畢業(yè)論文----基于c-51單片機(jī)出租車計(jì)價(jià)器的研究

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文</b></p><p>　　論文題目：基于C-51單片機(jī)出租車計(jì)價(jià)器的研究</p><p>　　系 部 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級(jí) </p

2、><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　2011年 5月 13 日</p><p><b>　　目 錄</b><

3、/p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p><b>　　1.1 前言1</b></p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的意義1</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求1</p><p>　　第2章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)2</p><p&g

4、t;　　2.1 方案論證與比較2</p><p>　　2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　第3章相關(guān)芯片介紹5</p><p>　　3.1 控制核心芯片AT89C515</p><p>　　3.1.1 主要特性5</p><p>　　3.1.2 AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)圖及管腳說明5</

5、p><p>　　3.1.3 AT89C51的振蕩器特性8</p><p>　　3.1.4 芯片擦除8</p><p>　　3.2　掉電存儲(chǔ)芯片AT24C029</p><p><b>　　3.2.1概述9</b></p><p>　　3.2.2 AT24C02介紹9</p>&

6、lt;p>　　3.3　并行接口芯片815510</p><p>　　3.3.1概述10</p><p>　　3.3.2芯片8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式11</p><p>　　3.3.3 8155的命令/狀態(tài)寄存器13</p><p>　　3.3.4 8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器13</p><p>　　3

7、.4　時(shí)鐘芯片856314 </p><p>　　3.4.1 8563的主要特性及管腳結(jié)構(gòu)圖14</p><p>　　3.4.2 8563的基本原理15</p><p>　　3.5　可編程并行接口825516</p><p>　　3.5.1　8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能16</p><p>　　第4章系統(tǒng)硬件

8、設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 最小系統(tǒng)18</p><p>　　4.1.1晶振系統(tǒng)18</p><p>　　4.1.2復(fù)位電路19</p><p>　　4.2 時(shí)鐘電路模塊20</p><p>　　4.3掉電存儲(chǔ)模塊21</p><p>　　4.4里程檢測(cè)模塊22</

9、p><p>　　4.5 LED顯示模塊22</p><p>　　4.5.1 LED顯示器介紹22</p><p>　　4.5.2 LED顯示器原理23</p><p>　　4.5.3 LED顯示器的顯示方式24</p><p>　　4.6 存儲(chǔ)區(qū)擴(kuò)展模塊26</p><p>　　4.6.1

10、 引言26</p><p>　　4.6.2 2716的擴(kuò)展與6116的擴(kuò)展26</p><p>　　4.7 鍵盤模塊27</p><p>　　4.7.1 矩陣式鍵盤接口設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.7.2 鍵盤具體連接圖29</p><p>　　4.8 打印模塊30</p><p&g

11、t;　　4.8.1 打印機(jī)概況30</p><p>　　4.8.2 打印機(jī)接口31</p><p><b>　　結(jié)論/展望32</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p&g

12、t;　　附錄........................................................................ 35</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文介紹了出租車計(jì)價(jià)器系統(tǒng)在實(shí)際生產(chǎn)生活中的重要性，介紹一種以單片機(jī)AT89C51 為核心的多功能出租車計(jì)價(jià)器的設(shè)計(jì),闡述硬件設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵技

13、術(shù)的處理。結(jié)果表明該計(jì)價(jià)器具有集計(jì)程、計(jì)時(shí)、計(jì)費(fèi)、存儲(chǔ)等多種計(jì)量功能，并且具有打印和顯示等多種功能。</p><p>　　本課題主要研究出租車計(jì)價(jià)器的硬件設(shè)計(jì)。論文詳細(xì)闡述了該計(jì)價(jià)器的總體設(shè)計(jì)：時(shí)鐘電路模塊、掉電存儲(chǔ)模塊、里程檢測(cè)模塊、LED顯示模塊、鍵盤模塊、打印模塊等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：AT89C51；掉電存儲(chǔ)；LED顯示</p><p><b

14、>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In this paper, the importance of taximeter in our life is introduced. The designs of a new type of taximeter based on single chip microcomputer AT89C51 are presented. How to

15、 solve key problems in the process of designing hardware system is also discussed. The results have proved that the system is satisfied with the practical requirement s of distance, time and fare counting, storing, and t

16、he print, display function. </p><p>　　In the thesis, hardware design of the taximeter is mainly focused on. The thesis elaborates the overall design of taximeter. The clock electric circuit mold piece, elect

17、ricity saving mold piece, mileage examination mold piece and LED demonstration mold piece, keyboard mold piece, print mold piece etc.</p><p>　　Key Words：AT89C51:Electricity saving mold piece; LED demonstrati

18、on</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>　　近年來，我國(guó)出租汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，出租汽車已經(jīng)成為我國(guó)城市公共交通</p><p>　　的重要組成部分和現(xiàn)代化城市必備的基礎(chǔ)設(shè)施，成為人們工作、生活中不可缺少</p&

19、gt;<p>　　的交通工具。出租汽車服務(wù)行業(yè)和出租汽車計(jì)價(jià)器緊密相關(guān)，因?yàn)槌鲎馄嚤仨?lt;/p><p>　　安裝出租汽車計(jì)價(jià)器才能投入營(yíng)運(yùn)。出租汽車計(jì)價(jià)器是一種能根據(jù)乘客乘坐汽車</p><p>　　行駛距離和等候時(shí)間的多少進(jìn)行計(jì)價(jià)，并直接顯示車費(fèi)值的計(jì)量器具。計(jì)價(jià)器是</p><p>　　出租汽車的經(jīng)營(yíng)者和乘坐出租汽車的消費(fèi)者之間用于公平貿(mào)易結(jié)算的

20、工具，因而</p><p>　　計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到經(jīng)營(yíng)者和消費(fèi)者的經(jīng)濟(jì)利益。依據(jù)國(guó)家有關(guān)法</p><p>　　律、法規(guī)，出租汽車計(jì)價(jià)器是列入國(guó)家首批強(qiáng)制檢定的工作計(jì)量器具之一，也是近年來國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門強(qiáng)化管理的六類重點(diǎn)計(jì)量器具之一。</p><p>　　出租車行業(yè)在我國(guó)是八十年代初興起的一項(xiàng)新興行業(yè)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，出租汽車已成為城市

21、公共交通的重要組成部分。多年來國(guó)內(nèi)普遍使用的計(jì)價(jià)器只具備單一的計(jì)量功能。目前全世界的計(jì)價(jià)器中有90%為臺(tái)灣所生產(chǎn)。現(xiàn)今我國(guó)生產(chǎn)計(jì)價(jià)器的企業(yè)有上百家，主要是集中在北京，上海，沈陽(yáng)和廣州等地。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)的意義</b></p><p>　　在出租車是城市交通的重要組成部分，行業(yè)健康和發(fā)展也獲得越來越多的關(guān)注。汽車計(jì)價(jià)器是乘客與司機(jī)雙方的交易準(zhǔn)

22、則，它是出租車行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，是出租車中最重要的工具。它關(guān)系著交易雙方的利益。具有良好性能的計(jì)價(jià)器無論是對(duì)廣大出租車司機(jī)朋友還是乘客來說都是很必要的。因此，汽車計(jì)價(jià)器的研究也是十分有一個(gè)應(yīng)用價(jià)值的。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)為主控器，以A44E霍爾傳感器測(cè)距，實(shí)現(xiàn)對(duì)出租車的多功能的計(jì)價(jià)設(shè)計(jì)，并采用掉電存儲(chǔ)單元AT24

23、C02來實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用6段數(shù)碼顯示管。本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)，而且還能根據(jù)白天，黑夜，中途等待來調(diào)節(jié)單價(jià)，但同時(shí)在不計(jì)價(jià)的時(shí)候還能作為時(shí)鐘為司機(jī)同志提供方便。具體要求：</p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)當(dāng)前車速的檢測(cè)</b></p><p><b>　　實(shí)現(xiàn)運(yùn)行里程的檢測(cè)</b></p

24、><p>　　實(shí)現(xiàn)出租車費(fèi)用的計(jì)算，時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等功能。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 方案論證與比較</p><p>　　方案一： 采用數(shù)字電路控制，其原理如圖所示。采用傳感器件，輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)過放大整形作為移位寄存器的脈沖，實(shí)現(xiàn)計(jì)價(jià)，但是考慮到這種電路過于簡(jiǎn)單，性能不夠穩(wěn)定，而且不能調(diào)節(jié)單價(jià)，也不能

25、根據(jù)天氣調(diào)節(jié)計(jì)費(fèi)保準(zhǔn)，電路不夠?qū)嵱?。電路框圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 數(shù)字電路方案</p><p>　　方案二： 出租車驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)與轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)數(shù)的傳動(dòng)比是一定的，磁感應(yīng)傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大約20 ms的低脈沖，可以通過計(jì)算磁感應(yīng)傳感器產(chǎn)生的低脈沖數(shù)來計(jì)算出租車跑的里程數(shù)及相應(yīng)的車費(fèi)。</p><p>　　編碼器的單片機(jī)通過一個(gè)I/O口來檢測(cè)磁感應(yīng)

26、傳感器信號(hào)，當(dāng)確定為傳感器產(chǎn)生的信號(hào)時(shí)，就通過另一個(gè)I/O口向解碼器的單片機(jī)發(fā)送一組編碼，而解碼器的單片機(jī)則首先判斷當(dāng)前準(zhǔn)備接收的數(shù)據(jù)是編碼器發(fā)送的編碼還是解碼寫入器發(fā)送的解碼。當(dāng)判斷是解碼寫入器發(fā)送的解碼時(shí)，解碼器的單片機(jī)接收此解碼，并利用12C總線協(xié)議將解碼保存到EEPROM中去；當(dāng)判斷是編碼器發(fā)送的編碼時(shí)，解碼器的單片機(jī)先接收此編碼，然后讀出自己EEPROM中的解碼，將其與接收到的編碼相比較，如果相同則解碼器單片機(jī)通過一個(gè)I/0口

27、向計(jì)價(jià)裝置發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖，否則不發(fā)出計(jì)價(jià)脈沖。解決了以往計(jì)價(jià)器計(jì)價(jià)不準(zhǔn)確、使用壽命短等缺點(diǎn)，但此方法通常使干擾信號(hào)也能產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，分立元件過于復(fù)雜，電路穩(wěn)定性不好。方案框圖如圖2-2所示:</p><p>　　圖2-2 編碼器方案</p><p>　　方案三： 采用單片機(jī)控制。以單片機(jī)為核心,設(shè)計(jì)上采用89S51單片機(jī)為主控器，以A44E霍爾傳感器測(cè)距，并采用AT24C02實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)掉

28、電的時(shí)候保存單價(jià)和系統(tǒng)時(shí)間等信息，輸出采用7段數(shù)碼顯示管。利用單片機(jī)豐富的I/O端口，及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)整、時(shí)鐘顯示功能。原理結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3　單片機(jī)控制方案</p><p>　　本電路設(shè)計(jì)的計(jì)價(jià)器不但能實(shí)現(xiàn)基本的計(jì)價(jià)，而且還能根據(jù)白天，黑夜，中途等待來調(diào)節(jié)單價(jià)，但同時(shí)在不計(jì)價(jià)的時(shí)候還能作為時(shí)鐘為司機(jī)同志提供方便。單片機(jī)計(jì)算總

29、價(jià)的公式為：總價(jià)=起步價(jià)+單價(jià)*（總里程-起步里程）。AT89C51作為一個(gè)單片微型計(jì)算系統(tǒng)，靈活性高，其強(qiáng)大的控制處理功能和可擴(kuò)展功能為設(shè)計(jì)電路提供了很好的選擇。 </p><p>　　通過比較以上三種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用第三種方案，用AT89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)的功能。</p>

30、<p>　　2.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求</p><p>　　所設(shè)計(jì)的出租車計(jì)價(jià)系統(tǒng),要求可以設(shè)置起步價(jià)，(如5 公里內(nèi)10 元) ,5 公里后開始按每公里增加費(fèi)用,每公里的單價(jià)為1. 6 元。在出租車運(yùn)營(yíng)過程中,當(dāng)遇到堵車等情況而導(dǎo)致出租車處于等待狀態(tài),則每等到五分鐘(時(shí)速低于每小時(shí)5 公里) 費(fèi)用加1 元。當(dāng)總計(jì)費(fèi)金額達(dá)到30 元后,每公里將加收50 %的空駛費(fèi),遇有特殊情況停車時(shí),可設(shè)為不計(jì)費(fèi),以保證

31、乘客權(quán)益。該電路系統(tǒng)能夠模擬實(shí)際出租汽車的啟動(dòng)、停止、暫停、空車等狀態(tài),可以顯示計(jì)費(fèi)金額、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)開始時(shí)間等參數(shù),而且各關(guān)鍵參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整,以適應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中起步價(jià)、每公里價(jià)格和計(jì)費(fèi)方式等參數(shù)的變化。</p><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)出租車計(jì)價(jià)器的硬件電路。設(shè)計(jì)的整體電路框圖如圖2-4所示，整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)A T89C51 控制電路、A44E 霍爾傳感器電路、AT24C02 存儲(chǔ)電路、85

32、63時(shí)鐘電路、票據(jù)打印電路、按鍵鍵盤電路、LED驅(qū)動(dòng)顯示電路及電源電路組成。</p><p>　　單片機(jī)采集并判斷空車燈信號(hào)及路程檢測(cè)傳感器信號(hào),當(dāng)出租車啟動(dòng)時(shí),單片機(jī)檢測(cè)到霍爾傳感器的脈沖信號(hào)并進(jìn)行里程計(jì)算。當(dāng)無乘客時(shí),單片機(jī)調(diào)用實(shí)時(shí)時(shí)間芯片8563 程序和8255串口顯示驅(qū)動(dòng)程序,用4只LED進(jìn)行時(shí)鐘顯示;當(dāng)空車燈掰下乘客上車時(shí)，通過8563 獲取時(shí)間信息分辨白天/ 晚上,然后調(diào)用AT24C02 程序獲取白天

33、/ 晚上的單價(jià)及起始價(jià),便開始計(jì)價(jià)并顯示時(shí)間、里程和金額等信息;當(dāng)空車燈打上乘客下車時(shí)，打印好票據(jù),單片機(jī)將營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到AT24C02 中,等待出租車再次啟動(dòng)后單次金額與里程等信息清零復(fù)位, 就此完成一次計(jì)價(jià)。</p><p>　　圖2-4　硬件電路框圖</p><p>　　第3章 相關(guān)芯片介紹</p><p>　　3.1 控制核心芯片AT89C51&l

34、t;/p><p>　　3.1.1 主要特性</p><p>　　● 與MCS-51系列單片機(jī)產(chǎn)品兼容</p><p>　　● 4K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器（片內(nèi)具有4K字節(jié)閃速存儲(chǔ)器）</p><p>　　● 1000次擦寫周期</p><p>　　● 128Bytes的內(nèi)部RAM單元</p><

35、;p>　　● 4個(gè)8位I/O口，即32位可編程I/O口線</p><p>　　● 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　● 6個(gè)中斷源</b></p><p>　　● 可編程全雙工串行口</p><p>　　● 低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　● 掉電后中斷可喚醒&

36、lt;/p><p><b>　　● 看門狗定時(shí)器</b></p><p><b>　　● 雙數(shù)據(jù)指針</b></p><p>　　● 靈活的ISP在線編程功能（字或字節(jié)模式）</p><p>　　● 寬范圍的工作電壓，VCC的允許變化范圍為了2.7～6.0V</p><p>　　

37、● 可設(shè)置為待機(jī)狀態(tài)和掉電狀態(tài)</p><p>　　● 振蕩器及時(shí)鐘電路，全靜態(tài)工作方式，時(shí)鐘頻率可為0Hz~24MHz。具有全靜態(tài)的工作方式，表明它不一定要求連續(xù)的工作時(shí)鐘定時(shí)，在等待內(nèi)部事件期間，時(shí)鐘頻率可降至0。</p><p>　　AT89C51芯片在出廠時(shí)，閃存處于可擦除狀態(tài)，各地址單元內(nèi)容為FFH，可隨時(shí)進(jìn)行編程。編程是按字節(jié)進(jìn)行的。編程電壓VPP有高壓12V的，也有低壓5V的

38、。</p><p>　　AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示：</p><p>　　3.1.2 AT89C51的管腳結(jié)構(gòu)圖及管腳說明</p><p><b>　　如圖3-2所示。</b></p><p>　　VCC：供電電壓。 GND：接地。 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8TT

39、L門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。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。在FLASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。   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。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流

40、，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 </p><p>　　P0.0～P0.7 P2.0～P2.7</p><p>　　++ </p><p>　　圖3-1 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖3-2 AT89C51管腳結(jié)構(gòu)圖</p>&l

41、t;p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存

42、器的內(nèi)容。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)。     P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表3-1所示： P3口管腳 備選

43、功能</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3.7 /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

44、一些控制信號(hào)。</p><p>　　表3-1 AT89C51部分引腳功能表</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。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。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。

45、因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。   /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

46、器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。  /EA/VPP：當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。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。在FLASH編程期間，此引腳</p><p>　　XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　3.1.3 AT8

47、9C51的振蕩器特性</p><p>　　XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。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。</p><p>　　3.1.4 芯片擦除</p><

48、p>　　整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所

49、用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p>　　3.2　掉電存儲(chǔ)芯片AT24C02</p><p><b>　　3.2.1 概述</b></p><p>　　單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器儀表，家用電器，工業(yè)監(jiān)控等系統(tǒng)中，對(duì)某些狀態(tài)參數(shù)，不僅要求能夠在線修改，而且斷電能保持，以備上電后恢復(fù)系統(tǒng)的狀態(tài)。斷電數(shù)據(jù)保護(hù)方法可選用具有斷電保護(hù)功能的RA

50、M和電可擦存儲(chǔ)器EEPROM。具有斷電保護(hù)功能的RAM容量大，速度快，但占用線多，成本高，EEPROM適合數(shù)據(jù)交換量少，對(duì)傳送速度要求不高的場(chǎng)合。</p><p>　　EPROM有并行和串行之分，并行EEPROM速度比串行快，容量大。串行芯片成本低，線路簡(jiǎn)單，工作可靠，占用單片機(jī)口線資源少。</p><p>　　AT24CX系列串行EEPROM是目前單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用較多的EEPROM芯

51、片。其系列串行EEPROM除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點(diǎn)外，還具有型號(hào)多，容量大，I2C總線協(xié)議，占用I/O口線少，芯片擴(kuò)展配置方便靈活，讀/寫操作相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。在智能化裝置中，正日益獲得廣泛應(yīng)用。</p><p>　　AT24CX系列EEPROM為串行的用電擦除的可編程CMOS只讀存儲(chǔ)器。自定時(shí)寫周期包括自動(dòng)擦除時(shí)間不超過10ms，典型時(shí)間為5ms。擦除/寫入周期壽命一般都可達(dá)到10萬次以上。

52、片內(nèi)數(shù)據(jù)保存壽命可達(dá)410年以上。采用單一電壓+5V，低功耗工作電流1mA,備用狀態(tài)只有10uA,端口為三態(tài)門輸出，與TTL電平兼容。一般商業(yè)品工作溫度為0～+70℃，工業(yè)品為-40～+85℃。這個(gè)系列的芯片有8腳DIP（雙列直插）封裝，8腳SOIC（表面貼裝）封裝，一部分型號(hào)還有14腳SOIC封裝。</p><p>　　目前，我國(guó)采用的AT24CX系列串行芯片EEPROM主要是由ATMEL，MICROCHIP，

53、XICOR，NATIONAL等幾家公司提供。下面以ATMEL公司的產(chǎn)品進(jìn)行說明。</p><p>　　3.2.2 AT24C02介紹</p><p>　　AT24C02系列串行EEPROM引腳、容量及結(jié)構(gòu)</p><p>　　目前我國(guó)應(yīng)用最多的封裝形式是8腳封裝,如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 AT24C02型號(hào)和引腳<

54、;/p><p>　　AT24C02的EEPROM的引腳說明如下：</p><p>　　●SCL—串行時(shí)鐘端，用于對(duì)輸入和輸出數(shù)據(jù)的同步。寫入串行EEPROM的數(shù)據(jù)用SCL上升沿同步，輸出數(shù)據(jù)用下降沿同步</p><p>　　●SDA—串行數(shù)據(jù)輸入/輸出端，漏極開路結(jié)構(gòu)。</p><p>　　使用時(shí)該引腳必須接一個(gè)5.1KΩ左右的上拉電阻。SDA線

55、上數(shù)據(jù)傳送順序是高位在先，低位在后。</p><p>　　●WP—寫保護(hù)，用于硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能。</p><p>　　當(dāng)該引腳接地時(shí)，可以對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀/寫操作；當(dāng)其接電源Vcc時(shí)，芯片就具有寫保護(hù)功能，被保護(hù)的區(qū)域因型號(hào)而異。被保護(hù)部分的讀操作不受影響，實(shí)際上這時(shí)被保護(hù)的區(qū)域就可以作為串行只讀存儲(chǔ)器。英注意，對(duì)AT24C08芯片，雖然第7腳也定義為WP，但實(shí)際不起作用。</

56、p><p>　　A0，A1，A2—片選或以頁(yè)面選擇地址輸入，用于EEPROM器件地址編碼。</p><p>　　將這3個(gè)引腳配置成不同的編碼值，可選中不同的芯片。在同一串行總線上最多可擴(kuò)充8片同一容量或不同容量的芯片。但注意，有些型號(hào)的地址是無效的。例如，AT24C16所對(duì)應(yīng)的3個(gè)引腳均無效，因此使用AT24C16時(shí)只能尋址1片，同樣，使用AT24C04時(shí)刻尋址4片；使用AT24C08可尋址2

57、片。</p><p>　　●TEST—測(cè)試，用于對(duì)存儲(chǔ)器的檢測(cè)。</p><p>　　●Vcc—電源電壓+5V。</p><p><b>　　●GND—接地端。</b></p><p><b>　　●NC—未連接。</b></p><p>　　ATC24C02是目前最常用的型

58、號(hào)，支持器件地址編碼，統(tǒng)一串行總線最多時(shí)可同時(shí)連接1～8片，支持硬件設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)。</p><p>　　3.3　并行接口芯片8155</p><p><b>　　概述</b></p><p>　　8155是一個(gè)有40引腳的塑封芯片，功能較強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在計(jì)算機(jī)電路中。它有兩個(gè)8位口A、B和一個(gè)6位口C，總可以擴(kuò)展出22條接線。它含一個(gè)可預(yù)置的計(jì)

59、數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從2到16383，可用于延時(shí)、計(jì)數(shù)或分頻，它內(nèi)部有256字節(jié)的RAM，可以補(bǔ)充CPU內(nèi)部的不足。為了能夠設(shè)置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。</p><p>　　8155共有40個(gè)腳。其中，與CPU相連的引腳有、IO/、AD0～AD7、ALE、、和RESET。是片選信號(hào)，當(dāng)=0時(shí)，芯片才能與CPU交換信息。接到地址譯碼器上，由整個(gè)系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時(shí)刻只有

60、一個(gè)芯片可與CPU交換信息，不發(fā)生地址沖突。IO/是接口或內(nèi)部 RAM寄存器的選擇線。當(dāng)IO/=1時(shí)，CPU是對(duì)I/O接口操作；當(dāng)IO/=0時(shí)，CPU是對(duì)RAM操作。它一般接到CPU的地址線A8上。AD0～AD7為地址數(shù)據(jù)總線。ALE是地址鎖存信號(hào)輸入線。、分別是讀、寫控制線。RESET是復(fù)位線.當(dāng)RESET=1時(shí)，8155被復(fù)位。與外部設(shè)備連接的引腳有TMRIN、TMROUT、PA0～PA7、PB0～PB7和PC0～PC5。

61、TMRIN是計(jì)數(shù)輸入線，接到待測(cè)的脈沖源。TMROUT是計(jì)數(shù)輸出線。PA0～PA7是A口的8位輸入/輸出線。PB0～PB7是B口的8位輸入/輸出線。PC0～PC5是C口的6位輸入/輸出線。</p><p>　　3.3.2　芯片8155基本結(jié)構(gòu)及工作方式</p><p>　　8155芯片為40引腳雙列直插封裝，單一的+5V電源，其引腳排列如圖3-4所示：</p><p&g

62、t;　　圖3-4 8155引腳排列圖</p><p>　　在與單片機(jī)接口的方向，8155提供如下信號(hào)：</p><p>　　AD7～AD0——地址數(shù)據(jù)復(fù)用線。</p><p>　　ALE——地址鎖存信號(hào)。除進(jìn)行AD7～AD0的地址鎖存控制外，還用于把片選信號(hào)CE和IO/M等信號(hào)進(jìn)行鎖存。</p><p><b>　　——讀選通信

63、號(hào)。</b></p><p><b>　　——寫選通信號(hào)。</b></p><p><b>　　——片選信號(hào)。</b></p><p>　　IO/——I/O與RAM選擇信號(hào)。8155內(nèi)部的I/O口與RAM是分開編址的，因此要使用控制信號(hào)進(jìn)行區(qū)分。IO/=0,對(duì)RAM進(jìn)行讀寫；IO/=1，對(duì)I/O口進(jìn)行讀寫。該信

64、號(hào)是一個(gè)特殊信號(hào)，對(duì)它的使用要格外注意。</p><p>　　RESET——復(fù)位信號(hào)。8155以600ns的正脈沖進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位后A、B、C口均置為輸入方式。</p><p>　　I/O口及其工作方式</p><p>　　8155的3個(gè)I/O口，分別以PA、PB和PC稱呼，其中PA和PB都是8位通用輸入/輸出口，主要用于數(shù)據(jù)的I/O傳送，它們都是數(shù)據(jù)口，因此只有輸入

65、/輸出兩種工作方式。而PC口則為6位口，它既可以作為數(shù)據(jù)口用于數(shù)據(jù)的I/O傳送，也可以作為控制口，用于傳送控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，對(duì)PA和PB的I/O操作進(jìn)行控制。因此PC口共具有4種工作方式，即：輸入方式(ALT1),輸出方式(ALT2),PA口控制端口方式(ALT3)以及PA和PB口控制端口方式(ALT4)。</p><p>　　當(dāng)以無條件方式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入/輸出傳送時(shí)，由于不需要任何聯(lián)絡(luò)信號(hào)，因此這時(shí)PA、PB及

66、PC都可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出操作。</p><p>　　當(dāng)PA或PB以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，所需要的聯(lián)絡(luò)信號(hào)由PC提供，其中PC2～PC0是為PA提供，PC5～PC3是為PB提供。各聯(lián)絡(luò)信號(hào)的定義如表3-2所示。</p><p>　　聯(lián)絡(luò)信號(hào)共有3個(gè)，其中：</p><p>　　INTR——中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸出），高電平有效。送給MCS—51單片機(jī)的外中斷請(qǐng)求。&

67、lt;/p><p>　　BF——緩沖器滿狀態(tài)信號(hào)（輸出），高電平有效。</p><p>　　——選通信號(hào)（輸入），低電平有效。數(shù)據(jù)輸入操作時(shí)，是外設(shè)送來的選通信號(hào)；數(shù)據(jù)輸出時(shí)，是外設(shè)送來的應(yīng)答信號(hào)。</p><p>　　表3-2 PC口線聯(lián)絡(luò)信號(hào)定義</p><p>　　RAM單元及I/O口編址</p><p>　　81

68、55共有256個(gè)RAM單元，加上6個(gè)可編址的端口，這6個(gè)端口是：命令/狀態(tài)寄存器、PA口、PB口、PC口、定時(shí)器/記數(shù)器低8位以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器高8位。為此8155引入了8位地址AD2～AD0,無論是RAM還是可編址口都使用這8位地址進(jìn)行編址。對(duì)它們只需使用AD2～AD0即可實(shí)現(xiàn)編址，如表3-3所示。</p><p>　　表3-3 8155的可編程端口</p><p>　　3.3.3 8

69、155的命令/狀態(tài)寄存器</p><p>　　8155有一個(gè)命令/狀態(tài)寄存器，實(shí)際上這是兩個(gè)不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字。但由于對(duì)命令寄存器只需進(jìn)行寫操作，而對(duì)狀態(tài)寄存器只需進(jìn)行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令/狀態(tài)寄存器。</p><p><b>　　命令字：</b></p><p>　　命令字共8位，用于定義端口及

70、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式。對(duì)命令寄存器只能寫不能讀。</p><p><b>　　狀態(tài)字：</b></p><p>　　狀態(tài)字也是8位（但實(shí)際只使用7位，最高位沒定義）。用于寄存器各端口及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作狀態(tài)。</p><p>　　3.3.4 8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p>　　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu)：&l

71、t;/p><p>　　8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一個(gè)14位的減法計(jì)數(shù)器，由兩個(gè)8位寄存器構(gòu)成，以其中的低14位組成計(jì)數(shù)器，剩下的兩個(gè)高位（M2,M1）用于定義計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)形式。8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu)如表3-3所示：</p><p>　　表3-3 8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu)</p><p>　　定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用：</p><p&

72、gt;　　8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時(shí)和計(jì)數(shù)兩種功能。但是在使用上卻與MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有許多不同之處。具體表現(xiàn)在：</p><p>　　8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是減法計(jì)數(shù)，而MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器卻是加法計(jì)數(shù)。因此確定計(jì)數(shù)初值的方法是不同的。</p><p>　　MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有多種

73、工作方式。而8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器則只有一種固定的工作方式，即14位計(jì)數(shù)，通過軟件方法進(jìn)行計(jì)數(shù)值加載。</p><p>　　MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有兩種計(jì)數(shù)脈沖。當(dāng)定時(shí)工作時(shí)，由于芯片內(nèi)部按機(jī)器周期提供固定頻率的計(jì)數(shù)脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)工作時(shí)，從芯片外部引入計(jì)數(shù)脈沖。但8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，不論是定時(shí)工作還是計(jì)數(shù)工作，都由外部提供計(jì)數(shù)脈沖，其信號(hào)引腳就是TIMER IN。</p><p&g

74、t;　　MCS-51的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出自動(dòng)置位TCON寄存器的計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位（TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但8155的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)向芯片外邊輸出一個(gè)信號(hào)（TIMER OUT）。而且這一信號(hào)還有脈沖和方波兩種形式，供用戶進(jìn)行選擇。具體由M2、M1兩位定義：</p><p>　　M2 M1= 00 單個(gè)方波</p><p>　　M

75、2 M1= 01連續(xù)方波 </p><p>　　M2 M1= 10單個(gè)脈沖</p><p>　　M2 M1= 11連續(xù)脈沖</p><p>　　這4種輸出形式如圖3-4所示：</p><p>　　M2M1 開始計(jì)數(shù) 終止計(jì)數(shù)</p><p&g

76、t;<b>　　↓ ↓</b></p><p>　　00 單個(gè)方波 </p><p>　　01 連續(xù)方波 </p><p>　　10 單個(gè)脈沖 </p><p>　　11 連續(xù)脈沖 </p><p>　　圖3-4 8155定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的輸出方

77、式</p><p>　　3.4　時(shí)鐘芯片8563</p><p>　　3.4.1 8563的主要特性及管腳結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　特性：</b></p><p>　　􀁺􀀃 1.寬電壓范圍1.0 5.5V 復(fù)位電壓標(biāo)準(zhǔn)值Vlow=0.9V</p><p&g

78、t;　　􀁺􀀃 2.超低功耗典型值為0.25 A VDD=3.0V,Tamb=25</p><p>　　􀁺􀀃 3.可編程時(shí)鐘輸出頻率為32.768KHz 1024Hz 32Hz 1Hz</p><p>　　􀁺􀀃 4.四種報(bào)警功能和定時(shí)器功能</p><p>　　

79、􀁺􀀃 5.內(nèi)含復(fù)位電路振蕩器電容和掉電檢測(cè)電路</p><p>　　􀁺􀀃 6.開漏中斷輸出</p><p>　　􀁺􀀃 7.400kHz I2C 總線(VDD=1.8 5.5V) 其從地址讀0A3H;寫0A2H</p><p>　　PCF8563 的管腳排列及描

80、述如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 8563引腳圖</p><p>　　功能如表3-4所示：</p><p>　　表3-4 8563管腳功能表</p><p>　　3.4.2　8563的基本原理</p><p>　　8563有16個(gè)8位寄存器：一個(gè)可自動(dòng)增量的地址寄存器，一個(gè)內(nèi)置32.768KHz 的振

81、蕩器（帶有一個(gè)內(nèi)部集成的電容），一個(gè)分頻器（用于給實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC提供源時(shí)鐘），一個(gè)可編程時(shí)鐘輸出，一個(gè)定時(shí)器，一個(gè)報(bào)警器，一個(gè)掉電檢測(cè)器和一個(gè)400KHzI2C總線接口。</p><p>　　所有16個(gè)寄存器設(shè)計(jì)成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個(gè)寄存器（內(nèi)存地址00H，01H） 用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址02H--08H 用于時(shí)鐘計(jì)數(shù)器（秒~年計(jì)數(shù)器），地址09H--0CH用于報(bào)警寄存

82、器（定義報(bào)警條件）地址0DH控制CLKOUT管腳的輸出頻率，地址0EH和0FH分別用于定時(shí)器控制寄存器和定時(shí)器寄存器：秒、分鐘、小時(shí)、日、月、年、分鐘報(bào)警、小時(shí)報(bào)警、日?qǐng)?bào)警寄存器，編碼格式為BCD ，星期和星期報(bào)警寄存器不以BCD 格式編碼。</p><p>　　當(dāng)一個(gè)RTC寄存器被讀時(shí)，所有計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對(duì)時(shí)鐘/日歷芯片的錯(cuò)讀。</p><p>　　85

83、63時(shí)鐘芯片在本設(shè)計(jì)中具有以下功能：</p><p><b>　　1. 定時(shí)器功能</b></p><p>　　8位的倒計(jì)數(shù)器地址（0FH ）由定時(shí)器控制寄存器地址0EH控制，定時(shí)器控制寄存器用于設(shè)定定時(shí)器的頻率（4096，64，1 或1/60Hz ）以及設(shè)定定時(shí)器有效或無效定時(shí)器從軟件設(shè)置的8 位二進(jìn)制數(shù)倒計(jì)數(shù)每次倒計(jì)數(shù)結(jié)束定時(shí)器設(shè)置標(biāo)志位TF，定時(shí)器標(biāo)志位TF只可

84、以用軟件清除，TF用于產(chǎn)生一個(gè)中斷（/INT ）每個(gè)倒計(jì)數(shù)周期產(chǎn)生一個(gè)脈沖作為中斷信號(hào)TI/TP 控制中斷產(chǎn)生的條件。當(dāng)讀定時(shí)器時(shí)返回當(dāng)前倒計(jì)數(shù)的數(shù)值。</p><p>　　2.CLKOUT 輸出</p><p>　　管腳CLKOUT可以輸出可編程的方波。CLKOUT 頻率寄存器地址0DH，決定方波的頻率，CLKOUT可以輸出32.768KHz( 缺省值)，1024，32，1Hz 的方波。

85、CLKOUT為開漏輸出管腳，上電時(shí)輸出有效，無效時(shí)輸出為高阻抗。</p><p><b>　　3.復(fù)位功能</b></p><p>　　8563包含一個(gè)片內(nèi)復(fù)位電路，當(dāng)振蕩器停止工作時(shí)，復(fù)位電路開始工作，在復(fù)位狀態(tài)下，I2C總線初始化，寄存器TF、VL、TD1、TD0、TESTC、AE 被置邏輯1，其它的寄存器和地址指針被清0。</p><p>

86、;　　4.掉電檢測(cè)器和時(shí)鐘監(jiān)控</p><p>　　8563內(nèi)嵌掉電檢測(cè)器，當(dāng)VDD低于Vlow時(shí),位VL（Voltage Low,秒寄存器的位7）被置1，用于指明可能產(chǎn)生不準(zhǔn)確的時(shí)鐘/日歷信息，VL標(biāo)志位只可以用軟件清除，當(dāng)VDD慢速降低（例如以電池供電）達(dá)到Vlow時(shí)，標(biāo)志位VL被設(shè)置，這時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生中斷。</p><p>　　5.8563內(nèi)部寄存器</p><p&

87、gt;　　8563有16個(gè)寄存器，其中00H--01H為控制方式寄存器、09H--0CH為報(bào)警功能寄存器、0DH為時(shí)鐘輸出寄存器、0EH和0FH為定時(shí)器功能寄存器、02H--08H為秒--年時(shí)間寄存器。</p><p>　　6.電源復(fù)位（POR）替換模式</p><p>　　POR 的持續(xù)時(shí)間直接與振蕩器的起動(dòng)時(shí)間有關(guān)。一種內(nèi)嵌的長(zhǎng)時(shí)間起動(dòng)的電路可使POR失效，這樣可使設(shè)備測(cè)試加速。這種模

88、式的設(shè)定要求I2C總線管腳SDA和SCL的信號(hào)波形如下圖所示，圖中所有的時(shí)間值為所需的最小值。</p><p>　　當(dāng)進(jìn)入替換模式時(shí)，芯片立即停止復(fù)位，操作通過I2C總線進(jìn)入EXT__CLK 測(cè)試模式。設(shè)置位TESTC邏輯可消除替換模式，再次進(jìn)入替換模式只有在設(shè)置TESTC為邏輯1后進(jìn)行。在普通模式時(shí)設(shè)置TESTC為邏輯0沒有意義，除非想阻止進(jìn)入POR 替換模式。</p><p>　　3.

89、5　可編程并行接口8255</p><p>　　為了連接鍵盤、顯示器等并行輸入輸出的外圍設(shè)備，采用可編程并行接口8255</p><p>　　來實(shí)現(xiàn)AT89C51單片機(jī)并行接口擴(kuò)展。</p><p>　　3.5.1　8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳功能</p><p>　　8255是Intel公司生產(chǎn)的一種通用的可編程的并行接口電路。它有三個(gè)八<

90、;/p><p>　　位并行I/O口。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強(qiáng)。</p><p>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3-6所示:</p><p>　　一、8255的引腳功能:</p><p>　　(1)CPU與8255交換數(shù)據(jù)引腳</p><p>　　DO~D7:接數(shù)據(jù)總線。</p><p><

91、;b>　　/CS:片選。</b></p><p>　　/RD、/WR:讀、寫線。</p><p>　　AO、Al:內(nèi)部寄存器尋址。</p><p>　　(2)與I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)引腳</p><p>　　APO~PA:7A口的8位輸入/輸出線。</p><p>　　PBO~PB:7B口的8位輸入/輸出

92、線。</p><p>　　PCO~PC7:作為8位輸入/輸出線;</p><p>　　作為兩個(gè)4位輸入/輸出線:PCO~PC3、PC4~PC7;</p><p>　　可對(duì)每一位實(shí)現(xiàn)按位“置位”或“復(fù)位”控制:</p><p>　　作為8255的狀態(tài)口;</p><p><b>　　專用聯(lián)絡(luò)信號(hào)線。</b

93、></p><p>　　圖3-6 8255內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　二、8255操作方式</p><p>　　8255有3種工作方式可選擇，即方式0、方式1、方式2。</p><p>　　1.方式0的基本功能:</p><p>　　兩個(gè)8位口，兩個(gè)4位口;</p><p>　　任一

94、端口可以作為輸入輸出;</p><p><b>　　輸出是鎖存的;</b></p><p><b>　　輸入是不鎖存;</b></p><p>　　輸入輸出有16種不同的組合。</p><p>　　2.方式1的基本功能:</p><p>　　用作一個(gè)或兩個(gè)選通端口;</

95、p><p>　　每一個(gè)端口包含8位的數(shù)據(jù)端口，三條控制線，提供中斷邏輯;</p><p>　　任一端口都可作為輸入或輸出;</p><p>　　若只有一個(gè)端口工作于方式1，余下的其它位可以工作在方式0;</p><p>　　若兩個(gè)端口都工作于方式1，端口C還留下兩位，這兩位可以用作輸入</p><p>　　輸出，也具有置位

96、/復(fù)位功能。</p><p>　　3.方式2的主要功能:</p><p>　　方式2只用于端口A;</p><p>　　一個(gè)8位的雙向總線端口A和一個(gè)5位控制端口C;</p><p>　　輸出和輸出是鎖存的;</p><p>　　5位控制端口是控制A口的。</p><p>　　這些操作方式可以由

97、CUP輸出到8255的控制字來選擇。在8255芯片工作前，</p><p>　　首先向8255的控制寄存器中輸入控制字。</p><p>　　第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 最小系統(tǒng)</b></p><p>　　單片機(jī)最小系統(tǒng)，是指能維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

98、，常用來構(gòu)成簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.1　晶振系統(tǒng)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用PCF8563作為芯片。它在系統(tǒng)中的作用是設(shè)定，例如：可以設(shè)定時(shí)、分、秒。計(jì)價(jià)器在出租車空車行駛時(shí)需要顯示實(shí)時(shí)時(shí)鐘,因?yàn)樗臅r(shí)鐘是作為白天/ 晚上單價(jià)自動(dòng)轉(zhuǎn)換的一個(gè)基準(zhǔn),而且計(jì)價(jià)器的時(shí)鐘顯示能為司機(jī)和乘客提供方便,所以選擇一個(gè)好的時(shí)鐘芯片對(duì)計(jì)價(jià)器很重要。時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)，通過設(shè)置856

99、3的控制/狀態(tài)寄存器選擇，時(shí)鐘方式經(jīng)過初始校準(zhǔn)后即可工作使用。</p><p>　　PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工業(yè)級(jí)內(nèi)含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時(shí)鐘/日歷芯片I2C總線通訊方式不但使外圍電路及其簡(jiǎn)潔而且也增加了芯片的可靠性同時(shí)每次讀寫數(shù)據(jù)后內(nèi)嵌的字地址寄存器會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生增量當(dāng)然作為時(shí)鐘芯片。 </p><p>　　PCF8563是一款性價(jià)比極高的時(shí)鐘芯片它已

100、被廣泛用于電表水表氣表電話傳真機(jī)便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域</p><p>　　電路連接圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 8563晶振電路</p><p><b>　　4.1.2復(fù)位電路</b></p><p>　　單片機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要進(jìn)行復(fù)位操作，以便使CPU和系統(tǒng)中的其它部件都

101、處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。AT89C51單片機(jī)有一個(gè)引腳RST，它是施密特觸發(fā)器的輸入端，其輸出端接復(fù)位電路的輸入。</p><p>　　復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振蕩脈沖周期（即二個(gè)機(jī)器周期）以上，若使用頻率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4μs才能完成復(fù)位操作。復(fù)位之后，使ALE、PSEN、P0、P1、P2口的輸出均為高電平（即為輸入狀態(tài)），復(fù)位后，內(nèi)部寄存器的

102、狀態(tài)如表3、1所示。RST變?yōu)榈碗娖胶?，便又退出?fù)位狀態(tài)。CPU從初始化工作，由狀態(tài)表可知，復(fù)位后：程序寄存器為0000H開始執(zhí)行程序，內(nèi)部RAM不受復(fù)位影響。</p><p>　　復(fù)位有電復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種。按鍵手動(dòng)復(fù)有電平方式和脈沖方式兩種。本次設(shè)計(jì)中，為方便人的操作，采用按鍵手動(dòng)復(fù)位的按鍵電平復(fù)位。其復(fù)位電路如下表示：</p><p>　　表4-1 復(fù)位電路表</p>

103、;<p>　　復(fù)位電路連接圖如下：</p><p>　　圖4-2 復(fù)位電路連接圖</p><p>　　4.2 時(shí)鐘電路模塊</p><p>　　圖4-3 時(shí)鐘電路連接圖</p><p>　　時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才能為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。一般電容C3和C4取30uF左右。晶體振蕩頻率范圍是1.2

104、MHz—12MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行也就快，但反過來運(yùn)行速度快對(duì)存儲(chǔ)器的速度要求就高，對(duì)印刷電路板的工藝要求也高（線間寄生電容要?。?。在本次設(shè)計(jì)中，我們選取晶振頻率為6MHz,C1和C2的值均為30uF。</p><p><b>　　4.3掉電存儲(chǔ)模塊</b></p><p>　　利用I2C總線原理接線，采用掉電保護(hù)單元AT24C02。

105、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分的作用是在電源斷開時(shí),存儲(chǔ)當(dāng)前設(shè)定的單價(jià)信息。</p><p>　　電路連接情況如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 掉電存儲(chǔ)電路連接圖</p><p>　　AT24C02的引腳功能和意義如下：</p><p>　　VCC：+5V電源。</p><p><b>　　GND：地線。<

106、;/b></p><p>　　SCL：串行時(shí)鐘輸入端。在時(shí)鐘上升沿把數(shù)據(jù)寫入EEPROM；在時(shí)鐘為下降沿時(shí)把數(shù)據(jù)從EEPROM中讀出來。</p><p>　　SDA：串行數(shù)據(jù)I/O端，用于輸入和輸出串行數(shù)據(jù)。由于在EEPROM內(nèi)部，SCL和SDA是漏極開路結(jié)構(gòu)的，所以，使用時(shí)需要外接上拉電阻。</p><p>　　A0，A1，A2：是芯片引腳。</p&g

107、t;<p>　　WP：寫保護(hù)端。通過此引腳可提供硬件數(shù)據(jù)保護(hù)。當(dāng)把WP接地時(shí)，允許芯片執(zhí)行一般讀寫操作；當(dāng)把WP接到VCC時(shí)，則對(duì)芯片實(shí)施寫保護(hù)。WP接地是因?yàn)閃P為寫保護(hù)引腳，由于AT24C02不具有寫保護(hù)功能，所經(jīng)該引腳接地。</p><p>　　時(shí)鐘信號(hào)線SCL與數(shù)據(jù)線SDA需外接5.1kΩ的上拉電阻,其作用是減少A T24C02 的靜態(tài)功耗,AT24C02 采用I2C 總線與AT89C51相

108、連,AT89C51的P1.2作為它的串行時(shí)鐘線,P1.1 作為它的串行數(shù)據(jù)線。。當(dāng)通過按鍵設(shè)定一次數(shù)據(jù)完畢后(如:晝夜單價(jià)、等候時(shí)間、起租里程、起租金額等) ,系統(tǒng)就自動(dòng)調(diào)用</p><p>　　存儲(chǔ)程序,將數(shù)據(jù)信息保存在芯片內(nèi);當(dāng)系統(tǒng)重新上電時(shí),自動(dòng)調(diào)用讀存儲(chǔ)器程序,將存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)信息,讀到緩存單元中,供主程序使用，保存在AT24C02中的數(shù)據(jù)是不能隨意進(jìn)行改動(dòng)的,此外出租車營(yíng)運(yùn)過程中的一些營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù),如:單次

109、出租的營(yíng)運(yùn)額和營(yíng)運(yùn)里程、一段時(shí)間內(nèi)的營(yíng)運(yùn)總額和總路程等,也存儲(chǔ)在AT24C02中,以便出租車公司及司機(jī)查詢,使出租車司機(jī)更方便的管理營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù),出租車行業(yè)得到更有效的管理。</p><p><b>　　4.4里程檢測(cè)模塊</b></p><p>　　霍爾傳感器是一種磁傳感器。用它們可以檢測(cè)磁場(chǎng)及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)?；魻柶?/p>

110、件有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用霍爾傳感器A44E,用它來檢測(cè)車輪信號(hào)，送到單片機(jī)中，經(jīng)處理計(jì)算后，送給顯示單元，原理圖如圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 傳感器測(cè)距示意圖</p><p>　　根據(jù)在霍爾電勢(shì)

111、發(fā)生器的兩端加上電壓VCC后，根據(jù)物理學(xué)中的霍耳效應(yīng)原理，當(dāng)霍耳片處在磁場(chǎng)中時(shí)，霍爾傳感器A44E的輸出端輸出低電平。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈時(shí)小磁鐵提供一個(gè)磁場(chǎng)，則霍爾傳感器A44E輸出一次低電平完成一次數(shù)據(jù)采集。我們選擇了P3.2 口作為信號(hào)的輸入端，內(nèi)部采用外部中斷0，車輪每轉(zhuǎn)一圈，霍爾開關(guān)就檢測(cè)并輸出信號(hào)，引起單片機(jī)的中斷，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。通過計(jì)算將脈沖增加體現(xiàn)在金額和里程上。電路圖如下所示：</p><p>　　4.

112、5 LED顯示模塊</p><p>　　4.5.1 LED顯示器介紹</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，為了控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，以及向系統(tǒng)中輸入數(shù)據(jù)和信息，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有按鍵或鍵盤。為了觀察和監(jiān)視鍵盤輸入的信息，為了了解系統(tǒng)的工作情況以及得到系統(tǒng)完成任務(wù)的結(jié)果，系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有顯示裝置。單片機(jī)最常用的顯示裝置是LED顯示器。</p><p>　　如圖4-7所示：七段LE

113、D顯示塊</p><p>　　圖4-6 里程檢測(cè)電路連接圖</p><p>　　圖4-7 LED管腳配置圖</p><p>　　4.5.2 LED顯示器原理</p><p>　　LED顯示塊是由發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段LED。這種顯示塊有共陰極和共陽(yáng)極兩種，如上圖所示，共陰極LED顯示塊的發(fā)光二極管

114、陰極共地，如圖中所示，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。共陽(yáng)極LED顯示塊的發(fā)光二極管陽(yáng)極并接，當(dāng)某個(gè)二極管的陰極為低電平時(shí)，該二極管點(diǎn)亮。</p><p>　　通常的七段LED顯示塊中有八個(gè)發(fā)光二極管，故也稱為八段顯示器。其中七個(gè)二極管構(gòu)成七筆字型“8”，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。</p><p>　　控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示各種字符。設(shè)8位控制器按低到高的次序

115、依次控制LED顯示塊的a~f和小數(shù)點(diǎn)dp,我們稱控制器輸出的控制LED顯示塊顯示字符的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)為段選碼。共陽(yáng)極與共陰極的段選碼互為反碼。</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED還可構(gòu)成任意位的LED顯示器。 </p><p>　　如 8位LED顯示器有8根位選線和8χ8根段選線。每根位選線控制該位的LED的8根段選線控制該位LED顯示什么字符。段選線控制顯示字符的字型，而位