基于51單片機的最小系統(tǒng)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-09-06 07:16本頁面
【正文】 準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。諸如定時自動報警、按時自動打鈴、時間程序自動控制、定時廣播、自動起閉路燈、定時開關(guān)烘箱、通斷動力設(shè)備、甚至各種定時電氣的自動啟用等，所有這些，都是以鐘表數(shù)字化為基礎(chǔ)的。 數(shù)字鐘已成為人們?nèi)粘Ｉ钪校罕夭豢缮俚谋匦杵?，廣泛用于個人家庭以及車站、碼頭、劇場、辦公室等公共場所，給人們的生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂帶來極大的方便。 第二章 整體設(shè)計方案 單片機的選擇 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I/O接口電路等。 單片機經(jīng)過3代的發(fā)展，正朝著多功能、高性能、低電壓、低功耗、低價格、大存儲容量、強I/O功能及較好的結(jié)構(gòu)兼容性方向發(fā)展。比如A/D、PWM、PCA（可編程計數(shù)器陣列）、WDT（監(jiān)視定時器看家狗）、高速I/O口及計數(shù)器的捕獲/比較邏輯等。例如，有的芯片以51內(nèi)核為核心，集成了USB控制器、SMART CARD接口、MP3解碼器、CAN或者I*I*C總線控制器等，LED、LCD或VFD顯示驅(qū)動器也開始集成在8位單片機中。 由于系統(tǒng)資源和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，開始使用高級語言（如C語言）來開發(fā)單片機的程序。低電壓和低功耗 單片機的嵌入式應(yīng)用決定了低電壓和低功耗的特性十分重要。這些特性使得單片機系統(tǒng)可以在更小電源的支持下工作更長的時間。目前世界各大公司為了提高競爭力，在提高單片機性能的同時，十分注意降低其產(chǎn)品的價格。（1）家用電器領(lǐng)域 用單片機控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字控制電路，使家用電器（如洗衣機、空調(diào)、冰箱、微波爐、和電視機等）功能更完善，更加智能化和易于使用。（3）商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域 商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)部分與家用和辦公應(yīng)用系統(tǒng)相似，但更加注重設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。與通用計算機相比，這些系統(tǒng)由于比較封閉，可以更有效地防止病毒和電磁干擾等，可靠性更高。（5）智能儀表與集成智能傳感器 目前在各種電氣測量儀表中普遍采用了單片機應(yīng)用系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量系統(tǒng)，使得測量系統(tǒng)具有存儲、數(shù)據(jù)處理、查詢及聯(lián)網(wǎng)等智能功能。它將傳感器變換后的物理量作進一步的變化和處理，使其成為數(shù)字信號，可以遠距離傳輸并與計算機接口。ProgrammableErasableOnly該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。 中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。圖21單片機8051的內(nèi)部結(jié)構(gòu)程序存儲器(ROM)：8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。下圖是MCS51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：： 圖23 單片機的引腳圖Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8052通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時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)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖4。圖24 上電自動和手動復(fù)位電路圖圖25 內(nèi)部和外部時鐘方式圖 Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。第三章 數(shù)字鐘的硬件設(shè)計 最小系統(tǒng)設(shè)計圖31 單片機最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 單片機的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、/EA=1組成，下面介紹一下每一個組成部分。 圖32 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖XTAL1 19XTAL2 18 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇。系統(tǒng)的時鐘電路設(shè)計是采用的內(nèi)部方式，即利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容C1和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為22μF。3. 復(fù)位 RST 9在振蕩器運行時，有兩個機器周期（24個振蕩周期）以上的高電平出現(xiàn)在此引腿時，將使單片機復(fù)位，只要這個腳保持高電平，51芯片便循環(huán)復(fù)位。當(dāng)復(fù)位腳由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，芯片為ROM的00H處開始運行程序。片內(nèi)復(fù)位電路是復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的S5P2，由復(fù)位電路采樣一次。當(dāng)時鐘頻率選用6MHz時，C取22μF，Rs約為200Ω，Rk約為1K。常用的復(fù)位電路如下圖所示： 圖33 常用復(fù)位電路圖(1) P0端口[] P0
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