【文章內(nèi)容簡介】 l GND：接地l P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。l P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。l P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故,P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。l P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： RXD（串行輸入口） /INT0（外部中斷0） T0（計時器0外部輸入） T1（計時器1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。l RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。l ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。l /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。l /EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。l XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。l XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 中斷服務系統(tǒng)簡介由于在設(shè)計的過程中主要用到單片機的中斷服務系統(tǒng)，所以下面對中斷服務系統(tǒng)進行簡介：l 中斷的基本概念：可以舉例說明，例如：你正在家中看書，突然電話鈴響了，你放下書本，去接電話，和來電話的人交談，然后放下電話，回來繼續(xù)看你的書。這就是生活中的“中斷”的現(xiàn)象，就是正常的工作過程被外部的事件打斷了。l 中斷源及中斷請求：向單片機發(fā)出中斷請求的來源稱為中斷源。AT89C51單片機的中斷源共有5個，分別是兩個外部中斷源、兩個定時中斷源和一個串行中斷源。l 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：為了保證系統(tǒng)安全可靠，使用靈活，51系列單片機的中斷系統(tǒng)采用多級管理的機制。為了為了解決多級嵌套問題，51單片機還設(shè)置了兩級中斷優(yōu)先級。51系列單片機的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷請求標志位、中斷允許寄存器IE，中斷優(yōu)先級寄存器IP及其他輔助電路。l 中斷優(yōu)先級的控制原則和邏輯：低優(yōu)先級的請求不能打斷高優(yōu)先級的中斷服務；同級中斷之間不能嵌套；如果同級的多個中斷請求同時出現(xiàn)，其中斷響應次序按單片機查詢次序確定，查詢次序為：外部中斷0 定時器0 外部中斷1 定時中斷1 串行中斷。l 中斷處理過程：要滿足單片機的中斷響應條件（有中斷源發(fā)出中斷請求；中斷源對應的中斷允許位為1；中斷總允許位 EA=1），在滿足中斷響應的條件下，CPU響應中斷，硬件自動將斷點地址壓入堆棧保護，在中斷服務完成后，先撤銷該中斷請求，CP然后返回原程序的斷點（既原來中斷的位置），繼續(xù)原來的程序。： 圖32 AT89C51單片機 LED顯示部分LED（Light Emitling Diode）是發(fā)光二極管的縮寫,LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的單片機輸出設(shè)備。LED數(shù)碼管以發(fā)光二極管作為發(fā)光單元，顏色有單紅， 黃，藍，綠，白，黃綠等效果。單色，分段全彩管可用大樓，道路，河堤輪廓亮化，LED數(shù)碼管可均勻排布形成大面積顯示區(qū)域，可顯示圖案及文字，并可播放不同格式的視頻文件。通過電腦下flash、動畫、文字等文件，或使用動畫設(shè)計軟件設(shè)計個性化動畫，播放各種動感變色的圖文效果。單片機應用系常采用7段LED數(shù)碼管作為顯示器，這種顯示器具有耗電低、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐振動、價格低廉且壽命長等優(yōu)點，因此應用廣泛。 LED驅(qū)動顯示原理：LED數(shù)碼管顯示器可以文衛(wèi)共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。l 共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，如圖33所示。 圖 33 共陰極結(jié)構(gòu) 圖 34共陽極結(jié)構(gòu)l 共陽極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(jié)構(gòu)，如圖34所示。單片機驅(qū)動LED數(shù)碼管有很多方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和 動態(tài)（掃描）顯示，按譯碼方式可分硬件譯碼和軟件譯碼之分。l 靜態(tài)方式：LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極或共陽極點連接在一起接地或+5V；每位的段選線（adp）與一個8位并行口相連。如圖所示，該圖表示了一個四位靜態(tài)LED顯示器電路。該電路每一位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應的顯示字符。由于每一位由一個8位輸出口控制段選碼，故在同一時間里每一位顯示的字符可以各不相同。N位靜態(tài)顯示器要求有N*8根I/O口線，占用I/O口資源較多。故在位數(shù)較多時往往采用動態(tài)顯示方法。l 動態(tài)方式在多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起。由一個8位I/O口控制，而共陰點或共陽點分別由相應的I/O口線控制。顯示時通過位控信號采用掃描的方法逐位的循環(huán)點亮各位數(shù)碼管。動態(tài)顯雖然在任一時刻只有一位數(shù)碼管被點亮，但是由于人眼具有視覺暫留效應，看起來與全部數(shù)碼管持續(xù)點亮的效果完全一樣。這兩種顯示方式各有利弊；靜態(tài)顯示雖然數(shù)據(jù)穩(wěn)定，占用很少的CPU時間，但每個顯示單元都需要單獨的顯示驅(qū)動電路，使用的硬件較多；動態(tài)顯示雖然有閃爍感，占用的CPU時間多，但使用的硬件少，能節(jié)省線路板空間。所以在本次設(shè)計的過程中，顯示部分采用動態(tài)顯示。l 硬件譯碼就是顯示的段碼完全由硬件完成，CPU只要送出標準的BCD碼即可，硬件接線有一定標準。l 軟件譯碼是用軟件來完成硬件的功能，硬件簡單，接線靈活，顯示段碼完全由軟件來處理，是目前常用的顯示驅(qū)動方式。 驅(qū)動電流：l 顯示效果： 由于LED屬于電流敏感元件，其正向壓降的分散性很大，并且還與溫度有關(guān)，為了保證數(shù)碼管具有良好的亮度均勻度，就需要使其具有恒定的工作電流，且不能受溫度及其它因素的影響。另外，當溫度變化時驅(qū)動晶片還要能夠自動調(diào)節(jié)輸出電流的大小以實現(xiàn)色差平衡溫度補償。l 安全性： 即使是短時間的電流超載也可能對發(fā)光管造成永久性的損壞，采用恒流驅(qū)動電路后可防止由于電流故障所引起的數(shù)碼管的大面積損壞。 另外，我們所采用的超大型積體電路還具有級聯(lián)延時開關(guān)特性，可防止反向尖峰電壓對發(fā)光二極體的損害。超大型積體電路還具有熱保護功能，當任何一片的溫度超過一定值時可自動關(guān)斷，并且可在控制室內(nèi)看到故障顯示。本設(shè)計中用到8段LED顯示器，下面對其進行簡要介紹：8段LED顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，并按“日”字形排列，其引腳圖如圖35所示。這8段發(fā)光管分別稱為a,b,c,d,e,f,g,有的還帶有一個小數(shù)點dp,8段LED由此得名，將8段發(fā)光管陰極都連在一起，稱為共陰極接法，當某個字段的陽極為高電平時，對應的字段就點亮。共陽極接法是將LED顯示器的所有陽極并接后連到+5V電源上，當某一字段的陰極為0時，對應的字段就點亮。 圖 35 8段LED數(shù)碼管引腳圖 如：顯示一個“3”字，那么應當是a亮b亮g亮e不亮d亮f不亮c亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個或多個發(fā)光二極管組成，一般情況下，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負極的稱為共陰數(shù)碼管。 下面以共陰極接法說明顯示字符和數(shù)字量與段編碼關(guān)系。由于加在7段陽極上的電壓可以用數(shù)字量表示，對于共陰極，如果某位為1，則對應段發(fā)光；如為0，則不發(fā)光。數(shù)字量與段的對應關(guān)系如表31所示： 表31 數(shù)碼管數(shù)字量與段的對應關(guān)系表D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0dpgfedcba 例如：當加到陽極的數(shù)字量為00111111B=3FH時，除dp,g不發(fā)光外，其他6段均發(fā)光，因此顯示一個0字符。對于共陽極接法，加到陰極的數(shù)字量為：11000000=C0H，則顯示0字符。由此可見，共陽極接法的段選碼與共陰極接法的段選碼是邏輯“非”關(guān)系。 硬件圖 圖 36 LED顯示部分顯示部分分為