【正文】 與 門 模 塊矩 陣 鍵 盤 模 塊 圖 系統(tǒng)組成及總體框圖 元件簡(jiǎn)介 AT89S52特點(diǎn) 圖 單片機(jī) AT89S52 6 主要性能： ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 ? 8K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz ? 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 八個(gè)中斷源 ? 全雙工 UART 串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 掉電后中斷可喚醒 ? 看門狗定時(shí)器 ? 雙數(shù)據(jù)指針 ? 掉電標(biāo)識(shí)符 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明： VCC：供電電壓。 AT89S52 的功能特性 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。 8 位微控制器 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash。 AT89S52引腳功能介紹 AT89S52 單片機(jī)為 40 引腳芯片，見圖 。 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 對(duì) P0 端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0 不具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P1 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如下表所示。 引腳號(hào)第二功能： T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（ 在系統(tǒng)編程用） 8 P2口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。對(duì) P3 端口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P3 口亦作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如表 所示。 此外， P3口還接收一些用于 FLASH 閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 晶振工作時(shí)， RST腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 如有 必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 EA/VPP—— 外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址 為 0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的指令。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL1， XTAL2接石英晶體振蕩器。 圖 晶 振外接結(jié)構(gòu)引腳圖 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(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇，在本設(shè)計(jì)電路中選用了 12MHz。機(jī)器周期＝ 12時(shí)間周期，如 12MHz的機(jī)器周期為 1微秒。 RST/VPD—— 當(dāng)出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期高電平 時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。如圖 。 （ 3） AT89S52的編程方法 編程前，須按編程模式表設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)；順序如下 ： ① 在地址線上加上要編程單元的地址信號(hào)。 ③ 激活相應(yīng)的控制信號(hào)。 ⑤ 每對(duì) Flash存儲(chǔ)陣列寫入一個(gè)字節(jié)或每寫入一個(gè)程序機(jī)密位，加上一個(gè) ALE/PROG編程脈沖。改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)① — ⑤步驟，直到全部文件編程結(jié)束。它具有體積小，功能多、價(jià)格低、使用方便、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，除了工業(yè)控制，智能化儀表，通訊，家用電器外，在智能化高檔電子玩具產(chǎn)品中也大量采用單片機(jī)芯片作為核心控制部件。 11 74LS08簡(jiǎn)要說明 74LS08為四組 2輸入端與門（正邏輯），其主要電特性的典 型 值如下表 ： ?表 74LS08 主要電特性的典型值 型號(hào) tPLH tphl PD 74LS08 8ns 10ns 17mW 74LS08邏輯圖如下圖 ： 圖 74LS08 邏輯圖 引出端符號(hào) 1A－ 4A 輸入端 1B－ 4B 輸入端 1Y－ 4Y 輸出端 74LS08功能表如下 表 ： 表 74LS08 功能表（ Y=AB） Inputs Output A B Y L L H H L H L H L L L H 極限值： 電源電壓 ???? 7V 輸入電壓 ???? 7V A－ B 間電壓??? 輸出截止態(tài)電壓??? 7V 12 工作環(huán)境溫度 ??? 0~70℃ 存儲(chǔ)溫度 ???? 65~150℃ 推薦工作條件如表 ： 表 推薦工作條件 74LS08 最小 額定 最大 單位 電源電壓 VCC 5 V 輸入高電平電壓 ViH 2 V 輸入低電平電 壓 ViL 0． 8 V 輸出高電平電流 IOH 400 μ A 輸出低電平電 流 IOL 8 mA 靜態(tài)特性（ TA 為工作環(huán)境溫度范圍）如表 ： 表 靜態(tài)特性 參 數(shù) 測(cè) 試 條 件【 1】 最小 最大 單位 V IK輸入嵌位電壓 Vcc=最小 V VOH輸出高電平 電壓 Vcc＝最小， VIH＝ 2V, IOH＝最大 V VOL輸出低電平電壓 Vcc= 最小， VIL=最大 ,IOL=最大 V II最大輸入電壓時(shí)輸入電流 Vcc＝最大 mA I IH輸入高電平電流 Vcc＝最大 20 uA I IL輸入低電平電流 Vcc＝最大 mA I OS輸出短路電流 Vcc＝最大 20 100 mA ICCH輸出高電平時(shí)電源電流 Vcc＝最大 mA ICCL輸出低電平時(shí)電源電流 Vcc＝最大 mA 注 [1]: 測(cè) 試條件中的“最小”和“最大”用推薦工作條件中的相應(yīng)值。 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11條控制指令，豐富的指令可以完成液晶的時(shí)序控制、工作方式式設(shè)置和數(shù)據(jù)顯示等。 圖 LCD 接口電路 表 LCD1602 引腳說明 第 1腳 VSS為地電源 第 2腳 VDD接 5V正電源 第 3腳 V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào) 整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第 5腳 RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 第 6腳 E端為使能端，當(dāng) E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。 第 15～ 16腳 背光陽極和背光陰極。 4 設(shè)計(jì)原理分析 15 設(shè)計(jì)方案的確定 本設(shè)計(jì)需要使用 LCD液晶顯示屏和編碼鍵盤。使用 LCD液晶顯示屏 顯示運(yùn)算結(jié)果。首先對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試 , 當(dāng)模塊調(diào)試成功后，逐一的加入主程序中，最后完成整個(gè)軟件部分的設(shè)計(jì)。 ? P1口：做為輸入口， 與鍵盤連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 為了更好的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)得功能，硬件電路的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下原則： （ 1） 優(yōu)化硬件電路 采用軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法；盡管采用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件系統(tǒng)的功能時(shí)，也許響應(yīng)時(shí)間會(huì)比單純使用硬件時(shí)長，而且還要占用微處理器 (MCU)的時(shí)間；但是，用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能可以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，提高電路的可靠性。 （ 2） 可靠性及抗干擾設(shè)計(jì) 根據(jù)可靠性設(shè)計(jì)理論，系統(tǒng)所用芯片 數(shù)量越少，系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間越長。因此，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是在滿足功能的情況下力爭(zhēng)使用較少數(shù)量的芯片。一次設(shè)計(jì)往往不能完全考慮到系統(tǒng)的各個(gè)方面，系統(tǒng)需要不斷完善以及進(jìn)行功能升級(jí)。對(duì)于本系統(tǒng)而言，就是要求在系統(tǒng)硬件不變的情況下，能夠通過修改軟件程序，完成功能的升級(jí)和擴(kuò)展。計(jì)算器主要由以下一些功能模塊構(gòu)成：非編碼鍵盤模塊、 LCD液晶顯示屏 模塊等。 AT89S52 單片機(jī)與 LCD液晶顯示屏顯示 電路是整個(gè)電路 16 的核心，它們實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。 下圖為總體硬件結(jié)構(gòu)。在下面的闡述中，對(duì) 系統(tǒng)的外圍電路分別予以介紹。 鍵盤電路的設(shè)計(jì) 17 鍵盤可分為兩類：編碼鍵盤和非編碼鍵盤。通用計(jì)算機(jī)使用的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤就是編碼鍵盤。當(dāng)系統(tǒng)功能比較復(fù)雜，按鍵數(shù)量很多時(shí)，采用編碼鍵盤可以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)。 從成本角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用的是非編碼鍵盤。 P0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)端口， ，控制 LCD液晶顯示屏 顯示輸出數(shù)據(jù)。 鍵盤掃描的程序設(shè)計(jì) 鍵盤掃描子程序，首先讀出 P1的低四位，然后讀出 P1口的高四位。然后將鍵如的值轉(zhuǎn)換為 ASCII碼然后就可以軟件來設(shè)置硬件按鍵各個(gè)鍵代表的內(nèi)容。第一次所有行線均輸出低電平，從所有讀入鍵盤信息（列信息）；第二次所有列線均輸出低電平，從所有行 線讀入鍵盤信息（行信息）。 數(shù)字鍵按下則將相應(yīng)的數(shù)字送入數(shù)字緩沖區(qū)；符號(hào)鍵按下則將送入符號(hào)緩沖區(qū)；功能鍵按下則執(zhí)行相應(yīng)的程序；最終進(jìn)行運(yùn)算后，綜合結(jié)果將送入結(jié)果緩沖區(qū)，并在 LCD液晶顯示屏上顯示出來。 19 有 鍵 輸 入 ？數(shù) 字 鍵 ？符 號(hào) 鍵 ？功 能 鍵 ？清 零 ？ 記 憶 ？數(shù) 值 輸 入 ， 送 數(shù)值 緩 沖 區(qū)符 號(hào) 輸 入 ， 送 符號(hào) 緩 沖 區(qū)綜 合 結(jié) 果 送 綜 合緩 沖 區(qū)輸 入 清 零 鍵 ， 送清 零 緩 沖 區(qū)輸 入 記 憶 鍵 ， 送記 憶 緩 沖 區(qū)返 回YYYNNNNYNN 圖 521 中斷服務(wù)程序框圖 通過以上的中斷服務(wù)程序框圖，來編寫其子程序： void keyscan() //鍵盤掃描程序 { uchar temp,uu=0xf7。 for(i=0。i++) {uu=_crol_(uu,1)。 break。 break。 break。而“ case 0xee: key=0。”中，被賦值為“ 0xee”，則是因?yàn)樾行畔⑹?P3口的低四位，若是按鍵按下為“ 0”，則 “ 0”， “ 1”；同時(shí)，列信息是 P3口的高四位，若是按鍵按下為“ 0”，則 “ 0”，“ 1”；由此可得，其被賦值為“ 0xee”。 break。 顯示模塊的程序設(shè)計(jì) 顯示模塊程序首先要對(duì)顯示模塊進(jìn)行初始化；然后控制光標(biāo)的位置；定義液晶顯示的控制端口，用 SBIT指令完成；然后設(shè)置清屏、關(guān)閉顯示、歸位、開顯示、顯示位置的首地址等等。 在考慮主程序編寫之前，先應(yīng)對(duì)計(jì)算器的運(yùn)作流程有一個(gè)大致的了解，之后依次 為依據(jù)畫出大致的流程圖（如圖 541），以便于編寫其主模塊的程序，這樣看來，會(huì)比較清晰、更加方便。 (2) 為防止程序死循環(huán)，軟件中使用了看門狗技術(shù)。 在硬件的制作過程中，我走了很多彎路。后來發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)的要求還有偏差，而后反復(fù)地改了好幾次，浪費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。一開始，本想用匯編語言來編程的，可是當(dāng)編了一部分之后才發(fā)現(xiàn)，用匯編語言來編程的話，相當(dāng)繁復(fù)冗長；之后就想試著用 C語言來編程。在編寫程序的過程中，發(fā)現(xiàn)硬件居然出現(xiàn)了不少問題。 編程時(shí)，已充分使用了結(jié)構(gòu)化的思想。當(dāng)每個(gè)模塊都完成時(shí)，將其功能加到一起就完成了整體的