【正文】 殊功能寄存器（ SFR）的集中控制方式。 控制器 控制器是單片機的指揮控制部件，控制器的主要任務(wù)是識別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機各功能部件，從而保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。 單片機執(zhí)行指令是在控制器的控制下進行的。首先從程序存儲器中讀出指令，送指令寄存器保存，然 后送至指令譯碼器進行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路，由定時控制邏輯產(chǎn)生各種定時信號和控制信號，再送到單片機的各個部件去進行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過程?？刂破髦饕ǔ绦蛴嫈?shù)器、程序地址寄存器、指令寄存器 IR、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路及時序控制邏輯電路。 4 存儲器的結(jié)構(gòu) MCS51 單片機存儲器采用的是哈佛結(jié)構(gòu) ,即程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間截然分開 ,程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器各有自己的尋址方式 ,尋址空間和控制系統(tǒng)。 這種結(jié)構(gòu)對于單片機面向控制的實際應(yīng)用極 為方便 ,有利 .在 8051/8751 彈片擊中 ,不僅在片內(nèi)集成了一定容量的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器及眾多的特殊功能寄存器 ,而且還具有極強的外存儲器的擴展能力 ,尋址能力分別可達 64KB,尋址和操作簡單方便 .MCS51 的存儲器空間可劃分為如下幾類 : 1. 程序存儲器 單片機系統(tǒng)之所以能夠按照一定的次序進行工作 ,主要是程序存儲器中存放了經(jīng)調(diào)試正確的應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)。程序?qū)嶋H上是一串二進制碼 ,程序存儲器可以分為片內(nèi)和片外兩部分。 8031 由于無內(nèi)部存儲器 ,所以只能外擴程序存儲器來存放程序。 MCS51 單片機復(fù)位后 ,程序存儲器 PC 的內(nèi)容為 0000H,故系統(tǒng)必須從 0000H 單元開始取指令 ,執(zhí)行程序 .程序存儲器中的 0000H 地址是系統(tǒng)程序的啟動地址 .一般在該單元存放一條絕對跳轉(zhuǎn)指令 ,跳向用戶設(shè)計的主程序的起始地址。 2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 MCS51 單片機內(nèi)部有 128 個字節(jié)的隨機存取存儲器 RAM,作為用戶的數(shù)據(jù)寄存器 ,它能滿足大多數(shù)控制型應(yīng)用場合的需要 ,用作處理問題的數(shù)據(jù)緩沖器。 MCS51單片機的片內(nèi)存儲器的字節(jié)地址為 RAM 的存儲器有很豐富的操作指令 ,從而使得用戶在設(shè)計程序時非常方 便。地址為 00H1FH 的 32 個單元是 4組通用工作寄存器區(qū) ,每個區(qū)含 8個 8 位寄存器 ,編號為 R7R0。用戶可以通過指令改變 PSW 中的 RS1,RS0 這二位來切換當(dāng)前的工作寄存器區(qū) ,這種功能給軟件設(shè)計帶來極大的方便 ,特別是在中斷嵌套時 ,為實現(xiàn)工作寄存器現(xiàn)場內(nèi)容保護提供了極大的方便。 3. 特殊功能寄存器 (SFRSpecial Function Register) 特殊功能寄存器反映了 MCS51 單片機的狀態(tài) ,實際上是 MCS51 單片機各功能部件的狀態(tài)及控制寄存器 .SFR 綜合的 ,實際的反應(yīng)了整個單片機基本系統(tǒng)內(nèi)部的工 作狀態(tài)及工作方式 .SFR 實質(zhì)上是一些具有特殊功能的片內(nèi) RAM 單元 ,字 5 節(jié)地址范圍為 21 個 ,離散的分布在該區(qū)域中 ,其中 ]有些 SFR 還可以進行位尋址 .128 個字節(jié)的 SFR 塊中僅有 21 個字節(jié)是由定義的 .對于尚未定義的字節(jié)地址單元 ,用戶不能作寄存器使用 ,若訪問沒有定義的單元 ,則將得到一個不確定的隨機數(shù) . 并行 I/O 口 MCS51 單片機共有 4 個雙向的 8 位并行 I/O 端口（ Port），分別記作 P0P3，共有 32 根口線，各口的每一位均由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器所組成 。實際上 P0P3已被歸入特殊功能寄存器之列。這四個口除了按字節(jié)尋址以外，還可以按位尋址。由于它們在結(jié)構(gòu)上有一些差異，故各口的性質(zhì)和功能有一些差異。 P0 口是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，此口為地址總線（低 8 位）及數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用口，可驅(qū)動 8 個 LS 型 TTL 負載。 P1 口是 8 位準雙向 I/O 口，可驅(qū)動 4 個LS 型負載。 P2 口是 8 位準雙向 I/O 口，與地址總線（高 8 位）復(fù)用，可驅(qū)動 4個 LS 型 TTL 負載。 P3 口是 8 位準雙向 I/O 口，是雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動 4 個LS 型 TTL 負載。 P1 口、 P2 口、 P3 口各 I/O 口線片內(nèi)均有固定的上拉 電阻，當(dāng)這 3 個準雙向 I/O 口做輸入口使用時，要向該口先寫“ 1”，另外準雙向 I/O 口無高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài) I/O 口。 時鐘電路與時序 時鐘電路用于產(chǎn)生 MCS51 單片機工作時所必需的時鐘信號。 MCS51 單片機本身就是一個復(fù)雜的同步時序電路，為保證同步工作方式的實現(xiàn)， MCS51 單片機應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下，嚴格地按時序執(zhí)行進行工作，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各個信號的關(guān)系。 在執(zhí)行指令時， CPU 首先要到程序存儲器中取出需要執(zhí)行的指令操作碼，然后譯碼，并由時序電路產(chǎn)生一系列控制 信號去完成指令所規(guī)定的操作。 CPU發(fā)出的時序信號有兩類，一類用于片內(nèi)對各個功能部件的控制，這列信號很多。另一類用于片外存儲器或 I/O 端口的控制，這部分時序?qū)τ诜治觥⒃O(shè)計硬件接口電路至關(guān)重要。這也是單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計者普遍關(guān)心的問題。 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為以下幾個方面。 1．智能儀表 6 用單片機系統(tǒng)取代老式的測量、控制儀表，實現(xiàn)從模擬儀表向數(shù)字化、智能化儀表的轉(zhuǎn)化，如各種溫度儀表、壓力儀表、流量儀表、電能計量儀表等。 2. 測控系統(tǒng) 用單片機取代原有的復(fù)雜的模擬 數(shù)字電路，完成各種工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等工作。 3．電能變換 應(yīng)用單片機設(shè)計變頻調(diào)速控制電路。 4．通信 用單片機開發(fā)通信模塊、通信器材等。 5．機電產(chǎn)品 應(yīng)用單片機檢測、控制傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，使傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡化，控制智能化，提高了機電產(chǎn)品的可靠性，增強了產(chǎn)品的功能。 6．智能接口 在數(shù)據(jù)傳輸中，用單片機實現(xiàn)外部設(shè)備與微機通信。 硬件總體設(shè)計方案 用一揚聲器來 本次設(shè)計時鐘電路，使用了 AT89C51 單片機芯片控制電路，單片機控制電路簡單且省 去了很多復(fù)雜的線路，使得電路簡明易懂，使用鍵盤鍵上的按鍵來調(diào)整時鐘的時、分、秒，進行定時提醒，同時使用 C語言程序來控制整個時鐘顯示，使得編程變得更容易，這樣通過四個模塊：鍵盤、芯片、揚聲器、顯示屏即可滿足設(shè)計要求。 系統(tǒng)功能實現(xiàn)總體設(shè)計思路 如圖 410 所示為 AT89S51 芯片的引腳圖 7 此設(shè)計原理框圖如圖 411 所示，此電路包括以下四個部分：單片機，鍵盤，鬧鈴電路及顯示電路。 圖 411 設(shè)計原理框圖 經(jīng)多方論證硬件我們小組采用 AT89C51單片機和 7SED八位共陽極數(shù)碼管等來實現(xiàn)單片機電子時鐘的功能。 AT89C51 獨立鍵盤 數(shù)碼管顯示 鬧鈴電路 圖 4 10 AT 89 S 51 芯片外部引腳圖 8 詳細元器件列表如表 所示： 表 詳細元器件列表 AT89c51 1 片 7SED 八位共陽極數(shù)碼管 1 片 NPN 三極管 1 個 104p 電容 6 個 30p 電容 2 個 10K 電阻 6 個 560 歐姆電阻 8 個 200 歐姆電阻 1 個 100 歐姆電阻 6 個 各部分功能實現(xiàn) （ 1） 單片機發(fā)送的信號通過程序控制最終在數(shù)碼管上顯示出來。 （ 2） 單片機通過輸出各種電脈沖信號來驅(qū)動控制各部分正常工作。 （ 3） 為使時鐘走時與標準時 間一致，校時電路是必不可少的，鍵盤用來校正數(shù)碼管上顯示的時間。 單片機通過控制鬧鈴電路來完成 定時鬧鐘的功能 系統(tǒng)工作原理 設(shè)計的電路主要由四模塊構(gòu)成：單片機控制電路，顯示電路、鬧鈴電路以及校正電路。 詳細電路功能圖如圖 430： 9 AT89C51XTAL1XTAL210K 10K 10K10K 10K10K100 100100 100100100100pF2 34 56VCC0102 03040506Q1PNP200R13LS1SpeakerVCC22ufC722ufC8PSEN\ALEEA\01020304050607081 2 3 4 5 6 7 8VCCRSTVCC12Y1XTAL12345678abcdefgdpabc d ef g dp1 詳細電路功能圖如圖 430 本設(shè)計采用 C 語言程序設(shè)計，使單片機控制數(shù)碼管顯示時、分、秒，當(dāng)秒計數(shù)計滿 60時就向分進位，分計數(shù)器計滿 60 后向時計數(shù)器進位，小時計數(shù)器按“ 23翻 0”規(guī)律計數(shù)。時、分、秒的計數(shù)結(jié)果經(jīng)過數(shù)據(jù)處理可直接送顯示器顯示。當(dāng)計時發(fā)生誤差的時候 可以用校時電路進行校正。設(shè)計采用的是時、分、秒顯示，單片機對數(shù)據(jù)進行處理同時在數(shù)碼管上顯示。 時鐘各功能分析及圖解 （ 1） 時鐘運行圖 仿真開始運行時，或按下 key4 鍵時，時鐘從 12： 00： 00 開始運行，其中key2 鍵對分進行