【文章內(nèi)容簡介】 ，輸入 /輸出裝置要一應(yīng)俱全。 原理圖的設(shè)計(jì)、診斷與檢查在 Protel DXP 軟件環(huán)境下完成。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)入印制板制作、器件焊接及軟件編程階段。在印制板設(shè) 計(jì)時(shí)，要仔細(xì)考慮印制板的面積、布局及連線長度，以減小對信號的延時(shí)和杠干 擾。對加工好的印制板還要進(jìn)行仔細(xì)的檢查，最后將器件、插座 及元件等逐一焊 接在印制板上。 主要芯片功能介紹 （ 1） AT89C52 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS8 位單片機(jī) ,片內(nèi)含 8K BYTES 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器 (PEROM)和 256BYTES 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM),器件采用 ATMEL 公司的高密度 ,非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) ,與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容 ,片內(nèi)置通用 8位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲(chǔ)單元 ,功能強(qiáng)大 AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合 . AT89C52 主 要性能參數(shù)： 與 MCS51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 8K 字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 :0Hz～ 24Hz 三級加密程序存儲(chǔ)器 256*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口線 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 圖 31 AT89C52 引腳分布 8 個(gè)中斷源 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 可編程串行 UART 通道低功耗空閑和掉電模式 管腳說明 — VCC：供電電壓。 — GND： 接地。 — P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級開路雙向 I/O口 ，每個(gè)管腳可吸收 8TTL門電流。當(dāng) P1口的管腳寫“ 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 FLASH編程時(shí)， P0口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出原碼，此時(shí) P0外部電位必須被拉高。 — 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，電位被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口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) TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳電位被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入時(shí)， P2口的管腳電位被外部拉低，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)部上拉的優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(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和控制信號 。 — 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。作為輸入時(shí)，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流 (ILL)，也是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) 0INT (外部中斷 0) 1INT (外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 — 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。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 — PROGALE / ：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，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對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指令時(shí) 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。在由外部程序存儲(chǔ)器取址期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 — VPPEA/ ：當(dāng) EA保持低電平時(shí)，訪問外部 ROM；注意加密方式 1時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) EA端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部 ROM。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。 — XTAL1：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。 AT89C52 的基本操作 如圖所示， 在 X1 和 X2之間接一只石英振蕩晶體構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)鐘電路，它還有另一種接法， 是把外部振蕩器的信號直接連接到 XTAL1 端， XTAL2 端懸空不用。 AT89C52復(fù)位引腳 RST/VP通過片內(nèi)一個(gè)施密特觸發(fā)器 (抑制噪聲作用 )與片內(nèi)復(fù)位電路相連，施密特觸發(fā)器的輸出在每一個(gè)機(jī)器周期由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)振蕩電路工作，并且在 RST 引腳上加一個(gè)至少保持 2 個(gè)機(jī)器周期的高電 平時(shí)，就能使AT89C52 完成一次復(fù)位。 復(fù)位不影響 RAM 的內(nèi)容。 復(fù)位后， PC指向 0000H 單元，使單片機(jī)從起始地址 0000H 單元開始重新執(zhí)行程序。所以，當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，可按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 AT89C52單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種復(fù)位方式。上電復(fù)位利用電容器充電來實(shí)現(xiàn)。按鈕復(fù)位又分為按鈕電平復(fù)位和按鈕脈沖復(fù)位。前者將復(fù)位端通過電阻與 Vcc相接；后者利用 RC微分電路產(chǎn)生正脈沖來達(dá)到復(fù)位目的。復(fù)位電路參數(shù)的選擇應(yīng)能保證復(fù)位高電平持續(xù)時(shí)間大于 2個(gè)機(jī)器周期。本系統(tǒng)采用的是按鍵脈沖復(fù)位，具體電路和原理將在下面的章節(jié)介紹。 振蕩器特性： XTAL XTAL2為片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入和輸出端?？刹捎檬⒕w或陶瓷振蕩器組成時(shí)鐘振蕩器，如需從外部輸入時(shí)鐘 AT89C52，時(shí)鐘信號從 XTAL1輸入，XTAL2應(yīng)懸空。由于輸入到內(nèi)部電路是經(jīng)過一個(gè) 2分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時(shí)鐘信東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 號無需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時(shí)序規(guī)范。 （ 2） 8279 8279 芯片在擴(kuò)展顯示器和鍵盤時(shí)功能強(qiáng)、使用方便。 8279 是 Intel 公司為 8位微處理器設(shè)計(jì)的通用鍵盤 /顯示器接口芯片，其功能是：接收來 自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理；完成數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用 8279管理鍵盤和顯示器，軟件編程極為簡單，顯示穩(wěn)定，且減少了主機(jī)的負(fù)擔(dān)。 圖 32 8279 芯片內(nèi)部功能塊 數(shù)據(jù)緩沖器將雙向三態(tài) 8 位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 D0～ D7 與系統(tǒng)總線相連，用于傳送CPU 與 8279 之間的命令和狀態(tài)。 控制和定時(shí)寄存器用于寄存鍵盤和顯示器的工作方式，鎖存操作命令，通過譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，使 8279 的各個(gè)部件完成相應(yīng) 的控制功能。 定時(shí)器包含一些計(jì)數(shù)器，其中有一個(gè)可編程的 5 位計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)值在 2～ 31 間），對 CLK 輸入的時(shí)鐘信號進(jìn)行分頻，產(chǎn)生 100 KHz 的內(nèi)部定時(shí)信號（此時(shí)掃描時(shí)間為，消抖時(shí)間為 ）。外部輸入時(shí)鐘信號周期不小于 500ns。 掃描計(jì)數(shù)器有兩種輸出方式：一是編碼方式，計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制方式計(jì)數(shù)， 4 位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線 SL3~SL0 輸出，經(jīng)外部譯碼器可以產(chǎn)生 16 位的鍵盤和顯示器掃描信號；另一種是譯碼方式，掃描計(jì)數(shù)器的低兩位經(jīng)內(nèi)部譯碼后從 SL3～ SL0 輸出，直數(shù) 據(jù)緩 沖 器I / O 控 制F I F O / 傳感 器 R A M狀 態(tài)控 制 及 定時(shí) 寄 存 器8 179。 8 F I F O/ 傳 感 器R A M鍵 盤 消 抖及 控 制定 時(shí)及 控 制掃 描計(jì) 數(shù) 器回 送緩 沖 器顯 示 地 址寄 存 器1 6 179。 8顯 示 R A M顯 示寄 存 器R E S E TC L K D B 0 ～ D B 7W RR DC S A 0 I R QS L 0 ～ S L 3B DO U T A 0 ～ O U T A 3O U T B 0 ～ O U T B 3R L 0 ～ S L 7C N T L / S T BS H I F T顯 示 輸 出鍵 盤 輸 入掃 描 輸 出至 C P U內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 總 線東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 接作為鍵盤和顯示器的掃描信號。 回送 緩沖器、鍵盤消抖及控制完成對鍵盤的自動(dòng)掃描以搜索閉合鍵，鎖存 RL7～RL0 的鍵輸入信息，消除鍵的抖動(dòng)，將鍵輸入數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部先進(jìn)先出存儲(chǔ)器（ FIFO RAM）。 RL7～ RL0 為回送信號線作為鍵盤的檢測輸入線，由回送緩沖器緩沖并鎖存，當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，附加的移位狀態(tài) SHIFT、控制狀態(tài) CNTL 及掃描碼和回送信號拼裝成一個(gè)字節(jié)的 “ 鍵盤數(shù)據(jù) ” 送入 8279 內(nèi)部的 FIFO（先進(jìn)先出） RAM。 鍵盤的數(shù)據(jù)格式為： 位 7 6 5 4 3 2 1 0 CNTL SHIFT 掃描（閉合鍵行號） 回送（閉合鍵行號） 在傳 感器矩陣方式和選通方式時(shí)，回送線 RL7～ RL0 的內(nèi)容被直接送往相應(yīng)的FIFO RAM。輸入數(shù)據(jù)即為 RL7~RL0。數(shù)據(jù)格式為： 位 7 6 5 4 3 2 1 0 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL 2 RL1 RL0 FIFO/傳感器 RAM 是具有雙功能的 8179。 8 RAM。 在鍵盤或選通方式時(shí)，它作為 FIFO RAM，依先進(jìn)先出的規(guī)則輸入或讀出，其狀態(tài)存放在 FIFO/傳感器 RAM 狀態(tài)寄存器中。只要 FIFO RAM 不空，狀態(tài)邏輯將置中斷請求 IRQ=1； 在傳感器矩陣方式，作為傳感器 RAM，當(dāng)檢 測出傳感器矩陣的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，中斷請求信號 IRQ=1。在外部譯碼掃描方式時(shí)，可對 8179。 8 矩陣開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行掃描，在內(nèi)部譯碼掃描方式時(shí)，可對 4179。 8 矩陣開關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行掃描。 顯示 RAM 用來存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，容量是 16179。 8 位。 在顯示過程中，存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出。顯示寄存器輸出分成兩組，即 OUTA0～ OUTA3 和 OUTB0～ OUTB3，兩組可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè) 8位的字節(jié)輸出，該輸出與位選掃描線 SL0～ SL3 配合就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。 顯示地址寄存器用來寄存 CPU 讀 /寫顯示 RAM 的地址，可以 設(shè)置為每次讀出或?qū)懭牒笞詣?dòng)遞增。 DB7～ DB0 為雙向外部數(shù)據(jù)總線 ； IRQ 為中斷請求輸出線。 RL7～ RL0 為鍵盤回送線。 SL3～ SL0 為掃描輸出線。 OUTB3～ OUTB0、 OUTA3～ OUTA0。為顯示寄存器數(shù)據(jù)輸出線。 RESET 為復(fù)位輸入線。 SHIFT 為換檔鍵輸入線。 CNTL/STB 為控制 /選通輸入線。 CLK 為外部時(shí)鐘輸入線。 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 圖 33 8279 芯片引腳分布 圖 34 8279 芯片擴(kuò)展鍵盤電路 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 8279 是可編程接口芯片，通過編程使其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，編程的過程實(shí)際上就是CPU 向 8279 發(fā)送控制指令的過程。在軟件設(shè)計(jì)中，顯示方式采用了 8個(gè)字符顯示，左入方式，編碼掃描鍵盤，雙鍵鎖