信息工程学院 基于单片机的环境噪声监测仪的设计
图3-10 定时器/计数器的结构原理图
从上面定时器/计数器的结构图中可以看出，16位的定时/计数器分别由两个8位专用寄存器组成，即：T0由TH0和TL0构成；T1由TH1和TL1构成。其访问地址依次为8AH-8DH。每个寄存器均可单独访问。这些寄存器是用于存放定时或计数初值的。此外，其内部还有一个8位的定时器方式寄存器TMOD和一个8位的定时控制寄存器TCON。这些寄存器之间是通过内部总线和控制逻辑电路连接起来的。TMOD主要是用于选定定时器的工作方式；TCON主要是用于控制定时器的启动停止，此外TCON还可以保存T0、T1的溢出和中断标志。
当定时器工作在计数方式时，外部事件通过引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）输入。当定时器/计数器为计数工作方式时，通过引脚T0和T1对外部信号计数，外部脉冲的上升沿将触发计数。计数器在每个机器周期的S5P2期间采样引脚输入电平。若一个机器周期采样值为0，下一个机器周期采样值为1，则计数器加1。此后的机器周期S3P1期间，新的计数值装入计数器。所以检测一个由0至1的跳变需要两个机器周期，由于本课题所利用的是计数器T0、定时器T1，并且是工作在工作方式1。所以以下重点介绍工作方式1的特点。
工作方式1是16位的计数器，由TLX作为高8位和THX作为低八位。由于计数器为16位，其计数范围最大。当启动TX前，TLX和THX装入计数初值，当TLX计满后，向THX进位，当计数器计数达到0FFFF后，再计一个数，则计数器产生溢出中断，向CPU请求中断，在中断程序时THX和TLX需重新装入初值，以便中断返回后重新开始计数。所以，工作方式1是一种需重装初值的计数器。由于这种方式，计数范围大，所以在计较大数据时可采用这种工作方式。
鉴于本课题的实际情况在此课题T0用来对外部脉冲计数，而T1用来做内部定时器，即每个机器周期产生一个计数脉冲，可以用来实现等待计时功能。 二、 单片机外围电路的设计
由单片机硬件设计原理可知：（1）尽可能采用功能强的芯片，以简化电路；（2）留有余地，在设计硬件电路时，要考虑到将来修改、扩展的方便。因此在89C52
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芯片本身的最小系统需求外，还选择了8155H进行了扩展。
（一）时钟电路
89C52的时钟可以两种方式产生，一种是内部方式，利用芯片内部的振荡电路；另一种方式为外部方式。本系统采用内部时钟电路。下面介绍内部时钟方式。
内部有一个用于构成震荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外晶体或陶瓷谐振器一起构成一个自激振荡器。图3-11是89C52片内振荡器电路。89C52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，图3-12是内部时钟方式的电路。外接晶体（在频率稳定性不高，而尽可能要求廉价时，可选用陶瓷谐振器）以及电容CX1和CX2构成并联谐振电路，接在放大器的反馈回路中。对外接电容的值虽然没有严格的要求，但电容的大小会影响振荡频率的高低，振荡器的稳定性，起振的快速性和温度的稳定性。晶体可在1.2MHz～12MHz之间任选，电容CX1和CX2的典型值在20pF～100pF之间选择，但在60pF～70pF时振荡器有较高的频率稳定性。典型值通常选择为30pF左右。外接陶瓷谐振器时，CX1和CX2的典型值约为47pF。在设计印刷电路板时，晶体或陶瓷振荡器和电容应尽可能安装得与单片机芯片靠近，以减少寄生电容，更好地保证振荡器稳定和可靠地工作。为了提高温度稳定性，应采用温度稳定性能好的NPO高频电容。
图3-11 89C52片内振荡器电路图 图3-12 内部时钟方式的电路图
（二）复位电路
89C52的复位输入引脚RET（即RESET）为89C52提供了初始化的手段。有了它可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的0000H地址单元开始执行程序。在89C52的时钟电路工作后，只要在RET引脚上出现两个机器周期以上的高电平时，单片机内部则初始复位。只要RET保持高电平，则89C52循环复位。只有当RET由高电平变成低电平以后，89C52才从0000H地址开始执行程序。
本系统的复位电路是采用按键复位的电路，如图3-13所示，是常用复位电路之一。当89C52的ALE及PSEN两引脚输出高电平，RET引脚高电平到时，单片机复位。通过按动按钮产生高电平复位称手动复位。上电时，刚接通电源，电容C相当
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于瞬间短路，+5V立即加到RET/VPD端，该高电平使89C52全机自动复位，这就是上电复位；若运行过程中需要程序从头执行，只需按动按钮即可。按下按钮，则直接把+5V加到了RET/VPD端从而复位称为手动复位。复位后，P0到P3并行I/O口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器状态不确定。
图3-13 按键电平复位电路
（三）接口芯片8155H
如图3-14所示，8155H共有40条引脚线，采用双列直插式封装。
图3-14 8155H内部结构与引脚配置
8155H的各引脚功能如下：
①AD7～AD0（8条）
AD7～AD0为地址/数据线，与单片机的P0口相连，用于分时传送地址/数据信息。
②I/O总线（22条）
PA7～PA0为通用I/O线，用于传送A口上的外设数据，数据传送方向由写入8155H的命令决定；PB7～PB0为通用I/O线，用于传送B口上的外设数据，数据传送方向也由8155H命令决定。PC5～PC0为数据/控制线，有6条，在通用I/O方式下，用作传送I/O数据；在选通I/O方式下，用作传送命令/状态信息。
③控制总线（8条）
RESET：复位输入线，在RESET线上输入一个大于600ns宽的正脉冲时，8155H立即处于复位状态，A、B、C三口也定义为输入方式。
CE和IO/M：为8155H片选输入线，若CE=0，则CPU选中本8155H工作；否
?????则，本8155H不工作。IO/M为I/O端口或RAM存储器的选通输入线；若IO/M=0
??
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则CPU选中8155H的RAM存储器工作；若IO/M=1，则CPU选中8155H片内某一存储器。
单片机可以和8155H直接连接而不需要任何外加逻辑器件。89c52和8155H的接口电路如图3-15所示。
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 89c52 P2.6 P2.5 WR RD IO/M CS WR RD ? AD0 PB0 AD1 PB1 AD2 PB2 AD3 PB3 AD4 PB4 AD5 PB5 AD6 PB6 AD7 PB7 8155H
图3-15 8155H和89c52的接口电路
在图3-15中，89c52单片机P0口输出的低8为地址不需要另外加锁存器而直接与8155H的AD0～AD7相连，既作低8位地址总线又作数据总线，地址锁存直接用ALE在8155H锁存。8155H的CS端接P2.5，IＯ/M端与P2.6相连。当P2.5为低电平时，若P2.6为=1，则访问8155H的IＯ/口；若P2.6=0，则访问8155H的RAM单元。
（四）同相驱动74LS07
74LS07为集电极开路输出的六组驱动器，其结构图如图3-16所示。
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图3-16 74LS07引脚图
其中7引脚接地，14引脚接电源，1A-6A为输入端，1Y-6Y为输出端，其逻辑图及真值表如图3-17所示。
图3-17 74LSO7逻辑图及真值表
3.6 显示及指示电路的设计
一、 显示电路的设计
本设计中采用LED共阴极4封装型显示器显示。LED显示器是单片机应用系统常用的输出器件。它是由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画点亮。控制不同的组合的二极管导通就能显示出各种字符。它的结构和外型图如图3-18所示：
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