基于51單片機(jī)的彩色光源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　題目：基于51單片機(jī)的彩色光源</p><p><b>　　的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　基于51單片機(jī)的彩色光源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們漸漸追求更高的生活水平，更美觀的生活環(huán)境、娛

2、樂環(huán)境等等，已經(jīng)不僅僅局限于對無色燈光的追求，彩色LED燈也已經(jīng)逐步走入尋常百姓的生活中來。伴隨著科技的發(fā)展，LED的技術(shù)不斷提高，用普通的發(fā)光二極管組成的彩色二極管光源被廣泛應(yīng)用于舞臺燈、廣告燈、電視墻背景燈等各個(gè)方面，并很快在各領(lǐng)域占有一席之地。</p><p>　　本設(shè)計(jì)研究了一款簡單的可調(diào)制彩色光源系統(tǒng)。大家都知道，自然界中的絕大多數(shù)顏色都可以通過R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三原色按照不同的比例合成而來，

3、按照此理論，本設(shè)計(jì)便采用了三種顏色（R、G、B）的LED燈，并通過單片機(jī)設(shè)置的按鍵來控制當(dāng)前三原色各個(gè)燈光的高電平占空比，從而改變?nèi)N顏色燈光的亮暗程度，而將三色燈通過棱鏡合成起來便可以得到任何一種顏色的燈光。彩色光源的設(shè)計(jì)靈感便由此而來。</p><p>　　本文介紹了單片機(jī)的特點(diǎn)和功能，并與按鍵、顯示器LCD組成一個(gè)簡易的可調(diào)制光源系統(tǒng)，在Proteus仿真軟件的基礎(chǔ)上，給出了硬件電路圖，軟件流程圖,主要的程

4、序和實(shí)測結(jié)果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：STC89C52單片機(jī)；顯示器LCD；Proteus仿真軟件；硬件電路。</p><p>　　Design and achieve of 51 MCU of colored</p><p>　　light sources based on</p><p><b>　　ABSTRACT<

5、;/b></p><p>　　With the development of the national economy, people gradually pursuit of higher living standards, more beautiful living environment. Entertainment environment and so on.It has not only limi

6、ted to the pursuit of a colorless light, color LED lights have also been gradually into ordinary people lives.With the continuous improvement of LED technology. Color light-emitting diode ordinary diode light source is w

7、idely used in various aspects of stage lights, advertising lights, TV wall background ligh</p><p>　　The design study of a simple color can be modulated light source system. As we all know, the vast majority

8、natural colors can synthesized by R (red), G (green) and B (blue) primary colors from different proportions according to , according to this theory, the design will be adopted in three colors (R, G, B) of the LED lights,

9、 and through the MCU set button to control the current high level of the duty cycle of the three primary colors of each light to change how light or dark the lights of three</p><p>　　This article describes t

10、he features and functions of the MCU, and with the buttons, LCD display consisting of a simple light source can be modulated system, based on the Proteus simulation software. The hardware circuit, software flow chart, th

11、e main program and the measured results.</p><p>　　Keywords: STC89C52 MCU; a display LCD; Proteus simulation software; hardware circuit.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><

12、;b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1課題背景1</b></p><p>　　1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況及研究意義1</p><p&g

13、t;　　1.2.1國內(nèi)研究狀況1</p><p>　　1.2.2國外研究狀況2</p><p>　　1.3課題的設(shè)計(jì)目的2</p><p>　　1.4課題的主要工作2</p><p><b>　　2 系統(tǒng)概述3</b></p><p>　　2.1 系統(tǒng)目標(biāo)功能3</p>

14、<p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理3</p><p>　　2.3 系統(tǒng)組成4</p><p>　　2.3.1 器件選擇4</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)框架5</p><p>　　3 開發(fā)工具Proteus與Keil7</p><p>　　3.1 Proteus軟件7</p>&

15、lt;p>　　3.1.1 Proteus軟件的特點(diǎn)7</p><p>　　3.1.2 四大功能模塊8</p><p>　　3.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)9</p><p>　　3.1.4 Proteus簡單應(yīng)用9</p><p>　　3.2 Keil軟件10</p><p>　　3.2.1 Ke

16、il軟件簡介10</p><p>　　3.2.2 Keil軟件調(diào)試功能10</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 單片機(jī)介紹12</p><p>　　4.1.1 單片機(jī)的歷史13</p><p>　　4.1.2 STC89C52單片機(jī)13</p><p&g

17、t;　　4.2 LCD1602介紹16</p><p>　　4.2.1 液晶顯示器各種圖形的顯示原理17</p><p>　　4.2.2 1602字符型LCD簡介17</p><p>　　4.3 主電路仿真圖21</p><p>　　5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p><b>　　5.1 概述2

18、2</b></p><p>　　5.2 主程序模塊22</p><p>　　5.3.1 LCD屏顯示流程23</p><p>　　5.3.2 按鍵控制子程序25</p><p>　　5.4 軟件仿真結(jié)果26</p><p><b>　　6 系統(tǒng)測試28</b></p&g

19、t;<p>　　6.1 測試結(jié)果28</p><p>　　6.2 系統(tǒng)改進(jìn)30</p><p><b>　　總結(jié)31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p

20、>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明34</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明35</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，人造光源已經(jīng)從第一代的白熾燈，歷經(jīng)熒光燈和HID，發(fā)展到第四代

21、的LED，人們早已不再局限于對白色光源的追求，由此，彩色光源應(yīng)運(yùn)而生。Light emitting diode，LED（發(fā)光二極管）作為一種新型綠色光源，具有供電電壓低、體積小、效率高、壽命長、環(huán)保、節(jié)能、無輻射及安全可靠等特點(diǎn)，是一種直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光的發(fā)光器件，從一出現(xiàn)就引起了人們廣泛的關(guān)注。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，LED的技術(shù)也不斷提高，用普通的發(fā)光二極管組成的彩色二極管光源被廣泛應(yīng)用于舞臺燈、廣告燈、電視墻背景燈等各個(gè)方面，并

22、很快在各自的領(lǐng)域占有一席之地。正因?yàn)長ED燈具有這么多的優(yōu)點(diǎn)，再加之便宜的價(jià)格，所以在人們的普通生活中的使用已逐步變得很多。</p><p>　　1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況及研究意義</p><p>　　新世紀(jì)逐步進(jìn)入高能耗時(shí)代，人們開始轉(zhuǎn)變懶惰的思維，一方面要面對和適應(yīng)能源緊缺這樣日益嚴(yán)峻的事實(shí)，另一方面開始積極尋找新的替代型能源，并努力建立一種更加節(jié)約和純凈的生活方式。于是，人們開始對L

23、ED投以新奇和注意的眼光，LED作為一種新型綠色光源，未來肯定會被大力發(fā)展，新世紀(jì)也將逐步進(jìn)入以LED綠色光源為代表的新型光源時(shí)代。而且，LED光源的使用時(shí)間比較長，達(dá)到了傳統(tǒng)光源的十倍以上，具有很高的環(huán)保效益，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，可回收沒有污染不含汞元素的冷光源。相比于傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果，LED光源屬于半導(dǎo)體光電產(chǎn)品，成功融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等“高新尖”技術(shù)，所

24、以亦是數(shù)字化的產(chǎn)品，屬于半導(dǎo)體光電器件。并且可以在線編程、無限升級、靈活多變。隨著科技的發(fā)展與人們生活水平的提高，彩色LED燈光受到越來越多的人的青睞。</p><p>　　1.2.1國內(nèi)研究狀況</p><p>　　目前,國內(nèi)LED企業(yè)數(shù)量很多，形成了以長江三角洲、珠江三角洲、閩三角和北方地區(qū)四大產(chǎn)業(yè)集群，各地區(qū)集群都有各自的特點(diǎn)，各個(gè)地區(qū)也都有自己的代表企業(yè)。國內(nèi)LED封裝材料大部分自

25、給自足，我國國內(nèi)的配件的配套能力比較強(qiáng)。除個(gè)別材料外,絕大部分材料均為我國內(nèi)部供給,主要有金絲、硅鋁絲、環(huán)氧樹脂、硅膠、銀膠、導(dǎo)電膠、支架、條帶以及塑封料、封裝模具和工夾具等,已形成一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈。值得一提的是,經(jīng)過多年的發(fā)展,我國LED顯示屏的研究已經(jīng)有了很好的成果,雖然有DAK、Lighthouse、Darco等知名國際顯示屏廠家</p><p>　　的競爭,但是在國內(nèi)市場，國內(nèi)的LED顯示屏廠家還是占據(jù)了

26、大部分的市場份額。</p><p>　　1.2.2國外研究狀況</p><p>　　自1962年，通用電氣公司的尼克·何倫亞克開發(fā)出第一種可實(shí)際應(yīng)用的可見光發(fā)光二極管的時(shí)候起，LED行業(yè)蓬勃發(fā)展，日本Nichia、ToyodaGosei,美國Cree、Lumileds、GelCore、歐洲Orsam等國際廠商代表了LED的最高水平，引領(lǐng)著半導(dǎo)體照明產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1991年日本東

27、芝公司和美國HP公司研制成InGaA1P 620nm橙色超高亮度LED，1992年InGaA1p590nm黃色超高亮度LED實(shí)用化。同年，東芝公司研制InGaA1P 573nm黃綠色超高亮度LED，法向光強(qiáng)達(dá)2cd。1994年日本日亞公司研制成InGaN 450nm藍(lán)(綠)色超高亮度LED。至此，彩色顯示所需的三基色紅、綠、藍(lán)以及橙、黃多種顏色的LED都達(dá)到了坎德拉級的發(fā)光強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了超高亮度化、全色化，使

28、發(fā)光管的戶外全色顯示成為現(xiàn)實(shí)。2012年4月、美國發(fā)光二極管大廠科銳（Cree）推出254 lm/W（流明每瓦）光效再度刷新功率。目前, 很多國家都在研究如何提高LED效率的問題，相信在不久的將來LED的發(fā)光效率將會有很大幅度的提高。</p><p>　　1.3課題的設(shè)計(jì)目的</p><p>　　（1）鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識面，提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決工業(yè)控制的能力。<

29、;/p><p>　?。?）對于自己的需要，查閱相關(guān)的使用手冊及相關(guān)文獻(xiàn)資料的能力，并且提高動手能力，如：焊接、編程、調(diào)試、完成一個(gè)系統(tǒng)等。</p><p>　　（3）通過對課題設(shè)計(jì)方案的分析，熟悉單片機(jī)用系統(tǒng)開發(fā)的過程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟。</p><p>　　1.4課題的主要工作</p><p>　　這款設(shè)計(jì)方案的單片機(jī)采用帶PWM（

30、脈沖寬度調(diào)制）輸出端口的AD型單片機(jī)，通過控制PWM的占空比實(shí)現(xiàn)對R（紅)、G（綠）、B（藍(lán)）三色LED光源的光強(qiáng)度數(shù)字化監(jiān)控，通過調(diào)節(jié)控制R、G、B三色驅(qū)動和顯示多彩的組合光調(diào)制，從而實(shí)現(xiàn)出七彩效果的LED光源。</p><p><b>　　主要包括以下內(nèi)容：</b></p><p>　　(1)完成實(shí)體的硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)的仿真；</p><p&g

31、t;　　(2)焊接硬件工作，其中包括1602屏、LED燈、單片機(jī)及按鍵等，完善系統(tǒng)工程；</p><p>　　(3)寫入程序并進(jìn)行調(diào)試，包括1602屏的驅(qū)動程序編寫；</p><p>　　(4)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　系統(tǒng)需求分析工作是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中重要的一

32、步，也是決定性的一步。系統(tǒng)需求分析是一個(gè)不斷認(rèn)識和逐步細(xì)化的過程，該過程將系統(tǒng)計(jì)劃階段所確定的功能范圍逐步細(xì)化到可詳細(xì)定義的程度。需求分析還是系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，假定在該階段發(fā)現(xiàn)一個(gè)錯(cuò)誤，解決它需要用一小時(shí)的時(shí)間，到設(shè)計(jì)、編程、測試和維護(hù)階段解決，則要花幾倍甚至更多的時(shí)間。因此對于復(fù)雜系統(tǒng)而言，首先要進(jìn)行需求分析。我們應(yīng)該對系統(tǒng)的要求及現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查和了解。</p><p>　　2.1 系統(tǒng)目標(biāo)功能</p&g

33、t;<p>　　從整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，單片機(jī)系統(tǒng)可以分為兩個(gè)部分，分別是硬件部分和軟件部分，硬件部分需要設(shè)計(jì)出控制板的整體電路圖。軟件部分則是硬件器件的驅(qū)動程序以及控制程序的表達(dá)、數(shù)據(jù)處理等。</p><p>　　一般對于一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)來說，它的硬件系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的平臺，系統(tǒng)的運(yùn)行將要在這個(gè)平臺上進(jìn)行，軟件是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)，它要隨時(shí)確保整個(gè)系統(tǒng)處于預(yù)定的工作狀態(tài)中而不出現(xiàn)差錯(cuò)，甚至可以節(jié)約硬件

34、資源。只有充分地了解到單片機(jī)的能力，才不會做出“冗余”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。而采用許多的外圍芯片來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)的功能。這樣做,即增加了系統(tǒng)成本，也可能會降低了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，我們可以在Proteus仿真中進(jìn)行模擬。但是在仿真的過程中存在一些客觀問題，如在Proteus軟件庫中LED燈的亮暗程度變化不夠明顯，于是就采用在單片

35、機(jī)I/O口輸出不同占空比的波形來模仿LED燈的亮暗程度，但是人對于燈光的亮暗程度只是一個(gè)模糊的概念，沒有一個(gè)具體的數(shù)字來說明到底是亮了還是暗了，是亮了多少或暗了多少。采用測光強(qiáng)的器件又過于昂貴，況且設(shè)計(jì)出來之后不需要知道光強(qiáng)，只需合適的光強(qiáng)即可，故本設(shè)計(jì)中沒有購買專業(yè)的感光器件。對于此問題，我們可以通過一個(gè)相對的數(shù)據(jù)來解決。我們可以在設(shè)計(jì)中，給無操作下的光強(qiáng)附上一個(gè)數(shù)字，我們可以假設(shè)光的亮暗程度，從最暗到最亮一共分為100份，我們就可以

36、給可操作的光強(qiáng)賦一個(gè)初始值，再通過按鍵操作和程序的相關(guān)設(shè)計(jì)，數(shù)字增加時(shí)該色的光線就會增強(qiáng)，數(shù)字減少時(shí)，該色的光線就會逐步減弱。</p><p>　　最終確定該系統(tǒng)方案流程：</p><p>　　采集模塊（按鍵，晶振）采集當(dāng)前的輸入信號；</p><p>　　由于按鍵與晶振本身傳遞的就是二進(jìn)制代碼，單片機(jī)無需A/D轉(zhuǎn)換器</p><p>　　便

37、可以直接處理。單片機(jī)將數(shù)字信號處理并輸出；</p><p>　　顯示模塊顯示所當(dāng)前的光強(qiáng)狀態(tài)；</p><p>　　LED燈同時(shí)會有相應(yīng)的變化。</p><p>　　系統(tǒng)整體框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)工作流程圖</p><p><b>　　2.3系統(tǒng)組成</b><

38、;/p><p>　　2.3.1 器件選擇</p><p><b>　　1.主控制器的選擇</b></p><p>　　方案一：采用XC9000系列的FPGA。該現(xiàn)場可編程門陣列具有并行處理能力，并且能快速的響應(yīng)外部的數(shù)字信號，但在數(shù)據(jù)處理方面過于冗雜，而且芯片價(jià)格不菲。 </p><p>　　方案二：采用單片機(jī)作為控制核心，

39、單片機(jī)的數(shù)學(xué)運(yùn)算功能肯定是很強(qiáng)的。并且在程序的相互調(diào)用的方面，更加的方便靈活。單片機(jī)性能穩(wěn)定，適合實(shí)際應(yīng)用。且單片機(jī)技術(shù)發(fā)展較為成熟，價(jià)格便宜。</p><p>　　基于以上分析，采用單片機(jī)控制可更為簡便靈活地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，故擬采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2.顯示模塊的選擇</b></p><p>　　方案一：采用12

40、864液晶模塊顯示實(shí)時(shí)亮暗數(shù)據(jù)，可顯示較多組的數(shù)據(jù)，字體較大，可清晰讀數(shù)，但12864液晶模塊價(jià)格昂貴，接線復(fù)雜，故本設(shè)計(jì)未采用此顯示模塊。</p><p>　　方案二：采用1602液晶模塊顯示實(shí)時(shí)亮暗數(shù)據(jù)，1602液晶的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單便于使用，同時(shí)也能滿足顯示需要，而且價(jià)格遠(yuǎn)低于12864液晶。因此，本方案為首選方案。</p><p>　　綜上所述，顯示模塊選擇LCD1602。</

41、p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)框架</p><p>　　本課題以是STC89C52單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的一種可調(diào)制光源控制系統(tǒng)，系統(tǒng)整體硬件電路包括，LCD1602屏，三色LED燈，單片機(jī)主板電路等組成。</p><p>　　系統(tǒng)框圖主要由主控制器、按鍵、時(shí)鐘振蕩、LCD顯示、R、G、B三色LED燈。</p><p>　　系統(tǒng)框圖如圖2.2所示：&

42、lt;/p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)基本方框圖</p><p>　　主控制器:STC89C52是一款低功耗、高性能的單片機(jī)。在單個(gè)芯片上，擁有8位CPU和在系統(tǒng)8KB的可編程Flash存儲器，使得此單片機(jī)在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)停用廣泛，它可以提供高靈活、有效的問題解決方案。它有以下特性：8字節(jié)的Flash存儲器，512字節(jié)RAM，8位*4組（P0~P3）I/O接口，2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，內(nèi)置4

43、KB flash程序存儲器，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e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。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)的內(nèi)容被保存，時(shí)鐘振蕩被凍結(jié)，單片機(jī)停止所有工作，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。</p><p>　　(2)顯示器件:顯示器件使用1602液晶顯示屏，1602液晶顯示屏是采用標(biāo)準(zhǔn)的14（無背光）或16腳（帶背光）。LCD1602是通過給不同的液晶單元供電，控制

44、其光線的通過與否，從而達(dá)到顯示的目的。因此，LCD的驅(qū)動控制歸于對每個(gè)液晶單元通斷電的控制，每個(gè)液晶單元都對應(yīng)著一個(gè)電極，對其通電，便可使用光線通過（也有剛好相反的，即不通電時(shí)光線通過，通電時(shí)光線不通過）。</p><p>　　用按鍵進(jìn)行控制并通過STC89C52芯片處理顯示在LED1602屏上，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以將三色燈的占空比實(shí)時(shí)的顯示在LCD屏上，根據(jù)需要調(diào)節(jié)相應(yīng)占空比就能得到相應(yīng)的顏色。</p&

45、gt;<p>　　3 開發(fā)工具Proteus與Keil</p><p>　　3.1 Proteus軟件</p><p>　　Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。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，其處理器模型

46、支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：1．原理布圖；2．PCB自動或人工布線；3．SPICE電路仿真。</p>&

47、lt;p>　　3.1.1 Proteus軟件的特點(diǎn)</p><p><b>　　該軟件的特點(diǎn)是：</b></p><p>　　(1) 將單片機(jī)仿真和電路仿真相結(jié)合，具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、各種單片機(jī)(51系列、AVR、PIG等常用的MCU)及其外圍電路(如LCD、RAM、ROM、鍵盤、LED、A/D、D/A……)組成的系統(tǒng)仿真。</p>&

48、lt;p>　　(2) 提供了多種虛擬儀器。如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等，調(diào)試非常方便。</p><p>　　(3) 提供軟件調(diào)試功能，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil等軟件。</p><p>　　(4) 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。Proteus與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī)CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒有單片機(jī)參與的其它電路的工作情

49、況。因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲器內(nèi)容的改變,而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)．從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)硬件調(diào)試成功后，利用Proteus ARES軟件，很容易獲得其PCB圖，為今后的制造提供了方便。</p><p><b>　　革命性的特點(diǎn):</b></p>

50、<p><b>　　1．互動的電路仿真</b></p><p>　　用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。</p><p>　　2．仿真處理器及其外圍電路</p><p>　　可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在</p

51、><p>　　基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。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。</p><p>　　3.1.2 四大功能模塊</p><p>　　智能原理圖設(shè)計(jì)(ISIS):</p><p>　　擁有超多器件的器件庫，有超過27000種元器件，可以非常方

52、便快捷的使用某個(gè)器件。</p><p>　　智能的器件搜索：通過模糊搜索就可以快速的定位所需要的器件。</p><p>　　智能連線功能：自動連線功能使連接導(dǎo)線簡單快捷，節(jié)省了很多的時(shí)間。</p><p>　　支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡明清晰。</p><p>　　可輸出高質(zhì)量圖紙：通過個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BM

53、P圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。</p><p>　　完善的電路仿真功能(Prospice):</p><p>　　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。</p><p>　　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

54、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。</p><p>　　多樣的激勵源：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、單頻FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，還支持文件形式的信號輸入。</p><p>　　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

55、終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器等。</p><p>　　生動的仿真顯示：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地電壓大小，結(jié)合動態(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。</p><p>　　高級圖形仿真功能（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。</p>

56、<p>　　獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能(VSM):</p><p>　　支持主流的CPU類型：如ARM7、8051/52、AVR、PIC10/12、PIC16、PIC18、PIC24、dsPIC33、HC11、BasicStamp、8086、MSP430等，CPU類型隨著版本升級還在繼續(xù)增加，如即將支持CORTEX、DSP處理器。 　　</p><p>　　支持通用外設(shè)模型：如字符

57、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。</p><p>　　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。<

58、;/p><p>　　編譯及調(diào)試：支持單片機(jī)匯編語言的編輯/編譯/源碼級仿真，內(nèi)帶8051、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)行高級語言的源碼級仿真和調(diào)試。</p><p>　　實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺:</p><p>　　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

59、概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。</p><p>　　先進(jìn)的自動布局/布線功能：支持器件的自動/人工布局；支持無網(wǎng)格自動布線或人工布線；支持引腳交換/門交換功能使PCB設(shè)計(jì)更為合理。</p><p>　　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，自動設(shè)計(jì)規(guī)則檢查，3D 可視化預(yù)覽。</p><p>　　多種輸出格

60、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。</p><p>　　3.1.3 ISIS智能原理圖輸入系統(tǒng)</p><p>　　ISIS是PROTEUS系統(tǒng)的中心,它遠(yuǎn)不僅是一個(gè)圖表庫。它是具有控制原理圖畫圖的外觀的超強(qiáng)的設(shè)計(jì)環(huán)境。無論用戶的要求是快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì)的仿真以及PCB設(shè)計(jì),還是設(shè)計(jì)精美的

61、原理圖以供出版,ISIS都可以很好的完成。</p><p>　　ISIS提供給用戶圖形外觀包括線寬、填充類型、字符等的全部控制，使用戶能夠生成如雜志上看到一樣精美的原理圖，遠(yuǎn)勝過CAD軟件繪制出的稀薄的線條。畫完圖可以以圖形文件輸出，或者拷貝到剪切板以便其他文件使用。這就使得ISIS成為制作技術(shù)文件，學(xué)術(shù)論文，項(xiàng)目報(bào)告的理想工具，也是PCB設(shè)計(jì)的一個(gè)出色的前端。</p><p>　　3.1

62、.4 Proteus簡單應(yīng)用</p><p>　?。?) 繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)完成。原理圖編輯窗口的操作是不同于常用的WINDOWS應(yīng)用程序的，正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。</p><p&

63、gt;　?。?) 定制自己的元件：有三個(gè)個(gè)實(shí)現(xiàn)途徑，一是用PROTEUS VSM SDK開發(fā)仿真模型，并制作元件；另一個(gè)是在已有的元件基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，比如把元件改為bus接口的；還有一個(gè)是利用已制作好(別人的)的元件，我們可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們添加到自己的元件庫里面。</p><p>　?。?) Sub-Circuits應(yīng)用：用一個(gè)子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。</p

64、><p>　　圖3.1 Proteus界面圖</p><p>　　3.2 Keil軟件</p><p>　　3.2.1 Keil軟件簡介</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言

65、后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。Keil C51軟件是一個(gè)基于32位Windows環(huán)境的應(yīng)用程序，支持C語言和匯編語言編程，其6.0以上的版本將編譯和仿真軟件統(tǒng)一為μVi

66、sion(通常稱為μV2)。Keil提供包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，由以下幾部分組成：μVision IDE集成開發(fā)環(huán)境C51編譯器、A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接/定位器、OH51目標(biāo)文件生成器以及 Monitor-51、RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。</p><p>　　3.2.2 Keil軟件調(diào)試功能</p><p>

67、　　應(yīng)用Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存—建立工程并添加源文件—設(shè)置工程—編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件—程序調(diào)試。Keil使用“工程”(Project)的概念，對工程(而不能對單一的源程序)進(jìn)行編譯/匯編、連接等操作。工程的建立、設(shè)置、編譯/匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。首先選擇菜單File-New…，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語言或C語言源程序(或選擇File-Open…，直接打開已用其它編輯器編輯好

68、的源程序文檔)并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.asm(.a51)或.c；然后選擇菜單Project-New Project…，建立新工程并保存(保存時(shí)無需加擴(kuò)展名，也可加上擴(kuò)展名.uv2)；工程保存后會立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對話框，選擇CPU后點(diǎn)確定返回主界面。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(Files)會出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to

69、 Group ‘Source Group1’”，出現(xiàn)一個(gè)對話框，要求尋找并加入源文件(在加入一個(gè)源文件后，該對話框不會消失，</p><p>　　成功編譯/匯編、連接后，選擇菜單Debug-Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5鍵)進(jìn)入程序調(diào)試狀態(tài)，Keil提供對程序的模擬調(diào)試功能，內(nèi)建一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真CPU以模擬執(zhí)行程序。Keil能以單步執(zhí)行(按F11或選擇Debug-Step)

70、、過程單步執(zhí)行(按F10或選擇Debug-Step Over)、全速執(zhí)行等多種運(yùn)行方式進(jìn)行程序調(diào)試。如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可采用在線匯編功能對程序進(jìn)行在線修改(Debug-Inline Assambly…)，不必執(zhí)行先退出調(diào)試環(huán)境、修改源程序、對工程重新進(jìn)行編譯/匯編和連接、然后再次進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)的步驟。對于一些必須滿足一定條件(如按鍵被按下等)才能被執(zhí)行的、難以用單步執(zhí)行方式進(jìn)行調(diào)試的程序行，可采用斷點(diǎn)設(shè)置的方法處理(Debug-Inser

71、t/Remove Breakpoint或Debug-Breakpoints…等)。在模擬調(diào)試程序后，還須通過編程器將.hex目標(biāo)文件寫入單片機(jī)中才能觀察目標(biāo)樣機(jī)真實(shí)的運(yùn)行狀況。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1單片機(jī)介紹</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成

72、在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)也被稱為微控制器（Microcontroller Unit,MCU），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最

73、早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 </p><p>　　早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因?yàn)楹唵慰煽慷阅懿诲e(cuò)獲得了很

74、大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80

75、年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價(jià)格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。</p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用

76、于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計(jì)算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。</p&g

77、t;<p>　　4.1.1單片機(jī)的歷史</p><p>　　單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC三大階段。</p><p>　　SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路

78、上，Intel公司功不可沒。</p><p>　　MCU即微控制器（Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)

79、Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。</p><p>　　單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，

80、基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.2 STC89C52單片機(jī)</p><p>　　STC89C52單片機(jī)是以80C51為核心的，具有超強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的單片機(jī)，指令代碼與傳統(tǒng)8051單片機(jī)完全兼容。STC89C52單片機(jī)擁有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異

81、步串行口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)優(yōu)先級別的五個(gè)中斷源，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。89C52的存儲器系統(tǒng)擁有4KB的flash程序存儲器（ROM）和128B的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。</p><p>　　(1)主要特性如下:</p><p>　　1.具有8位的CPU(微處理器)；片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍為1.2~12MHz。</p><p>　　2.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM(128B)，

82、用以存放可供讀/寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的臨時(shí)中間結(jié)果、最終結(jié)果以及最終要輸出的數(shù)據(jù)等，而SST89系列的單片機(jī)最多只能有1K的RAM。</p><p>　　3.程序存儲器的尋址空間為64KB，片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)，自帶4KB的flash程序存儲器，用來儲存程序、數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31等。目前的發(fā)展趨勢是都將RAM和ROM集成在單片機(jī)內(nèi)部，這樣大大方便了用戶

83、進(jìn)行使用，也提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST公司推出的89系列單片機(jī)分別集成16K、32K、64K Flash存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。</p><p>　　4.片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間為64KB；128位（16字節(jié)）用戶位尋址空間。（在128個(gè)字節(jié)中）</p><p>　　5.18個(gè)字節(jié)特殊功能寄存器SFR。</p><p>　　6.四個(gè)8位并行I/O接

84、口P0、P1、P2、P3，每個(gè)接口既可以輸入，也可以輸出。但是由于片內(nèi)結(jié)構(gòu)的問題，P0口連接外部設(shè)備時(shí)，一般要加一個(gè)上拉電阻，才能正常工作。</p><p>　　7.2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1，每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器都可以置為計(jì)數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也均可置為定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52系列單片機(jī)都會提供3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。</p>

85、;<p>　　8.2個(gè)優(yōu)先級別的五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在技術(shù)逐步發(fā)展，新出產(chǎn)的單片機(jī)已經(jīng)不僅僅有5個(gè)中斷源，例如SST89E58RD就有9個(gè)中斷源。</p><p>　　9.1個(gè)全雙工的串行I/O接口，可多機(jī)通訊，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。</p><p>　　10.片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz

86、。SST89V58RD最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。</p><p>　　(2)STC89C52單片機(jī)管腳</p><p>　　圖4.1 STC89C52單片機(jī)管腳</p><p><b>　　部分引腳說明：</b></p><p>　　1.時(shí)鐘電路引腳XTAL1和XTAL2：</

87、p><p>　　XTAL1(19腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的另一端；在片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸入端。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 </p><p>　　XTAL2(18腳)：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；在STC89C52片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。若需采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖。 </p>&

88、lt;p>　　要檢查STC89C52的振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2端是否有脈沖信號輸出。</p><p>　　2.控制信號引腳RST、ALE、PSEN和EA：</p><p>　　RST/VPD(9腳)：RST是復(fù)位信號輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng)主電源Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將＋5V電源自動兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘振蕩周期)

89、的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。RST引腳的第二功能是VPD,即接入RST端，為RAM提供備用電源，以保證存儲在RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。</p><p>　　ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許信號端。當(dāng)89C52上電正常工作后，ALE引腳不斷向外輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率fOSC的1/6。CPU訪問片外存儲器時(shí)，ALE輸出信號作為鎖存低8位地址的控制信號。

90、60;</p><p>　　平時(shí)不訪問片外存儲器時(shí)，ALE端也以振蕩頻率的1/6固定輸出正脈沖，因而ALE信號可以用作對外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號。如果想確定89C52芯片的好壞，可用示波器查看ALE端是否有脈沖信號輸出。如有脈沖信號輸出，則89C52基本上是好的。ALE端的負(fù)載驅(qū)動能力為8個(gè)LS型TTL(低功耗甚高速TTL)負(fù)載。 </p><p>　　此引腳的第二功能PROG在對片

91、內(nèi)帶有4KB EPROM的8751編程寫入(固化程序)時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 </p><p>　　PSEN(29腳)：程序存儲允許輸出信號端。在訪問片外程序存儲器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲器的選通信號。此引肢接EPROM的OE端。PSEN端有效，即允許讀出EPROM/ROM中的指令碼。PSEN端同樣可驅(qū)動8個(gè)LS型TTL負(fù)載。要檢查一個(gè)89C52小系統(tǒng)上電后CPU能否正常到EPROM/RO

92、M中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN端有無脈沖輸出。如有則說明基本上工作正常。 </p><p>　　EA/Vpp(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端/固化編程電壓輸入端。當(dāng)EA引腳接高電平時(shí)，CPU只訪問片內(nèi)EPROM/ROM并執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令，但當(dāng)PC(程序計(jì)數(shù)器)的值超過0FFFH(對89C52為4K)時(shí)，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)輸入信號EA引腳接低電平(接地)時(shí)，

93、CPU只訪問外部EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲器。對于無片內(nèi)ROM的8031或8032,需外擴(kuò)EPROM，此時(shí)必須將EA引腳接地。此引腳的第二功能是Vpp是對8751片內(nèi)EPROM固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓(一般12V～21V)的輸入端。 </p><p>　　3.輸入/輸出端口P0/P1/P2/P3： </p><

94、;p>　　P0口(P0.0～P0.7，39～32腳)：P0口是一個(gè)漏極開路的8位準(zhǔn)雙向I/O口。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向口鎖存器(地址80H)寫入全1,此時(shí)P0口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作輸入口使用時(shí)要先寫1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。在CPU訪問片外存儲器時(shí)，P0口分時(shí)提供低8位地址和8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。在此期間，P0口內(nèi)部上拉電阻有效。 </

95、p><p>　　P1口(P1.0～P1.7，1～8腳)：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P1口每位能驅(qū)動4個(gè)LS型TTL負(fù)載。在P1口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)先向P1口鎖存地址(90H)寫入全1,此時(shí)P1口引腳由內(nèi)部上拉電阻拉成高電平。 </p><p>　　P2口(P2.0～P2.7，21～28腳)：P2口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口每位能驅(qū)動4個(gè)L

96、S型TTL負(fù)載。在訪問片外EPROM/RAM時(shí)，它輸出高8位地址。</p><p>　　P3口(P3.0～P3.7，10～17腳)：P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。 P3口每位能驅(qū)動4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口與其它I/O端口有很大的區(qū)別，它的每個(gè)引腳都有第二功能，如下： </p><p>　　P3.0：(RXD)串行數(shù)據(jù)接收。   

97、 </p><p>　　P3.1：(RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。   </p><p>　　P3.2：(INT0#)外部中斷0輸入。    </p><p>　　P3.3：(INT1#)外部中斷1輸入。 </p><p>　　P3.4：(T0)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0的

98、外部計(jì)數(shù)輸入。  </p><p>　　P3.5：(T1)定時(shí)/計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)輸入。  </p><p>　　P3.6：(WR#)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通。  </p><p>　　P3.7：(RD#)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通。</p><p>　　(3)STC89C52單片機(jī)的中斷系統(tǒng)

99、  </p><p>　　STC89C52系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)是有2個(gè)優(yōu)先級的5個(gè)中斷源，可以使用二級中斷服務(wù)的嵌套。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器IE控制CPU是否響應(yīng)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器IP安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。 </p><p>　　(4)STC89C52單片機(jī)的定時(shí)/

100、計(jì)數(shù)器  </p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常常會有定時(shí)控制的需求，如定時(shí)輸出、定時(shí)檢測、定時(shí)掃描等；也經(jīng)常要對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。STC89C52單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器：T0和T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外，T1還可以作為串行口的波特率發(fā)生器。</p><p>　　4.2 LCD1602介紹</p>

101、<p>　　1602屏是一種工業(yè)字符型的液晶顯示屏，可以顯示16（列）*2（行）也就是32個(gè)字符。它是一種專門顯示字符的點(diǎn)陣型顯示屏，由若干個(gè)5X7或者5X11（各個(gè)廠家生產(chǎn)的略有差別）等點(diǎn)陣字符位組成，每一個(gè)點(diǎn)的字符位都可以顯示一個(gè)字符，相鄰位間保持有一個(gè)點(diǎn)距的距離，相鄰行之間也有距離，這樣的好處是有分隔作用，便于顯示字符，不會因字符交聯(lián)在一起而看不清楚。但是，也是因?yàn)檫@個(gè)設(shè)定，在顯示圖形方面就有點(diǎn)相形見絀。</p

102、><p>　　4.2.1 液晶顯示器各種圖形的顯示原理 </p><p>　　線段的顯示：點(diǎn)陣圖形式液晶由M×N個(gè)顯示單元組成，假設(shè)LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應(yīng)1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個(gè)點(diǎn)組成，屏上64×16個(gè)顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和顯示屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。例如屏的第一行的亮暗由R

103、AM區(qū)的000H——00FH的16字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（000H）=FFH時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（3FFH）=FFH時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。</p><p>　　4.2.2 160

104、2字符型LCD簡介</p><p>　　1.字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖：</p><p>　　圖4.2 LED1602實(shí)物圖</p><p>　　2.1602LCD的基本參數(shù)</p><p>　　1602L

105、CD分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖：</p><p>　　圖4.3 LED1602實(shí)物參數(shù)圖</p><p>　　3.LCD1602主要技術(shù)參數(shù)： </p><p>　　顯示字符數(shù):16×2個(gè)字符</p><p>　　工作電壓:4.5

106、—5.5V</p><p>　　工作電流:2.0mA(5.0V)</p><p>　　模塊最佳工作電壓:5.0V</p><p>　　字符的尺寸:2.95×4.35(W×H)mm</p><p>　　4.引腳及引腳功能說明</p><p>　　LCD1602引腳圖如下</p><

107、p>　　圖4.4 LED1602引腳圖</p><p>　　1602LCD各引腳接口說明如表</p><p>　　表4.1 LED1602引腳介紹</p><p>　　1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：</p><p>　　第1腳：GND為電源地。</p><p>　　第2腳：VCC接5V電源正極。<

108、/p><p>　　第3腳：V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會 產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）。</p><p>　　第4腳：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。</p><p>　　第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操

109、作。</p><p>　　第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端，高電平（1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。</p><p>　　第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。</p><p>　　15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。</p><p>　　與HD44780相兼容的芯片時(shí)序表如下：</p><p>　　表