【正文】 插頭擴(kuò)展各種外圍接 口芯片或接口板。 （ 5）當(dāng) P3 口作為輸入口時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)把 S1 撥碼開(kāi)關(guān)開(kāi)路，如果輸出給數(shù)碼管，將 J4 短路 J6 開(kāi)路，如果用蜂鳴器，將 J6 短路 J4 開(kāi)路。 （ 4） P1 口也可以作為下載程序的輸入口，與專(zhuān)用下載線(xiàn)相連 接通過(guò) PC 機(jī)的并行口可以下載二進(jìn)制碼或十六進(jìn)制碼文件到單片機(jī)的 ROM 中。 （ 2） AT89S51 的 P P P P4 口可用作數(shù)碼管顯示端口，如果用 7 段數(shù)碼管顯示數(shù)字，應(yīng)當(dāng)把電路板上的 J J J J4 短路， J J6 開(kāi)路，使正 5V 電壓加到數(shù)碼管上，數(shù)碼管才能正常工作，否則數(shù)碼管不亮。內(nèi)含 CPU、 ROM、 RAM、 CTC、 INT及 I/O 接口的微控制器，芯片外部還配有復(fù)位電路、振蕩器蜂鳴器按鍵數(shù)碼管及發(fā)光二極管等電路，將這些器件焊接在一塊電路板上，組成的一臺(tái)最簡(jiǎn)單的單片機(jī)控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)硬件組成 圖 31系統(tǒng)框圖 根據(jù)系統(tǒng)框圖和設(shè)計(jì)方案本文硬件電路主要分為五個(gè)部分：第一部分為以AT89S51 單片機(jī)為核心的控制模塊；第 二部分是復(fù)位電路；第三部分位選部分，用以對(duì)顯示部分的選通；第四部分為由 LED 數(shù)碼管和發(fā)光二極管組成的顯示模塊；第五部分是按鍵部分，用來(lái)對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行調(diào)時(shí)；第六部分為電源部分，為系統(tǒng)提供電源如圖 31 所示。 12 第 3 章 數(shù)碼管電子時(shí)鐘硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 利用單片機(jī)（ AT89S51）制作簡(jiǎn)易電子時(shí)鐘，由六個(gè) LED 數(shù)碼管分別顯示小時(shí)十位、小時(shí)個(gè)位、分鐘十位、分鐘個(gè)位、秒鐘十位、秒鐘個(gè)位。 看門(mén)狗定時(shí)器 (WDT)： WDT 是為了解決 CPU 程序運(yùn)行時(shí)可能進(jìn)入混亂或死循環(huán)而設(shè)置，它由一個(gè) 14bit 計(jì)數(shù)器和看門(mén)狗復(fù)位 SFR (WDTRST)構(gòu)成。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： AT89S51 的具有 128 字節(jié)的內(nèi)部 RAM，這 128 字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問(wèn)，堆棧操作可利用間接尋址方式進(jìn)行， 128 字節(jié)均可設(shè)置為堆棧區(qū)空間。在 AT89S51,假如 EA 接至 Vcc(電源 +)，程序首先執(zhí)行地址從 0000HOFFFH （ 4KB）內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，而執(zhí)行地址為 1000HFFFFH (60KB)的外部程序存儲(chǔ)器。 雙時(shí)鐘指針寄存器：為更方便地訪問(wèn) 內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，提供了兩個(gè) 16 位數(shù)據(jù)指針寄存器： DP0 位于 SFR(特殊功能寄存器 )區(qū)塊中的地址 82H, 83H 和 DP1位于地址 84H, 85H，當(dāng) SFR 中的位 DPS=0 選擇 DP0，而 DPS=1 則選擇 DP1。中斷寄存器：各中斷允許控制位于 IE 寄存器， 5 個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)控制位于 IP 寄存器。而寫(xiě)這些地址單元將不能得到預(yù)期的結(jié)果。 如 EA 端為高電平 (接 Vcc 端 )， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器 (地址為 0000HFFFFH), EA 端必須保持低電平 (接地 )。 PSEN：程序儲(chǔ)存允許 (PSEN)輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51由外部程序存儲(chǔ)器取指令 (或數(shù)據(jù) )時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 無(wú)效。如有必要，可通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器（ SFR)區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁正 ALE 操作。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。 RST：當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。P3 口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào) [13]。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流（ In）。 P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如執(zhí)行 MOVX DPTR 指令 )時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)(吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門(mén)電路。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間 P1 收低 8位地址。對(duì)端口寫(xiě)‘ 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。 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線(xiàn)分時(shí)轉(zhuǎn)換地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線(xiàn)復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 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(xiàn)復(fù)用口。 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)， AT89S51 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。掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性 中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng) 全雙工串行 UART 通道 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 全靜態(tài)工作模式： 0Hz33MHz 1000 次擦寫(xiě)周期 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼 :容 它集 Flash 程序存儲(chǔ)器既可在線(xiàn)編程（ ISP)也可 8 用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL 公司的 功能強(qiáng)大，低價(jià)位 AT89S51 單片機(jī)可為您提供許多高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)介，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。在一定的時(shí)期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某 個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面，走的是依存互補(bǔ)，相輔相成、共同發(fā)展的道路 [4]。而 Microchip 公司的PIC 精簡(jiǎn)指令集 (RISC)也有著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，中國(guó)臺(tái)灣的 HOLTEK 公司近年的單片機(jī)產(chǎn)量與日俱增，以其低價(jià)質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。 (3) 主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80S51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國(guó)臺(tái)灣的單片機(jī)。 此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小。 (2) 微型單片化 現(xiàn)在常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ) (RAM)只讀程序存儲(chǔ)器 (ROM)、并行和串行通信接口，中斷系 統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PMW(脈寬調(diào)制電路 )、 WDT(看門(mén)狗 )、有些單片機(jī)將 LCD(液晶 )驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多，功能就越強(qiáng)大。 CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而 CHMOS 則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合?？v觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，大致有： (1) 低功耗 CMOS 化 MCS51 系列的 8031 推出時(shí)的功耗達(dá) 630mW，而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW 左右，隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低，現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制 造商基本都采用了 CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。其生產(chǎn)成本很低 [4]。 專(zhuān)用型單片機(jī)是指用途比較專(zhuān)一，出廠時(shí)程序已經(jīng)一次性固化好，不能再修改的單片機(jī)。 通用型單片機(jī)的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 (5) 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè) 備中的用途亦相當(dāng)廣泛，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 (3) 在家用電器中的應(yīng)用 可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本 上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣讓機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門(mén)，丟無(wú)所不在。 (2) 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。是控制技術(shù)的一次革命，是一座重要的里程碑 [5]。 單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代以前利用復(fù)雜電子線(xiàn)路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專(zhuān)用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。開(kāi)發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件包含可支持開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源及硬件資源。這里的技術(shù)特征包括功 能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。 然而單片機(jī)又不同于單板機(jī)，芯片在沒(méi)有開(kāi)發(fā)前，它只是具備功能極強(qiáng)的超大規(guī)模 集成電路，如果賦予它特定的程序，它便是一個(gè)最小的、完整的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它與單板機(jī)或個(gè)人電腦 (PC 機(jī) )有著本質(zhì)的區(qū)別，單片機(jī)的應(yīng)用屬于芯片級(jí)應(yīng)用，需要用戶(hù)了解單片機(jī)芯片的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)以及其它集成電路應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的理論和技術(shù)，用這樣特定的芯片設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，從而使該芯片具備特定的功能。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù) [4]。只不過(guò)是九十年代中期， INTEL 公司忙著開(kāi)發(fā)他們個(gè)人電腦微處理器，已沒(méi)有足夠的精力繼續(xù)發(fā)展自己創(chuàng)導(dǎo)的單片機(jī)技術(shù)，而由 PHILIPS 等公司繼續(xù)發(fā)展 S5l 系列單片機(jī)。有 8 位、 16 位甚至 32 位機(jī)，但 8 位單片機(jī)仍以它的價(jià)格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開(kāi)發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。 1990 年美國(guó) INTEL 公司推出了 80960 超級(jí) 32 位單片機(jī)引起了計(jì)算機(jī)界的轟動(dòng)，產(chǎn)品相繼投放市場(chǎng)，成為單片機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)重要的里程碑。美國(guó) Microchip 公司發(fā)布了一種完全不兼容 MCS51 的新一代 PIC 系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有 33 條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少用戶(hù)，使人們從 INTEL 的 111 條復(fù)雜指令集中走出來(lái)。 1982 年以后， 16 位單片機(jī)問(wèn)世，代表產(chǎn)品是創(chuàng) INTEL 公司的 MCS96 系列，16 位單片機(jī)比起 8 位機(jī)，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，實(shí)時(shí)處理能力更強(qiáng)，主頻更高，集成度達(dá)到了 12 萬(wàn)只晶體管， RAM 增加到了 232 字節(jié)， ROM 則達(dá)到了 8KB，并且有 8 個(gè)中斷源，同時(shí)配置了多路的 A/D 轉(zhuǎn)換通道，高速的 I/O 處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 20 世紀(jì) 70 年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡(jiǎn)單，一般均把 CPU、 RAM 有的還包括了一些簡(jiǎn)單的 I/O 口集成到芯片上，象 Fairchild 公司就屬于這一類(lèi)型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。 4 第 2 章 單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)概述 單片機(jī)誕生于加世紀(jì) 70 年代，象 Fairchild 公司研制的 F8 單片微型計(jì)算機(jī)。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了 I/O 口，降低了能耗。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。所謂動(dòng)態(tài)顯示就 是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的 I/O 口太多，造成了資源的浪費(fèi) [9]。該方式每一位都需要一個(gè) 8 位輸出口控制。 數(shù)碼管顯示方案 方案一：靜態(tài)顯示。 近年來(lái)， 國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。此外，濕度的標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)難題。用干濕球濕度計(jì)或毛發(fā)濕度計(jì)來(lái)測(cè)量濕度的方法，早已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代科技發(fā)展的需要。 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研、航天等部門(mén)，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境濕度進(jìn)行測(cè)量及控制。 3 除電阻式、電容式濕敏元件之外，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件（利用感濕膜重量的變化來(lái)改變振蕩頻率）、光強(qiáng)型濕敏