【文章內(nèi)容簡介】 存儲器空間地址連續(xù)，通常采用譯碼器、線選法相結(jié)合的辦法。 ： MCS51 系統(tǒng)單片機擴展功能比較強，但擴展總線負載能力有限。若所擴展的電路負載超過總線負載能力時，系統(tǒng)便不能可靠地工作。此情況下必須在部線上加驅(qū)動器。 3. 其它電路的設計：由于單片機具有很多的特點，它被大量地畢業(yè)論文 [選取日期 ] 13 應用于工業(yè)測控系統(tǒng)中，而在這些系統(tǒng)中，經(jīng)常要對一些現(xiàn)場物理量進行測量或者將其采集下來進行信號處理之后，再反過來去控制被測對象或相 關(guān)設備。在這種情況下，應用系統(tǒng)的硬件設計就應該包括與此有關(guān)的外圍電路。例如，鍵盤、顯示器、開關(guān)、輸入輸出設備、采樣、放大、應用系統(tǒng)各部分的驅(qū)動能力等外圍電路，要進行全盤合理的設計。 ：課題設計的可靠性是一項最重要最基本的技術(shù)指標，這是硬件設計時必須考慮的一個指標。 可靠性是指在規(guī)定的條件規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。規(guī)定的條件包括環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動等）、供電條件等。規(guī)定的時間一般指平均故障時間，平均無故障時間、連續(xù)正常運行時間等。規(guī)定的功能隨單片機的應用系統(tǒng)不同而不同。單片機應用系 統(tǒng)在實際工件中，可能會受到各種外部和內(nèi)部的干擾，使系統(tǒng)工作產(chǎn)生錯誤或故障，為了降低錯誤和故障的產(chǎn)生機率，常采用以下可提高可靠性的措施： 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 14 (1)提高元件的可靠性； (2)提高印刷電路板和組裝的質(zhì)量，設計電路板時布線及接地方法要符合要求； (3)對供電電源采用擴干擾措施； (4)輸入輸出通道擴干擾措施。 AT89S51 單片機的簡介 AT89S51 的結(jié)構(gòu)組成 AT89S52 是單片機中的典型產(chǎn)品， AT89S52 單片機包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器 、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，如圖 所示。 定 時 器 / 計 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)C P U并行I/O接口并行I/O接口存 儲 器 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 15 圖 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 現(xiàn)分別加以說明： 中央處理器 中央處理器 (CPU)是整個單片機的核心部件，是 8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理 8 位二進制數(shù)據(jù)或代碼， CPU 負責控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM) AT89S51 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM只有 128 個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 程序存儲器 (ROM) 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 16 AT89S51 共有 4KB 掩膜 ROM，最大可擴展 64K 字節(jié)，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時 /計數(shù)器： AT89S51 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出 (I/O)口： AT89S51 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 中斷系統(tǒng) AT89S51 具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時 /計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。 AT89S51 的引腳介紹 AT89S51 單片機內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu) ,即數(shù)據(jù)總線和地址總線畢業(yè)論文 [選取日期 ] 17 是公用的 . AT89S51 有 40 條引腳 , 這 40 條引腳可分為 I/O 接口線、電源線、控制線、外接晶體線 4 部分。 AT89S51 單片機為雙列直插式封裝結(jié)構(gòu) , 如圖 所 圖 AT89S52引腳分配圖 AT89S521 單片機的電源線有以下兩種： （ 1） VCC： +5V 電源線。 （ 2） GND：接地線。 AT89S51 單片機的外接晶體引腳有以下兩種 : 2122232425262728PSEN29ALE303233343536373839123456781011121314151617RST9GND20EA31VCC40X119X218U3AT89S51 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 18 （ 1） XTAL1：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。 （ 2） XTAL2：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。外接晶體引腳。 控制線 AT89S51 單片機 的控制線有以下幾種： （ 1） RST：復位輸入端，高電平有效。 (2） ALE: 地址鎖存允許 /編程線。 （ 3） PSEN：外部程序存儲器的讀選通線。 (4） EA/Vpp：片外 ROM 允許訪問端 /編程電源端。 AT89S51 單片機復位方式 單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控，或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)，在這種情況下都需要復位。 復位的作用是使中央處理器 CPU 以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)重新開始工作。 AT89S51 單片機的復位靠外部電路實現(xiàn)，信號由 RESET(RST)引腳畢業(yè)論文 [選取日期 ] 19 輸入，高電平有效，在振蕩器工作時，只要保持 RST 引腳高電平兩個機器周期，單片機即復位。復位后， PC 程序計數(shù)器的內(nèi)容為 0000H，片內(nèi) RAM 中內(nèi)容不變。復位電路一般有上電復位、手動開關(guān)復位和自動復位電路 3 種，在本設計中用手動復位方式，如圖 所示。 圖 53手動復位電路 鍵盤接口工作原理 在單片機應用系統(tǒng)中，常用鍵盤作為輸入設備，通過它將數(shù)據(jù)、內(nèi)存地址、命令及指令等輸入到系統(tǒng)中，來實現(xiàn)簡單的人機通信。在設計中運用了 4 個按鍵接口，按鍵運用時要注意它自身的抖動情況，VCCRSTGNDS11KR1R210uFC1+5V 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 20 和 鍵盤的連接方法。 開關(guān)的去除抖動功能 目前 ,AT89S51單片機應用系統(tǒng)上的按鍵常采用機械觸點式按鍵 ,它在斷開、閉合時輸入電壓波形如圖 54 所示 .可以看出機械觸點在閉合及斷開瞬間均有抖動過程 ,時間長短與開關(guān)的機械特性有關(guān) ,一般為 5～ 10ms。由于抖動，會造成被查詢的開關(guān)狀態(tài)無法準確讀出。例如，一次按鍵產(chǎn)生的正確開關(guān)狀態(tài)，由于鍵的抖動， CPU 多次采集到底電平信號，會被誤認為按鍵被多次按下，就會多次進行鍵輸入操作，這是不允許的。為了保證 CPU 對鍵的一次閉合僅在按鍵穩(wěn)定時作一次鍵輸入處理，必須消 除產(chǎn)生的前沿（后沿）抖動影響。 圖 54 按鍵過程 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 21 鍵盤的接口電路 獨立式鍵盤的接口電路：在單片機應用系統(tǒng)中，有時只需要幾個簡單的按鍵向系統(tǒng)輸入信息。這時，可將每個按鍵直接接在一根 I/O接口線上，這種連接方式的鍵盤稱為獨立式鍵盤。如圖 55 所示，每個獨立按鍵單獨占有一根 I/O 接口線，每根 I/O 接口線的工作狀態(tài)不會影響到其他 I/O 接口線。這種按鍵接口電路配置靈活，硬件結(jié)構(gòu)簡單，但每個按鍵必須占用一根 I/O 線， I/O 接口線浪費較大。故只在按鍵數(shù)量不多時采用這種按鍵電路。 在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/O 接口線有確定的高電平。當 I/O 接口內(nèi)部有上拉電阻時，外電路可以不配置上拉電阻。本設計中采用獨立式按鍵接口電路。根據(jù)設計要求需要進行時間調(diào)整，所以設計中采用 4 個按鍵。 用做時間的待調(diào)整按鍵， 用做時間的依次加一， 用做時間的依次減一， 用做啟動定時按鍵。 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 22 顯示電路的工作原理 LED 顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段的 AT89S51 單片機輸出設備。單片機應用系統(tǒng)常采用七段 LED 數(shù)碼管作為顯示器，這重顯示器具有耗電低、 配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐轉(zhuǎn)動、價格低廉且壽命長等優(yōu)點。因此應用比較廣泛。 LED 數(shù)碼管顯示器的分類 LED 數(shù)碼管顯示器可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)。 (1)共陰極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陰極接在一起，稱為共陰極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入高電平有效，當某段輸入高電平該段便發(fā)光，如圖 56 所示。 (2)共陽極結(jié)構(gòu)：如果所有的發(fā)光二極管的陽極接在一起，稱為共陽極結(jié)構(gòu)，則數(shù)碼顯示段輸入低平有效，當某段輸入低電平該段便發(fā)光， 畢業(yè)論文 [選取日期 ] 23 abcdefgdpR X 8 圖 56 共陰極七段 LED顯 示器 LED 顯示接口 顯示電路中分動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示： （ 1）靜態(tài)顯示方式： LED 的靜態(tài)顯示是指當數(shù)碼管顯示某一字符時，相應段的發(fā)光二極管處于恒定的導通或截止狀態(tài)，直到需要顯示另一字符為止。 （ 2） LED 動態(tài)顯示就是利用單片機依次輸出每一位數(shù)碼管的段選碼和對應于該位數(shù)碼管的位選控制信號，一位一位輪流點亮各七段數(shù)碼管。對每位數(shù)碼管來說，每隔一段時間點亮一次，如此循環(huán)。利用人眼的“視覺暫留”效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。在動態(tài)顯示方式中，同一時刻，只有一位 LED 數(shù)碼管在畢業(yè)論文 [選取日期 ] 24 顯示，其他 各位是關(guān)閉的。在段選碼和位選碼每送出一次后，應保持