【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 公司。因此市面上出現(xiàn)了各式各樣的均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī) [6]。這些各大電子生產(chǎn)商推出的單片機(jī)都兼容 51 指令、并在 51 的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些功能而內(nèi)部結(jié)構(gòu)是與 51 一致的。STC89C52 有 40 個(gè)引腳，4 個(gè) 8 位并行 I/O 口，1 個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含 5 個(gè)中斷源，2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。 STC89C52 的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由 4K 的程序存儲(chǔ)器(掩膜 ROM)，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)組成。STC89C52 單片機(jī)的基本組成框圖見圖 所示。時(shí)鐘電路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個(gè)定時(shí)個(gè) / 計(jì)數(shù)器 2C P U總線控制中斷系統(tǒng)5 個(gè)中斷源2 個(gè)優(yōu)先級(jí)串行口全雙工 1 個(gè)4 個(gè)并行口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0 P 1 P 2P 3V s sV c c圖 STC89C52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖 STC89C52 單片機(jī)主要特性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)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的RAM。8 3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031，8032，80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是將 RAM 和 ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶根據(jù)需要選用。4. 四個(gè) 8 位并行 I／O 接口 P0~P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的 52 系列單片機(jī)都會(huì)提供 3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只 5 個(gè)中斷源，例如 SST89E58RD 就有 9 個(gè)中斷源。7. 一個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為 12MHz。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá) 40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。 圖 STC89C52 單片機(jī)管腳圖9 STC89C52 單片機(jī)管腳如圖 所示，部分引腳說明：1．時(shí)鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2：XTAL2(18 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。要檢查振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。XTAL1(19 腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地 [7]。2．控制信號(hào)引腳 RST,ALE,PSEN 和 EA：RST/VPD(9 腳)：RST 是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋5V 電源自動(dòng)兩個(gè)機(jī)器周期(24 個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在 RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。ALE/PROG(30 腳)：地址鎖存允許信號(hào)端。當(dāng) 8051 上電正常工作后，ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的 1/6。CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 輸出信號(hào)作為鎖存低 8 位地址的控制信號(hào)。平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。如果想確定 8051/8031 芯片的好壞，可用示波器查看 ALE 端是否有脈沖信號(hào)輸出。如有脈沖信號(hào)輸出，則8051/8031 基本上是好的。ALE 端的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力為 8 個(gè) LS 型 TTL(低功耗甚高速 TTL)負(fù)載。此引腳的第二功能 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入(固化程序) 時(shí)，作為編程脈沖輸入端。PSEN(29 腳)：程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端。在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。此引肢接 EPROM 的 OE 端(見后面幾章任何一個(gè)小系統(tǒng)硬件圖)。PSEN 端有效，即允許讀出EPROM／ROM 中的指令碼。 PSEN 端同樣可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。要檢查一個(gè) 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ROM 中讀取指10 令碼，也可用示波器看 PSEN 端有無脈沖輸出。如有則說明基本上工作正常。EA/Vpp(31 腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端/ 固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA 引腳接高電平時(shí)，CPU 只訪問片內(nèi) EPROM/ROM 并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令，但當(dāng) PC(程序計(jì)數(shù)器 )的值超過 0FFFH(對(duì) 8751/8051 為 4K)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)輸入信號(hào) EA 引腳接低電平( 接地)時(shí)，CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。對(duì)于無片內(nèi) ROM 的 8031 或 8032,需外擴(kuò) EPROM，此時(shí)必須將 EA 引腳接地。此引腳的第二功能是 Vpp 是對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓(一般 12V～21V)的輸入端 [8]。3．輸入/輸出端口 P0/P1/P2/P3：P0 口(～ ，39~32 腳) ：P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。當(dāng) P0 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址 80H)寫入全 1,此時(shí) P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在 CPU 訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口分時(shí)提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。P1 口(～ ，1~8 腳 )：P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。P1 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在 P1 口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向 P1 口鎖存地址 (90H)寫入全 1,此時(shí) P1 口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。P2 口(～ ，21~28 腳) ：P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向I/O 口。 P 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在訪問片外 EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高 8 位地址。P3 口(～ ，10~17 腳) ：P3 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向I/O 口。 P3 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。P3 口與其它 I/O 端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下：：(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。：(INT0) 外部中斷 0 輸入。：(INT1) 外部中斷 1 輸入。：(T0) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 的外部計(jì)數(shù)輸入。11 ：(T1) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入。：(WR)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通。：(RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 STC89C52 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)STC89C52 系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源，2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會(huì)有定時(shí)控制需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。STC89C52 單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0 和 T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外，T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器 [9]。 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖 圖 為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖，單片機(jī)最小系統(tǒng)有單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路選用了 12MHZ 的晶振提供時(shí)鐘，作用為給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)12 的復(fù)位電路，按下復(fù)位按鍵之后可以使單片機(jī)進(jìn)入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K 排阻為 P0 口的上拉電阻，由于 P0 口跟其他 IO 結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。 LCD 液晶顯示器簡(jiǎn)介由于本設(shè)計(jì)中要求顯示界面顯示一些參數(shù)，因此這里選用了 LCD1602 作為界面顯示，可以把一些相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行顯示。 液晶原理介紹液晶顯示器(LCD) 英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和 CRT 顯示器相比，LCD 的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD 液晶模塊，采用一個(gè) 162 的字符型液晶顯示模塊。 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M 行N 列個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有 64行，每行有 128 列，每 8 列對(duì)應(yīng) 1 個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位，即每行由 16 字節(jié)，共 168=128 個(gè)點(diǎn)組成，屏上 6416 個(gè)顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。一個(gè)字符由 68 或 88點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為‘1’，其它的為‘0’ ，為‘1’ 的點(diǎn)亮，為‘0’ 的點(diǎn)暗，這樣一來就組成某個(gè)字符。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡(jiǎn)單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 液晶模塊簡(jiǎn)介L(zhǎng)CD1602 液晶模塊采用 HD44780 控制器，hd44780 具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L 與單片機(jī) MCU 通訊可采用 8 位或 4 位并行傳輸兩種方式，hd44780 控制器由兩個(gè) 8 位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF ），顯示數(shù) RAM（DDRAM），字符發(fā)生器 ROMA（CGOROM ）字符發(fā)生器 RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器13 RAM(AC)。IR 用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR 用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入 DDRAM 和 CGRAM,或者暫存從 DDRAM 和 CGRAM 讀出的數(shù)據(jù)，BF 為 1 時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM 用來存儲(chǔ)顯示的字符