【正文】 指令設(shè)置其內(nèi)容。 定時(shí)器控制寄存器中， 本設(shè)計(jì)與定時(shí)器有關(guān)的控制位有 1 位，即 TR1運(yùn)行控制位。 用于 定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制的寄存器 在 8051 單片機(jī)中，與定時(shí)器有關(guān)的控制寄存器共有 3 個(gè)，分別是定時(shí)器控制寄存器、工作方式控制寄存器和中斷允許控制寄存器。 8051 單片機(jī)的 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 在單片機(jī)控制應(yīng)用中，定時(shí)和計(jì)數(shù)的需求很多，為此在單片機(jī)中都有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器， 8051 中有兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，本設(shè)計(jì)使用的是定時(shí)器 T1。雖然該寄存器名稱為定時(shí)器控制寄存器，但多數(shù)位都是為中斷控制而設(shè)置的。 ET1=1,允許定時(shí)器中斷。 EA=0，中斷總禁止，禁止所有中斷。這些控制內(nèi)容分布在 4 個(gè)控制寄存器中：中斷允許寄存器、定時(shí)器控制寄存器、串行控制寄存器和中斷優(yōu)先級寄存器 。在單片機(jī)芯片內(nèi)部有 2 個(gè)定時(shí)器 T0 和 T1，所以定時(shí)器中斷也有 2個(gè)：定時(shí)器 1 中斷和定時(shí)器 0中斷。其第一功能是當(dāng)不帶片外存儲 器時(shí)，作為通用 I/O口；第二功能是 8051 帶片外存儲器時(shí)，與 P0 口配合，傳送片外存儲器的高 8位。 電路中包含有一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、一個(gè)數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動電路和一個(gè)輸出控制電路。 在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電 11 電流的減少， RESET 的電位逐漸下降。 2μ s以上時(shí)間的高電平，在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。 ALE 信號每出現(xiàn)一次， CPU就進(jìn)行一次取指操作，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)不同，因此取指令操作也隨指令不同而有小的差異。通常，包含一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個(gè)機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令，等等指令的運(yùn)算速度與指令所包含的機(jī)器周期有關(guān)，機(jī)器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。 本設(shè)計(jì)采用的晶振頻率為 12MHz。規(guī)定一個(gè) 機(jī)器周期 10 的寬度為 6 個(gè)狀態(tài)，并依次表示為 S1～ S6。 1) 節(jié)拍與狀態(tài) 把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍（用 P表示）。MCS51 在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為 6 MHz 或 12 MHz。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機(jī)的時(shí)鐘電路，如圖。在訪問外部存儲器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8位地址總線送出高 8 位地址。 （ 4） 輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P P3（共 32 根） ① P0 口（ 39腳至 32 腳）：是雙向 8位三態(tài) I/O口，在外接存儲器時(shí)，與地址總線的低 8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用 。 ② ALE/PROG（ 30 腳）： 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 ，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10μF 的電容，以保證可靠地復(fù)位。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地； XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。 圖 MCS51 引腳圖、邏輯符號圖 下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳的功能。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。 7) 中斷控制系統(tǒng) MCS51單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足控制應(yīng)用的需要。在訪問片外擴(kuò)展存儲器時(shí)，低 8位地址和數(shù)據(jù)由 P0口分時(shí)傳送，高 8位地址由 P2 口傳送。 4) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8051 共有兩個(gè) 16 位的定時(shí) /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)果對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。 還有一組特殊單元是 0003H～002AH，共 40個(gè)單元。 片內(nèi)低 128 字節(jié) RAM是用戶真正可以存取隨機(jī)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器，其地址為 00H7FH。 內(nèi)部 RAM 的高 128 單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為 80H～ FFH。單片機(jī)執(zhí)行程序就是在控制電路的控制下進(jìn)行的。下面我們就對 本系列單片機(jī)的內(nèi)部組成及信號引腳進(jìn)行說明 。 第 1 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案： 在做此設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先確定其系統(tǒng)框架，以下便是此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖 。都市的夜色中閃爍著各式各樣的霓虹燈，其中用得最多的大概要算流水燈，它的行云流水般的效果為寧靜的夜晚帶來生機(jī) ，大街上形形色色的廣告牌也離不開它。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，并具 有集成度高、可靠性高、性能價(jià)格比高、適應(yīng)溫度范圍寬、抗干擾能力強(qiáng)、小巧靈活、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于智能化儀器儀表的檢測、控制以及生產(chǎn)設(shè)備自動化、家用電器等領(lǐng)域。 關(guān)鍵詞 ：單片機(jī) 8051，外圍接口 8155，流水燈。它在整個(gè)裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個(gè)裝置就癱瘓了。還有一類計(jì)算機(jī)，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。 27 附錄 19 第 4 章 單片機(jī)與 8155 的接口設(shè)計(jì)的應(yīng)用 19 II 8051 并行擴(kuò) 展總線 15 并行 I/O 接口 8155 14 第 3 章 8051 單片機(jī)與 8155 的接口設(shè)計(jì) 12 8051 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 10 上電復(fù)位電路 6 8051 的信號引腳 I 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 前 言 4 系統(tǒng)程序 4 第 2 章 8051 單片機(jī)原理分析及硬件電路 6 8051 單片機(jī)簡述 8 晶體振蕩電路 12 8051 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 13 用于定時(shí) /計(jì)數(shù)器控制的寄存器 15 8155 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)及引腳 18 8051 單片機(jī)并行 I/O 擴(kuò)展 19 8051 單片機(jī)與 8155 的接口 22 第 5 章 結(jié)論 24 參考文獻(xiàn) 它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效方法就是理論與實(shí)踐并重，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，輔以簡單的設(shè)備和必要的電路，設(shè)計(jì)了一款簡易的流水燈，并編寫簡單的程序，使其能夠自動工作。而近年來推出的一些高檔單片機(jī)還包含有許多特殊功能單元 。其使用意義也大可見到。 學(xué)習(xí)單片機(jī)的最有效方法就是理論與實(shí)踐并重，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，輔以簡單的設(shè)備和必要的電路，設(shè)計(jì)了一款簡易的流水燈，并編寫簡單的程序，使其能夠自動工作。 本設(shè)計(jì)使用的是 8051。例如定時(shí)控制電路和振蕩電路均屬于控制電路。 2) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（內(nèi)部 RAM） 8051 芯片中共有 256 個(gè) RAM 單元， 通常把這 256個(gè)單元按其功能劃分為兩部分：低 128 單元（單元地址 00H～ 7FH）和高 128 單元（單元地址 80H～ FFH）。因此通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器就是指前 128 單元，簡稱內(nèi)部 RAM。片內(nèi)與片外 ROM 在低 4KB 地址出現(xiàn)重疊，這種重疊的區(qū)分由 8051 的管腳 EA 進(jìn)行控制。但通常情況下， 8個(gè)單元難以存下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序，因此通 常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址。實(shí)際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 8) 時(shí)鐘電路 7 MCS51 芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。 8051 的信號引腳 MCS51是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳排列請參見圖 。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 （ 3） 控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/VPP ① RST/VPD（ 9 腳）當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 ③ P2 口（ 21腳至 28 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。 口線 引腳 第二功能 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 INT0（外部中斷 0） 13 INT1（外部中斷 1） 14 T0（定時(shí)器 0外部輸入） 15 T1（定時(shí)器 1外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） 表 P3各口線的第二功能定義 9 晶體振蕩電路 1. 時(shí)鐘信號的產(chǎn)生 在 MCS51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2 。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)運(yùn)行速度也就快。下面分別加以說明。 2) 機(jī)器周期 MCS51 采用定時(shí)控制方式 , 因此它有固定的機(jī)器周期。 當(dāng)振蕩脈沖頻率為 12 MHz 時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為 1μ s；當(dāng)振蕩脈沖頻率為 6 MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為 2μ s。不同的指令，所需要的 機(jī)器周期數(shù)也不相同。第一次出現(xiàn)在S1P2 和 S2P1 期間，第二次出現(xiàn)在 S4P2 和 S5P1 期間。 單片機(jī)復(fù)位的條件是：必須使 RST/VPD 或 RST 引（ 9）加上持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)振蕩周期）的高電平。 在電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過 1ms 就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位，即接通電源就完成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。輸出數(shù)據(jù)可以鎖存，輸入數(shù)據(jù)可以緩存；第二功能是當(dāng) CPU 訪問外部存儲器時(shí)，分時(shí)提供低 8 位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 2. P2 口 8 位雙向口線。 定時(shí)器中斷是為滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)的需要而設(shè)置的。具體到 8051，中斷控制的內(nèi)容共有四項(xiàng)：中斷允許控制、中斷請求控制、中斷優(yōu)先控制和外中斷觸發(fā)方式控制。本設(shè)計(jì)所使用的標(biāo)志位如下： EA:中斷允許總控制位。 ET1=0,禁止定時(shí)器中斷。 2) 定時(shí)器控制寄存器 TCON 寄存器地址為 88H，位地址為 8FH88H。此外，也可以作為狀態(tài)位供查詢使用。這樣，在使用定時(shí)器時(shí)既可以根據(jù)計(jì)數(shù)值計(jì)算出定時(shí)時(shí)間 ，也可以通過定時(shí)時(shí)間的要求算出計(jì)數(shù)器的預(yù)置值。 1. 定時(shí)器控制寄存器 (TCON) TCON 寄存器地址為 88H，位地址為 8FH88H。 2．定時(shí)器方式選擇寄存器 (TMOD) TMOD 寄存器用于設(shè)定定時(shí)器的工作方式。 8155 有 40 個(gè)引腳，采用雙列直插封裝，其引腳圖和組成框圖如下圖所示。5 V) VSS(GND) PA0161。AD7 PB0161。PC7 15 外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù)； PC0～ PC5 為 C 端口線，既可與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)，也可以作為A、 B 口的控制聯(lián)絡(luò)線。它常和單片機(jī)的 ALE 端相連，在 ALE的下降沿將單片機(jī) P0 口輸出的低 8 位地址信息鎖存到 8155 內(nèi)部的地址鎖存器中。當(dāng) =0 時(shí)，選中 8155 的 256 B RAM；當(dāng)=1 時(shí)，選中 8155 片內(nèi) 3 個(gè) I/O 端口以及命令 /狀態(tài)寄存器和定時(shí) /計(jì)數(shù)器。對這 256 B RAM 的操作使用片外 RAM 的讀 /寫指令 “MOVX”。 8155 控制字的格式如下圖所示。 A 口中斷請求標(biāo)志： 0: 無。 1: 有B 口緩沖器： 0: 空。 I/O 口的工作方