【正文】 且 速度比通用編程器快。 ISP 的好處是： 不用 購買通用編程器，單片機在 系統(tǒng)上即可下載 /燒錄用戶程序，而無須將單片機從已生產(chǎn)好的產(chǎn) 品 上拆下，再用通用編程器將程序代碼燒錄進單片機內(nèi)部 。 同時上位機與系統(tǒng)的連接需要一條下載線，下載線的一端是 USB 口接 PC 機，另一端是九針的串行口接系統(tǒng)電路板。 說明： 表中符號 *為隨機狀態(tài)； A=00H， 表明累加器已被清零 ； PSW=00H，表明選寄存器 0 組為工作寄存器組； SP=07H，表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 的 07 H 字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個被壓入的內(nèi)容寫入到 08H 單元中； P0～ P3＝ FFH，表明已向各端口線寫入 1，此時，各端口既可用于輸入又可 15 用于輸出； IP＝ 00000B，表明各個中斷源處于 低優(yōu)先級； IE＝ 000000B，表明各個中斷均被關(guān)斷。單片機復(fù)位后不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容，特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見表31 所示。 14 圖 36 復(fù)位電路 圖 如 果不僅要使單片機復(fù)位，而且還要使單片機的外圍芯片也同時復(fù)位， 上述電路中應(yīng)進行少許調(diào)整。通常選擇 C=10～ 30uF， R=10～ 1 kΩ。 基本原理是： 上電后，由于電容充電，使 RST 持續(xù)一段高電平時間。開關(guān)復(fù)位要求在電源接通的 條件 下， 單片機運行期間，如果發(fā)生死機，用 按下復(fù)位按鈕 操作 使單片機復(fù)位。復(fù)位操作分可分為上電復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式 。 復(fù)位電路的設(shè)計 STC89C53 單片 機的復(fù)位引腳 RST 出現(xiàn) 2 個機器周期（ 1 個機器周期為 12個振蕩周期）以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。 對外接電容 C C3 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求， 但 電容容量的 大小會輕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 程度 及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，電容使用30pF? 10pF，而如果使用陶瓷諧振器則選擇 30pF? 10pF [7]。 13 圖 35 振蕩電路圖 外接晶 振 及 電容 C C3 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成 并聯(lián) 振蕩電路。 STC89C53 中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 STC89C53 可以選用外部振蕩方式和內(nèi)部振蕩方式。當(dāng)按下電源開關(guān)時，電路板得電，同時指示 燈亮。 3. 電源指示燈電路 為了可以直觀的觀測到電源接通情況，在電源設(shè)計部分增加了電源指示燈電路，如圖 34 所示。引腳 3 是輸出腳，輸出 +5V 的穩(wěn)定電壓 ， 確保在輸入交流電壓波動或負(fù)載和溫度變化時輸出電壓的穩(wěn)定。 7805 的引腳 1 是輸入腳，接 +8～ +20V 直流電源。 2. 外部電源供電 USB 供電可能出現(xiàn)供電不足，在此又設(shè)計了外部供電。如圖 33 所示，在電路板上 只需要有一個 USB 接口，傳輸過來的電流經(jīng)過濾波后接電源開關(guān)。在識別過程中，主機決定 USB設(shè)備的電源以及是否為其供電，對于被認(rèn)可的設(shè)備將負(fù)載電流從 100mA 增大到500mA?？偩€供電 USB 插孔保證提供一個單元負(fù)載 （ 100mA） 。在 USB 述語中， “ 一個單元負(fù)載 ” 是 100mA。在設(shè)計過程中電路板直接和筆記本電腦連接就可以供電。電路圖如圖 33所示。 圖 32 電源電路框圖 由于上述供電方法需要 220V 到 12V 的 電源 變壓器 ，這種變壓器相對系統(tǒng)來說體積偏大，而且偏重。 電源電路的設(shè)計 設(shè)計中單片機和 LCD 顯示屏所需電源均為 5? V 直流電。 單片機 最小系統(tǒng) 的設(shè)計 單片機最小系統(tǒng)包括： 5? V 直流電 源電路、振蕩電路、復(fù)位電路和下載電路。 4. 聲音模塊 ，主要由蜂鳴器構(gòu)成，可以在不同的游戲進程發(fā)出不同的音樂，增加了游戲的娛樂性。 2. LCD 顯示模塊 ，采用 KXM12864J 型液晶顯示器 顯示 圖形的形狀、 游戲得分 游戲時間、游戲速度和游戲等級 等信息。 硬件電路整體框 圖如圖 31 所示 。 最后轉(zhuǎn)換為十六進制字模“ 0x01， 0x01， 0x7F， 0x01， 0x01”。 圖 25 字符 5? 8 點陣圖 然后每列從下往上讀，亮的點為 “ 1” ，暗 的點為 “ 0” 。設(shè)定每個字符大小為 5? 8。 (2) 字符 取模 51 單片機工具箱不可以實現(xiàn)字符取模，沒有找到相應(yīng)的取模工具，使用了一種比較傳統(tǒng)的取模方式。 首先 將 漢 字“唐”寫入漢字字模生成工具 16? 16 的點陣中，如圖 24 所示。 取字模的方法以漢字“唐”為例進行介紹。 每次顯示要先通過指令選中顯示位置的頁和列，然后將字模逐個送入。 列行式就是 :先選擇點陣的第一頁 ， 逐列查表顯示一個 漢 字的上半部分 ， 再選擇第二頁 ， 逐列查表顯示一個 漢 字的下半部分 。 圖 23 讀操作時序圖 4. KXM12864J 的顯示方法 點陣式 LCD 的取模方式有逐列式、逐行式、列行式、行列式等。 8 圖 22 寫操作時序圖 (2) 讀操作 該操作將 LCM 接口部的輸出寄存器 內(nèi)容讀出，然后列地址計數(shù)器自動加一 。操作完成后列地址計數(shù)器自動加一。 頁面地址的設(shè)置和列地址的設(shè)置將顯示存儲器單元唯一地確定下來，為后來的顯示數(shù)據(jù)的讀 /寫作了地址的選通。 (5) 列地址設(shè)置 該指令設(shè)置了 Y 地址數(shù)計數(shù)器的內(nèi)容， LCM 通過 CS 的選擇分別具有 64 列顯示的管理能力， C5～ C0=0～ 3FH（ 1～ 64）代表某一頁面上的某一單元 地址，隨后的一次讀或?qū)憯?shù)據(jù)將在這個單元上進行。 LCM 將顯示存儲器分成 8頁，指令代碼中 P2～ P0 就是要確定當(dāng)前所要選擇的頁面地址，取值范圍為 0～7H ，代表第 1～ 8 頁。如果定時間 隔地，等間距地修改（如加一或減一）顯示起始行寄存器的內(nèi)容，則顯示屏將呈現(xiàn)顯示內(nèi)容向上或向下平滑滾動的顯示效果。 (3) 顯示起始行設(shè)置 該指令設(shè)置了顯示起始行寄存器的內(nèi)容。此時在狀態(tài)字中ON/OFF=0。 D 位為顯示開 /關(guān)的控制位。若不為“ 0”，則 MPU 需要等待，直至 BUSY=0為止。只有在 BUSY=0時， MPU 對 LCM 的操作才能有效。當(dāng) RES 為高電平狀態(tài)時， LCM 為正常工作狀態(tài)，標(biāo)志位 RESET=0。 RESET 表示當(dāng)前 LCM 的工作狀 態(tài)，即反映 RES 端的電平狀態(tài)。 ON/OFF 表示當(dāng)前的顯示狀態(tài)。此時接口電路被封鎖，不能接受除讀狀態(tài)字以外的任何操作。 BUSY 表示當(dāng)前 LCM 接口控制電路運行狀態(tài)。 KXM12864J 的 內(nèi)部原理圖如圖 21 所示。如 顯示開關(guān)設(shè)置，顯示起始行設(shè)置 ，地址指針設(shè)置和數(shù)據(jù)讀 /寫等指令。 (4) 內(nèi)部有顯示數(shù)據(jù)鎖存器。 (2) 全屏幕點陣 ， 點陣數(shù)為 128（ 列 ） ? 64（ 行 ）， 可顯示 8（ 行 ） ? 4（ 行 ）個 （ 16? 16 點陣 ） 漢字，也可完成圖形，字符的顯示。此顯示器采用了 COD 的軟封裝方 式 （ COD：英文全稱為 CacheonDie， 芯片內(nèi)集成緩存 ） ，通過導(dǎo)電橡膠和壓框連接 LCD， 使其壽命長，連接可靠。 KXM12864J 是一種 不帶字庫的 圖形點陣液晶顯示器。不帶字庫的液晶顯示模塊價格相對便宜又 是其一大優(yōu)勢。帶字庫的液晶顯示模塊可以直接從字庫中調(diào)用漢字或字符，減少了代碼長度，方便用戶使用。 KXM12864J 簡介 12864型的液晶顯示模塊種類繁多，而且大部分液晶顯示模塊都自帶驅(qū)動，使用時直接連接控制器件即可。 (9) 工作溫度范圍： 0～ 75 C? 。 (7) ISP，無需專用編程器 /仿真器 ， 可通過串口 （ ） 直接下載用戶程序， 8K 程序 3 秒即可完成 。 (5) RAM 存儲容量為 128B，可擴展至 64KB。 (3) 工作頻率 0～ 40MHZ，實際工作頻率可達 48MHZ。 5 2. STC89C51 單片機特點 STC89C51 單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾 /高速 /低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機 ，其主要特點： (1) 增強型 6 時鐘 /機器周期， 12 時鐘 /機器周期 ， 8051CPU。特殊功能寄存器 TCON 用于控制 T T0 的啟動和停止計數(shù)，同時包含了 T T0 的狀態(tài)。定時器 /計數(shù)器 T0 由特殊功能寄存器 TH0、 TL0 構(gòu)成，定時器/計數(shù)器 T1 由特殊功能寄存器 TH TL1 構(gòu)成。 由于本設(shè)計中定時器的應(yīng)用很多而且很重要，在此對 定時器 /計數(shù)器 T T0的使用方法 進行簡單說明： STC89C51 單片機內(nèi)有兩個可編程的定時器 /計數(shù)器T T0。 P3口也可作為 STC89C51的一些特殊功能口 。 P2 口： P2 高八位地址總線動態(tài)端口。 P0 口： P0 數(shù)據(jù) /低八位地址復(fù)用總線端口。 PSEN：外部 程序存儲器 讀 允許。當(dāng)單片機電源電壓達到單片機工作電壓、同時單片機振蕩器正常工作后，該引腳上必須持續(xù)兩個機器周期的高電平，才可能實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機回到初始狀態(tài) 。在單片機內(nèi)部，它是反 相 放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時鐘時，該引腳作為外部 振蕩 的輸入端。 XTAL1：接外部石英晶體的一 端。 各個引腳的功能說明如下： GND： 接地端。 1. STC89C51 單片機引腳 STC89C51 單片機封裝引腳如圖 21 所示。 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片機功能逐漸增強，由單片機構(gòu)成的計算機應(yīng)用系統(tǒng)的功能也日益增強，進一步深化了單片機在工業(yè)控制、自動檢測、智能 儀器儀表、家用電器等領(lǐng)域的突出地位 [2]。 該器件采用高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 3 2 芯片 簡介 單片機簡介 單片微型計算機簡稱單片微機或單片機，又稱微控制器 （ MCU） 。 本文設(shè)計了一種高速電荷泵鎖相環(huán)，并用 mCMOS 工藝實現(xiàn)。 雖然 PLL技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了半個多世紀(jì)，但是由于其應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，而且高新科技的發(fā)展對它的性能又不斷提出新的要求，所以一直以來 PLL的設(shè)計與分析都是集成電路設(shè)計者的熱點。 電荷泵鎖相 環(huán)CPPLL(ChargePump PhaseLocked Loop)是數(shù)?；旌湘i相環(huán)中的典型代 表。 數(shù)模混合鎖相環(huán)的部分環(huán)路部件為 數(shù)字電路，但是環(huán)路控制仍是模擬形式。 ADPLL 的經(jīng)典結(jié)構(gòu)為鑒相器用過零檢測數(shù)字鑒相器， 環(huán)路濾波器一般用可逆計 數(shù)器來實現(xiàn)，振蕩器則用數(shù)控振蕩器實現(xiàn)。缺點是一旦失去基準(zhǔn)頻率，輸出頻率立刻跳回晶振本身的頻率。模擬鎖相環(huán)對正弦特性信號的相位跟蹤非常好，環(huán)路特性主要由鑒相器的特性決定，主要用于對信號的調(diào)制解調(diào)。這三種鎖 相環(huán)電路各有千秋，相互彌補，分別存在于各類電子產(chǎn)品中。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的日趨成熟，鎖相環(huán)技術(shù)成為 模擬集成電路設(shè)計中一個重要的研究方向 [3]。 因此直到現(xiàn)在，世界各國科技工作者對鎖相環(huán)的理論和應(yīng)用進行還在繼續(xù)的進行研究，而且鎖相環(huán)原理的應(yīng)用已經(jīng)深入到許多其他學(xué)科中去了，如氣象學(xué)、海洋學(xué)、生物物理學(xué)、原子物理學(xué)等等。 隨著對鎖相技術(shù)理論以及應(yīng)用的廣泛而深入的研究，鎖相技術(shù)己經(jīng)成為一門比較系統(tǒng)的理論科學(xué)。同時，在此期間的第二次世界大戰(zhàn)中，各種武器裝備對鎖相環(huán)提出了更多的要求，也極大地推動了鎖相技術(shù)的發(fā)展。 但是他的同步檢波理論在當(dāng)時并沒有引起 普遍的重視。 “鎖相”的起源可以追溯到 17 世紀(jì)，荷蘭天文學(xué)家、物理學(xué)家 Christiana Huygens，通過觀察首次提出了“同步振蕩器” （ synehronized oseillator)的概念， 但因為當(dāng)時科學(xué)技術(shù)條件的限制，并沒有引起重視，得到應(yīng)有的發(fā)展。 Keil 目 錄 1 引言 1 2 芯片 簡介 3 單片機簡介 ......................................................................................................... 3 KXM12864J 簡介 ................................................................................................. 5 3 系統(tǒng)硬件 的設(shè)計 10 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 ..................................................................................... 10 電源電路的設(shè)計 ...................