【正文】 外設(shè)之間的通信，該并行口功能較強(qiáng)，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(tǒng)： 80C196 有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。 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(yùn)行時(shí)提供電源。 VSS（ 20 引腳）接地。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 4頁 黑龍江大學(xué) 印制 XTAL1（ 19 引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是可以接外部的晶振的一個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)于 8031 而言此引腳應(yīng)該接地。 XTAL2（ 18 引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)， 對(duì) MCS51 系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入端。 RST/VPD（ 9 引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單片機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使 此引腳電平保持不高于 8031 正常工作。在掉電時(shí)，此引腳接備用電源 VDD，以保持 RAM 數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng) BVCC 低于規(guī)定的值時(shí)，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)， VPD 就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。 ALE/PROG（ 30 引腳）當(dāng) 8031 訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)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(chǔ)器的時(shí)候， ALE 仍有兩個(gè)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(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中， ALE 只出現(xiàn)一次， ALE 斷可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)LS TTL 負(fù)載，對(duì)于有片內(nèi) 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(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間， PSEN 非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，兩個(gè)有效的 PSEN 非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 /VPP（ 31 引腳）當(dāng) 保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng) PC 值超過0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng) 保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器，對(duì) 8031 而言，此腳必 須接地。 P0， P1， P2， P3： 8031 有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都是雙向的，每一個(gè) I/O 口內(nèi)部都有一個(gè)8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為 SFR 中的一個(gè)，因此 CPU畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 5頁 黑龍江大學(xué) 印制 數(shù)據(jù)從并行 I/O 口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們?cè)诠δ芎陀猛旧系牟町惡艽螅?P0 和 P2 口內(nèi)部均有個(gè)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(shù)據(jù)， 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(gè)都是準(zhǔn)雙向口。 80C196 有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把 CPU的 8 位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來變成并行數(shù)據(jù)給 CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)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(shù)據(jù)接收線，串行接口的電路結(jié)構(gòu)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(shè)置串行 口工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， SBUF 用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。 80C196 程序存儲(chǔ)器 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)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(nèi)的 ROM，但是無論那種型號(hào)的芯片都可以在片外擴(kuò)展多達(dá) 64K 的片外程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的大小以滿足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或?yàn)榱艘院笊?jí)方便采用大容量的片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)外接程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，單片機(jī)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(chǔ)器單元的地址，使用 ALE 作為低 8 位地址鎖存器信號(hào)，再由P0 口讀回指令的代碼，用 PSEN 非作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器 PC，它始終存著 CPU要讀取的機(jī)器碼的所在地址，單片機(jī)工作時(shí)， PC 自動(dòng)加一，此時(shí)程序開始順序執(zhí)行，因?yàn)閱纹瑱C(jī)程序 訪問空間是 64K，故需要 16 條地址線，當(dāng) 接“ 0”則 8031 在片外程序存儲(chǔ)器中讀取指令，此時(shí)片外程序存儲(chǔ)器從 0000H 開始編址，因?yàn)?8031 無片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，故在此系統(tǒng)中 必須接地使 CPU到外部 ROM 中去尋址。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 6頁 黑龍江大學(xué) 印制 在程序存儲(chǔ)器中有六個(gè)單元有特定的含義： 0000H 單元：單片機(jī)復(fù)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(shí)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(shí)器溢出中斷入口地址。 0023H 單元：串行口中斷入口地址。 使用時(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)安排的中斷處理程序的起始地址，或從 0000H 外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)計(jì)的初始程序入口。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測程序等功能 。 片內(nèi)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(gè)單元組成通用寄存器 R0～ R7，任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作寄存器，通過 RS0， RS1 的內(nèi)容來決定選擇哪一個(gè)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(gè)位地址， 30H～ 7FH 共 80 個(gè)單元為用戶 RAM 區(qū)，作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi) RAM 不夠用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)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(hào)，再由 P0 口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時(shí)用 ，讀時(shí)用 做外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 7頁 黑龍江大學(xué) 印制 特殊功能寄存器 SFR 80C196 有 21 個(gè)專用寄存器，他們是用來管理 CPU和 I/O 口以及內(nèi)部邏輯部件的，在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) 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(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。 寄存器 B：進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器 B 有特定的用途，在乘時(shí)存放 一個(gè)乘數(shù)以及積的最高位， A 中存放另一個(gè)乘數(shù)以及積的低位。除法時(shí)， B 中存放除數(shù)及余數(shù)，而在 A 中存放被除數(shù)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(diào)用或中斷時(shí)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi) RAM 中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后， SP 變成 07H，使堆棧從 00 單元開始。； 數(shù)據(jù)指針 DPTR：由兩個(gè)字節(jié)組成， DPH 字地址由 83H， DPL 由 82H，存放一個(gè) 16 位的二進(jìn)制數(shù)做地址用。 程序狀態(tài)字 PSW：七位用來表征各種標(biāo)志，另一位無意義。 C AC FO RS1 RS0 OV P C：進(jìn)位標(biāo)志位，用于表示加減運(yùn)算時(shí)最高位有無進(jìn)位和借位，在加法運(yùn)算中，若累加器最高位有進(jìn)位則 CY=1，否則 CY=0，在減法時(shí)則有借位 CY=1，否則 CY=0，在執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算時(shí)可以被硬件或軟件置位或清除， CPU在進(jìn)行移位操作也會(huì)影響該位。 AC：當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時(shí)， AC置 1，否則清 0。若 AC=0 時(shí)則在加減過程中 A3 沒有向 A4 進(jìn)位或借位，否則正好畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 8頁 黑龍江大學(xué) 印制 相反。 F0： F0 常不是由機(jī)器來指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù) 程序的需要進(jìn)行設(shè)置的，這個(gè)位一經(jīng)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(gè) 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(yùn)算是否發(fā)生溢出，由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成，若機(jī)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(jìn)制位的奇偶數(shù)，若‘ 1’的個(gè)數(shù)為奇數(shù) P=1，為偶數(shù) P=0。在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果的正確性。 工作方式 它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方 式等。 一、 復(fù)位方式 當(dāng) MCS5l 系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱 RESET)出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖 (13a)中左圖所示。圖中電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源十 5V來說構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻 R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能， 如圖 (13a)中 所示。 上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開關(guān)復(fù)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(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵 K 后松開，也能使 RST 為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文 第 9頁 黑龍江大學(xué) 印制 根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。 圖 13 單片機(jī)的復(fù)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(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障，使 RAM 和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無策， 80C196 有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存，再用備用電源進(jìn)行供電。 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì) 在 80C196 芯片的外圍電路中必須對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的