【文章內容簡介】 可靠性。這些可靠性的獲得除了依靠單片機芯片本身的高可靠性以及應用有最少的聯(lián)接外，還可以方便地采用軟、硬件技術。?、巯到y(tǒng)擴展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，應用系統(tǒng)有較高的軟、硬件利用系數(shù)?！、苡捎跇嫵傻膽孟到y(tǒng)是一個計算機系統(tǒng)，相當多的測、控功能由軟件實現(xiàn)，故具有柔性特征，不須改變硬件系統(tǒng)就能適當?shù)馗淖兿到y(tǒng)功能。有優(yōu)異的性能、價格比。綜上各方案所述,對此次作品的方案選定: 采用 C52 作為主控制系統(tǒng)。 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描作為顯示。二、系統(tǒng)的硬件設計與實現(xiàn)1. 電路設計框圖： ：(1)控制模塊AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插芯片,有四個 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（P0、PPP3），每一條 I/O 線都能獨立地作輸出或輸入。如圖所示。(2)結構按功能分為 8 部分：CUP，程序存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，時鐘電路，串行口，并行 I/OAT89C52主控制模 塊時鐘模塊LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示模塊鍵盤模塊10口，中斷系統(tǒng)，定時/計數(shù)器。(1)源及時鐘引腳Vcc：接+5V 電源Vss：接地XTAL1 和 XTAL2：時鐘引腳，外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此兩引腳端用于外接石英晶體和微調電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。(2）控制引腳RST/Vpq：RST 是復位信號輸入端，Vpd 是備用電源輸入端。當 RST 輸入端保持 2 個機器周期以上高電平時，單片機完成復位初始化操作。當主電源 Vcc 發(fā)生故障而突然下降到一定低電壓或斷電時，第 2 功能 Vpd 將為片內RAM 提供電源以保護片內 RAM 中的信息不丟失。ALE/PROG：地址鎖存允許信號輸入端。在存取外存儲器時，用于鎖存低 8 位地址信號。當單片機正常工作后，ALE 端就周期性地以時鐘振蕩頻率的 1/6 固定頻率向外輸出正脈沖信號。此引腳的第 2 功能 PROG 是對片內帶有 4K 字節(jié) EPROM 的 8751 固外程序時，作為編程脈沖輸入端。PSEN：程序存儲器允許輸出端。當片外程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。CPU從外部程序存儲器取指令時，PSEN 信號會自動產生負脈沖，作為外部程序存儲器的選通信號。EA/Vpp：程序存儲器地址允許輸入端。當 EA 為高電平時，CPU 執(zhí)行片內程序存儲器指令，但當 PC 中的值超過 0FFFH 時，將自動轉向執(zhí)行片外程序存儲器指令；當 EA 為低電平時，CPU 只執(zhí)行片外程序存儲器指令。(3）I/O 口引腳~:P0 口 8 位雙向 I/O 口；~:P1 口 8 位準雙向 I/O 口；~:P2 口 8 位準雙向 I/O 口；~:P3 口 8 位準雙向 I/O 口。3．片外總線結構分為三部分：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；時鐘電路由 DS1302 提供，它是一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實時時鐘電路，它11可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為～。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。DS1302 內部有一個 31*8 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器?？僧a生年、月、日、周日、時、分、秒，具有使用壽命長，精度高和低功耗等特點，同時具有掉電自動保存功能；溫度的采集由 DS18B20 構成；顯示部份由 4 個數(shù)碼管，74ls1374ls47 譯碼器構成。使用動態(tài)掃描顯示方式對數(shù)字的顯示。4. 單元電路的設計:（1）控制模塊的設計：① 單片機原理單片機就是簡化的微型計算機。CPU 中本身自帶存儲器 ROM 和 RAM。CPU 片內也有總線。IC（集成電路）技術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，片外存儲器等等。 將單片機 CPU（比如 51 系列），晶振，存儲器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴展芯片，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。這樣才是一個完整的單片（做在一塊 PCB 板上）的微型計算機。 AT89S52 單片機為 40 引腳雙列直插芯片,有四個 I/O 口 P0,P1,P2,P3, MCS51 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（P0、PPP3） ，每一條 I/O 線都能獨立地作輸出或輸入。單片機的最小系統(tǒng)如下圖所示,18 引腳和 19 引腳接時鐘電路,XTAL1 接外部晶振和微調電容的一端,在片內它是振蕩器倒相放大器的輸入,XTAL2 接外部晶振和微調電容的另一端, 9 引腳為復位輸入端,接上電容,電阻及開關后夠上電復位電路,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 8 位的微處理器(CPU)（2）片內數(shù)據(jù)存儲器 RAM(128B/256B)（3）片內程序存儲器 ROM/EPROM(4kB/8kB)（4）4 個 8 位并行 I/O 拉口 P0P3,每個口既可以作輸入也可以作輸出（5）2 個 16 位定時器/計數(shù)器（6）5 個中斷源的中斷控制系統(tǒng)（7）1 個全雙工的串行 I/O 接口（8）片內時鐘振蕩器（2）模塊器件 ①74LS164它是個串入并出的 8 位移位寄存器，它常用于單片機系統(tǒng)中，下面結束一下這個元件的基本知識：74LS164 引腳圖1374LS164_內部功能圖74LS164_邏輯符合表串行輸入帶鎖存 時鐘輸入,串行輸入帶緩沖 異步清除 最高時鐘頻率可高達 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）電路模塊的設計圖2 示出 DS1302 的引腳排列，其中 Vcc1 為后備電源，Vcc2 為主電源。在主電源關閉的情況下，也能保持時鐘的連續(xù)運行。DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當 Vcc2 大于 Vcc1+ 時，Vcc2 給 DS1302 供電。當 Vcc2 小于 Vcc1 時，DS1302由 Vcc1 供電。X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。RST 是復位/片選線，通過把 RST 輸入驅動置高電平來啟動所有的數(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 RST 為高電平時，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對 DS1302 進行操作。如果在傳送過程中 RSTS 置為低電平，則會終止此次數(shù)據(jù)傳送，I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電動行時，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，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時鐘芯片 DS1302 的工作原理：DS1302 在每次進行讀、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 DS1302 進行讀寫數(shù)據(jù)。對于位 6，若對程序進行讀/寫時 RAM=1，對時間進行讀/寫時，CK=0。位 1 至位 5 指操作單元的地址。位 0是讀/寫操作位，進行讀操作時，該位為 1；該位為 0 則表示進行的是寫操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入/輸出的。表 6 為 DS1302 的日歷、時間寄存器內容：“CH”是時鐘暫停標志位，當該位為 1 時，時鐘振蕩器停止，DS1302 處于低功耗狀態(tài)；當該位為 0時，時鐘開始運行。 “WP”是寫保護位，在