【正文】 使輸出驅(qū)動(dòng)器中的場(chǎng)效應(yīng)管截止，引腳空，此時(shí)端口可作高阻輸入。鎖存器的值為0時(shí)，下面的場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，輸出為0。P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線口使用時(shí)，由“控制”線控制將電子開關(guān)接通至“地址/數(shù)據(jù)”端，分別輸出擴(kuò)展外存的低8位地址A0 ~ A7和數(shù)據(jù)D0 ~ D7。一般情況下，當(dāng)P0口作輸入輸出線使用時(shí)，都要外接拉高電阻。在AT89C51和AT89C52中，I/O端口復(fù)位值均為1。寫端口操作：當(dāng)執(zhí)行指令來(lái)改變端口鎖存器的值時(shí)，新的值在最后一個(gè)指令S6P2被寫入鎖存器的。在每一個(gè)時(shí)鐘周期的S1P1，鎖存器的值由輸出緩沖器采樣并保存至下一個(gè)機(jī)器周期的S1P1才到引腳。當(dāng)鎖存器的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)變化不會(huì)立即出現(xiàn)在輸出端，至少經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期后，才把新的值輸出。在PPP3端口內(nèi)，都接有內(nèi)部上拉電阻，此上拉電阻分為固定部分和附加部分，當(dāng)端口的狀態(tài)要從0變?yōu)?時(shí)，在發(fā)生變化的哪個(gè)機(jī)器周期的S1P1和S1P2接通附加的拉高電路以增加變化的速度，否則這個(gè)狀態(tài)的變化將十分緩慢。附加的拉高電路允許通過(guò)的電流比普通的上拉電阻大100倍。讀端口及接口操作：P1 ~ P3口的輸出緩沖器每個(gè)都能取代4個(gè)LSTTL輸入。CMOS型的芯片引腳可由集電極開路電路的漏極開路電路驅(qū)動(dòng)，但在狀態(tài)從0變1時(shí)，邊化的速度很慢，輸入0時(shí)，TP3截止，僅靠TP2非常微弱的上拉來(lái)驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的變化。在外部總線方式下，P0口的輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL輸入，但P0口用作輸入輸出口時(shí)需外接上拉電路驅(qū)動(dòng)輸入。 結(jié)構(gòu)框圖 圖21 8051結(jié)構(gòu)框圖AT89C51具有下列主要性能：1. 4KB可改編程序FLASH存儲(chǔ)器（可經(jīng)受1，000次的寫入/擦除周期）2. 全靜態(tài)工作：0HZ ~ 24MHZ3. 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密4. 128*8字節(jié)內(nèi)部RAM5. 32條可編程I/O線6. 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器7. 6個(gè)中斷源8. 可編程串行通道9. 片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器另外，AT89C51是靜態(tài)邏輯來(lái)設(shè)計(jì)，其工作可下降到0HZ并提供可用軟件來(lái)選擇的省電方式——空閑方式（IDLE MODE）和掉電方式（POWER DOWN MODE）。在空閑方式中，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)都繼續(xù)工作。在掉電方式中，單片機(jī)振蕩器停止工作，由于時(shí)鐘被“凍結(jié)”，使一切功能都暫停，只保存片內(nèi)RAM中的內(nèi)容，直到下一次硬件復(fù)位為止。 引腳描述 圖22 是AT89C51的引腳結(jié)構(gòu)圖： 圖22 8051引腳圖AT89C51有40 條引腳，分為端口線、電源線和控制線三類（4*8=32條）8051有四個(gè)并行I/O端口，每個(gè)端口有8條口線，用于傳送數(shù)據(jù)和地址。（1）~ ：這組引腳共有8條，為P0口所專用。這8條引腳口有兩種不同的功能，分別使用于兩種不同的功能。第一種情況是89C51不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O使用，~ 。這時(shí)，輸出數(shù)據(jù)可以得到鎖存，不需外接專用鎖存器，輸入數(shù)據(jù)可以得到緩沖，增加了數(shù)據(jù)輸入的可靠性；第二種情況是89C51帶片外存儲(chǔ)器，~ ，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。（2）~ ：這8條引腳和P0口的8條引腳類似，，當(dāng)P1口作為通用I/O使用時(shí)，~ ，也用于傳送用戶的輸入和輸出數(shù)據(jù)。（3）~ ：這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用I/O口使用。它的第二功能和P0口的第二功能相配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但并不能像P0口那樣是可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。（4）~ ：這組引腳的第一功能和其余端口的第一功能相同。第二功能作控制用，每個(gè)引腳并不完全相同，如表21所列。表21 P3口第二功能（2條） VCC為+5V電源線，VSS為接地線。（6）條（1）外接晶體引腳XTAL1和XTAL2MCS51的時(shí)鐘可以利用它內(nèi)部的振蕩器產(chǎn)生，只要在XTALXTAL2引腳上外接這時(shí)反饋電路，內(nèi)部振蕩器便自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘輸出到內(nèi)部的定時(shí)控制邏輯。定時(shí)反饋電路一般為石英晶振和電容組成的并聯(lián)回路。這種方式稱為內(nèi)部方式，這種方式的外部元件連接如圖35所示。如果振蕩器已起振，則在XTAL2引腳上輸出3V左右的正弦波。（2）ALE/PROG：地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用，在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，~，用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，89C51自動(dòng)在ALE/PROG線上輸出頻率為F0SC/6的脈沖。圖23 晶振電路（3）EA/VPP：允許訪問片外存儲(chǔ)器編程電源線，可以控制89C51使用片內(nèi)ROM還是使用片外ROM。若EA=1，則允許使用ROM；若EA=0，則允許使用片外ROM。（4）PSEN：片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問片外ROM的指令MOVC時(shí)，8051自動(dòng)在PSEN線上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。其他情況下，PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。（5）RST/VPD：復(fù)位電源線，可以使89C51處于復(fù)位工作狀態(tài)。通常，89C51的復(fù)位有自動(dòng)上電復(fù)位和1 ~ 2按鈕復(fù)位兩種，如圖36所示。圖24 復(fù)位電路 中斷與定時(shí)/計(jì)數(shù)系統(tǒng) 中斷 在單片機(jī)中，中斷技術(shù)主要用于實(shí)時(shí)控制。所謂實(shí)時(shí)控制，就是要求計(jì)算機(jī)能及時(shí)地相應(yīng)被控對(duì)象提出的分析、計(jì)算和控制等請(qǐng)求，使被控對(duì)象保持在最佳工作狀態(tài)，以到達(dá)預(yù)定的控制效果。由于這些控制參量的請(qǐng)求都是隨機(jī)發(fā)出，而且要求單片機(jī)必須作出快速響應(yīng)并及時(shí)處理，對(duì)此只有靠中斷技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。 向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來(lái)源稱之為中斷源。MCS－51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，以80C51為例有3類共五個(gè)中斷源，分別是外部中斷2個(gè)，定時(shí)中斷2個(gè)和串行中斷1個(gè)。 在MCS－51單片機(jī)中，控制寄存器共有4個(gè)，即定時(shí)器控制寄存器、中斷允許控制寄存器、中斷優(yōu)先控制寄存器及串行口控制寄存器。這4個(gè)控制寄存器都屬于專用寄存器之列。MCS－51的中斷優(yōu)先級(jí)控制比較簡(jiǎn)單，因?yàn)橄到y(tǒng)只定義高低2個(gè)優(yōu)先級(jí)。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）進(jìn)行設(shè)定。從中斷相應(yīng)到轉(zhuǎn)向執(zhí)行中斷服務(wù)程序，完成中斷所要求的操作任務(wù)，是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程。中斷完成后，TCON或SCON中的中斷請(qǐng)求標(biāo)志應(yīng)及時(shí)清除。否則就意味著中斷請(qǐng)求仍然存在，弄不好就會(huì)造成中斷的重復(fù)查詢和相應(yīng)，因此就存在一個(gè)中斷請(qǐng)求的撤銷問題。MCS－51是通過(guò)只有在一條指令的最后一個(gè)機(jī)器周期的查詢有效才能進(jìn)行中斷相應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它有一種單步工作方式，所謂單步執(zhí)行就是由外來(lái)脈沖控制程序的執(zhí)行。而外來(lái)脈沖是通過(guò)按鍵產(chǎn)生的，因此實(shí)際上單步執(zhí)行就是按一次鍵執(zhí)行一條指令。中斷系統(tǒng)的控制 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器（1）、定時(shí)器控制寄存器（TCON） TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時(shí)控制?，F(xiàn)對(duì)其定時(shí)功能加以介紹。其中有關(guān)定時(shí)的控制位共有4位：?F0和TF1—計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出（計(jì)滿）時(shí)，該位置“1”；使用查詢方式時(shí)，此位作狀態(tài)位供查詢，但應(yīng)注意查詢有效后應(yīng)以軟件方法及時(shí)將該位清“0”；使用中斷方式時(shí)，此位作中斷標(biāo)志位，在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)由硬件自動(dòng)清“0”。?R0和TR1—定時(shí)器運(yùn)行控制位TRO（TR1）=0 停止定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作TRO（TR1）=1 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作（2）、工作方式控制寄存器（TMOD）TMOD寄存器是一個(gè)專用寄存器，用于設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式。但TMOD寄存器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。各位定義如表22： 表22 TMOD定義表 位一組的結(jié)構(gòu)使它不能位尋址， 一定義就是4位。從寄存器的位格式中可以看出，它的低半字節(jié)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0，高半字節(jié)定義定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。?ATE——門控位GATE=O 以運(yùn)行控制位TR啟動(dòng)定時(shí)器GATE=1 以外中斷請(qǐng)求信號(hào)（或）啟動(dòng)定時(shí)器?——定時(shí)方式或計(jì)數(shù)方式選擇位 =0 定時(shí)工作方式 =1 計(jì)數(shù)工作方式 ?M1M0——工作方式選擇 M1M0=00 方式0 M1M0=01 方式1 M1M0=10 方式2 M1M0=11 方式3(3)、中斷允許控制寄存器（IE）?EA——中斷允許總控制位?ET0和ET1——定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供給用戶使用的有：8位計(jì)數(shù)器TH和TL，以及有關(guān)的控制位。這些內(nèi)容只能以軟件方法使用。中斷源和中斷標(biāo)志位能夠產(chǎn)生中斷申請(qǐng)的部件被稱為中斷源。8051型單片機(jī)提供了五個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷源和三個(gè)內(nèi)部中斷源。每一個(gè)中斷源都有一個(gè)中斷申請(qǐng)標(biāo)志位，但是串行口占有兩個(gè)中斷標(biāo)志位。一共有六個(gè)中斷標(biāo)志位。表4—2給出了它們各自的名稱。表23 中斷的說(shuō)明表 定時(shí)工作方式0(1)、電路邏輯結(jié)構(gòu) 方式0是13位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，其計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0的低五位構(gòu)成。TL0的高3位棄之不用。其中OCS是Oscillator(震蕩器)的縮寫。當(dāng)C/=0時(shí)，多路開關(guān)接通振蕩脈沖的12分頻輸出，13位計(jì)數(shù)器以此進(jìn)行計(jì)數(shù)，這就是所謂定時(shí)器工作方式。當(dāng)C/=1時(shí)，多路開關(guān)接通計(jì)數(shù)引腳（T0），外部計(jì)數(shù)脈沖由引腳T0輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，這就是所謂計(jì)數(shù)工作方式。 不管是哪種工作方式，當(dāng)TL0的低五位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，向TH0進(jìn)位，而全部13位計(jì)數(shù)溢出時(shí)，則向計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位TF0進(jìn)位。 門控位GATE：當(dāng)GATE=0時(shí)，由于GATE信號(hào)封鎖了或門，使用TRO引腳信號(hào)無(wú)效。而這時(shí)或門輸出端的高電平狀態(tài)卻打開了與門。因此可以由TRO（TCON）的狀態(tài)來(lái)控制計(jì)數(shù)脈沖的接通與斷開。這時(shí)如果TRO=1，TRO則接通模擬開關(guān)，使計(jì)數(shù)器進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，即定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0工作。如果TRO=0，則斷開模擬開關(guān)，停止計(jì)數(shù)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0不能工作。因此在單片機(jī)的定時(shí)或計(jì)數(shù)應(yīng)用中要注意GATE位的清“0”。 當(dāng)GATE=1，同時(shí)又TRO=1時(shí)，有關(guān)電路的或門和與門全都打開，計(jì)數(shù)脈沖的接通與斷開由外引腳信號(hào)控制。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)計(jì)數(shù)器工作；當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)計(jì)數(shù)器停止工作。這種情況可用于測(cè)量外信號(hào)的脈沖寬度。（2）、定時(shí)和計(jì)數(shù)應(yīng)用兩個(gè)前提：溢出停止和加法計(jì)數(shù)A、定時(shí)工作方式0在方式0工作方式下，當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是：1～8192（213）當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間的計(jì)算公式為：（213－計(jì)數(shù)初值）晶振周期12或 （213－計(jì)數(shù)初值）機(jī)器周期其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同（us）.B、定時(shí)工作方式1方式1是16位計(jì)數(shù)結(jié)構(gòu)的工作方式，計(jì)數(shù)器由TH0全部8位和TL0全部8位構(gòu)成。其邏輯電路和工作情況與方式0完全相同。所不同的只是組成計(jì)數(shù)器的位數(shù)。當(dāng)為計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)值的范圍是： 1～65536（216）當(dāng)為定時(shí)工作方式時(shí)，定時(shí)時(shí)間計(jì)算公式為：（216－計(jì)數(shù)初值）晶振周期12或 （216－計(jì)數(shù)初值）機(jī)器周期其時(shí)間單位與晶振周期或機(jī)器周期相同。在方式0和方式1中，每當(dāng)CPU響應(yīng)中斷后，都應(yīng)該在中斷服務(wù)子程序中對(duì)T0和T1初始化，即軟件重裝初值n。而且必須用兩條指令對(duì)TH0 和TL0（TH1和TL1）分別裝載初值。還應(yīng)該注意到中斷服務(wù)子程序執(zhí)行的時(shí)間可能部分地影響定時(shí)時(shí)間。第3章 交通燈控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路板一塊，AT89S51單片機(jī)一片，74HC164芯片八片，七段數(shù)碼管八個(gè)。74LS04反向器一片，發(fā)光二極管13個(gè)（8個(gè)綠的，4個(gè)紅的用于交通控制，1個(gè)用于標(biāo)識(shí)電源），7805三端穩(wěn)壓電源一個(gè)，一個(gè)按鍵，一條數(shù)據(jù)下載線。復(fù)位鍵AT89S51單片機(jī)系統(tǒng)LED 顯示模塊模 擬 串 行接 口電 路74HC164系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如：圖31基于pc機(jī)的圖像檢測(cè)串 行接口電 路圖31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)各部分工作：(1)程序設(shè)置初始時(shí)間，通過(guò)AT89c51單片機(jī)內(nèi)部相應(yīng)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2) ，由74HC164的輸出口顯示紅、綠、黃燈的點(diǎn)亮?xí)r間情況；、。(3) AT89c51通過(guò)程序設(shè)置各個(gè)信號(hào)燈的點(diǎn)亮?xí)r間，通過(guò)程序設(shè)置左轉(zhuǎn)綠、綠、紅時(shí)間依次為20秒、20秒、40秒循環(huán)，由AT89S51的 P3口向74HC164的數(shù)據(jù)口輸出。(4)通過(guò)AT89c51單片機(jī)的P3口來(lái)控制系統(tǒng)是工作。(5)74HC164的A、B口用于串行輸出時(shí)間位，經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換送到七段數(shù)碼管的八的引腳。而P1口用于輸出控制信號(hào)．而通過(guò)74LS04反向器實(shí)現(xiàn)控制各個(gè)燈的情況．它采用5V的直流電來(lái)驅(qū)動(dòng)二極管。(6)紅燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間，對(duì)停駛線前段區(qū)域的圖像進(jìn)行光流檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有車輛闖紅燈時(shí)，啟動(dòng)紅燈進(jìn)行報(bào)警。(7)AT89S51本身集成了看門狗指令，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異?？撮T狗將發(fā)出溢出中斷。通過(guò)專用端口輸出，引起RESET復(fù)位信號(hào)復(fù)位系統(tǒng)。 芯片選擇與介紹 74HC164芯片介紹74HC164為串行輸入、并行輸出移位寄存器，74HC164為單向總線驅(qū)動(dòng)器。在串行口為方式0狀態(tài)，即工作在移位寄存器方式，波特率為振蕩頻率的十二分之一。器件執(zhí)行任何一條將SBUF作為目的寄存器的命令時(shí)，數(shù)據(jù)便開始從RXD端發(fā)送。在寫信號(hào)有效時(shí)，相隔 一個(gè)機(jī)器周期后發(fā)送控制端SEND有效，即允許RXD發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)，允許從TXD端輸出移位脈沖。第一幀（8位）數(shù)據(jù)發(fā)送完畢時(shí)，各控制信號(hào)均恢復(fù)原狀態(tài)，只有TI保持高電平，呈中斷申請(qǐng)狀態(tài)。第一個(gè)74HC164把第一幀數(shù)據(jù)并行輸出，LED1顯示該數(shù)據(jù)。然后，用軟件將TI清0，發(fā)送第二幀數(shù)據(jù)。第二幀數(shù)據(jù)發(fā)送完畢，LED1顯示第二幀數(shù)據(jù)，第一幀數(shù)據(jù)串行輸入給第二個(gè)74