【正文】 工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 27 微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。10pF ，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pF177。10pF 。 用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖右圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2 則懸空。 由于外部時鐘信號是通過一個 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持 續(xù)時間和最大低電平持續(xù)時間應符合產(chǎn)品技術條件的要求。 掉電模式： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi) RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結。退出掉電模式的唯一方法是硬件復位，復位后將重新定義全部特殊功能寄存器，但不改變 RAM 中的內(nèi)容，在Vcc恢復到正常工作電平前，復位應無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。 空閑和掉電模式下，端口引腳狀態(tài)如表 6所示 表 6 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模式 程序儲存器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) Flash 存儲器的編程： AT89C52 單片機內(nèi)部有 8k 字節(jié)的 Flash PEROM，這個 Flash 存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶隨時可對其進行編程。編程接口可接收高電壓（ +12V）或低電壓（ Vcc）的允許編程信號。低電壓編程模式適合于用戶在線編程系統(tǒng)，而高電壓編程模 式可與通用 EPROM 編程器兼容。 AT89C52 單片機中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電壓編程方式，用戶可以從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見表 7。 表 7 頂面標記及簽名字節(jié) Vpp=12V Vpp=5V 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 28 頂面標記 AT89C52 yyww AT89C52 5 yyww 簽名字節(jié) (030H)=1EH (031H)=52H (032H)=FFH (030H)=1EH (031H)=52H (032H)=05H AT89C52 的程序 存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的 PEROM 程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。 編程方法： 編程前，須按表 9和圖 所示設置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號 。 AT89C52 編程方法如下： 。 。 3. 激活相的控據(jù)線應制信號 。 ，將 EA/Vpp 端加上 +12V 編程電壓。 Flash 存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個 ALE/PROG編程脈沖。每個字節(jié)寫入周期是自身定時的，通常約為 。重復 1— 5 步驟，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，直到全部文件編程結束 。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 29 數(shù)據(jù)查詢： AT89C52單片機用 Data Palling表示一個寫周期結束為特征，在一個寫周期中，如需讀取最后寫入的一個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（ ）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，所輸出的數(shù)據(jù)是有效的數(shù)據(jù)，即可進入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后， Data Palling 可能隨時有效。 Ready/Busy: 字節(jié)編程的進度可通過 “RDY/BSY” 輸出信號監(jiān)測，編程期間， ALE 變?yōu)楦唠娖?“H” 后， （ RDY/BSY）端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后， 變?yōu)楦唠娖奖硎緶蕚渚途w狀態(tài)。 程序校驗： 如果加密位 LB LB2 沒有進行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)，采用如圖 的電路。加密位不可直接校驗，加密位的校驗可通過對存儲器的校驗和寫入狀態(tài)來驗證。 Flash 存儲器編程和程序校驗時序圖 （低電壓編程）。 AT89C52 的極限參數(shù) 極限參數(shù) 工作溫度 55℃to+125℃ 儲藏溫度 65℃to+150℃ 任一引腳對地電壓 + 最高工作電壓 直流輸出電流 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 30 外時鐘驅(qū)動參數(shù) ： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 31 二 顯示部分 單 片機應用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱 LED（ Light Emitting Diode）；液晶顯示器 LCD（ Liquid Crystal Display）；近幾年也有配置 CRT 顯示器的。而目前在單片機系統(tǒng)中，通常用 LED 數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字或符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。 1 LED 顯示結構與原理 單片機中通常用七段 LED 構成字型 “8”，另外，還有一個小數(shù)點發(fā)光二極管以顯示小數(shù)位！這種顯示器有共陰和共陽兩種！發(fā)光二極管的陽極連在一 起的（公共端）稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成，其中， 7 個發(fā)光二極管構成字型 “8”的各個筆劃（段） ， a_g,另一個小數(shù)點為 dp 發(fā)光二極管。當在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護各段 LED 不被損壞，需外加限流電阻。由于共陰極連接需加驅(qū)動，故在這里我采用的是共陽陽極連接。 以共陽極 LED 為例 ，各 LED 公共陽極 K0 接高電平，若向各控制端 a,b, ┄ ，g,dp 順次送入 00011110 信號，則該顯示器顯示 “⒎ ”字型。共陰極 7 段 LED 顯示數(shù)字 0 ~ F、文字、符號及小數(shù)點的編碼（ a 段為最地位， dp 點為最高位） 。 如表10 表 10 共陰極 7 段 LED 顯示字型編碼表 顯示字符 共陰極段選碼 顯示字符 共陰極段選碼 0 3FH 5 6DH 1 06H 6 7DH 2 5BH 7 07H 3 4FH 8 7FH 4 66H 9 6FH “滅 ”（黑） 00H 三 74LS244 芯片說明 開關量輸入的擴展經(jīng)常使用的芯片是 74LS244/74LS245/74LS240 等； 這些芯片的特點是三態(tài)門，可以把多個芯片的輸 出，并聯(lián)在一起而不會互相影響；通過 13 13太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 32 153等譯碼選通芯片，把 RD/WR/地址的高位信號（高 3位或者高 4 位，看單片機系統(tǒng)中的芯片的數(shù)量）接到譯碼芯片，把譯碼芯片的輸出接到鎖存器的鎖存輸入，或者緩沖器的選通輸入 。 244 內(nèi)部包含 8 個單向三態(tài)門，分為兩組， 是 8 路 3 態(tài)緩沖驅(qū)動 ,也叫做線驅(qū)動或者總線驅(qū)動門電路。簡單地說，它有 8 個輸入端， 8 個輸出端。 同時作為總線芯片的另外一個特點是驅(qū)動能力加強了，可以提供比較大的輸出電流，所以經(jīng)常用來直接驅(qū)動光耦、發(fā)光管等，也可以用于驅(qū)動微型的繼電器！ LS244 是 8 位三態(tài) 門電路，無鎖存功能 。 LS244 管腳配置及 功 能：見圖 ～ 和表 15 74LS244 真值表（八同相三態(tài)緩沖器 /線驅(qū)動器）： 74LS244（ LS240）管腳、輸入和輸出內(nèi)部電路結構 ： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 33 電源電壓： 5V。電流： IL 小于 26mA。 74ls244 是三態(tài)總線轉(zhuǎn)換器件，一般用于總線的電平匹配問題，比如 5v 器件要與 器件 進行數(shù)據(jù)交換時，如果存在 ttl 電平和 cmos 電平不兼容的情況中間用一片 244 可以解決問題， 244 為單向傳送 。 74ls244: 8 輸入 3 態(tài)緩沖電路 ， 把 8 個輸入分成 2 組， 4 個一組 ， H＝高電平 ， L＝低電平 ， Z＝高阻 ， G＝ 0 的時候，輸入－ 輸出 ， G=1 的時候，輸出為高阻態(tài)。 11G 1Y11Y4 輸出控制，低電平有效，高電平高阻 ； 21A1 輸入端，對應的輸出為 1Y1； 32Y4 輸出端，對應的輸入為 2A4。 74ls244 輸出電流可以達到 24mA，而一般 TTL 芯片輸出電流僅僅 8mA。 小 結 單片機應用系統(tǒng)是指以單片機為核心，配以一定的外圍電路和軟件，實現(xiàn)某種或幾種功能的應用系統(tǒng)，它由硬件部分和軟件部分組成。因此，單片機應用系統(tǒng)的設計應包括硬件設計和軟件設計兩大部分。硬件是整個設計的表現(xiàn)者，好的硬件設計不僅可以減少能耗，還可以降低軟件的損耗。本章首先提出了時鐘計時器的設計方案，即它的時鐘功能、計時功能、功能按鍵、中斷嵌套和控制，然后給出了系統(tǒng)的硬件電路圖，指出 采用共陽七段 LED 顯示器， P0 口輸出段碼數(shù)據(jù) 作為列掃描輸出為了提供共陽 LED 數(shù)碼管的列掃描驅(qū)動電壓， 用三極管 9012 作電源驅(qū)動輸出； ， ， 和 口接 4個按鈕開關，用于調(diào)時及功能設置； 端口接5V 的小蜂鳴器，用于按鍵發(fā)音，定時提醒，整點到時提醒等；采用 12MHZ 晶振，使的硬件電路的設計更加形象直觀。 最后詳細敘述了設計中用到的幾種元件，使我對這幾種元器件，特別是單片機 AT89C52 有的更加詳細系統(tǒng)全面的認識，為下一章的軟件設計奠定了理論基礎。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 34 第三章 控制系統(tǒng)的軟件設計 第一節(jié) 設計部分 一 主程序 本設計中計時采用定時器 TO 中斷完成，秒表使用定時器 T1 中斷完成。主 程序循環(huán)調(diào)用顯示子程序和查鍵子程序，當端口有開關按下時，轉(zhuǎn)入相應的功能程序。其主程序執(zhí)行流程圖如下 圖 ： 時鐘開始工作時，首先對定時器 T0、定時器 T外部中斷 0、外部中斷 1 設入口地址，設置程序執(zhí)行首地址和鳴叫次數(shù)等開始初始化程序。然后通過調(diào)用顯示子程序把時鐘計時單元中的段碼數(shù)據(jù)經(jīng)過 LED顯示器顯示出來，再判斷是否有按鍵按下，如有按鍵按下則開始中斷進入相應的功能程序，并通過 LED 顯示器顯示出來，無按鍵按下則繼續(xù)計時，整點到時則蜂鳴器鳴叫相應的次數(shù)，然后循環(huán)執(zhí)行程序；否則循環(huán)執(zhí)行程序。在判斷是否有按 鍵按下時，為了保證單片機能夠采集到穩(wěn)定的信號，單片機采用了延時消抖程序，該程序還可以作為按鍵時間長短的判斷。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 35 二 顯示子程序 時間顯示子程序每次顯示 6個連續(xù)內(nèi)存單元的十進制 BCD 碼數(shù)據(jù)，首地址在調(diào)用顯示程序時先指定。內(nèi)存中 50H~55H 為鬧鐘定時單元， 60H~65H 為秒表計時單元，70H~75H 為時鐘顯示單元。由于采用 7 段共陽 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描實現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，所以顯示用十近制 BCD 碼數(shù)據(jù)的對應 段碼存放在 ROM 表中。 顯示時，先取出內(nèi)存地址中的數(shù)據(jù)，然后查得對應的顯示段碼從 P0 口輸出， P2 口將對應的數(shù)碼管 選中供電，就能顯示該地址單元的數(shù)據(jù)值。為了顯示小數(shù)點及“ — ”，“ A”等特殊字符，在顯示班級和計時時采用不同的顯示子程序。 三 定時器 T0 中斷服務程序 定時器 T0 用于時間計時。定時溢中出斷周期設為 50MS，中斷進入后先進行定時中斷初值校正，當中斷累加到 20 次（既 50msX20=1s）時，對秒計數(shù)單元進行加 1操作。時鐘計時單元地址分別在 70H~71H（秒）， 76H~77H（分）， 78H~79H（時）中，最大計時值為 23 時 59 分 59 秒。 7AH 單元內(nèi)存放“熄滅符” 數(shù)據(jù)（ 0AH），用于時間調(diào)整時的閃爍功能。在計 數(shù)單元中，采用十進制 BCD 碼計數(shù)，滿十進位。 T0 中 斷計時程序流程圖如下 圖 ： 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設計說明書 第 頁 36 當 T0 中斷開始時，為了使中斷服務程序的執(zhí)行不破壞 CPU 中寄存器和存儲單元中的內(nèi)容，以免在中斷返回后影響主程序的運行，因此，要把 COU 中有關累加器和狀態(tài)字的內(nèi)容進行入堆棧保護。為了實現(xiàn)對中斷時間的修正和重裝，通過對 ET0 和 TR0清 0，實現(xiàn)定時器 TO 中斷和關 TO 中斷，然后通過累加器 A實現(xiàn)對中斷時間的修正和重裝，再經(jīng)過置位指令恢復 T0中斷。在程序中采用 12MHZ 晶振 頻率，精度為 1ms,定時初值設為 50ms，用循環(huán)程序進行 20 次 循環(huán)可到 1s。當 1s 到時則調(diào)用加 1程（此程序通過加法指令和交換指令等實現(xiàn)加 1操作），并判斷秒、分否為 60，當秒為 60 時，則秒清零，分加 1；當分為 60 時，則分清零，時加 1，正點報時蜂鳴器響。中斷結束時，分時計時單元數(shù)據(jù)移入對應顯示單元，通過跳出椎?；謴蜖顟B(tài)字和累加器的數(shù)據(jù)。到此 TO中斷結束。 四 定時器 T1 中斷服務程序