【正文】 數(shù)器的仿真 ........................................... 26 KEIL軟件介紹 ................................................... 26 PROTEL軟件簡(jiǎn)介 ................................................. 27 結(jié) 論 .............................................................. 29 目錄 ii 參 考 文 獻(xiàn) ......................................................... 31 致 謝 ............................................................. 33 緒論 1 第 一章 緒 論 本章介紹了本研究課題的背景及意義，闡述了其發(fā)展?fàn)顩r。另外，簡(jiǎn)要說(shuō)明了本文所做的工作。過(guò)硬的技術(shù)也成為眾多生產(chǎn)廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。 現(xiàn)計(jì)數(shù)器的種類(lèi)以增加到：電磁計(jì)數(shù)器、電子計(jì)數(shù)器、機(jī)械計(jì)數(shù)器（拉動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器、按動(dòng)機(jī)械計(jì)數(shù)器、測(cè)長(zhǎng)機(jī)械計(jì)數(shù)器）、液晶計(jì)數(shù)器等。 數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)發(fā)展 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步 單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來(lái)越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器， A/D 轉(zhuǎn)換器， D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口， Watchdog 電路，LCD 控制器等。例如， Infineon 公司的 C 505C， C515C， C167CR， C167CS32FM， 81C90。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)十分有用。有的單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專(zhuān)門(mén)用于變頻控制的脈寬調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有Fujitsu 公司的 MB89850 系列、 MB89860 系列； Motorola 公司的 MC68HC08MR1MR24 等。 特別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核（ TrCore）結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和 DSP 核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，最后一個(gè)是外圍專(zhuān)用集成電路（ ASIC）。把它和傳統(tǒng)單片機(jī)結(jié)合集成大大提高了單片機(jī)的功能。這種單片機(jī)最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP； Hitachi公司的 SH7410， SH7612 等。 現(xiàn)在單片機(jī)的封裝水平已大大提高，隨著貼片工藝的出現(xiàn)，單片機(jī)也大量采用了各種合符貼片工藝的封裝方式出現(xiàn)，以大量減少體積。目前，一般單片機(jī)都可以在 ～ 的條件下工作。 工藝上的進(jìn)步 現(xiàn) 在的單片機(jī)基本上采用 CMOS 技術(shù)，但已經(jīng)大多數(shù)采用了 ?m 以上的光刻工藝，有個(gè)別的公司，如 Motorola 公司則已采用 ?m 甚至是 ?m 技術(shù)。 第一章 緒論 3 以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng) 單片機(jī)的另外一個(gè)名稱(chēng)就是嵌入式微控制器 。要實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備和 Inter 連接，就需要把傳統(tǒng)的 Inter 理論和嵌入式設(shè)備的實(shí)踐都顛倒過(guò)來(lái)。 EmWare 公司提出嵌入式系統(tǒng)入網(wǎng)的方案 EMIT 技術(shù)。 目前，單片機(jī)應(yīng)用中提出了一個(gè)新的問(wèn)題：這就是如何使 8 位、 16位單片機(jī)控制的產(chǎn)品，也即嵌入式產(chǎn)品或設(shè)備能實(shí)現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)互連？ TASKING 公司目前正在為解決這個(gè)問(wèn)題提供了途徑。嵌入互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟 ETI（ embed the Inter Consortium）正在緊密合作，共同開(kāi)發(fā)嵌入式 Inter 的解決方案 。縱觀(guān) 20 年來(lái)單片機(jī)發(fā)展歷程可以看出，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器 (MPU)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā) 展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)，表現(xiàn)出較微處理器更具個(gè)性的發(fā)展趨勢(shì) 。綜觀(guān)單片機(jī)的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場(chǎng)越來(lái)越細(xì)化，充分突出以 “ 單片 ” 解決問(wèn)題，而不像多年前以 MCS51/96 等處理器為中心，外擴(kuò)各種接口構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。M=999的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 4 （ 2）隨著應(yīng)用的復(fù)雜，對(duì)處理器的功能和性能要求不斷提高。 （ 3）產(chǎn)品更新速度快，開(kāi)發(fā)時(shí)間短，希望開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)單、廉價(jià)、功能完善。 （ 4）產(chǎn)品性能穩(wěn)定，可靠性高，既能加密保護(hù)，又能方便升級(jí) 。在這個(gè)設(shè)計(jì)中主要需要解決的問(wèn)題便是如何提高M(jìn)CS51 單片機(jī)的抗干擾能力以及穩(wěn)定性。所以方案一不采用。 方案三 系統(tǒng)采用 8051 為核心的單片機(jī)控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)原理圖中的邏輯控制、主門(mén)、門(mén)控、計(jì)數(shù)的設(shè)計(jì)要求 單片機(jī)計(jì)數(shù)器的方式控制寄存器 TMOD 中的 GATE 位 =1時(shí)，可以很方便的進(jìn)行INT0 引腳的外部輸入信號(hào)的時(shí)間間隔測(cè)量。故 采用方案三。 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn)，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明： 圖 21 8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 第二章 整體設(shè)計(jì)方案 7 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式，即哈佛 (Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 下圖是 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 22?，F(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： MCS51的引腳說(shuō) 明： MCS51系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線(xiàn)兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線(xiàn)兩根， 4組 8位共 32 個(gè) I/O 口，中斷口線(xiàn)與 P3口線(xiàn)復(fù)用。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫(xiě)入 07H，其它專(zhuān)用寄存器被清 “0” 。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。此外， RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。Pin30:ALE/ 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器， ALE 會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。 如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。 在編程時(shí)， EA/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。所以，在數(shù)碼管個(gè)數(shù)較多時(shí)，常采用動(dòng)態(tài)顯示方式。 3個(gè)數(shù)碼管分時(shí)輪流循環(huán)點(diǎn)亮，在同一時(shí)刻只有 1 個(gè)數(shù)碼管點(diǎn)亮，但由于數(shù)碼管具有余輝特性及人眼具有視覺(jué)暫留特性，所以適當(dāng)?shù)剡x取循環(huán)掃描頻率，看上去所有數(shù)碼管是同時(shí)點(diǎn)亮的，察覺(jué)不出閃爍現(xiàn)象。在本任務(wù)中，為了簡(jiǎn)便，字形碼和字位碼都沒(méi)由加驅(qū)動(dòng)電路，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)加驅(qū)動(dòng)電路。 PCD 簡(jiǎn)介M=999的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 PCB（ PrintedCircuitBoard），中文名稱(chēng)為印制電路板，又稱(chēng)印刷電路板、印刷線(xiàn)路板 ,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是置有集成電路和其他電子組件的薄板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者，是低能耗、低污染的，由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱(chēng)為“印刷”電路板。印刷電路板的設(shè) 計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線(xiàn)和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。簡(jiǎn)單的版圖設(shè)計(jì)可以用手工實(shí)現(xiàn)，復(fù)雜的版圖設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ CAD）實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的多層板一般為 4層板或 6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)只出現(xiàn)在其中一面，所以這種 PCB 叫作單面板（ Singlesided）。 雙面板（ DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線(xiàn)，不過(guò)要用上兩面的導(dǎo)線(xiàn)，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。導(dǎo)孔是在 PCB 上，充滿(mǎn)或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線(xiàn)相連接。 多層板（ MultiLayer Boards） 為了增加可以布線(xiàn)的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線(xiàn)板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線(xiàn)層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。不過(guò)因?yàn)檫@類(lèi)計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。 M=999的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 第三章 計(jì)數(shù)器的硬件設(shè)計(jì) 13 第 三章 計(jì)數(shù)器的硬件設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 31 單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng)是由電源、復(fù)位、晶振、 /EA=1 組成，下面介紹一下每一個(gè)組成部分。M=999的計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 圖 32 晶振連接的內(nèi)部、外部方式圖 XTAL1 19 XTAL2 18 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。系統(tǒng)的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)是采用的內(nèi)部方式，即 利用芯片內(nèi)部的振蕩電路。引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容 C1 和 C