HT48R06的智能咖啡机设计.doc

1、安徽工程科技学院毕业设计（论文）基于HT48R06A-1的智能咖啡机设计摘 要随着人们经济水平的提高，对生活要求也随之提高，更多的家电将进入消费者的家庭。在欧洲平均每家有30多种家电产品，而在中国平均每家仅有3种至4种家电产品。可想而知，小家电行业在中国的发展潜力有多大。近年以来一些家电行业的巨头也纷纷投入巨资开始抢夺中国咖啡机市场的份额，就目前的现状来看，在未来的一段时间内中国咖啡机的产量将大大提高。本次设计紧紧抓住这一点，设计了适合普通用户的咖啡机，具有两小时自动关机和预约功能，满足大多数普通用户的需求。硬件部分，采用合适的元器件来实现咖啡机的功能，具有较高的性价比和市场价值。软件部分用C

2、语言进行编写，利用HT48R06单片机多输入/输出特性结合电源、按键、数码管显示等各部分来实现各个功能，使结构更加简单。本次设计结构简单，操作方便，性价比高，能较好的满足部分市场需求。但同时，由于功能的简单，必然也会产生负面影响。所以，在今后的不断探索中，可以适当地添加其他功能，与全自动咖啡机接轨，使性能更加方便全面，咖啡口感更加纯正香浓。关键词：HT48R06A-1；咖啡机；预约；继电器- 63 -Design of Intelligent Coffee Machine Based on HT48R06A-1AbstractWith the improvement of peoples ec

3、onomic level, the living requirements also will be improved, more consumer electronics will enter the home. In Europe there are an average of every 30 kinds of household electrical appliances, while in China average only every 3-4 kinds of household electrical appliances. One can imagine that small

4、household electrical appliance industry in China has much potential for development. In recent years a number of household electrical appliances industry giants have also invested heavily in Chinas Coffee began snatch market share, on the current status quo, in the next period of time China Coffee p

5、roduction will be greatly enhanced.The design firmly grasp this point, designed for ordinary users of coffee machines, automatic shutdown of two hours and booking function, to meet the needs of the majority of ordinary users. Hardware, using the right components to achieve the functions of coffee ma

6、chines, have a high price and market value. C software language to use part of the preparation, use of its multi-input / output characteristics of the HT48R06 MCU and power supplies, keys, digital display of all parts to achieve the various functional so that the structure more simple.The design is

7、simple, easy to operate, cost-effective and better able to meet some of the market demand. But at the same time, because of the simple functions, will inevitably have a negative impact. Therefore, in the future to constantly explore, you can add other functions properly and fully automatic coffee ma

8、chine convergence, so that a comprehensive performance more convenient, more pure coffee taste better.Keywords: HT48R06A-1; coffee machine; appointment; relay目 录引 言- 1 -第1章 绪论- 2 -1.1 咖啡机概况- 2 -1.2 咖啡机发展趋势- 2 -第2章 硬件设计- 4 -2.1 硬件部分原理框图- 4 -2.2 电源部分- 5 -2.2.1 阻容降压电路- 5 -2.2.2 整流电路- 6 -2.2.3 滤波电路- 7 -

9、2.2.4 稳压电路- 8 -2.3 显示部分- 9 -2.4 按键部分- 11 -2.5 过零检测部分- 11 -2.6 继电器部分- 12 -2.7 单片机部分- 13 -2.7.1 HT48R06A-1单片机的特点- 13 -2.7.2 HT48R06A-1单片机引脚说明- 14 -2.7.3 HT48R06A-1单片机的功能特点- 15 -第3章 软件设计- 22 -3.1 主程序部分- 22 -3.2 按键部分程序- 24 -3.3 显示部分程序- 28 -3.4 中断部分程序- 30 -3.5 设备初始化程序- 30 -3.6 125us定时程序- 31 -3.7 电压频率检测程序

10、- 32 -3.8 系统时钟程序- 32 -3.9 两小时自动关机和预约开机程序- 33 -3.10 加热器控制程序- 34 -结论与展望- 35 -致 谢- 36 -参考文献- 37 -附录A 咖啡机电路图- 38 -附录B 外文文献及其译文- 39 -附录C 主要参考文献的题录及摘要- 44 -附录D 主要源程序- 46 -插图清单图 2-1 电源部分框图- 4 -图 2-2 阻容降压原理图- 4 -图 2-3 整流电路原理图- 5 -图 2-4 整流电路波形变化图- 6 -图 2-5 滤波电路原理图- 6 -图 2-6 滤波电路波形变化图- 7 -图 2-7 稳压电路原理- 8 -图 2

11、-8 数码管外形图- 9 -图 2-9 数码管线路原理图- 9 -图 2-10 数码管驱动电路图- 9 -图 2-11 数码管连线图- 10 -图 2-12 按键部分电路图- 10 -图 2-13 过零检测原理图- 11 -图 2-14 D ZERO口与ZERO口波形对比图- 11 -图 2-15 继电器部分电路图- 12 -图 2-16 18引脚封装方式的引脚图- 14 -图 3-1 主程序流程图- 22 -图 3-2 auto按键扫描部分的流程图- 23 -图 3-3 on/off键和prog/min/hour键的按键扫描流程图- 24 -图 3-4 ON/OFF与AUTO键按键处理- 2

12、5 -图 3-5 PROG、MIN、HOUR键按键处理流程图- 26 -图 3-6 显示部分流程图- 28 -表格清单表 2-1 状态寄存器16表 2-2 TMR寄存器18表 3-1 产品操作功能书21引 言我国的发展日新月异，随着综合国力的提高，国家的经济水平和科技水平都走上了一个很高的台阶。社会发展了，人民富裕了，自然对生活质量的要求也提高了。家用电器走进了千家万户，我们常见的有电风扇、电视机、洗衣机、冰箱、电饭锅、压力煲、暖风机、空调等等。本次是对基于HT48R06A-1单片机的智能咖啡机设计，这就要对单片机的一些知识有一个较深的理解。单片机又称微控制器，是一种面向控制的大规模集成电路芯

13、片。作为微型计算机的一个重要分支，随着电子技术的迅猛发展和超大规模集成电路设计以及制造工艺的进一步提高，单片机技术也得到了迅速发展，单片机技术已经渗透到国防尖端科技、工业、农业及日常生活的各个领域。目前，单片机在民用和工业测控领域得到最广泛的应用。彩电、冰箱、空调、遥控器、游戏机、咖啡机等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地溶入我们每个人的生活之中，本次设计就用到HT48R06A-1单片机，它具有多输入/输出功能。此外，随着越来越多的人注重生活的质量，咖啡机的应用也越来越普遍。咖啡机有手动咖啡机，半自动咖啡机，全自动咖啡机等多种款式，适合于不同的消费群体。比如说半自动咖啡机适合于普通群体，运

14、用简单，操作方便，但口感相对较差，不适合于一些咖啡馆，酒吧等专业的场合。全自动咖啡机操作较复杂，需培训后才能完全掌握操作，但咖啡口感纯正，适合一些专业场合。在最后阶段，在同学和指导老师老师的帮助下，做了相应的电路板并进行测试，得到了预期的结果。第1章 绪论1.1 咖啡机概况咖啡是世界上最流行的饮品之一，它给人们带来愉悦和兴奋。随着我国的改革与开放，目前世界上最为流行的意大利特浓咖啡（Espresso）、卡布其诺(Cappuccino)以及拿铁(Latte)牛奶咖啡等也摆到了国人的餐桌上，而且被越来越多的人们所喜爱。咖啡食品机大致可分为三类：蒸汽压力式、滴液式和蒸馏渗滤式。要制作的咖啡品种也很多

15、，如现磨咖啡、浓缩咖啡、泡沫牛奶咖啡和美国式淡咖啡等。近年来，欧洲的全自动食品咖啡机市场发展很快，平均以20%25%的速度增长。2002年蒸汽压力式咖啡食品机的销量首次超过传统的滴液式咖啡机。仅德国的蒸汽压力式咖啡机年需求量就是460万台，排在所有家用食品机械产品的首位。专家们预测未来将有更多的小型多功能全自动和半自动咖啡机投放市场。它们的主要特点是体积小、功能全和易清洁。意大利著名的DELONGHI公司奉行其特有的CRF咖啡机开发理念，深受消费者的认同。C（COM PACT）代表结构紧凑，该公司号称拥有世界上最小的咖啡煮沸器；R（RELIABLE）代表可靠性和方便性，过滤器装置很容易拆卸下来

16、清洗；F（FRESH）代表确保色、香、味，它的咖啡豆的研磨过程短、速度快而且是直接煮沸。除此之外，咖啡研磨器过滤器、杯子和勺子也是高档咖啡机的“行头”，其利润之大更是备受瞩目。1.2 咖啡机发展趋势咖啡（coffee)9是世界三大饮品之一，也是世界第二出口商品，又是食品和轻化原料。三百年来，咖啡普遍世界每个角落。据统计,全世界有80多个国家种植、加工3000多种咖啡豆。全球咖啡消费量800万吨。巴西咖啡产量占世界首位，美国咖啡消费量占世界首位。中国年人均一杯咖啡也不到，中国算是咖啡的最后一块蛋糕并不过份。近年来国际知名产商、行业巨头纷纷在中国投资办厂或者在中国推销他们的产品，；因此我们不难预计

17、在未来的一段时间内咖啡机等咖啡器具的发展必将出现以下的趋势；一、市场需求将有较大幅度的提高 从市场需求量上看，欧洲平均每家有30多种家电产品，而在中国平均每家仅有3种至4种家电产品。而随着人们经济水平的提高，对生活要求也随之提高，更多的家电将进入消费者的家庭。空调、冰箱、彩电等家用电器作为奢侈的那个年代仿佛已经离我们远去，人们花了很长的时候很了解到接受再到习以为常，就像今天的咖啡和咖啡机一样，我们有理由相信咖啡机也必将经历也正在经历这样的一个过程。 二、产能大幅提高，技术水平提高，利润空间下降。 今年以来一些家电行业的巨头也纷纷投入巨资开始抢夺中国咖啡机市场的份额，他们凭借自身的雄厚实力进入这

18、个领域也正说明这个行业的现状。就目前的现状来看，在未来的一段时间内中国咖啡机的产量将大大提高，竞争开始变得激烈同时必然导致利润空间的下降，但是离市场饱和还有一段时间。同时这些行业巨头的进入也会大大提高咖啡的技术含量和技术水平。简单的说咖啡机的性能越来优异，性价比越来越高。 三、外观和使用体验成为重要研究对象。 当今社会，社会和消费者对咖啡机的要求越来越苛刻。我们要清楚意识到这一点，本着人本主义的思想去研发和设计处处体现了人性化，处处为使用者考虑；为了满足社会和消费者越来越苛刻的要求各大厂商使出浑身解数投入巨资进行外观和使用体验的研究，要给消费者最完美的使用体验。第2章 硬件设计2.1 硬件部分

19、原理框图本次设计的硬件部分主要包括电源部分，按键部分，过零检测部分，数码管驱动部分，数码管显示部分，继电器部分和单片机部分。主要框图如下所示：HT48R06A-1单片机按键部分过零检测部分数码管显示继电器部分电源模块数码管驱动图 2-1 硬件部分原理框图2.2 电源部分 在电子制作中，我们常见的供电方式有直流稳压电源，阻容降压，变压器降压，开关电源等。一般的直流稳压电源是由变压器降压、二极管整流、电容滤波再由稳压电路稳压而得到。为了减小体积，降低成本，我们往往采用电容降压的方法代替笨重的电源变压器，框图如2.2所示。图 2-2 电源部分框图2.2.1 阻容降压电路图 2-3 阻容降压原理图本设

20、计使用的是阻容降压供电，他的工作原理并不复杂，刚进来的市电先跨接一个压敏电阻和安规电容。压敏电阻的主要作用是当市电输入不稳定，有较大尖峰波时，它的阻值能急剧减小，通过瞬间短路保护后面电路；当输入正常波动时，电阻较大，相当于开路，不影响后面电路。安规电容的作用是浪涌吸收杂波、谐波，通过吸收电压脉冲限制了峰值电压，从而对半导体器件起到了保护作用。电阻R30也起到保护电路的作用，防止后面电路短路时烧坏其他元器件。例如，在50Hz的工频条件下，一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆。当220V的交流电压加在电容器的两端，则流过电容的最大电流约为70mA。虽然流过电容的电流有70mA，但在电容器上

21、并不产生功耗，因为如果电容是一个理想电容，则流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。根据这个特点，我们如果在一个1.2uF的电容器上再并联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。由于要使电路中电流限制在48mA左右，故这里选用400V/1.2uF的无极性电容并联一个330K的电阻。电容产生两千多欧姆的容抗，公式如下2.1所示。电阻R29主要用于放电，而电容实际上起到一个限制电流的角色，电路图如2.3所示。 (2.1a) (2.1b)采用电容降压时应注意以下几点： 1 根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容，而不是依据负载的电压和

22、功率。2 限流电容必须采用无极性电容，绝对不能采用电解电容，而且电容的耐压须在400V以上并且并联一个放电电阻。 3 电容降压不能用于大功率条件，因为不安全。4 电容降压不适合动态负载条件。2.2.2 整流电路图 2-4 整流电路原理图整流电路的任务是把交流电变换成脉动的直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，四个二极管D2D5组成一个桥路。由于单相桥式整流电路具有输出电压高，温波电压较小，管子所承受的最大反向电压较低，电压利用率较高等优点，本设计所用的是单相桥式整流电路，如图2.4所示。根据普通二极管的特性，这里我们选用IN4007二极管，它的耐压值为1000V，允许流过的最大电流

23、为1A，能较好的满足电路需求。在桥式整流电路中，二极管D2、D5和D3、D4是两两轮流导通的，当U2是正向电压时，D2、D5导通，U2是负电压时，D3、D4导通。所以流经每个二极管的平均电流为负载电流的一半。二极管在截止时管子两端承受的最大反向电压为U2的最大值。而经过阻容降压的电压通过整流电路由交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，波形变化如图2.5所示。图2-5 整流电路波形变化图2.2.3 滤波电路图 2-6 滤波电路原理图整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是脉动较大，含有较大的谐波成分，不能适应大多数电子线路及设备的需要。因此，一般在整流后，还需要利用滤波

24、电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。电容滤波电路是最常见也最简单的滤波电路，如图2.6所示，在整流电路的输出端并联一个电容即构成滤波电路。在本次设计中EC2、EC3、C7都起滤波作用，根据虑高频波还是低频波的不同选用电解电容或瓷片电容，再根据电路频段和纹波的不同选适当大小值的电容，其中EC3和EC2为470uF的电解电容，C7为瓷片电容104。在由EC3和C7组成的滤波系统中，EC3主要有两个方面的作用：一是起到储能作用，即并联的电容器EC3在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就能把能量释放出来，使负载电压比较平滑，具有平波的作用。二是起到去除低频杂波的作用，

25、能将e、f两端电压中的低频杂波去掉。而C7瓷片电容的作用是虑去高频杂波。EC2的作用是对ZD1两端的电压进行滤波，a、b两端电压经滤波后前后的波形变化如图2.7所示：加入滤波电容时波形无滤波电容时的波形图2-7 滤波电路波形变化图设a、b两端的电压为U2，U2上升，U2大于电容的电压Uc，U2对电容充电Uo= Uc U2；U2下降，U2小于电容上的电压，二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电，Uc按指数规律下降，时间常数 = RL C。2.2.4 稳压电路虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换成较为平滑的直流电压，当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面，由于整流滤波

26、电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生变化，于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。所以为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。由于本次设计负载不大，所以这里我们运用由稳压二极管Dz和限流电阻R所组成的一种最简单的稳压电路来稳压，如图2. 8所示。在选用稳压管规格时，由于当继电器不工作时，流过稳压管的电流将近48mA，稳压5V时，产生功率为0.25W，为防止变烫，选用5.1V/1W的稳压管，电阻选用62/1W的规格。图 2-8 稳压电路原理这里主要是利用稳压二极管的反向击穿特性。由于硅稳压二极管的反向特性陡直，在外部赋予它反向电压时，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。（

27、1） （2）由以上公式得： 输入电压U2的增加，必然会引起U0(UZ)的增加，从而使IZ的增加,IR的增加，UR也增加，最后使U0保持平稳。由此可见，当电网电压变化时，稳压电路通过限流电阻R上电压的变化来抵消U1的变化，即，从而使U0基本不变，ZD1也是同样的道理。综上所示，在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻是必不可少的元件，它既限制稳压管中的电流使其正常工作，又与稳压管相互配合以达到稳压的目的。所以稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，否则会造成损坏！2.3 显示部分 在

28、电子制作中，常见的显示电路有数码管显示和液晶显示两种，数码管显示的每个线段都是一个发光二极管，发光二极管使用的材料与普通的硅二极管和锗二极管不同，有磷砷化镓、磷化镓、砷化镓等几种，而且半导体中的杂质浓度很高。当外加正向电压时，大量的电子和空穴在扩散过程中复合，其中一部分电子从导带跃迁到价带，把多余的能量以光的形式释放出来，便发出一定波长的可见光。液晶是一种既具有液体的流动性又具有光学特性的有机化合物。它的透明度和呈现的颜色受受外加电场的影响，利用这一点便可作成字符显示器。在本次设计中考虑到成本和性能要求选用了数码管显示，其外形图如图2. 9所示和线路原理图如图2.9所示。图2-9 数码管外形图

29、图2-10 数码管线路原理图这里的数码管通过用按键和用HT48R06芯片驱动三极管来对数码管进行控制，每个COM口控制一个七段数码管或二段数码管，通过芯片输出IO COM高电平使Q2、Q3、Q4、Q5导通，从而拉低COM口电平，使之输出低电平，每个COM输出低电平，就会使相应的数码管显示。电阻R23R26主要用于限流，防止三极管与高电平直接接触烧坏。再通过软件程序设置定时对其扫描，利用人的视觉暂留同时显示四个数码管，数码管驱动电路如图2.11所示。图 2-11 数码管驱动电路图除了COM口控制每个数码管外，为了使数码管显示09不同的数字，还要通过芯片控制七个SEG口进而控制不同的发光二极管亮来

30、使数码管显示不同的数字。例如要显示8，就将所有的SEG口置高电平，再根据需要使相应的COM口置低电平来使对应的数码管显示数字8，数码管连线图如图2.12所示。图 2-12 数码管连线图2.4 按键部分由图 2.13所示，可以通过按键K1K5来控制SEG1SEG5输出高低电平。当按键没有按下时，没有电路流通，SEG口输出低电平，为无效信号；当按下按键后，电路流通，电阻分压后SEG输出高电平，芯片检测到功能键信号，并通过软件设计做出对应处理。图 2-13 按键部分电路图 2.5 过零检测部分图 2-14 过零检测原理图本次设计中过零检测部分主要用作时钟计时，线路图如图 2.14所示。D ZERO输

31、入经阻容降压和二极管后的交流信号，当输入的电压没有达到三极管Q1的导通电压时，三极管截止，电路开路，ZERO点为高电平；当输入电压达到一定值，能使三极管导通时，电路形成回路，ZERO点为低电平产生一个下降沿，经单片机I/O口检测，计数一次。由于电源频率为60HZ，当计数满60次时，标志位进一，为一秒。D ZERO口波形与ZERO口波形如图 2.15所示。图 2-15 D ZERO口与ZERO口波形对比图电阻R21、R22均是起分压限流作用,防止电压过高损坏三极管。电容C3、C4均起滤波作用，是滤除脉动直流电压中的高频杂波。2.6 继电器部分图 2-16 继电器部分电路图本设计中继电器就起一个开

32、关的作用，当IO HEAT输入低电平时，三极管Q7、Q6导通。继电器被短路，不吸合。当IO HEAT输入高电平时，三极管Q7、Q6不导通，继电器与稳压管ZD1、电容C7形成回路，有电流通过，继电器吸合。根据负载的功率和电流值电压值选用合适的继电器。电路图如图2.16所示。2.7 单片机部分HT48R06A-1为八位高性能精简指令集单片机。专门为多输入/输出的产品而设计的 这些器件适用于遥控电扇/电灯控制洗衣机控制电子秤玩具及各种各样次级系统控制 暂停功能降低了功耗。可编程的程序和功能存储器使得这种单片机满足程序员升级产品的要求。本次智能咖啡壶设计正是有效地运用了它多输入/输出的性能。2.7.1

33、 HT48R06A-1单片机的特点(1) 工作电压：3.3v-5.5v(fsys=4MHz), 4.5v-5.5v(fsys=8MHz);(2) 13个双向输入输出口;(3) 一个中断输入与一个I/O口共享;(4) 8位可编程带溢出中断的定时器/计数器和八级前置分频器;(5) 内置的石英晶振或RC振荡器;(6) 看门狗定时器;(7) 512 x 14程序存储器; (8) 32 x 8位的数据存储器;(9) 蜂鸣器输出端并支持PFD;(10) 暂停和唤醒功能降低了功耗;(11) 在VDD=5V,系统时钟为8MHz时,指令周期为0.5us;(12) 执行所有指令需1或2个指令周期;(13) 14位

34、的查表指令;(14) 二级堆栈;(15) 位操作指令;(16) 63条功能强大的指令;(17) 低电压复位功能;(18) 16-pin SSOP封装;(19) 18-pin DIP/SOP封装。2.7.2 HT48R06A-1单片机引脚说明前面提到有两种引脚封装方式，即16引脚和18引脚。本设计中用到的是18引脚封装方式。图2.16为18引脚封装方式的引脚图，下面分别叙述这18条引脚的功能。（1） VDD：正电源。VSS：电源负极，GND。（2） PA口：即PA0-PA7，它是8 位双向输入/输出端口。每一位能被掩膜选项设置为唤醒输入。软件指令确定CMOS 输出，或带上拉电阻的斯密特触发输入（

35、由上拉电阻选项确定）。掩膜选项是上拉电阻，它具有唤醒功能。（3） PB口：即PB0-PB2，它是3 位双向输入输/出端口。每一位能被掩膜选项设置为唤醒输入。软件指令确定CMOS 输出或带上拉电阻的斯密特触发输入（由上拉电阻选项确定）。掩膜选项及其功能同PA口。PB0 和PB1 与BZ 和BZ共享一个引脚，一旦PB0 和PB1 被选为蜂鸣器驱动输出，输出信号来自内部PFD 发生器（与定时/计数器共享）。（4）PC口：即PC0-PC1，它是双向I/O 口软件指令确定CMOS 输出，或带上拉电阻的斯密特触发输入（由上拉电阻选项确定）。掩膜选项及其功能同PA口。外部中断和定时器输入与PC0 和PC1

36、共享一个引脚。外部中断输入是电平由高到低的变化激励的。（5） RES：斯密特触发复位输入端，低电平有效。（6） OSC1、OSC2：OSC1 和OSC2 被连接到一个RC 或一个石英晶振（由掩膜选项确定）来产生内部系统时钟。在RC方式下OSC2 是一个系统时钟四分频的输出端。掩膜选项是石英晶振或RC图2-17 18引脚封装方式的引脚图2.7.3 HT48R06A-1单片机的功能特点本节将会对HT48R06A-1单片机的功能做一些介绍，会针对设计中要用到的的功能做着重的介绍和分析。1、指令执行时序 HT48R05A-1系统时钟由石英晶振振荡器或RC 振荡器产生。系统内部对此頻率进行四分频，产生四

37、个不重迭的时钟周期一个指令周期。包含了四个系统时钟周期。指令读取与执行是以流水线方式来进行的。这种方式允许在一个指令周期进行读取指令操作，而在下一个指令周期里进行解码与执行该指令。这种流水线方式能在一个指令周期里有效地执行一个指令。但是如果指令是要改变程序计数器，就需要两个指令周期来完成这一条指令。2、存储器组（1）程序计数器 PC程序计数器控制存放在程序存储器中的要被执行的指令序列。程序计数器可寻址程序存储器的所有地址。通过访问一个程序存储单元来取出指令代码后，PC 的值便会加1 。然后程序计数器便会指向下一条指令代码所在的程序存储单元。当执行跳转、条件跳转、装载PCL 寄存器、子程序调用、

38、初始复位、中断或从一个子程序返回，PC会通过装载指令的相应地址来执行程序转移。通过指令实现条件跳转，一旦条件满足，那么在当前指令执行期间取出的下一条指令会被放弃，而替代它的是一个假指令周期(dummy cycle)来获取正确的指令，接着就执行这条指令。否则就执行下一条指令。程序计数器的低位字节（PCL； 06H） 是可读写的寄存器。将数据赋值到PCL 会执行一个短跳转。这种跳转只在256 个地址范围内。当一个控制转移发生时就需要有一个附加的假指令周期。（2）程序存储器 PROM 程序存储器被用来存放要执行的指令代码。还包括数据、表格中断入口。一共为512 x 14 位。可以由程序计数器或表格指

39、针来寻址。在程序存储器中某几个地址被保留作为特殊用途。地址 000H此区域保留给程序初始化之用。当系统复位时，程序从000H 地址开始执行。地址 004H此区域保留给外部中断服务使用。当中断是开放的，且堆栈未满，则一旦INT端被正确电平触发，就能产生中断，程序会从 004H 地址开始执行外部中断服务程序。地址 008H此区域保留给定时/计数器中断服务使用。当中断是开放的，且堆栈未满，则一旦定时/计数器发生溢出时，就能产生中断，程序会从008H 地址开始执行中断服务程序。表格地址程序存储器的任何地址都可被用来作为查表地址使用.查表指令为TABRDC m 与TABRDLm。TABRDC m是查表当

40、前页的数据 1 页=256 个字 ( word ) 。TABRDL m是查表最后一页的数据。m为数据被存放的地址。在设计中没有用到表格地址在此就不做过多介绍。（3）堆栈寄存器（STACK）堆栈寄存器（STACK） 是一个用来保存PC 值的特殊存储单。HT48R06A-1 的堆栈为2 级。堆栈寄存器既不是数据存储器的一部分也不是程序存储器的一部分。而且它既不能读出也不能写入。任何一级堆栈的使用是由堆栈指针SP 来确定。堆栈指针也不能读出与写入。一旦发生子程序调用或中断响应时，程序计数器PC 的值会被压入堆栈，在子程序调用结束或从中断返回时, 通过一条返回指令RET 或RETI 堆栈将原先压入堆栈

41、的内容弹出重新装入程序计数器中，在系统复位后堆栈指针会指向堆栈顶部。如果堆栈满了，并且发生了不可屏蔽的中断，那么中断请求标志将会被记录下来，但是该中断还是会被禁止直到堆栈指针由RET 或RETI 发生递减时，中断服务才会被响应。这个功能防止堆栈溢出。同样地堆栈已满接着又执行一个子程序调用CALL那么堆栈会产生溢出，而使首先进入堆栈的内容将会失落，只有最后的2 个返回地址会被保留着。（4）数据存储器（RAM）数据存储器RAM由64x8位组成。它可分成两个功能组：特殊功能寄存器和通用数据存储器（32x8）。这两个功能组的大部单元可以读写，而某些单元只能读出，不能写入。特殊功能寄存器包括：间接寻址寄

42、存器（00H），存储器指针寄存器（MP；01H），累加器（ACC；05H），PC低位字节寄存器（PCL；06H），表格指针寄存器（TBLP；07H），表格高位字节寄存器（TBLH；08H），看门狗寄存器（WDTS；09H），状态寄存器（STATUS；0AH），中断控制寄存器（INTC；0BH），定时/计数器（TMR；0DH），定时/计数器控制寄存器（TMRC；0EH），I/O 寄存器（PA；12H，PB；14H，PC；16H）和I/O控制寄存器（PA；13H，PB；15H，PC；17H）。60H以前的剩余单元都被保留为将来进一步扩展。读取这些被保留单元的值都将返回00H。通用数据存储器地址60

43、H-7FH 用来保存程序数据和控制信息使用。所有的RAM区单元都能直接执行算术(ADD，ADC，SUB，SBC，DAA)、逻辑(AND，OR，XOR，CPL)、递增(INC)、递减(DEC)和移位(RL，RR，RLC，RRC)等运算。除了某些特殊的位以外，RAM 中的每一位都可以由SETm.i和CLRm.i指令来置位和清零。它们都可通过存储器指针寄存器（MP；01H）间接寻址来存取。（5）状态寄存器 STATUS8位的状态寄存器(0AH)，由零标志位(Z)、进位标志位(C)、辅助进位标志位(AC)、溢出标志位(OV)、掉电标志位(PD)、看门狗定时器溢出标志位(TO)组成。该寄存器不仅记录状态

44、信息，而且还控制运算顺序。除了TO 和PD 以外，状态寄存器中的位都可用指令来改变，这种情况与其它寄存器一样，各标志位如表2-1所示。3、中 断 (INT)HT48R06A提供一个外部中断2和内部定时/计数器中断。中断控制寄存器(INTC； 0BH)包含了中断控制位，用来设置中断允许/禁止及中断请求标志。中断控制寄存器(INTC)其RAM地址是0BH，由定时/计数器中断请求标志(TF)、外部中断请求标志位(EIF)、定时/计数器允许位(ETI)、外部中断允许位(EEI)和主中断控表 2-1 状态寄存器符号位功 能C0在加法运算中结果产生了进位或减法运算中结果不产生借位，C被置位；反之，C被清零

45、。它也可被一个循环移位指令而影响。AC1在加法运算中低4位产生了进位或减法运算中低4位不产生借位，AC被置位；反之，AC被清零。Z2算术运算或逻辑运算的结果为零则Z被置位；反之，Z被清零。OV3如果运算结果向最高位进位，但最高位并不产生进位输出，那么OV被置位；反之，OV被清零。PD4系统上电或执行了CLR WDT指令，PD被清零。执行HALT指令PD被置位。TO5系统上电或执行了CLR WDT指令或HALT指令，TO被清零。WTD溢出，TO被置位。6未定义，读出为零7未定义，读出为零制允许位(EMI)组成。EMI EEI 和ETI 是用来控制中断的允许/禁止的状态的。这些位防止正在进行中断服

46、务中的中断请求。一旦中断请求标志位(EEI ETI )被置位，它们将在INTC 中被保留下来，直到相关的中断被服务或由软件指令来清除。本设计用到的是内部定时/计数器中断，内部定时/计数器中断发生时，会设置定时/计数器中断请求标志位(TF，INTC的第五位)，中断的请求是由定时器溢出产生的。当中断是允许的，堆栈又未满，并且TF 已被置位，就会产生地址08H 的子程序调用。该中断请求标志位(TF)被复位并且EMI 位将被清除，以便禁止再次中断的发生。单片机在执行中断子程序期间，其他的中断响应会被暂停，直到RETI指令被执行或是EMI位和相关的中断控制位都被置为1 (当堆栈是未满时)。若要从中断子程

47、序返回时，只要执行RET或RETI指令即可。RETI指令将会自动置位EMI来允许中断服务，而RET则不能自动置EMI。4、看门狗定时器(WDT)WDT1的时钟源是一个专用的RC 振荡器(WDT)振荡器或是由指令时钟(系统时钟4 分频)来实现的，由掩膜选项来决定。WDT 是用来防止程序不正常运行或是跳到未知或不希望去的地址，而导致不可预见的结果。WDT 可以被掩膜选项禁止。如果WDT 定时器被禁止，所有与WDT 有关的执行都导致一个空操作。如果设置了内部WDT振荡器的话，可以产生16.6ms/5V的额定溢出时间。如果启动WDT的前置分频器，则可实现更长的溢出时间。写数据到WS2，WS1，WS0(

48、WDTS的2、1、0位)会产生不同的溢出时间，溢出时间最长约为2.2s/5V。在正常运作下，WDT溢出会使系统复位并置位TO状态位。但在HALT模式下，溢出只产生一个“热复位”，只能使程序计数器和堆栈指针SP复位到零 。要清除WDT的值(包括WDT前置分频器)可以有三种方法：外部复位(低电平输入到RES端),用软件指令和HALT指令三种。软件指令由CLR WDT 和另一组指令CLR WDT1及CLR WDT2组成。这两组指令中，只能选取其中一种。5、定时/计数器此单片机提供一个定时/计数器。定时/计数器1包含一个8位可编程的向上计数的计数器，时钟可以来自外部的时钟源或是系统时钟。本设计中采用的

49、是内部系统时钟，它只有一个参考时基信号。这个内部时钟源来自fsys。有两个寄存器与定时/计数器相关联，即TMR( 0DH )和TMRC ( 0EH )。有两个物理寄存器对应TMR的位置。写入TMR 会将初始值装入到定时/计数器的预置寄存器中，而读TMR 则会获得定时/计数器的内容，TMRC 是定时/计数器控制寄存器。TM0和TM1位定义操作模式。通过定义它的值可以实现三种模式：时间计数模式、定时器模式、脉冲宽度测量模式。本设计中用到的是定时器模式，此模式一旦定时/计数器开始计数，它将会从当前定时/计数器中的数值开始计数到FFH。一旦产生溢出，计数器会从定时/计数器预置寄存器重新装载并且同时产生

50、相应的中断请求状态位( TF；INTC的第5 位)。在定时/计数器为0FF 的状态下，写数据到定时/计数器的预置寄存器之中，同时也会将数据装入定时/计数器中。但若是定时/计数器已经开启，写到定时/计数器的数据只会被保留在定时/计数器的预置寄存器中，直到定时/计数器发生计数溢出为止，再由预置寄存器加载新的值。表 2-2 TMR寄存器符号位功 能PSC0-PSC20-2定义前置分频器因子，PSC2，PSC1，PSC0=000：fINT= fsys/2001：fINT= fsys/4010：fINT= fsys/8011：fINT= fsys/16100：fINT= fsys/32101：fINT=

51、 fsys/64110：fINT= fsys/128111：fINT= fsys/256TE3定义定时/计数器TMR的边缘触发方式:0 = 电平由低到高有效1 = 电平由商到低有效TON4允许/禁止计数(1=允许 0=禁止)5未用,读出为0TM0TM167定义操作模式01=事件计数模式(外部时钟)10=定时模式(内部时钟)11=脉冲宽度测量模式00 =未用TMRC的02 位被用于定义定时/计数器的内部时钟源的前置分频因子。定义如表2-2所示。定时/计数器的溢出信号被用于产生驱动蜂鸣器的PFD 信号。6、输入/输出端口单片机具有13个双向输入输出口，标号从PA到PC，其分别对应的RAM 的12H

52、 ，14H和16H。所有的I/O 端口都能被作为输入或输出使用。就输入而言这些端口不具有锁存功能，即输入数据必须在MOV A，m (m=12H,14H或16H)指令的T2上升沿被准备好。对输出而言，所有的数据被锁存并保持不变，直到输出锁存器重新被改写。每个I/0口都有其自己的控制寄存器( PAC，PBC，PCC)，用来控输入/输出的设置。由于使用了控制寄存器，CMOS 输出、斯密特触发输入可以在软件下动态地进行配置。要设置为输入功能，相应的控制寄存器必须被写入“1”。 信号源的输入也取决于控制寄存器。如果控制寄存器的某位值为“1”那么输入信号是读取这个引脚(PAD)的状态，但是如果控制寄存器的

53、某位值为“0”，那么锁存器的内容将会被送到内部总线。后者，可以在“读改写”指令中发生。对于输出功能，只有CMOS 需要设置。这些控制寄存器是对应的内存地址为13H，15H，17H。PA口的每一个口都具有唤醒系统的能力。PC端口的高6位和PB端口的高5位在物理上是不存在的；读这些位将返回“0”，而写这些位结果为无操作。所有的I/O 口都可以有上拉电阻的选择。一旦选择上拉电阻，所有的I/O 口都具有上拉电阻。否则没有上拉电阻，必须要注意的是：没有上拉电阻的I/O 口工作在输入模式会产生浮空状态。PB0和PB1分别与BZ和BZ共享引脚。如果BZ/ BZ的选项被选择，PB0/PB1在输出模式时的输出信

54、号将是由定时/计数器的溢出信号产生的PFD信号。在输入模式始终保持它的原来的功能。一旦BZ/ BZ的选项被选择蜂鸣器的输出信号只受PB0数据寄存器控制。PC0和PC1分别与INT和TMR共享引脚。为了避免在浮空状态下功耗太大，一般将没有联结到外部的I/O口由软件指令设置成输出引脚。7、振荡器的配置通过掩膜选项，可以选择石英晶振振荡器或RC振荡器。两者都可作为系统时钟。不管用哪种振荡器，其信号都支持系统时钟。HALT 模式会停止系统振荡器并忽视任何外部信号，由此来节省电源。如果采用RC振荡器，那么在VDD 与OSC1之间要接一个外接电阻。阻值范围为51K-1M。如果选用石英晶体振荡器，在OSC1

55、与OSC2之间连接一个石英晶体，被用来提供石英振荡器所要的反馈(Feedback)和相移(Phase Shift)。除此以外，不再需要其他外部元件。在本设计中选用的就是石英晶体振荡器。另外，在OSC1与OSC2之间接一个谐振器(Resonator) 来取代石英振荡器用来得到参考频率，但是需要在OSC1与OSC2外接二个电容器如果振荡器频率小(1MHz)。WDT振荡器是一个独立的RC振荡器，不需要外部元件。甚至系统进入省电模式时，系统时钟停止了，但WDT 振荡器仍然以大约65us(5V)的周期工作。由掩膜选项，WDT振荡器可以被禁止来节省电能。8、复位 (RESET)有三种方法可以产生复位：l 在正常运行时期由RES脚产生复位。l 在HALT期间RES脚产生复位。l 正常运行时WDT 溢出复位。第3章 软件设计本次基于HT48R06