【文章內(nèi)容簡介】 外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 6 在使用 8 位地址（例如 MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 時， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在 Flash 編程和校驗時， P2 口也接收高八位地址字節(jié)和一些控制信號。 表 21 STC89C52 的 P3 口第二功能 端口引腳 第二功能 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（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位 雙向 I/O 口， P3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個TTL 邏輯電平。對 P3 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用；作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3 口亦作為 STC89C52 特殊功能（第二功能）使用，如表 21 所示。在 Flash 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 （ 2） 其他引腳說明： 看 RST：復(fù)位輸入。晶振工作時， RST 腳持續(xù) 2 個機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。門狗計時完成后， RST 腳輸出 96 個晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRT0 位可以使此功能無效。 DISRT0 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于所存地址的低八位字節(jié)。一般情況下， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的脈沖信號，因此它對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只要一 條 MOVX 和 MOVC 指令才能將 ALE 激活。此外，該引腳會被拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 PSEN：程序存儲允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) STC89C52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖； 7 在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次 PSEN 信號。 EA/VPP：外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H~FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意是：如果加密 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存 EA端狀態(tài)。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 圖 24 晶振外接結(jié)構(gòu)引腳圖 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 1MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz~24MHz 內(nèi)選擇，在本設(shè)計電路中選用了 12MHz。電容取 20PF 左右。機(jī)器周期 =12*時間周期，如 12MHz的機(jī)器周期為 1 微秒。 （ 1） 控制或復(fù)位引腳 RESET 此腳為高電平時（約 2 個機(jī)器周期）可將單片機(jī)復(fù)位。 RST/VPD：當(dāng)出現(xiàn)兩個機(jī)器周期高電平時，單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位后， P0~P3 輸出高電平；SP 寄存器為 07H；其它寄存器全部清零；不影響 RAM 狀態(tài)，如圖 25 所示。 8 圖 25 復(fù)位電路 單片機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 單片機(jī)是為了工業(yè)控制需要滿足而誕生的，是自動控制系統(tǒng)的核心部件，因而也主要用于工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器中。它具有體積小、功能多、價格低、使 用方便、系統(tǒng)設(shè)計靈活等優(yōu)點。應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了工業(yè)控制、智能化儀表、通訊、家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件。由于單片機(jī)主要面向工業(yè)控制，工作環(huán)境比較惡劣，入高溫，強(qiáng)電磁干擾，甚至含有腐蝕性氣體；在太空中工作的單片機(jī)控制系統(tǒng)，還必須具有抗輻射能力，這決定了單片機(jī) CPU 于通用微機(jī) CPU 具有不同的技術(shù)特征和發(fā)展方向：可靠性高；控制功能往往很強(qiáng)；指令系統(tǒng)比通用微處理器慢得多； X 系列芯片取代；抗干擾性強(qiáng)，工作溫度范圍寬。 LCD1602 液晶顯示屏 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式計算機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、 PDA 移動通信工具等眾多領(lǐng)域。 LCD1602 的應(yīng)用簡介 LCD1602 液晶顯示器采用 HD44780 及其兼容芯片作為點陣式 LCD 的控制器驅(qū)動器，還采用 HD44100 進(jìn)行 LCD 的時分割驅(qū)動。 HD44780 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM）、字符發(fā)生器 ROM（ CGROM）、字符 發(fā)生器 RAM（ CGRAM）、指令寄存器 9 IR、數(shù)據(jù)寄存器 DR、地址計數(shù)器 AC（ Address Counter）和忙標(biāo)志 BF（ Busy Flag）等邏輯電路。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，豐富的指令可以完成液晶的時序控制、工作方式設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示等。 采用的 LCD1602 液晶模塊是標(biāo)準(zhǔn) 16 針插座，接口電路如圖 26 所示，及各引腳說明如表 26 所示。 11 61 51 41 31 21 11 098675432V S SER / WR SV LV D DD 2D 1D 0D 7D 6D 5D 4D 3B L KB L A1 6 0 2+ 5 DR 2 = 2 0 0P 1 7P 1 6P 1 5P 1 4P 1 3P 1 2P 1 0P 2 2P 2 1P 2 00 . 1 u FC 6+ 5 DI P 2 圖 26 LCD1602 的引腳接口電路圖 10 表 22 LCD1602 的引腳說明 第 1 腳 Vss 為地電源 第 2 腳 VDD 接 5V 正電源 第 3 腳 Vo 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 4 腳 Rs 為寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平選擇指令寄存器。 第 5 腳 Rw 為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時選擇指令寄存器。 第 6 腳 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 714 腳 D0D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 1516 腳 背光陽極和背光陰極。 其他方面簡介 DDRAM 用來暫存顯示字符的代碼，共 80 個字節(jié)， DDRAM 的各個單元對應(yīng)著顯示屏上的各個字符位，如圖 226 所示。因此， DDRAM 的地址也就意味著顯示字符的地址，顯示字符時首先要向 LCD 送顯示字符地址。 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D OE OF 10 …… 27 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 …… 67 圖 226 DDRAM 單元地址與顯示屏字符位的對應(yīng)關(guān)系 LCD1602 的主要技術(shù)參數(shù)： （ 1）顯示容量為 16*2 個字符； （ 2）芯片工作電壓為 ； （ 3）工作電流為 （ ）； （ 4）模塊最佳工作電壓為 ； （ 5）字符尺寸為 *（ W*H） mm。 LCD 的特點： LCD 16 字 *2 行 11 （ 1）低壓微功耗； （ 2）平板型結(jié)構(gòu)； （ 3）被動顯示型（無眩光，不刺激人眼，不會引起眼睛疲勞）； （ 4）顯示信息量大（因為像素可以做得很?。? （ 5）易于彩色化（在色譜上可以非常準(zhǔn)確的復(fù)現(xiàn)）； （ 6）無電磁 輻射（對人體安全，利于信息保密）； （ 7）長壽命（這種器件幾乎沒有什么劣化問題，因此壽命極長，但是液晶背光壽命有限，不過背光部分可以更換）。 3. 計 算器設(shè)計原理分析 設(shè)計方案 一 本設(shè)計需要使用 LCD 液晶顯示屏和編碼鍵盤。故選擇靜態(tài)顯示和用 4*4 的按鍵鍵盤，使用 LCD1602 液晶顯示屏來顯示運算過程和運算結(jié)果。 主程序進(jìn)行初始化，其他的程序選擇模塊式的方式。首先對每個模塊進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)模塊調(diào)試成功后，逐一地加入主程序中，最后完成整個軟件部分的設(shè)計。 計算器硬件方案及硬件資源分配 硬 件資源分配 主要用到的硬件：單片機(jī) STC89C52 、液晶顯示屏 LCD1602 、 4*4 按鍵鍵盤硬件分配： P3 口：作為輸入口，與鍵盤連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入； P0、 P2 口：作為輸出口（ P2 口為高位， P0 口為低位），控制 LCD 液晶顯示屏顯示數(shù)據(jù)的結(jié)果； 液晶顯示屏 LCD1602 顯示輸出。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 為了更好地實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，硬件電路的設(shè)計應(yīng)該遵循以下原則： 優(yōu)化硬件電路 采用軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相結(jié)合的方法。盡管采用軟件來實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時，也許響應(yīng)的時間會比單純使用硬件時長，而且還要占 用微處理器（ MCU）的時間；但是，用軟件實現(xiàn)硬件的功能可以簡化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。所以，在設(shè)計本系統(tǒng)的時候，在滿足可靠性和實時性的前提下，盡可能地通過軟件來實現(xiàn)硬件功能。 可靠性及抗干擾設(shè)計 12 根據(jù)可靠性設(shè)計理論，系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時間越長。而且，所用芯片數(shù)量越少，地址和數(shù)據(jù)總線在電路板上受干擾的可能性也就越小。因此，系統(tǒng)的設(shè)計思想是在滿足功能的情況下爭取較少數(shù)量的芯片。 功能擴(kuò)展是否靈活是衡量一個系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。一次設(shè)計往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個方面，系統(tǒng)需要不斷完善以 及進(jìn)行功能升級。進(jìn)行功能擴(kuò)展時，應(yīng)該在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過修改軟件程序和少量硬件完成。對于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過修改軟件程序，完成功能的升級和擴(kuò)展。 根據(jù)提出的系統(tǒng)設(shè)計方案，結(jié)合以上三條原則，確定了系統(tǒng)硬件的設(shè)計。計算器主要由以下一些功能模塊組成：非編碼鍵盤模塊、運算模塊（單片機(jī)內(nèi)部）、 LCD 液晶顯示模