【文章內(nèi)容簡介】 ，有著廣泛的應(yīng)用前景。 STC89C52內(nèi)部寄存器STC89C52與8051的基本構(gòu)造一樣，CPU是一個字長為二進(jìn)制8位的中央處理單元，也就是說它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。與微型計(jì)算機(jī)CPU類似，故其內(nèi)部CPU也是由運(yùn)算器(ALU)、控制器（定時控制部件等）和專用寄存器組三部分構(gòu)成。 1．算術(shù)邏輯部件(ALU)ALU是一個性能極強(qiáng)的運(yùn)算器，它既可以進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算，也可以進(jìn)行與、或、非、異或等邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)據(jù)傳送、移位、判斷和程序轉(zhuǎn)移等功能。STC89C52ALU為用戶提供了豐富的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令的執(zhí)行時間為1微妙，乘法指令可達(dá)4微妙。STC89C52 ALU由一個加法器，兩個8為暫存器（TMP1與TMP2）和一個性能卓著的布爾處理器組成。8051的時鐘頻率可達(dá)12MHZ。 2．定時控制部件定時控制部件起著控制器的作用，由定時控制邏輯、指令寄存器和振蕩OSC等電路組成。指令寄存器IR用于存放從程序存儲器中取出的指令碼，定時控制邏輯用于對指令寄存器中的指令碼進(jìn)行譯碼，并在OSC的配合下產(chǎn)生執(zhí)行指令的時序脈沖，以完成相應(yīng)指令的執(zhí)行。 3．專用寄存器組專用寄存器組主要用來指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址、存放操作數(shù)和指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)等。它是任何一臺計(jì)算機(jī)的CPU不可缺少的的組成部件，其他寄存器因機(jī)器型號的不同而異。專用寄存器組主要包括程序計(jì)數(shù)器PC、累加器A、程序狀態(tài)字PSW、堆棧指示器SP、數(shù)據(jù)指針DPTR和通用寄存器B等。（1） 程序計(jì)數(shù)器PC程序計(jì)數(shù)器PC是一個二進(jìn)制16位的程序地址寄存器，專門用來存放下一條需要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，能自動加1。（2） 累加器A累加器A又記作ACC，是一個具有特殊用途的二進(jìn)制8位寄存器，專門用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。在CPU執(zhí)行某種運(yùn)算前，兩個操作數(shù)中的一個通常應(yīng)放在累加器A中，運(yùn)算完成后累加器A中便可以得到運(yùn)算結(jié)果。（3） 通用寄存器B通用寄存器B是專門為乘法和除法設(shè)置的寄存器，也是一個二進(jìn)制8位的寄存器，由8個觸發(fā)器組成。該寄存器在乘法或除法前用來存放乘數(shù)或除數(shù)，在乘法或除法完成后用于存放乘積的高8位或除法的余數(shù)。（4） 程序狀態(tài)字PSWPSW是一個8位標(biāo)志寄存器，用來存放指令執(zhí)行后的有關(guān)狀態(tài)。PSW中各位的狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的，但也可以由用戶根據(jù)需要采用傳送指令加以改變。（5） 數(shù)據(jù)指針DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是一個16位的寄存器，由兩個寄存器DPH和DPL拼成。其中DPH為DPTR的高8為，DPL為DPTR的低8位。DPTR可以用來存放片內(nèi)ROM的地址，也可以用來存放片外RAM和片外ROM的地址。 STC89C52芯片由于STC89C51RC/RD+系列的功能強(qiáng)，許多公司生產(chǎn)了種類繁多的8051為核心的單片機(jī)，功能或多或少有些變化，以滿足不同的需求，其中STC89C52就是這幾年在我國非常流行的單片機(jī)芯片，它是宏晶公司推出的一款具有全速USB功能的混合信號flash微控制器芯片，該器件內(nèi)部集成有2304 Byte RAM和16k Byte的flash存儲器。實(shí)際上，STC89C52是一個完整的小型片上系統(tǒng)(SOC)。本設(shè)計(jì)就是采用USB功能比較強(qiáng)大的STC89C52單片機(jī)。圖21所示是STC89C52單片機(jī)的原理圖，表21所示為它的引腳定義：圖21 STC89C52單片機(jī)原理表21 STC89C52引腳定義引腳名稱引腳號引腳類型說 明VDD6電源輸入 電源輸出 – 。見第8章。GND3地/RSTC2CK9數(shù)字I/O數(shù)字I/O器件復(fù)位。內(nèi)部上電復(fù)位或VDD監(jiān)視器的漏極開路傳輸。一個外部源可以通過講該引腳驅(qū)動為低電平（至少15μs）來啟動一次系統(tǒng)復(fù)位。C2D10數(shù)字I/O數(shù)字I/OC2調(diào)試接口的雙向數(shù)據(jù)信號。REGIN7電源輸入穩(wěn)壓器的5V輸入。該引腳是片內(nèi)穩(wěn)壓器的輸入。VBUS8數(shù)字輸入VBUS監(jiān)測輸入。該引腳應(yīng)被連接到USB網(wǎng)絡(luò)的VBUS信號。該引腳上出現(xiàn)5V信號表示有USB連接。D+4數(shù)字I/OUSB的D+D5數(shù)字I/OUSB的D2數(shù)字I/O1數(shù)字I/OXTAL232數(shù)字I/O模擬輸入外部時鐘輸入。對于晶體或陶瓷諧振器，該引腳是外部振蕩電路的反饋輸入。XTAL231數(shù)字I/O模擬I/O或數(shù)字輸入外部時鐘輸出。該引腳是晶體或陶瓷諧振器的激勵驅(qū)動器。對于CMOS時鐘、電容或rc震蕩配置，該引腳是外部時鐘輸入30數(shù)字I/O29數(shù)字I/OCNVSTR28數(shù)字I/O數(shù)字輸入ADC0外部轉(zhuǎn)換啟動輸入VREF27數(shù)字I/O模擬I/O外部VREF輸入或輸出26數(shù)字I/O或模擬輸入15數(shù)字I/O或模擬輸入14數(shù)字I/O或模擬輸入13數(shù)字I/O或模擬輸入22數(shù)字I/O或模擬輸入21數(shù)字I/O或模擬輸入20數(shù)字I/O或模擬輸入19數(shù)字I/O或模擬輸入18數(shù)字I/O或模擬輸入17數(shù)字I/O或模擬輸入16數(shù)字I/O或模擬輸入15數(shù)字I/O或模擬輸入14數(shù)字I/O或模擬輸入13數(shù)字I/O或模擬輸入12數(shù)字I/O或模擬輸入11數(shù)字I/O或模擬輸入圖22所示為STC89C52引腳圖(頂視圖) DIP封裝：圖22 STC89C52引腳圖(頂視圖) DIP封裝圖23 所示為STC89C52的PLCC封裝圖：圖23 STC89C52的PLCC封裝圖 圖24所示為STC89C52的FPFQ44封裝圖：圖24 STC89C52的FPFQ44封裝圖第3章 硬件設(shè)計(jì)本課題設(shè)計(jì)的硬件電路由單片機(jī)主控模塊，蜂鳴器模塊，液晶12864模塊，電源電路（電池供電）等組成。先從總體電路設(shè)計(jì)入手，然后詳細(xì)介紹各個部分的設(shè)計(jì)。 硬件電路總體設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很多，硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要，除了實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素： 1．系統(tǒng)穩(wěn)定度； 2．器件的通用性或易選購性； 3．軟件編程的易實(shí)現(xiàn)性； 4．系統(tǒng)其它功能及性能指標(biāo)?？傮w設(shè)計(jì)框圖：根據(jù)題目要求系統(tǒng)可以分為以下幾個基礎(chǔ)模塊，如圖31所示： STC89C52電源 晶振液晶12864模塊蜂鳴器模塊復(fù)位電路圖31 硬件總體設(shè)計(jì)框 各模塊的電路設(shè)計(jì) 蜂鳴器模塊設(shè)計(jì)1．無源蜂鳴器工作原理 蜂鳴器可以分為有源和無源兩種，區(qū)別在于有源蜂鳴器直接加上額外電壓就能發(fā)聲，而無源蜂鳴器需要加上脈沖電壓才能持續(xù)發(fā)聲。但是有源蜂鳴器能夠發(fā)出的聲音比較單調(diào)，而無源蜂鳴器可以發(fā)出不同音階的聲音，甚至可以用來演奏簡單的樂曲。無源蜂鳴器的發(fā)聲靠的是一種電磁感應(yīng)，給她不同的脈沖信號，可以發(fā)出不同的聲音。 從時鐘設(shè)計(jì)的電路圖中可以看到，無源蜂鳴器外接在一個三極管上，這是因?yàn)锳T89C52的I/O口驅(qū)動能力不足以驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，所以要外接一個三極管將電流放大。如圖32所示：圖 32 蜂鳴器模塊電路圖2．無源蜂鳴器的聲音控制 在時鐘設(shè)計(jì)中的蜂鳴器是采用T0定時器中斷控制的，通過控制中斷的次數(shù)，來實(shí)現(xiàn)蜂鳴器發(fā)聲的高低音，發(fā)出“叮咚”聲。但是要注意不能設(shè)置周期過長，否則蜂鳴器有可能就無法工作了。在蜂鳴器發(fā)聲中，給它的脈沖越短它的發(fā)生越尖銳，但聲音就越小，反之，脈沖越長，發(fā)聲越低沉，聲音也越大。蜂鳴器在電路設(shè)計(jì)中只占用一個I/。 電源模塊STC89C52片上的參考電源校準(zhǔn)器支持USB總線電源操作；校準(zhǔn)器的Bypass模式支持USB內(nèi)部電源操作。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的電源供電模式有兩種USB供電和直流電源供電。其電路圖如圖33所示：圖 33 電源模塊電路圖 液晶12864模塊12864是128*64點(diǎn)陣液晶模塊的點(diǎn)陣數(shù)簡稱，業(yè)界約定俗成的簡稱。模塊的顯示效果為黃綠底黑字。該點(diǎn)陣的屏顯成本相對較低，適用于各類儀器，小型設(shè)備的顯示領(lǐng)域。表31 12864與MCU的接口圖34所示為液晶12864與MCU管腳相連圖：圖34 液晶12864與MCU管腳相連圖 按鍵控制電路按鍵控制電路如圖35所示：圖35 按鍵控制電路K1，K2，K3，K4四個按鍵的左觸點(diǎn)分別與四輸入與門74LS04的輸入端相連，右觸點(diǎn)并聯(lián)接地，同時從74LS04的輸入端引出四根陰線1，2，3，，，當(dāng)有按鍵按下時，74LS04輸出為低電平，進(jìn)入外部中斷0的服務(wù)子程序，在子程序中具體判斷是1，2，3，4的哪個線為低電平，從而判斷哪個鍵按下并進(jìn)行相應(yīng)響應(yīng)。第4章 軟件設(shè)計(jì)本章介紹多功能51實(shí)驗(yàn)板的軟件設(shè)計(jì)環(huán)境keil c51及過程，主要根據(jù)51實(shí)驗(yàn)板的硬件資源的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)。在掌握了硬件的電路設(shè)計(jì)，熟悉各個硬件的時序，才能為需要的各種功能編寫相關(guān)的程序。為了能做到系統(tǒng)資源的高復(fù)用性，在硬件設(shè)計(jì)時充分考慮到了大部分51單片機(jī)的外部引腳和內(nèi)部資源。 字模提取軟件zimo在運(yùn)用液晶12864顯示設(shè)計(jì)效果時，我們需要用到字模提取軟件zimo來為要顯示的文字或者圖片生成字模，以便于其在液晶12864上顯示出來。圖41所示為游戲封面生成字模界面：圖41 游戲封面生成字模界面圖42所示為游戲內(nèi)文字生成字模界面：圖42 游戲內(nèi)文字生成字模界面 實(shí)驗(yàn)板的各個模塊的設(shè)計(jì)軟件模塊主要由液晶12864模塊、按鍵電路模塊、蜂鳴器模塊等模塊組成。利用串口接收程序，通過液晶12864來顯示游戲畫面，通過4個按鍵來控制，按鍵功能分別為上移，下移，發(fā)射，重新開始。上移、下移控制槍支移動，發(fā)射控制發(fā)射彈藥。發(fā)射彈藥時蜂鳴器會發(fā)出槍聲。圖43所示為系統(tǒng)整體流程圖： 液晶12864模塊的設(shè)計(jì)這部分主要完成液晶初始化以及液晶顯示效果，液晶