【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 而解。 測(cè)控系統(tǒng) 使用單片機(jī)微處理器可以設(shè)計(jì)各種工業(yè)控制系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)，例如溫室人工氣候控制、水閘自動(dòng)控制、電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制、汽輪機(jī)電波調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。在目前數(shù)字控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)易控機(jī)中，采用單片機(jī)可提高可靠性，增強(qiáng)其 功能，降低成本。 智能接口 微電腦系統(tǒng)，特別是較大型的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，除外圍裝置（打印機(jī)、鍵盤、磁盤、 CRT） 外，還有許 多外部通信、采集、多路分配管理、驅(qū)動(dòng)控制等接口。這些外圍裝置與接口如果完全由主機(jī)進(jìn)行 管理，勢(shì)必造成主機(jī)負(fù)擔(dān)過重，降低執(zhí)行速度，而如果采用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制和管理，單片機(jī)微處理器與主機(jī)可以并行工作，這樣就大大地提高了系統(tǒng)的執(zhí)行速度。在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度，還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先處理，如數(shù)字濾波、線性化處理、誤差修正等。在通信接口中采用單片機(jī)可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼譯碼、分配管理、接受 /發(fā)送控制等。 7 7 商業(yè)營(yíng)銷領(lǐng)域 在商業(yè)營(yíng)銷系統(tǒng)中廣泛使用的電子秤、 收款機(jī)、條形碼閱讀器、倉(cāng)儲(chǔ)安全檢測(cè)系統(tǒng)、商場(chǎng)保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保鮮系統(tǒng)等，目前已紛紛采用單片機(jī)構(gòu)成專用系統(tǒng)，主要由于這種系統(tǒng)有明顯的抗病菌侵害、抗電磁干擾等高性能的保證。 工業(yè)自動(dòng)化 工業(yè)過程控制、過程監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制器及幾點(diǎn)一體化控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)除一些小型工控制器外，許多都是以單片機(jī)為核心的單機(jī)或多機(jī) 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)就是由中央控制器、感覺系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、擒拿系統(tǒng)等節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 汽車電子與航空航天電子系統(tǒng) 通常這些電子系統(tǒng)中的 集中顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)視器等，都要構(gòu)成冗余的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)是微型機(jī)的一個(gè)主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大特點(diǎn)是把 CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器和多種輸入 /輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 5 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘的構(gòu)成 數(shù)字鐘實(shí)際上是一個(gè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)頻率（ 1HZ）進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)電路，由于計(jì)數(shù)的起始時(shí)間不可能與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間一致，故需要在電路上加一個(gè)校時(shí)電路，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的1MHZ 時(shí)間信號(hào)必須做到準(zhǔn)確穩(wěn)定 ，通常使用石英晶體振蕩器電路構(gòu)成數(shù)字鐘。 8 8 （ 1） 晶體振蕩器電路 晶體振蕩器電路給數(shù)字鐘提供一個(gè)頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的 12MHZ 的方波信號(hào)，可 保證數(shù)字鐘的走時(shí)準(zhǔn)確及穩(wěn)定，不管是指針式的電子中還是數(shù)字顯示的電子鐘都使用了晶體振蕩器電路。 （ 2） 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路 時(shí)間計(jì)數(shù)器電路由分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器，時(shí)各位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器電路構(gòu) 成，分個(gè)位和分十位計(jì)數(shù)器為 60 進(jìn)制計(jì)數(shù)器，時(shí)各位和時(shí)十位計(jì)數(shù)器為 24 位進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 （ 3） 譯碼驅(qū)動(dòng)器 譯碼驅(qū)動(dòng)器電路將計(jì)數(shù)器輸出的 8421BCD 碼轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管需要的邏輯狀 態(tài)，并且為保證數(shù)碼管正常工作提供足夠的工作 電流。 （ 4） 數(shù)碼管 數(shù)碼管通常有發(fā)光二極管（ LED）數(shù)碼管和液晶（ LCD）數(shù)碼管，本設(shè)計(jì)提 供的為 LED 數(shù)碼管。 數(shù)字鐘的工作原理圖如圖 1 所示： 圖 1 數(shù)字鐘的工作原理圖 時(shí)顯示器 時(shí)譯碼器 時(shí)顯示器 時(shí)譯碼器 分顯示器 分譯碼器 分顯示器 分譯碼器 振蕩器 89C51 9 9 89C51 單片機(jī)的簡(jiǎn)介 AT89C51 是美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi) 含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼 容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和 Flash 存儲(chǔ)單元，功能加大 AT89C51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 主要性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128 8字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口線 2 個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 10 10 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外 部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè)TTL 門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作 為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） /INT0 （外部中斷 0） /INT1 （外部中斷 1） T0 （記時(shí)器 0外部輸入） 11 11 T1 （記時(shí)器 1外部輸入） /WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE端 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將 不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 : XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可 以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 12 12 LED 數(shù)碼管 agdefbcdpa7b6c4d2e1f9GND3GND8g10dp5 圖 2 7 段數(shù)碼管 數(shù)碼管（如圖 2所示）使用條件： a、段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻 b、使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定 c、使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA 上面這 只是七段數(shù)碼 管引腳圖，其中共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)說明： （ 1） 數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角； （ 2） 焊接溫度： 260 度；焊接時(shí)間： 5S （ 3） 表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品 ,可以在使用前撕下來。 6 電路設(shè)計(jì) 晶體振蕩器與 AT89C51 的接法 晶體振蕩器與 89C51 的接法如圖 3所示， XTAL1 和 XTAL2 腳接到 12MHZ 的晶體振蕩器上，與兩個(gè) 10PF 的電容并聯(lián)，并接低電平。 13 13 圖 3 晶體振蕩器與 89C51 的 連接 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管與 89C51 的接法如圖 4 所示， 數(shù)碼 管的 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G 分別連接到 89C51 的 ~ 引腳上， 控制數(shù)碼顯示管上中間的兩亮點(diǎn)。 圖 4 數(shù)碼管與 89C51 的連接 按鍵功能的實(shí)現(xiàn) 用 AT89C51 的并行口 、