【正文】 消耗10uA電流），但對電平要求高（，），HMOS對電平要求低（，），但是功耗大。 8051單片機內(nèi)部包含了作為微型計算機所必須的基本功能部件，各功能部件相互獨立而融為一體，集成在同一塊芯片上。8051內(nèi)部結構如圖31所示： 圖31 單片機內(nèi)部結構圖一 CPU結構（一）算術邏輯部件ALU8051的ALU是一個性能極強的運算器，能進行加、減、乘、除四則運算，也可進行與、或、非等邏輯運算，還可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、移位、判斷和程序轉(zhuǎn)移等功能。（二）定時控制部件OSC OSC是控制器的核心，能為控制器提供時鐘脈沖。（三）專用寄存器組程序計數(shù)器PC是一個二進制16位程序地址寄存器（編碼范圍為0000H—FFFFH，共64KB），專門用來存放下一條需要執(zhí)行的指令的內(nèi)存地址，能自動加1。 累加器ACC是一個專門用來存放操作數(shù)或運算結果的8位寄存器。 通用寄存器B是專門為乘法和除法設置的8位寄存器，通常用來存放積的高8位或除法的余數(shù)。 程序狀態(tài)字PSW是用來存放指令執(zhí)行后有關狀態(tài)的8位標志寄存器，其各位的定義如圖32所示：PSW0PSW1PSW2PSW3PSW4PSW5PSW6PSW7CyACF0RS1RS0OVP圖32 程序狀態(tài)字各位定義SP是一個8位寄存器，能自動加、減1，專門用來存放堆棧的棧頂?shù)刂贰Ｗ裱跋冗M后出，后進先出”的規(guī)律。DPTR是一個16位的寄存器，由兩個八位寄存器DPH和DPL拼裝而成。主要用來存放存儲器的地址，DPH用來存放高8位，DPL用來存放低8位。二 ROM存儲器8051內(nèi)部僅有4KB ROM存儲器，地址范圍為0000H—0FFFH。8051可外接ROM，但一定保證片內(nèi)和片外之和不能超過64KB（即8051有64KB的尋址區(qū)0000H—FFFFH），在4KB地址范圍為0000H—0FFFH里還可供片外使用，其取決于控制線EA,如圖33所示 外部ROM1000HFFFFH片內(nèi)ROMEA=1片外ROMEA=00000H0FFFH 圖33 程序存儲器地址分配三 I/O端口I/O段口是MCS51單片機對外部實現(xiàn)控制和信息交換的必經(jīng)之路，是一個過渡的集成電路，用于信息傳送過程中的速度匹配和增強他的負載能力。（1） 并行I/O端口8051有四個并行I/O端口，分別命名為P0、PP2和P3，在這四個并行I/O端口中，每個端口都有雙向I/O功能。每個端口內(nèi)部都有一個八位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個八位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。四個并行I/O端口作為通用I/O使用是，共有寫端口、讀端口和讀引腳三種操作方式。寫端口就是輸出數(shù)據(jù)，是把累加器A或其他寄存器中數(shù)據(jù)傳送到端口鎖存器中，然后由端口自動從端口引腳線上輸出，讀端口是把端口鎖存器中輸出數(shù)據(jù)讀到CPU的累加器。讀引腳是輸入外部數(shù)據(jù)的操作，是從端口引腳線上讀入外部的輸入數(shù)據(jù)。（2） 串行I/O端口8051有一個全雙工的可編程串行I/O端口。這個串行I/O端口既可以在程序控制下把CPU的八位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位地從發(fā)送數(shù)據(jù)線Txd發(fā)送出去，也可以把串行接收到數(shù)據(jù)變成八位并行數(shù)據(jù)送給CPU，而且這種串行發(fā)送和串行接受可以單獨進行，也可以同步進行。8051串行發(fā)送和串行接收利用了P3口的第二功能。串行I/O口的電路結構還包括串行口控制寄存器SCON、電源及波特率選擇寄存器PCON和串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF等。四 定時器/計數(shù)器 8051內(nèi)部有兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，命名為T0和T1，都由兩個8位寄存器TH和TL拼裝而成。定時器/計數(shù)器T0和T1有定時器和計數(shù)器兩種工作模式。 在定時模式下，T0、T1的計數(shù)脈沖可以有單片機時鐘脈經(jīng)12分頻后提供，故定時時間和單片機時鐘頻率有關。在計數(shù)模式下，T0、。五 中斷系統(tǒng)中斷是指CPU暫停原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為外部設備服務（執(zhí)行中斷服務程序），并在服務完后回到原程序執(zhí)行的過程。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的那部分電路。8051有三個內(nèi)部中斷源和兩個外部中斷源內(nèi)部中斷源是指兩個定時器/計數(shù)器中斷源和一個串行口中斷源，串行口中斷源是在串行口每發(fā)送完一個八位二進制數(shù)據(jù)或接受到一組輸入數(shù)據(jù)八位后自動向中斷系統(tǒng)提出的。（即INT0和INT1）引腳上輸入。 MCS51單片機引腳功能及其連接一 MCS51單片機引腳功能引腳如圖34所示 圖34 單片機引腳圖（一）端口線（4*8=32條）1. P0口（—）：功能a：不帶片外存儲器，P0可以作為通用I/O口使用，—，此時，輸入緩沖、輸出鎖存，不須外接專用鎖存器。功能b：帶片外存儲器，—，然后傳送CPU對片外存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。（—）：通用I/O口，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。（—）：功能a：通用I/O口，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。功能b：與P0口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高8位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像P0口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。4. P3口（—）：功能a：通用I/O口，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)。功能b：控制功能端如下表： ………… RXD …………(串行口輸入) ………… TXD …………(串行口輸出) ………… INT0 …………(外部中斷0輸入) ………… INT1 …………(外部中斷1輸入) ………… T0 …………(定時＼計數(shù)器0的外部輸入) ………… T1 …………(定時＼計數(shù)器1的外部輸入) ………… WR …………(片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通) ………… RD …………(片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通)（二）電源線（2條）Vcc為+5V電源線，Vss為接地線。（三）控制線（6條）1. ALE/PROG:地址鎖存允許/編程線，配合P0口引腳的第二功能使用。在訪問片外存儲器是，—，用于把這個片外存儲器第8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，—。在不訪問片外存儲器時，8051自動在ALE/PROG線上輸出頻率為fosc/6的脈沖序列。2. EA/VPP：允許訪問片外存儲器/編程電源線。3. PSEN:片外ROM選通線，在執(zhí)行訪問片外ROM的指令MOVC時，8051自動在PSEN線上產(chǎn)生一個負脈沖，用于為片外ROM芯片的選通。4. RST/VPD：復位/備用電源線，可以使8051處于復位工作狀態(tài)。5. XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線。如圖35所示二 單片機地址輸入的連接方式 由于單片機的P2口和P0口具有第二功能（即分別輸入高低地址），故運用此功能來確定從機的地址，在地址開關與單片機之間還需要添加74LS244進行緩沖具體連接如圖36所示：圖35 單片機3個控制端的常用連接方法和參數(shù) 8051 PSENEA RD WR74LS244多路選擇開關圖36 單片機地址控制圖 MCS51 中斷系統(tǒng) 中斷是指計算機暫時停止原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為外部設備服務，并在服務完后自動返回原程序執(zhí)行的過程。中斷由中斷源產(chǎn)生，中斷源在需要時可以向CPU提出“中斷請求?！薄爸袛嗾埱蟆蓖ǔＪ且环N電信號，CPU一旦對這個電信號進行檢測和響應便可自動轉(zhuǎn)入該中斷源的中斷服務程序執(zhí)行，并在執(zhí)行完后自動返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，并且中斷源不同中斷服務程序的功能也不同。中斷系統(tǒng)是指能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能的那部分硬件電路和軟件程序，對于MCS51單片機，大部分中斷電路都是集成在芯片內(nèi)部的（即內(nèi)部中斷，包括定時器溢出中斷源2個和串行口中斷源），只有INT0和INT1中斷輸入線上的中斷請求信號產(chǎn)生電路才分散在各中斷源電路或接口芯片電路里（即外部中斷）。而本項目中使用的是串行口中斷源。 MCS51的串行通信 串行通信是一種能把二進制數(shù)據(jù)按位傳送的通信，故它所需傳輸線條數(shù)極少，特別適用于遠程通信之中。一 串行通信基礎（一）異步通信中的字符幀字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位等四部分組成。在串行通信中，發(fā)送端一幀一幀發(fā)送信息，接收端一幀一幀接收信息。兩相鄰字符幀之間可以無空閑位，也可以由若干空閑位，自行定義。圖37表示每一幀的結構： 8位數(shù)據(jù)起始位 奇偶校驗 停止位0D0D1D2D3D4D5D6D70/11 第n字符幀（共11位）圖37 幀結構（二）波特率 定義是每秒傳送二進制數(shù)碼的位數(shù)，單位是bps（位/秒），用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，波特率越高，?shù)據(jù)傳輸速度越快。而實際的字符傳輸速率是以幀/秒來衡量。（三）通信制式：A、B只能是一個發(fā)送，一個接收，即一條信號線和一條接地線。 ：A、B兩站間有兩個獨立的通信回路，兩站都可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，其兩站間至少需要三條傳輸線：一條用于發(fā)送，一條用于接收和一條用于信號地。二 MCS51的串行接口(一) 串行口控制寄存器SCON和PCONMCS51對串行口的控制是通過SCON實現(xiàn)的，也和電源控制寄存器PCON有串行口控制寄存器SCON決定串行口通信工作方式，控制數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，并標示串行口的工作狀態(tài)等。其位格式為圖38所示：SM0 SM1相應工作方式說 明所用波特率0 0方式0同步移位寄存器fosc/120 1方式110位異步收發(fā)由定時器控制1 0方式211位異步收發(fā)fosc/32或 fosc/641 1方式311位異步收發(fā)由定時器控制圖38 特殊功能寄存器SCON其中fosc為晶振頻率SM2：多機通訊控制位。在方式0時，SM2一定要等于0。在方式1中，當（SM2）=1則只有接收到有效停止位時，RI才置1。在方式2或方式3當（SM2）=1且接收到的第九位數(shù)據(jù)RB8=0時，RI才置1。REN：接收允許控制位。由軟件置位以允許接收，又由軟件清0來禁止接收。TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第9位。在方式2或方式3中，要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件置1或清0。例如，可約定作為奇偶校驗位，或在多機通訊中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標志位。RB8：接收到的數(shù)據(jù)的第9位。在方式0中不使用RB8。在方式1中，若（SM2）=0，RB8為接收到的停止位。在方式2或方式3中，RB8為接收到的第9位數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標志。在方式0中，第8位發(fā)送結束時，由硬件置位。在其它方式的發(fā)送停止位前，由硬件置位。TI置位既表示一幀信息發(fā)送結束，同時也是申請中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。TI必須用軟件清0。RI：接收中斷標志位。在方式0，當接收完第8位數(shù)據(jù)后，由硬件置位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見于SM2的說明）。RI置位表示一幀數(shù)據(jù)接收完畢，可用查詢的方法獲知或者用中斷的方法獲知。RI也必須用軟件清0。1. 方式0 在方式0下，串行口的SBUF是作為同步的移位寄存器用的。在串行口發(fā)送時，“SBUF（發(fā)送）”相當于一個并入串出的移位寄存器，由MCS51的內(nèi)部總線并行接收8位數(shù)據(jù)，并從TxD線串行輸出，此時是在TI=0下進行的CPU通過指令給“SBUF（發(fā)送）”送出發(fā)送字符后，RxD線上即可發(fā)出8位數(shù)據(jù)，8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后TI由硬件置位，并可向CP