【正文】 圖 313 數碼管及共陰極共陽極電路 27 顯示的方式共有兩種方式，所謂的靜態(tài)顯示方式就是把共陰極或共陽極的公共端（位選端）連接在一起接地或接 5V 電源，形成位控端；每一位的段選線（ a— dp）作為段控端。所謂的共陰極方式就是指筆畫顯示器各段發(fā)光管的陰極（即 N 區(qū)）是公共的，而陽極 卻 是互相隔離的 。 七段式 LED 顯示器 的 內部 是 由 7 個條形發(fā)光的 二極管和 1 個小圓點發(fā)光二極管組成， 并且 根據各管的亮暗組合成 各種 字符。它能夠顯示十進制或十六進制數字及某些簡單字符。 LED 數碼顯示器是一種常用的顯示器，具有顯示亮度高、響應速度快等特 點。 26 1 0 0V c c + 5 VG N DI / O 圖 312 按鍵電路圖 顯示電路 顯示方式選擇 顯示器用于實現單片機應用系統(tǒng)中的數據輸出和狀態(tài)反饋。電路為低電平有效輸出方式，當按鍵按下時輸出為低電平。 第二 類 是 連擊方式，就是一次按鍵可以產生多次擊鍵效果，其連擊頻率可 以 自己設定，如 2 次 /秒、 3 次 /秒等 等 。有效的確認方式通?？梢苑譃閮深悺? 光敏電阻屬于半導體光敏器件，除了具有靈敏度高，反應速度快，光譜特性好以及R 值一致性好等特點外，在高溫、多濕的惡劣環(huán)境下，還能保持高度的穩(wěn)定性和可靠性，并且廣泛應用于照相機，太陽能庭院燈，草坪燈，石英鐘，禮品盒，路燈自動開關以及各種光控玩具，光控 燈飾，燈具等光自動開關控制領域。光照 越 強，阻值 越 低。 光敏電阻的原理結構如 下 圖所示 。使用時既可以加直流電壓，也可以加交流電壓。在光敏電阻兩端的金屬電極加上電壓，其中便會有電流通過，受到一定波長的光線照射時，電流就會隨光強的增大而增大，從而實現 了光電轉換。并且 通常采用涂敷、噴涂、燒結等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀 的 歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內，以 避 免受潮影響其靈敏度。在半導體光敏材料的兩端 裝上電極引線，將它封裝在帶有透明窗的管殼里就構成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極通常做成梳狀。光敏電阻器在電路中用字母“ R”或“ RL”、“ RG”表示。光敏電阻一般用于光的測量、光的控制和光電轉換等。 光敏電阻簡介 光敏電阻器又稱光導管，特性是指在特定的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測可見光。 24 鎖存器的使用可以大大的緩解處理器這方面的壓力。這樣的電路可以驅動大電容或低阻抗負載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并且驅動總線，不需要外接口。當使能（ G）為低時，輸出將鎖存在已經建立的數據電平上。器件的輸入是和標準 CMOS 輸出兼容的，加上拉電阻他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。 74HC573 簡介 74HC573 是八進制三態(tài)非反轉透明鎖存器，它是高性能硅門 CMOS 器件。(9)輸入端具有靜電保護功能。 (7)共模范圍擴展到負電源 。 (5)每封裝含四 個運算放大器。 (3)可單電源工作： 3V32V。 LM324 的引腳排列見圖： 22 圖 37 LM324引腳排列 圖 38 LM324外形圖 LM324 的特點 LM324 的 特點可歸納如下：（ 1）短跑保護輸出 。除電源共用之外，四組運放是相互獨立的。 LM324 是采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。與單電源應用場合的標準運算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點。我選擇的 C=10uF，R=1kΩ。上電復位電路如下圖所示： 21 圖 36 上電復位電路 在這次的畢業(yè)設計中 我選擇 運用上電復位電路 .即只要一接 +5V 電壓 ,系統(tǒng)就會自動的復位 .出于可靠性和適時性的考慮，我選擇了簡單實用的上電復位電路上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間。振蕩頻率為 12MHZ 時，典型值為 C=10uF,R=。10MHz 時間約為 1ms， 1MHz 時約為 10ms，所以一般為了可靠地復位， RST 在上電時應保持 20ms 以上的高電平。如圖，在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在 RST 端出現一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使 AT89C51 有效地復位。復位以后內部寄存器的初始狀態(tài)為（ SP=07， P0、 P P P3 為0FFH 外，其它寄存器都為 0） 。此時 ALE、/PSEN、 P0、 P P P3 口都輸出高電平。如圖所示 : 圖 35 上電和開關復位 上電復位 上電復位是常用的一種復位方式， AT89C51 單片機有一個復位引腳 RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當振蕩器起振后，該引腳上出現 2 個機器周期（即 24 個時鐘周期）以上的高電平。 手動按鈕復位 20 手動按鈕復位需要人 為在復位輸入端 RST 加上高電平。當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，而且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個高電平并維持 2 個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上，則 CPU 就可以響應并將其系統(tǒng)復位。 復位電路 復位方式 單片機在啟動時都需要復位，以使 CPU 及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。電容器 C C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用 ，電容值我選擇 了 30pF。 為了提高整個系統(tǒng)的性能我選擇了 12MHz 的晶振 。 而對于 晶振的選擇： 一種是： 6MHz 的晶振，其機器周期是 2us。 在本次設計 中不需要與外部時鐘信號保持一致，所以我選擇內部振蕩方式。 外部振蕩方式是把已有的時鐘信號引入單片機內。 AT89C51 的時鐘信號可通過內部振蕩方式和外部振蕩方式兩種方式得到。 18 圖 34 AT89C51內部功能圖 19 時 鐘電路 時鐘電路是產生 CPU 校準時序，是單片機的控制核心，它控制著計算機的工作節(jié)奏。 低 128 字節(jié)中地址 00H 一 1FH 的 32 個單元，安排為四組工作寄存器。他們又分為兩個部分。故片外數據存儲器的容量可達到與程序存儲器一樣，其編址自 0000H 開始，最大可至 FFFFH。片內數據存儲器的容量很小，常需要擴展片外數據存儲器。對于 51 子系列，前者占 128B，其編址為 00H— 7FH，后者也占 128B，其編址為 80H— FFH，二者連續(xù)而不重疊。外部數據 RAM 與內部數據 RAM 的功用基 本相同，但外部數據 RAM 不能進行堆棧操作。 (1) 片外數據存儲器 外部數據存儲器又稱為外部數據 RAM，當 805l 片內 256 個字節(jié)的數據 RAM 不能滿足數量上的要求時，可通過總線端口和其它 I／ O 端口擴展外部數據 RAM(擴展方法見相關章節(jié) )，其最大容量可達 64K 字節(jié)。 17 二、數據存儲器空間 數據存儲器 RAM 用于存放運算中的結果、數據暫存或緩沖、標志位等。存儲單元 0000H0002H 用作 8051 上電復位后引導程序存放單元。當指令地址超過 0FFFH 后，就自動轉向片外 ROM 中取指令。片內片外是統(tǒng)一編址的。片外最多可擴至 64K 字節(jié)。片內 ROM 為 4KB。程序存儲器通過 16 位程序計數器 PC 尋址。 256 字節(jié)數據存儲器空間，用 8 位地址。 從用戶使用的角度， 8051 存儲 器地址空間分為三類： 片內片外統(tǒng)一編址的 0000HFFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲器地址空間，用 16 位地址。 ③ 片內數據存儲器，即單片機芯片內置的存儲空間 。 8051 單片機具有四個存儲器空間： 16 ① 片內程序存儲器，即單片機芯片內置的存儲空間 。 我們編寫的這些程序，就 存儲在程序存儲器空間中。 存儲器的種類很多， 8051 單片機存儲器在物理結構上分為程序存儲器空間和數據存儲器空間。存儲器是一種記憶部件，是用來存儲程序和數據的。 時鐘電路 8051內置最 高頻率可達 12MHz的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外置振蕩電容。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。 Pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16 位地址數據將出現在 P0 和 P2 口上， 當 外部程序存儲器則把指令數據放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 ALE 當訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。此外， RESET/還是一復用腳， VCC 掉電其間，此腳可接上備用電源， 來 保證單片機內部 RAM 的數據不丟失。然而，初始復位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài)。初始化后，程序計數器 PC 指向0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入 07H，其它專用寄存器被清“ 0”。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I／ O，可接收輸出 4 個 TTL 門電路。在給出地址“ 1”時，它利用 內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口 是一個帶內部上拉電阻的 8 位準雙向 I／ O 口 ， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I／ O 口，也即地址／數據總線復用口。 引腳說明 AT89C51 的引腳如圖所示： 12 圖 32 AT89C51管腳圖 13 管腳說明： VCC：電源電壓 。掉電方式保存 RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。同時， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。AT89C2051 是一種帶有 2K 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。其中的代表作便是 AT89C5x 系列單片機，而本 文所采用的就是 AT89C51。與MCS48 系列單片機相比，其以典型的體系結構和完善的專用寄存器集中管理方式，方便的邏輯位操作功能及豐富的指令系統(tǒng) [5]，堪稱一代“名機”，為之后的其他單片 機的發(fā)展奠定了基礎。 本系統(tǒng)采用的是最常用的 AT89C51。一般情況下， 52 型號的可以直接替換 51 型號單片機，如果程序不大（ code 區(qū)小于 4096）的話 51 型號也可以替換 52 型號。 單片機的選型 10 單片機的種類很多，最常用的就是 8051 系列，其常見的型號有 AT89C5AT89C5 AT89S5 AT89S52 等。 ⑤ 引腳的多功能化：單片機現在普遍 都 采用管腳復用的設計方案。 ③ 內部資源增多：片內 的 資源越豐富，產品的體積就越小，可靠性就越高。 單片機的改進和發(fā)展歸納起來有以下幾個方面： ① CPU 得到 改進：現在 CPU 開始采用雙 CPU 結構，提高了芯片的處理能力。 隨著微電子技術和集成電路技術的迅速發(fā)展，目前各個公司研制出了能夠適用于各種領域的單片機。大多數單片機如 51 系列，開發(fā)芯片和擴展應用芯片相互配套，降低了系統(tǒng)成 本。 ⑤ 單片機本身并不具備開發(fā)能力，一般情況下，需要借助專用的開發(fā)工具在相應的開發(fā)環(huán)境下，進行系統(tǒng)的開發(fā)和調試，但最終形成的產品簡單實用，成本低，效益高。 ③ 系統(tǒng)配置以滿足控制對象的要求出發(fā)點，使得系統(tǒng)具有較高的性價比。 單片機的特點 單片機及其應用系統(tǒng)之所以能發(fā)揮著如此重要的作用，歸納起來原因 如下 ： ① 單片機具有體積小、功能強、價格低、