【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 000 次，數(shù)據(jù)保存時(shí)間為十年。它與 MCA51 系列單片機(jī)在指令系統(tǒng)和引腳上完全兼容，不僅可完全代替 MCS51 系列單片機(jī)，而且能使系統(tǒng)具有許多 MCS51 系列產(chǎn)品沒有的功能。 AT89C51 可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，增加系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的成本。只要程序長(zhǎng)度小于 4K，四個(gè) I/O 口全部提供給用戶?？捎?5V電壓編 程 ,而且擦寫時(shí)間僅需 10 毫秒，僅為 8751/87C51 的擦除時(shí)間的百分之一 ,與 8751/87C51 的 12V電壓擦寫相比，不易損壞器件，沒有兩種電源的要求，改寫時(shí)不拔下芯片，適合許多嵌入式控制領(lǐng)域。工作電壓范圍寬（ ~6V），全靜態(tài)工作，工作頻率寬在 0Hz～ 24MHz 之間，比 8751/87C51 等 51 系列的6MHz～ 12MHz 更具有靈活性 ,系統(tǒng)能快能慢。 AT89C51 芯片提供三級(jí)程序存儲(chǔ)器加密，提供了方便靈活而可靠的硬加密手段，能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。P0 口是三態(tài)雙向口 ,通稱數(shù)據(jù)總線口 ,因?yàn)橹挥性?口能直接用于對(duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作 [17]。 （ 3） AT89C51 引腳功能 10 AT89C51 單片機(jī)為 40 引腳芯片，如上圖 。 地址總線和數(shù)據(jù)總線： P0、 P P P3 共四個(gè)八位口： ① P0 口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口，因?yàn)橹挥性摽谀苤苯佑糜趯?duì)外部存儲(chǔ)器的讀 /寫操作。 P0 口也用以輸出外部存儲(chǔ)器的低 8 位地圖 1 址。由于是分時(shí)輸出，故應(yīng)在外部加鎖存器將此地址數(shù)據(jù)鎖存，地址鎖存信號(hào)用 ALE。 ② P1 口是 專門供用戶使用的 I/O 口，是準(zhǔn)雙向口。 ③ P2 口是從系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作高 8 位地址線用。不擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口也可以作為用戶 I/O 口線使用， P2 口也是準(zhǔn)雙向口。 ④ P3 口是雙功能口，該口的每一位均可獨(dú)立地定義為第一 I/O 功能或第二 I/O 功能。作為第一功能使用時(shí)操作同 P1 口。 P3 口的第二功能如下表 所示 [18]。 控制口線 RESET(復(fù)位控制 )、 PSEN(片外選取控制 )、 ALE/PROG(地址鎖存控制 )、 PSEN（ 選通信號(hào) ）、 EA/VPP(片外存儲(chǔ)器選擇 )、 XTAL1 /XTAL2（晶震）； RST：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。此表 P3 口的第二功能 11 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。 ③ 電源及時(shí)鐘： VCC、 VSS、 XTAL XTAL2 見操作方法。 （ 4） 操作方法 ① 程序存儲(chǔ)器加密。 AT89C51 芯片程序存儲(chǔ)器有三級(jí)硬件加密 ,能夠有效地保證系統(tǒng)不被仿制和軟件不被復(fù)制，實(shí)現(xiàn)加密等級(jí)設(shè)置 [19]。 ② 工作模式。 AT89C51 有間歇和掉電兩種工作模式。間歇模式是由軟件來設(shè)置的 ,當(dāng)外圍器件仍然處于工作狀態(tài)時(shí)， CPU 可根據(jù)工作情況適時(shí)地進(jìn)入睡眠狀態(tài)，內(nèi)部 RAM 和所有特殊的寄存器值將保持不變。這種狀態(tài) 可被任何一個(gè)中斷所終止或通過硬件復(fù)位。 掉電模式是 VCC 電壓低于電源下限，振蕩器停止振動(dòng)， CPU 停止執(zhí)行指令。該芯片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器值保持不變，直到掉電模式被終止。只有 VCC 電壓恢復(fù)到正常工作范圍而且在振蕩器穩(wěn)定振蕩后，通過硬件復(fù)位掉電模式可被終止。 紅外遙控發(fā)射器 本設(shè)計(jì)的 紅外遙控發(fā)射器直接采用市售的成品彩色電視機(jī)遙控器，型號(hào)為RMF，內(nèi)部芯片型號(hào)為 LC7461[20]。采用這個(gè)芯片的彩電非常普遍，很容易買到，且價(jià)格也便宜。 該遙控器的基本組成如下圖 所示。它主要由形成遙控信號(hào)的微 處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發(fā)光二極管以及鍵盤矩陣組成。其工作原理如下： 12 微處理器芯片 IC1 內(nèi)部的振蕩器通過 3 腳與外部的振蕩晶體 X 組成一個(gè)高頻振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)（ 480kHz）。此信號(hào)送入定時(shí)信號(hào)發(fā)生器后產(chǎn)生40KHz 的正弦信號(hào)和定時(shí)脈沖信號(hào)。正弦信號(hào)送 入編碼調(diào)制器作為載波信號(hào)；定時(shí)脈沖信號(hào)送制掃信號(hào)發(fā)生器、鍵控輸入編碼器和指令編碼器作為這些電路的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。 IC1 內(nèi)部的掃描信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生五種不同時(shí)間的掃描脈沖信號(hào)，由 5～ 9 腳輸出送至鍵盤矩陣電路。當(dāng)按下某一鍵時(shí)，相應(yīng)于該功能按鍵的控制信號(hào)分別由10～ 14 腳輸入到鍵控編碼器，輸出相應(yīng)功能的數(shù)碼信號(hào)。然后由指編碼器輸出指令碼信號(hào)，經(jīng)過調(diào)制器調(diào)制在載波信號(hào)上，形成包含有功能信息的高頻脈沖串，由 17 腳輸出經(jīng)過晶體管 BG 放大，推動(dòng)紅外線發(fā)光二極管 D 發(fā)射出脈沖調(diào)制信號(hào)。 該紅外遙控編碼芯片采用脈寬調(diào)制 的串行碼，以脈寬為 、間隔、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “0” ；以脈寬為 、間隔、周期為 的組合表示二進(jìn)制的 “1” ，其波形如 下 圖 所示 [21]。 圖 遙控器的基本組成電路圖 圖 脈寬調(diào)制的串行碼 示意圖 13 紅外遙控接收組件 （ 1）紅外線傳感器 系統(tǒng)選用性價(jià)比高的紅外線傳感器集成芯片 BISS0001，該芯片主要特點(diǎn)是： 用 CMOS 工藝，功耗低 [22]； 獨(dú)立的高輸入阻抗的運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配； 雙向鑒幅器可有效抑制干擾信號(hào)內(nèi) 設(shè)延時(shí)和封鎖定時(shí)器，性能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)范圍寬； 內(nèi)置參考電源工作電壓范圍寬（ 3V—— 6V）。 BISS0001 采用雙列直插（ DIP）封裝，共 16 個(gè)引腳。 1 腳（ A）：可重復(fù)觸發(fā)或不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng) A=1 時(shí)，允許重復(fù)觸發(fā)；否則不可重復(fù)觸發(fā)。 2 腳（ V0）：控制信號(hào)輸出端。由 Vs 的上跳沿觸發(fā)，使 V0 從低電平跳變到高電平為有效觸發(fā)。在輸出延遲時(shí)間 Tx 之外和無 Vs 的上跳變時(shí)， V0 為低電平狀態(tài)。 4 腳（ RR1， RC1）：輸出延遲時(shí)間 Tx 的調(diào)節(jié)端， Tx=49225R1C1。 6 腳（ RC2， RR2）：觸發(fā)封鎖時(shí) 間的調(diào)整端 Ti， Ti=24R2C2。 7 腳（ Vss）：電源負(fù)端，接地。 8 腳（ Vrf/Reset）：參考電壓及復(fù)位輸入端。一般接 Vdd，為低時(shí)可使定時(shí)器復(fù)位。 9 腳（ Vc）：觸發(fā)禁止端。當(dāng) Vc〈 Vr 時(shí)，禁止觸發(fā)；否則，允許觸發(fā)， Vr=。10 腳（ IB）：運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)由 1 毫歐姆左右的 Rb 接 Vss端。 11 腳（ Vdd）：電源端。 Vdd=3—— 5V。 12 腳（ 2OUT）：第二級(jí)運(yùn)算放大器輸出端。 13 腳（ 2IN）：第二級(jí)運(yùn)算放大器反向輸入端。 14 腳（ 1IN+）：第一級(jí)運(yùn)算放大器同向輸 入端。 15 腳（ 1IN）：第一級(jí)運(yùn)算放大器反向輸入端。 16 腳（ 1OUT）：第一級(jí)運(yùn)算放大器輸出端。 BISS0001 工作原理：利用運(yùn)算放大器 OP1 組成信號(hào)預(yù)處理電路，將傳感器信號(hào)放大，然后耦合算放大器 OP2，再進(jìn)行第二級(jí)放大，同時(shí)，將直流電平抬高為 Vm（ =1/2Vdd）：送到比較器 COP2 和 COP2 組成的雙向鑒幅器，撿出有效觸發(fā)信號(hào) Vs，由于雙向鑒幅器的門檻電壓為 Vh=， Vl= 時(shí)。當(dāng) Vdd=5V時(shí)，可有效地抑制 +或 1V的噪聲干擾，提高各級(jí)系統(tǒng)的可靠性。 COP3 是一個(gè)條件比較器， 當(dāng)輸入控制電平 Vc〈 Vr（ =），輸出為高電平。 14 （ 2） 紅外接收解碼電路 解碼的關(guān)鍵是如何識(shí)別 “0”和 “1”，從位的定義我們可以發(fā)現(xiàn) “0”、 “1”均以 的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同， “0”為 ,“1”為 ,所以必須根據(jù)高電平的寬度區(qū)別 “0”和 “1”。如果從 低電平過后，開始延時(shí)， 以后，若讀到的電平為低，說明該位為 “0”，反之則為 “1”，為了可靠起見，延時(shí)必須比 長(zhǎng)些，但又不能超過 ， 否則如果該位為 “0”，讀到的已是 下一位的高電平，因此取（ +） /2= 最為可靠，一般取 左右均可 [23]。 遙控接收放大器由遙控接收放大器集成電路 TDA3047/48 及周圍元件組成。 遙控信號(hào)接收電路的作用是將接收到的紅外遙控信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并加以解調(diào)輸出，送給微處理器進(jìn)行譯碼處理，譯出指令并執(zhí)行相應(yīng)的操作程序，再通過執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的控制。 紅外遙控接收器由紅外檢波二極管 D放大集成電路 IC1和外圍元件組成。IC1（ CX20206A）是紅外線遙控預(yù)放集成電路，它是 8 腳雙極性器件集成電路 ，主要由放大器、限幅放大級(jí)、帶通濾波器、信號(hào)檢波器和整形器等組成。 CX20206A集成電路具有以下特點(diǎn)： 低功率損耗； 低 電源電壓（ Vcc=5v）； 帶通濾波器制造在塊內(nèi)芯片上，它不使用電感，故能防止電磁干擾，同時(shí)內(nèi)裝的濾波器可用外加電阻改變中心頻率； 可以直接連接到發(fā)光二極管； 集電極開路輸出可以直接接到 TTL 和 CMOS。 遙控信號(hào)是調(diào)制在紅外線上的脈沖信號(hào)，當(dāng)遙控器工作時(shí)，紅外檢波二極管D1 檢出載有相應(yīng)頻率的脈沖信號(hào)，然后經(jīng)濾波器濾波，再經(jīng)過檢波器檢波后得到指令碼脈沖，該指令碼脈沖在經(jīng)積分電路 和磁滯曲線比較器對(duì)脈沖整形，最后輸出指令碼脈沖。該指令碼脈沖在送至單片機(jī)，經(jīng)處理后，發(fā)出命令執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。 EEPROM 存貯器 AT24C02 電路 ATW4C02 是美國 ATMEL 公司的低功耗 CMOS 串行 EEPROM，它是內(nèi)含256 8 位，具有工作電壓寬（ — ）、擦寫次數(shù)多（大于 1000 次）、寫入速度快（小于 10ms）等特點(diǎn) [24]。下圖 為 AT24C02 的引腳圖。 15 圖 AT24C02 的引腳圖 圖中 A0、 A A2 是三條地址線，用于確定芯片的硬件地址。 Vcc 和 Vss分別為正、負(fù)電源。 SDA 為串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，數(shù)據(jù)通過這條雙向 PC 總線傳送。 SCL 為串行時(shí)鐘輸入線。 SDA 和 SCL 需要和正電源間各接一個(gè) 10k 的電阻上拉。第 7 腳需要接地。 對(duì) DPROM 來說：從部件 AT24C02 從地址的前四位是固定的 1010，它的低 3位為 A0、 A A2，且是可編程的。在電路中 3位地址輸入引腳必須接 Vcc 或 Vss，不能懸空。 PC 總線最多可掛 8 片 AT24C02，不需要附加任何硬件電路。它們很適合應(yīng)用于一些非高速系統(tǒng)中。 AT24C02 即可用于帶 PC 總線的單片機(jī)吸引，也可用于不帶 PC 總線的單片機(jī)系統(tǒng)。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電路原理圖如下圖 ： 圖 系統(tǒng) 電路原理圖 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 “音頻放大模塊”區(qū)域中的 SPK IN 端子上； 16 把“音頻放大模塊”區(qū)域中的 SPK OUT 端子接喇叭或蜂鳴器； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 － “四路靜態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的任一 ABCDEFGH 端