【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AT89 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。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器 [7]。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。對(duì)外接電容的值沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶 瓷電容，電容值約為 30PF。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 圖 復(fù)位電路 單片機(jī)要復(fù)位，本質(zhì)上是在其 RESET 腳上保持一定時(shí)間的高電平，單片機(jī)檢測(cè)到這個(gè)電平保持時(shí)間大于它要求的時(shí)間就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位電路是用一個(gè)電容與一個(gè)電阻串聯(lián)組成，電容接 VCC，電阻接地， RESET 腳接在它們中間，當(dāng)上電時(shí)，電容相當(dāng)于短路，此時(shí)電阻上的電壓等于 VCC，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后電 阻電壓逐漸變小直至為 0，只要 RC 時(shí)間選擇合適，就可以用來(lái)上電復(fù)位。但是這個(gè)電路要想起到重新復(fù)位的作用，只能先下電，再上電才行。如果在電容兩端并聯(lián)一個(gè)按鍵，就成了按鍵復(fù)位電路，只要按下這個(gè)按鍵，單片機(jī)就能復(fù)位而無(wú)需下電 [8]。 復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路，如圖 所示。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)輸入端，復(fù)位信號(hào)為高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)震蕩周期以上才能完成復(fù)位操作，當(dāng)時(shí)鐘頻率選用 6MHz 時(shí)，則需要持續(xù) 4us 以上才能完成復(fù)位操作。在通電瞬間，由于 RC 的充電過(guò)程，在 RST 端出現(xiàn)一定寬度的正脈沖，只要該正脈沖保持 10ms 以上，就能使單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，在 6MHz 時(shí)鐘時(shí)，通常 C 取 10μF， R2 約為 10k。 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 流水燈功能設(shè)計(jì) AT89S52 單片機(jī) P0口功能簡(jiǎn)介 圖 AT89S52 單片機(jī) P0 口內(nèi)部結(jié)構(gòu) P0 口作輸出口時(shí)：輸出鎖存，漏極開(kāi)路輸出，需外接上拉電阻。如圖 所示，由內(nèi)部總線提供信號(hào)。若是 “0”信號(hào)，經(jīng)鎖存器 /Q 端輸出 “1”信號(hào)，使 T2 管導(dǎo)通，因 T2 管接地則 P0 輸出 “0”信號(hào)；若是 “1”信號(hào)，經(jīng)鎖存器 /Q 端輸 出 “0”信號(hào)，使 T2 管截止，要使 P0輸出 “1”信號(hào)則需將 “0”信號(hào)拉為 “1”信號(hào)即需外接一上拉驅(qū)動(dòng)電路。 74LS373 芯片簡(jiǎn)介 74LS373 是帶有三態(tài)門(mén)的 八 D 鎖存器 (3S，鎖存允許輸入有回環(huán)特性 ) ，常應(yīng)用在地址鎖存及輸出口的擴(kuò)展。 SN74LS373， SN74LS374 常用的 8D 鎖存器 ,常用作地址鎖存和 i/o輸出，可以用 74HC373 代換。 74LS373 是低功耗肖特基 TTL8D 鎖存器， 74H373 是高速CMOS 器件，功能與 74LS373 相同，兩者可以互換。 74LS373 內(nèi)有 8 個(gè)相同的 D 型 (三態(tài)同相 )鎖存器，由兩個(gè)控制端 (11 腳 G 或 EN； 1 腳 OUT、 CONT、 OE)控制。當(dāng) OE 接地時(shí)，若 G 為高電平， 74LS373 接收由 PPU 輸出的地址信號(hào)；如果 G 為低電平，則將地址信號(hào)鎖存。 （ 1） 74LS373 引腳圖 圖 74LS373引腳圖 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 （ 2） 74LS373 的邏輯功能表 圖 74LS373的邏輯功能 （ 3） 74LS373 各引腳的功能 74LS373 的 1D~8D 為 8 個(gè)輸入端 ,O0~O0 為 8 個(gè)輸出端 , 輸出端 O0~O7 可直接與總線相連。 G 是數(shù)據(jù)鎖存控制端，當(dāng) G=1 時(shí)，鎖存器輸出端同輸入端，當(dāng) G 由 “1”變?yōu)?“0”時(shí)，數(shù)據(jù)輸入鎖存器中。 OE 為輸出允許端，當(dāng) OE=“0”時(shí)，三態(tài)門(mén)打開(kāi)；當(dāng) OE=“1”時(shí)，三態(tài)門(mén)關(guān)閉，輸出呈 高阻狀態(tài)。即當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)， O0~O7 為正常邏輯狀態(tài)，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， O0~O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)， O 隨數(shù)據(jù)D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)， O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。 流水燈硬件電路 圖 流水燈硬件 電路 流水燈實(shí)際上就是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)， 通過(guò)編寫(xiě)程序控制單片機(jī) P0 口電平的高低變化，通過(guò) P0 口擴(kuò)展單片機(jī)的輸出口時(shí)，可以將鎖存器視為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 一個(gè)外部的 RAM 單元，其中， WR（寫(xiě)入信號(hào)）和 通過(guò)一個(gè)或非門(mén)來(lái)控制鎖存器 LS373的鎖存允許端 LE，當(dāng) WR 這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許 CPU將數(shù)據(jù)寫(xiě) LS373， WR 和 都為低電平時(shí)， LE 為高電平，鎖存器的輸出端隨著輸入端的變化而變化，即達(dá)到了通過(guò)鎖存器 74LS373 來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的發(fā)光狀態(tài)。 鍵盤(pán)電路及 LED七段數(shù)碼管顯示 電路 CD4511 芯片簡(jiǎn)介 CC4511 是 BCD－ 7 段所存譯碼驅(qū)動(dòng)器 [9]，在同一單片結(jié)構(gòu)上由 COS/MOS 邏輯器件和 n－ p－ n 雙極型晶體管構(gòu)成。這些器件的組合，使 CC4511 具有 BCD 轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的 CMOS 電路能提供較大的拉電流，可直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器。其低靜態(tài)耗散和高抗干擾及源電流高達(dá) 25mA 的性能 [10]，由此可直接驅(qū)動(dòng) LED。本設(shè)計(jì)利用 CD4511 來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼 —七段碼譯碼器。 （ 1） CD4511 的引腳圖 圖 CD4511引 腳 圖 4/7 段鎖存譯碼驅(qū)動(dòng)器（ HCF4511BE）其引腳排列如上圖 所示， CC4511 提供了 16 引線多層陶瓷雙列直插、熔封陶瓷雙列直插、塑料雙列直插、和陶瓷片狀載體 4 種封裝形式。 其中， 6 腳為 BCD 碼的編碼輸入端， 3 腳 LT 為試燈腳， 4 腳 BI 為消 隱腳，5 腳 LE 為鎖存控制端， 9—15 腳用來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示字符。其中 3 腳 LT， 4 腳 BI 接高電平有效， 5 腳 LE 接低電平選通、高電平鎖存， 還有兩個(gè)引腳 16 分別表示的是 VDD、VSS。 當(dāng)給 ABCD 輸入端輸入不同的 BCD 編碼時(shí) CD4511 經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路譯碼并通過(guò)輸出端顯示對(duì)應(yīng)的字符。 CD4511 的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作，限流電阻要根據(jù)電源電壓來(lái)選取，電源電壓 5V時(shí)可使用 300Ω的限流電阻。 （ 2） CD4511 的各引腳功能 BI： 4 腳是消隱輸入控制端，當(dāng) BI=0 時(shí)，不管其它輸入 端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 LT： 3 腳是測(cè)試輸入端，當(dāng) BI=1， LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為 1，不管輸入 DCBA 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示 “8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 是否損壞。 LE：鎖定控制端，當(dāng) LE=0 時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1 時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在 LE=0 時(shí)的數(shù)值。 A A A A4 為 8421BCD 碼輸入端。 a、 b、c、 d、 e、 f、 g：為譯碼輸出端，輸出為高電平 1 有效。 CD4511 譯碼用兩級(jí)或非門(mén)擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門(mén)對(duì)輸入數(shù)據(jù) B、 C 進(jìn)行組合， 即可 得出四項(xiàng)，然后將輸入的數(shù)據(jù) A、 D 一起用或非門(mén)譯碼。 BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使 B 端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路如 表 31 所示。 消隱輸出 J 的電平為 J=（ C+B）D+BI 如不考慮消隱 BI項(xiàng)，便得 J=（ B+C） D 據(jù)上式，當(dāng)輸入 BCD 代碼從 10101111 時(shí)，J 端都為 “1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。 （ 3） CD4511 的邏輯功能表 表 CD4511的邏輯功能表 輸入 輸出 LE BI LI D C B A a b c d e f g 顯示 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 8 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隱 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 消隱 1 1 1 X X X X 鎖 存 鍵盤(pán)輸入應(yīng)解決的問(wèn)題 鍵盤(pán)是一組按鍵的集合，他是最常用的單片機(jī)輸入設(shè)備。操作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入中國(guó)地質(zhì)大學(xué)江城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通訊。鍵是一種常開(kāi)型按鈕開(kāi)關(guān)，平時(shí)（常態(tài)）鍵的二個(gè)觸電處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)他們才閉合（短路）。鍵盤(pán)分編碼鍵盤(pán)和非編碼鍵盤(pán)。鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)并產(chǎn)生編號(hào) 或鍵值的稱為編碼鍵盤(pán)，如： ASCII 碼鍵盤(pán) ,BCD 碼鍵盤(pán)等?？寇浖R(shí)別的稱為非編碼鍵盤(pán)。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)及智能化儀器中用的最多的是非編碼鍵盤(pán) [11]。 組成鍵盤(pán)的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種，單片機(jī)中應(yīng)用的一般是由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的， 當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí) ,電壓信號(hào)如下圖 所示。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用 ,一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地接通 ,在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng) [12],如下圖。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定 ,一般為5ms～ 10ms。這是一個(gè)很重要的 時(shí)間參數(shù) ,在很多場(chǎng)合都要用到。 圖 按鍵的抖動(dòng)特性 按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的 ,一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次。 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，通過(guò)按鍵實(shí)現(xiàn)控制功能是很常見(jiàn)的。單片機(jī)控制系統(tǒng)中大多使用控制鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，消除按鍵瞬間的抖動(dòng)是設(shè)計(jì)必須要考慮的問(wèn)題。對(duì)按鍵處理的重要環(huán)節(jié)是去抖動(dòng)，包括去除按下和抬起瞬間的抖動(dòng)。 為確保 CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理 ,必須去除鍵抖動(dòng)。在鍵閉合穩(wěn)定時(shí)讀取鍵的狀態(tài) ,并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理 [13]。 去抖動(dòng)的方法有很多種，這一點(diǎn)可從硬件和軟件兩方面來(lái)考慮。如使用 RS 觸發(fā)器的硬件方法（如下圖 所示）、運(yùn)用不同算法的各種軟件方法等。硬件去抖