【正文】 作。 ② 程序計數(shù)器 PC 是一個 16位的計數(shù)器。用于存放將要執(zhí)行的指令地址 ,CPU每讀取指令的一個字節(jié) PC 便自動加 1,指向本指令的下一個字節(jié)或下一條指令地址 ,PC可以尋址 64KB 范圍 ROM。 ③ 累加器是一個最常用的 8位特殊功能寄存器 ,它可以用于存放操作數(shù) ,也沒有用于來存放運算結(jié)果。 ④ 寄存器 B是一個 8位寄存器 ,主要用于乘法和除法的運算 , ⑤ 狀態(tài)字寄存器 PSW是 8位寄存器 ,用于存放程序運行狀態(tài)信息 ,其格式如下圖 。 7 圖 程序狀態(tài)字 PSW CY（ ）：進位標志位。在進行加法（或減法）運算時，若運算結(jié)果最高位有進位或借位，則 CY自動置 “1” ，否則 CY 置 “0” ，在進行布爾操作運算時，CY（簡稱 C）作為布爾處理器。 AC()：輔助進位標志位。當進行加法或減法時，若低 4 位向高 4 位有進位（或借位）時， AC 被置 “1” ，否則 AC 被置 “0” 。在十進制調(diào)整指令中 AC還作為十進制調(diào)整的判別位。 F0()：用戶標志位。用戶可用軟件對 F0位置 “1” 或清 “0” 以決定程序的流向。 OV(())：溢出標志位，當運算 結(jié)果溢出時 OV為 “1” ，否則為 “0” ，此標志位反映了運算結(jié)果是否溢出。 P（ ）：奇偶標志位。 MCS51單片機采用的是偶校驗。當累加器 A中 “1”的個數(shù)為奇數(shù)時， P 置 “1” ，否則 P置 “0” 。此位反映累加器 A中內(nèi)容 “1” 的奇偶性，它常常用于機間通信。 RS1()、 RS0()：工作寄存器區(qū)選擇位。用來選擇當前工作的寄存器區(qū)。用戶通過改變 RS1 、 RS0的內(nèi)容來選擇當前工作寄存器區(qū)。 ⑥ 堆棧指針 SP ⑦ 數(shù)據(jù)指針寄存器 DPTR 是一個 16 位寄存器 ,由高位字節(jié) DPH 和低位字節(jié)DPL組成 ,用來存放 16位數(shù)據(jù)存儲器的地址 ,以便對外部數(shù)據(jù)存儲器 RAM數(shù)據(jù)進行讀寫。 ⑶ 工作寄存器 MCS51有 32個工作寄存器，分為四個區(qū)（或組）每個區(qū)為 8個寄存器 R0、R R R R R R R7，每一時刻只有一個區(qū)工作。由 PSW寄存器中的 RSRS0的值來決定當前的工作區(qū)： 當 RS1 RS0＝ 00時， 0區(qū)為工作區(qū)， RS1 RS0＝ 01時， 1區(qū)為工作區(qū) RS1 RS0＝ 10時， 2區(qū)為工作區(qū) RS1 RS0＝ 11時， 3區(qū)為工作區(qū) 這 32 個工作寄存器不但有它們的名稱和區(qū)號，而且還有地址。 00H1FH 共32個單元。 00H～ 07H為 0區(qū)，分別對應 R0～ R7 08H～ 0FH為 1區(qū)，分別對應 R0～ R7 10H～ 17H為 2區(qū)，分別對應 R0～ R7 18H～ 1FH為 3區(qū)，分別對應 R0～ R7 這 32 個單元為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（即片內(nèi) RAM）的 00H～ 1FH 存貯空間，這與普通微機中的通用寄存器基本相 同，所不同的是，普通微機的通用寄存器只有名稱，不占有 RAM 空間，因此只有名字，沒有對應的地址；而 MCS51 單片機的工作寄存器 R0～ R7既可以用名字也可以用它的地址來表示。其中 R0、 R1寄存器除做工作寄存器外還常做間址尋址的地址指針 ⑷單片機的輸入 /輸出端口 C51中有 4個８位并行輸入 /輸出端口記為 P0、 P P P3共 32 根線。每個并行 I/O口都可以用作輸入 /輸出 ,所以稱它們?yōu)殡p向 I/O口。 ● P0口有８位， P0口有兩個用途 ,一是作為普通 I/O口使用 。二是作為地址 /8 數(shù)據(jù)總線使用。 P0口作為普通 I/O口 使用 : 當控制線 C=0時 , MUX 開關向下 , P0口作通用 I/O 口。這時與門輸入為 0,場效應管 VT1 截止。 P0 口作為分時復用的地址 /數(shù)據(jù)總線 : P0口一般是作為地址 /數(shù)據(jù)總線 ,這時控制線 C=1,MUX開關向上 ,使數(shù)據(jù) /地址經(jīng)反向器與場效應管 VT2 接通 ,當數(shù)據(jù)輸入時 ,數(shù)據(jù)信號從引腳通過輸入緩沖器 2進入內(nèi)部總線。 ● P1 口是一個專用的 8 位準雙向 I/O 口，只具有通用輸入 /輸出口功能，每一位都能設定為輸入或輸出。 P1口的驅(qū)動部分與 P0口不同 ,內(nèi)部有上拉電阻。 ● P2口是一個 8 位準雙向 I/O口，具有兩種功能。一是 作通用 I/O 口用，與P1口相同。二是作擴展系統(tǒng)的高 8位地址總線。 ● P3口也是一個 8位準雙向 I/O口，不但可以作通用 I/O口使用，還具有第二功能。當工作在第二功能時，每位都具有新的功能，當 P3口作通用 I/O口時，與 P1口相同。 一、 振蕩器與時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號。 AT89C51的時鐘產(chǎn)生方法有以下兩種： ⑴內(nèi)部時鐘方式 利用芯片內(nèi)部的振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2兩端接晶體或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直 接送入內(nèi)部的時鐘電路，如圖 （在圖中的外接線，上面的外接線接引腳 XTAL1，下面的外接線接引腳XTAL2）外接晶振時， C1和 C2的值通常選擇我 30pF左右；外接陶瓷諧振器時 C1和 C2的值大約為 47pF。 C C2對頻率有微調(diào)作用，晶體或陶瓷諧振器的頻率范圍可在 ~12MHz之間選擇。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機芯片靠近。 圖 單片機外接振蕩電路 ⑵外部時鐘方式 此方式是利用外部振蕩脈沖接入 XTAL1 或 XTAL2。 CHMOS(互補金屬氧化物HMOS)是 CMOS和 HMOS(高密度溝道 MOS工藝 )的結(jié)合 ,除了保持 HMOS高速度和高密度之外 ,還有 CMOS低功耗的特點 .兩類器件的功能是完全兼容的 ,區(qū)別在 CHMOS器件具有低功耗的特點 .它所消耗的電流比 HMOS 器件少很多 ,主要在于其采用了兩種降低功耗的方式 :空閑方式和掉電方式 .CHMOS 器件在掉電方式 (CPU 停止工作 ,片內(nèi) RAM的數(shù)據(jù)繼續(xù)保持 )下時 ,消耗的電流可低于 10μ CHMOS的器件在編號中用一個 C來加以區(qū)別 : 如 80C51,80C31 等 . 外部時鐘信號通過一 個二分頻的觸發(fā)器而成為內(nèi)部的時鐘信號，要求高、低電平9 的持續(xù)時間都大于 20ns，一般為頻率低于 12Hz 的方波。這種方式適用于多塊芯片同時工作，便于同步。片內(nèi)時鐘發(fā)生器就是上述的二分頻觸發(fā)器，它向芯片提供了一個 2節(jié)拍的時鐘信號。 根據(jù)以上兩種方式的特點，在次設計中從而采用了第一種方式。第一種方式比第二種更簡潔為次設計而變的簡單化。其圖 的外部電路圖。其中電容值所選用的是 30Pf，為了提高秒計時的精確度，采用12MHZ的晶振。 二、 單片機的工作方式 單片機有三種工作方式：復 位方式、程序執(zhí)行方式以及節(jié)電工作方式。 ⑴單片機復位方式 : 單片機復位方式有上簡單復位電路和采用專用復位電路芯片構(gòu)成復位電路兩種。簡單復位電路有上電復位和手動復位。不管那種方式都要保證在 RESET引腳上提供 10ms以上的穩(wěn)定高電壓。本次設計中采用的是按鍵式復位電路。 ⑵程序執(zhí)行方式： （ a）連續(xù)執(zhí)行方式 （ b）單步執(zhí)行方式 ⑶節(jié)電工作方式： （ a） HMOS單片機的掉電工作方式 （ b） CHMOS單片機的節(jié)電工作方式 三 、單片機外部并行擴展原理 單片微機是通過芯片的引腳進行系統(tǒng)擴展的。 80C51 系列帶總線 的單片微機芯片引腳可以構(gòu)成圖 8－ 1 所示的三總線結(jié)構(gòu)．即地址總線（ AB）數(shù)據(jù)總線（ DB）和控制總線（ CB）。具有總線的外部芯片都通過這三組總線進行擴展。 （ 1）地址總線（ AB） 地址總線由單片微機 P0 口提供 低 8 位地址 A0～ A7， P2 口提供高 8 位地址A8～ A15。 P0口是地址總線低 8位和 8位數(shù)據(jù)總線復用口，只能分時用作地址線。故 P0口輸出的低 8 位地址 A0～ A7必須用鎖存器鎖存。 鎖存器的鎖存控制信號為單片微機 ALE 引腳輸出的控制信號。在 ALE的下降沿將 P0口輸出的地址 A0～ A7鎖存。 P0、 P2口在系統(tǒng)擴 展中用做地址線后便不能作為一般 I/O口使用。由于地址總線寬度為 16位，故可尋址范圍為 64 KB。 （ 2）數(shù)據(jù)總線（ DB） 數(shù)據(jù)總線由 P0口提供，用 D0～ D7表示。 P0 口為三態(tài)雙向 口為三態(tài)雙向口，是應用系統(tǒng)中使用最為頻繁的通道。所有單片微機與外部交換的數(shù)據(jù)、指令、信息，除少數(shù)可直接通過 P1口外，全部通過 P0口傳送。 數(shù)據(jù)總線是并連到多個連接的外圍芯片的數(shù)據(jù)線上，而在同一時間里只能夠有一個是有效的數(shù)據(jù)傳送通道。哪個芯片的數(shù)據(jù)通道有效，則由地址線控制各個芯片的片選線來選擇。 (3)控制總線（ CB） 控制總線包括片外系統(tǒng)擴展用控制線和片外信號對單片微機的控制線。 MCS— 51 系列中．有 5 個中斷源 (或 6 個中斷源 )，如圖所示。它們可分為 2個優(yōu)先級．其中每一個中斷源的優(yōu)先級都可以由程序排定。 5 個中斷源的中斷要求是否會得到響應，受允許中斷寄存器 IE 中各位的控制；它們的優(yōu)先級分別由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 的各位確定；同 — 優(yōu)先級內(nèi)的各中斷源同時要求中斷時，10 還要靠內(nèi)部的查詢邏輯來確定響應的次序，不同的中斷源有不同的中斷向量。 52子系列的中斷系統(tǒng)與此類同，只不過增加了一個中斷源。 IE (1)EA(IE． 7＞總允許位。 EA=0．禁止一切中斷。 EA＝ l，則每個中斷源是允許還是禁止，分別由各自的允許位確定。 (2)一 (IE 6)保留位。 (3)ET2(IE． 5)定時器 2中斷允許位。 ET2＝ 0，禁止定時器 2中斷。 (4)ES()串行口中斷允許位。 ES＝ 0，禁止串行口中斷。 (5)ETl()定時器 1中斷允許這。 ET1＝ 0，禁止定時器 1 中斷。 (6)EXl()外部中斷 l允許位。 EX1＝ 0，禁止外部中斷 1。 (7)ET0()定時器 0中斷允許位 。 ET0＝ 0，禁止定時器 0 中斷。 (8)EX0(IE .0)外部中斷 0允許位。 EX0＝ 0，禁止外部中斷 0 IP MCS— 51的中斷分為 2個優(yōu)先級。每個中斷源的優(yōu)先級都可以通過中斷優(yōu)先級寄存器 IP中的相應位來設定。 其中： (1)一 ()保留位。 、 (2)一 (IP .6)保留位。 (3)PT2()定時器 2中斷優(yōu)先級設定位。 PT2＝ l，設定為高優(yōu)先級。 (4PS()串行口中斷優(yōu)先級設定位。 PS＝ 1，設定為高優(yōu)先級 o (5)PT1()定時器 1中斷優(yōu) 先級設定位。 PTl＝ 1．設定為高優(yōu)先級。 (6)PXl()外部中斷 1優(yōu)先級設定位。 PXl＝ 1，設定為高優(yōu)先級。 (7)PT0()定時器 0中斷優(yōu)先級設定位。 PT0＝ 1，設定為高優(yōu)先級。 (8)PX0(1P0)外部中斷 0優(yōu)先級設定位。 PX0＝ 1，設定為高優(yōu)先級。 靠 IP 寄存器把各中斷源的優(yōu)先級分為高低兩級。它們遵循這樣兩條基本規(guī)則： (1)低優(yōu)先級中斷可被高優(yōu)先級中斷所中斷，反之不能； (2)一種中斷 (不管是什么優(yōu)先級 )一旦得到響應，與它同級的中斷不能再中斷它。 為了實現(xiàn)這 兩條規(guī)則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部包含兩個不可尋址的“優(yōu)先級激活”觸發(fā)器。其中一個觸發(fā)器指示某高優(yōu)先級的中斷正在得到服務，所有后來的中斷都被阻斷。另一個觸發(fā)器指示某低優(yōu)先級的中斷正得到服務，所有同級的中斷都被阻斷，但不阻斷高優(yōu)先級的中斷。 當同時收到幾個同一優(yōu)先級的中斷要求時，哪一個要求得到服務，取決于內(nèi)部的查詢順序，相當于在每個優(yōu)先級內(nèi)，還同時存在另一個輔助優(yōu)先結(jié)構(gòu)。如； 中斷源 同級內(nèi)的優(yōu)先權 外部中斷 0 最高 定時器 /計數(shù)器 0溢出 外部中斷 1 定時器 /計數(shù)器 1溢出 串行口 11 定時器 /計數(shù)器 2溢出 最低 在每一機器周期中，所有中斷源都順序地被檢查一遍；這樣到任一周期的 S6狀態(tài)時，找到了所有已激活的中斷請求，并排好了優(yōu)先權。在下一機器周期的 S1狀態(tài)，只要不受阻斷就開始響應其中最高優(yōu)先級的中斷請求。若發(fā)生下列情況，中斷響應會受到阻斷： (1)同級或高優(yōu)先級的中斷已在進行中； (2)正在執(zhí)行的指令，尚未完成其最后一個機器周期 (換言之，正在執(zhí)行的指令完成前，任何中斷請求都得不到響應 )； (3)正在執(zhí)行的是 一條 RETI或者訪問專用寄存器 IE或 IP的指令 (換言之，在 RETI 或者讀寫 IE 或 IP 之后，不會馬上響應中斷請求，而至少在執(zhí)行一條其他指令之后才會響應 )。 若存在上述任一種情況，中斷查詢結(jié)果就被取消。否則．在緊接著的下一個機