【正文】 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。 芯片擦除整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 空閑節(jié)電模式 AT89C51有兩種可用軟件編程的省電模式，它們是空閑模式和掉電工作模式。PD是掉電模式，當(dāng)PD=1時，激活掉電工作模式，單片機(jī)進(jìn)入掉電工作狀態(tài)，IDL是空閑等待狀態(tài)，當(dāng)IDL=1時，激活空閑工作模式，單片機(jī)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，如需同時進(jìn)入兩種工作模式，即PD和IDL同時為1，則先激活掉電工作模式。此時，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。終止空閑工作模式的方法有兩種其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，IDL（）被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。其二是通過硬件復(fù)位也可以將空閑工作模式終止。為了避免對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令的后一條指令不應(yīng)是一條對端口或者外部存儲器的寫入指令。推出掉電模式的唯一方法是硬件復(fù)位?？臻e和掉電模式外部引腳狀態(tài)如表23所示表23 外部引腳狀態(tài)表模式空閑模式空閑模式掉電模式掉電模式程序存儲器內(nèi)部外部內(nèi)部外部ALE1100/PROG1100P0數(shù)據(jù)浮空數(shù)據(jù)浮空P1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P3浮空浮空數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 程序儲存器的加密AT89C51可使用對芯片上的三個加密位LBLBLB3[2]進(jìn)行編程（P）或者不進(jìn)行編程（U）。 AT89C51的極限參數(shù)表24 極限參數(shù)表 顯示器及其接口顯示器是最常用的輸出設(shè)備，其種類繁多，但在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計中最常用的是發(fā)光二極管顯示器（LED）和液晶顯示器（LCD）兩種。發(fā)光二極管LED，組成的顯示屏，每個點(diǎn)都是一個或多個發(fā)光二極管，通過控制電路控制二極管的亮與滅來控制點(diǎn)的發(fā)光，從而使整個大屏幕顯示圖案。液晶顯示器分很多種類，按顯示方式可分為段式，行點(diǎn)陣式和全點(diǎn)陣式。兩者之間的區(qū)別：（1）二極本身發(fā)光， 液晶本身不發(fā)光，只是透射光。液晶成本較高，面積無法做得很大，但圖像質(zhì)量很好，適合做顯示器。（4）二極管圖像刷新率低，液晶的高 二者的檔次相差比較大，一般來講在一些圖像簡單，對成本控制較嚴(yán)格的場合，用二極管，比如商場、銀行等服務(wù)部門的電子提示窗，街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗；而液晶一般都是作計算機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等對圖像質(zhì)量要求高的場合。下圖為典型的數(shù)碼管：圖23 7段LED數(shù)碼管如上圖，LED顯示器又稱為數(shù)碼管，LED顯示器由8個發(fā)光二極管組成。LEDD顯示器有兩種不同的形式：一種是8個發(fā)光二極管的陽極都連在一起的，稱之為共陽極LED顯示器；另一種是8個發(fā)光二極管的陰極都連在一起的，稱之為共陰極LED顯示器。圖24 共陰與共陽極LED顯示器LED顯示器可分為共陽和共陰兩種結(jié)構(gòu)，如上圖所示。即把8個發(fā)光二極管陰極連在一起。比如我們現(xiàn)在要顯示數(shù)字“3”，則只要在對應(yīng)的a、b、c、d、g段送入高電平，在其他端送入低電平即可，點(diǎn)亮為“3”。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。例如，對于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，顯示器顯示P字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。表26列出了共陽極與共陰極LED顯示器顯示數(shù)字、字母與顯示代碼之間的對應(yīng)關(guān)系表25 代碼對應(yīng)表顯示字符共陰極段碼共陽極段碼顯示字符共陰極段碼共陽極段碼03FHC087FH80H106HF996FH90H25BHA4A77H88H34FHB0B7CH83H466H99HC39HC656DH92HD5EHA1H67DH82HE79H86H707HF8F71H8EH LED顯示器顯示方式點(diǎn)亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這種電路的優(yōu)點(diǎn)在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點(diǎn)就是占用端口資源較多。圖25 動態(tài)顯示圖所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。圖26 靜態(tài)顯示圖在此電路中，單片機(jī)的P1口用于控制4位LED的段選碼：~~。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。）例如，現(xiàn)在要顯示5678四個數(shù)字，則首先應(yīng)該將“5”的顯示代碼（共陰LED顯示器的顯示代碼為6DH，共陽LED顯示器的顯示代碼為92H），~~（~~，） ~~）時，則可以看到在數(shù)碼管1上顯示的數(shù)字為“5”。用同樣的方法將其余3個數(shù)字“678”送數(shù)碼管2，3，4顯示，于是最后則可以在4位LED顯示器上看到“5678”四個數(shù)字。如下表，即為模擬以上的過程表（以共陰LED設(shè)置顯示代碼，共陽與此相反）。通過實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換有兩種方法：一種是專用硬件譯碼器，另一種是專用軟件譯碼器?，F(xiàn)將兩種方法分別介紹如下：本次設(shè)計采用的是硬件譯碼方式，首先來介紹一下譯碼器。常用的38線譯碼器TTL電路型號有74S1374LS138等，CMOS電路型號是74HC138。表27 功能引腳表輸入輸出使能選擇S1A2A1A0X1XXX111111110XXXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110常見的47線譯碼器，TTL型號是741574S154和74LS154等，CMOS電路是74HC154，兩者功能與引腳圖也完全一樣。例如74LS42，其輸入是由4位二進(jìn)制代碼表示的十進(jìn)制數(shù)（BCD碼），有10條輸出線表示十進(jìn)制數(shù)0~9，稱之為410線譯碼器。目前用的較多的是發(fā)光二極管和液晶顯示器。LED字型以七段顯示器為常見，分為共陽極式與共陰極式接法。共陰極接法LED型號只是將LA換成了LC，其他部分及意義完全一樣。對共陰極數(shù)碼管來說，則為共陰極接地，相應(yīng)的BCD七段譯碼器的輸出驅(qū)動a~g各陽極。若數(shù)碼管為共陽，則選用輸出為低電平有效的顯示譯碼器。驅(qū)動共陽數(shù)碼管的顯示譯碼器有74474LS47和74LS247等。BI=1，正常顯示：BI=0字型消隱。LE為鎖存端，LE=0不鎖存，譯碼器輸出隨輸入BCD碼變化；當(dāng)LE由0變1時，將輸入的BCD碼鎖存。CD40150為CMOS可預(yù)置數(shù)的二一十進(jìn)制加法計數(shù)器。PE為預(yù)置控制端，當(dāng)該端為低電平時，在下一個時鐘的上跳沿將需要預(yù)置的數(shù)據(jù)D0~D3送到計數(shù)器的Q0~Q3端。本次設(shè)計采用專用的帶驅(qū)動器的LED段譯碼器，類似譯碼器種類比較多，如CD4511，MC14495，74LS164等 CD4511芯片介紹在本次設(shè)計中，由于只要求LED顯示器顯示0~~9十個數(shù)字，因此我們選用CD4511為LED顯示器的譯碼芯片。鎖存器的作用是避免在計數(shù)過程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，便于觀察和記錄。譯碼器屬于非時序電路，其輸出狀態(tài)與時鐘無關(guān)，僅取決于輸入的BCD碼。a～g是7段碼輸出端。其中，A~~D為BCD碼輸入端；a~~g是7段輸出；LT為試燈腳；BI為消隱（滅燈）；LT和BI接高電平（電源）；LE端為選通腳，接低電平有效，當(dāng)LT=0時LED數(shù)碼管顯示全亮筆段“8“字，可以檢查數(shù)碼管的質(zhì)量好壞，有無筆段殘缺現(xiàn)象?？紤]到正常工作時不需檢查LED的全亮筆段，不必強(qiáng)迫LED消隱，因此將LT、BI端接UDD。進(jìn)行累計數(shù)譯碼顯示時不需要鎖存功能，LE端可固定接USS。考慮到依次顯示0～。LED的正向壓降UF＝～2V。這表明必須采取限流措施，以免因驅(qū)動電流過大而損壞數(shù)碼管。改變R值，可以調(diào)節(jié)IF，進(jìn)而控制顯示器亮度。舉例說明：假設(shè)設(shè)UDD＝＋5V，IF＝10mA，UOH＝4V，UF＝34V?？蛇x標(biāo)稱阻值為200Ω的1/8W電阻。使用時，只要將CD4511的輸入端與微機(jī)系統(tǒng)輸出端口的某4個數(shù)據(jù)位相連，而CD4511的輸出直接與LED的a~~g相連，便可實(shí)現(xiàn)對BCD的顯示。表28 CD4511邏輯功能表 CD4094芯片介紹在本次設(shè)計的計分電路中，我們使用集成電路CD4094。下圖為CD4094的引腳圖：圖29 CD4094引腳分布圖 74LS21芯片介紹本次設(shè)計中的比分校正電路采用四輸入與門74LS21來實(shí)現(xiàn)。在一個芯片里有兩個相同的單元，其中一個任何一個都是1/2斷口。下表為774HC、74LS系列芯片資料。15/64ALSTTL1015/64LSTTL1815/24 報警器蜂鳴器有兩類3大品種。所有蜂鳴器都有兩種類型：純蜂鳴器和帶驅(qū)動的蜂鳴器，蜂鳴器都是用音頻信號驅(qū)動的，都是交流驅(qū)動。電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、震動膜片以及外殼等組成。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動發(fā)聲。 Protel99軟件介紹本次設(shè)計的原理圖與PCB板仿真及封裝數(shù)據(jù)采用的是一款多功能軟件Protel99。 關(guān)于EDA技術(shù)與Protel99簡要介紹EDA(Electronic Design Automation)是未來技術(shù)發(fā)展不可阻擋的潮流，Protel公司最新推出Protel99SE是開創(chuàng)桌面EDA的新紀(jì)元，它不僅在繪制原理圖、PCB板布局布線等方面功能更加完善，而且為用戶提供了功能強(qiáng)大，使用方便的電路仿真器，它可對所設(shè)計的電路原理圖進(jìn)行模擬、分析、驗證，即時的反映所設(shè)計電路的性能。 Protel99界面及功能簡述本次設(shè)計使用的是軟件Protel99 [3]。它能基于Windows 98/2000/NT環(huán)下的電路原理圖輔助設(shè)計與繪制軟件其功能模塊包括電路原理圖設(shè)計、印制電路圖設(shè)計、電路信號仿真、可編程邏輯器件設(shè)計。新增的層堆棧管理功能，可以設(shè)計32個信號層，16個地電層，16個機(jī)械層。增強(qiáng)的打印功能，可以輕松修改打印設(shè)置控制打印結(jié)果。 PROTEL99設(shè)計電路步驟一般而言，設(shè)計電路板的最基本過程可分為兩大步驟[2]：電路原理圖的設(shè)計；印制電路板的設(shè)計。 圖34 系統(tǒng)構(gòu)成圖本系統(tǒng)采用單片機(jī)AT89C51作為本設(shè)計的核心元件。在本次設(shè)計中，共接入十個七段共陰LED顯示器，其中6個用于計錄甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)，每隊3個LED顯示器分?jǐn)?shù)范圍可達(dá)到0—999分，足夠滿足賽程需要。賽程計時采用倒計時方式。根據(jù)設(shè)計，計時范圍可達(dá)0—99分鐘，也完全滿足賽程的需要。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分?jǐn)?shù)；另外3個則用于完成設(shè)置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。按鍵開關(guān)KK6用來設(shè)置賽程時間。一般比賽時間為40分鐘，所以只需要按K5鍵使數(shù)碼管1顯示“4”，按K6使數(shù)碼管2顯示“0”即可。當(dāng)比賽結(jié)束時，如果由于一些特殊原因需要增加比賽時間，這時增加比賽時間同樣由按鍵KK6來設(shè)置，并且設(shè)置方法與上面所述一眼，但一般情況下只需要按K6鍵來設(shè)置即可，因為加時比賽一般只有幾分鐘而已。這時，如果裁判吹響開始的哨聲時，則應(yīng)立即按下按鍵K7，表示賽程開始，計時顯示則由4500變成4459，4458……一直計時直到計為0000時表示賽程結(jié)束。如果上半場賽程時間沒有到0000時，則此時按下K7鍵，只會暫停比賽，不能交換分?jǐn)?shù)。因此，K7鍵完成三重功能，即：啟動，暫停，比分交換。其中計分是用6個LED顯示器。當(dāng)比賽結(jié)束時，系統(tǒng)會自動發(fā)出10秒鐘報警聲，提示賽程結(jié)束。7段共陰LED顯示數(shù)碼管等電子元件完成顯示設(shè)計在電路上的實(shí)現(xiàn)。本次設(shè)計采用的是靜態(tài)驅(qū)動方式。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開銷小。下面是用PROTEL畫的總體電路圖：圖35 系統(tǒng)總體電路圖 計時電路部分本次設(shè)計要使用到AT89C51單片機(jī)的時鐘振蕩功能。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。諧振器本身對外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度以及溫度的穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦使用30pF，而使用陶瓷諧振器建議選擇40pF。由于外部時鐘信號是通過一個兩分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大低電平持續(xù)時間應(yīng)符合技術(shù)條件以及本次設(shè)計所采用硬件的要求。本次設(shè)計中的計時部分采用的是7段共陰LED顯示數(shù)碼管以及CD4511芯片構(gòu)成。同時，CD4511的輸出直接與