【正文】 片機AT89C 單片機的結(jié)構(gòu)框圖如圖 3－ 1 所示。在 AT89C單片機結(jié)構(gòu)中，最顯著的特點是內(nèi)部含有 Flash 存儲器，而在其他方面的結(jié)構(gòu)，則和 Inter 公司的 8051 的結(jié)構(gòu)沒有太大的區(qū)別。在空閑方式中，CPU 停止工作，而 RAM、定時器/計數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。 引腳功能說明AT89C51 引腳圖如圖 3－ 2 所示。VSS：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址的高八位。P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN 信號將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時，/EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。[6] 振蕩器電路的設(shè)計89 系列單片機的內(nèi)部振蕩器電路如圖 3－ 3 所示，由一個單級反相器組成。可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時鐘，只要在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個完整的振蕩信號發(fā)生器，如圖 3－ 5 示，此方法稱為內(nèi)部方式。在組成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，多數(shù)采用圖 3－ 5 所示的方法，這種方式的結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。在圖中給出了外接元件，即外接晶體及電容 C1，C2，并組成并聯(lián)諧振電路。有時，在某些應(yīng)用場合，為了降低成本，晶體振蕩器可用陶瓷振蕩器代替。圖 3－ 3 AT89C51 單片機內(nèi)部振蕩器電路圖 3－ 4 外部時鐘接法XTAL2XTAL1GNDNCCMOS 門外部振蕩信號XTAL1 XTAL289 系列單片機GND內(nèi)部定時VCC /PDRf石英晶體或陶瓷振蕩器C1 C2XTAL2XTAL1內(nèi)部定時/PD400?D1D2Q1RfQ2VCCQ3Q4通常，在單片機中對所使用的振蕩晶體的參數(shù)要求如下：ESR（等效串聯(lián)電阻）：根據(jù)所需頻率按圖 3－ 6 選取。CL（負(fù)載電容）：30pF+3pF。 圖 3－ 6 ESR 與頻率的關(guān)系曲線在本設(shè)計中，采用的是內(nèi)部方式，即如圖 3－ 5 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接一個 12MHZ 的晶振及兩個 47pF 的電容組成。89 系列單片機的復(fù)位信號是從 RST 引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。復(fù)位時序如圖 3－ 7 所示，因外部的復(fù)位信號是與內(nèi)部時鐘異步的，所以在每個機器周期的 S5P2 都對 RST 引腳上的狀態(tài)采樣。在 RST 端電壓變低后，經(jīng)過 12 個機器周期后退出復(fù)位狀態(tài)，重新啟動時鐘，并恢復(fù) ALE 和/PSEN 的狀態(tài)。 圖 3－ 7 內(nèi)部復(fù)位定時時序 手動復(fù)位手動復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端 RST 上加入高電平。當(dāng)人為按下按鈕時，則 VCC 的+5V 電平就會直接加到 RST 端。手動復(fù)位的電路如圖 3－ 8 所示。對于 CMOS 型單片機，由于在 RST 端內(nèi)部有一個下拉電阻，故可將外部電阻去掉，而將外接電容減至 1uF。上電時，Vcc 的上升時間約為 10ms，而振蕩器的起振時間取決于振蕩頻率，如晶振頻率為 10MHz，起振時間為 1ms；晶振頻率為 1MHz，起振時間則為 10ms。另外，在復(fù)位期間，端口引腳處于隨機狀態(tài)，復(fù)位后，系統(tǒng)將端口置為全“1”態(tài)。 圖 3－ 9 上電復(fù)位電路 復(fù)位后寄存器的狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時，內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 3－ 1 所列，即在 SFRS 中，除了端口鎖存器、堆棧指針 SP 和串行口的 SBUF 外，其余的寄存器全部清 0，端口鎖存器的復(fù)位值為 0FFH，堆棧指針值為 07H，SBUF 內(nèi)為不定值。VccAT89C51RST10uF +VccGND 表 3－ 1 各特殊功能寄存器的復(fù)位值專用寄存器 復(fù)位值 專用寄存器 復(fù)位值PC 0000H TCON 00HACC 00H B 00HPSW 00H SP 07HDPTR 0000H P0P3 FFHIP 00000B IE 000000BTMOD 00H TH0 00HTL0 00H TH1 00HTL1 00H SCON 00HSBUF 不定 PCON（ CHMOS） 00000B在本設(shè)計中復(fù)位電路采用的是上電復(fù)位，即如圖 3－ 9 所示。設(shè)計中采用了三端固定正電壓集成穩(wěn)壓器7805，來得到+5V 穩(wěn)定電壓。 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。 78xx 系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有 5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 等規(guī)格，最大輸出電流為 。根據(jù)輸出電流值的不同，選用不同系列的芯片，當(dāng)電[9]流小于 100mA 時，可以選用 78L00 系列；當(dāng)電流在 以內(nèi)時，可選用 78M00 系列；當(dāng)電流在 以內(nèi)，應(yīng)選用 7800 系列的芯片。 127805324V++5V+ 圖 3－ 10 電壓變換電路 脈沖檢測電路的設(shè)計 霍爾器件簡介霍爾器件是一種磁傳感器?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達 um 級） 。按照霍爾器件的功能，可將它們分為霍爾線性器件和霍爾開關(guān)器件。按照被檢測的對象的性質(zhì)，可將它們的應(yīng)用分為直接應(yīng)用和間接應(yīng)用。 工作磁體的設(shè)置用磁場作為被傳感物體的運動和位置信息載體時，一般采用永久磁鋼來產(chǎn)生工作磁場。在空氣隙中，磁感應(yīng)強度會隨距離增加而迅速下降。在計算總有效工作氣隙時，應(yīng)從霍爾片表面算起。 因為霍爾器件需要工作電源，在作運動或位置傳感時，一般令磁體隨被檢測物體運動，將霍爾器件固定在工作系統(tǒng)的適當(dāng)位置，用它去檢測工作磁場，再從檢測結(jié)果中提取被檢信息?；魻栭_關(guān)電路的輸出級一般是一個集電極開路的 NPN 晶體管，其使用規(guī)則和任何一種相似的 NPN 開關(guān)管相同。輸出管導(dǎo)通時，它的輸出端和線路的公共端短路。輸出電流較大時，管子的飽和壓降也會隨之增大，使用者應(yīng)當(dāng)特別注意，僅這個電壓和你要控制的電路的截止電壓（或邏輯“零” ）是兼容的。若在Io 為 20mA（霍爾電路輸出管允許吸入的最大電流） ，發(fā)光二極管的正向壓降VLED=，電源電壓 VCC=5V，所需的負(fù)載電阻器的阻值 ????（） 圖 3－ 11 霍爾開關(guān)與發(fā)光二極管X①②③+5VR .2. 32 光電耦合器簡介光電耦合器是一種電信號的耦合器件，它一般是將發(fā)光二極管和光敏三極管的光路耦合在一起，輸入電信號加于發(fā)光二極管上，輸出信號由光敏三極管取出。速度高、價格低、接口簡單。無觸點且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點，因而在各種電子設(shè)備上得到廣泛的應(yīng)用。光電耦合器的工作過程：光敏三極管的導(dǎo)通與截止，是由發(fā)光二極管所加正向電壓控制的。[10] 脈沖檢測電路的設(shè)計本設(shè)計的關(guān)鍵是對轉(zhuǎn)軸所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)進行計數(shù)，考慮到車輛將在復(fù)雜的環(huán)境中運行，而霍爾元件具有耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕的優(yōu)點，故采用可靠的霍爾元件 DN6848 作為信號采集裝置，再經(jīng)過光電耦合器 4N25輸入給單片機。INT01804N2512342+5V+5VDN68481 3VDD VOUT 圖 3－ 12 脈沖檢測電路 語音輸出電路的設(shè)計. 關(guān)于語音芯片 3 ISD—Winbond 語音芯片概述美國 ISD（Information Storsge Devices）公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)先進的半導(dǎo)體語音芯片的著名廠家和領(lǐng)導(dǎo)者，其開發(fā)的高密度“多級 ”存儲方法稱作“ChipCorder”的專業(yè)技術(shù)，可以在一個存儲單元存儲 256 級的不同電平，即存儲相同信息僅需要用傳統(tǒng)存儲技術(shù) 1/8 的存儲空間。ISD 系列語音芯片有 ISD1100 系列、ISD1200 系列、ISD1400 系列、ISD2500 系列、ISD4000 系列和 ISD5000 系列幾種。ISD1200 系列中有 10s 和 12s 的單片聲音錄放器件 ISD1210 和 ISD1212。ISD1800 系列中有 8s、10s、12s 和 16s 的單片單段聲音錄放器件 ISD1810。ISD4000 系列中有 120s、150s、180s 和 240s 的單片聲音錄放器件ISD400ISD400ISD4003 和 ISD4004。其中 ISD1100 系列、ISD1200 系列和 ISD1400 系列都是獨立使用；ISD2500 系列是手動切換或則與微控制器兼容，放音時可以用邊沿或電平進行觸發(fā)；ISD4000系列、ISD5000 系列都帶有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口。按錄放時間又分ISD400ISD4003 和 ISD4004 三個子系列。這個系列的新片要求用于微處理器或微控制器系列，通過串行外圍接口 SPI 或 Microwire 串行接口進行尋址和控制。1. ISD4004 的主要性能及其特點 （1） 單片實現(xiàn)聲音錄放功能（2） 采用單一 3V 工作電壓（3） 低功耗：典型的錄音工作電流為 25mA 典型的放音工作電流為 15mA典型待機節(jié)能狀態(tài)電流為 1uA （4） 單片錄放時間為 8min、10min、12min 和 16min（5） 高質(zhì)量自然的聲音/音頻回放（6） 自動靜音電路可以在無聲狀態(tài)時消除背景噪音（7） 不需要考慮實現(xiàn)算法（8） 具有微控制器 SPI 或 Microwire 串行接口（9） 可以對多段信息尋址控制（10）可以通過 SPI 或 Microwire 控制寄存器控制功耗（11）語音數(shù)據(jù)斷電不丟失，可以保存 100 年（12）允許反復(fù)錄音 10 萬次（13）片上帶有時鐘源（14）有 PDIP、SOIC 、TSOP 和 CSP 多種封裝形式（15）使用溫度范圍有商業(yè)用擴展型和工業(yè)用兩種可供選擇：——商業(yè)品擴展型：20～+70℃——工業(yè)品：40～+85℃2. 外部引腳及其說明19 NCXCLK1NCNCISD4004ANA IN+SCKJVCCA17212520VSSD612NC18316 NC14NCMISOVSSA2825VCCD157 232410224 RAC26NCNCAMCAP 138/SSMOSIVSSAINT27VSSANCAUDOUT9 NC11NCANA IN圖 3－ 13 ISD4004 引腳圖電源 (VCCA,VCCD)：為使噪聲最小,芯片的模擬和數(shù)字電路使用不同的電源總線,并且分別引到外封裝的不同管腳上,模擬和數(shù)字電源端最好分別走線,盡可能在靠近供電端處相連,而去耦電容應(yīng)盡量靠近器件。同相模擬輸入(ANA IN+)： 這是錄音信號的同相輸入端。單端輸入時,信號由耦合電容輸入,最大幅度為峰峰值 32mV,耦合電容和本端的 3KΩ電阻輸入阻抗決定了芯片頻帶的低端截止頻率。反相模擬輸入(ANA IN)：差分驅(qū)動時,這是錄音信號的反相輸入端。片選(SS)：此端為低,即向該 ISD4004 芯片發(fā)送指令，兩條指令之間為高電平。串行輸出(MISO)：ISD 的串行輸出端。串行時鐘(SCLK)：ISD 的時鐘輸入端,由主控制器產(chǎn)生,用于同步 MOSI 和 MISO的數(shù)據(jù)傳輸。中斷(/INT)：本端為漏極開路輸出。中斷狀態(tài)在下一個 SP