图9 电平兼容说明
通常来说，电平转换会采用类似SN74ALVC4245[4]的专用芯片，该类芯片可实现升压、降压功能，并且可允许两边电源不同步。但是，这种专用芯片一般都是同时转换8路、16路或者更多的电平，且代价相对昂贵，本系统仅仅需要转换3路电平（Dout是数据输出，刚好满足电平兼容原则，可勿需电平转换，直接相连），使用专用芯片会造成极大的资源浪费，导致系统制作成本的提高。
考虑SD卡在SPI通讯模式下，单向通讯，可采用AMS1117，它可固定输出3.3V电压，且满足电平转换兼容原则。为确保AMS1117的稳定性，在输入和输出部分各连接一个小电容，其基本电路如图9（b）。
3.3.2 SD卡通讯模式选择
3.3.2.1 SD模式
在SD模式通讯模式下，CPU使用SD总线访问SD卡，其拓扑结构如图10所示。
图10 SD存储（SD模式）的总线拓扑结构
SD总线上的信号线的详细功能描述如表1所示。
7
表1 SD总线信号线功能描述
3.3.2.2SPI模式
在SPI通讯模式模式下，SPI总线以字节为单位进行数据的传输，所有数据令牌都是字节（8位）的整数倍，而且字节需要与CS片选信号对齐。其拓扑结构如图11所示。
图11 SD存储（SPI模式）的总线拓扑结构
SD卡的SPI接口兼容绝大多数控制器的SPI接口。卡的SPI总线的信号线如表2所示。
表2 SD卡的SPI接口描述
3.3.2.3模式选择
SD卡有两种可供选择的通讯协议[4]：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡的标准读写方式，但是SD模式需要与之相连的MCU带有SD卡控制器接口，否则必须额外加入控制SD卡的单元以支持SD卡的读写功能。然而，STC89C52单片机本身没有集成SD卡控制器接口，若选用SD模式通讯就必须额外加入控制SD卡的单元，势必会增加产品的硬件成本。在SD卡数据读写对时间的要求不是很精确的时候，选用
8
SPI模式不需要SD控制器，且使用我们比较熟悉的同步串行传输方式，通过SPI总线控制集成在SD卡内部的控制器来驱动flash和内部ROM模块，仅需四条线就能完成对SD卡的数据读写、命令发送与相应命令的返回，而且目前市场上很多MCU都集成有现成的SPI接口电路，操作相对简单，是一种比较方便实用的解决方案。采用SPI模式对SD卡进行读写操作可大大简化硬件电路的设计，降低硬件设计成本。
虽然STC89C52不带SD卡硬件控制器，也没有现成的SPI接口模块，但是可以用软件模拟出SPI总线时序。本文用SPI总线模式读写SD卡。
3.4 TFT-LCD液晶显示系统
由于本系统为电子书阅读器设计，因此液晶显示器要求显示较多信息，所以，本设计采用了320*240的TFT-LCD液晶显示屏进行显示。液晶驱动控制器以及背光升压电路集成在模块内部，图12为液晶显示系统电路，图的左边为液晶显示模块的接口电路，其中滑动变阻器可实现LED屏亮度调节，右边为液晶模块。
图12 TFT-LCD液晶显示电路
TFT液晶模块引脚中，DB0~DB7是八位数据传输端口；CS片选信号；WR是写入使能；RS是指令\\数据选择信号；RESET复位信号；NC为空脚。电路工作时，TFT-LCD模块的1脚与液晶接口的3脚对应，模块2脚与接口4脚对应，依次顺次，将TFT-LCD液晶模块插入接口槽中（接口槽的1脚、2脚空着）。
3.5按键控制系统
由于按键控制不需要太多的键，因此采用独立按键的形式，按键按下，单片机对应I/O口置低电平。整个按键控制部分使用两个独立按键，分别实现上翻和下翻功能，以实现SD卡的数据显示控制，其电路图如图13所示。
9
图13 按键控制电路
4元器件介绍
4.1 STC89C52RD+
4.1.1功能特性
STC89C52RD+单片机[5]是宏晶科技推出的新一代高速、低功耗、超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，1个时钟/机器周期，可用低频晶振，大幅降低EMI，采用增强型8051内核，速度比普通8051更快速。STC89C52 单片机是一种高性能的CMOS8位微控制器，三种工作模式，更低功耗。该器件指令与工业标准的80C51指令集兼容。片内程序存储器允许重复多次在线和在应用编程。它的应用范围广泛，可用于解决复杂的控制问题，且成本较低。
具有如下特性：
l 完全兼容51系列产品
l 工作电压：5.5V～3.3V（5V单片机） 3.8V～2.4 V（3V单片机） l 工作频率范围：0～35MHz，相当于普通8051的0～420MHz l 8K字节可擦写1000次的在线可编程闪存
l 在系统可编程ISP和在应用可编程IAP，勿需专用编程器，勿需专用仿真器，用户可通过串口直
接下载程序，高效快速 l 片上集成1024字节内部RAM l 32条可编程I/O线 l 3个16位定时器/计数器
l 通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART l 低功耗空闲方式和掉电方式 l 看门狗定时器 l EEPROM功能
l 兼容TTL和COMS逻辑电平 l 双DPTR数据指针 l PDIP封装
10
4.1.2 STC89C52RD+单片机的标准工作模式
l l l
掉电模式：典型功耗<0.1μA,可由外部中断唤醒，中断返回后，继续执行原程序 空闲模式：典型功耗2mA
正常工作模式：典型功耗4mA～7mA
其中掉电模式和空闲模式是该芯片的低功耗设计，可由外部中断唤醒，适用于电池供电系统，如气表、水表、便携应用设备等。
4.1.3引脚说明
图14 STC89C52单片机引脚图
按照功能，STC89C52的引脚可分为多功能I/O口、主电源、外接晶体振荡或振荡器、控制和复位等。 1) 多功能I/O口
STC89C52共有四个8位的通用I/O端口：P0、P1、P2、P3，对应的引脚分别是：P0.0 ～ P0.7，P1.0 ～ P1.7，P2.0 ～ P2.7，P3.0 ～ P3.7，共32个I/O口。每个口可以单独用作输入或者输出。
① P0端口，该口是一个8位漏极开路的双向I/O端口。在作输入口时，写入高电平，可作高阻收入；作输出口时，每个引脚可带动8个TTL输入负载。当存取外部程序或数据存储器时，P0可用作低字节地址或者数据总线（此模式内部集成有上拉电阻）；当编程Flash存储器时，P0端口将用于接收代码字节；在校验时，则输出代码字节（此模式需外加上拉电阻）。
② P1端口，该口是8位双向I/O端口，集成有内部上拉电阻。对端口写“1”时，通过内上拉电阻把端口拉到高电位，此时可用作输入口。因为有上拉电阻，P1口作输入口使用时，那些被外部信号拉低电平的
11