83/90目錄第一章引言11.1單片機(jī)的概述11.2單片機(jī)的分類(lèi)及進(jìn)展11.3灌溉技術(shù)的進(jìn)展簡(jiǎn)介2第二章設(shè)計(jì)題目與要求42.1課程設(shè)計(jì)要求4課程設(shè)計(jì)目的4第三章設(shè)計(jì)的方案選擇與論證53.1整體設(shè)計(jì)框架5系統(tǒng)硬件的選擇53.3最終方案決定及電路設(shè)計(jì)6第四章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)74.1AT89C51的介紹74.1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)74.1.2引腳講明84.2顯示模塊114.2.1顯示功能及實(shí)現(xiàn)124.2.2數(shù)碼管介紹124.3時(shí)鐘電路及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)144.3.1時(shí)鐘電路144.3.2復(fù)位電路164.4鍵盤(pán)輸入模塊164.5澆水模塊設(shè)計(jì)174.5.1ULN2803的介紹174.5.2澆水功能的實(shí)現(xiàn)184.6電源的設(shè)計(jì)19第五章系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)215.1系統(tǒng)時(shí)刻顯示215.2鍵盤(pán)操縱時(shí)刻設(shè)置225.2.1按鍵校對(duì)系統(tǒng)時(shí)刻225.2.2按鍵設(shè)置澆水時(shí)刻235.3澆水執(zhí)行程序框圖24主程序25第六章仿真396.1仿真講明39仿真電路圖39第七章結(jié)論41致謝42參考文獻(xiàn)43附錄電路圖第一章引言目前，農(nóng)業(yè)、工業(yè)、生活、軍事等各個(gè)方面都向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化進(jìn)展。為了適應(yīng)時(shí)代的進(jìn)展電子技術(shù)迅猛進(jìn)展。數(shù)字化、智能化、自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)方式多種多樣，從而產(chǎn)生了專(zhuān)門(mén)多的設(shè)計(jì)工具。單片機(jī)確實(shí)是其中之一，它正朝著多品種和高性能進(jìn)展，正在進(jìn)一步向著COMS化、小體積、低功耗、高性能、大容量和外部電路內(nèi)裝化等多個(gè)方向進(jìn)展。卓越的性?xún)r(jià)比受到了設(shè)計(jì)者們的歡迎。隨著農(nóng)業(yè)的規(guī)模化、系統(tǒng)化，傳統(tǒng)的治理方法需要大量的人力而且不能及時(shí)。為了滿足更高效更高產(chǎn)，并提高治理水平。本文將介紹一個(gè)能夠自動(dòng)定時(shí)、多路澆水、定澆水時(shí)刻的系統(tǒng)，它要緊基于51單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)，并將隨著社會(huì)生活的進(jìn)步、人們對(duì)效率的要求，將會(huì)得到大量的應(yīng)用和不斷的完善。本論文中將會(huì)應(yīng)用單片機(jī)等電子技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆水操縱。1.1單片機(jī)的概述為了適應(yīng)社會(huì)進(jìn)展的需求，微型計(jì)算機(jī)不斷地更新?lián)Q代，新產(chǎn)品層出不窮。在微型計(jì)算機(jī)的大伙兒庭中，幾年來(lái)單片微型計(jì)算機(jī)異軍突起，進(jìn)展極為迅速。單片微型計(jì)算機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。它是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種特不活躍且具生命力的機(jī)種。特不適用于操縱領(lǐng)域，故又稱(chēng)微操縱器(Microcontroller)。通常單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的差不多功能功能部件：中央處理器(CentralProcessingUnit，CPU)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RandomAccessMemory，RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ReadOnlyMemory，ROM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器及I/O(Input/Output)接口電路等部件。因此單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個(gè)單片機(jī)操縱系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是：高性能、高速度、體積小，價(jià)格低廉，穩(wěn)定可靠，應(yīng)用廣泛。單片機(jī)的分類(lèi)及進(jìn)展20世紀(jì)80年代以來(lái)，單片機(jī)有了新的長(zhǎng)足進(jìn)展，各個(gè)半導(dǎo)體器件廠商也相繼推出自己的產(chǎn)品。到目前為止，市面上出售的單片機(jī)品種已達(dá)60多個(gè)系列，600多個(gè)品種。假如按照CPU對(duì)數(shù)據(jù)處理的位數(shù)來(lái)分，通常能夠把單片機(jī)分為4位的單片機(jī)、8位的單片機(jī)、16位的單片機(jī)、32位的單片機(jī)四類(lèi)。它的產(chǎn)生和進(jìn)展過(guò)程也經(jīng)歷了相應(yīng)的四個(gè)時(shí)期。第一時(shí)期(1970-1974)為4位的單片機(jī)的時(shí)期。這種單片機(jī)的特點(diǎn)為：價(jià)格廉價(jià)同時(shí)操縱功能強(qiáng)，片內(nèi)含有多種I/O接口，有的依照不同用途還配有許多專(zhuān)用接口，豐富的I/O功能大大增強(qiáng)了四位單片機(jī)應(yīng)用于錄音機(jī)、攝像機(jī)、電冰箱、電視機(jī)、洗衣機(jī)等產(chǎn)品。第二時(shí)期(1974-1978)為低中檔的8位單片機(jī)的時(shí)期。它是八位單片機(jī)的早期產(chǎn)品，以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表產(chǎn)品，那個(gè)系列的單片機(jī)在片內(nèi)集成八位CPU、并行I/O口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等，中斷處理較簡(jiǎn)單，片內(nèi)RAM和ROM容量較小，且尋址范圍不大于4KB。第三時(shí)期(1978-1983)為高檔的8位單片機(jī)時(shí)期。這類(lèi)單片機(jī)在低、中檔基礎(chǔ)上進(jìn)展起來(lái)的，其性能有明顯額提高。依舊以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為代表，在片內(nèi)還增加了串行接口，有多級(jí)的中斷處理系統(tǒng)，還有16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)RAM和ROM容量也增大了，尋址范圍差不多可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還加有A/D轉(zhuǎn)換接口。這類(lèi)單片機(jī)功能強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挸ǎ乾F(xiàn)在各類(lèi)單片機(jī)中應(yīng)用最多的一種。第四時(shí)期(1983-現(xiàn)在)為8位額單片機(jī)鞏固進(jìn)展的時(shí)期和16位單片機(jī)、32位單片機(jī)推出的時(shí)期。那個(gè)時(shí)期特點(diǎn)是：一方面不斷的進(jìn)展16位的單片機(jī)、32位的單片機(jī)和一些專(zhuān)用的單片機(jī)。近年來(lái)，各個(gè)計(jì)算機(jī)廠家已進(jìn)入了高性能的32位單片機(jī)的研制和生產(chǎn)時(shí)期，32位單片機(jī)除了具有更高的集成度以外，主振頻率差不多達(dá)到20MHz，這使32位的單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理速度能夠16位單片機(jī)快得多，性能比8位、16位單片機(jī)也更加優(yōu)越。而需要講明的是，單片機(jī)的進(jìn)展盡管經(jīng)歷了4位、8位、16位三時(shí)期，但4位、8位、16位單片機(jī)仍然各有其應(yīng)用領(lǐng)域，比如4位單片機(jī)在簡(jiǎn)單家用電器、高檔玩具中還有應(yīng)用，而8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用的場(chǎng)合仍占主流的地位，16位的單片機(jī)在比較復(fù)雜的操縱系統(tǒng)中才有應(yīng)用，32位單片機(jī)因操縱領(lǐng)域?qū)λ囊蟛⒉皇制惹幸虼?2位單片機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用并不多。正是由于單片機(jī)具有上述顯著的特點(diǎn)，使得單片機(jī)應(yīng)用的范圍也日益擴(kuò)大。單片機(jī)的應(yīng)用打破了人們傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，原來(lái)專(zhuān)門(mén)多用模擬電路、脈沖數(shù)字電路和邏輯部件來(lái)實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)在均能夠使用單片機(jī)。使用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用單片機(jī)具有體積小、可靠性高、性?xún)r(jià)高和容易產(chǎn)品化的優(yōu)點(diǎn)。灌溉技術(shù)的進(jìn)展簡(jiǎn)介生命之起源，水為必定條件。沒(méi)有了水，地球上的生命將會(huì)枯竭。人文明之?dāng)?shù)千年的歷史，為水而奮斗能夠講是特不重要的篇章。比如我國(guó)古代的靈渠、鄭渠和都江堰，埃及尼羅河兩岸的歷史特不悠久的灌溉工程差不多上特不行的例證。20世紀(jì)往常，人類(lèi)通過(guò)了數(shù)個(gè)世紀(jì)的探究，學(xué)會(huì)了攔河蓄水，筑渠引水和開(kāi)畦灌溉的技術(shù)。但水的利用效率比較低下，限制了灌溉的面積擴(kuò)大。如何樣生產(chǎn)大量的糧食，來(lái)為飛速增長(zhǎng)的人口提供糧食，如何提高水的利用率差不多成了20世紀(jì)的一大難題，而且伴隨著勞務(wù)成本大的迅速提高，如何樣節(jié)約人力來(lái)消減勞務(wù)成本也成了亟待解決的問(wèn)題。我國(guó)從70年代開(kāi)始引進(jìn)噴灌、滴灌技術(shù)，80年代中期曾一度得到迅速進(jìn)展。但因?yàn)榻?jīng)濟(jì)及技術(shù)落后，不幾年即紛紛下馬。進(jìn)入90年代中期以來(lái)，我國(guó)充分意識(shí)到我國(guó)水資源的短缺問(wèn)題，重新積極推廣節(jié)水技術(shù)。通過(guò)數(shù)年努力，已取得長(zhǎng)足進(jìn)步。盡管各種節(jié)水技術(shù)差不多進(jìn)展的專(zhuān)門(mén)成熟，然而還不能滿足的是智能化的定時(shí)澆水，要兩者結(jié)合才能更自動(dòng)化及智能化。限于本論文的篇幅，那個(gè)地點(diǎn)只設(shè)計(jì)自動(dòng)系統(tǒng)，有八路出水，而采納什么節(jié)水設(shè)備，可依照實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合自行選取，只需對(duì)接到出口即可。第二章設(shè)計(jì)題目與要求2.1課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一種自動(dòng)澆水操縱器，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)定每周內(nèi)任意幾天需要澆水，每天何時(shí)開(kāi)始澆水，每路每次澆水多長(zhǎng)時(shí)刻，八路依次自動(dòng)澆水。狀態(tài)顯示在平常模式現(xiàn)實(shí)當(dāng)前時(shí)刻及星期幾，從左至右，前兩位顯示時(shí)，中間兩位顯示分，最后一位顯示星期。時(shí)與分之間兩個(gè)LED為秒閃指示，每秒閃動(dòng)一次。制作出適合系統(tǒng)運(yùn)行的電源。2.2課程設(shè)計(jì)目的(1)鞏固、加深和擴(kuò)大單片機(jī)應(yīng)用的知識(shí)面。提高綜合及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際操縱的能力；(2)培養(yǎng)針對(duì)課題需要，選擇和查閱有關(guān)手冊(cè)、圖標(biāo)及文獻(xiàn)資料的自學(xué)能力，提高組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試的動(dòng)手能力；(3)學(xué)會(huì)對(duì)課程設(shè)計(jì)方案的分析、選擇、比較、熟悉系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、研制的過(guò)程，軟硬件設(shè)計(jì)的方法、內(nèi)容及步驟；(4)掌握計(jì)數(shù)器、加法器、LED的使用；(5)掌握數(shù)碼管顯示電路的應(yīng)用與按鍵設(shè)置。第三章設(shè)計(jì)的方案選擇與論證3.1整體設(shè)計(jì)框架圖3-1是本次設(shè)計(jì)的整體系統(tǒng)框圖，本電路是由AT89C51單片機(jī)為操縱核心，具有在線編程功能，低功耗，高性能等優(yōu)點(diǎn)；顯示模塊有三個(gè)數(shù)碼管，CD4511譯碼器構(gòu)成，使用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式對(duì)數(shù)字進(jìn)行顯示；按鍵模塊位五個(gè)獨(dú)立按鍵構(gòu)成，分不設(shè)定時(shí)、分、星期、定時(shí)、定天；電源電路是為了給AT89C51提供穩(wěn)定的工作電壓而設(shè)計(jì)；時(shí)鐘電路采納晶振提供時(shí)鐘頻率，再結(jié)合編程來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)刻的顯示與設(shè)定。顯示模塊顯示模塊鍵盤(pán)模塊澆水輸出模塊時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源模塊鍵盤(pán)模塊澆水輸出模塊時(shí)鐘電路復(fù)位電路電源模塊AT89C51AT89C51圖3-1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖3.2系統(tǒng)硬件的選擇(1)操縱系統(tǒng)模塊的方案選擇和論證方案一：采納89C2051芯片作為硬件核心，有2KB的存儲(chǔ)空間，盡管加上端口擴(kuò)展，鍵盤(pán)不做獨(dú)立式的，也能夠滿足電路要求，然而它無(wú)法擴(kuò)展ROM，也不能用C語(yǔ)言編程，因?yàn)镃的第一條指令是跳轉(zhuǎn)，會(huì)白費(fèi)專(zhuān)門(mén)多空間，因此導(dǎo)致空間不夠，就只能用匯編語(yǔ)音。同時(shí)2051的P3.7在芯片的引腳上沒(méi)有，只在內(nèi)部有用，P1.0,P1.1沒(méi)有內(nèi)部上拉，要用做輸入輸出，就需要外接上拉。方案二：采納89C51芯片作為硬件核心，采納FlashROM，內(nèi)部具有4KBROM存儲(chǔ)空間，能于3V的超低壓工作，而且與MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，有40個(gè)引腳，完全滿足電路要求，具有電路進(jìn)行調(diào)試時(shí)，由于程序的錯(cuò)誤修改或?qū)Τ绦虻男略龉δ苄枰獰氤绦驎r(shí)，不需要對(duì)芯片進(jìn)行多次拔插，因此可不能對(duì)芯片造成損壞。結(jié)合兩者優(yōu)缺點(diǎn)考慮，在本設(shè)計(jì)中選擇采納AT89C51作為主操縱系統(tǒng)。(2)顯示模塊選擇方案和論證方案一：采納點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，關(guān)于顯示文字比較合適，假如用在顯示數(shù)字顯得太白費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)比較高，因此不采納此種作為顯示。方案二：采納LED液晶顯示器，液晶顯示器的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見(jiàn)，然而價(jià)格昂貴，需要的接口線多，因此在此設(shè)計(jì)中也不用這種作為顯示。方案三：采納LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格適中，關(guān)于顯示數(shù)字最合適，而且采納動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少。在本設(shè)計(jì)中選擇采納了LED數(shù)碼管作為顯示。(3)時(shí)鐘電路的選擇方案和論證方案一：采納DS12887時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘，DS12887芯片是一種高性能的時(shí)鐘芯片，可自動(dòng)對(duì)秒、分、時(shí)、周、月、年以及閏年補(bǔ)償?shù)哪赀M(jìn)行計(jì)數(shù)，盡管精度高，然而成本相對(duì)高，本設(shè)計(jì)不需要如此顯示精度及詳細(xì)度。方案二：采納外部晶振提供時(shí)鐘頻率，直接采納單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)器提供秒信號(hào)，使用程序?qū)崿F(xiàn)星期、時(shí)、分、秒的計(jì)數(shù)。采納此種方案能夠減少芯片的使用，節(jié)約成本，適用更多的用戶需求。在本設(shè)計(jì)中直接采納方案二的時(shí)鐘電路為電路提供時(shí)鐘操縱模塊。(4)鍵盤(pán)模塊的選擇方案和論證方案一：采納獨(dú)立式的非編碼鍵盤(pán)模式，在此種連接方式中，每個(gè)按鍵差不多上相互獨(dú)立的，均需占用CPU的一條I/O輸入數(shù)據(jù)線。方案二：采納行列式的非編碼鍵盤(pán)，它是一種把所有按鍵排列成行列矩陣的鍵盤(pán)，因此，一個(gè)M×N的行列式的非編碼鍵盤(pán)只需M條行線以及N條列線，共要占用M+N條單片機(jī)的端口線，本設(shè)計(jì)中按鍵只有五個(gè)，因此不采納此方案。在本設(shè)計(jì)中采納方案一的鍵盤(pán)來(lái)對(duì)現(xiàn)實(shí)電路，和澆水設(shè)置進(jìn)行設(shè)定。3.3最終方案決定及電路設(shè)計(jì)綜上各方案所述，對(duì)此次設(shè)計(jì)的方案選定：采納AT89C51作為主操縱系統(tǒng)；LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描作為顯示系統(tǒng)；采納單片機(jī)自身的定時(shí)計(jì)數(shù)器作為時(shí)鐘電路；系統(tǒng)電路圖見(jiàn)附錄。第四章系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路是系統(tǒng)的重要部分，在本次設(shè)計(jì)中要緊是以AT89C51為核心操縱器。外加一些操縱電路來(lái)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的差不多功能。下面分不介紹各個(gè)操縱電路的功能及工作原理。4.1AT89C51的介紹89C51是一種帶4K字節(jié)閃耀可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器(FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的CMOS8位微處理器，簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)。它低電壓、高性能。該器件采納ATMEL高密度肥肉非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)來(lái)加工的，同時(shí)能夠與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。因?yàn)閷⒍喙δ?位CPU和閃耀存儲(chǔ)器結(jié)合在一個(gè)芯片中，使得ATMEL的89C51成為一種高效的微操縱器89C單片機(jī)，為許多嵌入式的操縱系統(tǒng)完美的提供了一種不僅靈活性高而且價(jià)廉的方案。4.1.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示圖4-189C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖89C51單片機(jī)差不多組成包括有：一個(gè)8位的微處理器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM有128B21個(gè)專(zhuān)門(mén)功能寄存器SFR片內(nèi)程序存儲(chǔ)器FlashROM有4KB可尋址片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB的ROM可尋址片外64KB的RAM4個(gè)8位并行I/O接口(P0—P3)一個(gè)全雙工通用異步串行接口UART兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷操縱系統(tǒng)具有位操作功能的布爾處理機(jī)及位尋址功能片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路AT89C51要緊部件也能夠劃分為CPU、存儲(chǔ)器、I/O端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和終端系統(tǒng)等五部分。CPU包括運(yùn)算器、操縱器；存儲(chǔ)器包括程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。4.1.2引腳講明AT89C51共含有40個(gè)引腳，分為端口線、電源線、操縱線三類(lèi)。如圖4-2所示：圖4-2AT89C51封裝和引腳分配電源引腳(2條)Vcc(40腳)：電源端，接+5V電源。GND(20腳)：接地端，接地端。操縱引腳(6條)XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線。XTAL1(19腳)：片內(nèi)振蕩電路反相放大器輸入。XTAL2(18腳)：片內(nèi)振蕩電路反相放大器輸出。當(dāng)采納內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),片外連接石英晶體和微調(diào)電容，產(chǎn)生原始的振蕩脈沖信號(hào)。采納外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1輸入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào),XTAL2懸空。相應(yīng)電路如圖4-3所示。圖4-389C51的晶振連接圖②RST(9腳):復(fù)位信號(hào)輸入端。高電平有效，保持兩個(gè)機(jī)器周期高電平常,完成復(fù)位操作。③ALE/EQ\*jc0\*"Font:新宋體"\*hps12\o\ad(\s\up11(————),PROG)(30腳):地址鎖存同意輸出端/編程脈沖輸入端。正常時(shí),連續(xù)輸出振蕩器頻率的1/6正脈沖信號(hào)。訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)：作為鎖存P0口低8位地址的操縱信號(hào)。對(duì)89C51片內(nèi)ROM編程寫(xiě)入時(shí)：作為編程脈沖輸入端。④EQ\*jc0\*"Font:新宋體"\*hps12\o\ad(\s\up11(————),PSEN)(29腳):外部程序存儲(chǔ)器讀選通輸出信號(hào)。訪問(wèn)片外ROM時(shí),輸出負(fù)脈沖作為讀ROM選通.常連接到片外ROM芯片的輸出同意端(OE)作外部ROM的讀選通信號(hào)。⑤EQ\*jc0\*"Font:新宋體"\*hps12\o\ad(\s\up11(——),EA)/Vpp(31腳):外部程序存儲(chǔ)器地址使能輸入/編程電壓輸入端。平常,接“1”時(shí)，CPU訪問(wèn)片內(nèi)4KB的ROM，當(dāng)?shù)刂烦?KB時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外ROM中的程序。當(dāng)接“0”時(shí)，CPU只訪問(wèn)片外ROM.第2功能Vpp 對(duì)89C51編程時(shí)，編程電壓輸入端。端口線(4×8=32條)4個(gè)8位的并行輸入/輸出端口，共32個(gè)引腳。作為通用輸入/輸出端口，P0、P2和P3端口又各自有第2功能。(1)通用輸入/輸出端口準(zhǔn)雙向口：作輸入時(shí)要先對(duì)鎖存器寫(xiě)“1”.P0端口(P0.0—P0.7，第39—32腳)：P0口作通用I/O口，是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。地址為80H。輸出漏極開(kāi)路，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)74LS類(lèi)型的TTL門(mén)電路。分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線：外部擴(kuò)展時(shí)，MOVX或MOVC指令)：P0口首先輸出低8位地址,由地址鎖存器(74LS373)在ALE號(hào)作用下鎖存(A0-A7)。然后P0口就作為雙向的數(shù)據(jù)總線(D0-D7)使用。P2口輸出高8位地址(A8-A15).P1端口(P1.0—P1.7，第1—8腳)：8位準(zhǔn)雙向口，只作通用輸入/輸出口使用。輸出能夠驅(qū)動(dòng)4個(gè)74LS類(lèi)型的TTL門(mén)電路。P1口作為一個(gè)專(zhuān)門(mén)功能寄存器，和內(nèi)部RAM統(tǒng)一編址，地址為90H。它可進(jìn)行字節(jié)操作，用直接尋址方式，也能夠按位操作，用位尋址方式。P2端口(P2.0—P2.7，第21—28腳)：P2口作通用I/O口:是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。地址為A0H?？沈?qū)動(dòng)4個(gè)74LS類(lèi)型的TTL門(mén)電路。P2口作高8位地址總線：外部擴(kuò)展時(shí)，(MOVX或MOVC指令):P0口分時(shí)復(fù)用作；低位地址(A0-A7)數(shù)據(jù)總線(D0-D7)用。P2口輸出高8位地址A8-A15.P3端口(P3.0—P3.7，第10—17腳)：P3口作通用I/O口:是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。地址為B0H。輸出可驅(qū)動(dòng)4個(gè)74LS類(lèi)型的TTL門(mén)電路。(2)P0、P2、P3端口的第二功能P0端口:在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，P0口分時(shí)提供低8位地址(A0-A7)和8位數(shù)據(jù)(D0-D7)總線。這時(shí),需要一個(gè)8位鎖存器,利用ALE(地址鎖存同意)來(lái)鎖存P0口低8位地址信號(hào)。P2端口：在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，P2口提供高8位地址(A8-A15)的總線信號(hào)。P3端口：在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)，P3口提供讀、寫(xiě)操縱總線信號(hào)。還提供串行通信、外部中斷、計(jì)數(shù)器的外部計(jì)數(shù)輸入信號(hào)等。如表4-1所示。表4-1P3口的第二功能口線信號(hào)功能P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)輸入（接收數(shù)據(jù)）P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)輸出（發(fā)送數(shù)據(jù)）P3.2INT0外部中斷0輸入P3.3INT1外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)器0的外部輸入（計(jì)數(shù)輸入）P3.5T1定時(shí)器1的外部輸入（計(jì)數(shù)輸入）P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通操縱輸出P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通輸出操縱4.2顯示模塊本設(shè)計(jì)的顯示模塊有三個(gè)LED數(shù)碼管及兩個(gè)發(fā)光二極管組成，數(shù)碼管包括兩個(gè)二位數(shù)碼管及一個(gè)一位數(shù)碼管，皆為共陰極顯示，其中兩個(gè)二位數(shù)碼管分辨用于現(xiàn)實(shí)小時(shí)及分鐘，一位的數(shù)碼管用于現(xiàn)實(shí)星期幾，兩個(gè)發(fā)光二極管在時(shí)與分之間，每秒閃動(dòng)一次。顯示部分的電路圖如圖4-4所示：圖4-4顯示模塊電路4.2.1顯示功能及實(shí)現(xiàn)顯示模塊能夠分為三個(gè)模式，分不為平常模塊、設(shè)定模塊澆水模塊。①平常模塊用于在平常不進(jìn)行設(shè)定時(shí)顯示當(dāng)下時(shí)刻與星期。②設(shè)定模塊在要對(duì)澆水的時(shí)刻及時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)定時(shí)現(xiàn)實(shí)需要設(shè)定的每天開(kāi)始澆水的時(shí)刻以及每路澆水的時(shí)長(zhǎng)，設(shè)定每天澆水時(shí)刻時(shí)，星期位顯示“8”，分不按動(dòng)按鍵設(shè)定小時(shí)與分鐘，現(xiàn)在兩個(gè)秒LED9和LED10依舊正常閃的。在對(duì)每路澆水時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)，LED9和LED10是不亮的，星期位顯示“9”，時(shí)與分的四位都表示時(shí)長(zhǎng)，范圍為0~9999秒。上述功能的實(shí)現(xiàn)皆通過(guò)編程來(lái)完成，由時(shí)鐘電路提供頻率，單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)計(jì)數(shù)器在通過(guò)一秒后在P2.7端口輸出一個(gè)高電平，LED9和LED10導(dǎo)通，變亮；隨即P2.7端口在下一個(gè)頻率時(shí)就變回低電平，LED9和LED10就熄滅，如此在每個(gè)秒周期LED9和LED10將會(huì)閃動(dòng)一次。顯示功能的程序?qū)崿F(xiàn)將在下一章軟件設(shè)計(jì)中介紹。4.2.2數(shù)碼管介紹本設(shè)計(jì)的顯示模塊采納兩個(gè)二位數(shù)碼管與一個(gè)一位數(shù)碼管來(lái)顯示，都為共陰極連接方式。通過(guò)CD4511的譯碼輸入到陽(yáng)極端，陰極由P2.1-P2.6操縱，其中為低電平常，數(shù)碼管選通，因?yàn)槭歉哳l動(dòng)態(tài)掃描顯示，同時(shí)程序加以視覺(jué)余輝的延時(shí)程序，便能夠完成所需要的顯示。下面介紹CD4511與數(shù)碼管的具體功能。圖4-5CD4511的引腳圖(1)CD4511的簡(jiǎn)介CD4511的引腳圖如圖4-5所示：那個(gè)片子是一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極LED數(shù)碼管顯示器的BCD碼-七段碼譯碼器。CD4511引腳功能介紹：BI(4腳)：是消隱輸入操縱端，當(dāng)BI=0時(shí)，不管其他輸入狀態(tài)如何，七段譯碼管均處于熄滅(消隱)狀態(tài)，不能顯示數(shù)字，因此正常時(shí)直接接高電平。LT(3腳)：為測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入ABCD的狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示數(shù)字“8”，它是用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。LE：所存操縱端，LE=0時(shí)，才同意譯碼輸出。當(dāng)LE=1時(shí)，譯碼器是鎖存保持狀態(tài)，譯碼器輸出將會(huì)被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。A、B、C、D：為BCD碼輸入端。QA、QB、QC、QD、QE、QF、QG：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。因?yàn)閿?shù)碼管電壓一般用0.7V而電流最大15mA，因此可計(jì)算限流電阻R：(4-1)而本設(shè)計(jì)以動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示，那么每位的顯示時(shí)刻在一個(gè)掃描周期中實(shí)際只占1/5，數(shù)碼管得到的平均電流也只有點(diǎn)亮?xí)r驅(qū)動(dòng)電流的1/5，因此本設(shè)計(jì)中限流電阻R21-R28選用60Ω的電阻。(2)LED數(shù)碼管的簡(jiǎn)介作為本設(shè)計(jì)顯示模塊的表現(xiàn)部分，選擇了兩個(gè)二位數(shù)碼管和一個(gè)一位數(shù)碼管，都為共陰極連接，輸入端a,b,c,d,e,f,g與CD4511的輸出端a,b,c,d,e,f,g相對(duì)應(yīng)連接，小數(shù)點(diǎn)dp連接到89C51的P2.0端口，由于采納高頻動(dòng)態(tài)掃描于視覺(jué)余輝的效果，便能夠達(dá)到所要求的顯示效果，又由于陰極都分不連在P2口的端口上，這些端口負(fù)責(zé)選通小時(shí)高低位、分鐘高低位、星期位的顯示。P2.1-P2.6信號(hào)為0時(shí)，選通。下面簡(jiǎn)單的介紹二位數(shù)碼管。二位數(shù)碼管的引腳圖如下所示：圖4-6二位數(shù)碼管的引腳圖兩個(gè)數(shù)字的陽(yáng)極都連接到CD4511相應(yīng)的輸出，而3,4腳則負(fù)責(zé)選通那個(gè)數(shù)字顯示。