【正文】 ................................................ 33 第三節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................................................................................... 34 一、 系統(tǒng)調(diào)試工具 Keil uVision3.................................................................................... 34 二、 調(diào)試的主要方法 ........................................................................................................ 34 結(jié) 論 ............................................................................................................................................. 38 致 謝 ............................................................................................................................................. 39 參考文獻 ............................................................................................................................................ 40 附 錄 ............................................................................................................................................. 41 一、英文原文 ............................................................................................................................. 41 二、英文翻譯 ............................................................................................................................. 51 三、源程序 ................................................................................................................................. 61 重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 51系列單片機屬于總線型單片機，具有硬件架構(gòu)完整、功能強大、技術(shù)成熟、通用性強、可外部擴展、配套芯片齊全、集成開發(fā)環(huán)境好、實用子程序豐富以及價格低廉等一系列優(yōu)點，無論是實際工程應(yīng)用，還是學習單片機原理及其應(yīng)用技術(shù)， 51系列單片機都是理想的選擇。因此，單片機的應(yīng)用依然大有想象和拓展空間。 單片機的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效 率，減輕勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等 [4]。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 ② 系統(tǒng)有 8 個 LED 數(shù)碼管顯示器， 選擇 低四位分別顯示千位、百位、十位、 個 位 ，而高四位設(shè)置 為 一直是暗的，沒有任何顯示 。 然后通過鍵盤掃描原理對鍵盤進行掃描， 返回掃描值， 判斷是否有鍵按下 ，如果有鍵重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 按下，判斷是哪個鍵被按下。 本系統(tǒng)由于數(shù)碼顯示器的 8 個二極管和位的選擇的狀態(tài)均由 SST89E516RD 的~ 來決定，所以需要 鎖存器（ DM74LS573N） 在需要的時候為其鎖定相應(yīng)的值，從而使顯示器正確顯示倒計時，如果沒有鎖存器則會出現(xiàn)很多錯誤并且不能實現(xiàn)功能 。 通過 Keil uVision3 軟件對程序進行編譯，在確認程序無誤的時候，將實驗板插到電腦上（通過 USB 連接），進行硬件仿真。 如果 需要再一次設(shè)置初值 的時候再次 按下 KC 鍵， 數(shù)碼管的低 四位又全部清 0，重新 等待設(shè)置初值。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 通過對基于單片機控制的倒計時器的設(shè)計 的過程中 ， 讓我 對 單片機 的知識有一個初步 解，在學習單片機基礎(chǔ)知識的同時，結(jié)合 C語言學習，實現(xiàn)一些簡單的功能的設(shè)計，做到 了主動學習和探索。 第三節(jié) 本章小結(jié) 本章介紹了本次設(shè)計的倒計時系統(tǒng)的功能說明和開發(fā)意義。重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 MCS51 單片機基本原理 第一節(jié) 單片機概述 單片微型計算機簡稱單片機， 它因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個芯片上而得名， 就是把中央處理器 CPU(Central processing unit)、 隨機存儲器 RAM（ Random access memory）、只讀存儲器 ROM（ Read only memory）、 中斷系統(tǒng)、定時器／計數(shù)器以及 I\O（ Input/output）接口電路等主要微型機部件集成在一個芯片上。 單片機在應(yīng)用時，通常是處于控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式進行使用，為了強調(diào)其 “ 嵌入 ” 的特點，也常常將單片機稱為嵌入式微控制器 EMCU（ Embedded micro controller unit）。但一個單片機芯片并不能把計算機的全部電路都集成到其中，例如組成諧振電路和復 位電路的石英晶體、電阻、 電容等，這些元件在單片機系統(tǒng)中只能以散件的形式出現(xiàn)。在單片機系統(tǒng)中，單片機 處于核心地位， 是構(gòu)成單片 機系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。但是兩者 在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。 第二階段（ 1974～ 1978 年）：初級單片機階段 以 Intel 公司 MCS48 為代表，這個系列的單片機內(nèi)集成了 8 位 CPU，若干并行 I/O， 8位定時器 /計數(shù)器，容量有限的 RAM 和 ROM，尋址范圍不大于 4K，且無串行口，簡單的中斷處理功能。 縱觀單片機近 30 年的發(fā)展歷程，單片機今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路簡 單化以及片內(nèi)存儲器容量增加的方向發(fā)展。 二、 單片機應(yīng)用領(lǐng)域 單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等 多個 領(lǐng)域， 為各個領(lǐng)域的快速發(fā)展做出了巨貢獻。 在家用電器中的應(yīng)用 當前，家用電器產(chǎn)品的一個重要發(fā)展趨勢就是不斷提高其智能化程度，而家電智能化的進一步提高就需要有單片機的參與，例如洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、微波爐、電視機和音像視頻設(shè)備等。在工業(yè)自動化的領(lǐng)域中，機電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來愈重要的作用，在這種集機械、微電子和計算機技術(shù)于一體的綜合技術(shù)中，單片機將發(fā)揮越來越大的作用。 單片機在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于 CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器， GPS 導航系統(tǒng)等等。 其中 8051 主要包括算術(shù) /邏輯部件 ALU、累加器 A、只讀存儲器 ROM、隨機存儲器 RAM、程序計數(shù)器 PC、定時器 /計數(shù)器、 I/O 接口電路等，還有堆棧寄存器 SP等部件。這些芯片都是以 80C51 為核心并且與 MCS51 芯片兼容，但它們又各具特點。 80C51 單片機內(nèi)部包含以下一些功能部件： ① 一個 8 位 CPU； ② 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； ③ 4KB ROM（ 80C51 有 4KB 掩膜 ROM， 87C51 有 4KB EPROM， 80C31 片內(nèi)有無 ROM）； ④ 128B 內(nèi) RAM； ⑤ 可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路； ⑥ 兩個 16 位定時 /計數(shù)器； ⑦ 21 個特許功能寄存器； ⑧ 4 個 8 位并行 I/O 口，共 32 條可編程 I/O 端線； ⑨ 一個可編程全雙工串行口； ⑩ 5 個中斷源，可設(shè)置成 2 個優(yōu)先級。 8051 與 80C51 單片機的主要差別就在于芯片的制造工藝上。 另外 ， 許多 80C51 芯片的還具有程序存儲器保密機制，以防止應(yīng)用程序泄露或被復制。 圖 左邊為 MCS51 引腳圖，右邊為 MCS51 單片機邏輯符號圖 重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 一、 主電源引腳 Vss 和 Vcc Vcc——芯片電源， 正常操作時 接 +５Ｖ 電源 ； Vss——接地端。 三、 控制引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/Vpp RST/Vpd(9)—— 復位 /備用電源 正常工作時， RST（ Reset）端為復位信號輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個機器周期以上高電平， 80C51 芯片即實現(xiàn)復位操作，復位后一切從頭開始， CPU 從 0000H 開始執(zhí)行指令。當 ALE 信號有效時， P0 口傳送的是低 8 位地址信號；ALE 信號無效時， P0 口傳送的是 8 位數(shù)據(jù)信號。 ALE 端 可驅(qū)動 8 個 LSTTL 門電路。 PSEN 可作為外 ROM 芯片輸出允許 OE 的選通信號。 EA/Vpp — — 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 EA 功能：正常工作時， EA 為內(nèi)外 ROM 選擇端。對80C31 芯片，片內(nèi)無 ROM，因此 EA 必須接地。 P0 口 —— 8 位雙向 I/O 口 在不并行擴展外存儲器 (包括并行擴展 I/O 口 )時 ， P0 口可用作雙向 I/O 口。 圖 P0 口位結(jié)構(gòu) P1 口 —— 8 位雙向 I/O 口 8 位準雙向 I/O 口 (“ 準雙向 ” 是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻 )。 P1 口能驅(qū)動為 4 個 LSTTL 門。 P2 口的位結(jié)構(gòu)如圖 所示，引腳上拉電阻同 P1 口。 VCC 鎖存器 D CP Q Q 引腳 讀鎖存器 寫鎖存器 內(nèi)部總線 讀引腳 內(nèi)部上拉電阻 鎖存器 D CP Q Q 讀鎖存器 寫鎖存器 內(nèi)部總線 讀引腳 VCC 引腳 內(nèi)部上拉電阻 1 地址 控制 MUX 重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 鎖存器P 3 . XDCP讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳V C CP 3 . X引腳內(nèi)部上拉電阻amp。 ——INT1： 外部中斷 1 請求輸入端 ——T0： 定時 /計數(shù)器 0 外部信號輸入端 。 上述 4 個 I/O 口 ， 各有各的用途。 第四節(jié) 中斷 一、 中斷的概念 CPU 在處理某一事件 A 時，發(fā)生了另一事件 B 請求 CPU 迅速去處理（中斷發(fā)生）， CPU暫時中斷當前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件 B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)），待 CPU 將事件 B 處理完重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 畢后，再回到原來事件 A 被中斷的地方繼續(xù)處理事件 A（中斷返回），這一過程稱為中斷 ，如 下 圖 。實現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機構(gòu)）。 5 個中斷源有兩個中斷優(yōu)先級，每個中斷源可以編程為高優(yōu)先級或低優(yōu)先級中斷，可以實現(xiàn)二級中斷服務(wù)程序的嵌套。 IT0=0 時，外部中斷 0 程控為 電平觸發(fā)方式； IT0=1時外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式。 當 CPU 檢測到 引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號時，中斷標志 IE1()置 1， 向 CPU 申請中斷。定時器 T1 被允許計數(shù)后，從初值開始加 1 計數(shù)，當產(chǎn)生溢出時置 TF1=1，向 CPU 請求中斷， 直到 CPU 響應(yīng)該中斷時才由硬件清 0。其格式為： EX0()： 外部中斷 0 允許位； ET0()： 定時 /計數(shù)器 T0 中斷允許位； EX1()： 外 部中斷 0 允許位； ET1()： 定時 /計數(shù)器 T1 中斷允許位； ES（ )： 串行口中斷允許位； EA ()： CPU 中斷允許（總允許）位。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。如果定時 /計數(shù)器工作于定時模式，則表示定時時間已到；如果工作于計數(shù)模式，則表示計數(shù)值已滿。 GATE＝ 0 時，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動定時 /計數(shù)器工作； GATA＝ 1 時，要用軟件使 TR0 或 TR1 為