【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇，在本設(shè)計(jì)電路中選用了12MHz。電容取20PF左右。機(jī)器周期＝12時(shí)間周期，如12MHz的機(jī)器周期為1微秒。⑷ 控制或復(fù)位引腳RESET 此腳為高電平時(shí)（約2個(gè)機(jī)器周期）可將單片機(jī)復(fù)位。RST/VPD——當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后，P0～P3輸出高電平；SP寄存器為07H；其它寄存器全部清0；不影響RAM狀態(tài)。如圖34所示。 圖34 按鍵電平復(fù)位　 AT89SXX系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了ISP下載功能，故而取代了89CXX系列的下載方式，也是因?yàn)檫@樣，ATMEL公司已經(jīng)停止生產(chǎn)89CXX系列的單片機(jī)，現(xiàn)在市面上的AT89CXX多是停產(chǎn)前的庫存產(chǎn)品。 AT89S52的編程方法 編程前，須按編程模式表設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)；順序如下：⑴ 在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。⑵ 在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。⑶ 激活相應(yīng)的控制信號(hào)。⑷ 將EA/Vpp端加上+12V編程電壓。⑸ 每對(duì)Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序機(jī)密位，加上一個(gè)ALE/PROG編程脈沖。每個(gè)字節(jié)寫入周期是自身定時(shí)的，大多數(shù)約為50us。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)①—⑤步驟，直到全部文件編程結(jié)束。單片機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向：?jiǎn)纹瑱C(jī)是為了工業(yè)控制需要滿足而誕生的，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小，功能多、價(jià)格低、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了工業(yè)控制，智能化儀表，通訊，家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件。由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫，強(qiáng)電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體，在太空中工作的單片機(jī)控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，這決定了單片機(jī)CPU于通用微機(jī)CPU具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向：(1) 可靠性高；(2) 控制功能往往很強(qiáng)，數(shù)值計(jì)算交叉；(3) 指令系統(tǒng)比通用微處理器慢的多；(4) X系列芯片取代；(5) 抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬。 其它器件簡(jiǎn)介 鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。編碼鍵盤是較多按鍵（20個(gè)以上）和專用驅(qū)動(dòng)芯片的組合，當(dāng)按下某個(gè)按鍵時(shí)，它能夠處理按鍵抖動(dòng)、連擊等問題，直接輸出按鍵的編碼，無需系統(tǒng)軟件干預(yù)。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤就是編碼鍵盤。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。但大多數(shù)智能儀器和電子產(chǎn)品的按鍵數(shù)目都不太多（20個(gè)以內(nèi)），為了降低成本和簡(jiǎn)化電路通常采用非編碼鍵盤。非編碼鍵盤的接口電路有設(shè)計(jì)者根據(jù)需要自行決定，按鍵信息通過接口軟件來獲取。本設(shè)計(jì)用的是16個(gè)按鍵，故選擇用非編碼鍵盤。鍵盤是單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的人機(jī)對(duì)話輸入設(shè)備，用戶通過鍵盤向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)或指令。鍵盤控制程序需完成的任務(wù)有：監(jiān)測(cè)是否有鍵按下，有鍵按下時(shí)，在無硬件去抖的動(dòng)電路時(shí)，應(yīng)用軟件延時(shí)方法消除按鍵抖動(dòng)影響；當(dāng)有多個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，只處理一個(gè)按鍵，不管一次按鍵持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，僅執(zhí)行一次按鍵功能程序。 矩陣按鍵掃描程序是一種節(jié)省IO口的方法,按鍵數(shù)目越多節(jié)省IO口就越可觀，思路：先判斷某一列（行）是否有按鍵按下，再判斷該行（列）是那一只鍵按下。但是，在程序的寫法上，采用了最簡(jiǎn)單的方法，使得程序效率最高。本程序中，如果檢測(cè)到某鍵按下了，就不再檢測(cè)其它的按鍵，這完全能滿足絕大多數(shù)需要，又能節(jié)省大量的CPU時(shí)間。本鍵盤掃描程序的優(yōu)點(diǎn)在于：不用專門的按鍵延時(shí)程序，提高了CPU效率，也不用中斷來掃描鍵盤，節(jié)省了硬件資源。另外，本鍵盤掃描程序，每次掃描占用CPU時(shí)最短，不論有鍵按下或者無鍵按下都可以在很短的時(shí)間完成一次掃描。本鍵盤掃描子程序名叫key，每次要掃描時(shí)用lcall key調(diào)用即可。陣鍵盤的工作原理：由于計(jì)算器中所需要使用的按鍵數(shù)量較多，如果全部采用獨(dú)立按鍵的話，勢(shì)必會(huì)占用很多IO口，造成了不必要的資源浪費(fèi)，而如果使用矩陣鍵盤就能很好的解決上述問題，本設(shè)計(jì)中用8個(gè)IO口組成了一個(gè)4*4的矩陣鍵盤。如圖35所示：圖 35 矩陣鍵盤布局圖矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖如圖36所示： 圖 36矩陣鍵盤內(nèi)部電路圖 LCD顯示模塊⑴ 引腳功能說明本設(shè)計(jì)系統(tǒng)是采用液晶屏1602作為顯示模塊，1602LCD采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如表32所示。表32 引腳接口說明表編號(hào)符號(hào)引腳說明編號(hào)符號(hào)引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負(fù)極 各個(gè)管腳接口說明如下 第一腳：VSS為電源地 第二腳：VDD接5V正電源正極第三腳：VEE為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì) 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第四腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第五腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平1時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平0時(shí)進(jìn)行寫操作。第六腳：E端為使能(enable)端，高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第七到第十四腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線其接口原理圖如下圖37所示：圖37液晶顯示接口電路（2）1602LCD的指令說明及時(shí)序 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表33所示：表33 控制命令表序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。 讀寫操作時(shí)序如圖38和39所示：圖38 讀操作時(shí)序圖39 寫操作時(shí)序⑶ LCD的特點(diǎn)： ?低壓微功耗； ?平板型結(jié)構(gòu)； ?被動(dòng)顯示型(無眩光，不刺激人眼，不會(huì)引起眼睛疲勞)； ?顯示信息量大(因?yàn)橄袼乜梢宰龅煤苄?； ?易于彩色化(在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn))； ?無電磁輻射(對(duì)人體安全，利于信息保密)； ?長(zhǎng)壽命(這種器件幾乎沒有什么劣化問題，因此壽命極長(zhǎng)，但是液晶背光壽命有限，不過背光部分可以更換)。 4 計(jì)算器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 根據(jù)功能和指標(biāo)要求，本系統(tǒng)選用MCS51系列單片機(jī)為主控機(jī)。通過擴(kuò)展必要的外圍接口電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算器的設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)如下：⑴ 由于要設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的計(jì)算器，可以進(jìn)行四則運(yùn)算，為了得到較好的顯示效果，采用LCD 顯示數(shù)據(jù)和結(jié)果。⑵ 另外鍵盤包括數(shù)字鍵（0～9）、符號(hào)鍵（+、247。）、乘方、開方、清除鍵和等號(hào)鍵，設(shè)計(jì)中采用集成的計(jì)算鍵盤。⑶ 執(zhí)行過程：開機(jī)顯示零，等待鍵入數(shù)值，當(dāng)鍵入數(shù)字，通過LCD顯示出來，當(dāng)鍵入+、*、/運(yùn)算符，計(jì)算器在內(nèi)部執(zhí)行數(shù)值轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，并等待再次鍵入數(shù)值，當(dāng)再鍵入數(shù)值后將顯示鍵入的數(shù)值，按等號(hào)就會(huì)在LCD上輸出運(yùn)算結(jié)果。⑷ 錯(cuò)誤提示：當(dāng)計(jì)算器執(zhí)行過程中有錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)在LCD上顯示相應(yīng)的提示,如：當(dāng)輸入的數(shù)值或計(jì)算得到的結(jié)果大于計(jì)算器的表示范圍時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示溢出；當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，計(jì)算器會(huì)在LCD上提示錯(cuò)誤。 系統(tǒng)模塊如圖41所示。圖41 系統(tǒng)模塊圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用AT89S52單片機(jī)為主控單元。 顯示部分：采用LCD靜態(tài)顯示。按鍵部分：采用4*，讀取輸入的鍵值。為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得功能，設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則：⑴ 優(yōu)化電路采用軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時(shí)，也許響應(yīng)時(shí)間會(huì)比單純使用硬件時(shí)長(zhǎng)，而且還要占用微處理器(MCU)的時(shí)間；但是，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。所以，在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)得時(shí)候，在滿足可靠性和實(shí)時(shí)性