10us 的高電平信號(hào)。模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40khz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過 IO 口 ECHO 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間。測試距離=(高電平時(shí)間*聲速(340M/S))/2。實(shí)物如下圖 4。其中 VCC 供 5V 電源，GND 為地線，TRIG 觸發(fā)控制信號(hào)輸入，ECHO 回響信號(hào)輸出等四支線。圖 4 超聲波模塊實(shí)物圖10超聲波探測模塊 HCSR04 的使用方法如下：IO 口觸發(fā)，給 Trig 口至少 10us 的高電平，啟動(dòng)測量；模塊自動(dòng)發(fā)送 8 個(gè) 40Khz 的方波，自動(dòng)檢測是否有信號(hào)返回；有信號(hào)返回，通過 IO 口 Echo 輸出一個(gè)高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，測試距離=（高電平時(shí)間*340）/ 2，單位為 m。程序中測試功能主要由兩個(gè)函數(shù)完成。 實(shí)現(xiàn)中采用定時(shí)器 0 進(jìn)行定時(shí)測量，8 分頻，TCNTT0 預(yù)設(shè)值 0XCE，當(dāng) timer0 溢出中斷發(fā)生 2500 次時(shí)為 125ms，計(jì)算公式為（單位：ms）：T = （定時(shí)器 0 溢出次數(shù) * （0XFF 0XCE））/ 1000 其中定時(shí)器 0 初值計(jì)算依據(jù)分頻不同而有差異。 超聲波的特性聲音是與人類生活緊密相關(guān)的一種自然現(xiàn)象。當(dāng)聲的頻率高到超過人耳聽覺的頻率極限(根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，取整數(shù)為 20220 赫茲)時(shí)，人們就會(huì)覺察不出周圍聲的存在，因而稱這種高頻率的聲為“超”聲。人的聽覺范圍如圖 5 所示。圖 5 人的聽覺范圍 超聲波的特性有：（1）束射特性由于超聲波的波長短，超聲波射線可以和光線一樣，能夠反射、折射，也能聚焦，而且遵守幾何光學(xué)上的所有定律。即超聲波射線從一種物質(zhì)表面反射時(shí)，入射角等于反射角，當(dāng)射線透過一種物質(zhì)進(jìn)入另一種密度不同的物質(zhì)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生折射現(xiàn)象，也就11是要改變它的傳播方向，兩種物質(zhì)的密度差別愈大，則折射率也愈大。（2）吸收特性聲波在各種介質(zhì)中傳播時(shí)，隨著傳播距離的增加，其強(qiáng)度會(huì)逐漸減弱，這是因?yàn)榻橘|(zhì)要吸收掉它的部分能量。對于同一介質(zhì)，聲波的頻率越高，介質(zhì)吸收就越強(qiáng)。對于一個(gè)頻率一定的聲波，在氣體中傳播時(shí)吸收尤為歷害，在液體中傳播時(shí)吸收就比較弱，在固體中傳播時(shí)吸收是最小的。（3）超聲波的能量傳遞特性超聲波之所以能在各個(gè)工業(yè)部門中得到廣泛的應(yīng)用，主要原因還在于比聲波具有強(qiáng)大得多的功率。為什么有這么強(qiáng)大的功率呢?因?yàn)楫?dāng)聲波進(jìn)入某一介質(zhì)中時(shí)，由于聲波的作用使物質(zhì)中的分子也隨之振動(dòng)，振動(dòng)的頻率和聲波頻率—樣，分子振動(dòng)的頻率決定了分子振動(dòng)的速度。頻率愈高速度愈大。物資分子由于振動(dòng)所獲得的能量除了與分子本身的質(zhì)量有關(guān)外，主要是由分子的振動(dòng)速度的平方?jīng)Q定的,所以如果聲波的頻率愈高，也就是物質(zhì)分子愈能得到更高的能量。超聲波的頻率比普通聲波要高出很多，所以它可以使物質(zhì)分子獲得很大的能量；換句話來說，超聲波本身就可以供給物質(zhì)分子足夠大的功率。 （4）超聲波的聲壓特性當(dāng)聲波進(jìn)入某物體時(shí),由于聲波振動(dòng)使物質(zhì)分子相互之間產(chǎn)生壓縮和稀疏的作用，將使物質(zhì)所受的壓力產(chǎn)生變化。由于聲波振動(dòng)引起附加壓力現(xiàn)象叫聲壓作用。 超聲波換能器完成產(chǎn)生超聲波和接收超聲波這種功能的裝置就是超聲波傳感器，習(xí)慣上稱為超聲換能器，或者超聲波探頭。超聲波探頭主要由壓電晶片組成，既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。小功率超聲探頭多用作探測方面。它有許多不同的結(jié)構(gòu)，可分直探頭（縱波）、斜探頭（橫波）、表面波探頭（表面波）、蘭姆波探頭（蘭姆波）、雙探頭（一個(gè)探頭反射、一個(gè)探頭接收）等?！　〕曁筋^的核心是其塑料外套或者金屬外套中的一塊壓電晶片。構(gòu)成晶片的材料可以有許多種。由于晶片的大小，如直徑和厚度也各不相同，因此每個(gè)探頭的性能都是不同的，我們使用前必須預(yù)先了解清楚該探頭的性能參數(shù)。超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)包括：（1）工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高?！　。?）工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長時(shí)間地工作而不失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷設(shè)備?！　。?）靈敏度。主要取決于制造晶片本身。機(jī)電耦合系數(shù)大，靈敏度高。12人類能聽到的聲音頻率范圍為：20Hz～20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即 20Hz 以下頻率的聲音稱為低頻聲波，20kHz