【正文】 超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)， 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇。 圖 21 STC89C52RC 引腳圖 STC89C52RC 引腳功能說明如下： VCC（ 40 引腳）：電源電壓 VSS（ 20 引腳）：接地 P0 端口（ ～ ， 39～ 32 引腳）： P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也可以提供低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在 Flash ROM 編程時(shí)， P0 端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。 P1 端口（ ～ ， 1～ 8 引腳）： P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。 P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式） 4 個(gè) TTL 輸入。 P3 端口（ ～ ， 10～ 17 引腳）： P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O端口。對(duì)端口寫入 1時(shí)，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效，用來完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 ALE/PROG———————— (30 引腳） ： PROG————————地址鎖存控制信號(hào) ,ALE 是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 PSEN————————（ 29 引腳）： PSEN————————外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 E——A——/VPP（ 31 引腳）： E——A——訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， E——A——將內(nèi)部鎖定位RESET。在 Flash 編程期間， EA 也接收 12伏 VPP 電壓。 XTAL2（ 18 引腳）：振蕩器反相放大器的輸入端。它是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。多路開關(guān)可選通 8 個(gè) 模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ADC0808 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0～ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 圖 22 ADC0808 管腳圖 1～ 5 和 26～ 28（ IN0～ IN7）： 8 路模擬量輸入端。 22（ ALE）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 7（ EOC）： A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。要求時(shí)鐘頻率不高于 640KHZ。 11（ VCC）：主電源輸入端。 23～ 25（ ADDA、 ADDB、 ADDC）： 3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路。適用于面向總線的三態(tài)輸出。 74HC373 芯片引腳圖及工作原理： 圖 23 74HC373 的引腳圖 OE————： output_enable,輸出使能 ； LE： latch_enable,數(shù)據(jù)鎖存使能 ， latch 是鎖存的意思 ； Dn：第 n 路輸入 數(shù)據(jù) ； Qn：第 n 路輸出數(shù)據(jù) ； D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U17 4 HC 3 7 3硬件設(shè)計(jì) 8 （ 1） 真值表 ， 表示芯片在輸入和其它的情況下的輸出情況。 表 23 74HC373的真值表 Dn LE OE———— Qn H H L H L H L L X L L Qn X X H Z （ 2） 高阻態(tài) ， 就是輸出既不是高電平 ， 也不是低電平 ， 而是高阻抗的狀態(tài) ； 在這種狀態(tài)下 ， 可以多個(gè)芯片并聯(lián)輸出 ； 但是 ,這些芯片中只能有一個(gè)處于非高阻態(tài)狀態(tài) ，否則會(huì)將芯片燒毀。 （ 4） 數(shù)據(jù)緩沖，加強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力。 在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候是這樣做的： ① OE＝ 0； ② 先將數(shù)據(jù)從單片機(jī)的口線上輸出到Dn； ③ 再將 LE 從 010； ④ 這時(shí) ,你所需要輸出的數(shù)據(jù)就鎖存在 Qn 上了 ， 輸入的數(shù)據(jù)在變化也影響不到輸出的數(shù)據(jù)了 ； 實(shí)際上 ， 單片機(jī)現(xiàn)在可以忙著干別的事情 ， 如串行通信、掃描鍵盤 …… 并 行口擴(kuò)展芯片 8255 8255是 Intel 公司生產(chǎn)的可編程并行 I/O 接口芯片，有 3個(gè) 8位并行 I/O 口。其各口功能可由 軟件 選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。 8255作為主機(jī)與外設(shè)的連接芯片，必須提供與主機(jī)相連的 3個(gè) 總線接口 ，即數(shù)據(jù)線、地址線 、控制線接口。由于 8255可編程 ,所以必須具有邏輯控制部分，因而 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為 3個(gè)部分：與 CPU 連接部分、與外設(shè)連接部分、控制部分。 硬件設(shè)計(jì) 9 圖 24 8255 芯片的引腳 圖 各引腳的功能： RESET： 復(fù)位輸入線，當(dāng)該輸入端處于高電平時(shí)，所有內(nèi)部寄存器（包括控制寄存器）均被清除，所有 I/O 口均被置成輸入方式。 WR————： 寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入 引腳 為低跳變沿時(shí) ， 即 WR————產(chǎn)生一個(gè)低脈沖且 C——S——=0時(shí) ,允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入 8255。 8255具有 3個(gè)相互獨(dú)立的輸入 /輸出通道端口，用 +5V 單電源供電，能在以下三種方式下工作。工作于三種方式中的任何一種。不能工作于方式二。端口 C 可以通過工作方式設(shè)定而分成 2個(gè) 4位的端口， 每個(gè) 4位的端口包含一個(gè) 4位的 鎖存器 ，分別與端 口 A 和端口 B 配合使用，可作為 控制信號(hào) 輸出或狀態(tài)信號(hào)輸入端口。 A1A0： 地址選擇線 ， 用來選擇 8255的 PA 口 、 PB 口 、 PC 口和 控制寄存器 。 七段數(shù)碼器 7段數(shù)碼管一般由 8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中由 7個(gè)細(xì)長的發(fā)光二極管組成數(shù)字顯示，另外一個(gè)圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限，但其控制簡(jiǎn)單，使有也方便。 圖 25 八位七段數(shù)碼顯示器 七段數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方法： 發(fā)光二極管（ LED 是一種由磷化鎵（ GaP）等半導(dǎo)體 材料制成的，能直接將電能轉(zhuǎn)變成光能的發(fā)光顯示器件。 7段數(shù)碼管每段的驅(qū)動(dòng)電流和其他單個(gè) LED 發(fā)光二極管一樣，一般 為 5～ 10mA，正向電壓隨發(fā)光材料不同表現(xiàn)為 ～ 不等。 （ 1）靜態(tài)顯示 所謂靜態(tài)顯示， 就是當(dāng)顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地盡可能截止。對(duì)于 51單片機(jī)，可以在并行口上擴(kuò)展多片鎖存 74LS573作為靜態(tài)顯示器接口。 （ 2）動(dòng)態(tài)顯示 所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(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，則控制顯示器公共電位只需一個(gè) 8位 I/O 口（稱為掃描口或字位口），控制各位 LED 顯示器所顯示的字形也需要一個(gè) 8位口（稱為數(shù)據(jù)口或字形口）。 主要模塊的實(shí)現(xiàn)方案 該設(shè)計(jì)主要由五大模塊構(gòu)成： 單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊（實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能），光線接收模塊（用滑動(dòng)變阻器來 等效）， AD 轉(zhuǎn)換模塊，地址鎖存模塊（ 74HC373）， 8255 和 LED顯示模塊（供 16 枚）。 所需的硬件 單片機(jī) STC89C52RC、 ADC0808 元件、 8255 芯片、 74HC373 元件、滑動(dòng)變阻器、發(fā)光二極管、電阻、排阻、 晶振、電源、學(xué)習(xí)用的單片機(jī)最小系統(tǒng)開發(fā)板、晶振 電路 數(shù)碼管顯示 輸出 LED顯示輸出 ADC 采集 單 片 機(jī) 核 心 模 塊 圖 26 系統(tǒng)框圖 硬件設(shè)計(jì) 12 按鈕等。 51單片機(jī)的引腳雖然只有四十，但它有很多的擴(kuò)展功能，根據(jù)各種設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍電路。 51單片機(jī)最小系統(tǒng)的功能主要有：能夠運(yùn)行用戶程序，用戶可以復(fù)位單片機(jī)，具有相對(duì)強(qiáng)大的外部擴(kuò)展等功能。 （ 2） 9 腳為單片機(jī)的復(fù)位引腳；當(dāng)復(fù)位引腳出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高點(diǎn)平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。 單片機(jī)最小系統(tǒng)如 圖 27 所示。將滑動(dòng)變阻器兩個(gè)固定端，一端接上 5V 的直流電源，另外一端接地。此外，還需要將 ADC0808的地址選通端 ADD A， ADD B， ADD C 全部接上 高電平， 表示我們選擇了 IN7 進(jìn)行輸入 。其它的， 如 ALE 地址鎖存信號(hào)接單片機(jī)的 ， START 接上單片機(jī)的 ， EOC 接上單片機(jī)的 ， 輸出允許端 OE 接單片機(jī)的 。 ADC0808 各引腳 連接示意 如圖 28。 其數(shù)據(jù)端 D0～ D7 接上單片機(jī)的 P0 口的 8 位引腳，OE————接地，表示它工作在直通方式。最高位 Q7 接 8255 的片選端 CS————。 圖 29 74HC373 的引腳圖 數(shù)碼管顯示模塊 8 位七段數(shù)碼顯示器有 8 位位選端和 8 位數(shù)據(jù)輸入端。本次設(shè)計(jì)的連法： 8位位選端由 P2 口來進(jìn)行控制， 8 位數(shù)據(jù)輸入端有 P0 口來進(jìn)行控制，顯示的方式是動(dòng)態(tài)掃描顯示法。只要延時(shí)程序設(shè)計(jì)的合理，七段數(shù)碼顯示器就可以穩(wěn)定的顯示。 8255 與 LED 顯示模塊 8255 芯片的連接： D0～ D7 與單片機(jī)的 P0 口相連，用來接收數(shù)據(jù)。地址選通線 A0、 A1 接入 7HC373的 Q0、 Q1。這樣一來 8255 的 4 個(gè)端口的地址就可以算出來了，分別是 PA—0x00， PB—0x01， PC—0x02，控制端 —0x03。 PC 口懸空不用。 P 0 0P 0 1P 0 2P 0 3P 0 4P 0 5P 0 6P 0 7RDWRQ0Q1Q7D034D133D232D331D430D529D628D727RD5WR36A09A18RE S E T35CS6P A 04P A 13P A 22P A 31P A 440P A 539P A 638P A 737P B 018P B 119P B 220P B 321P B 422P B 523P B 624P B 725P C 014P C 115P C 216P C 317P C 413P C 512P C 611P C 710U18 2 5 5 A 圖 210 8255 引腳連接圖 硬件連接及電路圖 本次設(shè)計(jì)是將上述的五個(gè)模塊拼接一起組成一個(gè)系統(tǒng)體系，以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需要的功能。單個(gè)模塊其功能相對(duì)會(huì)比較簡(jiǎn)單 單一，但將一些模塊合理的串接起來就可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜的功硬件設(shè)計(jì) 16 能。 電路總體連接方式： （ 1） ADC0808 的連接方式：轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào) START 接到單片機(jī)的 口，時(shí)鐘信號(hào) CLK 接到 口， ALE 接到單片機(jī)的 口， EOC 接到單片機(jī)的 口， OE 接到單片機(jī)的 口， OUT8～ OUT0 接單片機(jī) ～ ， 使用通道 7 進(jìn)行采集，其余通道接地，表示沒有被使用。通過與 74HC373 的連接，來分離數(shù)據(jù)和地址，采用時(shí)分的輸出方式。當(dāng) LE 為高電平時(shí)， 數(shù)據(jù)從 Dn 輸入到鎖存器；當(dāng) LE 為低電平時(shí)，鎖存器存儲(chǔ) D 輸入上的信息一段就緒時(shí)間直到 LE 的下降沿來臨。 （ 3） 8255 的地址選通端由地址鎖存芯片 74HC373 的 Q0 和 Q1 來控制，而且片選端 CS————也由 Q7 來控制。三個(gè)輸出端口中的 PA、 PB 分別接上 8 枚 LED， PC 口懸空，暫時(shí)不用。 單片 機(jī)核 心控 制模 塊 光敏電阻 AD 采集模塊 七段數(shù)碼顯示器 地址鎖存模塊 8255 及 LED 顯示模塊 圖 211 系統(tǒng)電路概圖 軟件設(shè)計(jì)及仿真 17 3 軟件設(shè)計(jì)及仿真 軟件的總體設(shè)計(jì) 考慮到 Proteus 軟件的仿真模型 LDR(光敏電阻 )的用法較為繁瑣，調(diào)整起來不怎么靈活，光敏電阻的阻值變化要么變化較為緩慢，要么變化劇烈，無法捕捉到有意義的阻值點(diǎn)，無法使實(shí)驗(yàn)的結(jié)果一目了然的體現(xiàn)出來。另外，我們選擇采集滑動(dòng)變阻器的有效電阻兩端的電壓 UR，因?yàn)槿绻杉娏鞯脑挘杉娐肪捅容^容易干擾單片機(jī)系統(tǒng)。初步效果如下： 0UR 1,說明外界光線最強(qiáng)，所有燈都滅掉； 1? UR 2，開 2 個(gè)燈； 2? UR 3，打開 4 個(gè)燈；3? UR