【正文】 單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖“ [1]” 由圖看出，單片機內(nèi)部主要包含下列幾個部件： ? 一個 8 位 CPU； ? 一個時鐘電路； ? 4KB 程序存儲器； ? 128KB 數(shù)據(jù)存儲器； ? 兩個 16 位定時 /計數(shù)器； ? 64KB 擴展總線控制電路； ? 四個 8bit 并行 I/O 端口； ? 一個可編程串行接口； ? 五個中斷源，其中包括兩個優(yōu)先級嵌套中斷。 2 80C51 單片機內(nèi)部結(jié) 構(gòu) 圖 80C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖“ [2]” 1. CPU CPU 即中央處理器的簡稱，是單片機的核心部件，它完成各種運算和控制操作， CPU由運算器和控制器兩部分電路組成。 （ 1）運算器電路 運算器電路包括 ALU（算術(shù)邏輯單元）、 ACC（累加器）、 B 寄存器、狀態(tài)寄存器、暫存器 1 和暫存器 2 等部件，運算器的功能是進行算術(shù)運算和邏輯運算。運算電路以 ALU 為核心單元，可以完成半字節(jié)、單字節(jié)以及多字節(jié)數(shù)據(jù)的運算操作，其中包括加、減、乘、除等算術(shù)運算以及與、或 、異或、求補和循環(huán)等邏輯操作，運算結(jié)果的狀態(tài)由狀態(tài)寄存器保存。 （ 2）控制器電路 控制器電路包括程序計數(shù)器 PC、 PC 加 1 寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針 SP、緩沖器以及定時與控制電路等?？刂齐娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機各部分正常工作。程序計數(shù)器 PC 用來存放即將要執(zhí)行的指令地址，它可以完成 64K 的外部存儲器尋址，執(zhí)行指令時， PC 內(nèi)容的高 8 位經(jīng) P2 口輸出，低 8 位經(jīng) P0 口輸出。數(shù)據(jù)指針 DPTR 為 16 位數(shù)據(jù)指針，它可以對 64K 的外部數(shù)據(jù)存儲器和 I/O 口進行尋址，它的低8 位為 DPL（地址 82H），高 8 位為 DPH（地址為 83H）。堆棧指針 SP 在片內(nèi) RAM（ 128字節(jié)）中開辟棧區(qū)，并隨時跟蹤棧頂?shù)刂?，它按先進后出的原則存取數(shù)據(jù)，上電復(fù)位后，SP 指向 07H。 1. 定時器 /計數(shù)器 80C51 單片機片內(nèi)有兩個 16 位的定時 /計數(shù)器，即定時器 0 和定時器 1。它們可以用于 3 定時控制、延時以及對外部事件的計數(shù)和檢測等。 2. 存儲器 80C51 系列單片機的存儲器包括數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器，其主要特點是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間是相互獨立的，物理結(jié)構(gòu)也不相同。 80C51 有 4 個物理上相互獨立的存儲器空間：即內(nèi)、外程序存儲器和內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器。對于 8051 其芯片中共有 256 個 RAM單元，其中后 128 個單元被專用寄存器占用，只有前 128 個單元供用戶使用。 3. 并行 I/O 口 80C51 單片機共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P2 和 P3），每一條 I/O 線都能獨立地用作輸入或輸出。 P0 口為三態(tài)雙向口，能帶 8 個 TTL 門電路， P P2 和 P3 口為準雙向口，負載能力為 4 個 TTL 門電路。 4. 串行 I/O 口 80C51 單片機具有一個采用通用異步工作方式的全雙工串行 通信接口，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。它具有兩個相互獨立的接收、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器，兩個緩沖器共用一個地址（ 99H），發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出，接收緩沖器只能讀出，不能寫入。 5. 中斷控制系統(tǒng) 80C51 單片機的中斷功能較強，以滿足控制應(yīng)用的需要。 80C51 共有 5 個中斷源，即外中斷 2 個，定時 /計數(shù)中斷 2 個，串行中斷 1 個。所有中斷分為高級和低級兩個中斷優(yōu)先級。 6. 時鐘電路 80C51 芯片內(nèi)部有時鐘電路，但晶體振蕩器和微調(diào)電容必須外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，振蕩器的頻率范圍為 ～ 12MHz，典型取值為 6MHz。 7. 總線 以上所有組成部分都是通過總線連接起來，從而構(gòu)成一個完整的單片機。系統(tǒng)的地址信號、數(shù)據(jù)信號和控制信號都是通過總線傳送的，總線結(jié)構(gòu)減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。 80C51 引腳介紹 圖 80C51 引腳圖“ [3]” VCC：供電電壓 GND：接地 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外 部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為 4 數(shù)據(jù) /地址的第八位。在編程時， P0 口作為原碼輸入口，當進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳 被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這 是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時當 8051通電，時鐘電路開始工作，在 RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指鐘寫入 07H，其它專用寄存器被清“ 0”。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存 地址的地位字節(jié)。在編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入 和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 芯片擦除：整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， 80C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持 兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止“ [4]”。 5 設(shè)計中所編譯的相關(guān)程序 及系統(tǒng)框圖 延時子程序： // //延時子程序 (Delay(2)約為延時 1us) // void Delay(long int milliseconds) { long int i。 long int j。 j =milliseconds。 for(i = 0。 i j。 i ++) { } return。 } 系統(tǒng)時鐘初始化設(shè)置： // //系統(tǒng)時鐘初始化設(shè)置 // void SYSCLK_Init (void) { int i。 // Delay counter OSCXCN = 0x27。 // start external oscillator with crystal for (i=0。 i 256。 i++) 。 // XTLVLD blanking interval (1ms) OSCICN = 0x88。 // select external oscillator as SYSCLK source and enable missing clock detector return。 } // //看門狗初始化設(shè)置 // void WATCH_Dog () { WDTCN = 0xde。 WDTCN = 0xad。 DS18B20 芯片 80C51 單片機 數(shù)碼管 6 return。 } 單片機 I/O 口初始化設(shè)置： // //單片機 I/O 口初始化設(shè)置 // void PORT_Init () { XBR0 = 0x04。 //TX0 和 RX0 連到 和 XBR1 = 0x00。 XBR2 = 0x40。 P0MDOUT|=0xff。 P1MDOUT|=0xfd。 //設(shè)置 為輸入 P2MDOUT|=0xff。 P3MDOUT|=0xff。 P74OUT|=0xff。 return。 } ACC 位定義： // //ACC 位定義 // sbit ACC_0 =ACC^0。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_1 =ACC^1。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_2 =ACC^2。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_3 =ACC^3。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_4 =ACC^4。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_5 =ACC^5。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_6 =ACC^6。 //數(shù)據(jù)位 sbit ACC_7 =ACC^7。 //數(shù)據(jù)位 7 第二章 DS18B20