基于单片机的的智能药盒的设计 - 图文(3)

2019-08-03 11:38

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2、工作电压:5.5V-3.8V(5V单片机)/3.6V-2.0V(3V 单片机)。

3、工作频率范围:0-40MHz,相当于普通8051的0~80MHz,实际工作频率可达48MHz。

4、用户应用程序空间4K/6K/7K/8K/10K/12K/13K/16K/32K/40K/48K/56K/61K/字节。 5、片上集成1280字节/512/256字节RAM。

6、通用I/O口(35/39个),复位后为:P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)。P0口是开漏输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为I/O口用时,需加上拉电阻。

7、ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器/仿真器,可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,8K程序3-5秒即可完成一片。

8、EEPROM功能。 9、看门狗。

10、内部集成MAX810专用复位电路,外部晶体12M以下时,可省外部复位电路,复位脚可直接接地。

11、共3个16位定时器/计数器,其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用。 12、外部中断4路,下降沿中断或低电平触发中断,Power Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒。

13、通用异步串行口(UART),还可用定时器软件实现多个UART。 14、工作温度范围:0-75℃/-40-+85℃。 15、封装:LQFP-44,PDIP-40,PLCC-44。

图 3-2 STC90C51RC/RD+系列单片机引脚图

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1、电源

Vcc(引脚号40),芯片电源,接+5V;Gnd(引脚号20),电源接地端。 2、时钟

XTAL1(引脚号19)内部振荡电路反相放大器的输入端,是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器时,此引脚接地。

XTAL2(引脚号18)内部振荡器的反相放大器输出端,是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时,此引脚接外部振荡源。

3、控制总线

(1)ALE/PROG(引脚号30):正常操作时为ALE功能(允许地址锁存),用来把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率(振荡器频率的1/6)周期性地发出正脉冲信号。因此,它可用作对外输出的时钟信号或用于定时。但要注意,每当访问外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动(吸收或输出电流)8个LSTTL电路。

(2)PSEN(引脚号29):外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令(或数据)期间,PSEN在每个机器周期内两次有效。PSEN可以驱动8个LSTTL电路。

(3)RST/VPD(引脚号9):复位信号输入端。振荡器工作时,该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可接上备用电源。在Vcc掉电期间,由VPD 向内部RAM提供电源,以保持内部RAM中的数据。

(4)EA/Vpp(引脚号31):为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当EA为高电平时,访问内部程序存储器;当EA为低电平时,访问外部程序存储器。

4 、I/O线

(1)P0口(引脚号32~39):单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作,先用作地址总线,在ALE信号的下降沿,地址被锁存;然后用作为数据总线。它也可以用作双向输入/输出口。P0口能驱动8个LSTTL负载。

(2)P1口(引脚号1~8):准双向输入/输出口,它能驱动4个LSTTL负载。 (3)P2口(引脚号21~28):准双向输入/输出口。在访问外部存储器时,用作高8位地址总线。P2口能驱动4个LSTTL负载。

(4)P3口(引脚号10~17):准双向输入/输出口,它能驱动4个LSTTL负载。P3口的每一引脚还有另外一种功能:

P3.0——RXD:串行口输入端。

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P3.1——TXD:串行口输出端。

P3.2——INT0:外部中断0中断请求输入端。 P3.3——INT1:外部中断1中断请求输入端。 P3.4——T0:定时器/计数器0外部输入端。 P3.5——T1:定时器/计数器1外部输入端。 P3.6——WR:外部数据存储器写选通信号。 P3.7——RD:外部数据存储器读选通信号。

3.1.2. 晶振电路

单片机工作时,从取指令到译码再进行微操作,必须在时钟信号控制下才能有序地进行,时钟电路就是为单片机工作提供基本时钟的。单片机的时钟信号通常有两种产生方式:内部时钟方式和外部时钟方式。

内部时钟方式是在单片机XTAL1和XTAL2引脚上跨接上一个晶振和两个稳频电容,可以与单片机片内的电路构成一个稳定的自激振荡器。晶振的取值范围一般为0~24MHz,常用的晶振频率有6MHz、12 MHz、11.0592 MHz、24 MHz等。一些新型的单片机还可以选择更高的频率。外接电容的作用是对振荡器进行频率微调,使振荡信号频率与晶振频率一致,同时起到稳定频率的作用,一般选用20~30pF的瓷片电容。

外部时钟方式则是在单片机XTAL1引脚上外接一个稳定的时钟信号源,它一般适用于多片单片机同时工作的情况,使用同一时钟信号可以保证单片机的工作同步。

时序是单片机在执行指令时CPU发出的控制信号在时间上的先后顺序。单片机的时序概念有4个,可用定时单位来说明,包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。

振荡周期:是片内振荡电路或片外为单片机提供的脉冲信号的周期。时序中1个振荡周期定义为1个节拍,用P表示。

时钟周期:振荡脉冲送入内部时钟电路,由时钟电路对其二分频后输出的时钟脉冲周期称为时钟周期。时钟周期为振荡周期的2倍。时序中1个时钟周期定义为1个状态,用S表示。每个状态包括2个节拍,用P1、P2表示。

机器周期:机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间。一条指令的执行需要一个或几个机器周期。一个机器周期固定的由6个状态S1~S6组成。

指令周期:执行一条指令所需要的时间称为指令周期。一般用指令执行所需机器周期数表示。单片机多数指令的执行需要1个或2个机器周期,只有乘除两条指令的执行

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需要4个机器周期。

了解了以上几个时序的概念后,我们就可以很快的计算出执行一条指令所需要的时间。例如:若单片机使用12MHz的晶振频率,则振荡周期=1/(12MHz)=1/12us,时钟周期=1/6us,机器周期=1us,执行一条单周期指令只需要1us,执行一条双周期指令则需要2us。晶振电路如图 3-3所示:

图 3-3 系统晶振电路图

3.1.3. 复位电路

无论是在单片机刚开始接上电源时,还是运行过程中发生故障都需要复位。复位电路用于将单片机内部各电路的状态恢复到一个确定的初始值,并从这个状态开始工作。

单片机的复位条件:必须使其RST引脚上持续出现两个(或以上)机器周期的高电平。

单片机的复位形式:上电复位、按键复位,此处采用上电复位。

按键复位电路中,当按键没有按下时,电路同上电复位电路。如在单片机运行过程中,按下RESET键,已经充好电的电容会快速通过电阻的回路放电,从而使得RST引脚上的电位快速变为高电平,此高电平会维持到按键释放,从而满足单片机复位的条件实现按键复位。

单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2μs 就可以实现,电容的的大小是10uF,电阻的大小是10k。所以根据公式,可以算出电容充电到电源电压的0.7倍(单片机的电源是5V,所以充电到0.7倍即为3.5V),需要的时间是10K×10UF=0.1S。单片机最小系统复位电路的极性电容C1的大小直接影响单片机的复位时间,一般采用10~30uF,单片机最小系统容值越大需要的复位时间越短。单片机复位电路如图3-4所示:

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图 3-4 系统复位电路

3.2 显示电路

显示电路中的显示器件为LCD1902,其数据端口与单片机的P0口相接,电路连接如图 3-5所示:

图 3-5 LCD1602连接图

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