【文章內(nèi)容簡介】 張圖片的數(shù)據(jù)量，一張圖片的數(shù)據(jù)大小為 320*240*24=225KB，那么這個速度足可以每秒播放 45 張圖片，所以播放的流暢度有保 障。單片機(jī)的外圍元件組成了 51 最小系統(tǒng)。最后用了一個 SD/MMC 卡槽，方便插入 SD/MMC 卡，液晶屏幕采用的是 寸的彩色液晶屏幕。其中彩色液晶用于圖像的顯示， SD/MMC 卡槽用于插入存儲設(shè)備， 51 單片機(jī)最 小 系統(tǒng)用于控制和播放圖像。使用時將 SD/MMC 卡格式化為 FAT32 文件系統(tǒng)，然后將 BMP 格式圖片復(fù)制到 SD/MMC 卡，即可以自動播放。 綜上所 述 ，以上方案和技術(shù)路線可行。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第 2 章 SST89E516RD 單片機(jī)概述 SST89E516RD 單片機(jī)簡介 單片機(jī)是一 種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU隨機(jī)存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、多種 I/0 口和中斷系統(tǒng)、定時器 /計(jì)時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、 A/D 轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是 SST89E516RD 系列單片機(jī)，該單片機(jī)有 1K RAM，可以滿足 SD 卡對扇區(qū)大小的要求。該單片機(jī)具有如下特征： 8 位 8051 系列兼容微處理器。與 8051 的軟件完全兼容，開發(fā)工具兼容，封裝與引腳兼容； RAM 共有 1K； 寄存器 /數(shù)據(jù) RAM； superflash 存儲器（ eeprom）； 64K 外部程序和數(shù)據(jù)存儲空間； 的 7 等三個引腳可驅(qū)動最大電流（每個可達(dá) 16ma）； 個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器（ T0， T1， T2）； 12 個時鐘，也可以倍頻，以實(shí)現(xiàn)每個指令周期 6 個時鐘； 和 CMOS 電平全兼容； （ idle 模式 和 powerdown 模式，并由外部中斷喚醒） 。 SST89E516RD 引腳介 紹 SST89E516RD 單片機(jī)有 40 個引腳，大致可以分為四類：電源、時鐘、控制和I/O 引腳。以下是單片機(jī) 引腳 (硬件電路中使用的引腳 )的簡要說明： 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 VDD：主電源接 + +5V。 VSS：接地。 XTAL1 和 XTAL2 XTAL XTAL2（ 19 腳、 18 腳）： 分別接外部晶體振蕩器的兩端， 19 引腳片內(nèi)是反相振蕩發(fā)達(dá)器輸入和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路輸入端。 18 腳片內(nèi)是振蕩電路反相放大器的輸出端。重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 PSEN、 ALE/PROG 、 EA/VPP 和 RST PSEN（ 29 腳）：程序存儲使能端。是對外部程序的讀選通脈沖，當(dāng)執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器時， PSEN 被激活（高）。當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲器代碼時 PSEN 每個機(jī)器周期被激活兩次，除了在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器兩個激活被忽略。當(dāng) RST 連續(xù)保持高電平或超過 10 個機(jī)器周期， PSEN 從高變低的變化使得單片機(jī)進(jìn)入外部主機(jī)模式編程狀態(tài)。 ALE/PROG（ 30 腳）：地址鎖存使能端。在訪問外部存儲器時輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)。該引腳也是在 FLASH 編程的脈沖輸入并可用作外部時鐘或者定時。注意每次訪問外部數(shù)據(jù)時，一個 ALE 脈沖將被忽略。 ALE 可以通過置位 SFR 的 禁止，置位后 ALE 只能在執(zhí)行 MOVE 指令時被激活。 EA/VPP（ 31 腳）：外部尋址使能端。在訪問整個外部程序存儲器時 EA 必須外部置低，如果 EA 為高時將執(zhí)行內(nèi)部程序。 RST（ 47 腳）：復(fù)位端。當(dāng)晶振在運(yùn)動中，只要復(fù)位管腳出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期高電平即可復(fù)位單片機(jī)。當(dāng) RST 輸入高電平時，如果 PSEN 從高變成低，單片機(jī)將外部主機(jī)模式，否則進(jìn)入普通運(yùn)行模式。 /輸出引腳 P0、 P P P3 口 ～ （ 39～ 32 腳）：八位雙向 I/O 端口，當(dāng)作輸出口時 每個引腳可以接受LS TTL 電平輸入，可以寫為 1 使其狀態(tài)為懸浮用做高阻輸入。 P0 也可以在訪問外部程序存儲器時作地址的低字節(jié)，在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作數(shù)據(jù)總線，此時通過內(nèi)部強(qiáng)上拉輸出 1。 P0 在外部主機(jī)模式編程時接收代碼，外部主機(jī)模式校驗(yàn)是輸出代碼。在編程校驗(yàn)或是當(dāng)作通用 I/O 口時需要外接上拉。 ～ （ 3～ 10 腳）： P1 是 8 位帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口， P1 輸出可以驅(qū)動 LS TTL 輸入。向 P1 口寫入 1 時 P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時被外部拉低的 P1 口會因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電 流。 P1[5， 6， 7]可以驅(qū)動 16mA 的大電流。 P1 口在外部主機(jī)模式編程和校驗(yàn)時接收低位地址數(shù)據(jù)。 ～ （ 21～ 28 腳）： P2 口時 8 位帶內(nèi)部上拉的雙向 I/O 口。向 P2 口寫入1 時 P2 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時，被外部拉低的P2 口會因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。在訪問外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)時分別作為地址高字節(jié)和 16 位地址，此時通過內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送 1。 P2 口在外部主機(jī)模式編程和校驗(yàn)時接收一些控制信號和部分的高位地址數(shù)據(jù)。 ～ （ 2532 腳）： P3 口時 8 位帶內(nèi)部上 拉的雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 器可以驅(qū)動 LS TTL 輸入。向 P3 口寫入 1 時 P3 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時，被外部拉低的 P3 口會因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流。 P3 口在外部主機(jī)模式編程和校驗(yàn)時接收一些控制信號和部分的高地址數(shù)據(jù)。引腳圖如圖 所示： 圖 單片機(jī)引腳圖 SST89E516RD 單片機(jī)的 內(nèi)部寄存器 SST89E516RD 內(nèi)部 CPU是一個字長為二進(jìn)制 8 位的中央處理單元，也就是說它對數(shù)據(jù)的處理是按字節(jié)為單位進(jìn)行的。與微型計(jì)算機(jī) CPU 類似， SST89E516RD內(nèi)部 CPU也是由運(yùn)算器（ ALU）、控制器（定時控制部件等）和專用寄存器組三部分構(gòu)成。 （ ALU） 算數(shù)邏輯單元的全稱是 Arithmetic Logic Unit， 是處理器中一個功能模塊，用來執(zhí)行諸如加減乘除以及寄存器中的值之間的邏輯運(yùn)算，通常在一般的處理器上被設(shè)成一個周期運(yùn)行一次上升沿。 SST89E516RD 的 ALU 是一個性能極強(qiáng)的運(yùn)算器，它既可以進(jìn)行加、減、乘、除四則運(yùn)算，也可以進(jìn)行與、或、非、異或等邏輯運(yùn)算，還具有數(shù)據(jù)傳送、移位、判斷和程序轉(zhuǎn)移等功能。 SST89E516RD ALU 為用戶提供了 豐富的指令系統(tǒng)和極快的指令執(zhí)行速度，大部分指令的執(zhí)行時間為 1 微妙，乘法指令可達(dá) 4 微妙。 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 定時控制部件起著控制器的作用，由定時控制邏輯、指令寄存器和振蕩 OSC等電路組成。指令寄存器 IR 用于存放從程序存儲器中取出的指令碼，定時控制邏輯用于對指令寄存器中的指令碼進(jìn)行譯碼，并在 OSC 的配合下產(chǎn)生執(zhí)行指令的時序脈沖，以完成相應(yīng)指令的執(zhí)行。 專用寄存器組主要用來指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址、存放操作數(shù)和指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)等。它是任何一臺計(jì)算機(jī)的 CPU 不可缺少的的組成部件，其他寄存器 的多因機(jī)器型號的不同而異。專用寄存器組主要包括程序計(jì)數(shù)器 PC、累加器 A、程序狀態(tài)字 PSW、堆棧指示器 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR 和通用寄存器 B 等。 PC 程序計(jì)數(shù)器 PC 是一個二進(jìn)制 16 位的程序地址寄存器，專門用來存放下一條需要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，能自動加 1。 A 累加器 A 又記作 ACC，是一個具有特殊用途的二進(jìn)制 8 位寄存器，專門用來存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。在 CPU 執(zhí)行某種運(yùn)算前，兩個操作數(shù)中的一個通常應(yīng)放在累加器 A 中，運(yùn)算完成后累加器 A 中便可以得到運(yùn)算結(jié)果。 B 通用寄存器 B 是專門為乘法和除法設(shè)置的寄存器，也是一個二進(jìn)制 8 位的寄存器，由 8 個觸發(fā)器組成。該寄存器在乘法或除法前用來存放乘數(shù)或除數(shù)，在乘法或除法完成后用于存放乘積的高 8 位或除法的余數(shù)。 字 PSW PSW 是一個 8 位標(biāo)志寄存器，用來存放指令執(zhí)行后的有關(guān)狀態(tài)。 PSW 中各位的狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行過程中自動形成的，但也可以由用戶根據(jù)需要采用傳送指令加以改變。 DPTR 數(shù)據(jù)指針 DPTR 是一個 16 位的寄存器，由兩個寄存器 DPH 和 DPL 拼成。其中 DPH 為 DPTR 的高 8 為， DPL 為 DPTR 的低 8 位。 DPTR 可以 用來存放片內(nèi) ROM的地址，也可以用來存放片外 RAM 和片外 ROM 的地址。 SP 堆棧指針 SP 是一個 8 位寄存器，能自動加 1 或減 1，專門用來存放堆棧的棧頂重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 地址。遵循 “ 先進(jìn)后出 ” 或者 “ 后進(jìn)先出 ” 的原則。 SST89E516RD 單片機(jī) 芯片的原理框圖與各功能模塊圖 圖 89e516rd 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) SPI 接口說明： SPI 接口讓 MCU和外圍器件或 MCU之間做高速同步數(shù)據(jù)傳送。公用四根線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸： CS 片選線、 CLK 時鐘線、 DATI 數(shù)據(jù)輸入引腳、 DATOUT數(shù)據(jù)輸入引腳。 SPI 通道是定向 的字節(jié)，每個命令或者數(shù)據(jù)快都是由 8 位字節(jié)構(gòu)成，類似 SD 卡協(xié)議， SPI 包含了命令、相應(yīng)和數(shù)據(jù)塊。如下圖表示 SPI 主器件和從器件的通信。 SCK 腳是主模塊的時鐘輸出或從模塊的輸入。寫主器件的 SPI 數(shù)據(jù)寄存器后開始產(chǎn)生 SPI 時鐘。寫入的數(shù)據(jù)從主器件的 MOSI 腳轉(zhuǎn)換到 MOSI 腳。一個字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后， SPI 時鐘發(fā)生器將停止， SPIF 置位。如果 SPI 中斷位 SPIE 和串口中斷使能位 ES 都置 1，將產(chǎn)生 SPI 中斷請求。外部主器件驅(qū)動從模式選擇輸入重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 腳 SSP1[4]為低， SPI 模塊變?yōu)閺哪K。如圖 、圖 所示是 SPI 格式圖： 圖 CPHA=0 時 SPI 傳輸格式 圖 CPHA=1 時 SPI 傳輸格式 看門狗定時器：單片機(jī)內(nèi)部有一個可編程的看門狗 (WDT)，用來防止軟件的死鎖和自動保護(hù) ， 為了保護(hù)系統(tǒng)，防止軟件的死鎖。如圖 所示是 WDT 的方框： 圖 看門狗定時器方框圖 重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 基于單片機(jī)的電子相冊的 硬件設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的硬件電路由單片機(jī)主控模塊，電源轉(zhuǎn)化、 SD 卡模塊、液晶模塊等組成。先從總體電路設(shè)計(jì)入手，然后詳細(xì)介紹各個部分的設(shè)計(jì)。 硬件電路總體設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，要考慮的方方面面很 多，硬件設(shè)計(jì)至關(guān)重要，除了實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)基本功能以外，主要還要考慮如下幾個因素： ； ； ； 。 總體設(shè)計(jì) 流程圖 ： 根據(jù)題目要求系統(tǒng)可以分為以下幾個基礎(chǔ)模塊，如圖 所示： 圖 硬件總體設(shè)計(jì)流程圖 電子相冊各模塊的電路設(shè)計(jì) 電壓轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 存儲器 SD 卡與彩色液晶顯示器的工作電壓為 ，單片機(jī) SST89E516RD 工作電壓為 5v，使用 USB 供電的電壓輸出為 5v。那么 的電壓就得由電壓轉(zhuǎn)換而得，轉(zhuǎn)換