【文章內(nèi)容簡介】 中斷口線與 P3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： MCS51的引腳說 明： MCS51系列單片機中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根， 4組 8位共 32 個 I/O 口，中斷口線與 P3口線復(fù)用。 M=999的計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn) 8 現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 如圖 23 圖 23 雙列直插 式 封裝 引腳圖 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時鐘電路開始工作，在 RESET引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0” 。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。 8051 的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位。此外， RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。見下圖 24為兩種復(fù)位方式和兩種時鐘方式： Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信 號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。Pin29: 當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號， PC 的 16 第二章 整體設(shè)計方案 9 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 Pin31:EA/V pp程序存儲器的內(nèi)外部選通線， 8051 和 8751 單片機，內(nèi)置有 4kB的程序存儲器，當(dāng) EA為高電平并且程序地址小于 4kB 時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的 8031,EA 端必須接地 。 在編程時， EA/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。 其他器件簡介 數(shù)碼管顯示 在本任務(wù)中用 3位數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)值的百，十，個，由于數(shù)碼管個數(shù)多，如采用靜態(tài)顯示方式，則占用單片機的 I/O 口線太多，如果用定時器 /計數(shù)器的串行移位寄存器工作方式及外接串入并出移位寄存器 74LS164 的方式，則電路復(fù)雜。所以，在數(shù)碼管個數(shù)較多時，常采用動態(tài)顯示方式。 3位數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，由一個 6 位 I/O（ P1口）輸出字形碼控制顯示某一字形，每個數(shù)碼管的公共端由另外一個 I/O 口（ P0口 )輸出的字位碼控制 ，即數(shù)碼管顯示的字形是由單片機 I/O 口輸出的字形碼確定，而哪個數(shù)碼管點亮是由單片機 I/O 口輸出的字位碼確定的。 3個數(shù)碼管分時輪流循環(huán)點亮，在同一時刻只有 1 個數(shù)碼管點亮，但由于數(shù)碼管具有余輝特性及人眼具有視覺暫留特性，所以適當(dāng)?shù)剡x取循環(huán)掃描頻率，看上去所有數(shù)碼管是同時點亮的，察覺不出閃爍現(xiàn)象。動態(tài)顯示方式所接數(shù)碼管不能太多，否則會因每個數(shù)碼管所分配的實際導(dǎo)通時間太少，使得數(shù)碼管的亮度不足。在本任務(wù)中，為了簡便，字形碼和字位碼都沒由加驅(qū)動電路，在實際應(yīng)用中應(yīng)加驅(qū)動電路。數(shù) 碼管有共陰極和共陽極兩種，對于共陽數(shù)碼管 ，字形驅(qū)動輸出 0 有效，字位驅(qū)動輸出 1 有效；而對于共陰數(shù)碼管則相反，即：字形驅(qū)動輸出 1 有效，字位驅(qū)動輸出 0 有效。 PCD 簡介M=999的計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn) 10 PCB（ PrintedCircuitBoard），中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板 ,簡單的說就是置有集成電路和其他電子組件的薄板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者，是低能耗、低污染的，由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。 印制電路板的設(shè)計是以電路原理圖為根據(jù)，實現(xiàn)電路設(shè)計者所需要的功能。印刷電路板的設(shè) 計主要指版圖設(shè)計，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設(shè)計可以用手工實現(xiàn)，復(fù)雜的版圖設(shè)計需要借助計算機輔助設(shè)計（ CAD）實現(xiàn)。 根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為 4層板或 6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。 PCB 板有以下三種主要的劃分類型： 單面板（ SingleSided Boards） 在最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，導(dǎo) 線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種 PCB 叫作單面板（ Singlesided）。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴(yán)格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。 雙面板（ DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（ via）。導(dǎo)孔是在 PCB 上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍 ，而且因為布線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。 多層板（ MultiLayer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計要求進(jìn)行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是 4 到 8 層 的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論第二章 整體設(shè)計方案 11 可以做到近 100 層的 PCB 板。不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為 PCB 中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細(xì)觀察主機板，還是可以看出來。 M=999的計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn) 12 第三章 計數(shù)器的硬件設(shè)計 13 第 三章 計數(shù)器的硬件設(shè)計 最小系統(tǒng)設(shè)計 圖 31 單片機最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、 /EA=1 組成，下面介紹一下每一個組成部分。 Vcc 40 電源端 GND 20 接地端 工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 ,引腳功能一樣。M=999的計數(shù)器的設(shè)計與實現(xiàn) 14 圖 32 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1 19 XTAL2 18 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 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz 內(nèi)選擇。電容取 30PF 左右。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即 利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。 AT89 單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。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。對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會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。因此，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 22μ F。在焊接刷電路板時，晶體振蕩 器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。 RST 9 在振蕩器運行時，有兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平， 51 芯片便循環(huán)復(fù)位。復(fù)位后P0－ P3 口均置 1引腳表現(xiàn)為高電平，程序計數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為 ROM 的 00H 處開始運行程序。復(fù)位是由第三章 計數(shù)器的硬件設(shè)計 15 外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來 抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常采用上電自動復(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。當(dāng)時鐘頻率選用 6MHz 時， C 取 22μ F，Rs約為 200Ω， Rk 約為 1K。 復(fù)位操作不會對內(nèi)部 RAM 有所影響。 常用的復(fù)位電路如下圖所示： 圖 33 常用復(fù)位電路圖 (1) P0 端口 [] P0 是一個 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口，端口置 1（對端口寫 1）時作高阻抗輸入端。作為輸出口時能驅(qū)動 8個 TTL。 對內(nèi)部 Flash 程序存儲器編程時，接收指令字節(jié) 。校驗程序