基于單片機的轉速測量儀設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 取數據存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準 MCS51 指令系統，片內置通用 8位中央處理器和Flash 存儲單元，內置功能強大的微型計算機的 AT89C51 提供了高性價比的解決方案。 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 13 頁 共 36 頁 圖 AT89C51 引腳圖 主要特性： 與 MCS51 兼容 4K字節可編程閃爍存儲器 壽命： 1000寫 /擦循環 數據保留時間： 10年 全靜態工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內部 RAM 32可編程 I/O線 兩個 16位定時器 /計數器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明： ：供電電壓 ； 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 14 頁 共 36 頁 ：接地 ； ： P0口為一個 8位漏 極 開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 P0能夠用于外 部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 ： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 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，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 ： P2口為一個內部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2口被寫 “1” 時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。 并因此作為輸入時， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址 “1” 時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 ： P3口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4個 TTL門電流。當 P3 口 寫入 “1” 后，它們被內部上拉為高電平，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，如下表 4－ 1 所示： ：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平時間。 ：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出 的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 引 腳 第二功能 信 號 名 稱 RXD TXD INT0 串行數據接收 串行數據發送 外部中斷 0 請求 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 15 頁 共 36 頁 INT1 T0 T1 WR RD 外部中斷 1 請求 定時器 /計數器 0 計數輸入 定時器 /計數器 1 計數輸入 外部 RAM 寫選通 外部 RAM 讀選通 P3 口的第二功能 P3口同時為閃爍編程和編 程校驗接收一些控制信號。 此時， ALE 只有在執行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略 拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE禁止，置位無效。 9./PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號將不出現。 10. /EA/VPP：當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1時， /EA將內部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施 12V 編程電源（ VPP）。 ：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 ：來自反向振蕩器的輸出。 振 蕩器特性： 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振蕩器。石 英 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除： 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，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” 且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 此外， AT89C51設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，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，定時器，計數器，串口和中斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 16 頁 共 36 頁 時鐘電路是 計算機的心臟，它控制著計算機的工作節奏。 MCS51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的典型值為 12MHZ MCS51內部都有一個反相放大器， XTAL XTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產生時鐘送至單片機內部的各個部件。 AT89C51是屬于 CMOS8位微處理器，它的時鐘電路在結構上有別于 NMOS型的單片機。 CMOS型單片機內部（如 AT89C51）有一個可控的負反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器，圖 CMOS型單片機時鐘電路框圖。振蕩器工 作受 /PD端控制，由軟件置“ 1” PD（即特殊功能寄存器 ）使 /PD＝ 0，振蕩器停止工作，整個單片機也就停止工作，以達到節電目的。清“ 0” PD，使振蕩器工作產生時鐘，單片機便正常運行。圖中 SYS為晶振或陶瓷諧振器，振蕩器產生的時鐘頻率主要由 SYS參數確定（晶振上標明的頻率）。電容 C1和 C2的作用有兩個：其一是使振蕩器起振，其二是對振蕩器的頻率 f起微調作用（ C C2大， f變小），其典型值為 30pF。 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 17 頁 共 36 頁 圖 CMOS 型單片機時鐘 電路框圖 判斷單片機芯片及時鐘系統是否正常工作有一個簡單的辦法，就是用萬用表測量單片機晶振引腳（ 1 19 腳）的對地電壓，以正常工作的單片機用數字萬用表測量為例： 18 腳對地約 ， 19 腳對地約 。對于懷疑是復位電路故障而不能正常工作的單片機也可以采用模擬復位的方法來判斷，單片機正常工作時第 9腳對地電壓為零，可以用導線短時間和＋ 5V 連接一下，模擬一下上電復位，如果單片機能正常工作了，說明這個復位電路沒有問題。 復位電路 MCS51 單片機復位電路 是指 單片機的初始化操作 。單片機啟運運行時，都需要先復位，其作用是使 CPU 和系統中其他部件處于一個確定的初始狀態，并從這個狀態開始工作。因而，復位是一個很重要的操作方式。但單片機本身是不能自動進行復位的，必須配合相應的外部電路才能實現。 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 18 頁 共 36 頁 圖 復位電路 ① 復位 功能 ： 復位電路的基本功能是：系統上電時提供復位信號，直至系統電源穩定后，撤銷復位信號。為可靠起見，電源穩定后還要經一定的延時才撤銷復位信號，以防電源開關或電源插頭分 合過程中引起的抖動而影響復位。 單片機的 復位是由外部的復位電路來實現的。片內復位電路 是復位引腳RST 通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，斯密特觸發器用來抑制噪聲，它的輸出在每個機器周期的 S5P2，由復 位電路采樣一次。復位電路通常采用上電自動復位（如圖 ）和按鈕復位 (如圖 )兩種方式。 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 19 頁 共 36 頁 圖 RC 復位電路 ② 單片機復位后的狀態 : 單片機的復位操作使單片機進入初始化狀態，其中包括使程序計數器 PC＝ 0000H，這表明程序從 0000H 地址單元開始執行。單片機冷啟動后，片內RAM 為隨機值，運行中的復位操作不改變片內 RAM 區中的內容， 21 個特殊功能寄存器復位后的狀 態為確定值，見 表 41。 值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復位后的主要狀態，對于了解單片機的初態，減少應用程序中的初始化部分是十分必要的。 說明：表 41 中符號 *為隨機狀態 ： 表 41 寄存器復位后狀態 表 特殊功能寄存器 初始狀態 特殊功能寄存器 初始狀態 A B PSW 00H 00H 00H TMOD TCON TH0 00H 00H 00H SP DPL DPH P0— P3 IP IE 07H 00H 00H FFH ***00000B 0**00000B TL0 TH1 TL1 SBUF SCON PCON 00H 00H 00H 不定 00H 0********B 基于單片機的轉速檢測系統設計 第 20 頁 共 36 頁 PSW＝ 00H，表明選寄存器 0 組為工作寄存器組； SP＝ 07H，表明堆棧指針指向片內 RAM 07H 字節單元