【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 及 AGND 的最大總電流： 800mA 端口引腳的最大輸出灌電流： 100 mA 其他 I/O 引腳的最大輸出灌電流： 25 mA 端口引腳的最大輸出拉電流： 100 mA 其他 I/O 引腳的最大輸出拉電流： 25 mA 超過(guò)這些極限參數(shù)將導(dǎo)致器件永久性損壞。 以下為主要功能模塊說(shuō)明： (1) CIP 51 CPU C8051F000 系列器件使用 CYGNAL 的專利： CIP51 微控制器內(nèi)核 CIP51。 CIP51與 MCS51 的指令集完全兼容 ，可以使用標(biāo)準(zhǔn) 803 x /805x 的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開(kāi)學(xué)士學(xué)位論文 14 發(fā)。 CIP51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的所有外設(shè)部件，包括 4 個(gè) 16 位的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、 1 個(gè)全雙工 UART、 256B 內(nèi)部 RAM 空間、 128B 特殊功能寄存器 SFR 地址空間及 4B 寬的I/O 端口。 CIP51 采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比，指令執(zhí)行速度有很大的提高。在標(biāo)準(zhǔn)的 8051 中，除 MUL 和 DIV 以外，所有的指令都需要 12 或 24 個(gè)系統(tǒng)時(shí)間周期，最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 1224MHz。而對(duì)于 CIP51 內(nèi)核， 70%的指令執(zhí)行時(shí)間為 1 或 2 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，只有 4 條指令的執(zhí)行時(shí)間大于 4 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。 CIP51 工作在最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率 25 MHz 時(shí)，它的峰值速度達(dá)到 25MIPS。 擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)為 CIP51 提供 22 個(gè)中斷源，而標(biāo)準(zhǔn) 8051 只有 7 個(gè)中斷源。 CIP51允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。由中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要叫少的單片機(jī)干預(yù)，但有更高的執(zhí)行效率。在設(shè)計(jì)多任務(wù)適時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。 單片機(jī)可有多達(dá) 7 個(gè)中斷源： 1 個(gè)片內(nèi) VDD 監(jiān)視器， 1 個(gè)看門狗定時(shí)器， 1 個(gè)時(shí)鐘丟失監(jiān)測(cè)器， 1 個(gè)由比較器 0 提供的電壓監(jiān)測(cè)器， 1 個(gè)強(qiáng)制軟件復(fù)位， CNVSTR 引腳及/RST 引腳。 /RST 引腳是雙向的，可接受外部復(fù)位或?qū)?nèi)部產(chǎn)生的上電復(fù)位信號(hào)輸出到/RST 引腳。除了 VDD 監(jiān)視器和復(fù)位輸入引腳外，每個(gè)復(fù)位源都可以由用戶用軟件禁止。在上電復(fù)位之后的單片機(jī)初始化期間，可以永遠(yuǎn)地禁止 WDT。 單片機(jī)內(nèi)部有個(gè)能獨(dú)立工作的時(shí)鐘發(fā)生器。在復(fù)位后默認(rèn)為系統(tǒng)時(shí)鐘。如有需要，基本都是時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。外部振蕩器可以使用晶體振蕩器、 RC振蕩器或外部時(shí)鐘源產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘。這種時(shí)鐘切換功能在低功耗系統(tǒng)中是非常有用的，它允許單片機(jī)在需要時(shí)，從低頻率 （節(jié)電）的外部晶體振蕩器切換到高速（可達(dá) 16 MHz）的內(nèi)部振蕩器，或者由高速的振蕩器切換到低速振蕩器工作。 （ 2）片內(nèi)存儲(chǔ)器 CIP51 有標(biāo)準(zhǔn)的 8051 程序和數(shù)據(jù)地址配制。它包括 256B 的數(shù)據(jù) RAM，其中高 128B為 2 個(gè)地址空間：用間接尋址訪問(wèn)通用 RAM 的高 128B；用直接尋址訪問(wèn) 128B 的 SFR地址?？臻g RAM 的低 128B 可用直接或間接尋址方式訪問(wèn)。前 32 字節(jié)為 4 個(gè)通用工作寄存器區(qū)，接下來(lái)的 16 字節(jié)既可以字節(jié)尋址又可以位尋址。 C8051F005/06/07/15/16/17 的 CIP51 還另有位于外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間的 2048B的 RAM 塊。這個(gè) 2048B 的 RAM 塊可以在整個(gè) 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間中被尋址。 單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器包含 32KB+128B 的 FLASH。該存儲(chǔ)器以 512B 為一扇區(qū)，可學(xué)士學(xué)位論文 15 以在系統(tǒng)編程，且無(wú)須在片外提供編程電壓。從 0x7E00—0x7FFF 的 512B 被保留，由工廠使用。還有一個(gè)位于地址 0x8000—0x807F 的 128B 的扇區(qū)，該扇區(qū)可以作為一個(gè)小的軟件常數(shù)表或額外的程序空間。 （ 3） JTAG 調(diào)試和邊界掃描 C8051F000 系列具有片內(nèi) JTAG 和調(diào)試電路。通過(guò) 4 腳 JTAG 借口，并使用安裝在應(yīng)用系統(tǒng)中的單片機(jī)就可以進(jìn)行非侵入式的、全高速的在系統(tǒng)調(diào)試。該 JTAG 借口完全符合 標(biāo)準(zhǔn)，為生產(chǎn)和測(cè)試提供完全的 邊界掃描功能。 CYGNAL 的調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器、寄存器、斷電、觀察點(diǎn)、堆棧指示器及單步執(zhí)行，不需要額外的目標(biāo) RAM 程序存儲(chǔ)器、定時(shí)器或通信通道。在調(diào)試時(shí)所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都正常工作。當(dāng)單片機(jī)單步執(zhí)行或遇到斷點(diǎn)而停止運(yùn)行時(shí)，所有的外設(shè)除 ADC 外都停止運(yùn)行以便保持同步。 開(kāi)發(fā)套件 C8051F000DK， C8051F005DK， C8051F010DK 及 C8051F015DK 具有開(kāi)發(fā)應(yīng)用代碼所需要的 全部硬件好軟件，并可以分別對(duì) ， F005/6/7，F(xiàn)010/1/2， F015/6/7 單片機(jī)進(jìn)行在系統(tǒng)調(diào)試。開(kāi)發(fā)套件中包括開(kāi)發(fā)者工作室軟件、調(diào)試器、 1 個(gè)集成的 8051 匯編器及 1 個(gè)被稱為 EC 的 RS232 至 JTAG 協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊。套件中還有一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用板，上面有對(duì)應(yīng)的單片機(jī)和一大塊擴(kuò)展區(qū)域。套件中還包括 RS232和 JTAG 電纜及一個(gè)電源適配器。開(kāi)發(fā)套件需要運(yùn)行 Windows95/98/Me/NT,，并有一臺(tái)可用 RS232 串口的計(jì)算機(jī)。， PC 機(jī)通過(guò) RS232 與 EC 連接，一條 6in 的扁平電纜將EC 與用戶的應(yīng)用板連接起來(lái)，扁平電纜中包括 4 個(gè) JTAG 引腳和 VDD 及 GND。 EC 從應(yīng)用板取電源，在 時(shí)，其供電電流大約為 20 mA。如果不能從目標(biāo)板上提取足夠的電源 ，可以將套件中提供的電源直接連到 EC 上。 對(duì)于開(kāi)發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)的調(diào)試功能比采用標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)仿真器要優(yōu)越得多。標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)仿真器應(yīng)使用在板仿真芯片和目標(biāo)電纜上，還需要在應(yīng)用板上留有單片機(jī)的插座。 CYGNAL 的調(diào)試環(huán)境既便于使用又能保證精確模擬外設(shè)的性能。 （ 4）可編程數(shù)字 I/O 和交叉開(kāi)關(guān) C8051F0xx 系列單片機(jī)具有標(biāo)準(zhǔn) 8051 的端口（ P0， P1， P2 及 P3）。在 F000/05/10/15中，這 4 個(gè)端口都有引腳，在 F001/06/10/16 中端口 0 和 1 有引腳，在 F002/07/12/17 中只有端口 0 有引腳，沒(méi)有引腳的端口可用作通用寄存器。 I/O 端口的工作情況與標(biāo)準(zhǔn) 8051相似，并有一些改進(jìn)。 學(xué)士學(xué)位論文 16 每個(gè)端口 I/O 引腳都可以被配置為推挽或漏極開(kāi)路輸出。在標(biāo)準(zhǔn) 8051 中固定的弱上拉可以被禁止，這為低功耗應(yīng)用提供了進(jìn)一步節(jié)電的能力。 最大的改進(jìn)是引入了數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)。這 是一個(gè)很大的數(shù)字開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)，允許將內(nèi)部數(shù)字系統(tǒng)資源分配給 P0， P1 和 P2 的端口。 可通過(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)控制寄存器，將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)輸入、比較器輸出以及微控制器內(nèi)部的其他數(shù)字信號(hào)配置為在 I/O 引腳輸出。允許用戶根據(jù)自己特定的應(yīng)用選擇通用 I/O 和所需數(shù)字資源的組合。 （ 5）比較器和 DAC C8051F000 系列單片機(jī)內(nèi)部 有 2 個(gè) 12 位 DAC 和 2 個(gè)比較器。 F002， F007， F012，F(xiàn)017 中沒(méi)有第 2 個(gè)比較器 CPI。單片機(jī)與每個(gè)比較器 DAC 之間的數(shù)據(jù)和控制接口通過(guò)特殊功能寄 存器實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)可以將任何一個(gè) DAC 或比較器置于低功耗關(guān)斷方式。 可以用軟件設(shè)置比較器的回差電壓。 CYGNAL 里面的每個(gè)比較器都能在上升沿或下降沿產(chǎn)生中斷，或在兩個(gè)邊沿都產(chǎn)生中斷。比較器的輸出狀態(tài)可以用軟件查詢。這些中斷能將單片機(jī)從等待方式喚醒。可通過(guò)設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)將比較器的輸出接到端口 I/O 引腳。 DAC 為電壓輸出方式，與 ADC 使用同一個(gè)電壓基準(zhǔn)。 DAC 在作為比較器的參考電壓或?yàn)?ADC 差分輸入提供偏移電壓時(shí)非常有用。 行掃描芯片 74HC595 74HC595芯片是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的通用 移位寄存器芯片。具有 8位鎖存、串并移位寄存器和三態(tài)輸出。一般的 IC廠家都可生產(chǎn)此類芯片。此芯片與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單方便，只須三個(gè) I/O口即可。 74HC595能直接驅(qū)動(dòng) LED發(fā)光管，傳輸頻率高達(dá)100MHZ，非常適合 LED顯示屏上數(shù)據(jù)的高速傳輸 ,而且通過(guò)芯片的 QH引腳和 SER引腳，可以級(jí)聯(lián)。價(jià)格低廉，每片單價(jià)為 .在電子顯示屏制作當(dāng)中有廣泛的應(yīng)用。其管腳圖如圖 ： 學(xué)士學(xué)位論文 17 圖 74HC595 引腳圖 引腳說(shuō)明見(jiàn)表 表 引腳說(shuō)明表 符號(hào) 引腳 描述 QA… QH 15， 1…7 并行數(shù)據(jù)輸出 GND 8 地 Q`H 9 串行數(shù)據(jù)輸出 /CLR 10 主復(fù)位（低電平） CLK 11 移位寄存器時(shí)鐘輸入 RCLK 12 存儲(chǔ)寄存器時(shí)鐘輸入 /E 13 輸出有效（低電平） SER 14 串行數(shù)據(jù)輸入 VCC 16 電源 數(shù)據(jù)在 CLK的上升沿輸入，在 RCLK的上升沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（ SER），和一個(gè)串行輸出（ Q`H） ,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有 一個(gè)并行 8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能 /E時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。每當(dāng) CLK上升沿到來(lái)時(shí) ,SER引腳當(dāng)前電平值在移位寄存器中左移一位，在下一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)移位寄存器中的所有位都會(huì)向左移一位，同時(shí) Q`H也會(huì)串行輸出移位寄存器中高位的值，這樣連續(xù)進(jìn)行 8次，就可以把數(shù)組中每一個(gè)數(shù)（ 8位的數(shù)）送到移位寄學(xué)士學(xué)位論文 18 存器；然后當(dāng) RCLK上升沿到來(lái)時(shí)，移位寄存器的值將會(huì)被鎖存到鎖存器里，并從 QA~QH引腳輸出。然后選通相應(yīng)行，該行的各列按照顯示數(shù)據(jù)要求進(jìn)行顯示 ,驅(qū)動(dòng)電路選通信號(hào)來(lái)源于單片機(jī)按照時(shí)序要求所給的 二進(jìn)制行號(hào)。掃描電路由單片機(jī)的 P P2口控制，每次只選通單片機(jī)的一個(gè)管腳，選通一行，生成 16 條行選通信號(hào)線。單片機(jī)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)器74HC245輸入相應(yīng)的行數(shù)據(jù)，通過(guò) 74HC595輸出。 74HC595的功能見(jiàn)表 表 功能表 輸入 輸出 功能 CLK RCLK /E /CLR SER Q`H Qn L ↓ L NC E 為低電平時(shí)緊緊影響移位寄存器 ↑ L L L L 空移位寄存器到輸出寄存器 H L L Z 清空移位寄存器，并行輸出為高阻狀態(tài) ↑ L H H Q6? NC 邏輯高電平移入移位寄存器狀態(tài) 0，包含所有的移位寄存器狀態(tài)移入，例如，以前的狀態(tài)6（內(nèi)部 Q6”）出現(xiàn)在串行輸出位。 ↑ L H NC Qn? 移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并從并口輸出 ↑ ↑ L H Q6? Qn? 移位寄存器內(nèi)容移入，先前的移位寄存器的內(nèi)容到達(dá)保持寄存器并輸出。 H＝高電平狀態(tài) ； L＝低電平狀態(tài)； ↑＝上升沿； ↓＝下降沿； Z＝高阻 NC＝無(wú)變化；＝無(wú)效 顯示屏一般都是由能顯示四個(gè)字的模塊組合而成，通過(guò)增加顯示模塊來(lái)增加顯示面積或字?jǐn)?shù)。采 用 74HC595可通過(guò)串行級(jí)聯(lián)的方式傳輸數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)擴(kuò)展很容易實(shí)現(xiàn)。因?yàn)?74HC595具有一個(gè) 8bit的串入并出的移位寄存器和一個(gè) 8bit輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)，而且為寄存器和輸出鎖存器的控制各自獨(dú)立。這使得行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示可以同時(shí)進(jìn)行。每一片 74HC595控制 8行信號(hào)，對(duì)于 16*16點(diǎn)陣的漢字，每個(gè)漢字需要兩片 74HC595驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)芯片 74HC245 74HC245屬于高速 CMOS電路的 74系列 ， 8位的總線收發(fā)送器 ， 具有三態(tài)輸出 。引腳圖如圖 所示。 學(xué)士學(xué)位論文 19 圖 74HC245芯片引腳圖 對(duì)于需要電平轉(zhuǎn)換的雙向數(shù)據(jù)線 ,可用 74HC245芯片 ,通過(guò)控制 74HC245的 /E（輸出使能引腳 ） 和 DIR（數(shù)據(jù)傳輸方向引腳 ） 來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及驅(qū)動(dòng)電平轉(zhuǎn)換。這里通過(guò)設(shè)置DIR信號(hào)線的電平狀態(tài)來(lái)完成數(shù)據(jù)的傳送 (高電平時(shí)為讀，低電平時(shí)為寫 )。由于地址總線的數(shù)據(jù)傳輸方向始終是單向的，所以 芯片的 DIR端可以固定接高電平 。 引腳說(shuō)明及芯片功能由表 。 表 引腳功能表 符號(hào) 引腳 描述 DIR 1 觸發(fā)信號(hào)輸入 A1—A8 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入 /輸出 GND 10 接地 B8—B1 11， 12， 13， 14， 15， 16，17， 18 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入 /輸出 /E 19 使能信號(hào) VCC 20 電源 場(chǎng)效應(yīng)管 Si4953ADY “MOSFET”是英文 MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的縮寫，譯成中文是 “金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管 ”。它是由金屬、氧化物 (SiO2或 SiN)及半導(dǎo)體三種材料制成的器件 。 MOSFET共有三個(gè)腳，一般為 G、 D、 S，通過(guò) G、 S間加控制信號(hào)時(shí)可以改 變 D、 S間的導(dǎo)通和截止。本設(shè)計(jì)采用 Si4953ADY作為列驅(qū)動(dòng)芯片，其管腳學(xué)士學(xué)位論文 20 圖如如圖