【正文】 外設之間的通信，該并行口功能較強，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。 中斷控制系統： 80C196 有五個中斷源，既外部中斷兩個，定時計數中斷兩個，串行中斷一個，全部的中斷分為高和低的兩個輸出級。 80C196 的引腳圖 圖 12 80C196 引腳圖 80C196 的制作工藝為 HMOS，采用 40 管腳雙列直插 DIP 封裝，引腳說明如下： VCC（ 40 引腳 ）正常運行時提供電源。 VSS（ 20 引腳）接地。 畢業(yè)設計正文 第 4頁 黑龍江大學 印制 XTAL1（ 19 引腳）在單片機內部，它是一個反向放大器的輸入端，該放大器構成了片內的震蕩器，可以提供單片機的時鐘信號，該引腳也是可以接外部的晶振的一個引腳，如采用外部振蕩器時，對于 8031 而言此引腳應該接地。 XTAL2（ 18 引腳）在內部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當采用外部振蕩器時， 對 MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號，即把該信號直接接到內部時鐘的輸入端。 RST/VPD（ 9 引腳）在振蕩器運行時，在此引腳加上兩個機器周期的電平將單片機復位，復位后應使 此引腳電平保持不高于 8031 正常工作。在掉電時，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM 數據不丟失，當 BVCC 低于規(guī)定的值時，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內時， VPD 就向內部數據存儲器提供備用電源。 ALE/PROG（ 30 引腳）當 8031 訪問外部存儲器時，包括數據存儲器和程序存儲器， ALE9 地址鎖存允許 0 輸入的脈沖的下沿用于鎖存 16 位地址的低 8 位，在不訪問外部存儲器的時候， ALE 仍有兩個周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的1/6，在訪問外存儲器的是候，在兩個周期中， ALE 只出現一次， ALE 斷可驅動 8 個LS TTL 負載，對于有片內 EPROM 的而言，在 EPROM 編程期間，此腳用于輸入編程脈沖 PROG。 （ 29 引腳）此腳輸出為 單片機內訪問外部程序存儲器的讀選通信號，在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個周期有效，在此期間，每當訪問外部存儲器時，兩個有效的 PSEN 非將不再出現，同樣這個引腳可驅動 8 個 LSTTL 負載。 /VPP（ 31 引腳）當 保持高電平時，單片機訪問內部存儲器，當 PC 值超過0FFFH 時，將自動轉向片外存儲器。當 保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，對 8031 而言，此腳必 須接地。 P0， P1， P2， P3： 8031 有四個并行口，在這四個并行口中，可以在任何一個輸出數據，又可以從它們那得到數據，故它們都是雙向的，每一個 I/O 口內部都有一個8 位數據輸出鎖存器和一個 8 位數據輸入緩沖器，各成為 SFR 中的一個，因此 CPU畢業(yè)設計正文 第 5頁 黑龍江大學 印制 數據從并行 I/O 口輸出時可以得到鎖存，數據輸入時可以得到緩沖，但他們在功能和用途上的差異很大， P0 和 P2 口內部均有個受控制器控制的二選一選擇電路，故它們除可以用做通用 I/O 口以外還具有特殊的功能， P0 口通常用做通用 I/O 口為 CPU傳送數據， P2 口除了可以用做通用口以外， 還具有第一功能，除 P0 口以外其余三個都是準雙向口。 80C196 有一個全雙工串行口，這個串行口既可以在程序下把 CPU的 8 位并行數據變成串行數據一位一位的從發(fā)送數據線發(fā)送出去，也可以把串行數據接受進來變成并行數據給 CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨進行也可以同時進行。 80C196 的 串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用 做串行數據接收線，串行接口的電路結構還包括了串行口控制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器 PCON 和串行緩沖寄存器 SBUF，他們都屬于 SFR， PCON 和 SCON 用于設置串行 口工作方式和確定數據發(fā)送和接收， SBUF 用于存放欲發(fā)送的數據起到緩沖的作用。 80C196 程序存儲器 MCS51 系列單片機的內部 ROM 是不同的， 8051 有 4K的 ROM，而 8751 則是4K 光可擦寫 EPROM，而我們所采用的 8031 則沒有片內的 ROM，但是無論那種型號的芯片都可以在片外擴展多達 64K 的片外程序存儲器，外部程序存儲器擴展的大小以滿足系統要求即可，或有特殊要求或為了以后升級方便采用大容量的片外程序存儲器。當外接程序存儲器的時候，單片機通過 P2 口和 P0 口輸出 16 位的地址，即可尋址的外部程序存 儲器單元的地址，使用 ALE 作為低 8 位地址鎖存器信號，再由P0 口讀回指令的代碼，用 PSEN 非作為外部程序存儲器的選通信號。 單片機有一個程序計數器 PC，它始終存著 CPU要讀取的機器碼的所在地址，單片機工作時， PC 自動加一，此時程序開始順序執(zhí)行，因為單片機程序 訪問空間是 64K，故需要 16 條地址線，當 接“ 0”則 8031 在片外程序存儲器中讀取指令，此時片外程序存儲器從 0000H 開始編址，因為 8031 無片內程序存儲器，故在此系統中 必須接地使 CPU到外部 ROM 中去尋址。 畢業(yè)設計正文 第 6頁 黑龍江大學 印制 在程序存儲器中有六個單元有特定的含義： 0000H 單元：單片機復位后， PC=0000H 即從此處開始執(zhí)行指令。 0003H 單元：外部中斷 0 入口地址。 000BH 單元：定時器 0 溢出中斷入口地址。 0013H 單元：外部中斷 1 入口地址。 001BH 單元：定時器溢出中斷入口地址。 0023H 單元：串行口中斷入口地址。 使用時常在這些入口外安放一條絕對跳轉指令，使程序跳轉到擁護安排的中斷處理程序的起始地址，或從 0000H 外執(zhí)行一跳轉指令，跳轉到用戶設計的初始程序入口。 數據存儲器 數據存儲器用于存放運算中間的結果、數據暫存、緩沖、標志位、待測程序等功能 。 片內的 128B 的 RAM 地址為 00H～ 7FH，供用戶做 RAM 用，但是在這中間的前 32 單元， 00H～ 1FH 即引用地址尋址做用戶 RAM 用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四組，每組由 8 個單元組成通用寄存器 R0～ R7，任何時候都由其中一組作為當前工作寄存器，通過 RS0， RS1 的內容來決定選擇哪一個工作寄存器。 低 128 字節(jié)中的 20H～ 2FH 共 16 字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共 128 個位地址， 30H～ 7FH 共 80 個單元為用戶 RAM 區(qū)，作堆?；驍祿彌_用，片內 RAM 不夠用時，須擴展片外數據存儲器。此時單片機通過 P2 口和 P0 口選出 6 位地址，使用ALE 作低 8 位的鎖存信號，再由 P0 口寫入或讀出數據。寫時用 ，讀時用 做外部數據存儲器的選通信號 畢業(yè)設計正文 第 7頁 黑龍江大學 印制 特殊功能寄存器 SFR 80C196 有 21 個專用寄存器，他們是用來管理 CPU和 I/O 口以及內部邏輯部件的，在指令中專用寄存器是以存儲單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時都做專用寄存器用，它們的地址是與片內 RAM 的地址相連的。下面就專用寄存器作以簡單的介紹： 累加器 A：在絕大多數情況下它參與運算的一方并存放運算的結果。 寄存器 B：進行乘除運算時，寄存器 B 有特定的用途，在乘時存放 一個乘數以及積的最高位， A 中存放另一個乘數以及積的低位。除法時， B 中存放除數及余數，而在 A 中存放被除數和商，其他情況可作為普通寄存器用。 堆棧指針 SP：在子程序調用或中斷時，用來暫存數據和地址，它按先進后出的原則存儲數據，它是一個八位寄存器它指出堆棧頂部在片內 RAM 中的位置，系統復位后， SP 變成 07H，使堆棧從 00 單元開始。； 數據指針 DPTR：由兩個字節(jié)組成， DPH 字地址由 83H， DPL 由 82H，存放一個 16 位的二進制數做地址用。 程序狀態(tài)字 PSW：七位用來表征各種標志，另一位無意義。 C AC FO RS1 RS0 OV P C：進位標志位，用于表示加減運算時最高位有無進位和借位，在加法運算中，若累加器最高位有進位則 CY=1，否則 CY=0，在減法時則有借位 CY=1，否則 CY=0，在執(zhí)行算術邏輯運算時可以被硬件或軟件置位或清除， CPU在進行移位操作也會影響該位。 AC：當進行加法或減法運算時并產生由低四位向高四位的進位或借位時， AC置 1，否則清 0。若 AC=0 時則在加減過程中 A3 沒有向 A4 進位或借位，否則正好畢業(yè)設計正文 第 8頁 黑龍江大學 印制 相反。 F0： F0 常不是由機器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據 程序的需要進行設置的，這個位一經確定就可通過軟件測試來決定用戶程序的流向。 RS1， RS0： 8031 有四個 8 位工作寄存器 R0～ R7，用戶可以改變 RS1 和 RS0 的狀態(tài)來決定 R0～ R7 的物理地址。 OV：用以指示運算是否發(fā)生溢出，由機器執(zhí)行指令自動形成，若機器在執(zhí)行指令過程中累加器 A 超過 8 位，則 OV=1 否則為 0。 P：用來來表示累加器 A 中的值為 1 的二進制位的奇偶數，若‘ 1’的個數為奇數 P=1，為偶數 P=0。在串行通信中常用奇偶校驗數據傳輸結果的正確性。 工作方式 它的工作方式可以分做復位，掉電和低功耗方 式等。 一、 復位方式 當 MCS5l 系列單片機的復位引腳 RST(全稱 RESET)出現 2 個機器周期以上的高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。 根據應用的要求，復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。上電復位要求接通電源后，自動實現復位操作。常用的上電復位電路如圖 (13a)中左圖所示。圖中電容 C1 和電阻 R1 對電源十 5V來說構成微分電路。上電后，保持RST 一段高電平時間，由于單片機內的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1，也能達到上電復位的操作功能， 如圖 (13a)中 所示。 上電或開關復位要求電源接通后，單片機自動復位，并且在單片機運行期間，用開關操作也能使單片機復位。常用的上電或開關復位電路如圖 (13b)所示。上電后，由于電容 C3 的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。當單片機已在運行當中時，按下復位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時間的高電平，從而實現上電或開關復位的操作。 畢業(yè)設計正文 第 9頁 黑龍江大學 印制 根據實際操作的經驗，下面給出這兩種復位電路的電容、電阻參考值。 圖 13 單片機的復位電路 圖 (116a)中： Cl＝ 1030uF， R1＝ 1kO 圖 (116b)中： C：＝ 1uF， Rl＝ lkO， R2＝ 10kO 二、掉電和低功耗方式 人們往往在程序運行中系統發(fā)生掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的數據內容丟失，使人們丟失珍貴的數據而束手無策， 80C196 有掉電保護，是先把有用的數據保存，再用備用電源進行供電。 存儲器的設計 在 80C196 芯片的外圍電路中必須對其進行程序存儲器的