【正文】 /計(jì)數(shù)器 出于控制應(yīng)用的需要， 80C51 共有兩個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制。 MCS51 單片機(jī)是有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。 80C51 共有 5 個(gè)中斷源，即外中斷 2 個(gè)，定時(shí) /計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)，串行中斷 1 個(gè)。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，典型頻率為 12MHz。 一、 引腳排列及功能 80C51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片 ,引腳排列請(qǐng)參見下頁(yè)圖 輸入 /輸出口線 ～ P0 口 8位雙向口線； ～ P1 口 8位雙向口線； ～ P2 口 8位雙向口線； ～ P3 口 8位雙向口線； ALE 地址鎖存控制信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí) , ALE 用于控制把 P0 口輸出的低8 位地址送入鎖存器鎖存起來(lái) ,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。 RST 復(fù)位信號(hào) 當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期以上高 電平時(shí)即位有效 ,用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。 如何解決這一矛盾 ?復(fù)用是唯一可行的辦法 ,即給一些信號(hào)引腳賦予雙重功能。 3. P3 口線的情況卻有所不同 ,它的第二功能信號(hào)都是單片機(jī)的重要控制信號(hào)。 從邏輯上分， MCS51 單片 機(jī)有片內(nèi)外統(tǒng)一的程序存儲(chǔ)器地址空間、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 3 個(gè)存儲(chǔ)器地址空間。目前很多廠家的單片機(jī)內(nèi)部 ROM 容量能夠滿足使用需求，通常沒(méi)有必要再進(jìn)行外部 ROM 的擴(kuò)展。 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，一般情況下 8 個(gè)單元難以存下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序，通常從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過(guò)中斷地址區(qū)轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)首先充分利用內(nèi)部存儲(chǔ)器，從使用角度講，內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)和 地址分配是十分重要的。對(duì)于那些需要進(jìn)行位操作的數(shù)據(jù)，可以存放到這個(gè)區(qū)域。 3. 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器（ SFR）的地址范圍為 80H～ FFH。用于 CPU PSW 便是典型一例。 三、時(shí)鐘電路和工作時(shí)序 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。本系統(tǒng) 12 采用上電復(fù)位方式。使用中斷系統(tǒng)可有效的改善計(jì)算機(jī)性能，主要表現(xiàn)如下： （ 1）有效的解決了快速 CPU 與慢速外設(shè)之間的矛盾可使 CPU 與外設(shè)并行工作，大大提高了工作效率。 中斷的優(yōu)先級(jí)：如果在執(zhí)行主程序時(shí)只有一個(gè)中斷請(qǐng)求源請(qǐng)求中斷，而這時(shí) CPU又是對(duì)中斷開放的那么這個(gè)中斷立即得到響應(yīng)。 中斷的條件：?jiǎn)纹瑱C(jī)響應(yīng)中斷的條件為中斷源有請(qǐng)求（中斷允許寄存器 IE相應(yīng)位置 1），且 CPU 開中斷（即 IE=1）。否則，將丟棄中斷查詢的結(jié)果。各中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址如下： 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時(shí)器 T0中斷 000BH 外部中斷 1 0013H 定時(shí)器 T1中斷 001BH 串行口中斷 0023H CPU 從上面相應(yīng)的地址開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序直到遇到 1條 RETI 指令為止。 中斷響應(yīng)的時(shí)間：所謂中斷響應(yīng)時(shí)間是指從中斷請(qǐng)求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口所需要的機(jī)器周期，中斷響應(yīng)最短需要 3 個(gè)機(jī)器周期（ 1 條長(zhǎng)調(diào)用指令需 2 個(gè)機(jī)器周期，加上查詢的 1 個(gè)機(jī)器周期）。在這一觸發(fā)方式中，中斷源必須持續(xù)請(qǐng)求，一直到中斷產(chǎn)生為止。 由于外部中斷源在每個(gè)機(jī)器周期被采樣 1次，所以輸入的高電平或低電平必須保持 12 個(gè)振蕩周期，以保證能被采樣到。按照單片機(jī)的特點(diǎn)， 其 應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng) 用兩個(gè)方面 。如一般溫度控制、液面控制、簡(jiǎn)單生產(chǎn)線順序控制等。 3. 機(jī)電一體化產(chǎn)品。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，特別是在較大型的工業(yè)測(cè)、控制系統(tǒng)中，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理加之單片機(jī)與主機(jī)的并行工作，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 并行多機(jī)控 制系統(tǒng)。目前單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要是分布式測(cè)、控系統(tǒng)、單片機(jī)主要用 于系統(tǒng)中的通信控制，以及構(gòu)成各測(cè)、控用子級(jí)系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)我采用 GY50 三軸陀 螺儀作為角速度傳感器，用來(lái)采集 共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示器 既然用到顯示就不得不談一下共陽(yáng)極 LED 數(shù)碼顯示器 。 把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極，使用時(shí)公共陽(yáng)極 LED 接 +5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過(guò)電阻與輸入端相連。放大器作為反饋組件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激震蕩器。 上述就能讓單片機(jī)正常工作的最小系統(tǒng)，就本次畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，因?yàn)橐蟊仨氝_(dá)到四位 LED 顯示，所以就得考慮外部電路的可行性。由上圖的電路我們可以看出5V 的電源通過(guò) VT R9 接單片機(jī)的 口， 口由軟件置 0也就是說(shuō)該口是低電平，形成了通路。這里談一下在軟件里如何送顯示，可以用 MOVC 這條指令進(jìn)行。這樣就可以保證讀數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。調(diào)試時(shí)設(shè)置一些寄存器的值，讓程序單步執(zhí)行，看所用寄存器的變化狀態(tài)是否符合要求，不符合則修改直到成功為止。在做的過(guò)程中必須對(duì)單片機(jī)的硬件和軟件知識(shí)有充分的了解和熟知，才能設(shè)計(jì)的時(shí)候條理清晰、理論與實(shí)踐相結(jié)合。 特別是自 己開始編寫簡(jiǎn)單的程序時(shí)都不是太熟悉，這時(shí)應(yīng)該理論學(xué)習(xí)和工作實(shí)際緊密結(jié)合起來(lái)，互相參照，可以取得事半功倍的效果。在這樣理論與實(shí)踐互動(dòng)過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)，對(duì)以后的工作和學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)都是有益而無(wú)害的。雖說(shuō)萬(wàn)事開頭難，但是只要我們多多研究多多向老師同學(xué)請(qǐng)教，再難的事情也會(huì)迎刃而解的。 在此我特別感謝班主任給我的指導(dǎo)， 感謝老師給我這樣的機(jī)會(huì)鍛煉。雖然這個(gè)課題還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。在整個(gè)課題開發(fā)過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響 。一個(gè)人是很難做到的， 只有大家在一起研究討論才能完成。如果實(shí)在搞不定的話，只能請(qǐng)教老師了，他們會(huì)給我提出改進(jìn)的方案。編寫源代碼的時(shí)候最好是編寫一個(gè)小模塊就進(jìn)行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計(jì)的最后出現(xiàn)太多的錯(cuò)誤而亂成一團(tuán)糟。用每一個(gè)元器件我都要考慮能否用這個(gè)，用其它的會(huì)不會(huì)更好，通過(guò)幾次反復(fù)的比較論證，這樣不管從知識(shí)還是從能力方面講都會(huì)有提高。通過(guò)檢查擁護(hù) CPU 現(xiàn)場(chǎng)， RAM 內(nèi)容及 I/O 口狀態(tài)，檢測(cè)呈現(xiàn)執(zhí)行結(jié)果是否符號(hào)設(shè)計(jì)要求。其脫機(jī)調(diào)試是在樣機(jī)加電之前，先用萬(wàn) 用表等工具根據(jù)硬件原理圖和裝配圖，仔細(xì)檢查樣機(jī)電路的正確性，并核對(duì)元件型號(hào)，規(guī)格和安裝是否符合要求，末期聯(lián)機(jī)調(diào)試就是通電后，對(duì)波形等觀察分析。 延時(shí)子程序的編寫很有必要講一下。 軟件部分設(shè)計(jì) 至于軟件部分 可以用 INT0、 INT1 測(cè)脈沖寬度的方法測(cè)出周期，然后用除法運(yùn)算求出轉(zhuǎn) 速并送顯示。下面的電路圖是一個(gè) LED 數(shù)碼顯示管 17 的工作原理，就此圖對(duì)電阻 R1～ R9 的選材作如下分析：首先，采用共陽(yáng)極的 LED數(shù)碼顯示管，這樣做的理由是用灌電流的方法使得 LED 管的顯示能達(dá)到足夠的亮度，人眼看的很舒服。 復(fù)位電路采用按鍵手動(dòng)復(fù)位的方式，這樣可以避免上電復(fù)位的麻煩。 為了顯示字符，要為 LED 數(shù)碼顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)“ 8”字形字符的 7 段，再加上 1 個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8 段，因此提供給 LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼為 1 個(gè)字節(jié)。它使用了 8 個(gè) LED發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符， 1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為 7 段發(fā)光二極管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見下圖： 共陽(yáng)極接法 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法，本產(chǎn)品用的是共陽(yáng)的。 第 2 章 整體方案設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速的測(cè)量 轉(zhuǎn)速測(cè)量有 很 多種方法 ，但大體上 轉(zhuǎn)速測(cè)量方法可以分為兩類，一類是直接法，即直接觀測(cè)機(jī)械或者點(diǎn)擊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，測(cè)量特定時(shí)間內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，從 15 而測(cè)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速；另一類是簡(jiǎn)介法，即測(cè)量由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致其他物理量的變化，從這些物理量的變化與轉(zhuǎn)速的關(guān)系來(lái)得到轉(zhuǎn)速，同時(shí)從測(cè)速儀是否與轉(zhuǎn)軸接觸又可以分為接觸式，非接觸式。 2. 局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。 5. 智能民用產(chǎn)品。這種新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品如簡(jiǎn)易數(shù)控機(jī)床、電腦繡花機(jī)、醫(yī)療器械等。用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表，促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展。單片機(jī)主要 應(yīng)用 領(lǐng)域有： 1. 測(cè)控系統(tǒng)。我們?cè)诔跏季幊虝r(shí)就犯了這樣一個(gè)錯(cuò)誤，認(rèn)為在中斷中還可以 14 跳出來(lái)。所以電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸入為低電平，且在中斷服務(wù)程序中能清除該中斷源的申請(qǐng)信號(hào)的情況。其中斷請(qǐng)求觸發(fā)信號(hào)有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種，當(dāng) TCON 寄存器中的 IT0位和 INT1 位為“ 0”時(shí)采用電平觸發(fā)；為“ 1”時(shí)采用邊沿觸發(fā)。 CPU 執(zhí)行該指令，一方面清除中斷響應(yīng)時(shí)所置位的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器；另一方面從堆棧棧頂彈出斷點(diǎn)地址送入程序計(jì)數(shù)器PC，從而返回主程序。以上功能均由系統(tǒng)完成。但必須以下條件： （ 1）無(wú)同級(jí)或高級(jí)正在服務(wù)； （ 2）現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后 1 個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束； （ 3）若現(xiàn)行指令為 RETI 或需訪問(wèn)特殊功能寄存器 IE或 IP 的指令時(shí)，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一個(gè)指令也執(zhí)行完。在同一個(gè)優(yōu)先級(jí)中，五個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的次序如下： 外部中斷 0（ IE0） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0溢出中斷 (TF0) 外部中斷 1(IE1) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1溢出中斷 (TF1) 串行口中斷 (RI+TI) MCS51 單片機(jī)中有 1個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP,字節(jié)地址為 B8H。 （ 3）使系統(tǒng)具備了處理故障的能力，提高了系統(tǒng)的可靠性。上電復(fù)位電路如下圖： 在上電瞬間 RST 端與 VCC 電位相同，隨著電容上電壓 的逐漸上升， RST 端電位逐漸下降。MCS51 單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是 P0～ P3，它們 實(shí)際上是 4 個(gè)八位鎖存器（每個(gè) I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。其中 5 個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了 26 個(gè)字節(jié)。究竟選用那一組寄存器，由前述標(biāo)志寄存器中的 RS1 和 RS0 來(lái)選用。而用做特殊功能寄存器的地址為80H～ FFH。其最大容量可擴(kuò)展到64kb，用于存儲(chǔ)實(shí)時(shí)輸入的數(shù)據(jù)。 另有 5 個(gè)特殊單元，分別對(duì)應(yīng)于 5 個(gè)中斷源的入口地址。 1. 程序存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序和表格常數(shù)， MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有 4KB 的程序存儲(chǔ)器。 二、 存儲(chǔ)器組織和特殊功能寄存器 MCS51單片機(jī)片內(nèi)集成有程序存儲(chǔ)器 ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM,在使用過(guò)程中用戶還可以根據(jù)需要對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行外部擴(kuò)展。 、第二功能不會(huì)混淆 一個(gè)信號(hào)