【正文】 電對(duì)講機(jī)等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育分廣泛的用途。 單片機(jī)按用途大體上可分為兩大類： 1通用型單片機(jī)； 2專用型單片機(jī)。小到家用電器儀器儀表，大到機(jī)器設(shè)備和整套生產(chǎn)線都可用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。例如電子表里的單片機(jī) 就是其中的一種。 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 現(xiàn)在可以說(shuō)單片機(jī)是百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到犯位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 7 C5l 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。象 80S51 就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )和 CHMOS(互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 )。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝 )越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。所以 80S51 為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山。此外還有MOTOROLA 公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機(jī)。 AT89S51 的功能及簡(jiǎn)介 (8 制單片機(jī)，片內(nèi)含 4K bytes 可系統(tǒng)編程的存儲(chǔ)器 ) AT89S51 是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可系統(tǒng)編程的Flash 只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。 主要性能參數(shù)： 4k 字節(jié)在線系統(tǒng)編程 (ISP) Flash 閃速存儲(chǔ)器 4. 05. 5V 的工作電壓范圍 三級(jí)程序加密鎖 32 個(gè)可編程 I/O 口線 6 個(gè)中斷源 低功耗空閑和掉電模式 看 門狗 (WDT)及雙數(shù)據(jù)指針 靈活的在線系統(tǒng)編程 (ISP 一字節(jié)或頁(yè)寫模式 ) 功能特性概述： AT89S51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線，看門狗（ WDT），兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 引腳功能說(shuō)明： GND：地 作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫‘ 1’可作為高阻抗輸入端用。在 Flash 編程時(shí)， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸 9 收或輸出電流 )4 個(gè) TTL 邏輯門電路。作輸入口使用時(shí)，囚為內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (In)。 對(duì)端口寫‘ 1’，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口 使用時(shí)，囚為內(nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (In)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (如執(zhí)行 MOVX Ri 指令 )時(shí)， P2 口線卜的內(nèi) 容 (也 即特殊功能寄存器（ SFR)區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容 )，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能。 表 21 P3口功能表 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或關(guān)閉該功能。 即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻 10 率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，囚此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。該位置位后，只有一條MOVX 和 MOVC 指令 ALE 才會(huì)被激活。 當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 PSEN 信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。需注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA 端狀態(tài)。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12 V 的編程電壓 Vpp。 XTAL 1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。特殊功能寄存器：特殊功能寄存器的于片內(nèi)的空間分布的這些地址并沒(méi)有全部占用，沒(méi)有占用的地址亦不可使用，讀這些地址將得到一個(gè)隨意的數(shù)值。 用戶應(yīng)在訪問(wèn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)指針寄存器前初始化 DPS 位。電源空閑標(biāo)志：電源空閑標(biāo)志（ POF）在特殊功能寄存器 SFR 中 PCON 的第 4位 (}，電源打開時(shí) POF 置‘ 1’，它可由軟件設(shè)置睡眠狀態(tài)并不為復(fù)位所影響。程序存儲(chǔ)器：如果 EA 引腳接地 (GND)，全部程序均執(zhí)行外部存儲(chǔ)器。 外部復(fù)位時(shí)，WDT 默認(rèn)為關(guān)閉狀態(tài)，要打開 WDT，用戶必須按順序?qū)?01EH 和 0E1H 寫到 11 WDTRST 寄存器（ SFR 地址為 OA6H},當(dāng)啟動(dòng)了 WDT，它會(huì)隨晶體振蕩器在每個(gè)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，除硬件復(fù)位或 WDT 溢出復(fù)位外沒(méi)有其它方法關(guān)閉 WDT，當(dāng) WDT溢出，將使 RSF 引腳輸出高電平的復(fù)位脈沖。定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1：定時(shí)器 0 和 1 都是一個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 6 個(gè) PNP 管（ 9012）分別控制六個(gè)數(shù)碼管的亮滅，兩個(gè)按鍵用于時(shí)間調(diào)整。 顯示部分 控制部分 單片機(jī)（ AT89S51） 按鍵 復(fù)位電路 電源部分直流電源 5V 6 個(gè)七段共陰極數(shù)碼管 顯示秒，分鐘及小時(shí)位 位選部分 6 個(gè) PNP 三極管（ 9012） 13 模塊設(shè)計(jì) 控制部分 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板 [13]是一臺(tái)含有 AT89S51。 （ 1）實(shí)驗(yàn)板的主要組成有 89S5復(fù)位電路、時(shí)鐘電路（最小系統(tǒng)）、外部中斷按鈕、數(shù)碼管、發(fā)光二極管、微動(dòng)開關(guān)、蜂鳴器和撥碼開關(guān)等組成。 （ 3） P0 作為發(fā)光二極管輸出口時(shí)，應(yīng)當(dāng)把 J1 短路環(huán)去掉，數(shù)碼管不供電，將 J5 短路環(huán)插上給發(fā)光二極管供電，發(fā)光二極管才能正常工作。 本電路板中 P3 口即是輸入口又是輸出口，當(dāng)作為輸入口時(shí)，應(yīng)當(dāng)把 J J6短路環(huán)去掉，這時(shí) K K K K4 及 S1 才能正常工作。蜂鳴器連接的是 P3口的 RXD 端，使用蜂鳴器時(shí)，將 J6 短路蜂鳴器才能正常工作。 （ 7） 89S51 的 31 腳為訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器允許端，當(dāng)用外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，31 腳應(yīng)接地，如果訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 31 腳應(yīng)接 5V，即 31 腳為高電平，此電路板接高電平，使用內(nèi)部 ROM。它集 Flash 程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ ISP)也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中， ATMEL公司的功能強(qiáng)大，低價(jià)位 AT89S51 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)介，可 靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。時(shí)鐘電路可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。外部方式的時(shí)鐘電路中， XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器。 本論文根據(jù)實(shí)際需要和簡(jiǎn)便，采用內(nèi)部振蕩方式。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。外接晶體以及電容 C1 和 C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。 外部振蕩電路單片機(jī)必須在 AT89S51 的驅(qū)動(dòng)下才能工作 .在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路 ,只需要外接一個(gè) 振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號(hào)送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元。 15 圖 32控制電路 復(fù)位電路設(shè)計(jì) MCS51 單片機(jī)在 RESET 輸入端出現(xiàn)高電平是實(shí)現(xiàn)復(fù)位和初始化。 CPU 在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位操作，以后每一個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直到 RST 端電平變低。內(nèi)部復(fù)位操作使堆棧指示器 SP為 07H,各端口都為 1（ P0— P3口的內(nèi)容均為 OFFH） ,特殊功能寄存器都復(fù)位為 0，但不影響 RAM 的狀態(tài)。 MCS— 51 復(fù)位電路有兩種：一種是加電自動(dòng)復(fù)位電路，一種是開關(guān)復(fù)位電路。只要 RST 端保持 10ms 以上的高電平就能使 MCS— 51 單片機(jī)有效地復(fù)位。當(dāng)振蕩頻率選用 6MHz 時(shí)， Cr 選 選 1k 便能可靠地實(shí)現(xiàn)加電自動(dòng)復(fù)位。 16 本系統(tǒng)采用開關(guān)復(fù)位方式的復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器 PC＝ 0000H，這表明程序從0000H 地址單元開始執(zhí)行。 A＝ 00H，表明累加器已被清零； PSW＝ 00H，表明選寄存器 0 組為工作寄存器組； SP＝ 07H，表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 07H 字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫入到 08H 單元中； PoP3＝ FFH，表明已向各端口線寫入 1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸；IP＝ 00000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)； IE＝ 0 00000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷； 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。 51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 位選模塊電路設(shè)計(jì) 圖 34位選電路 圖 34 為位選電路，三極管的集電 極接數(shù)碼管的公共端，當(dāng) P2 口對(duì)應(yīng)的引腳輸出高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他個(gè)位的位選線處于關(guān)閉狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，則同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位則是熄滅的。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于 LED 的余輝和人眼的視覺(jué)暫留作用，只要每位 顯示間隔足夠短，則可以造成多位同時(shí)亮的假象，達(dá)到同時(shí)顯示的效果。 該模塊由共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示電子鐘信號(hào)的具體路數(shù)的， 6 個(gè)引腳分別與單片機(jī) 6 個(gè)輸出口連接，根據(jù)單片機(jī)引腳與數(shù)碼管的連接關(guān)系，可以列出顯示不同數(shù)字的段選碼，從而準(zhǔn)確顯示出時(shí)間。 發(fā)光顯示器是由若干個(gè)發(fā)光二極管 組成的，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆劃發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。當(dāng)位數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的 I/O 太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示方法。顯示器的點(diǎn)亮即跟點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也跟點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)I/O 口（稱為掃描口），控制各位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口（稱為段數(shù)據(jù)口） 圖 35顯示數(shù)碼管 19 按鍵部分 圖 36按鍵電路 圖 36 是按鍵電路，通過(guò)按鍵來(lái)控制輸入端口程序的輸入，以此來(lái)對(duì)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 電源部分 圖 37電源電路 如圖 37 所示，從外部引入 5V 的直流電，為單片機(jī)、復(fù)位電路提供電源。有的電子設(shè)備對(duì)電源的質(zhì)量要求很高，所以有時(shí)還需要再增加一個(gè)穩(wěn)壓電路 。 功能介紹： 顯示 XX XX XX 時(shí)間 時(shí)間可調(diào)：調(diào)整鍵（ K2）按下時(shí)，分鐘位上加一；調(diào)整鍵（ K3）按下時(shí)小時(shí) 23 位上加一。檢查無(wú)誤后插上 AT89S51 并載入簡(jiǎn)易的程序，觀察電路是否能協(xié)同工作。上電運(yùn)行時(shí)，數(shù)碼管開始顯示 00 00 00， 時(shí)鐘開始走時(shí)。 24 參考文獻(xiàn) [1] 于海生 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M] ．清華大學(xué)出版社， 20206:126140. 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