【正文】 鐘源的抖動，會引入固有抖動，造成抖動的累積 。 數(shù)?；旌湘i相環(huán)的優(yōu)點是相位誤差、溫度誤差等較小，電路結(jié)構(gòu)較簡 單，且噪聲較小，具有高速低 功耗等優(yōu)越特性。數(shù)模混合鎖相環(huán)主 要用于頻率綜合，時 鐘處理等領(lǐng)域。設(shè)計者們也不斷的提出新的結(jié)構(gòu)和新的分析方法，以滿足不同應(yīng)用的需要。利用 Tanner 軟件進行仿真，并進行版圖的繪制與驗證。它是在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了 CPU、 ROM、 RAM、 I/O 接口、定時器 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件，構(gòu)成了一臺完整的數(shù)字電子計算機。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中 ， STC89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性 好 且 性價比高 的 設(shè)計 方案。 STC 系列單片機功能基本相同，在此以 STC89C51為代表進行簡單介紹。 圖 21 STC89C51單片機封裝引腳圖 STC89C51 有 4 個 8 位可編程并行 I/O 口（ P0、 P P P3）， 1 個全雙工串T2/ T2EX/ RST RXD/ TXD/ INT0/ INT1/ T0/ WR/ RD/ XTAL2 XTAL1 T1/ VSS VCC EA ALE/PROG PSEN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 3111 32 33 34 35 36 37 38 39 40 DIP—40 4 行口， 2 個定時器 /計數(shù)器， 2 個外部中斷輸入口。 VCC： 電源端，接 +5V。在單片機內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi) 振蕩 器。 XTAL2：接外部石英晶體的另外一端。 RST： 該引腳為單片機的上電復(fù)位引腳，高電平有效。 ALE/PROG： 地址鎖存允許。 EA ：為 0 時， 單片機只訪問外部程序存儲器。 P1 口： P1 靜態(tài)通用端口 。 P3 口： P3 雙功能靜態(tài)端口。如： （ RXD）， 為串行輸出口（ TXD）， 為外部中斷 0（ INT0）， 為外部中斷 1（ INT1）， 為定時 /計數(shù)器 0 的外部輸入口（ T0）， 為定時 /計數(shù)器 1 的外部輸入口（ T1）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲器 寫選通（ WR）， 為外部數(shù)據(jù) 存儲器 讀選通（ RD）。兩個定時器都具有定時器和計數(shù)器兩種工作模式，四種工作方式（方式 0、方式 方式 2 和方式 3），其控制字均在相應(yīng)的特殊功能存儲器中，通過對它的特殊功能寄存器編程，用戶可方便地選擇定時器 /計數(shù)器的兩種工作模式和四種工作方式。特殊功能寄存器 TMOD 用于選擇定時器 /計數(shù)器 T T0 的工作模式和工作方式。 TMOD、 TCON這兩個寄存器的內(nèi)容由軟件設(shè)置 [3]。 (2) 工作電壓： ～ 。 (4) 應(yīng)用程序空間 8K 字節(jié) 。 (6) I/O 口有 32 個， P0 口開漏輸出，作為 I/O 口需要上拉； P P P3 口是準雙向 /弱上拉。 (8) 具有看門狗，冷啟動后為關(guān)閉狀態(tài) 。 (10) STC89C51 單片機的抗干擾與抗 EMI 輻射能力 。 12864型的液晶顯示模塊分為帶字庫的和不帶字庫的。不帶字庫的液晶顯示模塊，每個字符要逐個按一定的規(guī)則送出顯示，但掌握一定的使用方法后使用會很方便，可以顯示漢字、字符和圖形。 本次設(shè)計選用 KXM12864J 顯示模塊。它主要采用動態(tài)驅(qū)動原理由行驅(qū)動 — 控制器和列驅(qū)動器兩部分組成了 128（ 列 ） 64（ 行 ） 的全點陣液晶顯示。 1. KXM12864J 的特點 (1) 工作電壓為 ? 5V? 10%， 可自帶驅(qū)動 LCD 所需的負電壓。 (3) 與 CPU 接口采用 5 條位控制總線和 8 位并行數(shù)據(jù)總線輸入輸出，適配M6800系列時序。 6 (5) 簡單的操作指令 。 2. KXM12864J 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) KXM12864J 內(nèi)部 主要包括以下部分：數(shù)據(jù)顯示 RAM(DDRAM)、 I/O 緩沖器（ DB0~DB7） 、輸入寄存器、輸出寄存器、指令寄存器、狀態(tài)字寄存器、 X 地址寄存器、 Y 地址計數(shù)器、 Z 地址計數(shù)器、顯示起始行寄存器、顯示開 /關(guān)觸發(fā)器、復(fù)位端 RES、背光接線 [4]。 圖 21 KXM12864J原理 圖 3. KXM12864J 的軟件應(yīng)用規(guī)則 KXM12864J 的 指令功能 ： (1) 讀狀態(tài)字 狀態(tài)字是 MPU 了解 LCM（液晶顯示模塊）當前狀態(tài)，或 LCM 向 MPU 提供其內(nèi)部狀態(tài)的唯一的信息渠道。 BUSY=1 表示 LCM 正在處理 MPU 發(fā)過來的指令或數(shù)據(jù)。 BUSY=0 表示 LCM 接口控制電路已外于“準備好”狀態(tài)，等待MPU 的訪問。 ON/OFF=1 表示關(guān)顯示狀態(tài)， ON/OFF=0 表示開顯示狀態(tài)。當 RES 為低電平狀態(tài)時， LCM 處于復(fù)位工作狀態(tài)，標志位 RESET=1。 在指令設(shè)置和數(shù)據(jù)讀寫時要注意狀態(tài)字中的 BUSY 標志。因此 MPU 在每次對 LCM 操作之前，都要 7 讀出狀態(tài)字判斷 BUSY 是否為“ 0”。 (2) 顯示開關(guān)設(shè)置 該指令設(shè)置顯示開 /關(guān)觸發(fā)器的狀態(tài)，由此控制顯示數(shù)據(jù)鎖存器的工作方式，從而控制顯示屏上的 顯示狀態(tài)。當 D=1 為開顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器正常工作，顯示屏上呈現(xiàn)所需的顯示效果。當 D=0 為關(guān)顯示設(shè)置，顯示數(shù)據(jù)鎖存器被置零，顯示屏呈不顯示狀態(tài)，但顯示存儲器并沒有被破壞，在狀態(tài)字中 ON/OFF=1。 LCM 通過 CS 的選擇分別具有 64行顯示的管理能力，該指令中 L5～ L0 為顯示起始行的地址，取值在 0～ 3FH（ 1～64 行）范圍內(nèi)，它規(guī)定了顯示屏上最頂一行所對應(yīng)的顯示存儲器的行地址。 (4) 頁面地址設(shè)置 該指令設(shè)置了頁面地址 — X 地址寄存器的內(nèi)容。該指令規(guī)定了以后的讀 /寫操作將在哪一個頁面上進行。 Y 地址計數(shù)器具有自動加一功能，在每一次讀 /寫數(shù)據(jù)后它將自動加一，所以在連續(xù)進行讀 /寫數(shù)據(jù)時， Y 地址計數(shù)器不必每次都設(shè)置一次。 KXM12864J 的 接口時序 ： (1) 寫操作 將 8 位數(shù)據(jù)寫入先前已確定的顯示存儲器的單元內(nèi)。時序如圖 22 所示。時序如圖 23 所示。本設(shè)計中選用列行式。顯示字符，一頁就可以顯示完整一個。 (1) 漢字取模 應(yīng)用 51 單片機工具箱取漢字字模。設(shè)定每個漢 字 大小為 16? 16。 圖 24 漢字 16? 16 點陣圖 9 然后就可以生成 “唐” 字字模， “ 0xFF， 0xFF， 0xBF， 0xBB， 0xD8， 0x1B，0xDB， 0xAB， 0x7A， 0xAB， 0x9A， 0xAB， 0xDA， 0xAB， 0xF2， 0xAB， 0xEA，0xAB， 0xDA， 0xAB， 0x1A， 0xAB， 0xDE， 0xFB， 0xDD， 0x7B， 0xDB， 0xBB，0xD7， 0xAB， 0xDF， 0xF7” 。以字符“ T”為例進行介紹。 首先將字符“ T”寫入 5? 8 的點陣中，如圖 25 所示。 讀出 “ T” 的二進制字模 “ 00000001， 00000001， 01111111， 00000001， 00000001”。 10 3 系統(tǒng)硬件 的設(shè)計 俄羅斯方塊游戲系統(tǒng) 硬件電路的 設(shè) 計 分為 四大模塊 ，分別是單片機最小系統(tǒng)模塊、 LCD 顯示模塊、獨立按鍵模塊 和 聲音模塊。 圖 31 硬件電路整體框圖 1. 單片機最小系統(tǒng)模塊 ，包括電源電路、復(fù)位電路、振蕩電路和下載接口電路。 3. 獨立按鍵模塊 ， 設(shè) 定 六個獨立按鍵進行游戲操作，功能分別 為 左移、右移、快速下移、翻轉(zhuǎn)、變形 、 確定和暫 停，其中確定和暫停功能由一個獨立按鍵來實現(xiàn)。 系統(tǒng)總體設(shè)計電路原理圖見附錄一。下面分模塊進行介紹。一般將 220V 交流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的 5? V 直流電的電路設(shè)計流程是把 單相交流電 經(jīng)過電源變壓器、 單片機 最小系統(tǒng) 顯示模塊 按鍵模塊 PC 機 聲音模塊 11 整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電 [5]，其框圖如圖 32 所示。 本 次 設(shè) 計選擇 USB 供電和外部供電。 圖 33 電源電路圖 1. USB 供電 在很多情況下使用 USB 供電比較方便， 不必攜帶不方便的 AC 適配器 。 所有主機 USB 設(shè)備 （ 如PC 和筆記本電腦 ） 至少可以供出 500mA 電流或每個 USB 插口提供 5 個 “ 單元負載 ” 。自供電 USB 插孔也可以提供 5 個單元負載。 所有USB 設(shè)備 在 連接 主機時 需要主機對其加以識 別。 USB 供電方式，可以選擇比較簡單的電路來實現(xiàn)。最后連接上熔斷器，在電流過大時熔斷器首先被燒壞使主板斷電，可以有效的保護電路主板[6]。外部供電方式，首先需要用電源變壓器將 220V 交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡缓蠼?jīng)過濾波和 7805 穩(wěn)壓后與 USB 供電電路重合。引～220V 50HZ 整流電路 濾波電路 電源變壓 器 穩(wěn)壓電路 +5v 12 腳 2 是接地腳，接直流電源的負極。后面電路與 USB供電電路重合，如圖 33 所示。 圖 34 電源指示燈電路 圖 此電路由一個發(fā)光二極管和一個 1KΩ 的限流電阻構(gòu)成，兩端連接電路板電源的正負極。 振蕩電路的設(shè)計 單片機以晶體振蕩器的振蕩周期為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實用電路中實用較多，本設(shè)計選用內(nèi)部振蕩方式。這個放大器與作為反 饋元件的片外 晶振 一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路 如 圖 35 所示。外接電容 C C3 起穩(wěn)定振蕩頻率，快速起振的作用。在此選用 石英晶體 ，電容使用 30pF。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機將處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)不在執(zhí)行程序。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。 本設(shè)計中選用 上電復(fù)位和 開關(guān) 復(fù)位并存的 復(fù)位方式 ，如圖 36 所示 。當單片機已在運行之中時，按下復(fù)位鍵也能使 RST 持續(xù)一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。 本設(shè)計中選擇 C=30uF，R=10 kΩ。 單片機的復(fù)位操作使單片機進入初始化過程，其中包括使程序計數(shù)器PC=0000H， P0～ P3=FFH， SP=07H，其他寄存器從 0000 H 地址單元開始執(zhí)行 [8]。 表 31 特殊工作寄存器復(fù)位狀態(tài)表 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) A 00H TMOD 00H B 00H TCON 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL0 00H DPL 00H TH1 00H DPH 00H TL1 00H P0~P3 FFH SBUF 不定 IE ***00000B SCON 00H IP 0**00000B PCON 0*******B 值得指出的是，記住 一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對于了解單片機的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。 下載 電路的設(shè)計 本次設(shè)計，軟件程序是通過串行編程方式寫入單片機 Flash 存儲器的，即 ISP編程方式，需要電