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3.3 时钟频率电路的设计
单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路,只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元,决定单片机的工作速度。
图3-2为外部振荡源电路
一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中两个电容 C1,C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振;二是对振荡器的频率进行微调。C1,C2的典型值为30PF。
单片机在工作时,由内部振荡器产生或由外直接输入的送至内部控制逻辑单元的时钟信号的周期称为时钟周期。其大小是时钟信号频率的倒数,常用fosc表示。如时钟频率为12MHz,即fosc=12MHz,则时钟周期为1/12μs。
3.4 复位电路的设计
单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位,复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态,其电路图如图4所示:
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图3-3复位电路
值得注意的是,在设计当中使用到了硬件复位和软件复位两种功能,由上面的硬件复位后的各状态可知寄存器及存储器的值都恢复到了初始值,而前面的功能介绍中提到了倒计时时间的记忆功能,该功能的实现的前提条件就是不能对单片机进行硬件复位,所以设定了软复位功能。软复位实际上就是当程序执行完毕之后,将程序指针通过一条跳转指令让它跳转到程序执行的起始地址。
3.5 显示电路的设计
显示功能与硬件关系极大,当硬件固定后,如何在不引起操作者误解的前提下提供尽可能丰富的信息,全靠软件来解决。
3.5.1 显示模块在系统软件中的安排
操作者主要设计从显示设备上获取微机系统的信息的,因此,操作者每操作一下,显示设备商都应该有一定的反应。这说明,显示模块与操作有关,即监控程序是需要调用显示模块。不同的操作需要显示不同的内容,这又说明各执行模块对显示模块的驱动方式是不同的。另一方面,在操作者没有进行操作时,显示内容也是变化的,如显示现场各物理量的变化情况。这时显示模块不是由操作者通过命令键来驱动,而是由各类自动执行的功能模块来驱动。自动执行的各类模块在安排在各种中断子程序中,这就是说,各种中断子程序也要
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调用显示模块。如果监控安排在中断子程序中,两者的要求就统一了,问题比较好解决,如果监控程序安排在主程序中,在监控程序调用显示模块的过程中发生了中断,中断子程序也调用显示模块,这时就容易出问题。一种比较妥善的办法是只让一处调用显示模块,其他各处均不得直接调用显示模块,但有权申请显示。这就要设置一个显示申请标志,当某模块需要显示时,将申请标志置位,同时设定有关显示内容(或指针)。由于一处调用显示模块,故不会发生冲突。为了使显示模块能及时反应系统需要,应将显示模块安排在一个重复执行的循环(如监控循环或时钟中断子程序)中。当监控程序(键盘解释程序)安排在时钟中断子程序中时,处理比较方便,只要在监控程序的汇合处调用显示模块就可以了。例如用DISP作显示申请标志,就可以这样安排显示模块的调用,即
DISP BIT 2DH.4 ;显示申请标志 SKEYEND: JNB DISP,RETI0 ;有显示申请否?
LCALL DISPLAY ;调用显示模块,更新显示内容 CLR DISP ;清除申请
RETI0: ..
RETI ;中断返回
KEYEND为键盘解释程序的最后汇集点,这时如果发现有显示申请,就进行集中操作,更新显示内容,否则就跳过这一步。
这里将显示功能集中到一起,作为一个功能模块,就要求它的功能全面,能根据系统软件提供的信息自动完成显示内容的查找,变换和输出驱动。这样设计使得各功能模块都不必考虑显示问题,只要给出一个简单的信息(如显示格式编码)甚至不用再提供额外信息,直接利用当前状态变量和软件标志就可以完成所需的显示要求。
如果编写这样一个集中显示模块有困难,也可以将显示模块编小一些,只完成显示缓冲区的内容输出到显示器件上的工作。这时各功能模块在提出显示申请时,还需要将显示内容按需要的格式送入显示缓冲区中。这样分而治之比较容易编程,但要小心出现显示混乱。例如后台程序需要调用显示,将有关信
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息送入到现实缓冲区进行显示;中断返回后,后台程序继续送完后半部分显示内容,但前半部分内容已经变了,这样就出现了显示错误。解决的办法是,在申请显示前,先检查是否已经有显示申请,如果有,就不再申请,等待下次机会;如果没有,则先申请标志位,再将显示内容送入显示缓冲区。这时就不必担心其他前台模块来打扰了,就可以得到一次完整的显示机会。
在这里我们使用的是七段数码管显示,通常在显示[6]上我们采用的方法一般包括两种:一种是静态显示,一种是动态显示。其中静态显示的特点是显示稳定不闪烁,程序编写简单,但占用端口资源多;动态显示的特点是显示稳定性没静态好,程序编写复杂,但是相对静态显示而言占用端口资源少。在本设计中根据实际情况采用的是动态显示方法。
并通过查表法,将其在数码管上显示出来,其中P0口为字型码输入端,P2口低3位为字选段输入端。在这里我们通过查表将字型码送给7段数码管显示的数字,数码管显示原理如下:
MOV A,R5
MOVC A,@A+DPTR ;查字型码
MOV P2,#01H ;送位选码 MOV P0,A ;送字型码
ACALL DELAY ;调延时,去闪烁
图3-4共阴极数码管
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