【正文】 新 開始運 行。如果在 規(guī) 定的 時間內(nèi)沒 有收到 來 自 單 片機或其它 CPU 的觸 發(fā) 信 號 ， 則 系 統(tǒng)會強 制復(fù)位，以保 證 系 統(tǒng) 在受到干擾 時 仍能 夠維 持正常的工作 狀態(tài) 。因此 單 片機 應(yīng) 用系 統(tǒng) 的 開發(fā) 一定要考 慮 系 統(tǒng) 可靠性的 設(shè)計 ，以 滿 足系 統(tǒng) 在 現(xiàn)場 苛刻 環(huán) 境下的正常 運 行，而“看 門 狗” 則是 系 統(tǒng) 可靠性 設(shè)計 的重要 一環(huán) 。 一 個 完整的 單 片機 應(yīng) 用系 統(tǒng)應(yīng)該 是一 個軟 、硬件的 結(jié)合 體，在系 統(tǒng) 正常工作時 ， 會 受到各種外界干擾因素的影 響 。 圖 37 定時器 /計數(shù)器 /0/1的模式 3：雙 8位計數(shù)器 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 看門狗電路 由于 單 片機自身的抗干擾能力比 較 差，尤其在一些 條 件比 較惡 劣、噪 聲 大 的場 合，常 會 出 現(xiàn)單 片機因 為 受外界干擾而 導(dǎo) 致死機的 現(xiàn) 象，造成系 統(tǒng) 不能正常工作。 TH0 限 定為 定 時 器功能 計數(shù)器周期占用定 時 器 1 的 TR1 及 TF1此 時 TH0控制定 時 器 1中 斷 。模式 2的操作 對 于定 時 器 0及定 時 器 1是相同的。 如 圖 36所示， TLn的溢出 不僅 置位 TFn， 而且 將 THn內(nèi) 容重新 裝入 TLn THn 。 圖 35 定時器 /計數(shù)器 /0/1的模式 0： 13定時器 /計數(shù)器 第三章 單片機介紹 16 模式 1 模式 1 除了使用了 THn 及 TLn 全部 16 位元外其它與模式 0 相同。 INTn控制定 時 器， 這樣 可實現(xiàn)脈寬測 量， TRn為 TCON 寄存器 內(nèi) 的控制位 圖 3。此模式下定 時 器寄存器配置 為 13位元寄存器，當計數(shù)從 全 為 1翻 轉(zhuǎn)為 全 為 0時 定 時 器中 斷標 志位 TFn置位。模式 3不同如下所述 模式 模式 0 將 定 時 器 設(shè) 置成模式 0時類 似 8048定 時 器，即 8位 計數(shù)器帶 32分 頻 的 預(yù) 分 頻器。 定 時 器 0和 1使用 定時 和 計數(shù) 功能由特殊功能寄存器 TMOD的控制位 C/T 進 行 選擇 。在埠用作 輸 入 時 ，也必 須先 向 對應(yīng) 的 鎖 存器 寫 入“ 1”，使 FET 截止。 當 阻值近似 為0時 ， 可將 引 腳快 速上拉至全高 電平 ， 當 阻值很大 時 ， P1 口 為 高阻 輸 入 狀態(tài) 。其 電 路 結(jié)構(gòu)見 圖 34 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 34 P1口作通用 I/O口使用 輸 出 驅(qū)動 部分 內(nèi) 部有上拉 負載電阻 與 電 源相 連 。 P3 口與其它的 I/O 埠有很大 區(qū)別 ，它除作 為 — 般準 雙向 I／ O口外，每 個 引 腳還 具有 專門 的功能， 見 表 31。 P3 口 (21— 28 腳 )： P3 口是一 個帶內(nèi) 部上接 電阻 的 8位準 雙向 埠。 P2 口 (21— 28 腳 )： P2口是一 個帶內(nèi) 部上接 電阻 的 8位準 雙向 埠。 P1 口 (1— 8腳 )： P1 口是一 個帶 上拉 電阻 的 8位準 雙向 I/O端口每一 位能驅(qū)動 (吸收 成輸 出 電 流 )4 個 LS 型 TTL 負載 。作 為 漏極 八路的 輸出端口，每次 能驅(qū)動 8 個 Ls 型 TTL 負載 。 當 此 輸 入端保 持兩個 機器周期 (24 個時鐘 振 蕩 周期 )的高 電平時 ，可以完成復(fù)位操作。在 片內(nèi) 它是振 蕩電 路反相放大器的 輸 入端。要 檢 查 單 片機的振 蕩電 路是否正確工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有 脈沖 信 號輸 出。 XTAL 2(18 腳 )：接外部晶體和微 調(diào)電 容的一端。 主要性能 參數(shù) ： （ 1）與 MCS51產(chǎn) 品指令系 統(tǒng) 完全兼容 （ 2） 4K 字 節(jié) 在系 統(tǒng)編 程 （ ISP） Flash 閃 速 內(nèi) 存 （ 3） 1000 次擦 寫 周期 （ 4） 的工作 電壓 范 圍 （ 5）全 靜態(tài) 工作模式： 0Hz— 33MHz （ 6）三 級 程序加 密鎖 （ 7） 256?8字體 內(nèi) 部 RAM （ 8） 32 個 可 編 程 I/O 口 線 （ 9） 3個 16 位 定時 /計數(shù)器 （ 10） 8 個 中 斷 源 第三章 單片機介紹 12 （ 11）全 雙 工串行 UART 通道 （ 12）低功耗 空閑 和掉 電 模式 （ 13）中 斷可從空閑 模 喚醒 系 統(tǒng) （ 14）看 門 狗 （ WDT） 及 雙數(shù) 據(jù)指 針 （ 15）掉 電標識 和快速 編 程特性 （ 16） 靈 活的在系 統(tǒng)編 程（ ISP— 字 節(jié) 或 頁寫 模式） 其 內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu)如 圖 31所示： 圖 31 單片機內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 圖 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 AT89C51 引 腳 功能介 紹 源引 腳 Vcc和 GND Vcc： 電 源 電壓， GND(10 腳 )：接地端。 AT89C51 是美 國ATMEL 公司生 產(chǎn) 的低功耗，高性能 CMOS 8 位 單 片機， 片內(nèi) 含 4kbytes 的 可系 統(tǒng)編 程的 Flash 只 讀 程序 內(nèi) 存，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存 儲 技 術(shù)生 產(chǎn) ，兼 容標 準 8051 指令系 統(tǒng) 及引 腳 。 由此 來 看， 單 片機有 著 微 處 理器所不具 備 的功能，它可 單獨地 完成 現(xiàn) 代 工業(yè)控制所要求的智能化控制功能， 這 是 單 片機最大的特征。要求使用 浮點 和 啟 用函 數(shù)時只 有具 備匯編編程經(jīng)驗 才能 避免生 成龐 大的、效率低的程序， 這 需要考 慮簡單 的算 術(shù)運 算或先算好的查表法。 盡 管懂得 匯編語 言不是你的目的，看懂一些可 幫 助你了解影 響 任何 語 言效率的 51特殊 規(guī) 定。指令系 統(tǒng) 比第一代微 處 理器要 強 一些。 這 種方式可使程序 結(jié) 構(gòu)化 將可變 的 選擇與 特殊操 作組 合在一起的能力，改善了程序的可 讀 性 編 程及程 序調(diào)試時間顯著縮 短， 從 而提高效率提供的 庫 包含 許 多標 準子程序，具有 較強 的 數(shù) 據(jù) 處 理能 將 已 編 好程序可容易的植入新程序，因 為 它具有方便的模 塊 化 編 程技 術(shù) C語 言作 為 一種非常方便的 語 言而得到 廣泛 的支持，C語 言程序本 身并不依 賴于 機器硬件系 統(tǒng) ，基本上不做修改就可根據(jù) 單 片機不同 較快 地移植 過來 。 C 可以 進 行許 多機器 級 函 數(shù) 控制而不用 匯編語 言。 C語 言是一種源于 編寫 UNIX 操作系 統(tǒng) 的 語 言，它是一種 結(jié) 構(gòu) 化語 言，可 產(chǎn)生 壓縮 代 碼 。但 對 51系列， PL/M 不支持復(fù) 雜的 算 術(shù)運 算、 浮點變 量而 無 豐富的庫 函 數(shù) 支持。 PL/M 編譯 器好像 匯編器一樣 可 產(chǎn) 生 緊湊 代 碼 。 PL/M 是 Intel 從 8080 微 處 理器 開始為 其系列 產(chǎn) 品 開發(fā)的編 程 語 言。 BASIC 為簡 化使用 變 量，所有變 量都用 浮點 值。一 個 新 變 量名定 義 之后可在程序中作 變 量使用，非常易 學(xué) ，根據(jù) 解釋 的行可以找到 錯誤而 不是 當 程 序執(zhí) 行完才能 顯現(xiàn) 出 來 。 第三章 單片機介紹 10 以上是 單 片機的基本構(gòu)成， 現(xiàn) 代的 單 片機又加入了 許 多新的功能部件，如模擬 /數(shù) 字 轉(zhuǎn)換 器 （ A/D） 、 數(shù) 字 /模 擬轉(zhuǎn)換 器 （ D/A） 、 溫 度 傳 感器、液晶 （ LCD）驅(qū)動電 路、 電壓監(jiān) 控、看 門 狗 （ WDT） 電 路、低 壓檢測 （ LVD） 電 路等等 單 片機 編 程 語 言介 紹 對 于 51系列 單 片機， 現(xiàn) 有四 種語 言支持，即 匯編 、 PL/M， C 和 BASIC。 定 時 器 /計數(shù)器（ T/C） 單片機內(nèi) 部用于精 確定時 或 對 外部事件 （輸 入信 號 如 脈沖 ） 進 行 計數(shù) ，有的單片機內(nèi) 部有多 個定時 /計數(shù)器 。串行通信有同步和異步之分， 這 可以用硬件或通用串行收 發(fā) 器 件來實現(xiàn) 。 I/O 是 單 片機的重要 資 源，也是衡量 單 片機功能的重要指 針 之一。 并行 輸 入 /輸 出 （ I/O）口 :通常 為獨 立的 雙向 口，任何口既可以用作 輸 入方式，又可以作 輸 出方式，通過軟 件 編 程 來設(shè) 定。 中央 處 理器（ CPU） 是 單 片機的核心 單 元，通常由算 術(shù)邏輯運 算部件 ALU 和控制部件構(gòu)成。最近出 現(xiàn)了 EEPROM 或 FLASH 型的 數(shù) 據(jù)存 儲 器，方便用 戶 存放不 經(jīng) 常改 變 的 數(shù) 據(jù)及其它重要 信息。 隨 機 內(nèi) 存 （ RAM） :用 來 存放程序 運 行 時 的工作 變 量和數(shù) 據(jù)，由于 RAM 的制作 工藝 復(fù) 雜， 價格比 ROM 高得多，所以 單 片機的 內(nèi) 部 RAM非常 寶貴， 通常 僅 有幾十到幾百 個 字 節(jié) 。 Flash 型（ 閃 速型） 單 片南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 機 允許 用 戶 使 用編 程工具或 在線 快速修改程 序 代碼 ，且可反復(fù)使用，故一推出就受到 廣 大用 戶 的 歡 迎。 OTP型（一次可 編 程） 單 片機介于 EPROM 和 ROM 型 單 片機 之間 ，它 允許 用 戶 自己 對 其 編 程，但只能 寫 入一次。具 有 ROM 型（掩膜型） 內(nèi) 存的 單 片機價格最低，它適用于大批量生 產(chǎn)。另一種是采用和 PC機的 馮 .諾 依曼 （ Von Neumann） 類 似的原理， 對 程序和 數(shù) 據(jù)存 儲 器不作 邏輯 上的 區(qū)分，用 來 存放用 戶 程序，可分 為 EPROM、 OTP、 ROM 和 FLASH 等 類 。例如， MCS51系列 單 片機已有 十多年的生命期，如今仍保持 著 上升的 態(tài)勢 就充分 證 明了 這 一點 。 從 INTEL公司于 1971年生 產(chǎn) 第一 顆單 片機 Intel4004開始 ， 開創(chuàng) 了 電 子 應(yīng) 用的“智能化”新 時 代。二十世 紀 ，微 電 子、 IC集成 電 路行 業(yè)發(fā) 展迅速，其中 單 片機行業(yè)的發(fā) 展最引人注目。第三章 單片機介紹 8 第三章 單片機介紹 單 片機 簡 介 單 片機概述 單片 微機 （ SingleChip Microputer） 簡稱單 片機，也有的叫做微 處 理（ MicroProcessor 簡寫 μP ） 或微控制器 （ MicroController 簡寫 μC ） ，通常 統(tǒng)稱 微型 處 理部件 （ Micro Controller Unit 簡寫 MCU） 。本設(shè)計選南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 用 DPCM 壓縮編碼方案 ，雖然壓縮比低一些，但語音的失真較小，背景噪聲亦較小。 （ 6）語音壓縮編碼方式種類比較多。 （ 5） MCU 可以選用 AT89C52，如果選擇 12MHz 的時鐘，則指令周期為 1～ 4μ s。 （ 3）由于采樣頻率為 8kHz，可以選用的 A/D 和 D/A 的型號很多， A/D 可以選用 ADC0804（字長 8bit，轉(zhuǎn)換速率 10kHz）， D/A 可以選用 TLC7528（字長 8bit，建立時間 1μ s）。基本要求中提出帶通濾波器的通帶范圍為： ，由于上下截止頻率之比為 3400/300=2,因此這是一個寬帶濾波器 ,無法用一般的帶通濾波器的設(shè)計方法來實現(xiàn) ,但可以采用低通濾波器級聯(lián)高通濾波器的方法來實現(xiàn)。 （ 1）前置放大器采用雙話筒差分輸入，可有效地降低背景噪聲。但考慮一些其他要求，需要將該語音存儲 /回放系統(tǒng)的細系統(tǒng)級總體框圖做些擴充，如圖 21 所示。分開的多個字系統(tǒng)盡量采用通用的接口，同時需要考慮各個子系統(tǒng)的接 口信號的定義、時序、電壓范圍以及阻抗匹配等問題。 CPU 同時通過程序讀取漢字信息，送入 LED 點陣顯示電路來進行漢字提示。 控制 電路 鍵盤 語音芯片 LED 顯示 揚聲器 揚聲器 電 源 如圖1, 本系統(tǒng)使用8031 作為CPU，由 CPU來控制語音合成芯片TC8830AF，使其工作在 CPU 控制模式下。 圖 23中所示的系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)部分包括了前向和后向模擬通道以及語音存儲與回放模塊。 由于畢業(yè)設(shè)計的主要目的是鞏固大學(xué)學(xué)過的知識， 培養(yǎng)綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識 ,提高學(xué)生獨立 解決問題 的能力， 根據(jù) 課題要求實現(xiàn)功能所， 選擇第一種ADC+MCU+DAC 方案 。 這個方案的系統(tǒng)圖如下： 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 22 方案二系統(tǒng)設(shè)計框圖 方案討論及確定 ADC+MCU+DAC 方案的特點是 應(yīng)用比較靈活，可以實現(xiàn)很多語音壓縮處理等算法。采樣頻率從， 到 ，對音質(zhì)僅有輕 微影響。不分段時外圍線路最簡，也可按最小段長為單位任意組合分段，“最大段數(shù)”芯片提供若干操作模式，大大提高了控制的靈活性。 在錄放操作結(jié)束后，芯片自動進入低功耗節(jié)電模式、功耗僅 。芯片采用 CMOS 技術(shù)，內(nèi)含