第三章 硬件系统
3.1 控制器
本系统基于51系列单片机来实现，因为系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了AT89S52通用的比较普通单片机来实现系统设计。 3.1.1 AT89S52 简介
AT89S52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89S52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 3.1.2 AT89S52 的特点
·与MCS-51产品指令系统完全兼容 ·4k字节可重擦写Flash闪速存储器 ·1000次擦写周期
·全静态操作：OHz--24MHz ·三级加密程序存储器 ·128*8字节内部RAM ·32个可编程I／O口线 ·2个16位定时／计数器 ·6个中断源
·可编程串行UART通道 ·低功耗空闲和掉电模式 3.1.3 AT89S52 的结构
此次设计所使用的AT89S52 的封装形式是DIP40。如图3.1 所示。
7
图3.1 AT89S52 的封装形式
引脚功能： ·Vcc：电源电压 ·GND：接地
·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗转入端用。
·Pl口：P1是—个带内部上拉电阻的8位双向I／O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电萌。
·P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I／O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
·P3口：：①可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。②作为第二功能使用，每一位功能定义如表3.1 所示。
8
表3.1 P3 口的第二功能
端口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD(串行输入口) TXD(串行输出口) INTO(外中断0) INT1(外中断1) TO(定时/计数器0) T1(定时/计数器1) WR(外部数据存储器写选通) RD(外部数据存储器读选通) ·RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
·ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振器频率的1／6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。 ·PSEN：程序存储允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时．每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。 ·EA／VPP：EA ＝0，单片机只访问外部程序存储器。EA ＝1，单片机访问内部程序存储器。
．XTALI：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。 ．XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
9
3.1.3电源电路
电源电路如图3.2所示。本设计采用USB供电，使用按键开关控制电路通与断，分别将VCC和GND接入电路中
图3.2 电源电路
3.1.4时钟电路
AT89S52虽然有内部振荡电路，但要形成时钟，必须外接元件，所以实际构成的振荡时钟电路，外接晶振以及电容C7和C10构成了并联谐振电路接在放大器的反馈回路中，对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。晶振的频率可在1.2MHZ~12MHZ之间任选，电容C7和C10的典型值在20pf~100pf之间选择，由于本系统用到定时器，为了方便计算，采用了12M的晶振，采用电容选择30pf，时钟电路如图3.3所示。
10
图3.3时钟电路
3.1.5 复位电路
AT89S52的复位输入引脚RST为单片机提供了初始化的手段，可以使程序从指定处开始执行，在AT89S52的时钟电路工作后，只要RST引脚上出现超过两个机器周期以上的高电平时，即可产生复位的操作，只要RST保持高电平，则AT89S52循环复位，只有当RET由高电平变成低电平以后，AT89S52才从0000H地址开始执行程序，本系统采用按键复位方式的复位电路。复位电路如图3.4所示。
图3.4复位电路
11