【文章內(nèi)容簡介】 定時(shí) /計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由 M1M0 進(jìn)行設(shè)置。 表 33 M1 M0 工作方式 功能 0 0 工作方式 0 13 位計(jì)數(shù)器 0 1 工作方式 1 16 位計(jì)數(shù)器 1 0 工作方式 2 自動再裝入 8 位計(jì)數(shù)器 1 1 工作 方式 3 定時(shí)器 0：分成兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器 定時(shí)器 1：停止計(jì)數(shù) TCON TCON 的低 4 位用于控制外部中斷 ,已在前面介紹。 TCON 的高 4 位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動和中斷申請。其格式如下： 表 34 位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 字節(jié)地址： 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TF1（ ）： 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 11 T1 溢出中斷請求標(biāo)志位。 T1 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動置 TF1 為 1。 CPU 響應(yīng)中斷后TF1 由硬件自動清 0。 T1 工作時(shí)， CPU 可隨時(shí)查詢 TF1 的狀態(tài)。所以， TF1 可用作查詢測試的標(biāo)志。 TF1 也可以用軟件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一樣。 TR1（ ）： T1 運(yùn)行控制位。 TR1 置 1 時(shí)， T1 開始工作； TR1 置 0 時(shí)， T1 停止工作。 TR1 由軟件置 1 或清 0。所以，用軟件可控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動與停止。 TF0（ ）： T0 溢出中斷請求標(biāo)志位，其功能與 TF1 類同。 TR0（ ）： T0 運(yùn)行控制位，其功能與 TR1 類同。 中斷控制 CPU 對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器 IE控制的。 表 35 位 7 6 5 4 3 2 1 0 字節(jié)地址： 88H EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IE EX0()，外部中斷 0 允許位； ET0()，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 中斷允許位； EX1()，外部中斷 0 允許位； ET1()，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 中斷允許位； ES（ )，串行口中斷允許位； EA ()， CPU 中斷允許（總允許）位。 單片機(jī)外圍電路介紹 復(fù)位電路 AT89C51 單片機(jī)的復(fù)位輸入引腳 RST 為 AT89C51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行，即從程序存儲器中的 0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在 89C51 的時(shí)鐘電路工作后，只要在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，光電式速度里程表設(shè)計(jì) 12 單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。只要 RST 保持高電平，則 89C51 循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng) RST 由高電平變成低電平以后， 89C51 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù) 位兩種方式。 本系統(tǒng)的復(fù)位電路是采用按鍵復(fù)位的電路，如圖 310 所示，是常用復(fù)位電路之一。單片機(jī)復(fù)位通過按動按鈕產(chǎn)生高電平復(fù)位稱手動復(fù)位。上電時(shí)，剛接通電源，電容 C 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RESET 端，該高電平使 89C51 全機(jī)自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。按下按鈕，則直接把 +5V 加到了 RESET 端從而復(fù)位稱為手動復(fù)位。復(fù)位后， P0 到 P3 并行 I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零 。 C10UFSVCCresetR210KR110K1 2 圖 310 AT89C51 復(fù)位電路 按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種 。其中電平復(fù)位是通過 RST 端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實(shí)現(xiàn)的。時(shí)鐘頻率選用 6MHZ 時(shí)， C 取 22uF,Rs 取 200Ω， RK取1KΩ。 晶振電路 晶振電路由晶振和兩個(gè)負(fù)載電容組成。晶振電路部分電路連接如圖 311 所示。 12Y112MHZC130pFC230pF 圖 311 晶振電路 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 13 晶振是給單片機(jī)提供工作信號脈沖的，這個(gè)脈沖就是單片機(jī)的工作速度。比如此系統(tǒng)所用的 12MHz 晶振，單片機(jī)工作速度就是每秒 12M。在調(diào)試時(shí)要注意將 PC 串口波特率設(shè)為 1200。至于兩個(gè)電容的大小，它是根據(jù)晶振廠家提供的晶振要求選值的，換句話說，晶振的頻率就是在它提供 負(fù)載電容下測得，能最大限度的保證頻率值誤差。兩個(gè)電容取值都是相同的，大部分在 2030pF，沒有相同電容的情況下，可以用兩個(gè)相差不大電容代替，但不能相差太大，容易造成諧振不平衡，容易造成停振或者干脆不起振。晶振電路在本系統(tǒng)中是并聯(lián)方式，連接在 AT89c51的 XTAL1 和 XTAL2引腳。 顯示部分 LCD 液晶顯示器 功能簡介 :其 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。 LCD1602 以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、 超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 外形尺寸 (LxWxH) 視域尺寸 (WxHxT) 驅(qū)動電壓 (V) or 工作溫度 :(oC) 0~50 or 20~70 存儲溫度 :(oC) 10~60 or 30~80 顯示類型 : STN or FSTN 顏色 : 藍(lán)色 (帶背光 ) 生產(chǎn)工藝 : SMT 其主要技術(shù)參數(shù)為： 顯示容量： ~； 工作電流： （ ） 模塊最佳工作電 壓： 字符尺寸： （ WXH） mm 1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 16 腳接口，其 管腳定義如下 : 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 14 圖 312 LCD1602 實(shí)物圖 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高，對比度過高時(shí)會產(chǎn)生 “鬼影 ”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對比度。 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。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，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 RW 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RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 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。第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 15 腳：背光電源接 5V 正電壓。 第 16 腳：背光電源接地。 1602 的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，其指令具體功能介紹如下： 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到 地址 00H。 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，光電式速度里程表設(shè)計(jì) 15 低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動顯示的文字，低電平時(shí)移動光標(biāo)。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行 顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示 5x7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5x10 的點(diǎn)陣字符。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置。 指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數(shù)據(jù)。 指令 11：讀數(shù)據(jù)。 與 LED 數(shù)碼管相比，液晶顯示器的顯示效果相對較好，液晶顯示器顯示不僅直觀，而且界面具有人機(jī)交互美觀的特點(diǎn)。而且具有低功耗，容易控制，占用 CPU 資源少這些優(yōu)點(diǎn)，從而成為一些顯示器的首選。 顯示接口電路設(shè)計(jì) 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母 “A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母 “A”。因?yàn)?1602 識別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 39。A’。 以下是 1602 的 16 進(jìn)制 ASCII 碼表地址： 讀的時(shí)候，先讀左邊那列，再讀上面那行，如：感嘆號！的 ASCII 為 0x21，字母 B 的 ASCII 為 0x42（前面加 0x 表示十六進(jìn)制）。 指令集 1602 通過 D0~D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 16 顯示模式設(shè)置： (初始化 ) 0011 0000 [0x38] 設(shè)置 162 顯示， 57 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化 ) 0000 1DCB D 顯示 (1 有效 )、 C 光標(biāo)顯示 (1 有效 )、 B 光標(biāo)閃爍 (1 有效 ) 0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后 地址指針加 1 amp。光標(biāo)加 1)， N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減 1 amp。光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1 (當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示左移 ) S=0 當(dāng)寫一個(gè)字符后，整屏顯示不移動 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針 =0)。 LCD 顯示與單片機(jī)連接電路圖如圖 313； 1KRRSRWED0D1D2D3D4D5D6 VSSVDDVDDVCCLCD1602AT89C51 圖 313 液晶原理圖 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 17 報(bào)警電路 本 次報(bào)警電路采用蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)即時(shí)速度超過預(yù)定值是蜂鳴器響，指示燈閃爍，提示應(yīng)該減速。報(bào)警電路圖如圖 314 所示。 SPEAKERVCCQ21KRD1 圖 314 報(bào)警電路圖 鍵盤控制 鍵盤是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的重要工具，用戶可用計(jì)算機(jī)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和指令，本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤接口，獨(dú)立式按鍵是指直接用 I/O 口線構(gòu)成單個(gè)的按鍵電路。每一個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占用一根 I/O 口線。獨(dú)立式按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單。但每個(gè)按鍵都需要占用一根 I/O 口線，適用于按鍵數(shù)量少的鍵盤。電路中，按鍵輸入低電平有效。按鍵未按時(shí)有上拉電阻保證此時(shí)輸入為高電平 。 按鍵接口電路如圖： S1S2S3S45K1R95K1R125K1R105K1R11VCC 圖 315 按鍵接口圖 光電式速度里程表設(shè)計(jì) 18 4 軟件設(shè)計(jì) 待測信號經(jīng)預(yù)處理電路后加至單片機(jī)的 引腳可為單片機(jī)測量信號頻率提供有效的輸入信號。單片機(jī)通過檢測 引腳電平來決定是否啟動測量頻率程序。當(dāng)該引腳為高電平時(shí)，系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，要一直到該引腳出 現(xiàn)低電平時(shí)才開始測頻率。我們可從硬件的轉(zhuǎn)盤上知道兩個(gè)過孔之間在圓周上的距離。而這個(gè)距離 M 正好為計(jì)算速度和距離起到了基本的數(shù)據(jù)儲備作用。同時(shí)可以從 TL0 寄存器知道在兩秒內(nèi)單片機(jī)檢測到的 N 個(gè)脈沖。而 MN 所得到的正是這兩秒內(nèi)鋁盤在圓周上所走得 距離 S。（此時(shí)假設(shè)在這個(gè) 兩秒內(nèi)車子是勻速前進(jìn)的），距離 S 除以 2 秒的時(shí)間，就可以大概的算出這 2 秒內(nèi)鋁盤的線速度。再根據(jù)鋁盤與自行車的輪子保持著一樣的角速度，得到鋁盤的線速度與輪子線速度的關(guān)系，從而算出自行車在這 2 秒的平均速度。至于里程的計(jì)算，根據(jù)速度計(jì)算的相加即可得到目前的總里程數(shù)。 通過單片機(jī)計(jì)算出來的速度和里程的數(shù)據(jù) ,通過 LCD1602 顯示模塊顯示。當(dāng)自行車 行駛時(shí) ,單片機(jī)開機(jī)經(jīng)過初始化后讀取并且顯示出來 ,這樣以來用戶可以清楚的知道自己的車子已經(jīng)運(yùn)行了多少公里了。系統(tǒng)的軟件總流程如下； 基于光電傳感器 自行車?yán)锍瘫淼能浖O(shè)計(jì)包括上電初始化程序、中斷子程序、速度調(diào)用子程序、里程調(diào)用子程序、 LCD 顯示子程序、延時(shí)子程序等幾大部分。由于要實(shí)現(xiàn)很多功能，所以采用模塊化設(shè)計(jì)，下面就其主要部分分別加以分析。 測量算法概述 速度測量是工控系統(tǒng)中最基本