【正文】 原理 電容表以電容器的充電規(guī)律作為測(cè)量依據(jù)，測(cè)試原理見(jiàn)圖3。這樣，我們將這些二極管的正極接高低不同的電位，把所有的負(fù)極接地，當(dāng)正極為高電位時(shí)相應(yīng)的二極管就會(huì)導(dǎo)通而發(fā)光，從而使數(shù)碼管呈現(xiàn)不同的字符。 顯示模塊總體原理圖如圖422所示。工作電流一般在5mA20mA。（2）數(shù)碼管的選取 LED（發(fā)光二極管），它是一種由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)。表422 LED顯示段碼字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼字型共陽(yáng)極段碼共陰極段碼0C0H3FH990H6FH1F9H06HA88H77H2A4H5BHB83H7CH3BOH4FHCC6H39H499H66HDA1H5EH592H6DHE86H79H682H7DHF84H71H7F8H07H空白FFH00H880H7FHP8CH73H注：（1）本表所列各字符的顯示段碼均為小數(shù)點(diǎn)不亮的情況。表421 各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系段碼位D7D6D5D4D3D2D1D0顯示段dpgfedcba需說(shuō)明的是當(dāng)用數(shù)據(jù)口連接LED數(shù)碼管a～dp引腳時(shí)，不同的連接方法，各段碼位與顯示段有不同的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)原理可知，為了顯示字符，要為L(zhǎng)ED顯示數(shù)碼管提供顯示段碼，組成一個(gè)“8”字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED數(shù)碼管的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。本系統(tǒng)采用軟件譯碼，以減小體積，降低成本和功耗，軟件譯碼的另一優(yōu)勢(shì)還在于比硬件譯碼有更大的靈活性。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（段）a～g，另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。如圖421所示。由于系統(tǒng)要顯示的內(nèi)容較簡(jiǎn)單，顯示量不多，所以選用數(shù)碼管既方便又經(jīng)濟(jì)。（5） 沒(méi)有電磁輻射 在顯示期間對(duì)環(huán)境無(wú)污染，有利于人體健康。（3） 被動(dòng)顯示 其本身不發(fā)光，因此適合人的視覺(jué)習(xí)慣，不會(huì)使人眼睛疲勞。綜合性價(jià)比考慮，目前在一般的場(chǎng)合液晶顯示器占據(jù)了大部分的市場(chǎng)，主要原因是液晶顯示器具有很多如下顯著特點(diǎn)：（1） 低壓微功耗 工作電容只有35V，工作電流只有幾個(gè)微安/平方厘米。（1）概述設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)使用的顯示器主要有發(fā)光管顯示器，簡(jiǎn)稱LED（Light Emitting Diode）；液晶顯示器，簡(jiǎn)稱LCD（Liquid Crystal Display）；近年來(lái)也有配置CRT顯示器的。在Vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)不起作用，且必須保持一段時(shí)間以使振蕩器再啟動(dòng)并穩(wěn)定。退出掉電方式的唯一方法是硬件復(fù)位。在掉電方式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電方式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令。要消除硬件復(fù)位終止空載方式時(shí)對(duì)端口引腳意外寫(xiě)入的可能性，則進(jìn)入空閑方式指令下一條指令不應(yīng)是些端口引腳或?qū)懲獠看鎯?chǔ)器指令。 應(yīng)注意用硬件復(fù)位終止空閑方式時(shí)，AT89C2051通常從程序停止一直到內(nèi)部復(fù)位算法獲得控制之前的兩個(gè)機(jī)器周期處恢復(fù)程序的執(zhí)行?？臻e方式可由任何允許的中斷請(qǐng)求或硬件復(fù)位終止。這種方式由軟件產(chǎn)生。 此外，從AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖也可看出，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（除模擬比較器外），引腳RST、XTALXTAL2的特性和外部連接電路也完全與51系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致，但P1口、P3口有其獨(dú)特之處。它采用ATMEL的高密非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MCS—51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。 P0 81 83 85 87 8F(TF1) 8E(TR1) 8D(TF0) 8C(TR0) 8B(IE1) 8A(IT1) 89(IE0) 88(IT0) TCON80H P188H 91 93 95 97SCON90H9F(SM0) 9E(SM1) 9D(SM2) 9C(REN) 9B(TB8) 9A(RB8) 99(TI) P298H A0 A2 A4 A6 — — B1 B3 B5 B6 BC(PS)— D0D1 D7 AD0H E2 E4 E6 F0 F2 F4 F6 [LSB] 【SER塊中具有位尋址功能寄存器的位地址】地址 0000H注：“*”表示可位尋址。 FFHPC 80H 07HP0 81H 堆棧指針寄存器 00HPCON 88H定時(shí)器控制寄存器 * 00HTCON89H 定時(shí)器／計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 T1計(jì)數(shù)器低8位 P1口數(shù)據(jù)寄存器 * 串行口發(fā)送／接收緩沖器* 0XX00000BP2 A8H FFHIE B0H P3口數(shù)據(jù)寄存器 * 00HIP D0H 程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器* 地址 功能名稱在這128個(gè)儲(chǔ)存單元構(gòu)成的SFR塊中，未被占用的單元不可使用！DPTR主要作外部數(shù)據(jù)指針，可對(duì)64KB外部RAM進(jìn)行間接尋址。【機(jī)器復(fù)位后，SP←07H ，因此壓棧的第一個(gè)數(shù)據(jù)在08H單元中】。是一個(gè)16位寄存器，可尋址64KB 。 R0～R7控制器：指令寄存器IR和指令譯碼器。 R0～R7 R0～R7 R0～R7 片內(nèi)RAM地址 通用寄存器名稱RSRS0與片內(nèi)工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系RSRS0：工作寄存區(qū)選擇位：：未定義。F0：用戶標(biāo)志位：用戶可用軟件對(duì)F0置位“1”或清“0”，以決定程序的流向。有進(jìn)位或借位，則Cy＝1,否則Cy＝0 ；在布爾運(yùn)算時(shí)，Cy（簡(jiǎn)稱C）作為布爾處理器。 — F0 Cy D1 D3 D5 D7【PSW】 (D0H)不作乘除時(shí)，B可作通用寄存器使用。寄存器B：在 *、/ 運(yùn)算中要使用寄存器B 。內(nèi)部單元：運(yùn)算器：算術(shù)／邏輯部件ALU：用以完成+、*、/ 的算術(shù)運(yùn)算及布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，并通過(guò)運(yùn)算結(jié)果影響程序狀態(tài)寄存器PSW的某些位，從而為判斷、轉(zhuǎn)移、十進(jìn)制修正和出錯(cuò)等提供依據(jù)。圖351 AT89C2051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖AT89C2051是一個(gè)有20個(gè)引腳的芯片，引腳如圖352 所示，與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，AT89C2051減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即P0、P2口），使它最大可能地減少了對(duì)外引腳，因而芯片尺寸有所減少。 （7）XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。每一個(gè)機(jī)器周期需12個(gè)振蕩器或時(shí)鐘周期。RST一旦變成高電平，所有的I/O引腳就復(fù)位到“1”。 P3口還接收一些用于閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。用作輸入時(shí)，被外部拉低的P3口引腳將用上拉電阻而流出電流(IIL)。P3口緩沖器可吸收20mA電流。P1口在快閃編程與校驗(yàn)功能中還承擔(dān)數(shù)據(jù)代碼接收任務(wù)。當(dāng)向端口P1寫(xiě)入電平“1”時(shí)，可作為輸入引腳。與片內(nèi)精密模擬比較器相連。（3）P1口 —— 為雙向8位I／O端口。引腳功能說(shuō)明如下： （1）Vcc —— 供電電源。此外，從AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖也可看出，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（除模擬比較器外），引腳RST、XTALXTAL2的特性和外部連接電路也完全與51系列單片機(jī)相應(yīng)引腳一致，但P1口、P3口有其獨(dú)特之處。（12）有片內(nèi)精密模擬比較器，具備低功耗的閑置與掉電模式。（10）可編程串行通道。（8）2個(gè)16位定時(shí)器／計(jì)數(shù)器。（6）1288位SRAM。（4）全靜態(tài)工作方式：0Hz～24MHz。（2）2KB的在線可重復(fù)編程快閃存儲(chǔ)器，壽命可達(dá)1000次寫(xiě)／擦除周期。在掉電模式下，只保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，關(guān)閉芯片的所有其他功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。2051還增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及兩種軟件可選的省電模式。它與MCS－51指令系統(tǒng)兼容，片內(nèi)FPEROM允許對(duì)程序存儲(chǔ)器在線重新編程，也可用常規(guī)的EPROM編程器編程。由上所述，單片機(jī)從家用電器、智能儀器儀表、工業(yè)控制直到火箭導(dǎo)航尖端技術(shù)領(lǐng)域，單片機(jī)都發(fā)揮著十分重要的作用。(6) 各種計(jì)算機(jī)外部設(shè)備及電器方面：打印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、彩色與黑／白復(fù)印機(jī)，磁帶機(jī)等。(4) 民用方面：電子玩具、錄像機(jī)、激光唱機(jī)。(2) 智能儀器儀表方面：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用在智能儀器、儀表方面，不僅使傳統(tǒng)的儀器儀表發(fā)生根本的變革，也給傳統(tǒng)的儀器、儀表行業(yè)改造帶來(lái)了曙光。2）單片機(jī)的應(yīng)用范圍單片機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，在下述的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)的邏輯控制功能很強(qiáng)，指令系統(tǒng)有各種控制功能用指令。單片機(jī)芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)計(jì)的，能適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境，這是其它機(jī)種無(wú)法比擬的。它能方便地組裝成各種智能式測(cè)、控設(shè)備及各種智能儀器儀表。單片機(jī)應(yīng)用在檢測(cè)、控制領(lǐng)域中，具有如下特點(diǎn)。ASMIC（Application Specific Microcontroller Integrated Circuit）是以MCU為核心的專用集成電路（ASIC），與ASIC相比，由于是基于MCU的系統(tǒng)集成，有較好的柔性特性，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的重要途徑。目前許多原有帶并行總線的單片機(jī)系列，推出了許多刪去并行總線的非總線單片機(jī)。采用串行接口雖然較之并行接口數(shù)據(jù)傳輸速度慢，但由于串行傳輸速度的不斷提高，加之單片機(jī)面對(duì)對(duì)象的有限速度要求，使單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的串行擴(kuò)展技術(shù)有了很大發(fā)展。9 推行串行擴(kuò)展總線 目前，外圍器件接口技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面是串行接口的發(fā)展。低功耗的許多技術(shù)措施會(huì)帶來(lái)許多可靠性效益，也是低功耗技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)力。單片機(jī)的低電容技術(shù)除了不斷降低單片機(jī)電源電容外，有些單片機(jī)內(nèi)部還有不同的電容供給，在可以使用低電容的局部電路中，采用低壓供電。（5）低電容節(jié)能技術(shù)。對(duì)集成在片內(nèi)的外圍電路實(shí)行供電管理。雖然只設(shè)置一個(gè)時(shí)鐘，但可根據(jù)指令運(yùn)行速度要求，通過(guò)分頻、倍頻來(lái)控制總線速度，以降低功耗。在不需要高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)入子時(shí)鐘控制下，以節(jié)省功耗。 （2）雙時(shí)鐘技術(shù)。8 實(shí)現(xiàn)全面功耗管理 采用CMOS工藝后，單片機(jī)具有極佳的本質(zhì)低功耗和功耗管理功能。用于構(gòu)成軟件模擬外圍電路的軟件包，可用來(lái)設(shè)定虛擬外圍功能電路?？蓪⑼ㄓ玫淖映绦蚣昂瘮?shù)庫(kù)嵌入，以供應(yīng)用程序調(diào)用。在RTOS支持下，可實(shí)現(xiàn)按任務(wù)分配的規(guī)范化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。在RTOS支持下，可實(shí)現(xiàn)按任務(wù)分配的規(guī)范化應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。隨著單片機(jī)程序空間的擴(kuò)大，會(huì)有許多空余空間，在這些空間上可嵌入一些工具軟件，這些軟件可大大提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)效率，提高單片機(jī)性能。7 單片機(jī)中的軟件嵌入 目前單片機(jī)只提供了程序空間，沒(méi)有任何駐機(jī)軟件。6 ISP及基于ISP的開(kāi)發(fā)環(huán)境 Flash ROM的發(fā)展，推動(dòng)了在系統(tǒng)可編程ISP（In System Programmable）技術(shù)的發(fā)展。Flash ROM則由于可多次編程，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段使用十分方便，在小批量應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用。目前絕大多數(shù)單片機(jī)系列都可提供OTPROM型式，其價(jià)格逐漸逼近掩膜ROM。5 OTPROM、Flash ROM成為主流供應(yīng)狀態(tài) 早期程序存儲(chǔ)器的供應(yīng)狀態(tài)主要是 OTPROM（掩膜）、EPROM和ROM Less（片內(nèi)無(wú)ROM）三種型式。專用單片機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)是半導(dǎo)體集成工藝和微電子設(shè)計(jì)技術(shù)。使用專用單片機(jī)可最大限度地簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使資源利用效率最高。一方面可獲得很高的指令運(yùn)行速度，另方面，在相同的運(yùn)行速度下，可大大降低時(shí)鐘頻率，有利于獲得良好的電磁兼容效果。目前在一些RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)已實(shí)現(xiàn)了一個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。如果采用RISC體系結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)指令后絕大部分成為單周期指令，而且通過(guò)增加程序存儲(chǔ)器的寬度（例如從8位增加到10位、12位、14位等），實(shí)現(xiàn)一個(gè)地址單元存放一條指令。例如， MCS－51系列單片機(jī)，時(shí)鐘頻率12MHz時(shí)，單周期指令運(yùn)行速度僅1MIPS。最顯著的變革是低功耗管理技術(shù)的飛速發(fā)展。如今，數(shù)字邏輯電路、外圍器件都已普遍CMOS化。從第三代單片機(jī)起開(kāi)始淘汰非CMOS工藝。2 全盤(pán)CMOS化趨勢(shì) CMOS工藝很早就已出現(xiàn)，它具有十分優(yōu)異的性能，只是運(yùn)行速度慢，長(zhǎng)期被冷落。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向 從半導(dǎo)體集成技術(shù)及微電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，也可以預(yù)見(jiàn)到未來(lái)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機(jī)。目前，單片機(jī)以其高可靠性、高性能價(jià)格比，在工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化儀器儀表、辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用，并已走入家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響、汽車(chē)，到處都可見(jiàn)到單片機(jī)的蹤影。目前國(guó)外已開(kāi)始把它稱作單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microputer)。它是把組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件：中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成芯片中，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。 系統(tǒng)框路圖 根據(jù)以上分析，該系統(tǒng)以AT89C2