【正文】 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下 : 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 圖 22 單片機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 其中 M M2 為給水泵機組， LG、 LD、 LDD 分別為水位高、水位低、水位低低浮球開關(guān)，當水位高（大于 90 開度）時， LG 閉合，當水位低（小于 75 開度）時， LD 閉合，當水位低低（小于 50 開度）時 ， LDD 閉合。 800 立方米水箱的控制器由 8051 系統(tǒng)構(gòu)成。為避免電機的起停和電源波動時對電路的影響，輸入輸出均采用光電隔離。輸出通過繼電器，控制水泵機組的起停和報警，其電路圖如下： 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 圖 23 單片機控制水泵起停報警圖 給水泵電機主控回路圖如下 : 圖 24 給水泵電機主控回路圖 單片機主機系統(tǒng)電路 目前， 8051 單片機在工業(yè)檢測領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，因此我們可以在許多單片機應(yīng)用領(lǐng)域中，配接各種類型的語音接口，構(gòu)成具有合成語音輸出能力的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，以增強人機對話的功能。 89C51 是 Intel 公司生產(chǎn)的一種單片機，在一小塊芯片上集成了一個微型計算機的各個組成部分。每一個單片機包括：一個 8 位的微型處理器 CPU；一個 256K的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 RAM；片內(nèi)程序存儲器 ROM；四個 8位并行的 I/O接口 P0P3，每個接口既可以輸入，也可以輸出；兩個定時器 /記數(shù)器；五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)；南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 一個全雙工 UART 的串行 I/O 口；片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率是 12MHZ。以上各個部分通過內(nèi)部總線相連接。下面簡單介紹下其各個部分的功能。 中央處理器 CPU 是單片微型 計算機的指揮、執(zhí)行中心，由它讀人用戶程序，并逐條執(zhí)行指令，它是由 8 位算術(shù)／邏輯運算部件 (簡稱 ALu)、定時／控制部件，若干寄存器A、 B、 B5w、 5P 以及 16 位程序計數(shù)器 (Pc)和數(shù)據(jù)指針寄存器 (DM)等主要部件組成。算術(shù)邏輯單元的硬件結(jié)構(gòu)與典型微型機相似。它具有對 8 位信息進行 +、 、 x、 / 四則運算和邏輯與、或、異或、取反、清“ 0”等運算，并具有判跳、轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)傳送等功能，此外還提供存放中間結(jié)果及執(zhí)行的指令，共 16 位．可對以 K 字節(jié)的程序存儲器直接尋址 c 指令執(zhí)行結(jié)束后， Pc 計數(shù)器自動增加，指向下一條要執(zhí)行的指 令地址。 CPU 功能，總的來說是以不同的方式，執(zhí)行各種指令。不同的指令其功自略異。有的指令涉及到枷各寄存器之間的關(guān)系；有的指令涉及到單片機核心電路內(nèi)部各功能部件的關(guān)系；有的則與外部器件如外部程序存儲器發(fā)生聯(lián)系。事實上， cRJ 是通過復(fù)雜的時序電路完成不同的指令功能。所謂 cRJ 的時序是指控制器控照指今功能發(fā)出一系列在時間上有一定次序的信號，控制和啟動一部分邏輯電路，完成某種操作。 常用數(shù)據(jù)寄存器?？刂破鞑考怯芍噶罴拇嫫?、程序計數(shù)器 Pc、定時與控制電路等組成的。指令寄存器中存放指令代碼。枷執(zhí)行指令時，從程序存儲 器中取來經(jīng)譯碼器譯碼后，根據(jù)不同指令由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，送到存儲器、運算器或 I／ o 接口電路，完成指令功能。程序計數(shù)器 Pc 程序計數(shù)器 Pc 用來存放下一條將要 時序 ① 時鐘電路 M 田 — 51 片內(nèi)設(shè)有一個由反向放大器所構(gòu)成的振蕩電路， XTALI 和 XTAL2分別為振蕩電路的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。采用內(nèi)部方式時，在 C1 和 C2 引腳上接石英晶體和微調(diào)電容可以構(gòu)成振蕩器， 振蕩頻率的選擇范圍為 1． 2— 12MHZ 在使用外部時鐘時， XTAL2 用來輸入外部時鐘信號，而 XTALI 接地。 ② 時序 MGL5l 單片機的一個執(zhí)器周期由 6 個狀態(tài) (s1— s6)組成，每個狀態(tài)又持續(xù)2 個接蕩周期，分為 P1 和 P2 兩個節(jié)拍。這樣，一個機器周期由 12 個振蕩周期組成。若南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 采用 12MHz 的晶體振蕩器，則每個機器周期為 1us，每個狀態(tài)周期為 1／ 6us；在一數(shù)情況下，算術(shù)和邏輯操作發(fā)生在 N 期間，而內(nèi)部寄存器到寄存器的傳輸發(fā)生在 P2 期間。對于單周期指令，當指令操作碼讀人指令寄存器時，使從 S1P2 開始執(zhí)行指令。如果是雙字節(jié)指令，則在同一機器周期的 s4 讀人第二字節(jié)。若為單字節(jié)指令，則在 51 期間仍進行讀，但 所讀入的字節(jié)操作碼被忽略，且程序計數(shù)據(jù)也不加 1。在加結(jié)束時完成指令操作。多數(shù) Mcs— 51 指令周期為 1— 2 個機器周期，只有乘法和除法指令需要兩個以上機器周期的指令，它們需 4 個機器周期。 對于雙字節(jié)單機器指令，通常是在一個機器周期內(nèi)從程序存儲器中讀人兩個字節(jié)，但 Movx 指令例外， Movx 指令是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的單字節(jié)雙機器周期指令，在執(zhí)行 Movx 指令期間，外部數(shù)據(jù)存儲器被訪問且被選通時跳過兩次取指操作。下面是 51 單片機的振蕩電路圖 ： 圖 25 51 單片機振蕩電路圖 89C51引腳電路 及其功能 MCS— 51系列單片機的 40個引腳中有 2個專用于主電源引腳， 2個外接晶振的引腳，4 個控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及 32 條輸入輸出 I/O 引腳。 下面按引腳功能分為 4 個部分敘述個引腳的功能。 ①電源引腳 Vcc 和 Vss 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 Vcc（ 40 腳）：接 +5V 電源正端； Vss（ 20 腳）：接 +5V 電源正端。 ②外接晶振引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳接地；對于 CHOMS單片機， 該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18 腳）：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。對于 CHMOS 芯片，該引腳懸空不接。 ③控制信號或與其它電源復(fù)用引腳 控制信號或與其它電源復(fù)用引腳有 RST/VPD、 ALE/P、 PSEN 和 EA/VPP 等 4 種形式。 （ A）． RST/VPD（ 9 腳）： RST 即為 RESET， VPD 為備用電源，所以該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持 續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機復(fù)位到初始狀態(tài)。 當 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源 VPD（ +5V）為內(nèi)部 RAM 供電，以保證 RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 （ B）． ALE/ P （ 30 腳）：當訪問外部存儲器時， ALE（允許地址鎖存信號）以每機器周期兩次的信號輸出，用于鎖存出現(xiàn)在 P0 口的低 （ C）． PSEN(29 腳 ):片外程序存儲器讀選通輸出端 ,低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期 PESN 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線口讀回指令或常數(shù)。當訪問外部 數(shù)據(jù)存儲器期間， PESN 信號將不出現(xiàn)。 （ D）． EA/Vpp（ 31 腳）： EA 為訪問外部程序儲器控制信號，低電平有效。當 EA 端保持高電平時，單片機訪問片內(nèi)程序存儲器 4KB（ MS— 52 子系列為 8KB）。若超出該范圍時，自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行外部程序存儲器的程序。當 EA 端保持低電平時，無論片內(nèi)有無程序存儲器，均只訪問外部程序存儲器。對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機，在 EPROM 編程期間，該引腳用于接 21V 的編程電源 Vpp。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 ④輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0 口、 P1 口、 P2 口及 P3 口 (A).P0 口（ 39 腳～ 22 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P0 口。當不接外部存儲器與不擴展I/O 接口時，它可作為準雙向 8 位輸入 /輸出接口。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O口時， P0 口為地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用口。它分時提供 8 位雙向數(shù)據(jù)總線。 對于片內(nèi)含有 EPROM 的單片機，當 EPROM 編程時，從 P0 口輸入指令字節(jié)，而當檢驗程序時，則輸出指令字節(jié)。 (B).P1 口（ 1 腳～ 8 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P1 口，可作為準雙向 I/O 接口使用。對于 MCS— 52 子系列單片機， 和 還有第 2 功能： 口用作定時器 /計數(shù)器 2的計數(shù)脈沖輸入端 T2； 用作定時器 /計數(shù)器 2 的外部控制端 T2EX。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P0 口接收輸入的低 8 位地址。 (C).P2 口（ 21 腳～ 28 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P2 口，一般可作為準 P2 口用于高 8位地址總線送出高 8 位地址。對于 EPROM 編程和進行程序校驗時， P2 口接收輸入的 8位地址。 (D).P3 口（ 10 腳～ 17 腳）： ～ 統(tǒng)稱為 P3 口。它為雙功能口，可以作為一般的準雙向 I/O 接口，也可以將每 1 位用于第 2 功能，而且 P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第 1 功能的輸入輸出或第 2 功能。 附 :89C51 的引腳如圖 雙向 I/O 接口。當接有外部程序存儲器或擴展 I/O 接口且尋址范圍超過 256 個字節(jié)時， 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 9 圖 26 51 單片機引腳分布 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)主程序設(shè)計 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0060H MAIN: MOV P1, FFH ； P1 P3 口初始化置 1 MOV P3， FFH JNB ， AUT ；若手動在自動位置，跳到自動模式子程序 AJMP MEN ；否則轉(zhuǎn)到手動模式子程序 END 主程序框架圖如下 ： 圖 31 主程序流程圖 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 自動模式子程序設(shè)計 AUT： NOP ；空命令 JNB ,