【正文】 的鎖相電路等。 隨著低價(jià)位 OTP（ One Time Programble）及各種類型片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的發(fā)展，加之處圍接口不斷進(jìn)入片內(nèi)，推動(dòng)了單片機(jī)“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)的集成度將更高、體積將更小、功能將更強(qiáng)。這樣， 80C51 就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為 80C51 系列。專家認(rèn)為，雖然世界上的 MCU 品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明， 80C51 可能最終形成事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn) MCU芯片。它的應(yīng)用遍及各個(gè)領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。機(jī)電一體化產(chǎn)品是指集成機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，具有智能化特征的機(jī)電產(chǎn)品，例如微機(jī)控制的車床、鉆床等。 (3) 單片機(jī)在實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用 單片機(jī)廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中。單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。多機(jī)系統(tǒng)一般由若干臺(tái)功能各異的單片機(jī)組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機(jī)的高可靠性和強(qiáng)抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 7 方法。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)編程，用單片機(jī)設(shè)計(jì)電路，由于使用軟硬件結(jié)合的方式，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試也相對(duì) 方便。我們選擇了第二種方案。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8 個(gè) TTL 邏輯電平。 圖 1 AT89S52 引腳結(jié)構(gòu)圖 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 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 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。對(duì) P2 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。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取部數(shù)據(jù)存 表 1 P1口第二功能 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） 儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 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flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(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： 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，可用來作為外基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 11 部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE操作將無效。否則， ALE 將被微弱拉高。 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存 儲(chǔ)器選通信號(hào)。 EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。這些中斷 如 表 2 所示 每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無 效。 如表 4 所示 ， 位是不可用的。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。 表 2 P3 口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入） TXD（串行輸出） INT0(外部中斷 0) INT1 (外部中斷 1) T0（定時(shí)器 0外部輸入） T1（定時(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)器寫選通 ) 基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 12 定時(shí)器 2 可以被寄存器 T2CON 中的 TF2 和 EXF2 的或邏輯觸發(fā)。實(shí)際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是 TF2 或 EXF2 激活中斷，標(biāo)志位也必須由軟件清 0。它們的值一直到下一個(gè)周期被 電路捕捉下來。 表 3 中斷允許控制寄存器 (IE) (MSB) (LSB) 注 :中斷允許控制位 =1,允許中斷 中斷允許控制位 =0,禁止中斷 表 4 中斷允許控制寄存器 的詳細(xì)說明 EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 符號(hào) 位地址 功能 EA 中斷總允許控制位 .EA= 預(yù)留 ET2 定時(shí)器 2中 斷允許控制位 ES 串行口中斷允許控制位 ET1 定時(shí)器 1中斷允許控制位 EX1 外部中斷 1允許控制位 ET0 定時(shí)器 0中斷允許控制位 EX0 外部中斷 0允許控制位 基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 13 圖 2 中斷源 單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) MCS51 器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器： 如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： AT89S52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。也就是說高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。例如，下面的間接尋址方式中 ， R0 內(nèi)容為0A0H，訪問的是地址 0A0H 的寄存器，而不是 P2 口（它的地址也是 0A0H）。因此，高 128 字節(jié)數(shù)據(jù) RAM也可用于堆?？臻g。復(fù)位的主要功能是把程序計(jì)數(shù)器（ PC）基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 14 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序，同時(shí)復(fù)位操作還對(duì)一些寄存器有影響。其電路 圖 3 所示 . 圖 3 復(fù)位電路 單片機(jī)的時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本系統(tǒng)選用內(nèi)部時(shí)鐘方式， AT89S52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為引腳 XTAL2。電路中的電容的取值通常在20pF～ 30pF 之間，對(duì)外接電容的值沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。 圖 4 時(shí)鐘電路 看門狗定時(shí)器 WDT 是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。 WDT 在默認(rèn)情況下無法工作；為了激活 WDT，戶用必須往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫入 01EH 和 0E1H。WDT 計(jì)時(shí)周期依賴于外部時(shí)鐘頻率。當(dāng) WDT 溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR 引腳一個(gè)高個(gè)電平輸出。當(dāng) WDT 激活后，用戶必須向 WDTRST 寫入 01EH和 0E1H喂狗來避 WDT 溢出。晶振正常工作、 WDT 激活后，每一個(gè)機(jī)器 周期 WDT 都會(huì)增加。 WDT 計(jì)數(shù)器不能讀或?qū)?。為了很好地使?WDT，應(yīng)該在一定時(shí)間內(nèi)周期性寫入那部分代碼，以避免 WDT 復(fù)位。在這種方式下，用戶不必喂狗。通過硬件 復(fù)位退出掉電模式后，用戶就應(yīng)該給 WDT 喂狗，就如同通AT89S52 復(fù)位一樣。中斷應(yīng)持續(xù)拉低很長(zhǎng)一段時(shí)間，使得晶振穩(wěn)定。為了防止 WDT 在中斷保持低電平的時(shí)候復(fù)位器件， WDT 直到中斷拉低后才開始工作。為了確保在離開掉電模式最初的幾個(gè)狀態(tài) WDT 不被溢出，最好在進(jìn)入掉電模式前就復(fù)位 WDT。默認(rèn)狀態(tài)下，在待機(jī)模式下， WDIDLE＝ 0， WDT 繼續(xù)計(jì)數(shù)。 DS1302 的原理及應(yīng)用 DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 DS1302 是美國(guó) 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。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) Vcc1 大于 Vcc2＋ ， Vcc1 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?？刂谱止?jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入 DS1302 中，位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1 表示存取 RAM數(shù)據(jù) 。最低有效位 (位0)如為 0 表示要進(jìn)行寫操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開始輸出 表 6 DS1302 的控制字節(jié) 1 RAM CK____ A4 A3 A2 A1 A0 RAM K___ 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。 圖 5 數(shù)據(jù)讀寫時(shí)序 引腳號(hào) 引腳名稱 功 能 1 Vcc2 主電源 振蕩源 ,外接 32768Hz 晶振 4 GND 地線 5 TST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端 (雙向 ) 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 Voc1 后備電源 基于單片機(jī)數(shù)字時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 18 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 圖 6。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 與 單片機(jī) 的連接僅需要三條線，即 SCLK、 I/O、 RST。 Vcc2 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。 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。該模塊也可以只用 D4D7 作為四位數(shù)據(jù)分兩次傳送。 1602B 引腳說明： 表 7 LCD 液晶顯示器各引腳功能及結(jié)構(gòu) 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 3 VL 對(duì)比度調(diào)節(jié) 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 6 E 模