【文章內(nèi)容簡介】 送 P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3 口：P3 口是帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口，向 P3 口寫入 1 時 P3 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口，當作為輸入腳時被外部拉低的 P3 口會因為內(nèi)部上拉而輸出電流(見 DC 電氣特性)P3 口還具有以下特殊功能。RXD() 串行輸入口TXD() 串行輸出口INT0() 外部中斷 0INT1() 外部中斷 1T0() 定時器 0 外部輸入T1() 定時器 1 外部輸入WR() 外部數(shù)據(jù)存儲器寫信號RD() 外部數(shù)據(jù)存儲器讀信號ALE：地址鎖存使能。在訪問外部存儲器時輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況 ALE 輸出信號恒定為 1/6 振蕩頻率并可用作外部時鐘或定時，注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時一個 ALE 脈沖將被忽略 ALE 可以通過置位 SFR 的 auxlilary0 禁止置位后 ALE 只能在執(zhí)行 MOVX 指令時被激活。PSEN：程序存儲使能。當執(zhí)行外部程序存儲器代碼時，PSEN 每個機器周期被激活兩次，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 PSEN 無效訪問內(nèi)部程序存儲器時 PSEN 無效。EA：當此腳為低電平時，對 ROM 的操作限定在外部程序存儲器，而它為高電平時，則對 ROM 的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。XTAL1：晶體 1 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入。XTAL2：晶體 2 反相振蕩放大器輸出 【1】 。 復位電路的設計復位是單片機的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫困境，也需要按復位鍵以重新啟動。在振蕩器工作時將 RST 腳保持至少兩個機器周期高電平，12 時鐘模式為 24 個振蕩器周期，6 時鐘模式為 12 振蕩器周期，可實現(xiàn)復位。為了保證上電復位的可靠 RST保持高電平的時間至少為振蕩器啟動時間通常為幾個毫秒再加上兩個機器周期復位后振蕩器以 12 時鐘模式運行當已通過并行編程器設置為 6 時鐘模式時除外。單片機在 RESET 為高電平控制下，程序計數(shù)器（PC）和特殊功能寄存器的復位如表 2－1 所示。單片機的復位并不影響芯片內(nèi)部 RAM 狀態(tài)，只要 RESET 引腳保持高電平，單片機將循環(huán)復位。在復位有效期間內(nèi)，ALE ﹑PSEN 將輸出高電平 【1】 。表 21 復位后寄存器狀態(tài)寄存器 復位狀態(tài) 寄存器 復位狀態(tài)PC 0000H TMOD 00HACC 00H TCON 00HB 00H TL0 00HPSW 00H TH0 00HSP 07H TL1 00HDPTR 0000H TH1 00HP0—P3 0FFH SCON 00HIP 000000B SBUF 不定IE 0000000 PCON 00000本次設計復位電路，如圖 22 所示。2 0 μ F1 0 k ΩR E S E TV C CR E S圖22 復位電路 時鐘電路的設計時鐘電路產(chǎn)生與單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作。而時序所研究的則是指令執(zhí)行中各信號之間的相互時間的關系。在 51 芯片內(nèi)部有一個高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端引腳為 XTAL2，在芯片的外部通過這兩個腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器 [6]。如圖 23 所示：3 0 p F3 0 p F1 2 M H ZX T A L 1X T A L 2圖23 時鐘電路的設計內(nèi)部程序存振蕩晶體可在 ~12MHz 之間選擇，電容值無嚴格要求，但在電容值取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電路起振速度有少許影響，CXCX2可在 20pF~100pF 之間取值，但在 60pF~70pF 時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。本設計選取晶振為 12MHz，電容為 30pH【2】 。 存儲器的分配AT89C51 的內(nèi)部共有 256 個數(shù)據(jù)存儲器單元，通常把著 256 個單元按其功能劃分為兩部分：低 128 單元和高 128 單元。其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的分配情況如圖 24 所示：特殊功能寄存器數(shù)據(jù)緩沖區(qū)位尋址區(qū)1 2 8 位工作寄存器區(qū)4 組 R 0 R 7F F H8 0 H 7 F H3 0 H2 F H2 0 H1 F H1 0 H圖 24 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 時鐘電路的設計 DS1302 芯片簡介在以單片機為核心構成的裝置中，經(jīng)常需要一個實時的時鐘和日歷，以便對一些實時發(fā)生事件記錄時給予時標，實時時鐘芯片便可起到這一作用，過去多用并行接口的時鐘芯片，如 MC146818，DS12887 等。它們已能完全滿足單片機系統(tǒng)對實時時鐘的要求，但是這些芯片與單片機接口復雜、占用地址，數(shù)據(jù)總線接線多、芯片體積大占用空間多，近年來串行接口的各種芯片在單片機系統(tǒng)中應用愈來愈多，串行接口的實時時鐘芯片也出現(xiàn)了不少，DS1302 是一個綜合性能較好且價格便宜的串行接口實時時鐘芯片。 DS1302 結構框圖與引腳介紹電源控制實時時鐘輸入移位寄存器命令和控制邏輯3 1 * 8R A M振蕩器和分頻器/ R S TS C L KV C C 1V C C 2G N DI / OD A T A B U SADDRESS BUS圖25 DS1302結構框圖1．結構框圖與引腳介紹DS1302 原理框圖見圖 25 所示。DS1302 是一種高性能、低功耗的實時時鐘芯片，附加有 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，采用 SPI 三線接口與 CPU 進行同步通信，并可以采用突發(fā)方式，一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。實時時鐘可以提供秒、分、時、日、星期、月和年，一個月小于 31 日時可自動調(diào)整，包括閏年，有效至 2100 年?？梢圆捎?12h 或 24h 方式計時，采用雙電源供電，可設置備用電源充電方式，同時提供了對后備電源進行涓流充電的能力。7 個附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘和 RAM。芯片為 8 引腳小型 DIP 封裝，引腳排列如圖 26 所示【3】 。12345678V C C 2X 1X 2G N DV C C 1S C L KI OR S T圖26 DS1302引腳排列DS1302 具有一個可編程的涓流充電器，主電源和備份電源的雙電源引腳，7 個附加字節(jié)的暫存寄存器，包括移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實時時鐘和 RAM。引腳描述如下：GND——電源地；VCC1——在單電源供電系統(tǒng)中的電源引腳，在雙電源系統(tǒng)中接備份電源；VCC2——在雙電源供電系統(tǒng)中的主電源引腳，DS1302 由 VCC1 和 VCC2 兩者中較大者供電，當 VCC2 小于 VCC1 時，VCC1 給 VCC2 供電；SCLK——串行接口的同步時鐘；I/O——雙向數(shù)據(jù)線引腳；/RST——復位信號，在一個讀寫期間必須保持高電平；X1，X2——連接一個標準的 32768HZ 石英晶體。DS1302 也可用外部振蕩器驅動，這時 X1 引腳連接外部振蕩器信號，X2 懸浮。2．DS1302 功能：命令字節(jié)——每次數(shù)據(jù)傳輸由命令字節(jié)開始，MSB(位 7)必須是邏輯 1，若該位是0，則禁止操作 DS1302，位 6 為 0 時選擇實時時鐘/ 日歷數(shù)據(jù)，位 6 為 l 時選擇 RAM數(shù)據(jù)，位 5~l 選擇操作的寄存器， LSB(位 0)選擇寫操作(邏輯 0)或讀操作(邏輯 l)。復位和時鐘控制——數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯邮怯?RST 置為高電平開始的，RST 啟動控制邏輯，允許地址/命令序列送入移位寄存器，一個時鐘周期是一個下降沿緊跟一個上升沿，數(shù)據(jù)輸入的時候，在時鐘上升沿數(shù)據(jù)必須有效；如果 RST 變低，所有數(shù)據(jù)傳送即被終止，I/0 引腳到一個高阻狀態(tài)。在電源上電過程中， RST 必須保持邏輯 0，直到VCC 大于 ，在 RST 由 0 變 1 的過程中，SCLK 必須是邏輯 0。數(shù)據(jù)輸入——輸入命令字節(jié) 8 個時鐘周期之后，在下 8 個時鐘周期的上升沿輸人數(shù)據(jù)，若有額外的 SCLK 周期是不予理睬的，數(shù)據(jù)輸入開始位是位 0。數(shù)據(jù)輸出——輸入讀命令字節(jié) 8 個時鐘周期之后，在下 8 個時鐘周期的下降沿數(shù)據(jù)被送出，注意：第一個數(shù)據(jù)位被送出發(fā)生在寫命令字節(jié)最后一位的第一個下降沿，數(shù)據(jù)輸出開始位為位 0【4】 。3．DS1302 的寄存器DS1302 共有 12 個寄存器，其中有 7 個寄存器與日歷、時鐘相關，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式，其日歷、時間寄存器及其控制字如表 22 所列。此外，DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時鐘突發(fā)寄存器及與RAM 相關的寄存器等。時鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。DS1302 與 RAM 相關的寄存器分為兩類，一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH(寫)、FFH(讀)。表 22 DS1302 的日歷、時鐘寄存器及其控制字命令字 各位內(nèi)容寄存器名寫操作 讀操作取值范圍7 6 5 4 3 2 1 0秒寄存器 80H 81H 00~59 CH 10SEC SEC分寄存器 82H 83H 00~59 0 10MIN MIN時寄存器 84H 85H 01~12 或 00~23 12/24 0 10 HR HR日寄存器 86H 87H 01~2231 0 0 10DATE DATE月寄存器 88H 89H 01~12 0 0 0 10M MONTH周寄存器 8AH 8BH 01~07 0 0 0 0 0 DAY年寄存器 8CH 8DH 00~99 10YEAR YEAR DS1302 與單片機的硬件電路的設計DS1302 與單片機的連接僅需要 3 條線，即 SCLK、I/O、RST。VCC2 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并能提供低功率的電池備份。VCC2 在雙電源系統(tǒng)中提供電源，在這種運行方式下 VCC1 連接到備份電源，以便在沒有主電源的情況下能保存時間信息以及數(shù)據(jù)。DS1302 由兩者中的較大者供電。當 VCC2 大于 VCC1+ 時，VCC2 給 DS1302 供電。當 VCC2 小于在單片機系統(tǒng)中使用 VCC1 的時候，DSl302 由VCC1 供電。在本設計中，以 AT89C51 為主器件，DS1302 為從器件，RST 接在主器件 上，此引腳為高位的時候，選中該芯片，對其進行操作。串行數(shù)據(jù)線 I/O 與串行時鐘線SCLK 分別接在 和 上，所有的單片機地址、命令及數(shù)據(jù)均通過這兩條線傳輸。在此設計中，主器件在總線上產(chǎn)生時鐘脈沖，尋址信號，數(shù)據(jù)信號，而從器件則相應接受數(shù)據(jù)，送出數(shù)據(jù)。對 DS1302 的每一次讀寫都需要 16 個時鐘脈沖，前 8 個脈沖輸入操作地址和讀寫命令。電路圖如圖 27 所示。1 0 p F1 0 p F3 2 . 7 6 8k H zV C C 2X 1X 2G N DV C C 1S C L KI OR / S / T /+ 5 V + 3 . 6 VP 3 0P 3 1P 3 2圖27 時鐘芯片電路 顯示提示電路的設計 液晶顯示原理1．液晶顯示原理液晶顯示器利用液晶的物理特性，通過外加電壓對顯示區(qū)域進行控制，可以顯示字符或圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，廣泛用于便攜式電腦、數(shù)字攝像機、PDA 移動通信工具等領域。2．液晶顯示器的分類液晶顯示的分類方法很多，按顯示方式可分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度、彩色顯示等。如果根據(jù)驅動方式，可以分為靜態(tài)驅動(static)、單純矩陣驅動 (simple Matrix)和主動矩陣驅動(Active Matrix)等三種 【5】 。3．液晶顯示器各種類形的顯示原理(1)線段的顯示點陣圖形式液晶由 M*N 個顯示單元組成，假設 LCD 顯示屏有 64 行，每行有 128列，每 8 列對應 1 字節(jié)的 8 位，則每行由 16 字節(jié)，共 16*8=128 個點組成。屏上的64*l6 個顯示單元與顯示 RAM 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如，屏的第一行的亮或暗，由 R 人 M 區(qū)的 000H~00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(000H)=FFH 時，屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為 8 個點；當(3FFH)=FFH 時，屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFHF 、(001H)=00H、 (002H)=00H、(00EH)=00H、(00FH)=00H 時，在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。(2)字符的顯示用 LCD 顯示一個字符時，因為一個字符由 6*8 或 8*8 點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示 RAM 區(qū)的 8