【文章內(nèi)容簡介】 ：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻?！篜1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口?！篜2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口?！篜3是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖極可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口P3寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。ALE：地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ALE是以晶振1／6的固定頻率輸出的正脈沖，因此，可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部ROM時(shí)，有效(低電平)，以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。：訪問程序存儲控制信號。當(dāng)信號為低電平時(shí)，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當(dāng)信號為高電平時(shí)，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。RST：復(fù)位信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。XTALl和XTAL2：外接晶體引線端。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線端用于外接石英晶體和電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號。VSS：地線。 VCC：+5V電源。以上是MCS51單片機(jī)芯片40條引腳的定義及簡單功能說明。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。例如，MCS51系列把芯片引腳數(shù)目限定為40條，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此數(shù)，因此就出現(xiàn)了需要與可能的矛盾。如何解決這個(gè)矛盾? “兼職”是唯一可行的辦法，即給一些信號引腳賦以雙重功能。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。下面介紹一些信號引腳的第二功能。(1) P3 口線的第二功能。P3的8條口線都定義有第二功能， P3口引腳與第二功能引腳第二功能信號名稱RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送外部中斷0申請外部中斷1申請T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的外部輸入T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部輸入外部RAM寫選通外部RAM讀選通(2) EPROM存儲器程序固化所需要的信號。有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片(例如8751)，為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳以第二功能的形式提供的，即：編程脈沖：30腳(ALE/)編程電壓(25V)：31腳(/VPP)(3) 備用電源引入。MCS51單片機(jī)的備用電源也是以第二功能的方式由9腳(RST/VPD)引入的。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部RAM提供電壓，以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不丟失。 單片機(jī)中斷系統(tǒng)介紹在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，中斷部分的設(shè)計(jì)尤為重要，所謂中斷，是當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行正常程序時(shí)，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，CPU暫時(shí)中止當(dāng)前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行服務(wù)程序，以對發(fā)生的更緊迫的事件進(jìn)行處理，待處理結(jié)束后，CPU自動返回原來的程序執(zhí)行。AT89C52系列單片機(jī)的系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級，可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(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)中斷請求；有中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各優(yōu)中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各終端同時(shí)提出中斷請求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。本次設(shè)計(jì)采用的外部中斷方式包括外部中斷0和外部中斷1，它們的中斷請求信號分別由單片機(jī)的和輸入。外部中斷請求有兩種信號方式：電平觸發(fā)方式和脈沖觸發(fā)方式。電平觸發(fā)方式的中斷請求是低電平有效。只要在和引腳上出現(xiàn)有效低電平時(shí)，就激活外部中斷方式。脈沖觸發(fā)方式的中斷請求則是脈沖的負(fù)跳變有效。在這種方式下，在兩個(gè)相鄰機(jī)器周期內(nèi)，活引腳電平發(fā)生變化，即在第一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為高電平，第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)為低電平，就激活外部中斷。由此可見，在脈沖方式下，中斷請求信號的高電平和低電平狀態(tài)都應(yīng)至少維持一個(gè)機(jī)器周期，以使CPU采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設(shè)計(jì)所采用的觸發(fā)方式為脈沖觸發(fā)方式。CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。IE的狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，相應(yīng)的中斷源中斷允許；某位設(shè)定為0，相應(yīng)的中斷源中斷屏蔽。CPU復(fù)位時(shí)，IE各位為0，禁止所有中斷。IE寄存器各位的定義如下。EX0（）外部中斷允許位；ET0（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位；EX1（）外部中斷允許位；ET1（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位；ES（）串行口中斷允許位；EA（）CPU中斷允許位。AT89C52單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級，即可實(shí)現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應(yīng)的狀態(tài)來規(guī)定的。IP的狀態(tài)由軟件設(shè)定，某位設(shè)定為1，則相應(yīng)的中斷源為高優(yōu)先級中斷；。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，IP各位清0，各中斷源同為低優(yōu)先級中斷。IP寄存器各位的定義如下：PX0（）外部中斷優(yōu)先級設(shè)定位；PT0（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（）外部中斷中斷優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷優(yōu)先級設(shè)定位；PS（）串行口中斷優(yōu)先級設(shè)定位。 單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能介紹AT89C52單片機(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作由兩個(gè)特殊功能寄存器控制。TMOD用于設(shè)置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷請求。工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。GATE：門控位。GATE=0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATE=1時(shí)，要用軟件TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。=0為定時(shí)模式； =1為計(jì)數(shù)模式。M1M2：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有4種工作方式，由M1M2進(jìn)行設(shè)置。本次設(shè)計(jì)TMOD為90H，即選通定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)功能、工作方式1。工作方式16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。TF1（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動清零。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清零，同硬件置1或清零的效果一樣。TR1（）定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)時(shí)，定時(shí)/ 計(jì)數(shù)器T1開始工作；TR1置0時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。TF0（）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。TR0（）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0運(yùn)行控制位。 其他器件的介紹 存儲器的介紹AT24C02是一個(gè)2K位串行CMOSE2PROM。內(nèi)部含有256個(gè)8 位字節(jié)，ATMEL公司的先進(jìn)CMOS技術(shù)實(shí)質(zhì)上減少了器件的功耗。AT24C02有一個(gè)16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I2C總線接口進(jìn)行操作有一個(gè)專門的寫保護(hù)功能。AT24C02支持I2C總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議。數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號的主器件控制的。主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器，但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)（發(fā)送或接收）的模式，通過器件地址輸入端 A0、A1和A2可以實(shí)現(xiàn)將最多8個(gè)24C02器件連接到總線上。 24C02管腳圖SCL串行時(shí)鐘：AT24C02串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘，這是一個(gè)輸入管腳。SDA串行數(shù)據(jù)/地址：CAT24WC02雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收。SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（wireOR）。WP 寫保護(hù)：如果WP管腳連接到Vcc所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)，只能讀。當(dāng)WP管腳連接到Vss或懸空，允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。本次設(shè)計(jì)采用的24C02是為了防止掉電時(shí)里程數(shù)據(jù)的丟失，由于24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，采用串口的方式傳輸數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL和SDA與單片機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。在軟件編程時(shí)采用程序包來控制24C02發(fā)送或接受數(shù)據(jù)。 74LS74芯片的介紹74LS74是D觸發(fā)器的一種,它是一個(gè)具有記憶功能的二進(jìn)制信息存儲器件，是構(gòu)成多種時(shí)序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即0和1，在一定的外界信號作用下，可以從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。由于其狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的邊沿故又稱之為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，D觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時(shí)針到來前D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器應(yīng)用很廣，可用做數(shù)字信號的寄存、移位寄存、分頻和波形發(fā)生器等。 74LS74引腳圖在本題目中74LS74芯片起分頻的作用。當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾傳感器輸出一個(gè)低電平脈沖，通過74LS74進(jìn)行二分頻后，定時(shí)器T1的開啟時(shí)間為車輪轉(zhuǎn)1圈的時(shí)間，這樣就可以算出自行車的速度。 分頻前后對比圖由圖可見，二分頻后的波形的高或地電平的時(shí)間正好是霍爾傳感器開關(guān)的一個(gè)周期，霍爾傳感器輸出脈沖到，即接收到對圈數(shù)計(jì)數(shù)的脈沖。經(jīng)74LS74二分頻后的信號輸入到，內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器測得每轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間，通過計(jì)算即可得里程值和即時(shí)速度。 74LS244芯片的介紹本次設(shè)計(jì)中的采用驅(qū)動數(shù)碼管的芯片為74LS244，74LS244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線驅(qū)動器，若單片機(jī)輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會導(dǎo)致顯示部分不能正常工作。所以在單片機(jī)輸出口先接入驅(qū)動芯片74LS244，增大電流，使LED能夠正常工作。，可以看出74LS244由2組組成、每組由四路輸入、輸出構(gòu)成。每組有一個(gè)控制端高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。 74LS244邏輯圖 單片機(jī)外圍電路的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C52片內(nèi)由一個(gè)反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。本設(shè)計(jì)采用第一種方式。單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 單片機(jī)片內(nèi)振蕩電路電路中的電容C1和C2常選擇為30pF左右。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。而外接晶體的振蕩頻率的大小，主要取決于單片機(jī)的工作頻率范圍，每一種單片機(jī)都有自己的最大工作頻率，外接的晶體振蕩頻率不大于單片機(jī)的最大工作頻率即可。此外，如果單片機(jī)有串行通信，則應(yīng)該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。本設(shè)計(jì)晶振采用12MHz，則計(jì)數(shù)周期為T=S 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)AT89C52單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳RET為AT89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。在89C52的時(shí)鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要RET保持高電平，則89C52循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RET由高電平變成低電平以后，89C52才從0000H地址開始執(zhí)行程序。本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，是常用復(fù)位電路之一。單片機(jī)復(fù)位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容C相當(dāng)于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使89C52全機(jī)自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把+5V加到了RET/VPD端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。 按鍵復(fù)位電路工作原理：上電瞬間，RC電路充電，RST引腳出現(xiàn)高電平，只要RST端保持10ms以上高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。 顯示電路的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中采用LED數(shù)碼管顯示。在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用LED數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。八段LED顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成。其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆畫段，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。LED顯示器有兩種不同的形式：一種是發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。本次設(shè)計(jì)采用共陰極接法。 七(八)段LED顯示器 LED顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。本系統(tǒng)采用動態(tài)掃描顯示接口電路，動態(tài)顯示接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段ah同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極COM各自獨(dú)立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字型碼時(shí)，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)顯示器亮，則取決于COM端。也就是說我們可以采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的COM端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。、~，通過軟件編程，先把所要顯示的數(shù)據(jù)放入存儲單元，然后把數(shù)據(jù)送入段選通對應(yīng)的地址，再選通某一個(gè)LED