【文章內(nèi)容簡介】 片的編程非常的方便。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機技術(shù)的出現(xiàn)給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。單片機以其高可靠性、高性價比，在工業(yè)測控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動化等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，并已步入家庭，在洗衣機、空調(diào)和電磁爐等家電中到處可見到單片機的蹤影。 主要特性 圖 31 AT89S52 引腳圖 ● 與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 ● 4K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 ● 1000 次擦寫周期 ● 全靜態(tài)工作： 0Hz—33MHz ● 32 個可編程 I/O 口線 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 ● 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器 ● 6 個中斷源 ● 全雙工 UART 串行通道 ● 低功耗空閑和掉電模式 ● 掉電后中斷可喚醒 ● 看門狗定時器 ● 雙數(shù)據(jù)指針 ● 靈活的 ISP 編程（字或字節(jié)模式） ● 電壓工作范圍 內(nèi)部結(jié)構(gòu) : AT89S52 可以劃分為 CPU、存儲器、并行口、串行口、定時 /計數(shù)器和中斷邏輯幾個部分。 ● CPU 由運算器和控制邏輯構(gòu)成。其中包括若干特殊功能寄存器（ SFR） ● AT89S51 時鐘有兩種方式產(chǎn)生，即內(nèi)部方式和外部方式。 圖 32 AT89S52 的時鐘電路 ● AT89S51 在物理上有四個存儲空間：片內(nèi) /片外程序存儲大路、片內(nèi) /片外數(shù)據(jù)存儲器。片內(nèi)有 256B 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 和 4KB 的程序存儲器 ROM。除此之外，還可以在片外擴展 RAM 和 ROM，并且和有 64KB 的尋址范圍。 ● AT89S52 內(nèi)部有一個 可編程的、全雙工的串行接口。它串行收發(fā)存儲在特殊功能寄存器 SFR 的串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF 中的數(shù)據(jù)。 ● AT89S52 共有 4個（ P0、 P P P3 口） 8 位并行 I/O 端口，共 32個引腳。 P0大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 口雙向 I/O 口，用于分時傳送低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)信號； P P P3 口均為準(zhǔn)雙向I/O 口；其中 P2 口還用于傳送高 8 位地址信號； P3 口每一引腳還具有特殊功能，用于特殊信號的輸入輸出和控制信號。 引腳號 第二功能 RXD(串行輸入 ) TXD(串行輸出 ) INT0（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） TO（定時器 0 外部輸入） T1(定時器 1 外部輸入 ) WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) 表 31 P3 口引腳的特殊功能 ● AT89S52 內(nèi)部有兩個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器 T0、 T1。最大計數(shù)值為 2161。工作方式和定時器或計數(shù)器的選擇由指令來確定。 ● 中斷系統(tǒng)允許接受 5 個獨立的中斷源，即兩個外部中斷，兩個定時器 /計數(shù)器中斷以及一個串行口中斷。 外部特性（引腳功能） AT89S51 芯片有 40 條引腳，雙列直插式封裝 引腳圖如 5 所示： ● Vcc(40)：電源 +5V ● Vss(20): 接地 ● XTAL1（ 19）和 XTAL2（ 18）：使用內(nèi)部振蕩電路時，用來接石英晶體和電容；使用外部時鐘時，用來輸入時鐘脈沖。 ● P0口（ 39—32）：雙向 I/O 口， 既可作地址 /數(shù)據(jù)總線口用，也可作普通 I/O 口用。 ● P1口（ 1—8）：準(zhǔn)雙向通用 I/O 口。 ● P2口（ 21—28）：準(zhǔn)雙向口，既可 作地址總線口輸出地址 高 8 位，也可作普通 I/O 口用。 ● P3 口（ 10—17）：多用途口，既可作普通 I/O 口，也可按每位定義的第二功能操作。 ● ALE/~PROG（ 30）：地址鎖存信號輸出端。在訪問片外豐儲器時，若 ALE 為有效高電平，則 P0 口輸出地址低 8位，可以用 ALE 信號作外部地址鎖存信號。公式（ 2—1）fALE=1/6fOSC ,也可作系統(tǒng)中其它芯片的時鐘源。第二功能 ~PROG 是對 EPROM 編程時的編程脈沖輸入端。 ● RST/VPD（ 9）：復(fù)位信號輸入端。 AT89S51 接能電源后，在時鐘電路作用下，該腳上出現(xiàn)兩個機器周期 以上的高電平，使內(nèi)部復(fù)位。第二功能是 VPD，即備用電源大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 10 輸入端。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時， VPD 將為 RAM 提供備用電源，發(fā)保證存儲在 RAM 中的信號不丟失。 ● ~EA/Vpp(31):內(nèi)部和外部程序存儲器選擇線。 ~EA=0 時訪問外部 ROM 0000H—FFFFH； ~EA=1 時，地址 0000H—0FFFH 空間訪問內(nèi)部 ROM ，地址1000H—FFFFH 空間訪問外部 ROM。 ● ~PSEN（ 29）：片外程序存儲器選通信號，低電平有效。 直接采用 PC 的 USB 接口 5V 直流電源供電，然后在電源電路中加 入一個 500mA電流限制的自恢復(fù)保險絲給 PC 的 USB 電源提供了保護的作用同時，為了顯示外接電源給電路提供了電源，在系統(tǒng)中增加了電源指示燈電路。 圖 33 電源顯示電路 發(fā)光二極管工作在正常工作狀態(tài)時，流過 LED 的電流只需要 5～ 10mA 左右就行，在電路中采用白發(fā)紅高亮 LED，所以可以取 5mA 左右的電流值，通過計算，可知：連接 LED 的限流電阻的阻值可以采用 680Ω。 系統(tǒng)復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2 個機器周期以上的高電平信號，即可使單片機復(fù)位 。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)程序運行出錯或是操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為了擺脫死鎖狀態(tài)，也需要按復(fù)位鍵重新復(fù)位。 圖 34 按鍵電平復(fù)位電路 在系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)上述的兩項功能，采用常用的按鍵電平復(fù)位電路，如圖 所示。從途中可以看出，當(dāng)系統(tǒng)得到工作電壓的時候，復(fù)位電路工作在上電自動復(fù)位大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 狀態(tài)，通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)，只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms 就可現(xiàn)自動上電復(fù)位功能。在本系統(tǒng)中采用 10uF 的電容和 10kΩ的電阻來實現(xiàn)復(fù)位電路。當(dāng)系統(tǒng)出錯時，直接按開關(guān)實現(xiàn)模擬系統(tǒng)上電 復(fù)位的功能，從而實現(xiàn)系統(tǒng)重新復(fù)位啟動。 時鐘電路 圖 35 單片機內(nèi)部時鐘電路 時鐘電路是單片機的心臟，單片機各功能部件的運行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)的，有條不紊地一拍一拍地工作。時鐘頻率直接影響單片機的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在本系統(tǒng)中采用內(nèi)部時鐘方式的電路，如圖 所示。電路中的電容 C C2 典型值為 30177。 10 pF。外接代內(nèi)容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但是 電容的大小會影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。同時，在系統(tǒng)中采用 的晶體振蕩器來產(chǎn)生時鐘脈沖。一方面，可以滿足系統(tǒng)在設(shè)計時的機器周期的需要；另一方面，在進行串行口通訊的時候能夠提供精準(zhǔn)的通訊波特率。 74LS244 芯片介紹 74LS244 是單向總線驅(qū)動器。是 8 輸入 8 輸出芯片，中 1G 和 2G 為使能端，低電平有效。它的外部管腳圖如圖 所示。 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 圖 36 74Ls244 引腳圖 74LS244 是一種三態(tài)輸出的八緩沖器和線驅(qū)動器，該芯片的邏輯電路圖和引腳圖如圖 所示。從圖 可見，該緩沖器有 8 個輸入端，分為兩路 —— 1A1～ 1A4， 2A1～ 2A4，同 時 8 個輸出端，也分為兩路 —— 1Y1～ 1Y4，2Y1～ 2Y4，分別由 2 個門控信號 1G 和 2G 控制，當(dāng)記為低電平時， 1Y1～1Y4 的電平與 1A1～ 1A4 的電平相同，即輸出反映輸入電平的高低；同樣，當(dāng) 2G 為低電平時， 1Y1～ 1Y4 的電平與 2A1～ 2A4 的電平和同。而當(dāng) 1G（或 2G）為高電平時，輸出 1A1～ 1A4（或 2A1～ 2A4）為高阻態(tài)。經(jīng) 74LS244緩沖后，輸入信號被驅(qū)動，輸出信號的驅(qū)動能力加大了。 其功能表如表 所示，表中 H 為高電平， L 為低電平， A 為高阻態(tài)，X 為任意狀態(tài) 表 32 74LS244 引腳電平表 鍵盤工作原理 輸入 輸出 G A Y L L L L H H N X X 74LS 244芯 片外部管腳圖大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 本系統(tǒng)采用的是獨立式鍵盤結(jié)構(gòu)，每個按鍵單獨占用一根 I/O 口線，每個按鍵的工作不會影響其它 I/O 口線的狀態(tài)。它軟件是采用查詢式結(jié)構(gòu)，首先逐位查詢每根 I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根 I/O 口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該 I/O 口線所對應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。 圖 37 鍵盤電路原理圖 顯示部分工作原理 系統(tǒng)采用動態(tài)顯示方式，用 P0 口來控制 LED 數(shù)碼管的段控線，而用 P2 口來控制其位控線。動態(tài)顯示通常都是采用動態(tài)掃描的方法進行顯示，即循環(huán)點亮每一個數(shù)碼管，這樣雖然在任何時刻都只有一位數(shù)碼管被點亮，但由于人眼存在視覺殘留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時間足夠短，就可以給人以同時顯示的感覺。圖中的 S8550 作為驅(qū)動器，而 8 個 510 歐姆電阻則起限流作用。 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 38 顯示原理圖 圖 39 共陽極數(shù) 碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 310 數(shù)碼管段排列圖 LED數(shù)碼管段的排列 共陽極數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 15 由圖 可知，要想讓數(shù)碼管那一段亮，在該數(shù)碼管位控段為高電平的情況下給這段送低電平就可以了。顯示電路結(jié)構(gòu)采用動態(tài)掃描的方式，所有數(shù)碼管的段控端公用單片機 P0 口的 8 根輸出口線，數(shù)碼管的段控端 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 dp 分別接到P0口的 、 、 、 、 、 、 、 口線上，每個數(shù)碼管的位控線單獨占用單片機 P2 口一根輸出口線， 8 位數(shù)碼管從高位到低位分別接 ～ 引腳。段控碼（低電平有效 ）由 P0口輸出經(jīng)上拉電阻上拉電壓后通過鎖存器 74LS244送到數(shù)碼管的段控端，位控碼由 P2 口輸出經(jīng)三極管 S8550 驅(qū)動后送到數(shù)碼管的位控端。 在單片機內(nèi)部顯示緩沖區(qū) 79H、 7AH、 7BH、 7CH、 7DH、 7EH 內(nèi)的值分別是秒的個位、秒的十位、分的個位、分的十位、時的個位、時的十位，顯示器 LED0、 LEDLED LED LED LED5 分別顯示秒的個位十位、分的個位十位、時的個位十位，由圖 所示。 數(shù)碼管動態(tài)顯示：由于顯示的數(shù)據(jù)和 LED 數(shù)碼管的段控碼并不是一一對應(yīng)的關(guān)系，即顯示的數(shù)據(jù)與數(shù)碼管的字 型代碼不相符。顯示數(shù)據(jù)與字型代碼之間存在著轉(zhuǎn)換關(guān)系，數(shù)碼管段控數(shù)據(jù)和數(shù)碼管各段的對應(yīng)關(guān)系如表所示 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 LED 顯示碼 a 1 1 1 1 1 1 1 0 0FEH b 1 1 1 1 1 1 0 1 0FDH c 1 1 1 1 1 0 1 1 0FBH d 1 1 1 1 0 1 1 1 0F7H e 1 1 1 0 1 1 1 1 0EFH f 1 1 0 1 1 1 1 1 0DFH g 1 0 1 1 1 1 1 1 0BFH dp 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 表 32 數(shù)碼管數(shù)據(jù)和數(shù)碼管每段的對應(yīng)關(guān)系表 字型 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 段碼 dp g f e d c b a 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0CO 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0F9 2 1 0 1 0 0 1 0 0 0A4 大慶石油學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 16 3 1 0 1 1 0 0 0 0 0B0 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82 7 1 1 1 1 1 0 0 0 0F8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90 A 1 0 0 0 1 0 0 0 88 B 1 0 0 0 0 0 1 1 83 C 1 1 0 0 0 1 1 0 0C6 D 1 0 1 0 0 0 0 0 0A0 E 1 0 0 0 0 1 1 0