【文章內(nèi)容簡介】 賴CPU、存儲(chǔ)器等單一器件發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)、三網(wǎng)融合、多屏互動(dòng)、智能終端帶來了多重市場空間，商業(yè)模式不斷創(chuàng)新為市場注入新活力。目前我國集成電路產(chǎn)業(yè)已具備一定基礎(chǔ)，多年來我國集成電路產(chǎn)業(yè)所聚集的技術(shù)創(chuàng)新活力、市場拓展能力、資源整合動(dòng)力以及廣闊的市場潛力，為產(chǎn)業(yè)在未來5年～10年實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展、邁上新的臺(tái)階奠定了基礎(chǔ)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們了解了2款芯片，AT89C51和AT89C52。下面是2款芯片的簡介:AT89C51：是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。主要功能特性：1) 與MCS51 兼容；2) 4K字節(jié)可編程FLASH存儲(chǔ)器；3) 全靜態(tài)工作：0Hz24MHz；4) 1288位內(nèi)部RAM；5) 兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；6) 5個(gè)中斷源；7) 可編程串行通道；8) 低功耗的閑置和掉電模式；9) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。AT89C52：是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。主要功能特性：1) 兼容MCS51指令系統(tǒng)；2) 8kB可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM；3) 32個(gè)雙向I/O口；4) 256x8bit內(nèi)部RAM；5) 3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；6) 時(shí)鐘頻率024MHz；7) 2個(gè)串行中斷，可編程UART串行通道；8) 2個(gè)外部中斷源，共8個(gè)中斷源；9) 2個(gè)讀寫中斷口線，3級(jí)加密位；10) 低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 結(jié)論我們通過集成電路和2款單片機(jī)的屬性和優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，我們覺得AT89C51單片機(jī)芯片更加適合本次實(shí)驗(yàn)的中心控制芯片。第3章 硬件設(shè)計(jì) 硬件結(jié)構(gòu)圖31是以AT89C51單片機(jī)為核心的音樂播放器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)主要是由復(fù)位電路、按鍵電路、時(shí)鐘電路、中心模塊、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)等組成。其工作原理為：此音樂播放器，有三個(gè)按鍵及控制按鈕：播放/暫停、下一曲、上一曲；通過控制按鈕控制單片機(jī)，播放所要求的音樂，并通過放大電路和喇叭輸出聲音。圖31 硬件結(jié)構(gòu)圖 中心控制模塊 中控采用的是AT89C51芯片，下面是AT89C51的引腳圖：第3章 硬件設(shè)計(jì)圖32 AT89C51引腳圖各端口作用： P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。 P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。 引腳號(hào)第二功能 l T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 l T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） l MOSI（在系統(tǒng)編程用） l MISO（在系統(tǒng)編程用） l SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3口亦作為AT89C52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。 端口引腳第二功能 l RXD(串行輸入口) l TXD(串行輸出口) l INTO(外中斷0) l INT1(外中斷1) l TO(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0) l T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) l WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通) l RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通) 此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 RST——復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對(duì)FLASH存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對(duì)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，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。PSEN——程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。EA/VPP——外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。FLASH存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 電源模塊對(duì)于一個(gè)電子系統(tǒng)來說，電源部分的設(shè)計(jì)越發(fā)重要。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的電子系統(tǒng)，要認(rèn)真的分析它的電源需求。不僅僅是關(guān)心輸入電壓，輸出電壓和電流，還要考慮到總的功率，電源實(shí)現(xiàn)的效率，電源部分對(duì)負(fù)載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力，關(guān)鍵器件對(duì)電源波動(dòng)的容忍范圍以及相應(yīng)的允許的電源紋波，還有散熱問題等等。本次設(shè)計(jì)基于AT89C51功率因數(shù)測量系統(tǒng)中使用到咯+5V的電源，電源設(shè)計(jì)的原理圖如下。電路中使用到的芯片是7805，7805是穩(wěn)壓芯片，好處是應(yīng)用比較簡單，只需要接上幾個(gè)電容就可以使用了。第3章 硬件設(shè)計(jì)圖33 電源電路圖 控制電路控制電路，、。當(dāng)電鍵按下時(shí)接口接低電平，實(shí)現(xiàn)對(duì)音樂播放器的控制。鍵1連通實(shí)現(xiàn)上一曲更換，鍵二連通實(shí)現(xiàn)下一曲更換，鍵三連通實(shí)現(xiàn)開始暫停操作。 復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號(hào)。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)才撤銷復(fù)位信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位。復(fù)位電路采用RC充電電路組成上電復(fù)位單片機(jī)電路，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，在上電初期，電容C充電，使復(fù)位腳持續(xù)高電平，當(dāng)C充電到達(dá)一定程度復(fù)位腳電位會(huì)慢慢變低，最后被電阻R完全拉低，高電平復(fù)位的時(shí)間由充電的時(shí)間決定，充電時(shí)間又由R與C的阻值和容值之積決定。一旦單片機(jī)復(fù)位腳拉低后就一直都低電平，只有下電后再上電才重新開始復(fù)位過程。電路圖如下所示：圖34 復(fù)位電路圖 電路設(shè)計(jì)所需要的器件表31 電路設(shè)計(jì)器件表類別序號(hào)型號(hào)數(shù)量（單位）用途電源178051個(gè)系統(tǒng)電源IC芯片2AT89c511片CPU3LM3861片實(shí)時(shí)時(shí)鐘日歷芯片電容430pF2個(gè)單片機(jī)時(shí)鐘震蕩電路510μF1個(gè)復(fù)位電路61個(gè)7470μF1個(gè)822μF1個(gè)947μF1個(gè)101個(gè)11100μF1個(gè)晶振1212MHz1支電阻131支141KΩ2支復(fù)位電路1510KΩ1支限壓保護(hù)16470Ω1支喇叭