低頻函數(shù)發(fā)生器及采用單片機(jī)的倒計(jì)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)

低頻函數(shù)發(fā)生器摘要：函數(shù)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)是基于C8051F410單片機(jī)設(shè)計(jì)的低頻函數(shù)發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波，其波形的頻率、峰-峰值可以通過程序控制改變。關(guān)鍵詞：信號(hào)發(fā)生器；單片機(jī)；波形0引言在電子系統(tǒng)中經(jīng)常需要采用頻率和幅度可調(diào)的低頻信號(hào)發(fā)生器。但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實(shí)際應(yīng)用的需求。本系統(tǒng)可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，其頻率范圍為0.1Hz~100Hz，步進(jìn)0.1Hz，峰-峰值范圍為0V~20V，步進(jìn)0.1V；系統(tǒng)通過LCM3310顯示屏顯示其輸出波形名稱、頻率、峰-峰值；并可通過按鍵改變其輸出波形、頻率、峰-峰值；通過串口與上位機(jī)通信，并實(shí)時(shí)顯示及改變輸出波形、頻率、峰-峰值。該低頻信號(hào)發(fā)生器具有低功耗、程控性、高穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。1基本原理圖1低頻函數(shù)發(fā)生器系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖如圖1所示，C8051F410單片機(jī)是系統(tǒng)的核心控制芯片，通過其IDAC功能模塊和定時(shí)器模塊產(chǎn)生波形信號(hào)；波形輸出模塊主要是將核心控制芯片的IDAC輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將其放大，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)；鍵盤輸入模塊用于調(diào)整波形名稱、頻率、峰-峰值；NOKIA3310顯示屏為該系統(tǒng)的LCM顯示模塊，用于顯示輸出波形名稱、頻率值、峰-峰值；串口通信模塊實(shí)現(xiàn)了與PC的實(shí)時(shí)通信。用戶既可以通過系統(tǒng)按鍵調(diào)節(jié)低頻函數(shù)發(fā)生器的輸出波形、頻率、峰-峰值，又可以通過PC機(jī)界面調(diào)整低頻函數(shù)發(fā)生器輸出波形的參數(shù)并顯示。為了減小電源紋波噪聲的干擾，本系統(tǒng)采用線性穩(wěn)壓電源作為供電電源，為系統(tǒng)提供+5V和±15V直流電壓。*指導(dǎo)教師:吳興波(1964-),男,吉林通化人,吉林化工學(xué)院副教授,主要從事電子技術(shù)方面的研究.聯(lián)系電話2硬件電路設(shè)計(jì)2.1主系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)C8051F410內(nèi)部包含一個(gè)低壓降穩(wěn)壓器（REG0）[1]。從VREGIN引腳輸入到REG0的電壓可達(dá)5.25V。REG0的輸出可以用軟件選擇2.1V或2.5V。當(dāng)被使能時(shí)，REG0的輸出連到VDD引腳，為微控制器核供電，并可為外部器件提供電源，穩(wěn)壓器的輸入（VREGIN）和輸出（VDD）與地之間都應(yīng)接入一個(gè)起保護(hù)作用的旁路電容（4.7uF+0.1uF）。鍵盤電路由五個(gè)按鍵組成，分別為“波形選擇”、“模式選擇”、“頻率+10Hz（峰-峰值+10V）”、“頻率+1Hz（峰-峰值+1V）”、“頻率+0.1Hz（峰-峰值+0.1V）”。波形按鍵用于選擇輸出波形信號(hào)，可以選擇正弦波、方波、三角波；模式按鍵用于選擇需更改波形的頻率、峰-峰值等參數(shù)，+10、+1、+0.1按鍵用于在模式選擇確定的基礎(chǔ)上更改參數(shù)值，分別在原來基礎(chǔ)上+10Hz/+10V、+1Hz/+1V、+0.1Hz/+0.1V，當(dāng)參數(shù)超出設(shè)定的最大值時(shí)參數(shù)變?yōu)楫?dāng)前數(shù)據(jù)減去設(shè)定的最大值。NOKIA3310顯示屏用于顯示波形名稱、頻率、幅值及模式提示標(biāo)志。電路如圖2所示。圖2主系統(tǒng)圖2.2直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)圖3直流穩(wěn)壓電源電路圖電路圖如圖3所示，市電經(jīng)變壓器降壓后通過整流橋整流和電容濾波，輸入到7815和7915三端穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，分別得到+15V和-15V的電源。其中電容C9、C10、C12、C13用于儲(chǔ)能濾波；電容C8和C15用于抵消輸入線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩；C11與C14用于消除輸出電壓中的高頻噪聲。+5V電源工作原理與+15V產(chǎn)生原理相同，其輸入電源引用了+15V電源。2.3信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)電路圖如圖4所示，設(shè)計(jì)中，單片機(jī)IDAC模塊會(huì)產(chǎn)生0~2mA的電流信號(hào)，其經(jīng)過電阻R3轉(zhuǎn)換成0~2V的電壓信號(hào)。經(jīng)過電壓跟隨器LM358N(1)后增大電流-電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出阻抗。LM358N(2)構(gòu)成一個(gè)差分比例放大電路，調(diào)節(jié)電阻R3與R8的值相等，參數(shù)對(duì)稱，則差分放大電路的輸出(1)調(diào)節(jié)電阻R6，使Ui2的電壓為1V，通過差分放大電路消除直流分量。同時(shí)調(diào)節(jié)電阻R3和R8的阻值，使放大倍數(shù)為10倍，則輸出電壓的峰-峰值可達(dá)到-10V~10V，達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。圖4信號(hào)放大電路2.4串口通訊模塊設(shè)計(jì)C8051F410單片機(jī)與PC的接口電路中采用芯片MAX232。具體電路如圖5所示。圖5串口電路由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成電荷泵電路，產(chǎn)生+12V和-12V兩個(gè)電源，提供給MAX232串口電平。芯片工作中，將單片機(jī)輸出的0/5V信號(hào)轉(zhuǎn)換成極性相反，電壓為+/-10V與PC機(jī)串口信號(hào)兼容的電壓信號(hào)[2]，完成單片機(jī)與PC機(jī)的數(shù)據(jù)交換。本系統(tǒng)中，單片機(jī)會(huì)將波形名稱、頻率、峰-峰值等數(shù)據(jù)通過串口通訊傳送給PC機(jī)，同理，PC機(jī)也會(huì)將其設(shè)定好的數(shù)據(jù)傳送給單片機(jī)，形成實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換。3程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到C8051F410單片機(jī)的定時(shí)器及IDAC產(chǎn)生頻率和幅值穩(wěn)定的波形,通過UART完成與上位機(jī)的通信。系統(tǒng)中，為了減少程序的運(yùn)行周期，在參數(shù)調(diào)整時(shí)，計(jì)算對(duì)應(yīng)波形數(shù)據(jù)并存入到存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)的數(shù)組中，由于C8051F410內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器太小，但是有位于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間的2048字節(jié)RAM，所以將數(shù)組存放到外部數(shù)據(jù)地址空間中，用數(shù)據(jù)調(diào)用方式替代數(shù)據(jù)的計(jì)算方式。系統(tǒng)程序流程圖如圖6所示：圖6程序流程圖系統(tǒng)中，為了減少程序的運(yùn)行周期，在參數(shù)調(diào)整時(shí)，計(jì)算對(duì)應(yīng)波形數(shù)據(jù)并存入到存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)的數(shù)組中，并將數(shù)組存放到外部數(shù)據(jù)地址空間中，用數(shù)據(jù)調(diào)用方式替代數(shù)據(jù)的計(jì)算方式[3]。由于單片機(jī)的執(zhí)行效率很低，在單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)中一般不會(huì)執(zhí)行數(shù)學(xué)函數(shù)的計(jì)算，如sin()函數(shù)的計(jì)算。但是在一些特殊情況下，不得不用一些數(shù)學(xué)函數(shù)，因此將其數(shù)學(xué)函數(shù)的計(jì)算放到函數(shù)初始化用計(jì)算，將連續(xù)的函數(shù)進(jìn)行離散化。并將計(jì)算結(jié)果存入數(shù)組中，將后續(xù)程序中數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算改成數(shù)據(jù)的調(diào)用[4]。在低頻函數(shù)發(fā)生器中。波形數(shù)據(jù)的產(chǎn)生就是運(yùn)用了這一理論。正弦波信號(hào)離散化數(shù)據(jù)產(chǎn)生代碼如下：for(i=0;i<POINTS;i++) //正弦波數(shù)據(jù)初始化{WAVE_TAB[i]=(int)(((2047*sin(2*Pi*(float)(i)/POINTS)))/2000*voltage)+2048;}三角波信號(hào)離散化數(shù)據(jù)產(chǎn)生代碼如下：for(i=0;i<POINTS/2;i++) //三角波數(shù)據(jù)初始化 { WAVE_TAB[i]=(int)((((float)(i)*4095/(POINTS/2))-2048)/2000*voltage)+2048; }for(i=POINTS/2;i<POINTS;i++) {WAVE_TAB[i]=(int)((2047(((float)((float)(i)-POINTS/2))*4095/(POINTS/2)))/2000*voltage)+2048; }方弦波信號(hào)離散化數(shù)據(jù)產(chǎn)生代碼如下：for(i=0;i<POINTS/2;i++) //方波數(shù)據(jù)初始化{ WAVE_TAB[i]=(int)((double)(2047)/2000*voltage)+2048; }for(i=POINTS/2;i<POINTS;i++) { WAVE_TAB[i]=(int)((double)(-2047)/2000*voltage)+2048; }4PC機(jī)界面設(shè)計(jì)利用串口進(jìn)行通信，除了通信所需要的硬件與線路外，更重要的是要有一套相關(guān)的通信軟件。盡管市面上有許多商品通信軟件，但很多情況下商品通信軟件滿足不了實(shí)際工作的需要。因?yàn)榇蠖鄶?shù)的通信軟件都是用一種定制模式，雖然可以完成收發(fā)文件等眾多功能，但還是不能滿足系統(tǒng)開發(fā)的需要。為方便軟件開發(fā)人員編寫串口通信程序，微軟公司MicrosoftVisualBasic開發(fā)軟件推出了MSComm控件，使串口編程變得非常容易。本設(shè)計(jì)中，采用MicrosoftVisualbasic6.0編寫了帶串口通信的低頻函數(shù)發(fā)生器用戶界面[5]。通過PC界面，更容易觀察到低頻函數(shù)發(fā)生器輸出信號(hào)的參數(shù)，并可通過PC機(jī)改變輸出信號(hào)的參數(shù)。用戶界面如圖7所示。圖7低頻函數(shù)發(fā)生器PC機(jī)用戶界面低頻函數(shù)發(fā)生器用戶界面設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到數(shù)據(jù)拆分與合并的技術(shù)。單片機(jī)發(fā)給PC機(jī)的數(shù)據(jù)是一整串?dāng)?shù)據(jù)，它包含了波形名稱、頻率、峰-峰值等數(shù)據(jù)，在用戶界面中中需要顯示波形名稱、頻率、峰-峰值時(shí)，就要將數(shù)據(jù)串拆分出各部分對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并顯示出來。反之，當(dāng)用戶界面修改了參數(shù)，PC系統(tǒng)會(huì)將波形名稱、頻率、峰-峰值等參數(shù)合并成單片機(jī)正確識(shí)別的格式，才能形成正確的通訊。5結(jié)論本系統(tǒng)所產(chǎn)生的三種波形分別為正弦波、方波、三角波。頻率范圍在0.1Hz~100Hz，峰-峰值范圍在0V~20V內(nèi)可調(diào)。系統(tǒng)通過LCM3310顯示屏顯示輸出波形名稱及波形的頻率、峰-峰值，并可通過按鍵改變輸出波形及其頻率、峰-峰值。并編寫PC機(jī)控制軟件，實(shí)現(xiàn)了本系統(tǒng)與PC機(jī)的通信。以C8051F410為核心的低頻函數(shù)發(fā)生器實(shí)現(xiàn)了正弦波、方波、三角波的輸出。其頻率實(shí)現(xiàn)了在0.1Hz~100Hz之間頻率步進(jìn)0.1Hz，峰-峰值在0V~20V內(nèi)步進(jìn)0.1V。通過測(cè)量，頻率誤差小于0.05Hz，峰-峰值誤差小于0.04V。與上位機(jī)的通信正常，達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]許玲,程小琰.C8051F020單片機(jī)的特點(diǎn)及其在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào).2006(06)[2]吳興中,歐青立.一種PC與單片機(jī)多機(jī)RS232串口通信設(shè)計(jì)[J].國(guó)外電子測(cè)量技術(shù).2009(01)[3]童長(zhǎng)飛編著.C8051F系列單片機(jī)開發(fā)與C語言編程[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2005[4]曾志海,陳欣卓,胡瑞華.基于C8051F005的數(shù)字正弦函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表.2006(05)[5]徐永洪,符影杰,江峰,范獻(xiàn)林.基于VB6.0的串口通信實(shí)現(xiàn)[J].儀器儀表用戶.2004(01)LIUChang-sheng,WUXing-bo*(Class-0803,MajorofElectronicandInformationEngineering,CollegeofInformation&ControlEngineering)Abstract:Functiongeneratorisalwaysusedforsignalgenerator,itiswidelyappliedinthefieldofelectroniccircuit,automaticcontrolsystemandteachingexperiment.ThisdesignisalowfrequencyfunctiongeneratorbasedonC8051f410MCU,Thefunctiongeneratorcanproducttrianglewave,squarewaveandsinewave.Thewave’sfunctionandrangecanbechangedbyprogram.KeyWords：Functiongenerator；MCU；Wave采用單片機(jī)的倒計(jì)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)緒論在生活和生產(chǎn)的各領(lǐng)域中，凡是有自動(dòng)控制要求的地方都會(huì)有單片機(jī)的身影出現(xiàn)；從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從空中、地面到地下，凡是能想像到的地方幾乎都有使用單片的需求?，F(xiàn)在盡管單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，但仍有許多可以用單片機(jī)控制而尚未實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，因此，單片機(jī)的應(yīng)用大有想像和拓展空間。單片機(jī)的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等。但是，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上，更重要的意義還在于：?jiǎn)纹瑱C(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須有模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過軟件（編程序）方法實(shí)現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實(shí)。近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。模擬多通道壓力系統(tǒng)是利用壓力傳感器采集當(dāng)前壓力并反映在顯示器上，它可以分析壓力過量程，并發(fā)出報(bào)警。并采用電子秤原理可根據(jù)輸入單價(jià)準(zhǔn)確的計(jì)算出物體的金額。本篇論文討論了簡(jiǎn)單的倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)與制作，對(duì)于倒計(jì)時(shí)器中的四位LED數(shù)碼顯示器來說，我為了簡(jiǎn)化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即不使用專門的硬件譯碼器，而采用軟件程序進(jìn)行譯碼。二、單片機(jī)原理與發(fā)展2.1單片機(jī)的發(fā)展1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生至今，依靠微電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，從電子管——晶體管——集成電路——大規(guī)模集成電路，使得計(jì)算機(jī)體積更小，功能更強(qiáng)。特別是近20年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)技術(shù)獲得飛速的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工農(nóng)業(yè)，科研，教育，國(guó)防和航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代科技水平的重要標(biāo)志。單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，象Fairchild公司研制的F8單片微型計(jì)算機(jī)。所謂單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元(CenterProcessingUnit,也即常稱的CPU)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、程序存儲(chǔ)器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機(jī)則加上了中斷單元，定時(shí)單元及A/D轉(zhuǎn)換等更復(fù)雜、更完善的電路，使得單片機(jī)的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用更廣泛。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機(jī)仍處在初級(jí)的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡(jiǎn)單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡(jiǎn)單的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構(gòu)成完整的計(jì)算系統(tǒng)。類似的單片機(jī)還有Zilog公司的Z80微處理器。1976年INTEL公司推出了MCS-48單片機(jī)，這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的8位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場(chǎng)。它以體積小，功能全，價(jià)格低贏得了廣泛的應(yīng)用，為單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，成為單片機(jī)發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS-48的帶領(lǐng)下，其后，各大半導(dǎo)體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機(jī)，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機(jī)已發(fā)展到了高性能階段，象INTEL公司的MCS-51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機(jī)。80年代，世界各大公司均競(jìng)相研制出品種多功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個(gè)系列，300多個(gè)品種，此時(shí)的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數(shù)目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)，功能越來越強(qiáng)大，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間甚至可達(dá)64kB，可以說，單片機(jī)發(fā)展到了一個(gè)新的平臺(tái)．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。1.SCM即單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer）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)展道路上，Intel公司功不可沒。2.MCU即微控制器（MicroControllerUnit）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(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)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)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，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(jī)。3.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(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)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)。到現(xiàn)在市場(chǎng)上8位，16位單片機(jī)系列有很多，但是目前在國(guó)內(nèi)使用較多的系列是Intle公司的產(chǎn)品，其中又以MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用尤為廣泛，20年經(jīng)久不衰，而且還在進(jìn)一步發(fā)展，價(jià)格越來越低，性能越來越好。2.2AT89S51單片機(jī)內(nèi)，外結(jié)構(gòu)AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4kBytesFlash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。89S51相對(duì)于89C51增加的新功能包括：--新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89C51更低！--ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。--最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。--具有雙工UART串行通道。--內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。--雙數(shù)據(jù)指示器。--電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。--全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。--兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS-51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。因此我們選用AT89S51單片機(jī)來作為本系統(tǒng)的核心部分。下圖為89s51的核心電路框圖：三、程序設(shè)計(jì)3.1時(shí)間產(chǎn)生ORG000BHLGMPTIMERSTART:MOV53H,#10MOV54H,#10S12：MOVTMOD,#01HMOVTHO,#0BDHMOVTL0，#0C0HMOV1E,#82HTIMER:DJNZR7，A2MOVTH0，#0BDHMOVTL0，#0C0HMOVR7,#16DJNZ20H,#A2MOV20H,#10DJNE21H,A2MOV21H<#10A2：RETI時(shí)間顯示MOVA.20MOVDPTR,#TABLEMOVCA,@A+DPTRMOVP1，AMOVP2，@02HLCALLDELAYMOVA,21HMOVCA,@A+DPTRMOVP1,AMOVP2，#01HLCALLDELDY3.3時(shí)間調(diào)整M1:JNBP3.3，M1JNBP3.6，M31LJMPM3M31:LCALLDELAY10MSJNBP3.6，M32LJMPM3M32:MOVR2,20HCJNER2,#1,L6MOV20H,#10SJMPM3L6:DEC20HMOV53H,20HM3:JNBP3.7,L81SJMPL8L81:LCALLDELAY10MSJNBP3.7,L82L82:MOVR3,21HCJNER3,#1,L7MOVR2,20HCJNER2,#1,L8MOV20H,#10MOV21H,#10SJMPL8H2:LJMPQ1L7:DEC21HMOV54H,21HL8:JNBP3.3,M51LJMPM5M51:LCALLDELAY10MSLCALLDELAT10MSJNBP3.3,H2LJMPM5四、硬件設(shè)計(jì)4.1復(fù)位電路復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)送入RST后還要送至片內(nèi)的施密特觸發(fā)器，由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周器的S5P2時(shí)刻對(duì)觸發(fā)器輸出采樣信號(hào)，然后由內(nèi)部復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位操作所要的信號(hào)。一般的復(fù)位電路可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，我們?cè)诖诉x用的是上電復(fù)位。：上電自動(dòng)復(fù)位原理：RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，只要高電平的復(fù)位信號(hào)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的有效時(shí)間，就可以使單片機(jī)上電復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是通過電容充電實(shí)現(xiàn)的，上電瞬間，RST端電位與Vcc相同，隨充電電流的減少，RST的電位逐漸下降，直到復(fù)位信號(hào)無效。按鍵復(fù)位在此不在作過多的介紹，其原理和上電復(fù)位是相同的。但其采用的是脈沖復(fù)位電路和電平復(fù)位電路兩種。復(fù)位電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示：4.2顯示電路通常在顯示上采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，另一種是動(dòng)態(tài)顯示。其中靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定不閃爍，程序編寫簡(jiǎn)單，但占用端口資源多，所耗得電能較大；動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是顯示穩(wěn)定性沒靜態(tài)好，程序編寫復(fù)雜，但是相對(duì)靜態(tài)顯示而言占用端口資源少。在本設(shè)計(jì)中，為了減少端口資源，降低電能消耗，采用的是動(dòng)態(tài)顯示方法。本系統(tǒng)的倒計(jì)時(shí)時(shí)間的最大范圍是9999秒，要求精確到秒，顯示格式是9999/999/99/9。從格式可知數(shù)碼管顯示電路要用到4位數(shù)碼管?？紤]到數(shù)碼管的段和位比較多，本系統(tǒng)選了兩個(gè)4位一體的共陽數(shù)碼管和一個(gè)一位的共陽數(shù)碼管。數(shù)碼管有段選和位選控制，在此電路中有8個(gè)位選，8個(gè)段選，分別用單片機(jī)的P0口和P1進(jìn)行8個(gè)位的控制。4.3控件電路鍵盤是微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備，按照鍵盤按鍵的結(jié)構(gòu)形式，可分為獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。此次采用的是獨(dú)立式鍵盤，此鍵盤控制電路主要適用于調(diào)整時(shí)間，電路圖如下結(jié)束語結(jié)束語通過本次設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)并了解了基本的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，在這過程中，我的身邊的同學(xué)們給了我很多的啟示和幫助，而且我覺的對(duì)以前不了解的單片機(jī)知識(shí)有了一個(gè)更高更深的了解。我相信我所學(xué)的東西在以后的工作學(xué)習(xí)中會(huì)起很大的作用。參考文獻(xiàn)1.李廣弟等編著，《單片機(jī)基礎(chǔ)》，北京航空航天大學(xué)出版社，2001年7月。2.馬長(zhǎng)芳等編著，《新型集成電路及其應(yīng)用實(shí)例》科學(xué)出版社，2002年11月。3.鮑宏亞等編著，《MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)》中國(guó)宇航出版社，2005年9月。4.吳金戌等編著，《8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用》清華大學(xué)出版社，2005年8月。5.陳煒鐘實(shí)、洪明、隋元主編<<精選家用電子制作電路300例>>人民郵電出版社，1998年9月6.李全利遲榮強(qiáng)《單片機(jī)原理及接口技術(shù)》北京高等教育出版社2004年1月7.李光才樓然笛《單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)》北京航空航天大學(xué)出版社，2004年8.谷樹忠閆勝利主編<<Protel2004實(shí)用教程>>電子工業(yè)出版社，2005年2月附錄1源程序ORG00H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