【文章內(nèi)容簡介】 系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用 編程器 ；可通過串口（ ）直接下載 用戶程序 ，數(shù)秒即可完成；內(nèi)部集成 MAX810專用復(fù)位電路（外部晶體 20M以下時，可省外部復(fù)位電路）；時鐘源 特點是外部高精度晶體 /時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器，用戶在下載 用戶程序 時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C振蕩器還是外部晶體 /時鐘。常溫下內(nèi)部 R/C振蕩器頻率為： ～ 。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，因為有溫漂，所一般選 4MHz～ 8MHz；有 2個 16位 定時器 /計數(shù)器； 外部中斷 2路 ,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā) 中斷方式 喚醒； PWM(4 路） /PCA（可編程計數(shù)器陣列），也可用來再實現(xiàn) 4 個 定時器 或 4 個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可支持 )； STC89C51具有 ADC 功能。 10位精度 ADC，共 8路；通用異步 串行口 (UART)， SPI同步通信 口，主模式 /從模式 工作溫度范圍 ： 075℃ /40+85℃ ； 封裝 類型有 PDIP28， SOP28， PDIP20， SOP20， PLCC32，TSSOP20等。 3) STC89C51引腳 89C51單片機多采用 40只引腳的雙列直插封裝 (DIP)方式，下面分別簡單介紹。首先 電源引腳 VCC 是 40 引腳，單片機正是通過它接入 +5V工作電源 。與之相對的是 GND(20 引腳 )，它是接地端，有了 VCC 與 GND 整體電路才能形成回路。時鐘引腳有兩個，分別是XTAL1(19引腳 )和 XTAL2(20引腳 )，其中 XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器電 7 路的輸入端，而 XTAL2 是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端；復(fù)位 RST(9 引腳 )在振蕩器運行時，當有兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腳時，將使單片機復(fù)位，只要這個引腳保持高電平， 51 芯片便可循環(huán)復(fù)位； EA/Vpp(31 引腳 )為外部程序存儲器訪問允許控制端。當它為高電平時，單片機讀片內(nèi)程序存儲器，在 PC 值超過 0FFFH 后將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器。當它為低電平時，只限定在外部程序存儲器，地址為0000H~FFFFH。 Vpp 為該引腳的第二功能，為編程電壓輸入端； ALE/PROG(30 引腳 )其中ALE為低八位地址鎖存允許信號。在系統(tǒng)擴展時， ALE的負跳變沿 P0口發(fā)出的第八位地址鎖存在外接的地址鎖存器，然后再作為數(shù)據(jù)端口。 PROG為該引腳的第二功能，在對片外存儲器編程時，此引腳為編程脈沖輸入端； PSEN(29引腳 )為片外程序存儲器的讀選通信號端。在單片機讀片外程序存儲器時，此引腳輸出脈沖的負跳變沿作為讀片外程序存儲器的 選通信號； Pin39Pin32為 ， P0口是一個 8位漏極開路型雙向 I/O口，內(nèi)部不帶上拉電阻，當外接上拉電阻時， P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動八個 TTL負載電路。通常在使用時外接上拉電阻，用來驅(qū)動多個數(shù)碼管。在訪問外部程序和外部數(shù)據(jù)存儲器時， P0口是分時轉(zhuǎn)換的地址 (低 8位 )/數(shù)據(jù)總線，不需要外接上拉電阻； Pin1Pin8為 輸出腳是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/0 口。 P1口能驅(qū)動 4 個 TTL負載； Pin21Pin28為 ， P2口是一 個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口能驅(qū)動 4個TTL負載。端口置 1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接收高 8位地址和控制信息。在訪問外部程序和 16位外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口送出高 8位地址。而在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時其引腳上的內(nèi)容在此期間不會改變； Pin10Pin17為 ， P3口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8位雙向 I/O口，P3口能驅(qū)動 4個 TTL負載，這 8個引腳還用于專門的第二功能。端口置 1時，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入 用。對內(nèi)部 Flash程序存儲器編程時，接控制信息。 時鐘電路 單片機中 CPU每執(zhí)行一條指令，都必須在統(tǒng)一的時鐘脈沖的控制下嚴格按時間節(jié)拍進行，而這個時鐘脈沖是單片機控制中的時序電路發(fā)出的。 CPU 執(zhí)行一條指令的各個微操作所對應(yīng)時間順序稱為單片機的時序。 MCS51單片機芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成震蕩器， XTAL1為該放大器的輸入端， XTAL2為該放大器輸出端，但形成時鐘電路還需附加其他電路。 本設(shè)計系統(tǒng)采用內(nèi)部時鐘方式，利用單片機內(nèi)部的高增益反相放大器，外部電路簡，只需要一個晶振和 2個電 容即可，如圖 9所示： GNDX2X112Y1XTAL22pFC122pFC2 圖 9 時鐘電路 8 電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)，電路中，電容器 C1 和 C2 對震蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍是 30177。10pF，在這個系統(tǒng)中選擇了 22pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機電路產(chǎn)生的時鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是 12MHz，因而時鐘信號的震蕩頻率為 12MHz。 復(fù)位電路 單片機在啟動運行時都需要復(fù)位，使 CPU和系統(tǒng)中的其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。 MCS51單片機有一個復(fù) 位引腳 RST,采用施密特觸發(fā)輸入。當震蕩器起振后，只要該引腳上出現(xiàn) 2個機器周期以上的高電平即可確保時器件復(fù)位。復(fù)位完成后，如果 RST 端繼續(xù)保持高電平， MCS51就一直處于復(fù)位狀態(tài)，只要 RST 恢復(fù)低電平后，單片機才能進入其他工作狀態(tài)。單片機的復(fù)位方式有上電自動復(fù)位和手動復(fù)位兩種，圖 10 是 51 系列單片機統(tǒng)常用的上電復(fù)位和手動復(fù)位組合電路，只要 Vcc 上升時間不超過1ms，它們都能很好的工作。 10KR110uFC0RSTVCC GNDRST 圖 10 復(fù)位電路 LED顯示系統(tǒng)電路 LED 是發(fā)光二極管顯示器的縮寫。 LED 由于結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、與單片機 接口方便等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。 LED顯示器是由若干個發(fā)光二極管組成顯示字段的顯示器件。 1) LED基本結(jié)構(gòu) 在單片機中使用最多的是七段數(shù)碼顯示器。 LED 七段數(shù)碼顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成顯示字段，其中 7個長條形的發(fā)光二極管排列成 “日 ”字形，另一個圓點形的發(fā)光二極管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點用，其通過不同的組合可用來顯示各種數(shù)字。 LED 引腳排列如下圖 11 所示： 圖 11 LED 引腳 2) LED顯示器的選擇 在應(yīng)用系統(tǒng)中，設(shè)計要求不同，使用的 LED顯示器的位數(shù)也不同，因此就生產(chǎn)了位數(shù)，尺寸，型號不同的 LED顯示器供選擇，在本設(shè)計中，選擇 4位一體的數(shù)碼型 LED顯示器， 9 簡稱 “4LED”。本系統(tǒng)中前一位顯示電壓的整數(shù)位，即個位，后兩位顯示電壓的小數(shù)位。 4LED顯示器引腳如圖 11所示，是一個共陰極接法的 4位 LED數(shù)碼顯示管，其中 a，b， c， e， f， g為 4位 LED 各段的公共輸出端， 4分別是每一位的位選端， dp 是小數(shù)點引出端， 4位一體 LED數(shù)碼顯示管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由 4個單獨的 LED顯示器組成，每個 LED顯示器的段輸出引腳在內(nèi)部都并聯(lián)后，引出到器件的外部。 四位共陰數(shù)碼管f10g5e1d2c4dp3b7a111212998866a a a ab b bbcc c cd d d dee e ef f ffg g g gdp dp dp dpLED_4 圖 12 四位 LED 引腳 對于這種結(jié)構(gòu)的 LED顯示器，它的體積和結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計要求，由于 4位 LED陰極的各段已經(jīng)在內(nèi)部連接在一起，所以必須使用動態(tài)掃描方式（將所有數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，用一個 I/O接口控制）顯示。 3) 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計采用的如圖 12 所示的四位共陰極 數(shù)碼管，采用了動態(tài)掃描的方式讓數(shù)碼顯示出輸入通道的電壓值。其連接如圖 13所示： 圖 13 數(shù)碼管顯示電路 圖 13中 P0口接的上拉電阻是 1k的排阻，關(guān)于排阻的介紹如下：常用排阻有 A型和 B型的區(qū)別。 A型排阻的引腳總是奇數(shù)的。它的左端有一個公共端（用白色的 圓點表示），常見的排阻有 8個電阻，所以引腳共有 5或 8或 9個。 B型排阻的引腳總是偶數(shù)的。它沒有公共端，常見的排阻有 4個電阻，所以引腳共有 8個。排阻的阻值讀法如下： “103”表示： 10kΩ， “510”表示： 51Ω。以此類推。排阻的阻值與內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)通?？梢詮男吞柹献R別出來。選用時要注意，有的排阻內(nèi)有兩種阻值的電阻，在其表面會標注這兩種電阻值，如220Ω／ 330Ω，所以 SIP 排阻在應(yīng)用時有方向性，使用時要小心。這里使用的排阻是 A09102型號的排阻，它的讀讀數(shù)值方法是： 1023 表示的是 10 的平方， 10 乘 以 10 的平方，該排阻阻值為 1k歐。 10 圖 13 中數(shù)碼管是四位共陰數(shù)碼管 ～ 分別接的是數(shù)碼管的位選， ～ 是數(shù)碼管的段選，動態(tài)掃描時在程序中先打開第一位數(shù)碼管的位選，再打開此位數(shù)碼管段選，然后短暫延時（延時盡量不要超過 15ms，否則最終效果會使數(shù)碼管閃爍）。 按鍵控制電路