【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 采用 ATMEL 公司 CMOS 工藝技術(shù)制造的高性能 8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的 HCMOS 產(chǎn)品。 [10]它結(jié)合了 CMOS的高速和高密度技術(shù)及 CMOS 的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。 STC89C52 主要參數(shù)有： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下， CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì) 數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35MHz， 6T/12T 可選。 89C52 是 INTEL 公司 MCS51 系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用 ATMEL 公司CMOS 工藝技術(shù)制造的高性能 8 位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 的 HCMOS 產(chǎn)品。 51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置 位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分 7 完備，使用起來得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見。 51 系列在片內(nèi) RAM 區(qū)間還特別開辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址 20H～ 2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理 (作位處理時(shí)，合128 個(gè)位，相應(yīng)位地址為 OOH～ 7FH)，使用極為靈活。這一功能無疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位、清零或檢測(cè)，以確定程序 的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理 (包括前面所有的位功能 )，只需用一條位操作指令即可。 51 系列的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是乘法和除法指令，這給編程也帶來了便利。八位除以八位的除法指令，商為八位，精度嫌不夠，用得不多。而八位乘八位的乘法指令，其積為十六位，精度還是能滿足要求的，用的較多。作乘法時(shí)，只需一條指令就行了，即 MUL AB(兩個(gè)乘數(shù)分別在累加器 A 和寄存器 B 中。積的低位字節(jié)在累加器 A 中，高位字節(jié)在寄存器 B 中 )。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。 在 51 系列中，還有一條二進(jìn)制一十進(jìn)制 調(diào)整指令 DA，能將二進(jìn)制變?yōu)?BCD 碼，這對(duì)于十進(jìn)制的計(jì)量十分方便。而在其他的單片機(jī)中，則也需調(diào)用專用的子程序才行。STC89C52 單片機(jī)的引腳排列如圖 所示。 晶振電路 電路中的晶振即石英晶體震蕩器。由于石英晶體震蕩器具有非常好的頻率穩(wěn)定性和抗外界干擾的能力，所以，石英晶體震蕩器是用來產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率的。通過基準(zhǔn)頻率來控制電路中的頻率的準(zhǔn)確性。同時(shí)，它還可以產(chǎn)生振蕩電流，向單片機(jī)發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)。 晶振電路中的電容 C1 和 C2的典型值通常選擇為 30μ F左右，該電容的大小會(huì)影響振蕩電路頻率的高 低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 [10]晶體振蕩頻率的范圍通常在~12MHz。晶體的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越快，單片機(jī)的運(yùn)行速度越快。但反過來，運(yùn)行速度對(duì)于存儲(chǔ)器的速度要求就越高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也就越高，即要求線間的寄生電容要小。晶體和電容應(yīng)該盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作。 89C52 常選擇振蕩頻率 12MHz 的石英晶體。 8 圖 STC89C52單片機(jī)引腳排列圖 圖 是單片機(jī)的晶振電路。其中， XTAL1 接外部晶體的一個(gè)引腳， XTAL2 接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振。在石英晶體的兩個(gè)管腳加交變電場(chǎng)時(shí)，它將會(huì)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)，上述物理現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。一般情況下，無論是機(jī)械振動(dòng)的振幅，還是交變電場(chǎng)的振幅都非常小。但是，當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振幅驟然增大，產(chǎn)生共振，稱之為壓電振蕩。這一特定頻率就是石英晶體的固有頻率，也稱諧振頻率。石英晶振起振后要能在 XTAL2 線上輸出一個(gè) 3V左右的正弦波，以便使 MCS51片內(nèi)的 OSC電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。通常， OSC 的輸出時(shí)鐘頻率 fOSC 為 ，典型值為 12MHz 或者 。電容 C1 和 C2可以幫助起振，調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) fOSC 的目的。 9 圖 晶振電路 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只需要給 89C52 的復(fù)位引腳 RST 加上大于 2 個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)時(shí)鐘震蕩周期）的高電壓就可以使 89C52 復(fù)位。復(fù)位時(shí)，單片機(jī)初始化為 0000H，從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運(yùn)行錯(cuò)誤（如程序跑飛）或者操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于鎖死狀態(tài)時(shí)，也需要復(fù)位鍵使 RST 引腳為高電平，使 89C52 擺脫“跑飛”或者“死鎖”狀態(tài)而重新啟動(dòng)。復(fù)位電路圖如圖 所示。 電源電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)工作需要使用 5V電壓，因此需要給單片機(jī)設(shè)計(jì)電源電路。圖 是單片機(jī)的電源電路。它采用 LM7805 三端集成穩(wěn)壓器，可輸出 +5V 的直流電壓供電。 三端集成穩(wěn)壓器 LM7805，總共有三條引腳，分別是輸入端、接地端和輸出端。用LM78\LM79 系列三端穩(wěn)壓器來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及 調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 10 圖 復(fù)位電路 圖 單片機(jī)電源電路 11 圖 LM7805內(nèi)部示意圖 時(shí)鐘模塊電路 本設(shè)計(jì)需要窗簾在給定的時(shí)間自動(dòng)開和關(guān)，所以需要用到定時(shí)器，而為了保證單片機(jī)與外界時(shí)鐘一致，要用到一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。這里使用 DS1302 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片來完成這項(xiàng)功能。 DS1302 性能簡(jiǎn)介 DS1302 是 DALLAS 公司推出的涓流充電時(shí)鐘芯片，內(nèi)含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM ，通過簡(jiǎn)單的 串行接口與單片機(jī)進(jìn)行通信。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷電路提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年的信息，每月的天數(shù)和閏年的天數(shù)可自動(dòng)調(diào)整。時(shí)鐘操作可通過 AM/PM 指示決定采用 24 或 12 小時(shí)格式。 DS1302 與單片機(jī)之間能簡(jiǎn)單地采用同步串行的方式進(jìn)行通信，僅需用到三個(gè)口線：（ 1） RES 復(fù)位（ 2） I/O 數(shù)據(jù)線（ 3） SCLK串行時(shí)鐘。時(shí)鐘 /RAM 的讀 /寫數(shù)據(jù)以一個(gè)字節(jié)或多達(dá) 31 個(gè)字節(jié)的字符組方式通信。DS1302 工作時(shí)功耗很低保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息時(shí)功率小于 1mW。 DS1302 是由 DS1202 改進(jìn)而來增加了以下的特 性：雙電源管腳用于主電源和備份電源供應(yīng)， Vcc1 為可編程涓流充電電源，附加七個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)器。它廣泛應(yīng)用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。 下面將主要的性能指標(biāo)作一綜合： （ 1） 實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有能計(jì)算 2100 年之前的秒、分、時(shí)、日、星期、月、年的能力，還有閏年調(diào)整的能力。 （ 2） 31 8 位暫存數(shù)據(jù)存儲(chǔ) RAM。 （ 3）串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少。 12 （ 4）寬范圍工作電壓 。 （ 5）工作電流 時(shí) ,小于 300nA。 （ 6）讀 /寫時(shí)鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時(shí)有兩種傳送 方式單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送字符組方式。 （ 7） 8 腳 DIP 封裝或可選的 8 腳 SOIC 封裝根據(jù)表面裝配。 （ 8）簡(jiǎn)單 3 線接口。 （ 9）與 TTL 兼容 Vcc=5V。 （ 10）可選工業(yè)級(jí)溫度范圍 40 +85。 （ 11）雙電源管用于主電源和備份電源供應(yīng)。 DS1302 的外部引腳功能說明如圖 所示。各引腳的功能為：⑴ .VCC1:主電源。⑵ .VCC2：備份電源。當(dāng) VCC2VCC1+ 時(shí)，由 VCC2 向 DS1302 供電；當(dāng) VCC2VCC1時(shí)，由 VCC1 向 DS1302 供電。⑶ .SCLK：串行時(shí)鐘，輸 入，控制數(shù)據(jù)的輸入與輸出。⑷ .I/O：三線接口時(shí)的雙向數(shù)據(jù)線。⑸ .CE：輸入信號(hào)，在讀、寫數(shù)據(jù)期間，必須為高。該引腳有兩個(gè)功能：第一， CE 開始控制字訪問移位寄存器的控制邏輯；其次， CE 提供結(jié)束單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā? 圖 DS1302外部引腳分配圖 DS1302 接口電路設(shè)計(jì) DS1302 時(shí)鐘芯片和 STC89C52 單片機(jī)的接口電路如圖 所示。 DS1302 與單片機(jī)的連接僅需要 3條線： CE引腳、 SCLK 串行時(shí)鐘引腳、 I/O 串行數(shù)據(jù)引腳， VCC2 為備用電源， X1 與 X2外接一個(gè) 晶振，為芯片提供計(jì)時(shí)脈沖。 13 圖 DS1302與單片機(jī)的接口電路 鍵盤顯示電路 鍵盤電路 鍵盤在由單片機(jī)控制的窗簾自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要作用是通過按鍵向單片機(jī)輸入指令，其中主要包括設(shè)定時(shí)間，控制窗簾的開關(guān)等等功能，是人工控制單片機(jī)的主要手段。 本設(shè)計(jì)中的鍵盤采用了五個(gè)按鍵。 S2鍵為自動(dòng)手動(dòng)切換鍵。 S3 鍵為退出鍵， S4鍵為參數(shù)減 /手動(dòng)關(guān)， S5 鍵為參數(shù)加 /手動(dòng)開， S6為設(shè)置鍵。 S2 鍵可以在手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài)切換。 S6鍵為設(shè)置鍵，按下 S6 鍵有三種選項(xiàng)，可分別按 S4,S5+來設(shè)定窗簾的開啟時(shí)間，關(guān)閉時(shí)間，定時(shí)開關(guān)窗簾時(shí)間以及光線值。按鍵接口電路如圖 所示： 圖 鍵盤電路 14 顯示電路 顯示部分則主要用于顯示、設(shè)置時(shí)間，以及顯示溫度。在日常生活中，我們對(duì)液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通用器件，如在計(jì)算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號(hào)和圖形。在單片機(jī)與人的人機(jī)交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、 LED 數(shù)碼管、液晶顯示器。本設(shè)計(jì)中采用的是液晶顯示器作為輸出器件的。 在單片機(jī)系統(tǒng) 中應(yīng)用液晶顯示器作為輸出有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個(gè)點(diǎn)在收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點(diǎn)。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會(huì)閃爍。 （ 2） 數(shù)字式接口液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)系統(tǒng)的接口更加簡(jiǎn)單可靠，操作更加方便。 （ 3） 體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達(dá)到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多 （ 4） 低功耗：相對(duì)而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū) 動(dòng) IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。本設(shè)計(jì)采用的液晶顯示器為 1602 字符型液晶顯示器。 1602LCD 主要技術(shù)參數(shù)： ① 顯示容量 :16 2 個(gè)字符； ② 芯片工作電壓 :— ； ③ 工作電流 :()； ④ 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm。 1602 液晶顯示器引腳接口說明： ① 第 1腳： VSS 為地電源。 ② 第 2腳 ： VDD 接 5V 正電源。 ③ 第 3腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比 15 度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 ④ 第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 ⑤ 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 ⑥ 第 6腳： E端為使能端，當(dāng) E端由高 電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 ⑦ 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 ⑧ 第 15腳：背光源正極。 ⑨ 第 16腳：背光源負(fù)極。 1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令如表 所示 : 表 1602液晶模塊控制指令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開 /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字