【正文】 片機(jī)的應(yīng)用幾乎無處不在。從形形色色的家用電器、電子玩具、數(shù)碼產(chǎn)品，到各種醫(yī)療器械、智能儀器儀表、通信設(shè)備，大到航空航天、雷達(dá)、導(dǎo)彈等現(xiàn)代化武器裝備，單片機(jī)的身影無處不在。復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中甚至有數(shù)百臺單片機(jī)在同時工作。單片機(jī)的應(yīng)用從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，可以說，單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展給現(xiàn)代電子技術(shù)和控制領(lǐng)域帶來了一場新的革命。以往由硬件電路實現(xiàn)的大部分控制功能現(xiàn)在都能夠使用單片機(jī)通過軟件方式來實現(xiàn)，這種以軟件取代硬件并能夠提高系統(tǒng)性能的微控制技術(shù)，隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，不斷發(fā)展，日益完善。因此，學(xué)習(xí)單片機(jī)，掌握其應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)，也成為當(dāng)今職業(yè)院校電子信息專業(yè)的學(xué)生必須具備的一項基本技能。下面談?wù)剢纹瑱C(jī)的發(fā)展情況及其常用系列。雖然單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長，至今也不到四十年的時間，但其發(fā)展卻十分迅猛。1976年，美國的Intel公司在8位微處理器的基礎(chǔ)上首先研制成功了最早的單片機(jī)產(chǎn)品——MCS48系列單片機(jī)，這是一種低檔的8位單片機(jī)，但它以其體積小、功能全、價格低、容易嵌入到其他控制產(chǎn)品中等特點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在MCS48系列單片機(jī)已經(jīng)完全退出了歷史舞臺。20世紀(jì)80年代，Intel公司在總結(jié)MCS48系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了8位單片機(jī)的第二代產(chǎn)品——MCS51系列單片機(jī)。雖然它仍然是8位單片機(jī)，但其功能有了很大的增強(qiáng)。其系列產(chǎn)品包括基本型8031/8051/8751/89580C31/80C51，增強(qiáng)型8032/8052，改進(jìn)型8044/8344/8744等，其中80C31/80C51采用CHMOS工藝制造，功耗更低。上述單片機(jī)產(chǎn)品的內(nèi)核均是8051內(nèi)核，它們是高檔的8位單片機(jī)。由于Intel公司主要致力于計算機(jī)的CPU的研究和開發(fā)，所以該公司在推出MCS51體系結(jié)構(gòu)后不久，開放了8051內(nèi)核技術(shù)，授權(quán)一些廠商以MCS51系列單片機(jī)為核心生產(chǎn)各自的單片機(jī)，為單片機(jī)的發(fā)展起了很大作用。隨后世界各大半導(dǎo)體公司依靠自己的優(yōu)勢，爭相研究和開發(fā)單片機(jī)，發(fā)展了MCS51單片機(jī)，創(chuàng)造了許多各具特色的單片機(jī)產(chǎn)品，成為事實上的8位單片機(jī)主流和經(jīng)典。這些單片機(jī)統(tǒng)稱MCS51系列單片機(jī)，它們與MCS51單片機(jī)兼容，又各具特點(diǎn)。目前，全世界生產(chǎn)單片機(jī)的廠家不計其數(shù)，單片機(jī)的型號也五花八門。值得一提的是，本設(shè)計中所采用的AT89S52單片機(jī)是Atmel公司的產(chǎn)品，它擁有與MCS51單片機(jī)同樣的內(nèi)核和引腳排列，它除了具有和MCS51單片機(jī)的全部功能外，還內(nèi)置了一些非常實用的功能。例如，它采用Flash ROM、支持ISP（在系統(tǒng)可編程）功能，可以反復(fù)快速擦寫，因此程序?qū)懭牒驼{(diào)試非常方便，使得我們在寫入程序時不需再依靠傳統(tǒng)的編程器，只需使用它所支持的專用ISP軟件就可輕易將程序?qū)懭?，它改變了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式和開發(fā)運(yùn)行條件，此外它還增加了一些外部接口功能，內(nèi)置有看門狗。AT89S52是目前占有較大市場份額、性能卓越的典型的51系列單片機(jī)。AT89S52單片機(jī)的主要參數(shù)如下：l 8KB在系統(tǒng)可編程Flash ROM存儲器。l 片內(nèi)256B RAM存儲器。l 工作電源電壓：~。l 可重復(fù)擦寫1000次。l 時鐘頻率0Hz~33MHz。l 加密結(jié)構(gòu)：三級。l 可編程并行I/O口：48位。l 定時/計數(shù)器：3個16位可編程定時/計數(shù)器。l 中斷源：8個可編程中斷源。l 全雙工UART串行通道。l 具有低功耗空閑工作模式和掉電保持模式。l 內(nèi)置看門狗定時器和復(fù)位電路。l 雙數(shù)據(jù)指針。 51單片機(jī)引腳功能介紹單片機(jī)就是一塊集成電路，在使用其之前，必須先了解其外部引腳功能。51單片機(jī)有多種封裝方式，下面以DIP40封裝為例介紹其引腳功能。DIP40封裝的AT89S52單片機(jī)實物圖如圖31所示。圖31 DIP40封裝的AT89S52單片機(jī)實物圖由于受到集成電路芯片引腳數(shù)目的限制，許多引腳具有雙重功能。AT89S52單片機(jī)的引腳排列如圖32所示。按其功能類別來劃分，這40個引腳可分為以下四類：電源引腳、時鐘引腳、I/O接口引腳、編程控制引腳。各引腳功能介紹如下。(1) 電源引腳Vcc和GND集成電路都需要電源供電才能正常工作，單片機(jī)也不例外。采用DIP40封裝的AT89S52單片機(jī)的第40腳Vcc為電源正極輸入端，一般接+5V，第20腳GND為電源負(fù)極輸入端，接電源負(fù)極，也作為電路中的公共接地端。圖32 DIP40封裝的AT89S52單片機(jī)外部引腳圖(2) 時鐘引腳XTAL1和XTAL2第19腳XTAL1為片內(nèi)振蕩電路輸入端，第18腳XTAL2為片內(nèi)振蕩電路輸出端。在使用片內(nèi)時鐘發(fā)生電路時，這兩個引腳用于外接石英晶體和振蕩電容（取值一般為10p~30p），此時晶振頻率即為時鐘振蕩頻率；在使用片外時鐘電路時，這兩個引腳用于外接外部時鐘源。需要說明的是：本設(shè)計采用單片機(jī)內(nèi)部時鐘振蕩電路，所以這兩個引腳外接石英晶體和振蕩電容。為便于計算定時器的初始值及定時時間，晶振頻率為12MHz。(3) 并行I/O接口引腳AT89S52單片機(jī)共有4個8位并行I/O口，分別為P0、PPP3(字母P為英文單詞Port(意為“端口”)的第一個字母)，每個I/O口均有8位，（m=0,1,2,3；n=0,1,2,3,4,5,6,7）,在用C語言寫程序時則應(yīng)寫成Pm^n的形式。P0口（第39~30腳，即最低位，即最高位，其余依此遞推）為8位雙向三態(tài)I/O口。值得注意的是，P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，不能正常輸出高電平，因此P0口在作為通用I/O口作基本輸入輸出使用時必須外接上拉電阻，否則應(yīng)輸出高電平時為高阻態(tài)，無法正常輸出高電平。上拉電阻阻值一般取10KW。P0口除了作為I/O口使用外，在系統(tǒng)擴(kuò)展時還作為低8位地址總線和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用。本設(shè)計中的1602液晶顯示器的數(shù)據(jù)總線就是與P0口連接的，已外接上拉電阻。P1口（第1~8腳，即最低位，即最高位，其余遞推）為8位準(zhǔn)雙向并行I/O口。P1口內(nèi)部已接有上拉電阻，故在使用時無需再接上拉電阻。P1口功能較為簡單，僅作基本I/O口使用，沒有第二功能。本設(shè)計中用P1口作為矩陣式按鍵接口使用。P2口（第21~28腳，即最低位，即最高位，其余遞推）為8位準(zhǔn)雙向并行I/O口。P2口內(nèi)部也已接有上拉電阻，故在使用時無需再接上拉電阻。P2口除了作為I/O口使用外，在系統(tǒng)擴(kuò)展時還作為高8位地址總線使用。P3口（第10~17腳，即最低位，即最高位，其余遞推）作為第一功能使用時為普通的8位并行I/O口，在使用時也無需再接上拉電阻。需要強(qiáng)調(diào)的是：P3口的每個引腳又各自具有非常重要的第二功能。P3口的每個引腳的第二功能如表31所示。注意：P3口每個引腳各自具有的第二功能都是比較重要的控制信號，在實際應(yīng)用中應(yīng)優(yōu)先滿足第二功能使用需要，然后再用剩余的口線作為數(shù)據(jù)的輸入和輸出使用。由于本設(shè)計中不涉及到P3口第二功能的使用，故不再對P3口的第二功能作詳細(xì)介紹。以上四個I/O口既可字節(jié)操作（8位同時并行輸入輸出），亦可位操作（即每根口線均可獨(dú)立控制）表31 AT89S52單片機(jī)P3口的第二功能引腳名稱第二功能功能描述RXD串行數(shù)據(jù)輸入TXD串行數(shù)據(jù)輸出外部中斷0中斷請求輸入外部中斷1中斷請求輸入T0定時/計數(shù)器0外部時鐘輸入T1定時/計數(shù)器1外部時鐘輸入外部RAM寫選通信號外部RAM讀選通信號(4) 編程控制引腳第9腳RST/Vpd為復(fù)位信號輸入端。當(dāng)RST端保持兩個機(jī)器周期以上的高電平時即可使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，完成一系列初始化操作。單片機(jī)復(fù)位時，使片內(nèi)各特殊功能寄存器的內(nèi)容復(fù)位到初始狀態(tài)，程序計數(shù)器PC的值歸零，即指向ROM的第一個單元。復(fù)位操作還使4個并行I/O口的每根口線都置為高電平狀態(tài)。除作為復(fù)位信號輸入外，該引腳也具有不太常用的第二功能，即作為片內(nèi)RAM的備用電源輸入端。一旦電源斷電或者電壓降到一定值時，可通過該引腳為片內(nèi)RAM供電，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，且上電后能夠繼續(xù)工作。第29腳為外部ROM的讀選通信號，當(dāng)訪問片外擴(kuò)展ROM時，只有該引腳為低電平有效信號，才能選通片外程序存儲器對其進(jìn)行讀操作。本設(shè)計中無外接擴(kuò)展ROM，不涉及對該引腳的使用，故懸空。第30腳ALE/為地址鎖存使能/片內(nèi)ROM編程脈沖信號輸入端。在單片機(jī)擴(kuò)展外部存儲器時，該引腳作第一功能使用，用于控制把P0口提供的低8位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在沒有訪問外部存儲器時，該引腳以時鐘周期頻率的6分頻固定頻率輸出，因此可作為外部時鐘，或可作為外部定時脈沖使用。該引腳的第二功能為片內(nèi)ROM的編程脈沖輸入端。這是為兼容以往的低版本單片機(jī)而設(shè)置的。以往低版本單片機(jī)的片內(nèi)ROM要靠編程脈沖才能將程序?qū)懭?，而AT89S52支持ISP功能，無需編程脈沖輸入。本設(shè)計中既沒有擴(kuò)展外部存儲器，往片內(nèi)ROM寫入程序時也無需編程脈沖輸入，故不涉及該引腳的使用，故閑置。第31腳/Vpp具有雙重功能。其第一功能為訪問片內(nèi)、片外ROM的控制信號，當(dāng)該引腳接低電平時，CPU對ROM的訪問限定在片外ROM（對于片內(nèi)沒有ROM的單片機(jī)，如8031，CPU只能訪問片外ROM，則該引腳一直是接低電平的）；當(dāng)該引腳接高電平時，CPU對ROM的訪問方式為，如果地址不超過片內(nèi)ROM的存儲單元范圍，則訪問片內(nèi)ROM（低端地址），當(dāng)?shù)刂沸盘査鶚?biāo)志的存儲單元超出片內(nèi)ROM范圍時（高端地址），則自動延伸至片外ROM（即只能訪問片外ROM的高端存儲單元）。該引腳的第二功能Vpp用于對片內(nèi)含有EPROM的單片機(jī)（如8751），對其內(nèi)部EPROM寫入程序時作編程電壓輸入端。本設(shè)計中采用的AT89S52單片機(jī)片內(nèi)含有8KB Flash ROM，其存儲容量已能滿足需求，無需擴(kuò)展片外ROM，且AT89S52單片機(jī)支持ISP（在系統(tǒng)可編程）功能，無需編程電壓輸入，故此引腳直接接高電平（與第40腳電源正極相連），僅限于對片內(nèi)程序存儲器的訪問。 由已知日期推算星期幾數(shù)碼日歷鐘顯示的年份如果是閏年，則2月為29天，否則為28天。在本設(shè)計任務(wù)中，無論是日期的調(diào)整，還是星期幾的推算，都涉及到閏年的判斷。查閱相關(guān)資料可知，如果一個年份是閏年，則該年份必然滿足以下兩個條件其中之一：(1) 年份是4的整數(shù)倍但不是100的整數(shù)倍；(2) 年份是400的整數(shù)倍。只要年份能滿足以上兩個條件其中之一，便可判定是閏年，否則不是閏年。于是，不難寫出判斷一個年份是否閏年的函數(shù)如下： bit leap(int year) //判斷是否閏年函數(shù){ return(year%4==0amp。amp。year%100!=0||year%400==0)。 }//閏年的條件該函數(shù)的類型為C51中擴(kuò)展的bit型（即位類型），這種類型的函數(shù)的返回值只能是0或1，不能為其它值。具體到本函數(shù)，若年份能滿足閏年的條件則返回1，否則返回0。我們在日常生活中經(jīng)常會遇到這樣的問題，忘記了某年某月某日是星期幾，特別是一些重大節(jié)日或是一些值得紀(jì)念的日子，這就是星期幾的推算問題。那么，如何由一個已知日期推算出是星期幾呢？人們一般會采用這樣的方法：從一個已知星期幾的某天開始推算，先計算已知星期幾的這一天距要推算的那天共相差幾天，由于星期是7天一輪回的，故可以將相差的天數(shù)除以7取余數(shù)，再用已知的那天星期幾加上余數(shù)，就可以推算出要計算的這天是星期幾了。在此，我們也采用類似的方法進(jìn)行推算。已知公元元年1月1日正好是星期一，那么，只需計算出從公元元年1月1日到要推算的這一天總共多少天（s），再用天數(shù)s除以7取余數(shù)，余0則說明正好夠整數(shù)個星期，則要推算的這一天正好就是一個星期的最后一天，也就是星期日；余1則說明整數(shù)個星期還多一天，那么要推算的這一天就是星期一了；依次類推，余2就是星期二，余3就是星期三.……。但是我們在計算天數(shù)時會發(fā)現(xiàn)由于中間會經(jīng)歷平年（365天）、閏年（366天），每年的不同月份天數(shù)也不相同，這樣算來，計算量是很大的，計算也十分不便。有沒有改進(jìn)的方法呢？我們不妨這樣來考慮：如果一個年份是平年，則該年有365天，也就是52個星期多一天；如果一個年份是閏年，則該年有366天，也就是52個星期多兩天；于是，對于以前的年份，如果是平年，則只計為一天（扣除其中的整數(shù)個星期），同理，如果是閏年，則計為兩天。這樣一來，則計算量大大減少。再進(jìn)一步，把要推算的這一年之前的所有年份都先按平年計算，則之前有多少年，就有多少天（一個平年只計一天，其中的整數(shù)個星期已扣除）。設(shè)要推算的年份為y，則之前有y1個年份，就計為y1天。其中y1個年份中有若干個年份是閏年，由于閏年比平年多一天（平年2月28天，閏年2月29天，閏年和平年的其它相應(yīng)月份的天數(shù)是一樣的，只有2月份不同），則需再加上閏年的個數(shù)，于是可以算出y年之前有(y1) +(y1)/4(y1)/100+(y1)/400天。注意：先把之前y1年中凡是4的整數(shù)倍的年份都暫按閏年計算，然后再去掉是100的整數(shù)倍的年份，再加上是400的整數(shù)倍的年份，即可算出y年之前有之少天了（整數(shù)個星期已扣除）。然后再計算要推算的這一天是當(dāng)年的第多少天，這個不難計算。如果要推算的日子在該年的前兩個月，則與該年是否閏年無關(guān)；如果是2月份以后的月份，可以先按平年計算，如果是閏年，則再加上一天（因為閏年的2月份比平年的2月份多一天）。這樣，就可以對要推算的日子所在的月份進(jìn)行測試，并按各種情況計算出要推算的這一天所在的月份之前當(dāng)年已過了多少天，再加上要推算的這一天是當(dāng)月的第幾天，就可以算出要推算的這一天是當(dāng)年的第多少天了。用之前所算出的當(dāng)年之前的總天數(shù)加上要推算的這一天是當(dāng)年的多少天，如此計算出總天數(shù)，再用這個總天數(shù)除以7取余數(shù)，余0則是星期日，余1則是星期一，余2則是星期二，……如此等等。由已知日期推算星期幾的函數(shù)的參考源代碼如下：char tuisuan(int y, char m, char d) //根據(jù)已知日期推算