【文章內(nèi)容簡介】 內(nèi)部的上拉電阻把拉到高電并可作輸入端口。作輸入端口使用時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ IIL）。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示。 P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗期間的控制信號 。 表 P3 口特殊功能 P3 口引腳 特殊功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時器 0 外部輸入） T1（定時器 1 外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 硬件系統(tǒng)設(shè)計 說明 ： 按下計價按鍵時，顯示起步價和起步里程范圍，這些在程序中設(shè)置；當(dāng)?shù)扔诨虺^兩公里 后，按計算總價的公式為：總價 =起步價 +單價 *（總里程 起步里程）+1 進(jìn)行計價。本設(shè)計中，起步價為 4 元，起步里程為 2 公里，當(dāng)然這些數(shù)據(jù)可以在程序中改寫，以滿足不同時期價格調(diào)整的需要。 硬件電路組成 系統(tǒng)硬件設(shè)計 8 硬件組成主要包括：驅(qū)動電路、顯示電路、復(fù)位電路、掉電保護(hù)電路、時鐘電路、按鍵電路。其整體電路圖 所示 ： 圖 計價器整體電路圖 驅(qū)動電路 74LS245 是我們常用的芯片，用來驅(qū)動 led 或者其他的設(shè)備。總線驅(qū)動器74LS244和 74LS245經(jīng)常用作三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器， 74LS244為單 向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，而 74LS245 為雙向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器。本設(shè)計用 74LS245 作為驅(qū)動芯片，雙向總線發(fā)送器 /接收器 (3S)，管腳圖如圖 所示 。 圖 驅(qū)動芯片管腳圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 74LS245 主要電器特性的典型值如下 ： 引出端符號 ： A A 總線端 B B 總線端 G 三態(tài)允許端 (低電平有效 ) DIR 方向控制端 功能表 如表 所示 ： 表 功能 表 Enable Direction G Control DIR Operation L L L H H X B data to A bus A data to B bus Isolation 利用 74LS245 來驅(qū)動數(shù)碼管顯示，單片機(jī)的 到 分別接 A0 到 A5管腳，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，其中 AB/BA 接高電平，控制數(shù)據(jù)從 A 到 B 進(jìn)行傳送，B0 到 B5 分別接數(shù)碼管的位選端，驅(qū)動數(shù)碼管依次顯示。 到 的數(shù)據(jù)通過 A 傳送到 B 中的數(shù)據(jù)送到數(shù)碼管，以達(dá)到顯示數(shù)據(jù)信息的目的。 顯示電路 多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)都要配輸入和輸出 ， 外設(shè) LED 顯示器和 LCD 顯示器 ， 雖然LCD 顯示效果比較好 ， 已經(jīng)成為了一種發(fā)展趨勢 ， 但為了節(jié)約成本 ， 我們選 用了 LED 顯示器（圖 ）。 圖 集成數(shù)碼管 在顯示方面，我們選用了動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示雖然亮度較高，接口編程容易，但是每位的段碼線分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。占用的 I/O 口線比較多，系統(tǒng)硬件設(shè)計 10 在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動態(tài)顯示方式。利用動態(tài)顯示的方法，由于 LED 顯示器的余輝和人眼的視覺暫留現(xiàn)象，只要每位顯示的時間間隔足夠短，就仍能感覺到所有的數(shù)碼管都在顯示。為了簡化硬件，通常將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由一個 8 位 I/O 口控制，在同一時刻，只讓一位選通，如此循環(huán)，就可以使各位顯示出將要顯示的 字符。 LED 數(shù)碼有共陽和共陰兩種，把這些 LED 發(fā)光二極管的正極接到一塊（一般是拼成一個 8 字加一個小數(shù)點）而作為一個引腳，就叫共陽的，相反的，就叫共陰的，那么應(yīng)用時這個腳就分別的接 VCC 和 GND。再把多個這樣的 8 字裝在一起就成了多位的數(shù)碼管了。在本設(shè)計仿真中使用的是 6 個一組的共陰 8 段數(shù)碼管（圖 ）。 圖 LED 數(shù)碼管 找公共共陰和公共共陽的方法：首先我們找個電源穩(wěn)壓器（ 3 到 5 伏）和 1個 1K（幾百歐的也行）的電阻， VCC 串接 1 個電阻后和 GND 接在任意 2 個腳上，組合有很多，但總有一個 LED 會發(fā)光的， 找到一個就夠了，然后用 GND不動， VCC（串電阻）逐個碰剩下的腳，如果有多個 LED（一般是 8 個），那它就是共陰的了。共陰極數(shù)碼管，陰極接地，當(dāng)某個發(fā)光二極管的陽極為高電平時，發(fā)光二極管點亮，對應(yīng)的段就顯示。 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路實現(xiàn)的 ， 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。除了上電復(fù)位外還需要按鍵手動復(fù)位（圖 ）。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 VCC 接通而實現(xiàn)的。單片 機(jī)的復(fù)位速度比外圍 I/O 接口電路快 ， 為能夠保證系統(tǒng)可靠的復(fù)位，在初始化程序中應(yīng)安排一定的復(fù)位延遲時間。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 11 圖 復(fù)位電路 掉電保護(hù)電路 掉電保護(hù)電路中采用了存儲芯片 FM24C02。 FM24C02 是一個 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)的 EEPROM 存儲器，是 FM24CXX 系列（ FM24C01/02/04/08/16）成員之一，這些 EEPROM 存儲器的特點是功耗小、成本低、電源范圍寬，靜態(tài)電源電流約 30uA～ 110uA，具有標(biāo)準(zhǔn)的 I2C 總線接口，是應(yīng)用廣泛的小容量存儲器之一。 圖 FM24C02 引腳圖 圖 是 FM24C02 的引腳圖，這個芯片是一個 8 腳芯片，內(nèi)部存儲器有 256字節(jié)。 引腳功能介紹如下： A0（引腳 1）：器件地址的 A0 位，是器件地址的最低位，器件地址排列是A6 A5 A4 A3A2 A1 A0 R/W。 A1（引腳 2）：器件地址的 A1 位。 A2（引腳 3）：器件地址的 A2 位。 GND（引腳 4）：地線。 SDA（引腳 5）：數(shù)據(jù)總線引腳。 SCL（引腳 6）：時鐘總線引腳。 TEST（引腳 7）：測試引腳。 Vcc（引腳 8）：電源線引腳。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 本設(shè)計采用掉電存儲電路圖如 圖 ： 圖 掉電存儲電路 時鐘電路 MCS51 單片機(jī)的各功能部件都是以時鐘控制信號為基準(zhǔn)，內(nèi)部電路在時鐘信號的控制下，嚴(yán)格地按時序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，單片機(jī)本身如同一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證其各個部分同步工作，電路要在唯一的時鐘信號控制下，嚴(yán)格地按照時序進(jìn)行工作。其實只需在時鐘引腳連接上外圍的定時控制元件，就可以構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。為更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠地工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。 本設(shè)計中使用的振蕩電路，由 12MHZ 晶體振蕩器和兩個 約 30PF 的電容組成，在 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體，電容的大小不會影響振蕩頻率的高低。在整個系統(tǒng)中為系統(tǒng)各個部分提供基準(zhǔn)頻率，以防因其工作頻率不穩(wěn)定而造成相關(guān)設(shè)備的工作頻率不穩(wěn)定，晶振可以在電路中產(chǎn)生振蕩電流，發(fā)出時鐘信號。如圖 所示。 圖 時鐘電路 按鍵電路 按鍵控制電路中，單片機(jī)的 管腳接啟動 /停止按鍵，通過軟件編程，當(dāng)按下按鍵計數(shù)器開始工作，開始計價；當(dāng)彈起按鍵時，計數(shù)器停止工作，停止計價，啟動 /停止按鍵帶自鎖功能。按下啟動按鍵，開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，這時給 送低電平信號，這時 TR0=1， 計數(shù)器開始工作，調(diào)用計價子程序開始計價。清零按鍵接單片機(jī)的 管腳，按下清零按鍵， 為低電平，調(diào)用清零子程序，系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 用于將顯示數(shù)據(jù)清零，在程序中給各位賦 0 代碼（ 0x3f），以達(dá)到清零的目的，方便下次計價。另外為功能鍵，控制價格調(diào)整，這個按鍵是在沒有按下啟動 /停止按鍵時有作用，計價過程中無效 ，按鍵電路如圖 所示 。 圖 按鍵電路 系統(tǒng)軟件設(shè)計 14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件總體設(shè)計 51 單片機(jī)的程序設(shè)計語言主要有兩種：一是匯編程序設(shè)計；二是 C 語言 編程設(shè)計， 兩種程序設(shè)計語言都有各自的優(yōu)點。用匯編語言編寫和高級語言 (C 語言 )比較起來節(jié)省空間，這樣對于存儲空間僅 4Kb 的芯片來說是極之有利的， 51單片機(jī)能更高速的運(yùn)行。 C 語言編寫的程序，雖然不象匯編那樣速度快、但程序簡單易行、并且需要較小的存儲空間。 C 語言作為一種編譯型程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。此外， C 語言程序還具有完善的模塊程序結(jié)構(gòu)，從而為軟件開發(fā)中采用模塊化程序設(shè)計方法提供了有力的保障。因此，使用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計已成為軟件開發(fā)的主流。 本設(shè)計就是采用 C 語言編寫的， 由于采用模塊化操作，使得程序在修改，執(zhí)行的時候顯得方便易行。 系統(tǒng)程序設(shè)計 本設(shè)計中，軟件設(shè)計采用模塊化操作，利用各個模塊之間的相互聯(lián)系，在設(shè)計中采用主程序 調(diào)用各個子程序的方法，使程序通俗易懂，我們設(shè)計了整體程序流程圖： 在 main 函數(shù)編寫開始，要進(jìn)行初始化，包括對系統(tǒng)初始化和對存儲器初始化，要對硬件設(shè)備進(jìn)行初始化，并使硬件處于就緒狀態(tài)。 通過判斷是否計費，調(diào)價，清零等狀態(tài)，來分別調(diào)用不同的子程序，使程序在設(shè)計之前，就有了很強(qiáng)的邏輯關(guān)系。 這些對應(yīng)于硬件就是通過按下各個控制開關(guān)，來分別進(jìn)行不同的動作 ，最后數(shù)碼管根據(jù)輸入的信息，來顯示不同的數(shù)據(jù)信息，這就達(dá)到了軟件控制硬件，同時輸入信息控制輸出信息的目的。 整個程序的流程圖如 圖 所示 ： 系統(tǒng)軟件設(shè)計 15 圖 系統(tǒng)程序流程圖 Y Y 判斷是否進(jìn)入調(diào)價模式 進(jìn)入調(diào)價模式 判斷是否開始計費 調(diào)用計費子程序 判斷是否停止鍵按下 結(jié)果顯示 清顯示單價復(fù)位 Y N N N 初始化 開始顯示 系統(tǒng)調(diào)試 16 5 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試包括軟件調(diào)試和硬件調(diào)試。硬件調(diào)試的任務(wù)是排除所焊接電路故障。軟件調(diào)試是利用開發(fā)工具進(jìn)行在線仿真調(diào)試。調(diào)試的一般過程如圖 所示：