【文章內容簡介】 (1)增強型 1T 流水線 / 精簡指令集結構 8051 CPU (2)工作電壓： （ 5V 單片機） / （ 3V 單片機 (3)工作頻率范圍： 0 35 MHz，相當于普通 8051 的 0～ 48MHz. 數字頻率計 10 (4)用戶應用程序空間 12K / 10K / 8K / 6K / 4K / 2K 字節(jié) (5)片上集成 512 字節(jié) RAM (6)通用 I/O 口（ 27/23 個），復位后為：準雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統 I/O 口） 可設置成四種模式：準雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏 每個 I/O 口驅動能力均可達到 20mA，但整個芯片最大不得超過 55mA (7)ISP（在系統可編程） /IAP（在應用可編程），無需專用編程器 可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數秒即 可完成一片 (8)EEPROM 功能 (9)看門狗 (10)內部集成 MAX810 專用復位電路（外部晶體 20M 以下時，可省外部復位電路） (11)時鐘源：外部高精度晶體 / 時鐘，內部 R/C 振蕩器。用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘。常溫下內部 R/C 振蕩器頻率為： ～。精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，因為有溫漂，請選 4MHz ～ 8MHz (12)有 2 個 16 位定時器 / 計數器 (13)外部中斷 2 路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 (14)PWM( 4 路） / P C A（可編程計數器陣列），也可用來再實現 4個定時器或 4個外部中斷 (上升沿中斷 / 下降沿中斷均可支持 ) (15)STC89Cc516AD 具有 ADC 功能。 10 位精度 ADC，共 8 路 (16)通用異步串行口 (UART) (17)SPI 同步通信口，主模式 / 從模式 (18)工作溫度范圍： 0 75℃ / 40 +85℃ STC89C51 引腳圖 STC89C51 有 40 個引腳 ,按引腳功能大致可分為 4 個種類：電源、時鐘、控制和 I/O 引腳。 ⒈ 電源 : 數字頻率計 11 ⑴ VCC 芯片電源，接 +5V； ⑵ VSS 接地端； ⒉ 時鐘 :XTAL XTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 ⒊ 控制線 :控制線共有 4 根， ⑴ ALE/PROG:地址鎖存允許 /片內 EPROM 編程脈沖 ① ALE 功能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址 ② PROG 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此 引腳輸入編程脈沖。 ⑵ PSEN:外 ROM 讀選通信號。 ⑶ RST/VPD:復位 /備用電源。 ① RST（ Reset）功能：復位信號輸入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 ⑷ EA/Vpp:內外 ROM 選擇 /片內 EPROM 編程電源。 ① EA 功能：內外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能：片內有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，施加編程電源 Vpp。 ⒋ I/O 線 80C51 共有 4 個 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個引腳。 P3 口還具有第 二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。 復位電路 手動按鈕復位 手動按鈕復位需要人為在復位輸入端 RST 上加入高電平（圖 ）。一般采用的辦法是在 RST 端和正電源 Vcc 之間接一個按鈕。當人為按下按鈕時，則 Vcc 的 +5V 電平就會直接加到RST端。手動按鈕復位的 電路如所示。由于人的動作再快也會使按鈕保持接通達數十毫秒，所以 完全能夠滿足復位的時間要求。 數字頻率計 12 圖 手動復位電路 上電復位 上電復位電路如圖 所示，只要在 RST 復位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個電阻到地即可。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1181。F。上電復位的工作過程是在加電時，復位電路通過電 容加給 RST 端一個短暫的高電平信號，此高電平信號隨著 Vcc 對電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時間取決于電容的充電時間。為了保證系統能夠可靠地復位， RST端的高電平信號必須維持足夠長的時間。上電時， Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器 的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。在圖 2 的復位電路中，當 Vcc 掉電時，必然會使 RST 端電壓迅速下降到 0V以下，但是，由于內部電路的限制作用，這個負電壓將不會對器件產生損害。另外，在復位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復位后，系統將端口置為全 “l(fā)”態(tài)。如果系統在上電時得不到有效的復位，則程序計數器 PC 將得不到一個合適的初值，因此， CPU可能會從一個未被定義的位置開始執(zhí)行程序 圖 上電復位電路 數字頻率計 13 放大整形模塊 對于小電壓信號，數字頻率計需要把微弱信號放大， 故 本課設采用 LM324 放大器，優(yōu)點是使用廣泛，價格 便宜。 參數計算 ： 放大器輸出電壓為 R31+ 11UUR???????? (式 31) 放大倍數 n= R31+1R??????=11 (式 32) 圖 放大整形模塊電路圖 施密特整形 施密特整形器 可以把邊沿變化緩慢的周期性信號變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號。輸入的信號只要幅度大于 vt+，即可在施密特觸發(fā)器的輸出端得到同等頻率的矩形脈沖信號。 整形波形如 圖 所示，放大整形仿真圖如圖 所示 圖 施密特整形 數字頻率計 14 圖 放大整形電路仿真圖 HD 7279A 顯示 模塊 HD7279A(見圖 )是一片具有串行接口 的 ，同時驅動 8 位共陰式數碼管的智能顯示驅動芯片，其中 接單片機的 CS , 接單片機的 CLK, 接單片機的 DATA, 接單片機的 KEY . 圖 HD7279A HD7279A的控制指令分為二大類 —— 純指令和帶有數據的指令。由于本次設計只利用了HD7279A構成鍵盤和數碼管顯示，用段數碼管顯示，在設計中用到的 HD7279A 的控制指令有復位（ A4H）和讀鍵盤（ 15H）指令和送數據指令。 復位指令（ A4H）：當 HD7279A收到該指令后，將所有的顯示清除，所有設置的字符消隱、閃爍等屬性也被一起消除。執(zhí)行該指令后，芯片所處的狀態(tài)與系統上電后所處的狀態(tài)數字頻率計 15 一樣。 帶有數據的指令：本次設計采用了兩種譯碼方式，一種是下載數據且按方式 0譯 碼，即命令由二個字節(jié)組成，前半部分為指令，格式為 (8XH)， X為位地址，后一字節(jié)低四位為數據。另一種是下載數據但不譯碼方式，即命令由二個字節(jié)組成，前半部分為指令，格式為 (9XH)，X為位地址，后一字節(jié)顯示數據從高至低位分別為 DP和 AG。分別對應 7段 LED數碼管的各段。 讀鍵盤指令（ 15H）：該指令從 HD7279A 讀出當前的按鍵代碼。與復位指令不同，此命令的前一個字節(jié) 15H 為微控制器傳送到 HD7279A 的指令，而后一個字節(jié) d0— d7 則為HD7279A 返回的按鍵代碼，本次采用 4X4 鍵盤，則各鍵鍵盤代 碼分別定義為 04H— 07H。此指令的前半段， HD7279A 的 DATA 引腳處于高阻輸入狀態(tài)，以接受來自微處理器的指令；在指令的后半段， DATA 引腳從輸入狀態(tài)轉為輸出狀態(tài)，輸出鍵盤代碼的值。其時序圖如圖 所示 讀鍵盤指令 (8位，高位在前 ) HD7279輸出的鍵盤代碼 (8位，高位在前 ) 圖 讀鍵盤指令時序圖 其中： T5=50us， T6=8us,T7=8us。 數字頻率計 16 第 四 章 軟件設計及程序流程圖 編程語言的選擇及程序的編譯調試 1）編程語言的選擇 MCS51編程語言常用的有兩種，一種是匯編語言，另一種是 C語言。匯編語言的機器代碼生成效率很高，但是可讀性并不強，復雜一點的程序就更是難讀懂，而 C 語言在大多數情況下其機器代碼生成效率和匯編語言相當，但可讀性和可移植性卻遠遠超過了匯編語言，而且 C語言還可以嵌入匯編來解決高實效性的代碼編寫問題。 對于開發(fā) 周期來說， C語言的開發(fā)周期通常小于匯編語言很多。 C 語言是一種結構化語言[1]。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調試和維護，這種語言的表現能力和處理能力極強，它不僅具有豐富的運算符和數據類型，便于實現各類復雜的數據結構。它還可以直接訪問內存的物理地址，進行位（ bit）一級的操作。 C語言的模塊化開發(fā)方式使開發(fā)出來