【文章內(nèi)容簡介】 可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機(jī)芯片本身的高可靠性以及應(yīng)用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術(shù)?！、巯到y(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，應(yīng)用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)?！、苡捎跇?gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測、控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當(dāng)?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。有優(yōu)異的性能、價(jià)格比。綜上各方案所述,對(duì)此次作品的方案選定: 采用 C52 作為主控制系統(tǒng)。 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描作為顯示。二、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1. 電路設(shè)計(jì)框圖： ：(1)控制模塊AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（P0、PPP3），每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。如圖所示。(2)結(jié)構(gòu)按功能分為 8 部分：CUP，程序存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，時(shí)鐘電路，串行口，并行 I/OAT89C52主控制模 塊時(shí)鐘模塊LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊10口，中斷系統(tǒng)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器。(1)源及時(shí)鐘引腳Vcc：接+5V 電源Vss：接地XTAL1 和 XTAL2：時(shí)鐘引腳，外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。(2）控制引腳RST/Vpq：RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，Vpd 是備用電源輸入端。當(dāng) RST 輸入端保持 2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成復(fù)位初始化操作。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時(shí)，第 2 功能 Vpd 將為片內(nèi)RAM 提供電源以保護(hù)片內(nèi) RAM 中的信息不丟失。ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。在存取外存儲(chǔ)器時(shí)，用于鎖存低 8 位地址信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)正常工作后，ALE 端就周期性地以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 固定頻率向外輸出正脈沖信號(hào)。此引腳的第 2 功能 PROG 是對(duì)片內(nèi)帶有 4K 字節(jié) EPROM 的 8751 固外程序時(shí)，作為編程脈沖輸入端。PSEN：程序存儲(chǔ)器允許輸出端。當(dāng)片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，低電平有效。CPU從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，PSEN 信號(hào)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生負(fù)脈沖，作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/Vpp：程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng) EA 為高電平時(shí)，CPU 執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng) PC 中的值超過 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令；當(dāng) EA 為低電平時(shí)，CPU 只執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。(3）I/O 口引腳~:P0 口 8 位雙向 I/O 口；~:P1 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口；~:P2 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口；~:P3 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。3．片外總線結(jié)構(gòu)分為三部分：數(shù)據(jù)總線 Data Bus(DB）,地址總線 Address Bus (AB）,控制總線 Control Bus(CB).本電路是由 AT89C52 單片機(jī)為控制核心，具有在線編程功能，低功耗，能在 3V 超低壓工作；時(shí)鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它11可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為～。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31*8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器?？僧a(chǎn)生年、月、日、周日、時(shí)、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點(diǎn)，同時(shí)具有掉電自動(dòng)保存功能；溫度的采集由 DS18B20 構(gòu)成；顯示部份由 4 個(gè)數(shù)碼管，74ls1374ls47 譯碼器構(gòu)成。使用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式對(duì)數(shù)字的顯示。4. 單元電路的設(shè)計(jì):（1）控制模塊的設(shè)計(jì)：① 單片機(jī)原理單片機(jī)就是簡化的微型計(jì)算機(jī)。CPU 中本身自帶存儲(chǔ)器 ROM 和 RAM。CPU 片內(nèi)也有總線。IC（集成電路）技術(shù)是將電路通過特殊工藝做在一塊硅基片上封裝成芯片，比如CPU，片外存儲(chǔ)器等等。 將單片機(jī) CPU（比如 51 系列），晶振，存儲(chǔ)器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴(kuò)展芯片，接口等通過 PCB 工藝（比如 SMT 貼片，或者插裝）做在環(huán)氧樹脂板上。這樣才是一個(gè)完整的單片（做在一塊 PCB 板上）的微型計(jì)算機(jī)。 AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳雙列直插芯片,有四個(gè) I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機(jī)共有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（P0、PPP3） ，每一條 I/O 線都能獨(dú)立地作輸出或輸入。單片機(jī)的最小系統(tǒng)如下圖所示,18 引腳和 19 引腳接時(shí)鐘電路,XTAL1 接外部晶振和微調(diào)電容的一端,在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2 接外部晶振和微調(diào)電容的另一端, 9 引腳為復(fù)位輸入端,接上電容,電阻及開關(guān)后夠上電復(fù)位電路,20 引腳為接地端,40 引腳為電源端. 如圖1 所示12圖1 主控制系統(tǒng)（1）一個(gè) 8 位的微處理器(CPU)（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM(128B/256B)（3）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM/EPROM(4kB/8kB)（4）4 個(gè) 8 位并行 I/O 拉口 P0P3,每個(gè)口既可以作輸入也可以作輸出（5）2 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（6）5 個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)（7）1 個(gè)全雙工的串行 I/O 接口（8）片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器（2）模塊器件 ①74LS164它是個(gè)串入并出的 8 位移位寄存器，它常用于單片機(jī)系統(tǒng)中，下面結(jié)束一下這個(gè)元件的基本知識(shí)：74LS164 引腳圖1374LS164_內(nèi)部功能圖74LS164_邏輯符合表串行輸入帶鎖存 時(shí)鐘輸入,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時(shí)鐘頻率可高達(dá) 36Mhz 功耗：10mW/bit 74 系列工作溫度： 0176。C to 70176。C Vcc 最高電壓：7V 輸入最高電壓：7V 高電平：－ 低電平：8mA（3）電路模塊的設(shè)計(jì)圖2 示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源，Vcc2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1+ 時(shí)，Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)，DS1302由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復(fù)位/片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。RST 輸入有兩種功能：首先，RST 接通控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RSTS 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動(dòng)行時(shí)，在 Vcc 大于等于 之前，RST 必須保持低電平。中有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST置為高電平，I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入端（雙向） 。SCLK 始終是輸入端。14 圖2 DS1302 的引腳圖（4）電路原理及說明①時(shí)鐘芯片 DS1302 的工作原理：DS1302 在每次進(jìn)行讀、寫程序前都必須初始化，先把 SCLK 端置 “0”，接著把 RST端置“1” ，最后才給予 SCLK 脈沖；讀/寫時(shí)序如下圖 4 所示。圖 5 為 DS1302 的控制字，此控制字的位 7 必須置 1，若為 0 則不能把對(duì) DS1302 進(jìn)行讀寫數(shù)據(jù)。對(duì)于位 6，若對(duì)程序進(jìn)行讀/寫時(shí) RAM=1，對(duì)時(shí)間進(jìn)行讀/寫時(shí)，CK=0。位 1 至位 5 指操作單元的地址。位 0是讀/寫操作位，進(jìn)行讀操作時(shí)，該位為 1；該位為 0 則表示進(jìn)行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表 6 為 DS1302 的日歷、時(shí)間寄存器內(nèi)容：“CH”是時(shí)鐘暫停標(biāo)志位，當(dāng)該位為 1 時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當(dāng)該位為 0時(shí)，時(shí)鐘開始運(yùn)行。 “WP”是寫保護(hù)位，在