【文章內(nèi)容簡介】 (1)增強(qiáng)型 1T 流水線 / 精簡指令集結(jié)構(gòu) 8051 CPU (2)工作電壓： （ 5V 單片機(jī)） / （ 3V 單片機(jī) (3)工作頻率范圍： 0 35 MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 48MHz. 數(shù)字頻率計(jì) 10 (4)用戶應(yīng)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(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 / 弱上拉，推挽 / 強(qiáng)上拉，僅為輸入 / 高阻，開漏 每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到 20mA，但整個(gè)芯片最大不得超過 55mA (7)ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)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(shù)秒即 可完成一片 (8)EEPROM 功能 (9)看門狗 (10)內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 以下時(shí)，可省外部復(fù)位電路） (11)時(shí)鐘源：外部高精度晶體 / 時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器。用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘。常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ～。精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，因?yàn)橛袦仄?，?qǐng)選 4MHz ～ 8MHz (12)有 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)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(jì)數(shù)器陣列），也可用來再實(shí)現(xiàn) 4個(gè)定時(shí)器或 4個(gè)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(gè)引腳 ,按引腳功能大致可分為 4 個(gè)種類：電源、時(shí)鐘、控制和 I/O 引腳。 ⒈ 電源 : 數(shù)字頻率計(jì) 11 ⑴ VCC 芯片電源，接 +5V； ⑵ VSS 接地端； ⒉ 時(shí)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(nèi) 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(nèi)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(hào)。 ⑶ RST/VPD:復(fù)位 /備用電源。 ① RST（ Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 ② VPD 功能：在 Vcc 掉電情況下，接備用電源。 ⑷ EA/Vpp:內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 ① EA 功能：內(nèi)外 ROM 選擇端。 ② Vpp 功能：片內(nèi)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(gè) 8 位并行 I/O 端口： P0、 P P P3 口，共 32 個(gè)引腳。 P3 口還具有第 二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。 復(fù)位電路 手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)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(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則 Vcc 的 +5V 電平就會(huì)直接加到RST端。手動(dòng)按鈕復(fù)位的 電路如所示。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以 完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。 數(shù)字頻率計(jì) 12 圖 手動(dòng)復(fù)位電路 上電復(fù)位 上電復(fù)位電路如圖 所示，只要在 RST 復(fù)位輸入引腳上接一電容至 Vcc 端，下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于 CMOS 型單片機(jī)，由于在 RST 端內(nèi)部有一個(gè)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(fù)位的工作過程是在加電時(shí)，復(fù)位電路通過電 容加給 RST 端一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，此高電平信號(hào)隨著 Vcc 對(duì)電容的充電過程而逐漸回落，即 RST 端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位， RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長的時(shí)間。上電時(shí)， Vcc 的上升時(shí)間約為 10ms，而振蕩器 的起振時(shí)間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時(shí)間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時(shí)間則為 10ms。在圖 2 的復(fù)位電路中，當(dāng) Vcc 掉電時(shí)，必然會(huì)使 RST 端電壓迅速下降到 0V以下，但是，由于內(nèi)部電路的限制作用，這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機(jī)狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全 “l(fā)”態(tài)。如果系統(tǒng)在上電時(shí)得不到有效的復(fù)位，則程序計(jì)數(shù)器 PC 將得不到一個(gè)合適的初值，因此， CPU可能會(huì)從一個(gè)未被定義的位置開始執(zhí)行程序 圖 上電復(fù)位電路 數(shù)字頻率計(jì) 13 放大整形模塊 對(duì)于小電壓信號(hào)，數(shù)字頻率計(jì)需要把微弱信號(hào)放大， 故 本課設(shè)采用 LM324 放大器，優(yōu)點(diǎn)是使用廣泛，價(jià)格 便宜。 參數(shù)計(jì)算 ： 放大器輸出電壓為 R31+ 11UUR???????? (式 31) 放大倍數(shù) 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(hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)。輸入的信號(hào)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(hào)。 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(shù)字頻率計(jì) 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(shí)驅(qū)動(dòng) 8 位共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，其中 接單片機(jī)的 CS , 接單片機(jī)的 CLK, 接單片機(jī)的 DATA, 接單片機(jī)的 KEY . 圖 HD7279A HD7279A的控制指令分為二大類 —— 純指令和帶有數(shù)據(jù)的指令。由于本次設(shè)計(jì)只利用了HD7279A構(gòu)成鍵盤和數(shù)碼管顯示，用段數(shù)碼管顯示，在設(shè)計(jì)中用到的 HD7279A 的控制指令有復(fù)位（ A4H）和讀鍵盤（ 15H）指令和送數(shù)據(jù)指令。 復(fù)位指令（ A4H）：當(dāng) HD7279A收到該指令后，將所有的顯示清除，所有設(shè)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(tǒng)上電后所處的狀態(tài)數(shù)字頻率計(jì) 15 一樣。 帶有數(shù)據(jù)的指令：本次設(shè)計(jì)采用了兩種譯碼方式，一種是下載數(shù)據(jù)且按方式 0譯 碼，即命令由二個(gè)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(shù)據(jù)。另一種是下載數(shù)據(jù)但不譯碼方式，即命令由二個(gè)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(shù)據(jù)從高至低位分別為 DP和 AG。分別對(duì)應(yīng) 7段 LED數(shù)碼管的各段。 讀鍵盤指令（ 15H）：該指令從 HD7279A 讀出當(dāng)前的按鍵代碼。與復(fù)位指令不同，此命令的前一個(gè)字節(jié) 15H 為微控制器傳送到 HD7279A 的指令，而后一個(gè)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(zhuǎn)為輸出狀態(tài)，輸出鍵盤代碼的值。其時(shí)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(shí)序圖 其中： T5=50us， T6=8us,T7=8us。 數(shù)字頻率計(jì) 16 第 四 章 軟件設(shè)計(jì)及程序流程圖 編程語言的選擇及程序的編譯調(diào)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(jī)器代碼生成效率很高，但是可讀性并不強(qiáng)，復(fù)雜一點(diǎn)的程序就更是難讀懂，而 C 語言在大多數(shù)情況下其機(jī)器代碼生成效率和匯編語言相當(dāng)，但可讀性和可移植性卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了匯編語言，而且 C語言還可以嵌入?yún)R編來解決高實(shí)效性的代碼編寫問題。 對(duì)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(jié)構(gòu)化語言[1]。它層次清晰，便于按模塊化方式組織程序，易于調(diào)試和維護(hù)，這種語言的表現(xiàn)能力和處理能力極強(qiáng)，它不僅具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型，便于實(shí)現(xiàn)各類復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它還可以直接訪問內(nèi)存的物理地址，進(jìn)行位（ bit）一級(jí)的操作。 C語言的模塊化開發(fā)方式使開發(fā)出來