單片機作息時間控制

1、第一章 緒 論1. 1 課題的提出及意義 單片機作息時間控制實現(xiàn)了對時間控制的智能化，擺脫了傳統(tǒng)由人來控制時間的長短 的不便，實現(xiàn)代學校必不可少的設備。1. 2 設計的任務及要求 1作息時間能控制電鈴 2作息時間能啟動和關閉放音機 單片機作息時間控制的功能如下： 使用 4 位七段顯示器來顯示現(xiàn)在的時間。 顯示格式為“時分”由LED閃動來作秒計數(shù)表示具有 4 個按鍵來作功能設置，可以設置現(xiàn)在的時間及顯示定時設置時間 一旦時間到則發(fā)出一陣聲響，同時繼電器啟動，可以控制放音機開啟和關閉。第二章 總體方案設計2. 1 芯片比較2.1.1 單片機選型 當今單片機廠商琳瑯滿目，產品性能各異。常用的單片機有

2、很多種： Intel8051 系列、Motorola 和 M68H（系列、Atmel 的 AT89 系列、臺灣 Win bo nd（華邦）W78 系列、荷蘭 Pilips 的 PCF80C5係列、Microchip 公司的 PIC 系列、Zilog 的 Z86系列、Atmel 的 AT90S系列、 韓國三星公司的KS57C系列4位單片機、臺灣義隆的EM-78系列等。我們最終選用了 ATMEL 公司的AT89C52單片機。AT89C52是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能 CMOS位單片 機，片內含8Kbytes的可反復擦寫的只讀程序存儲器（PERO）和256bytes的隨機存取數(shù) 據(jù)存儲器

3、（RAM,器件采用ATMEI公司的高密度、非易失性存儲技術生產，與標準 MCS-51 指令系統(tǒng)及8052產品引腳兼容，片內置通用8位中央處理器（CPU和FLASH存儲單元， 功能強大AT89C52單片機適用于許多較為復雜控制應用場合。LED顯示器接口芯片的選擇常用的顯示器接口芯片有 CD4511 CD4513 MC144998279， MAX7219 74HC164等，它們的功能有：1.CPU接受來自鍵盤的輸入數(shù)據(jù)，并作預處理；2.數(shù)據(jù)顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。 CD4511是BCD鎖存，7段譯碼，驅動器，但在顯示 6和9時，顯示為b和q,不是很好看。CD4513是 BCD鎖存，7段譯碼,

4、驅動器（消隱），但 現(xiàn)在市面上不好買。MC14499為串行輸入BCD碼一一十進制譯碼驅動器，用它來構成單片 機應用系統(tǒng)的顯示器接口，可以大大減少 I/O 口線的占用數(shù)量。但是，由片內震蕩器經過 四分頻的信號，經位譯碼后只能提供 4個位控信號，使信號的采集受到限制； 并且， MC19944 的價格偏高，也不經濟。同樣，8279為INTEL公司生產的通用鍵盤/顯示器接口芯片，其內部設有16*8顯示數(shù)據(jù)RAM若采用8279管理鍵盤和顯示器，可以減少軟件程序，從而減輕主機的負擔，但我們同時也發(fā)現(xiàn)，由于其功能比較強大，不可避免將會使外圍設備與 操作過程復雜化，同時價格比較貴。對比一下MAX721和74H

5、C164其占用資源少，且不需復雜的驅動電路。但MAX7219雖然比較好用，且一片能驅動四個數(shù)碼管，但對于我們設計的系統(tǒng)來說，不需要很多數(shù)碼管，此外MAX7219目對74HC164 的價格也比較貴，所以我們最終選用74HC164下面對MAX7219乍一下介紹。特點：(1) 采用3線串行接口傳送數(shù)據(jù)；(2) 內部有8字節(jié)顯示靜態(tài)RAM和6個特殊功能寄存器，相當于14個字節(jié)的RAM單元。 它們是可尋址的，即可以有選擇的任意寫入；(3) 只需一個外部電阻即可調節(jié) LED的段電流，并且允許程控方式 LED通電的占空比而 可方便的調節(jié)LED顯示的亮度，或用于模擬亮度顯示；(4) 可LED顯示器的掃描個數(shù)；

6、(5) 有不譯碼和B碼兩種顯示模式，這種選擇可做到位控，即各LED顯示器可以有不同的顯示方式：譯碼或不譯碼；(6) 含硬件動態(tài)掃描顯示控制，可設置低功耗方式，可進行圖條顯示。引腳圖(如圖2-1)圖2-1說明:引腳名稱作用1DIN串行數(shù)據(jù)輸入。在CLKk升沿時，數(shù)據(jù)被裝入內部16 位移位寄存器。2, 3,5 - 8,10, 11DIGO- DIG7八個數(shù)字驅動器線路，來自共陰極顯示器的反向電 流。MAX721當關閉的時候拉位輸出到V+.當關閉的 時候MAX722的位驅動器是高阻抗狀態(tài)。4, 9GND地(兩個GN引腳必須被連接在一起)12LOAD裝載數(shù)據(jù)輸入。串行數(shù)據(jù)的最后16位被鎖存在LOAD

7、的上升沿。CS片選輸入。當/CS是低電平時穿行數(shù)據(jù)被裝載到移位 寄存器中。在/CS上升沿時串行數(shù)據(jù)的最后16位被鎖 存。13CLK串行時鐘輸入。10MH的最大比率。在CLKk升沿時， 數(shù)據(jù)被轉移到內部移位寄存器。在CLKF降沿時，數(shù) 據(jù)從DOUT出。在MAX722中只有/CS是低電平時CLK 輸入被激活。14- 17,SEGA- SEG七段驅動和小數(shù)點驅動電源電流顯示。在 MAX721920 - 23G,DP中，當段驅動器被關閉，匕就被接到地。當關閉以 后MAX722的段驅動器成高阻狀態(tài)。18ISET通過一只電阻器（RSET）連接VD來設置最高段電流 （查閱選擇RSE電阻器部分）。19V+正供

8、給電壓。連接到+5V。24DOUT串行數(shù)據(jù)輸出。進入DIN的數(shù)據(jù)16.5個時鐘周期以后 在DOU有效。這個引腳常被用來鏈接MAX7219/MAX7221沒有高阻狀態(tài)。工作原理簡介 數(shù)據(jù)（含地址）接收MAX721酥用串行尋址方式，在傳送的串行數(shù)據(jù)中包含有RAM勺地址。按照時序的要求，單片機將16位二進制數(shù)逐位發(fā)送 DIN端，在CLK上升延到來之前DIN必須有效，在 CLK的每個上升延，DIN被串行逐位移入 MAX721內部的16位穿行寄存器中。設最先移入 的數(shù)據(jù)是D15,最后移入的數(shù)據(jù)是D0,則移入16位串行寄存器的數(shù)據(jù)是 D15-D0。為了有選 擇的將數(shù)據(jù)寫入8個顯示RAM或 6個特殊功能寄存

9、器，DO-D15中，D8- D11四位作為RAM 和特殊功能寄存器的地址，DO-D7作為寫入顯示數(shù)據(jù)或控制字。與并行數(shù)據(jù)傳送相比， MAX7219串行接收DO-D15并存放到16位串行寄存器中的過程，相當于并行傳送中，將并 行數(shù)據(jù)和地址送到數(shù)據(jù)和地址總線上的過程。數(shù)據(jù)裝載16位接收寄存器將收到的DO-D7位數(shù)據(jù)寫入RAM或特殊功能寄存器是在數(shù)據(jù)裝載信 號控制下完成的。圖3-8是MAX7219勺數(shù)據(jù)接收裝載（寫入）時序圖，由圖可知，LOAD必 須在15個CLK下降延前由高變低，在16個CLK同時或之后由低變高（上升延）。在LOAD 的上升延，8位數(shù)據(jù)DO- D7寫入以4位二進制數(shù)D8-D11位地

10、址的RAM或特殊功能寄存器 中。顯示掃描當顯示模式設定后，寫入顯示 RAM的數(shù)據(jù)將在控制器的控制下，按設定的顯示模式， 以動態(tài)掃描方式進行顯示。MAX721吶部顯示RAM及特殊功能寄存器顯示RAM（地址*1 *8）地址為*1H的RAM數(shù)據(jù)控制接DO引腳的顯示器，地址為*2H的RAM數(shù)據(jù)控制接D1引 腳的顯示器。譯碼方式寄存器（地址：*9H）該寄存器的8位二進制數(shù)的各位值分別控制著 8個LED顯示器的譯碼方式。當高電平 時選擇BCD-B碼譯碼模式，當?shù)碗娖綍r選擇不譯碼模式。 B碼譯碼的顯示自行與現(xiàn)實數(shù)據(jù) 的關系如下：顯示數(shù)據(jù)（十六進制） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E

11、 FB 碼字型 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9- E H L P *其中，*代表全滅。小數(shù)點不譯碼，它由顯示數(shù)據(jù)的 D7位控制。掃描界限寄存器（地址： *BH）該寄存器的DO D3位數(shù)據(jù)設定值為07，設定值表示顯示器動態(tài)掃描個數(shù)為 1 & 停機寄存器（地址： *CH）當位D0=0時，MAX7219處于停機狀態(tài)；當 D0=1時，處于正常工作狀態(tài)。顯示測試寄存器（地址： *FH）當位D0=0時，MAX72195設定模式正常工作；當 D0=1時，處于測試狀態(tài)。在該狀態(tài) 下，不管MAX721處于什么模式，全部LED#按最大亮度接通顯示。亮度寄存器（地址：*AH）及兩度的調解或控制 亮度

12、可通過硬件和軟件兩種方法調解或控制。為了改善主CPU勺資源與時序的分配，我們對 AT89C51進行串行數(shù)據(jù)存儲器的擴展。 常用的存儲芯片有很多，如 AT93C46/56/66, X5045。經過比較選擇，最終選用了 XICOF公 司的 X5045。X5045把三種常用的功能：看門狗定時器，電壓控制和EEPRO組合在單個封裝之內。這種組合降低了系統(tǒng)的成本并減少了對電路板空間的要求?？撮T狗定時器對微控制器提供 了獨立的保護系統(tǒng)。低 VCC僉測電路可以保護系統(tǒng)免受低電壓的影響，同時X5045是串行EEPRO具有簡單的三總線工作的串行外設接口，是一種有獨特功能的高性能價格比存儲 器件。AT93C46/

13、56/66是ATMEI公司推出的低功耗、低電壓電可擦除的可編程只讀存儲器。 它采用CMO技術和Fairchild Semiconductor公司的Mi-croWire工業(yè)標準3線串行接口， 具有1Kb/2kB/4kB的容量，并可通過 ORC管腳配置成128*8/256*8/512*8 或 64*16/128*16256*16 等結構。該系列存儲器可靠性高，能夠重復寫 100萬次，數(shù)據(jù)可以保 存100年不丟失；采用8腳PDIP/SOIC封裝和14腳SOI封裝（SOI封裝為JEDECffi EIAJ 標準），與并行的EEPRO相比，AT93C46/56/66可大大節(jié)省印制板空間，且接線簡單，因 而

14、在多功能的精密測試儀中具有廣闊的前途。引腳功能CS片選信號。高電平有效，低電平時進入等待模式。在連續(xù)的指令之間，CS信號必須持續(xù)至少 250ns 的低電平，才能保證芯片正常工作。CLK串行時鐘信號。在CLK的上升沿，操作碼、地址和數(shù)據(jù)位進入器件或從器件輸出。 在發(fā)送序列時，CLK最好不停止，以防止讀/寫數(shù)據(jù)的錯誤。DI:串行數(shù)據(jù)輸入?？稍?CLK的同步下輸入開始位、操作碼、地址位和數(shù)據(jù)位。DO串行數(shù)據(jù)輸出。在CLK同步下讀周期時，用于輸出數(shù)據(jù)；而在地址擦/寫周期或芯 片擦/寫周期時，該端用于提供忙 /閑信息。VSS接地。VCC接+ 5V電源。ORG存貯器構造配置端。該端接 VCC或懸空時，輸出

15、為16位；接GND寸，輸出為8 位。指令及時序地址擦指令（ERASE該指令用于強迫指定地址中所有數(shù)據(jù)位都為“ 1”。一旦信息在DI端上被譯碼，就需 使CS信號保持至少250ns的低電平，然后將CS置為高電平，這時，DO端就會指示“忙” 標志。DO為“0”，表示編程正在進行；DC為“T,表示該指定地址的寄存器單元已擦 完，可以執(zhí)行下一條指令。擦/寫允許指令（EWE）由于在上電復位后AT93C46/56/66首先將處于擦/寫不允許狀態(tài)。故該指令必須在所有編程模式前執(zhí)行，一旦該指令執(zhí)行后，只要外部沒有斷電就可以對芯片進行編程。 地址寫指令（WRITE寫指令時，先寫地址，然后將16位的或8位數(shù)據(jù)寫入到

16、指定地址中。當 DI端輸出最 后一個數(shù)據(jù)位后，在CLK時鐘的下一個上升沿以前，CS必須為低，且需至少保持250ns, 然后將CS置為高電平。需要說明的是：寫周期時，每寫一個字節(jié)需耗時4ms地址讀指令（READ讀指令用于從指定的單元中把數(shù)據(jù)從高位到低位輸出至DO端，但邏輯“ 0”位先于數(shù)據(jù)位輸出。讀指令在CLK的上升沿觸發(fā)，且需經過一段時間方可穩(wěn)定。為防止出錯，建議 在讀指令結束后，再輸出2-3個CLK脈沖。芯片擦指令（ERAL該指令可將整個存貯器陣列置為1,其它功能與地址擦指令相同。芯片寫指令（WRAL該指令可將命令中指定的數(shù)據(jù)寫入整個存貯器陣列，其它功能與地址寫指令相同。該 指令周期所花費時

17、間的最大值為30ms擦/寫禁止指令（EWDS使用該指令可對寫入的數(shù)據(jù)進行保護，操作步驟與擦 /寫允許指令相同。2.1.4繼電器的選擇繼電器是我們生活中常用的一種控制設備，通俗的意義上來說就是開關，在條件滿足 的情況下關閉或者開啟。繼電器的開關特性在很多的控制系統(tǒng)尤其是離散的控制系統(tǒng)中得 到廣泛的應用。從另一個角度來說，由于為某一個用途設計使用的電子電路，最終或多或 少都需要和某一些機械設備相交互，所以繼電器也起到電子設備和機械設備的接口作用。最常見的繼電器要數(shù)熱繼電器，通常使用的熱繼電器適用于交流50Hz、60Hz、額定電壓至660V額定電流至80A的電路中，供交流電動機的過載保護用。它具有差

18、動機構和溫 度補償環(huán)節(jié)，可與特定的交流接觸器插接安裝。時間繼電器也是很常用的一種繼電器，它的作用是作延時元件，通常它可在交流 50Hz、60Hz、電壓至380V直流至220V的控制電路中作延時元件，按預定的時間接通或 分斷電路?？蓮V泛應用于電力拖動系統(tǒng)，自動程序控制系統(tǒng)及在各種生產工藝過程的自動 控制系統(tǒng)中起時間控制作用。在控制中常用的中間繼電器通常用作繼電控制，信號傳輸和隔離放大等用途。此外還 有電流繼電器用來限制電流、電壓繼電器用來控制電壓、靜態(tài)電壓繼電器、相序電壓繼電 器、相序電壓差繼電器、頻率繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、接地繼電器、電動 機保護繼電器等等。正是有了這些不同類型的

19、繼電器，我們才有可能對不同的物理量作出 控制，完成一個完整的控制系統(tǒng)。除了傳統(tǒng)的繼電器之外，繼電器的技術還應用在其他的方面，比如說電機智能保護器 是根據(jù)三相交流電動機的工作原理，分析導致電動機損壞的主要原因研制的，它是一種設 計獨特，工作可靠的多功能保護器，在故障出現(xiàn)時，能及時切斷電源，便于實現(xiàn)電機的檢 修與維護，該產品具有缺相保護，短路、過載保護功能，適用于各類交流電動機，開關柜， 配電箱等電器設備的安全保護和限電控制，是各類電器設備設計安裝的優(yōu)選配套產品。該 技術安裝尺寸、接線方式、電流調整與同型號的雙金屬片式熱繼電器相同。是直接代替雙 金屬片式熱繼電器的更新?lián)Q代的先進電子產品。而其真正的

20、原理還是繼電器技術。繼電器技術發(fā)展到現(xiàn)在，已經和計算機技術結合起來，產生了可編程控制器的技術。 可編程控制器簡稱作PLC它是將微電腦技術直接用于自動控制的先進裝置。它具有可靠 性高，抗干擾性強，功能齊全，體積小，靈活可擴，軟件直接、簡單，維護方便，外形美 觀等優(yōu)點；以往繼電器控制的電梯有幾百個觸點控制電梯的運行。有一個觸點接觸不良， 就會引起故障，維修也相當麻煩，而 PLC控制器內部有幾百個固態(tài)繼電器，幾十個定時器 /計數(shù)器，具備停電記憶功能，輸入輸出采用光電隔離，控制系統(tǒng)故障僅為繼電器控制方 式的10%正因為如此，國家有關部門已明文規(guī)定從1997年起新產電梯不得使用繼電器控 制電梯，改用PL

21、C微電腦控制電梯?？梢钥闯?，繼電器技術在日常生活中無所不在，而且和電腦的緊密結合更加增強了它 的活力，使得繼電器為我們的生活更好地服務。2. 2總體設計及系統(tǒng)原理經比較我們選定單片機芯片為 AT89C52存儲器芯片為X5045在確定系統(tǒng)的大體形式之后，畫出本系統(tǒng)的結構布局，電路原理如圖2-2所示3. 1單片機部分3.1.1 AT89C52特點：與MCS-51產品指令和引腳完全兼容 8K字節(jié)可重擦寫FLASH閃存 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作： 0Hz-24MHz 三級加密程序存儲器 256X8 字節(jié)內部 RAM 32 個可編程 I/O 口線 3 個 16 位定時 / 計數(shù)器 8 個中斷源可

22、編程串行UART1道 低功耗空閑和掉電模式功能特性概述 ：AT89C52提供以下標準功能：8K字節(jié)FLASH閃存，256字節(jié)內部RAM 32個I/O 口線, 3 個 16 位定時 / 計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器 及時鐘電路。同時，AT89C52可降至OHz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工 作模式。空閑方式停止CPU工作，但允許RAM定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù) 工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一 個硬件復位。AT89C52的芯片管腳圖如圖3-1圖 3-1引腳功能說明 ：VCC電源電壓GN

23、 地P0 口 P0 口是一組8位漏極開路型雙向I/O 口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復用口。作為 輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅動 8個TTL邏輯門電路，對端口 P0寫“ 1”時，可 作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總 線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在FLASH編程時，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要 求外接上拉電阻。P1 口 P1 口是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1的輸出緩沖級可驅動（吸 收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高 電平，此時

24、可作輸出口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號 拉低時會輸出一個電流。與AT89C51不同之處是，P1.0和P1.1還可分別作為定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入 （P1.0/T2 ）和輸入（P1.1/T2EX）,參見下表。FLASH編程和程序校驗期間，P1接收低8位地址。P1.0和P1.1的第二功能引腳號功能特性P1.0T2 （定時/計數(shù)器2外部計數(shù)脈沖輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)2捕獲/重裝載觸發(fā)和方向控制）P2 口 P2是一個帶內部上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P2的輸出緩沖級可驅動（吸 收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口 P2寫“ 1”，通過內

25、部的上拉電阻把端口拉到 高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信 號拉低時會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDP指令） 時，P2 口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXftf令） 時，P2 口輸出P2鎖存器的內容。FLASH編程或校驗時，P2亦接收高位地址和一些控制信號。P3 口 P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級可驅動 （吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3 口寫入“ 1”時，它們被內部上拉電阻拉 高并可作為輸入端口。此時，被外部

26、拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：端口引腳第二功能P3.0RXD串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2INTO（外中斷0）P3.3INT1（外中斷1）P3.4TO（定時/計數(shù)器0）P3.5T1（定時/計數(shù)器1）P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）此外，P3 口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。RS 復位輸入。當振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將是單片 機復位。ALE/PRO當訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出

27、脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的脈沖 信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PRO）如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR區(qū)中的8EH單元的DO位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOV；和MOV指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱 拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE禁止位無效。PSEN程序儲存允許（PSEN輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當 AT89C52由 外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每

28、個機器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN言號。EA/VPP外部訪問允許，欲使 CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H-FFFFH， EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被編程，復位時內部會鎖存 EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp,當然這必須是該器件是 使用12V編程電壓Vppo3.1.2 單片機硬件資源分配P2 4 連接按鍵P2 5 連接按鍵P26 連接按鍵P27 連接按鍵P3 4 連接蜂鳴器P3 5 接

29、繼電器P1 . 4 連接 X5045 的 SO端P1 . 5連接X5045的/CS端P1 . 6 連接 X5045 的 CLK端P1 . 7連接X5045的SI端3. 2 存儲器部分在上一章我已選定了存儲器芯片 X5045,下面對其作進一步的介紹：特點： 可編程的看門狗定時器上電復位及低VCC僉測，即在上電和VCC氐于檢測門限時，輸出復位信號。輸出 復位高電平有效，直至 VCC=1VT位信號仍有效 SPI接口方式，最高可達1MHZ勺串行時鐘頻率 512*8 位串行 EEPROM低功耗CMOS 3mA工作電流，10uA備用電流電源電壓： 2.7V-5.5V分塊鎖定，可保護1/4，1/2或所有EE

30、PRO列防止偶然性寫保護高可靠性，數(shù)據(jù)可保存 100 年，每字節(jié)可擦除次數(shù)可達到 10 萬次 可編程的復位門限。需要加高電壓(15-18V加在WP引腳)及一個專門的時序 8 引腳小型 DIP 封裝引腳圖 ( 如圖 3-2)圖 3-2引腳說明：/CS(1) ：片選輸入SO(2):串行輸出SI(3) ：串行輸出SCK(4):串行時鐘輸入/WP(5):寫保護輸入Vss(6) ：地Vcc(7) :電源電壓/RESET(8):復位輸出使用說明:串行輸出( SO)SO!個推/拉串行數(shù)據(jù)輸出引腳，在讀周期時間內，數(shù)據(jù)從這個引腳輸出，串行時鐘 脈沖下降沿時數(shù)據(jù)輸出。串行輸入( SI)SI是串行數(shù)據(jù)輸入引腳，所

31、有的操作碼，字節(jié)，地址及數(shù)據(jù)都通過這個引腳寫入存儲 器，串行時鐘脈沖上升沿時，數(shù)據(jù)被鎖存。串行時鐘( SCK)串行時鐘控制串行總線為數(shù)據(jù)的輸入和輸出計時，SI引腳的操作碼，地址或數(shù)據(jù)在時鐘輸入上升沿時被鎖存，SC引腳的數(shù)據(jù)在時鐘輸入上升沿時被改寫。片選（ /CS）當/CS為高電平時，X5043/45被檢測,SO»出引腳處于高阻抗狀態(tài)，除非內部寫操作在 進行中的時候，X5045將處于后備電源模式。/CS為低電平時，可以使X5943/45處于工作電 源模式，應特別注意，在電源上電以后，需要在開始任何操作以前完成/CS引腳上高電平到低電平的轉換。寫保護（ /WP）當/WP為低電平時，對于X

32、5045不能完成非易失性寫操作，但是在其他方面工作正常。當/WF被拉成高電平時，所有的功能，包括非易失性寫操作都能正常工作。當 /WF變成高電 平, /CS仍然是低電平時，將中斷對X5045的寫操作，如果內部寫周期已經開始，/WP變成 低電平將對寫操作沒有影響。復位（RESETX5045的RESE分別工作在高電平/低電平，對外輸出一直工作到 VC（降至最小電壓以 下，將一直工作200m直到VC升高大于最小電壓。如果看門狗定時時間已定，/CS保持高 電平或低電平的時間超過看門狗的定時時間，RESET也同樣有效。當/CS下降沿時可使看門狗定時器復位。工作原理X5045是設計成直接與許多微控制器系列

33、的同步串行外設接口（ SPI）相接的512*8EEPROMX5045包括一個8位指令寄存器，可以通過 SI輸入來訪問，數(shù)據(jù)在SCK上升延由時鐘同步輸入，在整個工作期間內，/CS必須低電平且/WP輸入必須是高電平。復位電源：給X5045±電將使復位電路有效，這個電路使 RESETI腳有效，RESE可以阻止系統(tǒng)微 處理機在不充足的電壓或振蕩器穩(wěn)定之前開始操作，當 VC（超過裝置的Vtrip200ms （理論 值）電路將解除 RESE，T 允許資料處理機開始處理代碼。圖3-3 :設定Vtrip電壓時序（VCC要設定的值）低電壓控制：在操作過程中，X5045監(jiān)測VC標準并檢測RESET如果提

34、供的電壓低于預先設置的最小 Vtrip值，在電源供電不足或節(jié)電狀態(tài)， RESET會發(fā)信號阻止微處理機操作， RESETS號 有效一直到電壓降至1V。并且仍有效到VC（恢復并超過Vtrip200ms?？撮T狗定時:看門狗電路通過檢測WD輸入來監(jiān)測微處理機的工作情況，微處理機應定期切換 /CS/WDI引腳以防止RESE信號有效，在看門狗定時時間終止之前應完成 /CS/WDI引腳從 高電平到低電平的切換。狀態(tài)寄存器的兩種非易失性控制位的狀態(tài)決定看門狗的定時時 間，微處理機可以改變看門狗的位，如果微處理機沒有作用，看門狗定時器的控制位將不 會改變，甚至在所有電源不能供電的狀態(tài)下。VCC入 口復位程序：X

35、5045載有標準的VC（初始電壓Vtrip，在正常的操作和存儲條件下，這個值將不能改變， 然而，在應用過程中有的地方初始電壓不一定非常準確或需要更高精度的初始電壓，X5045的入口將被調整。使用高電壓控制信號。設置Vtrip值：這個時序常用來把Vtrip值設置成更高的電壓值，例如：當前 Vtrip值為4.4V，新的值 為4.6V，次程序將直接進行轉換。如果新設置的值低于當前值，在設置新值之前必須先復 位。設置新的Vtrip值，把理想的初始電壓值加到VC（引腳上，給/WF引腳加上編程電壓Vp, 發(fā)送WRE指令，接著寫數(shù)據(jù)00H到地址01H,在寫操作時/CS變成高電平，啟動Vtrip編程時 序，當

36、/WP變成低電平時完成操作。復位初始電壓：此時序常被用來把Vtrip設置成原始電壓。例如：如果當前Vtrip值為4.4V，新的Vtrip 值必須為4.0V，然而Vtrip需要被復位。當Vtrip值被復位以后，新的Vtrip值將低于1.7V。 這個程序常用來把電壓設置成更低的值。復位 Vtrip，把至少3V的電壓加到VC（引腳上，給 /WF引腳加上編程電壓Vp,發(fā)送WRE指令，接著寫數(shù)據(jù)00H到地址03H,在寫操作時/CS變成 高電平，啟動Vtrip編程時序，當/WP變成低電平時完成操作。圖3-4 :復位門電壓時序（VCC>3V /WP=15- 18V）圖3-5 :復位門電壓電路SPI串行

37、存儲：芯片的存儲部分是CMO串行EEPROM列及Xicor的分塊鎖存保護。這個排列在內部被作 為8位指令寄存器。該裝置具有SPI接口，軟件協(xié)議可以通過四條總線進行操作。該芯片利用Xicor的所有的指令寫單元，可以提供每字節(jié)擦寫次數(shù)最少為100萬次,數(shù)據(jù) 可最少保存100年。該芯片被設計成直接連接許多通用微處理機的 SPI接口。該芯片包括一個8位的指令寄存器來控制該裝置的操作。 指令代碼通過SI輸入寫入該裝 置。有兩條寫指令需要指令字節(jié)，有兩條讀指令需要指令字節(jié)開始數(shù)據(jù)的輸出，剩余的指 令需要一條字節(jié)，一個八位的地址，數(shù)據(jù)字節(jié)。所有的指令，地址和數(shù)據(jù)位都需要SC輸入計時，所有的指令，地址和數(shù)據(jù)都

38、首先被轉換成 MSB時鐘和數(shù)據(jù)定時：SI引腳的輸入數(shù)據(jù)在/CS變成低電平以后，SCK勺第一個上升沿時被鎖存，SO上的數(shù) 據(jù)在SCKT降沿時被輸出，SCK是固定的，允許使用者終止適中，也可以重新開啟恢復操 作，在整個操作過程中/CS必須保持低電平。X5045的全部指令名，指令格式和操作說明如下表所示X5045指令集指令指令格式操作說明WREN00000110設置寫使能鎖存器，允許寫操作WRDI00000100設置寫使能鎖存器，禁止寫操 作RDSR00000101讀狀態(tài)寄存器WRSR00000001寫狀態(tài)寄存器，塊鎖定位WRITE0000A8010把數(shù)據(jù)寫入開始所選地址中READ0000A8011

39、從開始所選地址中讀出數(shù)據(jù)指令寄存器可以通過SI輸入來訪問，所用指令，地址與數(shù)據(jù)都以 MSB在前的方式傳 送。寫使能鎖存器該裝置包含一個寫使能鎖存器，這個鎖存器在寫操作開始之前必須先設置。WRE指令可以設置鎖存器，WRI指令可以使鎖存器復位，在上電以后，完成一個有效的字節(jié)，頁或 者是狀態(tài)寄存器寫周期，鎖存器將自動復位。如果 /WP變成低電平鎖存器也將復位，當發(fā) 布WRE，WRD,I RDS命令發(fā)送字節(jié)地址和數(shù)據(jù)是沒有必要的。（圖3-10） 圖3-6 :寫使能/不能鎖存時序狀態(tài)寄存器：狀態(tài)寄存器包括四個非易失性控制位，兩個易失性狀態(tài)位?？刂莆豢梢栽O置看門狗定 時器的操作，存儲塊鎖存保護，狀態(tài)寄存器

40、被設計成“狀態(tài)記錄員”。狀態(tài)寄存器（缺省狀態(tài)為30H）7654321000WD1WD0BL1BL0WELWIP寫入程序位（WIP是一個易變性的、只讀位，指示裝置的是否忙于內部非易變性寫操 作。使用RDS指令可以使WIP位被讀出。當設置為1時，非易變性寫操作在進行中，當設置 為0時，進行中沒有寫操作。寫使能鎖存位（WEL指示“寫使能”鎖存的狀態(tài)。當 WE為1時，鎖存器被置位；當 WE為0時，鎖存器被復位。WE是一個易變性的、只讀位。 WRE指令可以設置WE位，WROS 指令可以使WE位復位。塊鎖存位BL0和BL1,設置塊鎖定保護的標準。這些非易變位可以用 WRS指令編程，允 許使用者保護存儲器序

41、列的1/4，1/2，全部或空。被塊鎖存保護排列的任一部分只能讀不 能寫。它將保護到BL位被改變使存儲器部分不能塊鎖存保護。狀態(tài)寄存器 位序列地址保護BL1BL0X5043/X504500無01$180-$仆F10$100-$仆F11$000$FF看門狗定時位WD和WD1選擇看門狗定時溢出時間，用 WRS指令可以對這些非易變位 編程。狀態(tài)寄存器 位看門狗定時時間溢 出（典型值）WD1WD0001.4s01600ms10200ms11不確定讀狀態(tài)寄存器：讀狀態(tài)寄存器，把/CS降為低電平來選擇該裝置，接著發(fā)送8位RDS指令。狀態(tài)寄存器 的內容被轉移到SC引線上，通過CLK時。狀態(tài)寄存器在任何時間都可

42、以被讀出，甚至在 寫周期過程中。寫狀態(tài)寄存器：在寫數(shù)據(jù)到寫狀態(tài)寄存器之前，先發(fā)布 WRE指令來設置“寫使能”鎖存器（WE）首 先使/CS變?yōu)榈碗娖?，對該裝置定時 WRE指令，再把/CS拉成高電平。再次把/CS拉成低電 平，在8位數(shù)據(jù)之后，進入WRS指令。這8位數(shù)據(jù)與狀態(tài)寄存器的內容一致。當/CS變?yōu)楦?電平時操作結束。如果在 WREWWRS之間/CS沒有變成高電平，WRS指令將無效。芯片保護矩陣WRE命 令(WEL芯片引腳（WP存儲塊狀態(tài)寄存器(BL0,BL1,WD0,WD1)被保護的區(qū)域不被保護的區(qū) 域0X被保護被保護被保護X0被保護被保護被保護11被保護寫使能寫使能圖3-7 :讀狀態(tài)寄存器

43、時序圖3-8 :寫狀態(tài)寄存器時序讀存儲序列：當從EEPRO存儲序列中讀時，首先把/CS拉成低電平以選擇芯片，8位READf令被傳輸 到芯片中，接著是8位的地址。REA®令的第3位選擇芯片的高位或地位，在REA代碼和地 址被發(fā)送以后，在選擇的地址中且存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)被轉移到SO引線上。存儲器下一個地址存儲的數(shù)據(jù)通過繼續(xù)提供時鐘脈沖可以被讀出。每一個數(shù)據(jù)的字節(jié)被轉移以后地址 將自動增加到更高的地址。當達到最高地址，地址計算器變?yōu)?00,允許讀周期無限的繼續(xù)。當把/CS引腳拉成高電平時，讀操作停止。寫存儲序列：在寫數(shù)據(jù)到存儲器序列之前，先發(fā)布 WRE指令來設置“寫使能”鎖存器（WE）首

44、先 使/CS變?yōu)榈碗娖?，對該裝置定時 WRE指令，再把/CS拉成高電平。再次把/CS拉成低電平， 在8位地址之后，進入WRIT指令，接著數(shù)據(jù)就被寫入。 WRIT指令的第3位包含地址位A8, 可以選擇序列的高位或低位。如果在 WRE和 WRIT之間/CS沒有變成高電平，WRITE旨令將 無效。WRIT指令至少需要16個時鐘周期，CS在整個操作過程中必須保持低電平。操作者可 以繼續(xù)寫入 16字節(jié)的數(shù)據(jù)。唯一的限制是這 16個字節(jié)必須存在同一頁中。一頁的地址開始 于地址x xxxx 0000，結束于地址xxxxx 1111。如果字節(jié)地址達到了該頁的最后一個 字節(jié)，并且時鐘仍然繼續(xù)，計算器將返回到該頁

45、的第一個地址，寫在以前寫過的數(shù)據(jù)上。為了寫操作（字節(jié)或頁寫）能被完成，在時鐘周期內被寫入的最后的數(shù)據(jù)字節(jié)的0位以后CS必須被拉成咼電平。如果它在任何時間沒有被拉成咼電平，寫操作將不能完成。在寫過程中跟隨著一個狀態(tài)寄存器或存儲序列寫時序，狀態(tài)寄存器可以被讀入來檢查WIP位。非易變寫過程中WIF處于高電平。圖3-9 ：存儲序列時序圖3-10 ：寫存儲時序3. 4 顯示部分本儀器利用89C52單片機串行口和廉價的74HC164集成塊實現(xiàn)多個LED顯示的一種簡 單方法，利用該方法設計的多路 LED顯示系統(tǒng)具有硬件結構簡單、軟件編程容易和價格低 廉的特點。下面簡單的介紹一下 74HC164。特點：（ 1

46、 ）與門串行輸入；（2）完全的緩沖時鐘脈沖和串行輸入；（ 3）直接清除引腳圖如圖 3-11 ：圖 3-11說明：這些8位移位寄存器的特點是具有與門串行輸入和不同步的清除輸入（CLR。門電路串行輸入（A和B）允許對輸入數(shù)據(jù)的完全控制；低電平加在輸入端可以抑制新數(shù)據(jù)的進入； 高電平輸入能使輸入有效。串行輸入的數(shù)據(jù)當CLK是高電平或低電平時可以改變。89C52單片機串行口方式0為移位寄存器方式，外接3片74LS164作為3位LED顯示 器的靜態(tài)顯示接口，把 89C51的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。74LS164 為TTL單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中A B （第

47、1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接。T （第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的 TXD端。每一個時鐘信號的上升沿加到 T端時，移 位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進制數(shù)全部移入74LS164中。R （第9腳）為 復位端，當R=0時，移位寄存器各位復0,只有當R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q1Q8（第3-6和10-13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的hga各段對應的引腳上。在給出 了 8個脈沖后，最先進入74LS164的第一個數(shù)據(jù)到達了最高位，然后再來一個脈沖，第一 個脈沖就會從最高位移出，搞清了這一點，下面讓我們來看電路，6片7LS

48、164首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣，當輸入 8個脈沖時，從單片機RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進入到了 第一片74LS164中了，而當?shù)诙€8個脈沖到來后，這個數(shù)據(jù)就進入了第二片 74LS164, 而新的數(shù)據(jù)則進入了第一片 74LS164,這樣，當?shù)诹鶄€8個脈沖完成后，首次送出的數(shù)據(jù) 被送到了最左面的164中，其他數(shù)據(jù)依次出現(xiàn)在第一、二、三片 74LS164中。3. 5 電源與復位電路部分3.5.1 電源部分本次設計應用的電壓有+5V°220V交流電源經變壓器，整流，濾波后分別進入芯片7805, 產生+5V,這些電源的具體應用情況如下：+5V電源：單片機及外圍電路所用電源+9V電源：壓電

49、喇叭所用電源當MCS-5I系列單片機的復位引腳RST(全稱RESET出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時， 單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。根據(jù)應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。常用的上電復位電路如圖 3-12(a) 中 左圖所示。圖中電容 C1和電阻R1對電源十5V來說構成微分電路。上電后，保持 RST一 段高電平時間，由于單片機內的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1,也能達到上電復位的 操作功能，如圖 3-12(a) 中右圖所示。圖 3-12 要求電源接通后，單片機自動復位，并且在

50、單片機運行期間，用開關操作也能使單片 機復位。常用的上電或開關復位電路如圖 3-14(b)所示。上電后，由于電容C3的充電和反 相門的作用，使RST持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵K后松開，也能使RST為一段時間的高電平，從而實現(xiàn)上電或開關復位的操作。根據(jù)實際操作 的經驗，下面給出這兩種復位電路的電容、電阻參考值。圖 3-12(a)中：Cl = 10-30uF，R仁 1kQ圖 3-12(b)中：C2= 1uF，Rl = lk Q, R2= 10kQ本系統(tǒng)的復位電路采用上電復位。3. 6 電鈴和繼電器部分當定時時間到了，壓電喇叭則發(fā)出一陣聲響，時間到時發(fā)出一陣聲響，按下K4鍵可以停止聲響。也可以啟動繼電器，由繼電