【文章內容簡介】 ：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)總線復用口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動8個TTL邏輯門電路，對端口P0寫“1”時，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，這組口線分時轉換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻?！篜1是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖極可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口?！篜2是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖極可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P2寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口?！篜3是一個帶內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3的輸出緩沖極可驅動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口P3寫“1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。ALE：地址鎖存控制信號。在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實現(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，可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。：外部程序存儲器讀選通信號。在讀外部ROM時，有效(低電平)，以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。：訪問程序存儲控制信號。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。RST：復位信號。當輸入的復位信號延續(xù)兩個機器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機的復位初始化操作。XTALl和XTAL2：外接晶體引線端。當使用芯片內部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和電容；當使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。VSS：地線。 VCC：+5V電源。以上是MCS51單片機芯片40條引腳的定義及簡單功能說明。由于工藝及標準化等原因，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，但單片機為實現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠遠超過此數(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/計數(shù)器0的外部輸入T1定時/計數(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。有內部EPROM的單片機芯片(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單片機的備用電源也是以第二功能的方式由9腳(RST/VPD)引入的。當電源發(fā)生故障，電壓降低到下限值時，備用電源經(jīng)此端向內部RAM提供電壓，以保護內部RAM中的信息不丟失。 單片機中斷系統(tǒng)介紹在本次設計當中，中斷部分的設計尤為重要，所謂中斷，是當計算機執(zhí)行正常程序時，系統(tǒng)中出現(xiàn)某些急需處理的事件，CPU暫時中止當前的程序，轉去執(zhí)行服務程序，以對發(fā)生的更緊迫的事件進行處理，待處理結束后，CPU自動返回原來的程序執(zhí)行。AT89C52系列單片機的系統(tǒng)有5個中斷源，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。由片內特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應中斷請求；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)先級內各終端同時提出中斷請求時，由內部的查詢邏輯確定其響應次序。本次設計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，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跳變有效。在這種方式下，在兩個相鄰機器周期內，活引腳電平發(fā)生變化，即在第一個機器周期內為高電平，第二個機器周期內為低電平，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)都應至少維持一個機器周期，以使CPU采樣到電平狀態(tài)的變化，本次設計所采用的觸發(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定，某位設定為1，相應的中斷源中斷允許；某位設定為0，相應的中斷源中斷屏蔽。CPU復位時，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/計數(shù)器T0中斷允許位；EX1（）外部中斷允許位；ET1（）定時/計數(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單片機有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應的狀態(tài)來規(guī)定的。IP的狀態(tài)由軟件設定，某位設定為1，則相應的中斷源為高優(yōu)先級中斷；。單片機復位時，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)先級設定位；PT0（）定時/計數(shù)器T0中斷優(yōu)先級設定位；PX1（）外部中斷中斷優(yōu)先級設定位；PT1（）定時/計數(shù)器T1中斷優(yōu)先級設定位；PS（）串行口中斷優(yōu)先級設定位。 單片機定時/計數(shù)功能介紹AT89C52單片機定時/計數(shù)器的工作由兩個特殊功能寄存器控制。TMOD用于設置其工作方式；TCON用于控制其啟動和中斷請求。工作方式寄存器TMOD用于設置定時/計數(shù)器的工作方式。GATE：門控位。GATE=0時，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動定時/計數(shù)器工作；GATE=1時，要用軟件TR0或TR1為1，同時外部中斷引腳或也為高電平時，才能啟動定時/計數(shù)器工作。：定時/計數(shù)模式選擇位。=0為定時模式； =1為計數(shù)模式。M1M2：工作方式設置位。定時/計數(shù)器有4種工作方式，由M1M2進行設置。本次設計TMOD為90H，即選通定時/計數(shù)器定時功能、工作方式1。工作方式16位定時/計數(shù)器。TF1（）定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標志位。定時/計數(shù)器T1計數(shù)溢出時由硬件自動置TF1為1。CPU響應中斷后TF1由硬件自動清零。T1工作時，CPU可隨時查詢TF的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測試的標志。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/計數(shù)器T1運行控制位。TR1置1時時，定時/ 計數(shù)器T1開始工作；TR1置0時，定時/計數(shù)器T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。TF0（）：定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標志位。TR0（）：定時/計數(shù)器T0運行控制位。 其他器件的介紹 存儲器的介紹AT24C02是一個2K位串行CMOSE2PROM。內部含有256個8 位字節(jié)，ATMEL公司的先進CMOS技術實質上減少了器件的功耗。AT24C02有一個16 字節(jié)頁寫緩沖器，該器件通過I2C總線接口進行操作有一個專門的寫保護功能。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可以實現(xiàn)將最多8個24C02器件連接到總線上。 24C02管腳圖SCL串行時鐘：AT24C02串行時鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時鐘，這是一個輸入管腳。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 是一個開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進行線或（wireOR）。WP 寫保護：如果WP管腳連接到Vcc所有的內容都被寫保護，只能讀。當WP管腳連接到Vss或懸空，允許器件進行正常的讀/寫操作。本次設計采用的24C02是為了防止掉電時里程數(shù)據(jù)的丟失，由于24C02的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，采用串口的方式傳輸數(shù)據(jù)，所以只用兩根線SCL和SDA與單片機傳輸數(shù)據(jù)。在軟件編程時采用程序包來控制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,它是一個具有記憶功能的二進制信息存儲器件，是構成多種時序電路的最基本邏輯單元。觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，即0和1，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉到另一個穩(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)只取決于時針到來前D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器應用很廣，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。當車輪每轉一圈，霍爾傳感器輸出一個低電平脈沖，通過74LS74進行二分頻后，定時器T1的開啟時間為車輪轉1圈的時間，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間正好是霍爾傳感器開關的一個周期，霍爾傳感器輸出脈沖到，即接收到對圈數(shù)計數(shù)的脈沖。經(jīng)74LS74二分頻后的信號輸入到，內部定時計數(shù)器測得每轉一圈所用的時間，通過計算即可得里程值和即時速度。 74LS244芯片的介紹本次設計中的采用驅動數(shù)碼管的芯片為74LS244，74LS244為三態(tài)輸出的八位緩沖器和線驅動器，若單片機輸出口直接接顯示部分電路，則電流太小，會導致顯示部分不能正常工作。所以在單片機輸出口先接入驅動芯片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、輸出構成。每組有一個控制端高或低電平?jīng)Q定該組數(shù)據(jù)被接通還是斷開。 74LS244邏輯圖 單片機外圍電路的設計 時鐘電路的設計時鐘是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準，有條不紊地一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。AT89C52片內由一個反相放大器構成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。常用的時鐘電路有兩種方式，一種是內部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。本設計采用第一種方式。單片機內部有一個用于構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。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和電容，就構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 單片機片內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，主要取決于單片機的工作頻率范圍，每一種單片機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的最大工作頻率即可。此外，如果單片機有串行通信，則應該選擇振蕩頻率除以串行通信頻率可以除盡的晶體。本設計晶振采用12MHz，則計數(shù)周期為T=S 復位電路的設計AT89C52單片機的復位輸入引腳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的時鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時，單片機內部則初始復位。只要RET保持高電平，則89C52循環(huán)復位。只有當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)的復位電路是采用按鍵復位的電路，是常用復位電路之一。單片機復位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復位稱手動復位。上電時，剛接通電源，電容C相當于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使89C52全機自動復位，這就是上電復位；若運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端從而復位稱為手動復位。復位后，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，就能使單片機有效地復位。 顯示電路的設計本設計中采用LED數(shù)碼管顯示。在單片機系統(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，因此使用非常廣泛。八段LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成。其中7個發(fā)光二極管構成字型“8”的各個筆畫段，另一個小數(shù)點為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。本次設計采用共陰極接法。 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個筆劃段ah同名端連在一起，而每一個顯示器的公共極COM各自獨立地受I/O線控制。CPU向字段輸出口送出字型碼時，所有顯示器接收到相同的字型碼，但究竟是哪個顯示器亮，則取決于COM端。也就是說我們可以采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的COM端，使各個顯示器輪流點亮。在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮時間是極為短暫的（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，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，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)送入段選通對應的地址，再選通某一個LED