【正文】 ........... 26 ................................................................................... 26 第七章 結(jié)束語 ................................................................................................... 27 致謝 ............................................................................................................................ 28 附錄 ............................................................................................................................ 29 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................. 84 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 單片機(jī)知識(shí)簡(jiǎn)介 1 第一章 單片機(jī)知識(shí)簡(jiǎn)介 什么是單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器 CPU（ Central Process Unit），隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM（ Random Access Memtory），只讀存儲(chǔ)器 ROM（ Read Only Memtory），中斷系統(tǒng)，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及 I/O 接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)單片機(jī)具有體積小，價(jià)格低，可靠性高和易于嵌入式應(yīng)用等特點(diǎn)，適合用 作智能儀器儀表和工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)的前端裝置。新的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)在近幾年有了快速的發(fā)展。 ? 體積小，價(jià)格低，易于產(chǎn)品化 每一片單片機(jī)既是一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)，對(duì)于批量的專用場(chǎng)合，一方面可以在眾多的單片機(jī)品種間進(jìn)行匹配選擇，同時(shí)還可以專門進(jìn)行芯片設(shè)計(jì)，使芯片功能與應(yīng)用具有良好和對(duì)應(yīng)關(guān)系。 在現(xiàn)代的各種電子器件中，單片機(jī)具有良好的性能價(jià)格比，這正是單片機(jī)得以廣泛應(yīng)用的重要原因。如各種智能化電氣測(cè)量?jī)x表，智能傳感器等。單片機(jī)在機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。 (3)實(shí)時(shí)工業(yè)控制 單片機(jī)還可以用于各種物理量的采集與控制。在這類系統(tǒng)中，利用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對(duì)象的不同特征采用不同的智能算法，實(shí)現(xiàn)期望的控制指標(biāo)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 (4)分布系統(tǒng)的前端模式 在較復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用分布式控制系統(tǒng)完成大量的分布參數(shù)的采集。系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集方便靈活，成本低廉等一系列有點(diǎn)。另外，交通領(lǐng)域中，汽車，火車，飛機(jī)，航天等均有單片機(jī)的廣泛應(yīng)用。Cpu 在面對(duì)多項(xiàng)任務(wù)，但是由于資源有限，有可能出現(xiàn)資源競(jìng)爭(zhēng)的局面，即多個(gè)任務(wù)來爭(zhēng)奪一個(gè) CPU。采用中斷技術(shù)可以使多項(xiàng)任務(wù)共享一個(gè)資源，所以中斷技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是一種資源共享技術(shù)。 所謂實(shí)時(shí)控制，就是要求計(jì)算機(jī)能及時(shí)地響應(yīng)被控對(duì)象提出的分析，計(jì)算和控制等請(qǐng)求，使被控對(duì)象保持在最佳工作狀態(tài)，以達(dá)到預(yù)定的控制效果。 MCS51 單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 單片機(jī)知識(shí)簡(jiǎn)介 3 單片機(jī) 的控制應(yīng)用中 ,定時(shí)是必不可少的 ,可供選擇的定時(shí)方法有 : (1) 軟件定時(shí) 軟件定時(shí)是靠執(zhí)行一個(gè)循環(huán)程序以進(jìn)行的時(shí)間延遲 .軟件定時(shí)的特點(diǎn)是時(shí)間精確，且不需外加硬件電路。此外，軟件定時(shí)方法在某些情況下無法使用。硬件定時(shí)方法的特點(diǎn)是定時(shí)功能全部由硬件電路完成，不占 CPU 時(shí)間。 (3) 可編程定時(shí)器定時(shí) 這種定時(shí)的方法是對(duì)通過系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。此外，由于采用計(jì)數(shù)方法實(shí)現(xiàn)，因此，可編程定時(shí)器都兼有計(jì)數(shù)的功能，可以對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 MCS－ 51 內(nèi)部就有兩個(gè)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。它們都是 16 位加法計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)，分別由TH0(地址是 8CH)和 TL0（地址是 8AH）及 TH1（地址是 8DH）和 TL1（地址是 8BH）l兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器組成。 計(jì)數(shù)功能 所謂計(jì)數(shù)是指對(duì)外部時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。 MCS－ 51 芯片有 T0 和 T1兩個(gè)信號(hào)的引腳，分別是兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入端。 定時(shí)功能 定時(shí)功能也是通過計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，不過此時(shí)的計(jì)數(shù)脈沖來自單片機(jī)的內(nèi)部，即每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖。焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 單片機(jī)知識(shí)簡(jiǎn)介 4 如果單片機(jī)采用 12MHZ 晶體，則計(jì)數(shù)器頻率為 1Mhz,即每微妙計(jì)數(shù)器加 1。 1． 5 芯片簡(jiǎn)介 AT89S52 單片機(jī)引腳如圖 ： AT89S52 單片機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，其各引腳功能如下： VCC： +5V 電源。 RSTE：復(fù)位信號(hào)。 XTAL1 和 XTAL2：外接晶體引線端。 P0口： P0 口為一個(gè) 8位漏極開路雙向 I/O 口，當(dāng)作輸出口使用時(shí)，必須接上拉電阻才能有高電平輸出；當(dāng)作輸入 圖 AT89s52引腳圖 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 單片機(jī)知識(shí)簡(jiǎn)介 5 口使用時(shí)，必須先向電路中的鎖存器寫入“ 1”，使 FET 截止，以避免鎖存器為“ 0”狀態(tài)時(shí)對(duì)引腳讀入的干擾。 P2 口： P2 口電路比 P1 口電路多了一個(gè)多路轉(zhuǎn)接電路 MUX，這又正好與 P0 口一樣。 P3 口： P3 口特點(diǎn)在于，為適應(yīng)引腳信號(hào)第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯。當(dāng)輸出第二功能信號(hào)時(shí)，該位應(yīng)應(yīng)置“ 1”，使與非門對(duì)第二功能信號(hào)的輸出是暢通的，從而實(shí)現(xiàn)第二功能信號(hào)的輸出，具體第二功能如表 1所示。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背 電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯， 允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。只有在 SCLK為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 SCLK 為時(shí)鐘輸 入端。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK脈沖的下降沿讀出 DS1302 的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7 DS1302 的寄存器 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見 相關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè) 。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 TEA5767概述 TEA5767 是飛利浦公司生產(chǎn)的一款收音機(jī)芯片，很多手機(jī)， MP MP4里的收音機(jī)功能 都是于他實(shí)現(xiàn)的。 圖 TEA5767 基本資料 高靈敏、低噪聲高頻放大器， 收音頻率： ~108MHz，（支持頻率范圍在 76MHz~ 之間的校園收音頻道）， LC 調(diào)諧振蕩器使成本更低， RF AGC 電路 內(nèi)置調(diào)頻中頻選擇 ， I2C 總線控制 內(nèi)置 FM 立體聲解調(diào)器 ， PLL 合成調(diào)諧解碼器 兩個(gè)可編程端口 ，軟靜音， SNC（立體聲噪聲消除） 自適應(yīng)立體聲解碼，自動(dòng)搜索功能 等 待模式，需要一個(gè) 晶體 40 腳 LQFP 封裝 TEA5767 收音原理 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 DS1302， TEA5767 及液晶知識(shí)簡(jiǎn)介 8 TEA5767 內(nèi)置了主頻高達(dá) 75MHZ 的數(shù)字信號(hào)處理器 ， 384KBPS/48KHZ 的MD級(jí)高品質(zhì) MP3 音樂文件回放，加上擁有一般 MP3 播放器難以企及的高保真回放線路（信噪比高達(dá) 95DB， THD 總諧波失真率〈 %〉同時(shí)非常省電。 FM收音功能，這個(gè)功能主要是有 FM 收音模塊來完成。這是一塊性能比較良好的 FM 收音芯片，很多的 MP3 都是用這個(gè)型號(hào)來實(shí)現(xiàn) FM收音功能?？梢燥@示 84 行 161 6 點(diǎn)陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 DS1302， TEA5767 及液晶知識(shí)簡(jiǎn)介 9 圖 LCD 128X64 實(shí)物圖 基本特性 （ 1）、低電源電壓（ VDD:++）（ 2）、顯示分辨率 :12864 點(diǎn) （ 3）、內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字 (簡(jiǎn)繁體可選 ) （ 4）、內(nèi)置 128個(gè) 168 點(diǎn)陣字符 （ 5）、 2MHZ 時(shí)鐘頻率 （ 6）、顯示方式： STN、半透、正顯 （ 7）、驅(qū)動(dòng)方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS （ 8）、視角方向： 6點(diǎn) （ 9）、背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/5— 1/10 （ 10）、通訊方式：串行、并口可選 （ 11）、內(nèi)置 DCDC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （ 12）、無需片選信號(hào)，簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)（ 13）、工作溫度 : 0℃ +55℃ , 存儲(chǔ)溫度 : 20℃ +60℃ 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 總體方案設(shè)計(jì) 10 第三章 總體方案設(shè)計(jì) 數(shù)字鐘是一個(gè)將“年”，“月”，“日”“時(shí)”，“分”，“秒”，“溫度”，“ 星期”顯示于人的視覺器官的計(jì)時(shí)裝置。因此，一個(gè)基本的數(shù)字鐘電路主要有穩(wěn)壓電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、 18b20 單總線電路、 ds1302 時(shí)鐘電路、 LCD12864 控制電路及按鍵電路組成。單片機(jī)讀取時(shí)鐘芯片及溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將時(shí)間和溫度值送給 LCD12864 控制顯示輸出，使時(shí)間及溫度值能被人所直接讀出。 單片機(jī)在常態(tài)時(shí)不斷讀取并刷新時(shí)間及溫度值、不斷掃描按鍵，從而使時(shí)間及溫度正確實(shí)時(shí)更新顯示、按鍵及時(shí)處理爭(zhēng)強(qiáng)人機(jī)交換的實(shí)時(shí)性。程序初始化后 循環(huán)掃描溫度、時(shí) 間、按鍵、顯示為時(shí)間、溫度、 時(shí)顯示及人機(jī)交換的隨時(shí)進(jìn)行提供了保 證。由于主程序在以很快的速度反復(fù)掃描按鍵，為避免一次按鍵被程序多次掃描而造成誤讀故采用松鍵作為單片機(jī)相應(yīng)程序的方式。此時(shí)需要一個(gè)按鍵標(biāo)志位 key_bz，若 key_bz=1 則記錄該建議被按下，下次掃描時(shí)則直接檢查改進(jìn)是否 松開一響應(yīng)并執(zhí)行。 按鍵掃描開始 執(zhí)行按鍵 Key_bz==1 有鍵按下 延時(shí) 有鍵按下 有鍵按下 按鍵已松 Key_bz=1 Key_bz=0 按鍵掃描結(jié)束 開始 初始化 讀取溫度 時(shí)間 讀取頻點(diǎn) 信號(hào)強(qiáng)度 更新顯示 掃描按鍵 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 總體方案設(shè)計(jì) 12 根據(jù)時(shí)鐘芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)繪制一下讀寫流程圖： 圖 根據(jù)溫度傳感芯片 數(shù)據(jù)手冊(cè)繪制一下讀取流 程圖： 圖 讀時(shí)鐘 片選開 寫（讀）地址 讀數(shù)據(jù) 片選關(guān) 結(jié)束 寫時(shí)鐘 片選開 寫（寫）地址 寫數(shù)據(jù) 片選關(guān) 結(jié)束 溫度讀取 芯片復(fù)位 跳過 ROM 溫度轉(zhuǎn)換 芯片復(fù)位 溫度讀取 跳過 ROM 讀取結(jié)束 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 系統(tǒng)的硬件組成 13 第四章 系統(tǒng)的硬件組成 穩(wěn)壓電路： LM780電容。 功放電源優(yōu)化開關(guān)電路：光耦合器， LED,NPN 三極管，模擬單刀雙擲開關(guān)。 單片機(jī)最小系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)、振蕩電路、復(fù)位電路。 按鍵：普通按鍵。 時(shí)鐘芯片： ds130備用電源。 功能：為系統(tǒng)提供時(shí)間數(shù)據(jù)。 功能：為系統(tǒng)提供溫度數(shù)據(jù)。 功能：在單片機(jī)的控制下提供音頻信號(hào)。