【正文】 這樣各顯示位不能同時(shí)顯示不同的數(shù)字或字符。 25 圖 313 數(shù)碼管及共陰極共陽(yáng)極電路 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(yáng)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(yáng)極卻是互相隔離的。 七段式 LED 顯示器的內(nèi)部是由 7 個(gè)條形發(fā)光的二極管和 1 個(gè)小圓點(diǎn)發(fā)光二極管組成，并且根據(jù)各管的亮暗組合成各種字符。它能夠顯示十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)字及某些簡(jiǎn)單字符。 LED 數(shù)碼顯示器是一種常用的顯示器，具有顯示亮度高、響應(yīng)速 度快等特點(diǎn)。 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(shí)現(xiàn)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)輸出和狀態(tài)反饋。電路為低電平有效輸出方式，當(dāng)按鍵按下時(shí)輸出為低電平。第二類是連擊方式，就是一次按鍵可以產(chǎn)生多次擊鍵效果，其連擊頻率可以自己設(shè)定，如 2 次 /秒、 3 次 /秒等等。有效的確認(rèn)方式通?？梢苑譃閮深?。 光敏電阻屬于半導(dǎo)體光敏器件，除了具有靈敏度高，反應(yīng)速度快，光譜特性好以及R 值一致性好等特點(diǎn)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， 24 并且廣泛應(yīng)用于照相機(jī)，太陽(yáng)能庭院燈，草坪燈，石英鐘，禮品盒，路燈自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及各種光控玩 具，光控?zé)麸?，燈具等光自?dòng)開(kāi)關(guān)控制領(lǐng)域。光照越強(qiáng)，阻值越低。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示。使用時(shí)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(huì)有電流通過(guò)，受到一定波長(zhǎng)的光線照射時(shí)，電流就會(huì)隨光強(qiáng)的增大而增大， 從而實(shí)現(xiàn)了光電轉(zhuǎn)換。并且 通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)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(nèi)，以避免受潮影響其靈敏度。在半導(dǎo)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(gòu)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(cè)量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換等。 光敏電阻簡(jiǎn)介 光敏電阻器又稱光導(dǎo)管，特性是指在特定的照射下，其阻值迅速減小，可用于檢測(cè)可見(jiàn)光。 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(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并且驅(qū)動(dòng)總線，不需要外接口。當(dāng)使能（ G）為低時(shí)，輸出將鎖存在已經(jīng)建立的數(shù)據(jù)電平上。器件的輸入是和標(biāo)準(zhǔn) CMOS 輸出兼容的，加上拉電阻他們能和 LS/ALSTTL 輸出兼容。 74HC573 簡(jiǎn)介 74HC573 是八進(jìn)制三態(tài)非反轉(zhuǎn)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(hù)功能。 (7)共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源。 (5)每 封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。 (3)可單電源工作： 3V32V。 LM324 的引腳排列見(jiàn)圖： 21 圖 37 LM324引腳排列 圖 38 LM324外形圖 LM324 的特點(diǎn) LM324 的特點(diǎn)可歸納如下：（ 1）短跑保護(hù)輸出。除電源共用之外，四組運(yùn)放是相互獨(dú)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(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。我選擇的 C=10uF， R=1kΩ。上電復(fù)位電路如下圖所示： 20 圖 36 上電復(fù)位電路 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中我選擇運(yùn)用上電復(fù)位電路 .即只要一接 +5V 電壓 ,系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的復(fù)位 .出于可靠性和適時(shí)性的考慮，我選擇了簡(jiǎn)單實(shí)用的上電復(fù)位電路上電后，由于電容充電，使 RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。振蕩頻率為 12MHZ 時(shí)，典型值為 C=10uF,R=。 10MHz時(shí)間約為 1ms， 1MHz 時(shí)約為 10ms，所以一般為了可靠地復(fù)位， RST 在上電時(shí)應(yīng)保持 20ms以上的高電平。如圖，在加電瞬間，電容通過(guò)電阻充電，就在 RST 端出現(xiàn)一定時(shí)間的高電平，只要高電平時(shí)間足夠長(zhǎng)，就可以使 AT89C51 有效地復(fù)位。復(fù)位以后內(nèi)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(shí) ALE、 /PSEN、P0、 P P P3 口都輸出高電平。如圖所示 : 19 圖 35 上電和開(kāi)關(guān)復(fù)位 上電復(fù)位 上電復(fù)位是常用的一種復(fù)位方式， AT89C51 單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當(dāng)振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平。 手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù) 位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 加上高電平。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，而且振蕩器穩(wěn)定后，如果 RST 引腳上有一個(gè)高電平并維持 2 個(gè)機(jī)器周期（ 24 個(gè)振蕩周期）以上，則 CPU 就可以響應(yīng)并將其系統(tǒng)復(fù)位。 復(fù)位電路 復(fù)位方式 單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都需要復(fù)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(kāi)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(gè)系統(tǒng)的性能我選擇了 12MHz 的晶振。 而對(duì)于晶振的選擇： 一種是： 6MHz 的晶振，其機(jī)器周期是 2us。 在 本次設(shè)計(jì)中不需要與外部時(shí)鐘信號(hào)保持一致，所以我選擇內(nèi)部振蕩方式。 外部振蕩方式是把已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。 AT89C51 的時(shí)鐘信號(hào)可通過(guò)內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式兩種方式得到。 17 圖 34 AT89C51內(nèi)部功能圖 時(shí)鐘電路 18 時(shí)鐘電路是產(chǎn)生 CPU 校準(zhǔn)時(shí)序，是單片機(jī)的控制核心，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。 低 128 字節(jié)中地址 00H 一 1FH 的 32 個(gè)單元，安排為四組工作寄存器。他們又分為兩個(gè)部分。故片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量可達(dá)到與程序存儲(chǔ)器一樣，其編址自 0000H 開(kāi)始，最大可至 FFFFH。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量很小，常需要擴(kuò)展 16 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。對(duì)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(shù)據(jù) RAM 與內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM 的功用基本相同，但外部數(shù)據(jù) RAM 不能進(jìn)行堆棧操作。 (1) 片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又稱為外部數(shù)據(jù) RAM，當(dāng) 805l 片內(nèi) 256 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù) RAM 不能滿足數(shù)量上的要求時(shí)，可通過(guò)總線端口和其它 I／ O 端口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù) RAM(擴(kuò)展方法見(jiàn)相關(guān)章節(jié) )，其最大容量可達(dá) 64K 字節(jié)。 二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 用于存放運(yùn)算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。存儲(chǔ)單元 0000H0002H 用作 8051 上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。當(dāng)指令地址超過(guò) 0FFFH 后，就自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外 ROM 中取指令。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。片外最多可擴(kuò)至 64K 字節(jié)。片內(nèi) ROM 為 4KB。程序存儲(chǔ)器通過(guò) 16 位程序計(jì)數(shù)器 PC 尋址。 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，用 8 位地址。 從用戶使用的角度， 8051 存儲(chǔ)器地址空間分為三類： 片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的 0000HFFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲(chǔ)器地址空間，用 16 位地址。 ③ 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間。 8051 單片機(jī)具有四個(gè)存儲(chǔ)器空間： ① 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，即單片機(jī)芯片內(nèi)置的存儲(chǔ)空間。 我們編寫的這些 程序，就存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器空間中。 存儲(chǔ)器的種類很多， 8051 單片機(jī)存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間。存儲(chǔ)器是一種記憶部件，是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的。 時(shí)鐘電路 8051 內(nèi)置最高頻率可達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)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(chǔ)器指令。 Pin29:當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)， PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部 14 程序存儲(chǔ)器， ALE 會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。 ALE 當(dāng)訪問(wèn)外部程序器時(shí)， 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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。此外， RESET/還是一復(fù)用腳， VCC 掉電其間，此腳可接上備用電源，來(lái)保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。然而，初始復(fù)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(jì)數(shù)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(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I／ O，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電路。在給出地址“ 1”時(shí) ，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。對(duì)端口寫“ 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（ IIL）。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I／ O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 12 P0 口： P0 口 是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I／ O 口，也即地址／數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 引腳說(shuō)明 AT89C51 的引腳如圖所示： 11 圖 32 AT89C51管腳圖 管腳說(shuō)明： VCC：電源電壓。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)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(gè)硬件復(fù)位 。同時(shí)， 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(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器的單片機(jī)。其中的代表作便是 AT89C5x 系列單片機(jī)，而本文所采用的就是 AT89C51。與MCS48 系列單片機(jī)相比，其以典型的體系結(jié)構(gòu)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(jī)”，為之后的 其他單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。本系統(tǒng)采用的是最常用的 AT89C51。一般情況下， 52型號(hào)的可以直接替換 51 型號(hào)單片機(jī)，如果程序不大（ code 區(qū)小于 4096）的話 51 型號(hào)也可以替換 52 型號(hào)。 單片機(jī)的選型 單片機(jī)的種類很多，最常用的就是 8051 系列，其常見(jiàn)的型號(hào)有 AT89C5 AT89C5AT89S5 AT89S52 等。 ⑤ 引腳的多功能化：?jiǎn)纹瑱C(jī)現(xiàn)在普遍都采用管腳復(fù)用的設(shè)計(jì)方案。 ③ 內(nèi)部資源增多：片內(nèi)的資源越豐富，產(chǎn)品的體積就越小，可靠性就越高。 單片機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面： 9 ① CPU 得到改進(jìn)：現(xiàn)在 CPU 開(kāi)始采用雙 CPU 結(jié)構(gòu)，提高了芯片的處理能力。 隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，目前各個(gè)公司研制出了能夠適用于各種領(lǐng)域的單片機(jī)。大多數(shù)單片機(jī)如 51 系列，開(kāi)發(fā)芯片和擴(kuò)展應(yīng)用芯片相互配套，降低 了系統(tǒng)成本。 ⑤ 單片機(jī)本身并不具備開(kāi)發(fā)能力，一般情況下，需要借助專用的開(kāi)發(fā)工具在相應(yīng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境下，進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)試，但最終形成的產(chǎn)品簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低，效益高。 ③ 系統(tǒng)配置以滿足控制對(duì)象的要求出發(fā)點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。 單片機(jī)的特點(diǎn) 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)之所以能發(fā)揮著如此重要的作用，歸納起來(lái)原因如下： ① 單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低、使用靈活等特點(diǎn)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。在航空航天、機(jī)械加工、工程控制、智能儀器儀表、家用電器、通信系