【正文】 種單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把 DSP 和微控制器同時(shí)做在一個(gè)片上。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。、封裝及電源電壓的發(fā)展現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。擴(kuò)大電源電壓范圍以及在較低電壓下仍然能工作是今天單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一。而一些廠家，則生產(chǎn)出可以在 ～6V 的條件下工作的單片機(jī)。這些技術(shù)的進(jìn)步大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。目前，把單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)和Inter 連接已是一種趨勢(shì)。為了使復(fù)雜的或簡單的嵌入式設(shè)備，例如單片機(jī)控制的機(jī)床、單片機(jī)控制的門鎖，能切實(shí)可行地和Inter 連接，就要求專門為嵌入式微控制器設(shè)備設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，使嵌入式設(shè)備可以和Inter 相連，并通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進(jìn)行過程控制。這個(gè)技術(shù)包括三個(gè)主要部分：即 emMicro， emGateway 和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。該公司已把 emWare 的EMIT 軟件包和有關(guān)的軟件配套集成，形成一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，向用戶提供開發(fā)方便。 本研究課題的發(fā)展趨勢(shì)自單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)技術(shù)已走過了近 20 年的發(fā)展路程。單片機(jī)的應(yīng)用在后 PC 時(shí)代得到了前所未有的發(fā)展，但對(duì)處理器的綜合性能要求也越來越高。單片機(jī)系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由 DSP、ARM、MIPS 等高性能處理器構(gòu)成） ，在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）以電池供電的應(yīng)用越來越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用鈕扣電池供電，要求系統(tǒng)功耗盡可能低，如手持式儀表、水表、玩具等。既要外設(shè)豐富、功能靈活，又要有一定的運(yùn)算能力，能做一些實(shí)時(shí)算法，而不僅僅做一些簡單的控制。特別是仿真工具要有延續(xù)性，能適應(yīng)多種 MCU，以免重復(fù)投資，增加開發(fā)費(fèi)用。 設(shè)計(jì)研究的要求及主要內(nèi)容應(yīng)解決的問題要求：.：000~999..應(yīng)解決問題：基于單片機(jī)構(gòu)成的產(chǎn)品自動(dòng)計(jì)數(shù)器研究的主要內(nèi)容包括：如果構(gòu)成檢測(cè)電路、MCS51 單片機(jī)用何種方式對(duì)外部計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)顯示控制、LED 顯示驅(qū)動(dòng)模塊的選擇、MCS51 單片機(jī)的擴(kuò)展。第二章 整體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)方案選擇方案一：采用多種數(shù)字邏輯電路來實(shí)現(xiàn)邏輯控制、主門、門控、計(jì)數(shù)單元的設(shè)計(jì)要求，這樣設(shè)計(jì)的電路整體比較復(fù)雜，而且不宜完成發(fā)揮部分的功能要求。方案二：可以采用 FPGA 來實(shí)現(xiàn)邏輯控制、主門、門控、計(jì)數(shù)單元的設(shè)計(jì)要求，并且設(shè)計(jì)方便，但由于對(duì) FPGA 的技術(shù)原理掌握不夠熟練，所以放棄方案二。且單片機(jī)的控制電路很容易實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展，比如語音模塊、測(cè)溫 I2C 模塊、時(shí)鐘模塊、A/D 模塊等。 設(shè)計(jì)原理利用 AT89S51 單片機(jī)來制作一個(gè)手動(dòng)計(jì)數(shù)器，在 AT89S51 單片機(jī)的 管腳接一個(gè)輕觸開關(guān)，作為手動(dòng)計(jì)數(shù)的按鈕，用單片機(jī)的 － 接一個(gè)共陰數(shù)碼管，作為 00－999 計(jì)數(shù)的個(gè)位數(shù)顯示，用單片機(jī)的 － 接一個(gè)共陰數(shù)碼管，作為 00－999 計(jì)數(shù)的十位數(shù)顯示；硬件電路圖如圖 21 所示：圖 21 硬件電路圖系統(tǒng)板上硬件連線1）把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的 －“四路靜態(tài)數(shù)碼顯示模塊”區(qū)域中的任一個(gè) a－h(huán) 端口上；要求：著 a，……。Vcc　40　電源端GND　20　接地端工作電壓為 5V，另有 AT89LV51 工作電壓則是 ,引腳功能一樣。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時(shí)鐘頻率就為 6MHz。電容取 30PF 左右。AT89 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。對(duì)外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。在焊接刷電路板時(shí)，晶體振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容，更好地保證震蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。復(fù)位后P0－P3 口均置 1 引腳表現(xiàn)為高電平，程序計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器 SFR 全部清零。復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式，此電路系統(tǒng)采用的是上電與按鈕復(fù)位電路。復(fù)位操作不會(huì)對(duì)內(nèi)部 RAM 有所影響。作為輸出口時(shí)能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL。校驗(yàn)程序時(shí)輸出指令字節(jié)，要求外接上拉電阻。(2) P1 端口[－] P1 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。(3) P2 端口[－] P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/0 端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。在訪問外部程序和 16 位外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高 8 位地址。(4) P3 端口[－]P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向端口。端口置 1 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻將端口拉到高電平，作輸入用。 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：圖 35 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)。下圖是 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 36圖 36 MCS51 結(jié)構(gòu)圖MCS51 的引腳說明：MCS51 系列單片機(jī)中的 8038051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接DIP 結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4 組 8 位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說明：如圖 37圖 37 雙列直插式封裝引腳圖Pin9:RESET/Vpd 復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。8051 的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位。見下圖 38 為兩種復(fù)位方式和兩種時(shí)鐘方式： 圖 38 復(fù)位方式圖與時(shí)鐘方式圖而訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 端將有一個(gè) 1/6 時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。Pin29: 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào)，PC 的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0 口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/Vpp 程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051 和 8751 單片機(jī)，內(nèi)置有4kB 的程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA 為高電平并且程序地址小于 4kB 時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過 4kB 地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。顯然，對(duì)內(nèi)部無程序存儲(chǔ)器的 8031,EA端必須接地。 PCB 版的介紹PCB（PrintedCircuitBoard） ，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板,簡單的說就是置有集成電路和其他電子組件的薄板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者，是低能耗、低污染的，由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。簡單的版圖設(shè)計(jì)可以用手工實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的版圖設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）實(shí)現(xiàn)。常見的多層板一般為 4層板或 6 層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種 PCB 叫作單面板（Singlesided） 。雙面板（DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。導(dǎo)孔是在 PCB 上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。多層板（MultiLayer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。不過因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。 數(shù)碼管的介紹在本任務(wù)中用 3 位數(shù)碼管顯示當(dāng)前數(shù)值的百，十，個(gè)，由于數(shù)碼管個(gè)數(shù)多，如采用靜態(tài)顯示方式，則占用單片機(jī)的 I/O 口線太多，如果用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的串行移位寄存器工作方式及外接串入并出移位寄存器 74LS164 的方式，則電路復(fù)雜。3 位數(shù)碼管的相同段并聯(lián)在一起，由一個(gè) 6 位 I/O（P1 口）輸出字形碼控制顯示某一字形，每個(gè)數(shù)碼管的公共端由另外一個(gè) I/O 口（P0 口)輸出的