【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、 5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；外部引腳如圖 所示 ： 圖 AT 89C51 單片機(jī)外部引腳圖 1． AT89C51主要特性： 與 MCS． 51兼容 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29R S T9P 0. 0/ A D 039P 0. 1/ A D 138P 0. 2/ A D 237P 0. 3/ A D 336P 0. 4/ A D 435P 0. 5/ A D 534P 0. 6/ A D 633P 0. 7/ A D 732P 1. 01P 1. 12P 1. 23P 1. 34P 1. 45P 1. 56P 1. 67P 1. 78P 3. 0/ R X D10P 3. 1/ T X D11P 3. 2/ IN T 012P 3. 3/ IN T 113P 3. 4/ T 014P 3. 7/ R D17P 3. 6 /W R16P 3. 5/ T 115P 2. 7/ A 1 528P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1 023P 2. 3/ A 1 124P 2. 4/ A 1 225P 2. 5/ A 1 326P 2. 6/ A 1 427U1A T 89 C 5 1 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000寫／擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz至 24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8位內(nèi)部 RAM 32可編程 I／ O線 兩個(gè) 16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 GND：接地。 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 8T139。L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)， PO口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， PO輸出原碼，此時(shí) P0外部必須被拉高 [4]。 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) 1vrL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 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 號(hào) [5]。 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，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 116。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 (0000H． FFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 l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)。 XTALl：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。 時(shí)鐘電路 AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端 [6]。這個(gè)放大器與作為負(fù)反饋的片外 石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 ；外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容 C C2 接在放大器的反饋電路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容 C C2雖然沒有十分的嚴(yán)格要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，本設(shè)計(jì)使用石英晶體，其電容容量使用30PF177。10PF。 圖 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 在這個(gè)系統(tǒng)中的復(fù)位電路是采用上電加按鈕來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)?MCS51 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。 MCS51 單片機(jī)工作之后，只要在他的 RST 引線上加載 10ms 以上的高點(diǎn)平，單片機(jī)就能有地進(jìn)行復(fù)位。我們采用的是上電加按鍵復(fù)位方式，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是上電后可以直接進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以隨時(shí)使電路復(fù)位。 單片機(jī)在啟動(dòng)或斷電后，程序需要從頭開始執(zhí)行，機(jī)器內(nèi)全部積存器， I/O 接口等都必須重新復(fù)位。圖 是一個(gè)簡(jiǎn)單的上電復(fù)位和按鈕復(fù)位電路，圖中上電時(shí)接通電源，電容 C1 相當(dāng)于瞬間短路， +5V電源直接加到了 RST/VPD 端，該高電平使 89C51 全機(jī)復(fù)位，若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需要按鈕 S 即可，按下 S 則直接把 +5V加到RST/VPD 端從 而復(fù)位。 圖 復(fù)位電路圖 電源電路 電源電路是單片機(jī)系統(tǒng)最基本的部分，所以我們應(yīng)該高度重視電源部分，不能因?yàn)殡娫床糠蛛娐繁容^簡(jiǎn)單而有所忽略，電源部分做好才能保證電路的正常工作。對(duì)電源電 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 路來說，最重要的就是穩(wěn)壓，我們采用的是 +5V電源 供的 直流電 [7]。 點(diǎn)陣顯示電路 本設(shè)計(jì)用 4 片 LED8 8 點(diǎn)陣組成一個(gè) 16 16 點(diǎn)陣顯示電路 [8]。 LED 數(shù)碼管是 本設(shè)計(jì)中的顯示器件下面對(duì)它作一簡(jiǎn)單介紹。此處選用的是八段數(shù)碼管，它是由 8 個(gè)發(fā)光二極管組合而成的，它有共陰極和共陽極兩種形式（如圖 a、 b、 c）。共陰極的內(nèi)部接法為將 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極結(jié)在一起，工作時(shí)公共極接地，在 8 個(gè)陽極上通以不同的電平是將顯示不同的字符；共陽極接法與共陰極相反，它是將 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽極接在一起，工作時(shí)公共極接 +5V， 在 8 個(gè)陰極上通以不同的電平來顯示相應(yīng)的字符。本設(shè)計(jì)選用 LED8 8 點(diǎn)陣作為顯示器件 ， 從顯示亮度來說要求越高 ,其效果越好 ， 從節(jié)能 的角度 上 看 ， LED 器件較為節(jié)能 ， 工作電壓不高 ， 功耗又小 ,且性能一定要穩(wěn)定 ， 維修方便 ， LED 電子顯示屏以基色彩鮮亮奪目，大的顯示信息量、壽命長、耗電量小，重量輕，空間尺寸小，穩(wěn)定性高， 易于操作、安裝和維護(hù)等特點(diǎn)將在本設(shè)計(jì)中扮演著重要的角色。等效電路看起來簡(jiǎn)單， 1 腳加高電平，再在 abcdefgh 段加低電平，第一行的發(fā)光二極管就會(huì)亮，但是實(shí)際的器件引腳并不是一排引腳按 12345678 的順序排列，另一排引腳按 abcdefgh 的順序排列。而實(shí)際引腳通常是亂序的，不過我們可以自己測(cè)試引腳的分布情況。其電路排列如圖 圖 (a)和圖 (b)所示： 圖 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 圖 (a) 8 8LED 平面圖 圖 （ b） 8 8LED 等效電路圖 驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī) P1 口低 4 位輸出的行號(hào)經(jīng) 4/16 線譯碼器 74HC154（如圖 ）譯碼后生成16 條行選通信號(hào)線，再經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的行線。動(dòng)態(tài)掃描顯示時(shí)， 74HC154 用來確定某一時(shí)刻顯示的行號(hào)，保證某一時(shí)刻只有一行選中。一條行線上要 帶動(dòng) 16 列的 LED進(jìn)行顯示，按每一 LED 器件 10mA 電流計(jì)算， 16 個(gè) LED 同時(shí)發(fā)光時(shí)，需要 160mA 電流（即 16 個(gè) LED 點(diǎn)陣同時(shí)亮的情況）， 74HC154 為一行 16 個(gè) LED 點(diǎn)陣提供足夠大的 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 驅(qū)動(dòng)電流。 74HC154 來做列選控制只使用了單片機(jī)的 4 個(gè) IO 口，節(jié)約了很多 IO 資源，為單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充使用功能提供了條件。 圖 74HC154 外形及引腳 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 12 頁 4 系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是一件細(xì)致而復(fù)雜的工作，應(yīng)按照合理的順序有條不絮的進(jìn)行。本次 畢業(yè)設(shè)計(jì)中我們?cè)谲浖O(shè)計(jì)部分依然采用模塊化的設(shè)計(jì)思想題，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干個(gè)模塊，設(shè)計(jì)時(shí)將各個(gè)模塊非開來設(shè)計(jì)，最后將整個(gè)模塊連接起來，這樣易于調(diào)試，有助于發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)改正。 軟件系統(tǒng)分析 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求及該系統(tǒng)應(yīng)該滿足的