【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 引腳輸入到單片機(jī)，和單片機(jī)的定時(shí)器一樣，對(duì)中斷系統(tǒng)的處理需要通過(guò) S51 的軟件編程實(shí)現(xiàn)。它的重要作用有如下四點(diǎn)： 第一，高速 CPU和低速外設(shè)之間的配合。利用中斷方式進(jìn)行的 I/O 口操作，在宏觀上可以看成 CPU 和外設(shè)的并行工作。 第二，實(shí)現(xiàn)故障的緊急 處理。當(dāng)外設(shè)發(fā)生故障時(shí)，可以利用中斷系統(tǒng)請(qǐng)求 CPU 及時(shí)處理這些故障。 第三，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。 第四，便于人機(jī)聯(lián)系。操作人員可以利用鍵盤等實(shí)現(xiàn)中斷，完成人工介入。 3 設(shè)計(jì)方案論證與選擇 方案論證一 如圖 所示，汽車轉(zhuǎn)彎燈主要有單片機(jī)、復(fù)位、時(shí)鐘、電源、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大電路組成最基本的單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)本身的功能強(qiáng)大，汽車轉(zhuǎn)彎燈的驅(qū)動(dòng)用單片機(jī)本身的驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。使得單片機(jī)的功能得到充分的運(yùn)用。 8 圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 方案論證二 汽車轉(zhuǎn)彎燈主要由單片機(jī)（ AT89S51）、按 鍵、復(fù)位、電源、時(shí)鐘路、驅(qū)動(dòng)、 LED顯示電路等組成的最基本的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 所有軟件、參數(shù)均存在 AT89S51 的 ROM和 RAM中，因此能夠減少了芯片的數(shù)量和整機(jī)的電流。 單片機(jī)的內(nèi)部 ROM 有 4K， RAM 有 128 個(gè)字節(jié)，軟件編時(shí)有足夠的空間來(lái)存儲(chǔ)其程序。復(fù)位設(shè)置由復(fù)位按鍵完成。電源在 5V 以下可正常工作。 圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成 AT89S52按鍵電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源電路LED顯示 電路故障檢測(cè)電路 9 該方案應(yīng)用單片機(jī)自身的并行口來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，由于單片機(jī)的種類很多，在選擇單片機(jī)時(shí)要依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選擇合適的單片機(jī)。我們接觸的單片機(jī)有 803 8051。因 8031 無(wú)內(nèi) 部 RAM，只要編程就必須擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，無(wú)疑會(huì)增加設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜，雖然 8051有內(nèi)部 RAM，但從性能及設(shè)計(jì)成本考慮，我們選擇 AT89S51芯片。由于 AT89S51的廣泛使用，使單片機(jī)的價(jià)格大大下降。目前， AT89S51 的市場(chǎng)零售價(jià)已經(jīng)低于 825827 825 8250 等專用接口芯片中的任何一種；而 89S51 的功能實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)以上芯片。因此，如把 89S51 作為接口芯片使用，在經(jīng)濟(jì)上是比較合算。 時(shí)鐘電路由晶振及電容組成，復(fù)位電路由按鍵復(fù)位結(jié)構(gòu)組成。 方案選擇 兩種方案的比較，我覺(jué)得方案一 的設(shè)計(jì)具有穩(wěn)定性和可靠性，所以本課題采用方案一。 4 控制系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制系統(tǒng)電路圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng) 電路由單片機(jī) AT89S5 復(fù)位、電源、時(shí)鐘傳感器、A/D 轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大電路 ULN202電源電路給控制相關(guān)電路提供所需電源；復(fù)位電路供上電或按鍵時(shí)復(fù)位用。當(dāng)要求重新啟動(dòng)單片機(jī)或者單片機(jī)處于死循環(huán)時(shí)，都可以由此電路來(lái)實(shí)現(xiàn)；時(shí)鐘電路用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，供工作使用；通過(guò)并行 I/O 口構(gòu)，輸入程序，即可實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)彎燈中各信號(hào)燈的功 能操作；系統(tǒng)的可靠性有所提高。汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖 所示。 10 圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)框圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈同步控制單片機(jī)控制系統(tǒng)電路 PCB圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈同步單片機(jī)控制系統(tǒng)電路 PCB 圖見(jiàn)附錄 2。 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖 汽車轉(zhuǎn)彎燈單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖見(jiàn)附錄 3。 單片機(jī)控制系統(tǒng) 功能模塊的設(shè)計(jì) 時(shí)鐘電路 采用單片機(jī)內(nèi)部晶振。如圖 所示。在 MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片外部 XTAL1和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。外接晶體（石英或陶瓷，陶瓷的精度不高，但價(jià)格便宜）振蕩器以及電容 C1和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中， C1 和 C2 的大小會(huì)對(duì)振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度特性有一定的影響。因此建議在采用石英晶體振蕩器時(shí) C=30+/10pF，陶瓷振蕩器時(shí)， C=40+/10pF，典型值為 40pF。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，振蕩器和電容應(yīng)盡量安裝得與單片機(jī)靠近，以減小寄生電容的存在更好的保障振蕩器穩(wěn)定、可靠的工作。 AT89S52按鍵電路時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源電路LED顯示 電路故障檢測(cè)電路 11 圖 時(shí)鐘振蕩電路 由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)間時(shí)鐘信號(hào)的同步，常引入統(tǒng)一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。將外部震蕩器的信號(hào)接至 XTAL2 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，而內(nèi)部反向發(fā)大器的輸入端 XTAL1 應(yīng)接地， XTAL2 的邏輯電平不是 TTL電平，所以需要外接一個(gè)上拉電阻。因?yàn)檎麄€(gè)電子鐘只用一塊單片機(jī)，不涉及時(shí)刻信號(hào)同步問(wèn)題，所以此種電路 我們不選用。如圖 所示。 圖 外部時(shí)鐘源接法 復(fù)位電路 上電復(fù)位電路如圖 所示，是利用外部復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)。 振蕩器啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò) 10ms。在加電情況下，這個(gè)電可以使單片機(jī)復(fù)位。按鍵手動(dòng)復(fù)位又分按鍵脈沖電平復(fù)位和按鍵電平復(fù)位，如圖 ， 。電平復(fù)位將復(fù)位端通過(guò)電阻與 Vcc相連，按鍵脈沖復(fù)位是利用 RC 分電路產(chǎn)生正脈沖來(lái)達(dá)到復(fù)位的。在按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位兩種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下，不會(huì)造成單片機(jī)的錯(cuò)誤復(fù)位，但會(huì)引起內(nèi)部寄存 器錯(cuò)誤復(fù)位，這里可在復(fù)位端引腳上接一個(gè)去藕電容。需說(shuō)明的是，如復(fù)位電路中 R、 C的值選擇不當(dāng)，使復(fù)位時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，單片機(jī)將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 1 XT AL 1 XT AL 2外部時(shí)鐘信號(hào) VSS V CCTTLR 12 電阻、電容參數(shù)適宜于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)與電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。我們采用按鍵電平復(fù)位的方法，電路如圖 。 A/D 轉(zhuǎn)換接口電路的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本設(shè)計(jì)選用 A/D 轉(zhuǎn)換電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集， 元器件清單 汽車轉(zhuǎn)彎燈元器件清單如表 。 表 汽車轉(zhuǎn)彎同步燈元器件清單 名 稱 數(shù) 量 名 稱 數(shù) 量 Uln2021 1 限流電阻（ 200Ω） 1 按鍵 1 電阻（ ） 1 下載線接口 1 滑動(dòng)變阻 1 芯片插座（ 40PIN） 1 電容（ 30pF） 3 電源插針（ 2PIN） 1 電容（ 100pF） 1 5v 電源 1 電阻（ 10k） 1 印刷板 1 AT89S51 1 電阻（ 200Ω） 2 晶振（ 12MHz） 1 撥碼開(kāi)關(guān) 1 AD0832 1 13 5 主要芯片介紹 單片機(jī)特 點(diǎn) AT89S51 單片機(jī)特點(diǎn)如表 所示。 表 AT89S51 單片機(jī)特點(diǎn) 1． 兼容 MCS51 產(chǎn)品 指令系統(tǒng) Flash 閃速 ROM 3． 32個(gè) 可編程 I/O 口 線 4． 256x8bit 內(nèi)部 RAM 5． 2個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 6．全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz 7． 看門狗（ WDT）及雙數(shù)據(jù)指針 8．全雙工 串行 UART 通道 9． 6個(gè) 中斷源 10． 1000 次 擦寫 周期 11． 中斷可從空閑模喚醒系統(tǒng) 12． 3 級(jí) 程序 加密 鎖 13． 低功耗空閑和掉電模式 14．掉電標(biāo)識(shí) 和快速編程特性 15. 靈活的在系統(tǒng)編程（ ISP字節(jié)） 16. 的工作電壓范圍 AT89S51 有 40 引腳雙列直插式填和 44 引腳封裝方式。方型封裝有 4 個(gè)引腳（標(biāo)有 NC）是不連線的，故在連接時(shí)應(yīng)注意。它在一塊小芯片上，有 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。 單片機(jī)各引腳介紹 (1) VCC：電源。 (2) GND：接地。 (3) P0 口：是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O口。 (4) P1 口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的 8位雙向 I/O口。 (5) P2 口：是一個(gè)具有內(nèi)部 上拉電路的 8位雙向 I/O口， P2 口輸出緩沖器能吸入 /放出 4 個(gè) TTL 輸入。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器及使用 16 位地址的是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ MOVX@DPTR）時(shí)， P2 口輸出高 8位地址。這種情況下，當(dāng)不置“ 1”時(shí)， P2口使用強(qiáng)大的內(nèi)部上拉電路。訪問(wèn)使用 8 位地址的外部存儲(chǔ)器（ MOVX @RI）時(shí)， P2口輸出 P2口鎖存器的內(nèi)容。 (6) P3 口：是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電路的 8位雙向 I/O口， P3 輸出緩沖器能吸入 /放出4個(gè) TTL 輸入。 Flash 編程及檢驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。 14 表 AT89S51 的 P3口各種專用功能表 引腳 替代的專用功能 RXD （串行輸入口） TXD （串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） 0T （定時(shí)器 0的外部輸入） 1T （定時(shí)器 1的外部輸入） 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） (7) RST：復(fù)位端。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，此時(shí)高電平將系統(tǒng)復(fù)位。 (8) ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）是一個(gè)用于鎖存地址的低 8位字節(jié)的輸出脈沖。 (9) PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選取通信號(hào)。 （ 10) EA/Vpp：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器允許端。 (11) XTAL1：振蕩器反向放大器輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相 放大器輸出端。 單片機(jī)的功能介紹 AT89S51 與 89C51 相比 新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變 化 ，甚至比 89C51 更低 。 新功能 主要有 ： (1) ISP 在線編程功能，是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。 (2) 最高工作頻率為 33MHz，從而具有了更快的計(jì)算速度。 (3) 有雙工 UART 串行通道。 (4) 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器 。 (5) 雙數(shù)據(jù)指示器。 (6) 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。 (7) 全新的加密算法，這就