【正文】 許，其后 中斷的禁止或允許由各類中斷自行設(shè)置。中斷控制是通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)的，但須進(jìn)行軟件設(shè)置。當(dāng) 12 計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，表明定時(shí)時(shí)間到計(jì)數(shù)值滿，這時(shí)內(nèi)部電路就產(chǎn)生中斷請(qǐng)求 。 8051 單片機(jī) 的 中斷系統(tǒng) 8051 單片機(jī)中斷系統(tǒng)共有 6個(gè)中斷源，即 2 個(gè)外部中斷， 2 個(gè)定時(shí)器中斷和2個(gè)串行中斷 。當(dāng)對(duì) P0 口進(jìn)行寫操作時(shí)，由鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成數(shù)據(jù)輸出通路。只要保證 RESET 為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路如圖 （ a），（ b）所示。 上電復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作 ， 其主要紅能是把程序計(jì)數(shù)器 PC 內(nèi)容初始化為0000H，也就是使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序，同時(shí) 使 CPU 和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作 。 單片機(jī)執(zhí)行任何一條指令時(shí)都可以分為取指令階段和執(zhí)行指令階段 。 3) 指令周期 指令周期是最大的時(shí)序定時(shí)單位 , 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期。由于一個(gè)狀態(tài)又包括兩個(gè)節(jié)拍，因此，一個(gè)機(jī)器周期總共有 12 個(gè)節(jié)拍，分別記作 S1P S1P ? 、 S6P2。振蕩脈沖經(jīng)過(guò)二分頻后，就是單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)的周期，其定義為狀態(tài)（用 S 表示）。 1XTAL 1XTAL 2C 1C 2晶振8051至內(nèi)部時(shí)鐘電路 圖 時(shí)鐘振蕩 電路 2. 時(shí)序 時(shí)序是用定時(shí)單位來(lái)說(shuō)明的。 時(shí)鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過(guò)觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 ④ P3 口（ 10腳至 17 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口， 作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。 ② P1 口（ 1腳至 8腳）：是準(zhǔn)雙向 8位 I/O口。 ③ PSEN（ 29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。 8 VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。在單片機(jī)內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。 （ 1） 主 電源引腳 VCC 和 VSS： VCC—— （ 40 腳）接 +5V 電壓； VSS—— （ 20腳）接地。系統(tǒng)允許的晶振頻率一般為 6 MHz 和 12 MHz。 8051 共有 5個(gè)中斷源，即外中斷兩個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)口的每一位均可作為雙向的 I/O 端口使用。 5) 并行 I/O 口 8051 共有 4個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入 /輸出。這 40 個(gè)單元被均勻地分為 5段，作為 5 個(gè)中斷源的中斷地址區(qū)。 6 3) 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部 ROM） 8051 共有 4 KB 掩膜 ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格，因此，稱之為程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱內(nèi)部 ROM。因這些寄存器 的功能已作專門規(guī)定，故稱之為專用寄存器（ Special Function Register），也可稱為特殊功能寄存器 SFR 區(qū)。首先從程序 存儲(chǔ)器讀出指令，送指令寄存器保存；然后送指令譯碼器進(jìn)行譯碼，譯碼結(jié)果送定時(shí)控制電路，有定時(shí)控制邏輯 產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)；再送到系統(tǒng)的各個(gè)部件去控制相應(yīng)的操作。 8051 單片機(jī)的基本組成 1) 中央處理器（ CPU） 中央處理器是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。 電源8 0 5 18 1 5 5流 水 燈按 鍵 掃 描 3 圖 系統(tǒng)框 圖 基本功能簡(jiǎn)介 本文將用單片機(jī) 8051 和外圍接口 815發(fā)光二極管、晶振、復(fù)位、電源等電路以及必要的軟件組成的以 8051 為核心，輔以簡(jiǎn)單的設(shè)備和必要的電路，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)易的流水燈，并編寫簡(jiǎn)單的程序，使其能夠自動(dòng)工作 系統(tǒng)程序 本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)程序流程圖如下圖所示 4 開(kāi) 始初 始 化 定 時(shí) 器 T 1 方 式 一 ， 5 0 M S 定 時(shí)8 1 5 5 初 始 化模 0 ； A 口 、 B 口 為 輸 出 ； C 口為 輸 入L E D 顯 示 初 始狀 態(tài)鍵 盤 掃 描 程 序是 否 有 鍵 按 下T 1 中 斷L E D 流 水 燈顯 示YY按 鍵 識(shí) 別數(shù) 據(jù) 處 理NN 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 5 第 2 章 8051 單片機(jī)原理分析及硬件電路 8051 單片機(jī)原理簡(jiǎn)述 MCS51 單片機(jī)的典型芯片是 803 805 8751。而且流水燈向多方面發(fā)展，可加工成藝術(shù)品供欣賞，可接在剎車電路，大燈電路，電源電路，產(chǎn)生 絢麗燦爛的流水效果。 2 學(xué)習(xí)單片機(jī)，接觸到的第一個(gè)例子幾乎都是流水燈。 前 言 隨著電子技術(shù)的日益進(jìn)步，微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。現(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。 28 1 摘 要 二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代，即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。 21 按鍵掃描 16 I/O口的工作方式 16 作擴(kuò)展 I/O 口使用 13 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的定時(shí)功能 11 8051 單片機(jī)的并行 I/O 口 6 8051 單片機(jī)的基本組成 4 基本功能簡(jiǎn)介 4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 3 第 1 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 15 作片外 RAM 使用 18 定時(shí) /計(jì)數(shù)器使用 21 LED顯示 26 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 不過(guò)，這種電腦，通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱 PC 機(jī)。顧名思義 ，這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。其發(fā)展之一就是將微處理器及其外圍芯片，如程序存儲(chǔ)器、并行、串行 I/O 口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、中斷控制器及其它控制部件集成在一個(gè)芯片之中，制成單片機(jī)。我想不僅僅是因?yàn)檫@個(gè)例子比較典型吧。相信不久的將來(lái)它會(huì)發(fā)展到更寬的領(lǐng)域去。 8051 內(nèi)部有 4 KB ROM， 8751內(nèi)部有 4KB EPROM， 8031 內(nèi)部無(wú) ROM；除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。 有運(yùn)算電路和控制電路，其中控制電路是單片機(jī)的指揮控制部件，保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)的工作。這就是執(zhí)行一條指令的全過(guò)程，而執(zhí)行程序就是不斷地重復(fù)這一過(guò)程。 但高 128 單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是低 128 單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。 它的片內(nèi) ROM地址為 0000H～ 0FFFH（ 4KB），它的片外 ROM 最大容量可為 0000H～ FFFFH。中斷響應(yīng)后，按中斷種類，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序，因此在中斷地址區(qū)中理應(yīng)存放中斷服務(wù)程序。 每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。 6) 串行口 MCS51 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。 從上述內(nèi)容可以看出， MCS51 雖然是一個(gè)單片機(jī)芯片，但作為計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實(shí)際上它已是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了。 （ 2） 外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2： XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個(gè)引腳。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳接外部振 蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端 。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍（ 5177。 ④ EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。 值得強(qiáng)調(diào)的是， P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。一般地，電容 C1 和 C2 取 30 pF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～12 MHz。 MCS51 的時(shí)序定時(shí)單位共有 4個(gè)，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。 這樣，一個(gè)狀態(tài)就包含兩個(gè)節(jié)拍，具前半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫節(jié)拍 1（ P1），后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫節(jié)拍 2(P2）。由于一個(gè)機(jī)器周期共有 12 個(gè)振蕩脈沖周期 , 因此機(jī)器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。它一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成。 ALE 引腳上出現(xiàn)的信號(hào)是周期性的，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高電平。 8051 單片機(jī)采用兩種復(fù)位方式：一種是加電自動(dòng)復(fù)位，另一種為開(kāi)關(guān)復(fù)位。圖 （ a）為上電復(fù)位電路，它是 通過(guò)外部復(fù)位電路的 電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (a) 上電復(fù)位電路 ， (b) 按鍵復(fù)位電路 MCS 51VCCVCCRESETVSS22 ? F1 k ?MCS 51VCCVCCRESETVSS22 ? FRESETR 1R 2 ( a ) ( b )200 ? 圖 單片機(jī)常見(jiàn)的復(fù)位電路； 8051 單片機(jī)的并行 I/O口 1. P0 口 8位雙向口線，其第一功能是作為通用的 I/O 口， CPU 在傳送輸入/輸出數(shù)據(jù)時(shí)。由于通路中已有輸出鎖存器，因此數(shù)據(jù)輸出時(shí)可以與外設(shè)直接連接，而不需再加數(shù)據(jù)鎖存電路 。本文采用的是定時(shí)器中斷。 中斷控制是指提供給用戶使用的中斷 控制手段。 1) 中斷允許控制寄存器 IE 該寄存器用于控制是否允許使用中斷。 ET1：定時(shí)器中斷允許控制位。本設(shè)計(jì)中，只有當(dāng) EA=1 時(shí)，開(kāi)放中斷系統(tǒng)，這時(shí)才能由定時(shí)器中斷控制位控制定時(shí)器中斷的允許與禁止。當(dāng)計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)溢出時(shí)，相應(yīng)的溢出標(biāo)志位由硬件置 1，并自動(dòng)產(chǎn)生定時(shí)中斷請(qǐng) 求。此 13 單片機(jī)采用 12MHz 晶振，則計(jì)數(shù)頻率為 1MHz，即每微秒計(jì)數(shù)器 加 1。我們來(lái)了解前兩個(gè)寄存器?？刂朴?jì)數(shù)啟停只需用軟件方法使其置 1 或清 0 即可。 8155 和單片機(jī)的接口非常簡(jiǎn)單，目前被廣泛應(yīng)用。171。171。171。 ? ALE：地址鎖存線，高電平有效。 ? IO/M： RAM 或 I/O 口的選擇線。當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)擴(kuò)展片外 RAM 芯片時(shí)，要注意二者的統(tǒng)一編址。 1) 命 令 /狀態(tài)寄存器 ? 和接口芯片 8255 一樣，芯片 8155 I/O 口的工作方式的確定也是通過(guò)對(duì)8155 的命令寄存器寫入控制字來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 狀態(tài)字的各位定義如下圖所示。 1: 允許B 口中斷請(qǐng)求標(biāo)志： 0: 無(wú)。 2) 定時(shí) 器高、低 8 位寄存器 ： 關(guān)于 定時(shí) /計(jì)數(shù)器高、低 8 位寄存器的使用，我們將在后面講到定時(shí)器使用時(shí)再作介紹。方式 3 時(shí)， A 口為選通 I/O 方式，由C 口的低三位作聯(lián)絡(luò)線，其余位作 I/O 線； B 口為基本 I/O 方式。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器使用 8155 的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器是一個(gè) 14 位的減法計(jì)數(shù)器，在 TIMERIN 端輸入 17 計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)滿時(shí)由 TIMEROUT 輸出脈沖或方波，輸出方式由定時(shí)器高 8 位寄存器中的 M M1 兩位 來(lái)決定。 8051 并行擴(kuò)展總線 18 雖然系統(tǒng)擴(kuò)展需要地址總線和數(shù)據(jù)總線，但在單片機(jī)芯片上并沒(méi)有為此提供專用的地址引腳和數(shù)據(jù)引腳，實(shí)際擴(kuò)展時(shí)都是由 I/O口線