【正文】 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C51 的主要特性 ●與 MCS51 兼容 ●4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ●全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz ●三級(jí)程序存 儲(chǔ)器鎖定 ●128*8 位內(nèi)部 RAM ●32 可編程 I/O 線 ●兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ●5 個(gè)中斷源 ●可編程串行通道 ●低功耗的閑置和掉電模式 ●片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明 4 VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口 當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口也可作為 AT89C51 的一 些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） 5 T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī) 器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 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。 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。它可以對(duì)年、月、日、周、日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。 DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國 DALLAS 公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～ 。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè)318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 引腳功能及結(jié)構(gòu) DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， VCC2 為主電源。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 小于Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc 之前， RST 必須保持低電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說明。 下圖為 DS1302 的引腳功能圖： 2— 3 DS1302 封裝圖 DS1302 的控制字節(jié) DS1302 的控制字如圖 2 所示。位 5 至位 1 指示操作單元的地址 。 數(shù)據(jù)輸入輸出 (I/O) 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入 DS1302，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開始。 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表 1。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。 DS1302 實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的軟硬件 DS1302 與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 DS1302 與 CPU 的連接 實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個(gè) 的晶振即可。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度。 LCD 還可以換成 LED，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內(nèi)含看門狗 (WDT)/時(shí)鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，并有內(nèi)置顯示 RAM， 可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單片機(jī)、 IC 接口。 9 第三章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)整體硬件電路包括，按鍵模塊，振蕩電路，復(fù)位電路， DS1302與單片機(jī)接口電路和顯示電路，下面分別是各個(gè)電路圖。主程序流程圖如圖 41所示。復(fù)位子程序流程圖如圖 42所示。讀溫度子程序流程圖如圖 43所示。數(shù)據(jù)處理子程序流程 圖如圖 44所示。其程序流程見圖 41所示。 15 圖 42 DS1302實(shí)時(shí)時(shí)間流程 圖 LCD12864 流程圖 LCD12864 的驅(qū)動(dòng)是初始化，清屏。關(guān)掉左半屏，打開右半屏，輸入右半屏的內(nèi)容。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的 科技工作者的青睞。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805 HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。 功能特點(diǎn) Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。 2．仿真處理器及其外圍電路 可以仿真 51 系列、 AVR、 PIC、 ARM、等常用主流單片機(jī)。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等， Proteus 建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。Relays G2R 三級(jí)管 Transistors 7 段數(shù)碼管 Optoelectronics 7SEGCOMAN（共陽） 7SEGCOMCAT（共陰） LED 同上 LEDBLUE/GREEN 兩位、四位數(shù)碼管 同上 7SEGMPX2/MPX4 選擇要使用的元件 在 Pick Device 窗口雙擊相應(yīng)元件名稱，即可將元件添加到主界面左側(cè)的列表中 放置元件到繪圖區(qū) 單擊列表中的元件，然后在右側(cè)的繪圖區(qū)單擊，即可將元件 放置到繪圖區(qū)。 移動(dòng)元件 19 右擊選中，然后用左鍵拖動(dòng)。 刪除連線 同刪除元件 繪制電源和地 單擊工具欄上的左起第 8 個(gè)工具（ InterSheet Terminal），左側(cè)工具欄顯示 TERMINALS，可在其 中選擇 POWER 或 GROUND，像放置元件一樣放置到繪圖區(qū)。 （ 2）完善的電路仿真功能（ Prospice） ProSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字 /模擬電路的混合仿真； 超過 27000 個(gè)仿真器件：可以通過內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿真器件， Labcenter 也在不斷地發(fā)布新的仿真器件，還可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件； 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻（使用wav 文件）、指數(shù)信號(hào)、單頻 FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號(hào)輸入； 20 豐富的虛擬儀器： 13 種虛擬儀器，面板操作逼真，如示波 器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓 /電流表、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù)器、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等； 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件（如電機(jī)、顯示器件、按鈕）的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng)； 高級(jí)圖形仿真功能（ ASF）：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析等，還可以進(jìn)行一致性分析； （ 3）獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能（ VSM） 支持主流的 CPU 類型：如 ARM 8051/5 AVR、 PIC10/1 PIC1PIC1 PIC2 dsPIC3 HC1 BasicStamp、 808 MSP430 等， CPU類型隨著版本升級(jí)還在繼續(xù)增加，如即將支持 CORTEX、 DSP 處理器； 支持通用外設(shè)模型：如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM（ COM 口物理接口模型）還可以使仿真電路通過 PC 機(jī)串口和外部電路實(shí) 現(xiàn)雙向異步串行通信； 實(shí)時(shí)仿真：支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C仿真、 MSSP 仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真； 編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶805 AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境（如 IAR、Keil 和 Hitech）結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試； （ 4）實(shí)用的 PCB 設(shè)計(jì)平臺(tái) 原理圖到 PCB 的快速通道： 原理圖設(shè)計(jì)完成后，一鍵便可進(jìn)入 ARES的 PCB 設(shè)計(jì)環(huán)境， 實(shí)現(xiàn)從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)； 先進(jìn)的自動(dòng)布局 /布線功能：支持器件的自動(dòng) /人工布局；支持無網(wǎng)格自動(dòng)布線或人工布線；支持引腳交換 /門交換功能使 PCB 設(shè)計(jì)更為合理； 完整的 PCB 設(shè)計(jì)功能：最多可設(shè)計(jì) 16 個(gè)銅箔層， 2 個(gè)絲印層， 4 個(gè)機(jī)械層（含板邊），靈活的布線策略供用戶設(shè)置，自動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查， 3D 可 21 視化預(yù)覽； 多種輸出格式的支持：可以輸出多種格式文件，包括 Gerber 文件的導(dǎo)入或?qū)С觯憷c其它 PCB 設(shè)計(jì)工具的互轉(zhuǎn)（如 protel）和 PCB 板的設(shè)計(jì)和加工。 2． Proteus 可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。 3．除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外， Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 PROTEUS 是單片機(jī)課堂教學(xué)的先進(jìn)助手。前者可在相當(dāng)程度上得到實(shí)物演示 實(shí)驗(yàn)的效果，后者則是實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到的效果。這在相當(dāng)程度上替代了傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能，例：元器件選擇、電路連接、電路檢測(cè)、電路修改、軟件調(diào)試、運(yùn)行結(jié)果等。由于 PROTEUS提供了實(shí)驗(yàn)室無法相比的大量的元器件庫，提供了修改電路設(shè)計(jì)的靈活 22 性、提供了實(shí)驗(yàn)室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神、創(chuàng)造精神的平臺(tái) 隨著科技的發(fā)展， “計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) ”已成為 許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。 使用 Proteus 軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)，是虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)相結(jié)合的綜合運(yùn)用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及仿真軟件的操作能力；在單片機(jī)課程設(shè)計(jì)和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，我們使用 Proteus 開發(fā)環(huán)境對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，在不需要硬件投入的條件下，學(xué)生普遍反映，對(duì)單片機(jī)的學(xué)習(xí)比單純學(xué)習(xí)書本 知識(shí)更容易接受，更容易提高。因此， Proteus 有較高的推廣利用價(jià)值。 23 第六章 仿真調(diào)試與系統(tǒng)測(cè)試 仿真調(diào)試