【正文】 9S51 單片機 遙控模塊 震動傳感器 聲音報警驅(qū)動電路 電源 點火系統(tǒng)電源切斷電路 紅外傳感器 溫度傳感器 壓力傳感器 霍爾開關(guān) 無線信號發(fā)射電路 燈光報警驅(qū)動電路 第 4 頁 3 汽車多功能報警器軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括中央處理單元、電源電路、遙控電路、防盜檢測電路、輪胎欠壓檢測電路、聲光報警和點火系統(tǒng)電源切斷電路組成。系統(tǒng)的總體電路見附錄 1。 、中央處理單元設(shè)計 AT89S51 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2 層中斷嵌套中斷， 2個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。 此外， AT89S51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟 件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 本次設(shè)計是用 89S51 單片機為核心實現(xiàn)報警控制，所以我們要先對 89S51 的各個引腳及其功能有一個全面的認識。 、 89S51 單片機的引腳功能介紹 如圖 31 所示為 89S51 單片機 40 引腳雙列直插形式，各引腳功能如下： P 0 .732P 0 .633P 0 .534P 0 .435P 0 .336P 0 .237P 0 .138P 0 .039V C C40P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728A L E / P R O G30P S E N29E A / V P P31P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .5 / M O S I6P 1 .6 / M I S O7P 1 .7 / S C K8R E S T9P 3 .0 / R X D10P 3 .1 / T X D11P 3 .2 / I N T 012P 3 .3 / I N T 113P 3 .4 / T 014P 3 .5 / T 115P 3 .6 / W R16P 3 .7 / R D17X T A L 218X T A L 119GND20A T 8 9 S 5 1 圖 31 89S51 引腳圖 1 電源和晶振： Vcc—— 運行和程序校驗時加 +5V。 第 5 頁 Vss—— 接地。 XTAL1—— 輸入到振蕩器的反相放大器。 XTAL2—— 反相放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。 當(dāng)用外部振蕩器時， XTAL2 不用， XTAL1 接收振蕩器信號。 2 控制線，共 4 根。 （ 1）輸入： RST—— 復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 EA/Vpp—— 片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。在編程時，其上施加 21V 的編程電壓。 （ 2）輸入，輸出： ALE/PROG—— 地址鎖存允許信號，輸出。用做片外存儲器訪問時，低字節(jié)地址鎖存。ALE 以 1/6 的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用做對外輸出的時鐘或用于定時。在 EPROM 編程期間，作輸入。輸入編程脈沖。 ALE 可以驅(qū)動 8個 LSTTL 負載。 （ 3）輸出： PSEN—— 片外程序存儲器選通信號，低電平有效。在從片外程序存儲器取指期間，在每個機器周期中，當(dāng) PSEN 有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上 P0 口（數(shù)據(jù)總線）。 PSEN 可以驅(qū)動 8個 LSTTL 負載。 3 I/O 口： 4 個口， 32 根 單片機 51系列共有四個 8位雙向并行 I/O通道口，分別是 P0、 P P P3，各具有特殊的電路結(jié)構(gòu)，每位均有自己的鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。這種結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)輸出時可鎖存，即輸出新的數(shù)據(jù)之前，通道口上原數(shù)據(jù)一直保持不變，但對輸入信息是不鎖存的，因此從外部輸入的信息必須保持到取數(shù)指令執(zhí)行完為止。在這四個 8位雙向并行 I/O通道口中，我們應(yīng)該選擇哪一個通道口作為輸入信號和輸出信號的端口呢？下面我們先來了解一下四個通道口的結(jié)構(gòu)。 （ 1） P0口介紹 P0口在訪問外部存儲器時， P0口既是一個真正的雙向數(shù)據(jù)總線口，又是從分時輸出 8位地址口。它包括一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩 沖器，一個輸出驅(qū)動電路和一個輸出控制電路 (2） P1口 介紹 P1 口是專門為用戶使用的 I/O 口，是準雙向口， P1 口為 8 位準雙向口，每一位均可單獨定義為輸入或輸出口。 在編程校驗期間，用做輸入低位字節(jié)地址。 P1 口可以驅(qū)動 4個LSTTL 負載。 (3） P2口介紹 P2口也是雙向口。它是供系統(tǒng)擴展時輸出高 8位地址。如果沒有系統(tǒng)擴展時，也可以作為用戶的 I/O口使用。 P2口作為外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器的地址總線的高 8位輸出口AB8AB15， P0口由 ALE選通作為地址總線的低 8位輸出口 AB0AB7。外部的程序存儲器 由 PSEN信 號選通，數(shù)據(jù)存儲器則由 WR和 RD讀寫信號選通，因為 216=64k，所以 89S51最大可外接 64kB的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器 (4） P3口介紹 第 6 頁 P3口是個雙功能口，第一功能作通用 I/O口，第二功能是作變異功能用， 為適應(yīng)引腳的第二功能的需要，增加了第二功能控制邏輯，在真正的應(yīng)用電路中，第二功能顯得更為重要。由于第二功能信號有輸入輸出兩種情況，我們分別加以說明。 P3口的輸入輸出及 P3口鎖存器、中斷、定時 /計數(shù)器、串行口和特殊功能寄存器有關(guān)，P3口的第一功能和 P1口一樣可作為輸入輸出端口，同樣具有字節(jié) 操作和位操作兩種方式，在位操作模式下，每一位均可定義為輸入或輸出。 表 31 P3口的 第二功能 端口引腳 功能特征 串行輸入口（ RXD） 串行輸出口 (TXD) 外中斷 0(INT0) 外中斷 1(INT1) 定時 /計數(shù)器 0的外部輸入口 (T0) 定時 /計數(shù)器 1的外部輸入口 (T1) 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通 (WR) 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 (RD) 現(xiàn)在我們已經(jīng)對四個 8 位雙向并行 I/O 口 有了初步的了解。根據(jù)以上的介紹我們知道只 有 P1 口是標(biāo)準的 I/O 口，所以我們選用 P0口作為數(shù)據(jù)端口， P0 口可逐位分別定義各口線為輸入或輸出線。 、 89S51 單片機的中斷系統(tǒng) 本次畢業(yè)設(shè)計的汽車多功能報警器是利用外部中斷觸發(fā)單片機中斷處理程序，以實現(xiàn)防盜報警的功能。所以，以下內(nèi)容是對 89S51 單片機的中斷系統(tǒng)的介紹。 1 中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向為處理內(nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)的程序后， CPU 繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。 2 中斷源：能產(chǎn)生中斷的外部和內(nèi)部事件。 89S51 有 5個中斷源： (1) INT0：外部中斷 0 請求，低電平有效。通過 引腳輸入。 (2) INT1：外部中斷 1 請求，低電平有效。通過 引腳輸入。 (3) T0：定時器 /計數(shù)器 0 溢出中斷請求。 (4) TI：定時器 /計數(shù)器 1 溢出中斷請求。 (5) TXD/RXD：串行口中斷請求。當(dāng)串行口完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收時，便請求中斷。 每一個中斷源都對應(yīng)一個中斷請求標(biāo)志位，它們設(shè)置在特殊功能寄存器 TCON 和 SCON中。當(dāng)這些中斷源請求中斷時，相應(yīng)的標(biāo)志分別有 TCON 和 SCON 中的相應(yīng)位來鎖存。 3 89S51 中斷系統(tǒng)有以下 4個特殊功能寄存器： （ 1） 定時器控制寄存器 TCON（用 6 位）； （ 2）串行口控制寄存器 SCON（用 2 位）； （ 3）中斷允許寄存器 IE； 第 7 頁 （ 4）中斷優(yōu)先級寄存器 IP。 其中， TCON 和 SCON 只有一部分用于中斷控制。通過對以上各特殊功能寄存器的各位進行置位或復(fù)位等操作，可實現(xiàn)各種中斷控制功能。 4中斷的響應(yīng)過程及中斷矢量地址 中斷處理過程可分為 3 個階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。 89C51 的 CPU 在每個機器周期的 S5P2 期間順序采樣每個中斷源， CPU 在下一個機器周期 S6 期間按優(yōu)先級順序查詢中斷標(biāo)志。如查詢到某個中斷標(biāo)志為 1，則將在接下來的機器周期 S1 期間按優(yōu)先級進行中斷處理。中斷系統(tǒng)通過硬件自動將相應(yīng)的中斷矢量地址裝入 PC，以便進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。表 2 既是各個中斷源對應(yīng)的中斷矢量地址。 由于 89S51 系列單片機的兩個相鄰的中斷源中斷服務(wù)程序入口地址相距只有八個單元，一般的中斷服務(wù)程序是容納不下的，通常是在相應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址中放一條常跳轉(zhuǎn)指令 LJMP，這樣就可以轉(zhuǎn)到 64KB 任何可用區(qū)域了。 表 32 中斷源及其 對應(yīng)的矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 外部中斷 0（ 0INT ） 0003H 定時器 /計數(shù)器 0（ T0） 000BH 外部中斷 1（ 1INT ） 0013H 定時器 /計數(shù)器 1（ T1） 001BH 串行口中斷（ RI、 TI） 0023H 中斷服務(wù)程序從矢量地址開始執(zhí)行，一直到返回指令 RETI 為止。 RETI 指令的操作一方面告訴中斷系統(tǒng)該中斷服務(wù)程序已執(zhí)行完畢，另一方面把原來壓入堆棧保護斷點地址從棧頂彈出，裝入程序寄存器 PC，使程序返回到被中斷的程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。 5 在編寫中斷服務(wù)程序時應(yīng)注意： （ 1）在中斷矢量地址單元處存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令（如 LJMP H），使中斷程序可靈活的安排在 64KB 程序存儲器的任何空間。 （ 2）在中斷服務(wù)程序中，用戶應(yīng)注意用軟件保護現(xiàn)場，以免中斷返回后丟失原寄存器、累加器中的信息。 （ 3）若要在執(zhí)行當(dāng)前中斷程序時禁止更高優(yōu)先級中斷，則可先用軟件關(guān)閉 CPU 中斷或禁止某中斷源中斷，在中斷返回前在開放中斷。 、定時器 /計數(shù)器 定時器 /計數(shù)器是單片機中重要部件，其工作方式靈活、編程 簡單。 89C51 單片機片內(nèi)有兩個 16位定時器 /計數(shù)器，即定時器 0（ T0）定時器 1（ T1）。它們都有定時和事件記數(shù)的功能，可用于定時控制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。 兩個 16 位定時器實際上都是 16 位加 1 計數(shù)器。其中， T0 由兩個 8位特殊功能寄存器TH0 和 TL0 構(gòu)成； T1 由 TH1 和 TL1 構(gòu)成。每個定時器都可由軟件設(shè)置為定時工作方式或計數(shù)工作方式及其他靈活多樣的可控功能方式。這些功能都由特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON所控制。 第 8 頁 設(shè)置為定時工作方式時，定時器計數(shù) 89S51 片內(nèi)振蕩器輸出的經(jīng) 12 分頻后的脈沖，即 每個機器周期使定時器（ T0 或 T1）的數(shù)值加 1 直至計滿溢出。當(dāng) 89S51 采用 12MHZ 晶振時，一個機器周期為 1us，計數(shù)頻率為 1MHZ。