基于單片機人臉識別設(shè)計畢業(yè)論文學(xué)位論文模板范文

1、河北工程大學(xué)畢業(yè)論文摘 要隨著社會的發(fā)展，各個方面對快速有效的自動身份驗證的要求日益迫切。由于生物特征是人的內(nèi)在屬性，具有很強的自身穩(wěn)定性和個體差異性，因此是身份驗證的理想依據(jù)。這其中，利用人臉特征又是最自然直接的手段，相比其他生物特征，它具有直接、友好、方便的特點，易于為用戶接受。 人臉識別是一個涉及面廣且又很有挑戰(zhàn)性的研究課題，近年來關(guān)于人臉識別的研究取得了較大的進展。關(guān)鍵詞：人臉識別，at89c51單片機，液晶顯示器abstractas the development of the society, there are increasing demands in automatic id

2、entity check. since some biological characteristics are intrinsic and stable to people and are strongly different from one to the others, they can be used as features for identity check. among all the characteristics of human, the characteristics of face are the most direct tools which are friendly

3、and convenient and can easily be accepted by the customers.face recognition is an extensive and challenging research problem. recently, significant progresses have been made in the technology of the face recognition.key word:at89c51 mcu，human face recognition，lcd目錄摘 要abstract第1章 緒 論41.1人臉識別系統(tǒng)的背景和意義4

4、1.2國內(nèi)外人臉識別系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀61.2.1國外的發(fā)展概況61.2.2 國內(nèi)的發(fā)展概況61.3 本論文的內(nèi)容71.4 本文的任務(wù)7第2章 人臉圖片識別總體方案設(shè)計72.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)7第3章 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計與實現(xiàn)93. 1硬件設(shè)計基本流程92.2單片機的發(fā)展概況及其選擇103.2 at89c51單片機的介紹103.2.1 at89c51單片機的特點163.2.2 at89c51單片機的硬件結(jié)構(gòu)163.3 圖片的導(dǎo)入173.3.1 max232資料簡介173.4顯示器的選擇203.5.1 12864液晶介紹203.6 eprom和ram的綜合擴展333.6.1 62256 ram芯片介紹3

5、43.6.2 27256 eprom芯片介紹353.6.3 74ls373 鎖存器原理37第4章 系統(tǒng)可靠性的設(shè)計414.1 硬件可靠性的設(shè)計414.2 本系統(tǒng)中的抗干擾的預(yù)防措施41致 謝43參考文獻44第1章 緒 論1.1人臉識別系統(tǒng)的背景和意義鑒別人的身份是一個非常困難的問題，傳統(tǒng)的身份鑒別方法把這個問題轉(zhuǎn)化為鑒別一些標(biāo)識個人身份的事物，這包括兩個方面：身份標(biāo)識物品，比如鑰匙、證件、atm卡等；身份標(biāo)識知識，比如用戶名和密碼。在一些安全性要求嚴(yán)格的系統(tǒng)中，可以將這兩者結(jié)合起來，比如atm機要求用戶同時提供atm卡和密碼。這些傳統(tǒng)的身份鑒別方法存在明顯的缺點：個人擁有的物品容易丟失或被偽造

6、，個人的密碼容易遺忘或記錯。更為嚴(yán)重的是這些系統(tǒng)無法區(qū)分真正的擁有者和取得身份標(biāo)識物的冒充者，一旦他人獲得了這些身份標(biāo)識事物，就可以擁有相同針對這一情況，我們可以采取兩種措施加以解決。其一，研究新的適用于非完全正立人臉圖像的特征檢測方法并對人臉特征的提取作相應(yīng)的調(diào)整,這種解決方法在文獻9已有所嘗試；其二，沿用現(xiàn)有的人臉識別系統(tǒng)，但在人臉圖像送識別系統(tǒng)進行特征提取和識別之前（即在人臉檢測和定位階段），先進行人臉位置矯正的工作,這種方法在文獻10中也已有所研究，并取得了較好的效果。與傳統(tǒng)的身份鑒定手段相比，基于人臉生物特征信息的身份鑒定技術(shù)具有以下優(yōu)點： 用戶易接受：簡單易用，對用戶無特殊要求。

7、防偽性能好：不易偽造或被盜。 “隨身攜帶”：不用擔(dān)心遺漏或丟失，隨時隨地可用。除此之外，人臉識別技術(shù)還有主動性好，精確性高，性能/成本比高，自學(xué)習(xí)功能強等優(yōu)點。鑒于人臉識別技術(shù)在個人身份鑒定方面的眾多優(yōu)點，這項技術(shù)可以在很多領(lǐng)域得到應(yīng)用： 國家安全領(lǐng)域。協(xié)助公安，海關(guān)等國家安全機構(gòu)加強對可疑人物、罪犯、恐怖分子的追蹤、監(jiān)控和識別。 公眾安全領(lǐng)域。加強交通管制；確認(rèn)身份證、護照等證件的真?zhèn)?；驗證各類信用卡的持卡人身份。計算機交互領(lǐng)域。根據(jù)計算機使用者人臉特征確定身份，提供個性化服務(wù)。face pose adjustment, facial feature extraction , human f

8、ace recognition ,人臉識別技術(shù)在這些領(lǐng)域的充分利用，對于有效地鑒定個人的身份，防止犯罪和詐騙、提高辦公效率、節(jié)約資源有著重大的社會和經(jīng)濟意義。本章針對大部分人臉識別系統(tǒng)建模中存在的不足，將人臉位置矯正問題引入思考，并根據(jù)人臉圖像特點設(shè)計實現(xiàn)了一種新的基于眼睛定位的人臉位置矯正算法。（為方便敘述起見，我們稱人臉在豎直平面內(nèi)的傾斜角度為平面旋轉(zhuǎn)角度，而稱人臉在水平面內(nèi)的傾斜角度為深度旋轉(zhuǎn)角度。本文中出現(xiàn)的人臉位置矯正說法都是針對平面旋轉(zhuǎn)角度而言的。）neural networks , gray-scale static image , vertical-complexity of

9、image作為人類智能的重要體現(xiàn)和個人身份鑒定的重要手段，人臉識別技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為一項熱門研究課題。人臉識別的關(guān)鍵技術(shù)之一就是人臉的檢測定位。在一個完整的人臉識別系統(tǒng)中，能否對人臉進行正確的檢測定位將對整個人臉識別系統(tǒng)的性能優(yōu)劣產(chǎn)生極其重要的影響，而影響人臉檢測定位的一個重要因素就是人臉在圖像中的姿勢。實際中，由于受到人的行為習(xí)慣，生理特征以及圖像采集環(huán)境等諸多因素的影響，人臉在采集到的人臉圖像中的姿勢往往并不是完全正立的，而是在水平和豎直平面內(nèi)都存在一定的傾斜角度（即深度旋轉(zhuǎn)角度和平面旋轉(zhuǎn)角度）。但是大部分的人臉識別系統(tǒng)都是針對正立的正面人臉圖像而設(shè)計的，沒有考慮到人臉圖像可能

10、存在的傾斜問題，致使這些人臉識別系統(tǒng)從人臉傾斜的圖像中提取的特征數(shù)據(jù)在一定程度上失效，并有可能進一步導(dǎo)致人臉識別系統(tǒng)在最終識別結(jié)果中產(chǎn)生誤判。1.2國內(nèi)外人臉識別系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀現(xiàn)在人臉識別技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域中，并起到了舉足輕重的作用，人臉識別研究開始于1966年pri的bledsoe的工作，經(jīng)過三十多年的發(fā)展，人臉識別技術(shù)取得了長足的進步， 現(xiàn)在就目前國內(nèi)外的發(fā)展情況來進行展述。1.2.1國外的發(fā)展概況見諸文獻的機器自動人臉識別研究開始于1966年pri的bledsoe的工作，1990年日本研制的人像識別機，可在1秒鐘內(nèi)中從3500人中識別到你要找的人。1993年，美國國防部高級研究項目署

11、 (advanced research projects agency)和美國陸軍研究實驗室(army research laboratory)成立了feret(face recognition technology) 項目組，建立了feret 人臉數(shù)據(jù)庫，用于評價人臉識別算法的性能。美國陸軍實驗室也是利用vc+開發(fā)，通過軟件實現(xiàn)的，并且far為49%。在美國的進行的公開測試中，far，為53%。美國國防部高級研究項目署，利用半自動和全自動算法。這種算法需要人工或自動指出圖像中人的兩眼的中心坐標(biāo)，然后進行識別。在機場開展的測試中，系統(tǒng)發(fā)出的錯誤警報太多，國外的一些高校（卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（carn

12、egie mellon university）為首，麻省理工大學(xué)（massachusetts institute of technology ）等，英國的雷丁大學(xué)（university of reading）和公司（visionics 公司facelt 人臉識別系統(tǒng)、viiage 的facefinder 身份驗證系統(tǒng)、lau tech 公司hunter系統(tǒng)、德國的bioid 系統(tǒng)等）的工程研究工作也主要放在公安、刑事方面，在考試驗證系統(tǒng)的實現(xiàn)方面深入研究并不多。1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展概況 人臉識別系統(tǒng)現(xiàn)在在大多數(shù)領(lǐng)域中起到舉足輕重的作用，尤其是用在機關(guān)單位的安全和考勤、網(wǎng)絡(luò)安全、銀行、海關(guān)邊檢

13、、物業(yè)管理、軍隊安全、智能身份證、智能門禁、司機駕照驗證、計算機登錄系統(tǒng)。我國在這方面也取得了較好的成就，國家863項目“面像檢測與識別核心技術(shù)”通過成果鑒定并初步應(yīng)用，就標(biāo)志著我國在人臉識別這一當(dāng)今熱點科研領(lǐng)域掌握了一定的核心技術(shù)。北京科瑞奇技術(shù)開發(fā)股份有限公司在2002年開發(fā)了一種人臉鑒別系統(tǒng)，對人臉圖像進行處理，消除了照相機的影響，再對圖像進行特征提取和識別。這對于人臉鑒別特別有價值，因為人臉鑒別通常使用正面照，要鑒別的人臉圖像是不同時期拍攝的，使用的照相機不一樣。系統(tǒng)可以接受時間間隔較長的照片，并能達(dá)到較高的識別率，在計算機中庫藏2300人的正面照片，每人一張照片，使用相距1-7年、差

14、別比較大的照片去查詢，首選率可以達(dá)到50%，前20張輸出照片中包含有與輸入照片為同一人的照片的概率可達(dá)70% 。2005年1月18日，由清華大學(xué)電子系人臉識別課題組負(fù)責(zé)人蘇光大教授主持承擔(dān)的國家十五攻關(guān)項目人臉識別系統(tǒng)通過了由公安部主持的專家鑒定。鑒定委員會認(rèn)為，該項技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平和國際先進水平。1.3 本論文的內(nèi)容本文針對人臉圖片的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，在閱讀了大量文獻及資料的基礎(chǔ)上，成功設(shè)計了一套用于人臉圖片識別系統(tǒng)。其重點在于液晶顯示、存儲器擴展的硬件電路設(shè)計上。最終實現(xiàn)單片機利用串口對圖像數(shù)據(jù)進行采集并進行儲存；對輸入的圖像和系統(tǒng)中已存圖像進行比對識別；系統(tǒng)中存有輸入的圖像則控制液晶顯

15、示此圖像，否則蜂鳴器報警。 1.4 本文的任務(wù)1. 采用at89c51單片機進行硬件電路設(shè)計以及軟件程序設(shè)計； 2. 學(xué)會串口的使用，采用串口工具向存儲器傳送圖片； 3. 自行設(shè)計液晶顯示電路，由單片機精確控制圖像的顯示或報警； 4. 減少冗余電路和接線，降低功耗，提高系統(tǒng)運行可靠性。第2章 人臉圖片識別總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示是以單片機為核心的一套系統(tǒng)。圖片導(dǎo)入單片機lcd顯示模塊報警電路存儲器擴展rxdtxd復(fù)位電路電源電路晶振電路pc圖2-1單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就

16、成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 可以說，二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱pc機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成（如圖1所示）。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器，如圖2所示）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱

17、瘓了。現(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞“智能型”，如智能型洗衣機等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。第3章 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計與實現(xiàn)3. 1硬件設(shè)計基本流程我們知道，硬件（hardware）是區(qū)別于軟件（software）來說的，是控制邏輯的具體執(zhí)行和實現(xiàn)部分，它可以用來控制一些可執(zhí)行器件、機構(gòu)和設(shè)備，自己就也可以實現(xiàn)很多功能，在人類創(chuàng)造過程中是處于底層的部分，是實現(xiàn)創(chuàng)造的根本基礎(chǔ)之一

18、。硬件電路包含的內(nèi)容很廣，例如，硬件電路可以有微處理器電路、lcd液晶顯示電路、鍵盤電路、模擬量輸入電路、開關(guān)量輸入輸出電路、總線通訊接口電路、實時時鐘電路等等?？偟膩碚f，應(yīng)該包括電子元件（如芯片、電阻、電容等）、接插件（接頭，卡頭，連接件等）、電路板及其它相關(guān)外部設(shè)備（電源、電機等）。所以我們的實驗也將圍繞功能方案電路原理圖印刷電路板這樣一個流程展開。當(dāng)我們有了模擬電路、數(shù)字電路、微機原理的基礎(chǔ)之后，我們就可以開始硬件電路的歷程。任何一個硬件設(shè)計都需要一個開始和完善的過程，核心在于“設(shè)計”。在這里我們將著重講解基于單片機的硬件設(shè)計流程。其他的設(shè)計都十分類似，一個設(shè)計是否成功，重要的在于對它的

19、每一個環(huán)節(jié)的把握上。要進行以單片機為核心的數(shù)字電路設(shè)計與制作，一般來說要按照如圖3-1流程進行：圖3-1 硬件設(shè)計流程 2.2單片機的發(fā)展概況及其選擇隨著電子技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計算機發(fā)展很快，單片機作為計算機的一個獨特的分支，它是在一塊芯片上集成了多種功能部件所構(gòu)成的一臺完整的、具有一定功能的單片微型計算機。它打破了典型微型計算機按邏輯功能劃分芯片結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)概念，以其體積小，功能強，性能價格比高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，如工業(yè)控制系統(tǒng)、智能化儀表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，單片機技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用水平己逐漸成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。目前世界上有很多單片機制造公司，如美國的intel

20、、atmel、motorola和zilog公司;德國的siemes公司;荷蘭的ph工lip公司等。他們相繼推出了各種類型的單片機，其中工ntel公司推出的一種高性能8位單片機mcs一51系列單片以其優(yōu)越的性能，成熟的技術(shù)和高性價比迅速占了工業(yè)測控和自動化工程領(lǐng)域的主要市場，成為單片機領(lǐng)域中的主流產(chǎn)品。除了intel公司外，ph工lip，atmel，adm，s工emes等公司紛紛推出了與mcs一51系列兼容的單片機，其中atmel公司的89系列單片機也稱flash單片機，在內(nèi)部功能的引腳上與mcs一51單片機是兼容的，它不僅繼承了mcs一51原有的功能，而且又?jǐn)U展了它的功能。atmel89系列單

21、片機是以8031核構(gòu)成的，所以它和8051系列單片機是兼容的系列，89系列單片機有很多優(yōu)點。89系列單片機可分為標(biāo)準(zhǔn)型號，低檔型號和高檔型號，經(jīng)過比較分析，根據(jù)本課題的特點，我們選用atmel公司89系列的標(biāo)準(zhǔn)型單片機at89c51。3.2 at89c51單片機的介紹at89c51單片機是美國atmel公司生產(chǎn)的低電壓，高性能cmos 8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序存儲器和128bytes的隨機數(shù)據(jù)存儲器（ram），器件采用atmel公司的高密度，非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)mcs-51指令系統(tǒng)。功能強大的at89c51單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場

22、合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。主要性能參數(shù)：與mcs-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)在系統(tǒng)編程（isp）flash 閃速存儲器圖3-21000次擦寫周期4.0-5.5v的工作電壓范圍全靜態(tài)工作模式：0hz-33mhz三級程序加密鎖128*8字節(jié)內(nèi)部ram32個可編程i/o口線2個16位定時/計數(shù)器6個中斷源全雙工串行uart通道低功耗空閑和掉電模式中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)看門狗（wdt）及雙數(shù)據(jù)指針掉電標(biāo)示和快速編程特性靈活的在系統(tǒng)編程（isp-字節(jié)或頁寫模式）功能特性概述： at89c51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，看門狗（wdt），兩個數(shù)

23、據(jù)指針，兩個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，at89s51可降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止cpu的工作，但允許ram，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中到內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一個硬件復(fù)位。圖3-3引腳功能說明：vcc:電源電壓gnd:地p0口：p0口是一組8位漏極開路型雙向i/o口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口時，每位能驅(qū)動8個ttl邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線

24、分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時，p0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。p1口：p1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（iil）。flash編程和程序校驗期間，p1接收低8位地址。p2口：p2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路

25、。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸出口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（iil）。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行move dptr指令）時，p2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行movx ri指令）時，p2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中p2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。flash編程或校驗時，p2亦接收高位地址和其他控制信號。p3口：p3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口。p3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個ttl邏輯門電路。

26、對p3口寫入“1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。作輸入端時，被外部拉低的p3口將用上拉電阻輸出電流（iil）。p3口除了作為一般的i/o口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：p3口還接手一些用于flash閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。rst:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，rst引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復(fù)位。wdt溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置sfr auxr的disrto位（地址8eh）可打開或關(guān)閉該功能。disrto位缺省為reset輸出高電平打開狀態(tài)。ale/prog:當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ale（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的

27、低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ale仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ale脈沖。對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（prog）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（sfr）區(qū)中的8eh單元的d0位置位，可禁止ale操作。該位置位后，只有一條movx和movc指令ale才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ale無效。psen：程序儲存允許（psen）輸出是外部程序存儲器的選通信號，當(dāng)at89s51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次ps

28、en有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的psen信號。ea/vpp：外部訪問允許。欲使cpu僅訪問外部程序存儲器（地址為0000h-ffffh），ea端必須保持低電平（接地）。需要注意的是：如果加密位lb1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會所存ea端狀態(tài)。如ea端為高電平（接vcc端），cpu則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。flash存儲器編程時，該引腳加上+12v的編程電壓vpp。xtal1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。xtal2：振蕩器反相放大器的輸出端。晶體振蕩器特性：at89c51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳xtal1和xtal2分別是該放大器

29、的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖5.外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容c1、c2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容c1、c2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性。如果使用石英晶體，我們推薦使用30pf+/-10pf，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40pf+/-10pf。用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖5右圖所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到xtal1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，xtal2端則懸空。由于外部時鐘信號是通過一個

30、2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。晶體接線圖和外接時鐘線路圖，如圖3-4所示：圖3-4空閑節(jié)電模式：在空閑工作模式狀態(tài)，cpu保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi)ram和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時，cpu通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機器周期（24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)

31、部禁止cpu訪問片內(nèi)ram，而允許訪問其他端口。為了避免在復(fù)位結(jié)束時可能對端口產(chǎn)生意外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。掉電模式：在掉電模式下，振蕩器停止工作，進入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)ram和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式的方法是硬件復(fù)位或由處于使能狀態(tài)的外中斷int0和int1激活。復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變ram中的內(nèi)容，在vcc恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。程序存儲器的加密：at89c51可使用對芯片上的3個加密位lb1、lb2、l

32、b3進行編程（p）或不編程（u）來得到如下表所示的功能：注：表中的u-表示未編程 p-表示編程3.2.1 at89c51單片機的特點at89c51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部ram，32個i/o口線，2個16位定時/計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，at89c51降至0hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制cpu的工作，但允許ram，定時/計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存ram中的內(nèi)容，但振蕩器體制工作并禁止其他所有不見工作直到下一個硬件復(fù)位。系統(tǒng)控制部分的核心是atm

33、el公司生產(chǎn)的at89c51。at89c51采用40引腳的雙列直插式封裝(dip)形式，內(nèi)部由cpu，4 kb的rom，256 b的ram，2個16位的定時計數(shù)器t0和t1，4個8位的io端口和一個全雙工串行通信口等部分組成。at89c51單片機具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，低功耗等特點。特別是內(nèi)部集成了4 kb的flash程序存儲器，使單片機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單，也使其得到了廣泛的應(yīng)用。同時，它還具有高級語言編程的特點，指令豐富，軟件開發(fā)簡單。3.2.2 at89c51單片機的硬件結(jié)構(gòu)圖3-5at89c51硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示3.3 圖片的導(dǎo)入mcs-51單片機內(nèi)部有一個功能強大的全

34、雙工異步通信串行口。所謂全雙就是雙機之間串行接收、發(fā)送數(shù)據(jù)可同時進行。所謂異步通信，就是收、發(fā)雙方?jīng)]有同步時鐘來控制收、發(fā)雙發(fā)的同步傳送，而是靠雙方各自的時鐘來控制數(shù)據(jù)的異步傳送。本系統(tǒng)的導(dǎo)入原理如圖3-6所示：圖3-63.3.1 max232資料簡介該產(chǎn)品是由德州儀器公司（ti）推出的一款兼容rs232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v +10v，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0 +5v,max232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供tia/eia-232-f電平。該器件符合tia/eia-232-f標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將t

35、ia/eia-232-f電平轉(zhuǎn)換成5-v ttl/cmos電平。每一個發(fā)送器將ttl/cmos電平轉(zhuǎn)換成tia/eia-232-f電平。主要特點:1、單5v電源工作2、 linbicmostm工藝技術(shù)3、 兩個驅(qū)動器及兩個接收器4、 30v輸入電平5、低電源電流：典型值是8ma6、符合甚至優(yōu)于ansi標(biāo)準(zhǔn) eia/tia-232-e及itu推薦標(biāo)準(zhǔn)v.287、esd保護大于mil-std-883（方 法3015）標(biāo)準(zhǔn)的2000v圖3-7為mx232雙串口的連接圖，可以分別接單片機的串行通信口或者實驗板的其它串行通信接口：圖3-7max232應(yīng)用電路，注意電容接法232是電荷泵芯片，可以完成兩路

36、ttl/rs-232電平的轉(zhuǎn)換，它的的9、10、11、12引腳是ttl電平端，用來連接單片機的,如圖3-8所示：圖3-8制作at89c51單片機器編程器的電路圖,如圖3-9所示：圖3-9max232獲得正負(fù)電源的另一種方法 在單片機控制系統(tǒng)中，我們時常要用到數(shù)/模（d/a）或者模/數(shù)(a/d)變換以及其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負(fù)電源，例如： 9v,-9v; 12v,-12v.這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。 在控制板上，我們有的只是5v電源，可又有很多方法獲得非5v電源。 1.外接；2.dc-dc變換.在這里我介紹一塊大家常用的芯片：max232. max2

37、32是ttl-rs232電平轉(zhuǎn)換的典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為uf的時候，若輸入為5v,輸出可以達(dá)到-14v左右，輸入為0v ,輸出可以達(dá)到14v,在扇出電流為20ma的時候，處處電壓可以穩(wěn)定在 12v和-12v.因此，在功耗不是很大的情況下，可以將max232的輸出信號經(jīng)穩(wěn)壓塊后作電源使用3.4顯示器的選擇液晶顯示器是一種被動的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過處理后能改變光線通過方向的特性，達(dá)到白底黑字或黑底白字顯示的目的。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常使用點陣型lcd顯示器，在這里我們選擇12864型號液晶。3.5.1 12864液晶介紹一、液晶顯示模塊概述12864漢字

38、圖形點陣液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16x16點陣）、128個字符（8x16點陣）及64x256點陣顯示ram（gdram）。主要技術(shù)參數(shù)和顯示特性:電源：vdd 3.3v+5v(內(nèi)置升壓電路，無需負(fù)壓)；顯示內(nèi)容：128列 64行顯示顏色：黃綠顯示角度：6：00鐘直視lcd類型：stn與mcu接口：8位或4位并行/3位串行配置led背光多種軟件功能：光標(biāo)顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等二、外形尺寸1.外形尺寸圖如圖3-11所示：圖3-112.主要外形尺寸項 目標(biāo) 準(zhǔn) 尺 寸單 位模 塊 體 積113.065.012.8mm定 位 尺 寸105.055.0mm

39、視 域73.438.8mm行 列 點 陣 數(shù)12864dots點 距 離0.520.52mm點 大 小0.480.48mm三、模塊引腳說明128x64 引腳說明引腳號引腳名稱方向功能說明1vss-模塊的電源地2vdd-模塊的電源正端3v0-lcd驅(qū)動電壓輸入端4rs(cs)h/l并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5r/w(sid)h/l并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6e(clk)h/l并行的使能信號；串行的同步時鐘7db0h/l數(shù)據(jù)08db1h/l數(shù)據(jù)19db2h/l數(shù)據(jù)210db3h/l數(shù)據(jù)311db4h/l數(shù)據(jù)412db5h/l數(shù)據(jù)513db6h/l數(shù)據(jù)614db7h/l數(shù)據(jù)715

40、psbh/l并/串行接口選擇：h-并行；l-串行16nc空腳17/reth/l復(fù)位 低電平有效18nc空腳19led_a-背光源正極（led+5v）20led_k-背光源負(fù)極（led-ov）邏輯工作電壓(vdd)：4.55.5v電源地(gnd)：0v工作溫度(ta)：060(常溫) / -2075（寬溫）四、接口時序模塊有并行和串行兩種連接方法（時序如下）：1、8位并行連接時序圖,如圖3-12所示：mpu寫資料到模塊圖3-12mpu從模塊讀出資料,如圖3-13所示：圖3-132、串行連接時序圖如圖3-14圖314串行數(shù)據(jù)傳送共分三個字節(jié)完成：第一字節(jié)：串口控制格式 11111abc a為數(shù)據(jù)傳

41、送方向控制：h表示數(shù)據(jù)從lcd到mcu，l表示數(shù)據(jù)從mcu到lcd b為數(shù)據(jù)類型選擇：h表示數(shù)據(jù)是顯示數(shù)據(jù)，l表示數(shù)據(jù)是控制指令 c固定為0第二字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的高4位格式 dddd0000第三字節(jié)：(并行)8位數(shù)據(jù)的低4位格式 0000dddd串行接口時序參數(shù)：(測試條件：t=25 vdd=4.5v)五、用戶指令集1、指令表1：（re=0：基本指令集）指令指令碼說明執(zhí)行時間（540khz）rsrwdb7db6db5db4db3db2db1db0清除顯示0000000001將ddram填滿“20h”，并且設(shè)定ddram的地址計數(shù)器（ac）到“00h”4.6ms地址歸位000000001x

42、設(shè)定ddram的地址計數(shù)器（ac）到“00h”，并且將游標(biāo)移到開頭原點位置；這個指令并不改變ddram的內(nèi)容4.6ms進入點設(shè)定00000001i/ds指定在資料的讀取與寫入時，設(shè)定游標(biāo)移動方向及指定顯示的移位72us顯示狀態(tài)開/關(guān)0000001dcbd=1：整體顯示onc=1：游標(biāo)onb=1：游標(biāo)位置on72us游標(biāo)或顯示移位控制000001s/cr/lxx設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位元；這個指令并不改變ddram的內(nèi)容72us功能設(shè)定00001dlx0rexxdl=1 （必須設(shè)為1）re=1： 擴充指令集動作re=0： 基本指令集動作72us設(shè)定cgram地址0001ac5ac4ac3

43、ac2ac1ac0設(shè)定cgram地址到地址計數(shù)器（ac）72us設(shè)定ddram地址001ac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0設(shè)定ddram地址到地址計數(shù)器（ac）72us讀取忙碌標(biāo)志（bf）和地址01bfac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0讀取忙碌標(biāo)志（bf）可以確認(rèn)內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出地址計數(shù)器（ac）的值0us寫資料到ram10d7d6d5d4d3d2d1d0寫入資料到內(nèi)部的ram（ddram/cgram/iram/gdram）72us讀出ram的值11d7d6d5d4d3d2d1d0從內(nèi)部ram讀取資料（ddram/cgram/iram/gdram）72us指令表2

44、：（re=1：擴充指令集）指令指令碼說明執(zhí)行時間（540khz）rsrwdb7db6db5db4db3db2db1db0待命模式0000000001將ddram填滿“20h”，并且設(shè)定ddram的地址計數(shù)器（ac）到“00h”72us卷動地址或iram地址選擇000000001srsr=1：允許輸入垂直卷動地址sr=0：允許輸入iram地址72us反白選擇00000001r1r0選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白與否72us睡眠模式0000001slxxsl=1：脫離睡眠模式sl=0：進入睡眠模式72us擴充功能設(shè)定000011x1reg0re=1： 擴充指令集動作re=0： 基本指令

45、集動作g=1 ：繪圖顯示ong=0 ：繪圖顯示off72us設(shè)定iram地址或卷動地址0001ac5ac4ac3ac2ac1ac0sr=1：ac5ac0為垂直卷動地址sr=0：ac3ac0為icon iram地址72us設(shè)定繪圖ram地址001ac6ac5ac4ac3ac2ac1ac0設(shè)定cgram地址到地址計數(shù)器（ac）72us備注：1、當(dāng)模塊在接受指令前，微處理順必須先確認(rèn)模塊內(nèi)部處于非忙碌狀態(tài)，即讀取bf標(biāo)志時bf需為0，方可接受新的指令；如果在送出一個指令前并不檢查bf標(biāo)志，那么在前一個指令和這個指令中間必須延遲一段較長的時間，即是等待前一個指令確實執(zhí)行完成，指令執(zhí)行的時間請參考指令表

46、中的個別指令說明。2、“re”為基本指令集與擴充指令集的選擇控制位元，當(dāng)變更“re”位元后，往后的指令集將維持在最后的狀態(tài)，除非再次變更“re”位元，否則使用相同指令集時，不需每次重設(shè)“re”位元。具體指令介紹：1、清除顯示code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllllh功能：清除顯示屏幕，把ddram位址計數(shù)器調(diào)整為“00h”2、位址歸位code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllllhx功能：把ddram位址計數(shù)器調(diào)整為“00h”，游標(biāo)回原點，該功能不影響顯示ddram3、位址歸

47、位code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllhi/ds功能：把ddram位址計數(shù)器調(diào)整為“00h”，游標(biāo)回原點，該功能不影響顯示ddram功能：執(zhí)行該命令后，所設(shè)置的行將顯示在屏幕的第一行。顯示起始行是由z地址計數(shù)器控制的，該命令自動將a0-a5位地址送入z地址計數(shù)器，起始地址可以是0-63范圍內(nèi)任意一行。z地址計數(shù)器具有循環(huán)計數(shù)功能，用于顯示行掃描同步，當(dāng)掃描完一行后自動加一。4、顯示狀態(tài) 開/關(guān)code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllhdc b 功能： d=1；整體顯示on

48、c=1；游標(biāo)on b=1；游標(biāo)位置on5、游標(biāo)或顯示移位控制code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllhs/cr/lx x功能：設(shè)定游標(biāo)的移動與顯示的移位控制位：這個指令并不改變ddram的內(nèi)容6、功能設(shè)定code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllhdlx0 rex x功能：dl=1（必須設(shè)為1） re=1；擴充指令集動作 re=0：基本指令集動作7、設(shè)定cgram位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllhac5ac4ac3ac2ac

49、1 ac0功能：設(shè)定cgram位址到位址計數(shù)器（ac）8、設(shè)定ddram位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llhac6ac5ac4ac3ac2ac1 ac0功能：設(shè)定ddram位址到位址計數(shù)器（ac）9、讀取忙碌狀態(tài)（bf）和位址code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lhbfac6ac5ac4ac3ac2ac1 ac0功能：讀取忙碌狀態(tài)（bf）可以確認(rèn)內(nèi)部動作是否完成，同時可以讀出位址計數(shù)器（ac）的值10、寫資料到ramcode： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2

50、 db1 db0hld7d6d5d4d3d2d1 d0功能：寫入資料到內(nèi)部的ram（ddram/cgram/tram/gdram）11、讀出ram的值code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0hhd7d6d5d4d3d2d1 d0功能：從內(nèi)部ram讀取資料（ddram/cgram/tram/gdram）12、待命模式（12h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllll h 功能：進入待命模式，執(zhí)行其他命令都可終止待命模式13、卷動位址或iram位址選擇（13h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0llllllllh sr功能：sr=1；允許輸入卷動位址 sr=0；允許輸入iram位址 14、反白選擇（14h）code： rw rs db7 db6 db5 db4 db3 db2 db1 db0lllllllhr1 r0功能：選擇4行中的任一行作反白顯示，并可決定反白的與否15、睡眠模式（015h）code： rw rs db7 db6