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2 设计课题硬件系统的设计
2.1
设计课题硬件系统各主要器件简要介绍
本设计的硬件系统主要采用以下电子元器件：单片机 AT89C51RC，四位一体数码管（共阳极），电阻，电容，晶振，按键。
【1】单片机 AT 89C51RC为本次课程设计的核心器件。
图2.1 AT 89C51RC引脚图
在单片机 AT 89C51RC中，有4KB的片内数据存储器和8KB的片内程序存
储器，因此在组建单片机的最小应用系统时，不需要在单片机的外部扩展片外存储器。
4k 字节FLASH 闪速存储器，128 字节内部RAM，32 个I/O 口线，2 个16 位定时/计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51 降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU 的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。
单片机控制线介绍：
RST：上电复位端，当单片机振荡工作时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平，单片机就可实现复位操作，使单片机回到初始状态。
XTAL1、XTAL2：外接晶振引脚。
/EA：片外程序存储器选用端，低电平有效。本次实验中不需要扩张存储器，
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因此，在电路中此端口接高电平。
/PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。本次试验中无片外程序存储器，故此功能不需要，此端口接高电平或悬空。
ALE：地址锁存信号输出端。本次试验中没有用到16位地址线，故此端口悬空处理。
VCC：电源端，接+5V电源正端。 GND：接地端，接+5V电源地端。
【3】数码管（共阳极）
图2.4 数码管封装图
a.码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为ＬＥＤ数码管。
数码管是利用8个发光二极管，按一定规则连接制作成的数字、字符显示器件，使用时，只要在数码管的引脚上送入合适的电平，即能显示0~9、A~F一系列不同的数字。
LED数码管内部集结了8个条状发光二极管排列成“8”字图案，它有共阳极和共阴极之分，即当8个发光二极管的负极接在一起时称之为共阴极数码管，正极接在一起时称之为共阳数码管，对于共阴极数码管，把阴极接低电平，其余8个输入端接高电平，数码管发光；对于共阳极数码管，将阳极接高电平，其余8个输入端接低电平，数码管发光。
数码管内发光二极管的输出光谱决定其数码管发光颜色，利用不同发光颜色，可以制成发出红、黄、绿等不同颜色的数码管，使用LED数码管时，为保证适中的亮度，工作电流一般选10mA左右。 b.动态显示驱动方式
动态显示是把要显示的信息分时输出，轮流点亮各个数码管显示数字，同一时刻只能显示一个数字。它采用了一组共享的段选数据线将显示信息输出到所有数码管的a~g端，再用一组为选信号线控制某一数码管显示当前数据线上的信息。 c.静态显示的驱动方式:
静态显示是将显示的信号由缓冲器锁存静态驱动数码管显示.对于共阴数码管,公共端接地,数码管的a~g引线端与译码/驱动电路的输出端相连,这时驱动电路的输出端输出高电平使相应笔段点亮,输出低电平熄灭相应笔段.
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d.LED数码管的特点
LED数码管被广泛用在数字化仪器仪表`数控装置中,也长用于微机的数显器件.它们有以下几个特点:
（1）能被低电压,小电流驱动发光,普通的数码管每笔段工作电流5MA~10Ma,导通正向压降约2V与TTL,COMS信号兼容。
（2）发光响应时间小于0.1us,高频特性好,单色性好,亮度. （3）成本低,体积小,重量轻,抗冲击性能好.
（4）寿命长,一般工作在10万小时以上,有的可达100万小时.
2.2
设计课题硬件系统各模块功能简要介绍
本设计的硬件系统主要采用以下基本模块来实现：单片机最小系统模块，（1）单片机最小系统模块：包括单片机AT 89C51RC、复位电路、晶振
输入模块、输出模块。
电路。本本模块AT 89C51RC系统控制核心，单片机系统复位由复位电路完成，单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端位位引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容。这样就构成一个稳定的自激振荡器。
图2.5 晶振电路
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CRYSTAL18XTAL2C1+5V910ufRSTR4K110k293031+5V12345PSENALEEAP1.0/T2P1.1/T2EX/SSP1.2/ECIP1.3/CEX0 图2.6 复位电路 当复位键K1未按下时，RST端是低电平。当复位键K1按下时，RST端瞬间上升到电源电压，及为高电平，电路中电源对电容快速充电。当复位键弹起时，电容通过电阻向地端放电，RST端电压逐渐下降。在保证RST端能得到大于两个机器周期的高电平时，单片机完成复位初始化操作。
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