基于单片机at89c51的定时器系统设计

基于单片机at89c51的定时器系统设计内容摘要：

是由 12M 的石英晶体 组成的晶振电路 ，两个微调电容 都 是 30pF。 微调电容的一端接地，另一端分别接 在 石英晶体的两端， 最后 后接 XTAL1 和 XTAL2。 复位 是 单片机的初始化操作， 它的 主要 作用 是使 CPU 和系统中其他部件都处于一个 初始状态，并 且 从这个初始状态开始工作。 除了进入系统 的正常初始化 以 外 ，当程序运行出现错误 或 着 操作错误使系统处于死循环时， 均需要 按复位键 来 重新启动机器。 RST 引脚 为 复位信号的输入端，复位信号 为 高电平有效，高电平有效时间 要 持续 二个机器周期 （即 24 个振荡脉冲周期 ）以上，本课题中使用的 为 频率 12MHz 的晶振，则复位信号 图 如图 24 所示。 整个复位电路包括内外两 个 部分。 外部电路产生的复位信号 (RST)送 给 触发器， 然后 由片内复位电路在每 一 个机器周期对触发器进行采样， 最 后 才能 得到内部复位操作所需要的信号。 复位操作 包括 上电自动复位和按键手动复位两种。 上电自动复位 通过外部复位电路的电容充电 来实现：只要电源的上升时间不超过 1ms,电容 就被 视为短路，电源被加到 RST（脉宽＞ 24T） ,单片机 就可以 自动复位。 按键手动复位 包括 电平方式和脉冲方式两种。 其中，按键电平复位 是 通过使复位端经电阻 和 电源接通而实现的，而按键脉冲复位则是利用微分电路产生的正脉冲来实现的。 本设计 选择的是按键电平复位，出现故障时，按 下 复位键就可以恢复 到 初始 化 状态 ，如图 24 所示。 图 24 按键电平复位 键盘 本课题的静态串行 LED 数码管 需要 显示时间， 这需 要利用 键盘来设定， 键盘 包括 阵列式键盘、查询式键盘等 多种形式。 8 对于 一个 8 位 I/O 口，阵列式键盘 能 接 16 个按键，而查询式键盘 缺只能 接 8 个按键。 以 P1 口为例， 若 有键按下，则相应读入的位为低，如果没有键按下，则相应读入的位为高。 通过这样可以判断 出 按下 的是 什么键。 当 有键按下 时 ， 要 有一定 的 延时， 以免 键盘 发生 抖动。 用静态串行显示模块显示键值， RXD（ ）接 74LS164AD 两端。 阵列式键盘 是 由若干行若干列的按键开关组成的矩阵，它的行和列 都 由 I/O 接口来控制。 本课题所 选用 的是由 16 个键所组成的阵列式键盘。 16 个按键开关设置在行列线交点处，开关两端分别连 接 到行 线 列线上。 每根列线上 部 通过上接电阻接 到 +5V 电源 上 ，行线接并行输出 端 口，列线接并行输入 端 口。 首先 让 所有行线位 都为 低电平， 在 键盘没有键按下时，则所有列线位 为 高电平，即读到 的数据 全部为 “1”。 当 任意按键闭合时，总有一根列线位 为 低电平，即读到得数据部全为 “1”。 从 而判断具体是哪 一 个键按下时，则一次给每一根行线送低电平，然后读所有列线 的 状态，若全为 “1”， 若 按键不在次低电平上； 如果 列线状态有一根位 “0”，则按键就在现有低电平行于低电平列的交叉处。 阵列式键盘的电路原理图如图 25 所示。 图 25 阵列式键盘电路原理图 键盘上的每 个 按键都对应一个键值，根据键盘的行列结构可以有 很多 不同的编码方法，对于 44 键盘，可以简单地将扫描到按键 的行列数 ，以此来 组合成一个 8 位数作为该键的键值。 由于键的按 下 和释放 是 利用机械触点的闭合和断开来实现的， 所以 机械触点 有 弹性作用， 闭合 或者 断开瞬间 都会 有抖动过程，按键的稳定闭合期 是 由按键 时 动作 的快慢 决定 的 ，抖动时间长 度 一般为 5ms~10ms。 为 了 保证 CPU 对一次按键仅作 出 一次键入处理， 就 必须消除抖动的影响。 消除抖动的方法 为 ：在检测到有键按下时，延时 10ms 后再确定此按键 9 是否仍 然 保持闭合状态，若仍保持闭合状态 就 确认它为被按键，否则 就 忽略此次按键。 在单片机应用系统中，任何 I/O 口或 着 扩展 I/O 口都可以用作键盘接口。 在本课题的设计中是用 P1 口 和 键盘系统相连的。 显示 单片机应用系统中，最常用的显示器是 LED（发光二极管显示器），它结构简单、成本低、配置灵活，与单片机的接口 连接 也特别 的 方便， 所以 在单片机系统中得到 了 较 广泛的 应用。 LED 显示器 由很多个发光二极管组成 ，当发光二极管导通时，相应的点或 着 线段发光，来 控制不同组合的二极管导通， 从而 显示出不同的字形。 单片机应用系统中通常使用的八段 LED 显示器，这种显示块 又可分为共阴极和共阳极两种， 本设计采 用的是共阴极的数码LED 显示。 一般的八段 LED 显示块上有 8 个发光二极管， 因此 也叫 做 八段显示器，它们组成一个“ 8”字型和一个小数点。 LED 显示器 包括 静态显示和动态显示两种方式。 静态显示就是当 LED 显示器 显示某一字型 时 相应的发光二极管 一直是 亮或暗的状态。 这种显示要求各 个 显示块的公共端连接在一起，然后接 +5V 电源 或 着接 地， 然 而每一位的 8 端选线接一个并行输出口，每个并行输出口可写入不同的现实数据， 因此 同一时刻可以显示不同的字形，由于每位均 需 要配 置一个并行输出口，所以静态显示要占 用 较 多的 I/O 口资源。 动态显示则是在 LED 显示时，为降低成本 而 使 用的。 将所有的段选线并联在一起，由一个 8 位并行口控制，而共阴极点或共阳极点由另一个并行口的某一位 所 控制，这样只要两个 8 位 I/O 口就可 以 控制显示。 但是 要在 同一时刻各位 只 显示 相 同 的 字形，只 有 采用动态扫描显示方式。 首先显示最左（或最右）边的一个字符并延时 1ms~5ms,其余各位不显示，即相应的位选线关闭，保证同一时刻只有一位显示，然后循环右（或左）移一位显示该位字符，也延时同样的时间，循环到最后一位再从头开始，这样循环反复显示，实际上每位亮 1ms~5ms， 暗（ 1~5） Nms， 由于 循环时间足够短， 再加上 人的视觉暂留效应，人们看起来 就会 像是一直在发光，达到 了一种稳定显示的视觉效果。 本课题在设计时采用的 分别 是串行静态显示 和动态扫描显示。 串行静态显示为了在LED 显示器上显示 时间， 在它的 8 位段选线上加上相应的电平组合，即一个 8 位数据，使得显示出要求的 数字。 这个数据就叫做该字符的段选码。 静态显示由 5 个 LED 数码管 （图26） 组成，采 用的 是 串行显示，输入只有两个信号，它们是串行数据线 DIN 和移位信号CLK。 5 个串 /并移位寄存器芯片 74LS164 首尾相连。 每片的并行 输出作为 LED 数码管的 10 段码。 74LS164 位 8 位串入并出移位寄存器， 2 位串行输入端， Q0~Q7 位并行输出端，CLK 位移位时钟脉冲，上升沿移入一位： MR 位清零端，低电平时并行输出为零。 74LS164的引脚图如图 27 所示。 LED 静态显示部分的电路原理图如图 28 所示。 图 26 LED 八段 数码管 引脚图 图 27 74LS164 的引脚图 图 28 LED 静态串行的电路原理图 11 动态显示，也称 为 扫描显示，单片机 P0 端口 输出 显示 断 码，经由一片三态总线收发两用电路 74LS245（图 29） 输出给 LED 数码管，由 P2 口输出位码，经由反相器 74LS06（图 210） 输出给 LED 数码管。 LED 动态显示部分的电路原理图如图 211 所示。 图 29 数据锁存器 74LS245 引脚图 图 非门 74LS06 引脚 图 C23 0p FY11 2M H zC31 0 u F / 2 5 vR 1 21kR 1 31 0kR X DT X D+ 5VS 16C13 0p Fe1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 5e1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 6e1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 7e1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 8e1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 9e1d2c4dp5b6a7f9g103 8D P YabcdefgdpD S 101A11Y22A32Y43A53Y64Y84A95Y105A116Y126A13V C C14GND7U 1 07 4L S 0 6A02A13A24A35A46A57A68A79B711B612B513B414B315B216B117B018E19D IR1GND10V C C20U97 4L S 2 45E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17+ 5VE 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17E 10E 11E 12E 13E 14E 15E 16E 17R 5 12 0KR 5 22 0KR 5 32 0KR 5 42 0KR 5 52 0KR 5 62 0K+ 5VP 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728R X D10T X D11A L E / P R O G30P S E N29IN T 012IN T 113T115T014E A /V P P31X119X218R E S T9RD17WR16V C C40GND20U0A T 89 C 5 1+ 5V 图 211 LED 动态显示部分的电路原理图 12 执行电路 执行电路中主要由光耦元件和继电器组成， 光耦合器（ optical coupler，英文缩写为 OC）亦称光电隔离器，简称光耦。 光耦合器以光为媒介传输电信号。 它对输入、输出 的 电信号有 优良 的隔离作用， 因此 ，它在各种电路中。