【正文】 在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (如執(zhí)行 MOVX RI 指令 )時(shí) P2口輸出 P2 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 69 頁(yè) 鎖存器的。對(duì)端口 P2寫“ 1” 通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平 此時(shí)可作輸入口作輸入口使用時(shí)因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻 ， 某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì) 輸出一個(gè)電流 (ILL)。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間 ， P1 接收低 8 位地址。作輸入口使用時(shí) 因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸 出一個(gè)電流 (ILL)。 (4) P1 口 :P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口 P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收 或輸出電流 )4個(gè) TTE 邏輯門電路。作為輸出口用時(shí)每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路 對(duì)端口 P0 寫“ 1”時(shí)可作為高阻抗輸入端用。 (RAM)512B。 0~40MHZ 相當(dāng)于普通 8051 的 0~80MHZ。以期點(diǎn)亮外部連接的 LED（發(fā)光二極管），采用單片機(jī)的原理、最小系統(tǒng)的組成，并通過(guò)簡(jiǎn)單的 C51 程序設(shè)計(jì)來(lái)講述編譯軟件 Kei的使用 并下載 Hex文件燒寫單片機(jī)。 STC89C52RC 系列單片機(jī)是單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的兼容8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速 / 低功耗的新一代 8051 單片機(jī)，全新的流水線 /精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu) ,內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路 。該器件的基本功能與普通的 51 單片機(jī)完全兼容。 STC 系列單片機(jī)是美國(guó) STC 公司最新推出的一種新型 51 內(nèi)核的單片機(jī)。 1. 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 69 頁(yè) STC89C51 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)是一種集成電路芯片，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(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)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(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 51 系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)并通過(guò)編寫程序來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī) IO 口的輸出控制。用STC89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如下圖所示。 STC89C51 是一款八位，片內(nèi) ROM/EPROM的單片機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。同時(shí)為 LED 燈組接入保護(hù)電阻，防止因驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大而燒掉 LED 燈。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)一組 LED 燈的要求電流輸出時(shí)，接入 NPN 三極管，選用共基極接法，放大驅(qū)動(dòng)電流的同時(shí)不改變電壓。 PWM 方法的基本思想就是利用單片機(jī)具有的 PWM 端口，在不改變 PWM 方波周期的前提下，通過(guò)軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的 PWM 控制寄存器來(lái)調(diào)整 PWM的占空比，從而控制充電電流。 利用 keil為矩陣鍵盤寫入程序，在按下不同的按鍵時(shí)，程序?qū)仃囨I盤進(jìn)行連續(xù)掃描，從而確定輸入要求的預(yù)設(shè)占空比值，向單片機(jī)提交命令。使用 12MHz的晶振，那么機(jī)器周期為： Tcy= t/Tcy= 12（ 1/120xx0000） = 1us 預(yù)設(shè)需要的產(chǎn)生一次中斷的周期為： t= 5ms （寫程序時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生 20 次 5ms 定時(shí)器中斷后為 ） 其計(jì)數(shù)個(gè)數(shù)為： N= 5000/1= 5000 在程序開始時(shí)，為 TH0 和 TL0 裝入初值總數(shù)為： 655365000=60536 裝 入 TH0 和 TL0 的數(shù)分別為： THX=（ 65536N） /256=（ 655365000） /256≈ 236 TLX=（ 65536N） %256=（ 655365000） %256=120 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 69 頁(yè) 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件總設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用 STC89C51單片機(jī)和 PWM 調(diào)光的 LED燈為元件，以 STC89C51 作為主控芯片，設(shè)置了手動(dòng)控制。通常， T0 或 T1 輸入線上的計(jì)數(shù)脈沖頻率總小于 100kHz。因此，計(jì)數(shù)器不是由外部時(shí)鐘負(fù)邊沿觸發(fā)，而是在兩次檢測(cè)到負(fù)跳變存在時(shí)才進(jìn)行計(jì)數(shù)的。 GATE=1，定時(shí)計(jì) /數(shù)器器啟動(dòng)與停止由 TCON 寄存器中 TRX（ X=0,1）和外部中斷引腳（ INT0或 INT1）上的電平狀態(tài)來(lái)共同控制。單片機(jī)復(fù)位時(shí) TMOD全部清 0。當(dāng)晶振為 12MHz 時(shí)，最高計(jì)數(shù)器頻率不超過(guò)1/2MHz，即計(jì)數(shù)脈沖的周期要大于 2us。在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣 T0、 T1 引腳電平當(dāng)某采樣周期到一高電平輸入，而下一周期又采樣到一低電平時(shí)，則計(jì)數(shù)器加一，更新的 計(jì)數(shù)值在下一個(gè)機(jī)器周期的 S3P1 期間裝入計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)值 N 乘以機(jī)器周期 Tcy 就是定時(shí)時(shí)間 t。 TMOD是定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器，確定工作方式和功能； TCON是控制寄存器，控制 T0和 T1 的啟動(dòng)和停止及設(shè)置標(biāo)志。需要注意的是，這個(gè)定時(shí)器系統(tǒng)是單片機(jī)內(nèi)部的一個(gè)獨(dú)立硬件部分，它與 CPU和晶振通過(guò)內(nèi)部某些控制線連接并相互作用， CPU 一旦設(shè)置開啟定時(shí)功能后，定時(shí)器便在晶振的作用下自動(dòng)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器的計(jì)數(shù)器計(jì)滿后，會(huì)產(chǎn)生中斷，即通知 CPU 該如何處理。 本課題選用 51單片機(jī)內(nèi)部共有兩個(gè) 16 位可編程的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器 T0和 T1。本方法所要求的單片機(jī)必須具有 ADC 端口和 PWM端口這兩個(gè)必須條件，另外 ADC 的位數(shù)盡量高，單片機(jī)的工作速度盡量快。 綜上， 本設(shè)計(jì)選用 51 單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 波。 對(duì) 要求不高的電源例如電池充電 ,可以滿足使用要求 ,但對(duì)要求輸出精度較高的電源 ,這就不夠了 。 還 要注意 ,上 面所述只有一個(gè) PWM 波 ,是單端工 作 。 不過(guò)必 須注意 ,9 位分辨率是說(shuō)功率管導(dǎo)通 關(guān)斷 這個(gè)周 期中 ,可以分成 512份 ,單就導(dǎo)通而言 ,假定占空比為 ,則只能分成 256份 。在音頻范圍之內(nèi)，且開關(guān)電源工作在這個(gè)頻率下顯然不夠。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 共 69 頁(yè) AVR 單片機(jī)： AVR 單片機(jī)采用精簡(jiǎn)指令集 ,時(shí)鐘頻率最高為 16MHz。 計(jì)數(shù)器位數(shù) 8，振蕩周期 12 分頻后脈沖計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)一次為 1us，每個(gè) PWM 周期為 256us，頻率為 1*1000000/256=3906Hz。 計(jì)數(shù)器位數(shù) 13，振蕩周期 12 分頻后脈沖計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)一次為 1us，每個(gè) PWM周期為 8192us，頻率為 1*1000000/8192=122Hz。 51 單片機(jī)內(nèi)部含有兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，可設(shè)置計(jì)數(shù)器 位數(shù) 16 位， 13 位， 8 位 計(jì)數(shù)器位數(shù) 16，振蕩周期 12分頻后脈沖計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)一次為 1us，每個(gè) PWM 周期為 65536us，頻率為 1*1000000/65536=15Hz。 第三種方式是最徹底的單片機(jī)控制開關(guān)電源 ,但對(duì)單片機(jī)的要求也最高 .要求單片機(jī)運(yùn)算速度快 ,而且能夠輸出足夠高頻率的 PWM波 .這樣的單片機(jī)顯然價(jià)格也高。 其二是單片機(jī)擴(kuò)展 AD,不斷檢測(cè)電源的輸出電壓 ,根據(jù)電源輸出電壓與設(shè)定值之差 ,調(diào)整 DA的輸出 ,控制 PWM 芯片 ,間接控制電源的工作 .這種方式單片機(jī)已加入到電源的反饋環(huán)中 ,代替原 來(lái)的比較放大環(huán)節(jié) ,單片機(jī)的程序要采用比較復(fù)雜的 PID 算法。 PWM 調(diào)光技術(shù)的實(shí)現(xiàn) （ 1）：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制開關(guān)電源方式 單片機(jī)控制開關(guān)電源 ,單從對(duì)電源輸出的控制來(lái)說(shuō) ,可以有幾種控制方式 . 其一是單片機(jī)輸出一個(gè)電壓 (經(jīng) DA 芯片或 PWM 方式 ),用作電源的基準(zhǔn)電壓。 可見，雙斜率的計(jì)數(shù)時(shí)間多了一倍，所以輸出的 PWM 頻率就慢了一半，但是分辨率卻是 1：(80+80) ＝ 1： 160，就是提高了一倍。 雙斜率 / 單斜率： 假設(shè)一個(gè) PWM 從 0 計(jì)數(shù)到 80，之后又從 0 計(jì)數(shù)到 80....... 這個(gè)就是單斜 率。 頻率：如 16 位的 PWM，它的分辨率達(dá)到了 1： 65535，要達(dá)到這個(gè)分辨率， T/C 就必須從 0計(jì)數(shù)到 65535 才能達(dá)到。 如，一 PWM 的頻率是 1000Hz，那么它的時(shí)鐘周期就是 1ms，如果高電平出現(xiàn)的時(shí)間是 200us，那么低電平的時(shí)間肯定是 800us，那么占空比就是 200： 1000，也就是說(shuō) PWM 的占空比就是 1： 5。用傅里葉級(jí)數(shù)分解后 將可看出，各 i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。脈沖越窄，各 i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。其輸出電流 i(t)對(duì)不同窄脈沖時(shí)的響應(yīng)波形如圖 31 b） 所示。低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異。沖量指窄脈沖的面積。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進(jìn)行編碼。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通過(guò)高分辨率計(jì)數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來(lái)對(duì)一個(gè)具體模擬信號(hào)的電平進(jìn)行編碼。它是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量，通信，功率控制與變換等許多領(lǐng)域。這對(duì)于作為照明用 的燈具光源要求小型化、密集排列以提高單位面積上的光強(qiáng)、光亮度的設(shè)計(jì)尤其應(yīng)注意用散熱好的燈具外殼或?qū)ｉT通用設(shè)備、確保 LED 長(zhǎng)期工作。若環(huán)境溫度較高 ， LED的主波長(zhǎng)或λ p 就會(huì)向長(zhǎng)波長(zhǎng)漂移 ， BO也會(huì)下降 尤其是點(diǎn)陣、大顯示屏 的溫升對(duì) LED 的可靠性、穩(wěn)定性影響應(yīng)專門設(shè)計(jì)散射通風(fēng)裝置。 (3) 熱學(xué)特性 LED 的光學(xué)參數(shù)與 pn 結(jié)結(jié)溫有很大的關(guān)系。隨著功率型 LED 開發(fā)應(yīng)用 ， 國(guó)外學(xué)者認(rèn) 為以 LED 的光衰減百分比數(shù)值作為壽命的依據(jù)。 測(cè)量方法 給 LED 通以一定恒流源 ， 點(diǎn)燃 103 ~104 小時(shí)后 ， 先后測(cè)得 BO ， Bt=1000~10000代入 Bt=BO et/τ求出τ ， 再把 Bt=1/2BO代入 ， 可求出壽命 t。通常把亮度降到Bt=1/2BO 所經(jīng)歷的時(shí)間 t 稱為二極管的壽命。 壽命 : 老化 LED 發(fā)光亮度隨著長(zhǎng)時(shí)間工作而出現(xiàn)光強(qiáng)或光亮度衰減現(xiàn)象。另外 ， 亮度還與環(huán)境溫度有 關(guān) ， 環(huán)境溫度升高 ，η c 復(fù)合效率下降 BO減小。晴朗的藍(lán)天和熒光燈的表面亮度約為 7000Nit（ 尼特 ）， 從地面看太陽(yáng)表面亮度約為 14 108Nit。其正法線方向的亮度 BO=IO/A， 指定某方向上發(fā)光體表 面亮度等于發(fā)光體表面上單位投射面積在單位立體角內(nèi)所輻射的光通量 ， 單位cd/m2 或 Nit。因此它 們可用在 10~100MHZ 高頻系統(tǒng)。 LED 熄滅時(shí)間 —— 下降時(shí)間 tf 是指正常發(fā)光減弱至原來(lái)的 10%所經(jīng)歷的時(shí)間。 ② 響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。 ① 響應(yīng)時(shí)間從使用角度來(lái)看 ， 就是 LED 點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間 ， 即圖中 tr 、 tf 。 () 響應(yīng)時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢。 () 最大允許功耗 PFm 當(dāng)流過(guò) LED 的電流為 IF、管壓降為 UF則功率消耗為 P=UF IF LED工作時(shí) 外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光 ， 還有一部分變?yōu)闊?， 使結(jié)溫升高。 CV特性呈二次函數(shù)關(guān)系 。由于所用化合物材料種類不同 各種 LED的反向擊穿電壓 VR 也不同。 (d) 反向擊穿區(qū) V VR VR 稱為反向擊穿電壓 ， VR 電壓對(duì)應(yīng) IR 為反向漏電流。 (b) 正向工作區(qū) 電流 IF 與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系 IF = IS (e qVF/KT – 1) IS 為反向飽和電流。 LED 的 IV特性具有非線性、整流性質(zhì) ， 單向?qū)щ娦约赐饧诱珘罕憩F(xiàn)低接觸電阻 ,反之為高接觸電阻。它具備 pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性 IV特性、CV特性和光學(xué)特性 光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。發(fā)光二極管的壓降一般為 ~,其工作電流一般取 10~20 mA為宜。 常用的發(fā)光二極管應(yīng)用電路有四種 ： 即直流驅(qū)動(dòng)電路、交流驅(qū)動(dòng)電路、脈沖 驅(qū)動(dòng)電路、變色發(fā)光驅(qū)動(dòng)電路。 發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有 ： 紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。 LED 發(fā)光二極管說(shuō)