【正文】 ?？梢酝ㄟ^軟件中斷來完成緊急任務(wù)，定義 T0 為 計(jì)數(shù) 中斷并為下降 沿觸發(fā)，編寫對(duì)應(yīng)中斷向量子程序和中斷服務(wù)程序，完成中斷處理。緊急車請(qǐng)求通過的信號(hào)由人工控制 , 以中斷方式輸入單片機(jī) , 無緊急車通過時(shí) , 中斷引腳 INT0 通過電阻和電源正極連接為高電平 , 不產(chǎn)生中斷請(qǐng)求 , 單片機(jī)執(zhí)行主程序 , 有緊急車通過時(shí) , 中斷引腳采用人工方法接地為低電平 , 產(chǎn)生中斷請(qǐng)求 , 單片機(jī)執(zhí)行中斷服務(wù)程序 , 讓緊急車通過 , 緊急車通過后 , 中斷引腳變?yōu)楦唠娖?, 返回主程序。程序、數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)信息需要通過輸入設(shè)備送到單片機(jī)，計(jì)算結(jié)果需要通過輸出設(shè)備輸出到外設(shè)。 圖 3 89C51 單片機(jī)及其引腳 1． AT89C51 單片機(jī)性能介紹 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行 校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 —— /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 什么是單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖 4所示。 ⑷外圍功能器件：?jiǎn)纹瑱C(jī)只是控制器件，對(duì)應(yīng)與一定的設(shè)計(jì)要求，需要加入特定功能的器件。 ● 機(jī)電控制：用單片機(jī)控制機(jī)電產(chǎn)品做定時(shí)或定向的動(dòng)作。單片機(jī)本身一般用 40 腳封裝，當(dāng)然功能多一些的單片機(jī)也有引腳比 較多的，如 68 引腳，功能少的只有 10 多個(gè)或 20 多個(gè)引腳，有的甚至只有 8只引腳。一個(gè)機(jī)器周期包括 12個(gè)時(shí)鐘周期。 機(jī)器周期不僅對(duì)于指令執(zhí)行有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。 圖 4 單片機(jī)的內(nèi)部晶振電路 內(nèi)部始終的晶振頻率一般都選擇在 4MHz～ 12MHz 之間 ，外接兩個(gè)諧振電容。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。按上面所說， 時(shí)間不少于 5ms。這里，給出了一種根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)的上電復(fù)位電路，如圖 7所示。 發(fā)光二極管的參數(shù)分成三大類：一是電參數(shù)；二是光參數(shù)；三是極限參數(shù)。 ④ 結(jié)電容 Co。 LED 顯示及顯示接口 單片機(jī)應(yīng) 用系統(tǒng)中，使用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管顯示器 )和 LCD(液晶顯示器 )。共陰極 LED 顯示塊的發(fā)光級(jí)管陰極共地。 以共陽極的七段顯示器為例，若想要顯示數(shù)字 1時(shí)，就要使 b劃與 c 劃點(diǎn)亮，在電路上我們會(huì)把共同點(diǎn)接到正電源端（ +5V），標(biāo)示 b 與 c 的地方經(jīng)過限流電阻到地，就可桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 46 頁 18 以顯示數(shù)字 1。 表 23 七段 LED碼的顯示碼 2. LED 是如何顯示單片機(jī)數(shù)據(jù)的 用單片機(jī)驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管有很多種方法，按顯示方式分，有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示。動(dòng)態(tài)掃描的方法是用其接口電路把所有顯示器的 8個(gè)筆劃段 ah同名端連在一起，而沒一個(gè)顯示器的公共極 COM 各自獨(dú)立地受 I/O 線控制?！皠?dòng)態(tài)”由軟件實(shí)現(xiàn)。但對(duì) MCS51系列， PL/M 不支持復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算和浮點(diǎn)變量，也沒有豐富的庫(kù)函數(shù)。一個(gè) C源程序至少包含 — 個(gè) (main)．也可以是一個(gè)主函數(shù)和若干其它函數(shù)。 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 共 46 頁 21 C51 中函數(shù)分為兩大類：庫(kù)函數(shù)和用戶定義函數(shù)。 例如，在前文中介紹過，在選擇 12MHz 晶振時(shí)，執(zhí)行一個(gè)簡(jiǎn)單加法指令的時(shí)間為一個(gè)指令周期，需要 1/12M（秒） =1（微秒），所以程序中作 1M次加法循環(huán)所需要的時(shí)間就是 1秒鐘。j)。這里有個(gè)計(jì)數(shù)和定時(shí)之間的概念轉(zhuǎn)化，時(shí)間表示為秒針的計(jì)數(shù)值，即秒針每一次走動(dòng)的時(shí)間正好是 1s。 這兩個(gè)特殊功能寄存器就是 TMOD 和 TCON，又稱 為定時(shí)器的控制字。 表 31 TMOD 的控制字 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 這里，以 TMOD 的低 4 位來說明各位的定義和功能。 ●工作方式 0： M0=0， M1=0。通常這種工作方式用于波特率發(fā)生器，用于這種用途時(shí)，定時(shí)器就是為了提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。 TCON 中的低 4位用于外部中斷的控制，在后文中將加以介紹，此處只對(duì)高 4 位的 T0、 T1 控制字及其控制原理進(jìn)行介紹。該標(biāo)志位可以通過軟件查詢，也可以用軟件清零和置位。 工作方式 1： 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)方式，因此，最多可以計(jì)劃到 2的 16 次冪，也就是 65536次。 定時(shí) 1ms的程序代碼 Void t0(void)interrupt 1 using 0 { TH0=(655361000)/256。 可以引起中斷的事件稱之為中斷源。當(dāng)然之前首先要保存主程序下一條將執(zhí)行的指令的地址，以便處理完中斷后回到原來的地方繼續(xù)往下執(zhí)行程序。利用中斷方式進(jìn)行的 I/O 口操作，在宏觀上可以看成 CPU和外設(shè)的并行工作。外部的中斷信號(hào)通過這兩個(gè)引腳輸入到單片機(jī)。 IE0： INT0 中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 TF1：定時(shí)器 T1的溢出中斷標(biāo)記。 EX0：外中斷 0中斷允許。 單片機(jī)的優(yōu)先級(jí)的設(shè)定只有兩級(jí)，我們可以用指令對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行設(shè)置，如表 35所示。 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 27 頁 共 46 頁 27 但是在下列 3種情況下， CPU 將不響應(yīng)中斷的請(qǐng)求： ● 單片機(jī)正在處理一個(gè)同級(jí)或更高級(jí)別的中斷請(qǐng)求。中斷程序完成后，一定要執(zhí)行一條 RETI 指令，執(zhí)行 這條指令后，單片機(jī)將會(huì)把堆棧中保存著的地址取出，程序就會(huì)從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行。 ①定義共陰極字型編碼表 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 28 頁 共 46 頁 28 即確定發(fā)光數(shù)碼管的字型對(duì)應(yīng)在單片機(jī)中的變量和參數(shù)； Unsigned char code dispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07, 0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71,0x00} ②顯示 得到字型和字位口的地址后，向不同的字位送數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。結(jié)果 分別用兩個(gè) 4位的數(shù)碼管顯示（即東南西北四個(gè)路口各兩個(gè)，這里為了硬件電路設(shè)計(jì)方便、美觀所以就采用了兩個(gè)四位的數(shù)碼管）。 中斷服務(wù)函數(shù)完整的語法如下： 返回值 函數(shù)名稱（ [參數(shù) ]） [模式 ][重入 ]interrupt n[using n] 其中， interrupt n 對(duì)應(yīng)的是中斷源的編號(hào)，而 [using n]決定了使用寄存器的組號(hào)。單片機(jī)的雙字節(jié)或四季節(jié)的指令處理完畢后，才能響應(yīng)中斷。 表 35 中斷優(yōu)先級(jí) EA X X PS PT1 PX1 PT0 PX0 單片 機(jī)系統(tǒng)的中斷過程 這就要牽涉到 51 的中斷過程，這里分為兩部分分別進(jìn)行介紹。 外中斷 0： 0003H。 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 26 頁 共 46 頁 26 ②中斷允許寄存器 IE 在 51 中斷系統(tǒng)中，中斷的允許或禁止是由片內(nèi)可進(jìn)行位尋址的 8 位中斷允許寄存器 IE來控制的，其各位如表 34所示。 IT1： INT1 觸發(fā)控制位，可由軟件進(jìn)行置位和復(fù)位，用途 和 IT0 相同。 51 單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由于中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，包括 5個(gè)中斷請(qǐng)求源， 4個(gè)用于中斷控制的寄存器 IE、 IP、 TCON 和 SCON 來控制中斷申請(qǐng)、中斷的開關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級(jí)確定。實(shí)時(shí)處理是控制系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)提出的要求，各個(gè)設(shè)備可以隨時(shí)向 CPU 發(fā)出中斷申請(qǐng)，而 CPU 也必須作出快速響應(yīng)和及時(shí)處理。 ● 尋找中斷入口，根據(jù) 5個(gè)不同的中斷源所產(chǎn)生的中斷，查找 5個(gè)不同的入口地址。 第二，需要了解中斷的嵌套與優(yōu)先級(jí)處理。 //設(shè)置定時(shí)器低 8位初值 51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 中斷系統(tǒng)的概念 有關(guān)中斷的概念可以在一般的教材中找到：中斷屬于一種對(duì)事件的實(shí)時(shí)處理過程。 如果想實(shí)現(xiàn)一個(gè) 1s的定時(shí)，該 12MHz 晶振頻率下，最長(zhǎng)的定時(shí)也就是 65536us。 TR1： T1 的運(yùn)行控制位。 表 32 TCON 控制寄存器 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 TR0： T0 的運(yùn)行控制位。 ● 工作方式 3： M0=1， M1=1。 ● 工作方式 1： M0=0， M1=1。 GATE=1 時(shí)，在此種情況下定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的開關(guān)不僅要由 TR0來控制，而且還要受到 INT1 引腳的控制，只有 TR1 為 1，且 INT1 引腳也是高電平，定時(shí)器才能開始工作。 TMOD 是一個(gè) 8位的特殊功能寄存器，對(duì)應(yīng)的地址為 89H，不可位尋址。定時(shí)器是由單片機(jī)的 晶振經(jīng)過 12 分頻后獲得的一個(gè)脈沖源。在本電路中，用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)燈的閃爍功能。但是，這不失為一種簡(jiǎn)單的解決方案。 庫(kù)函數(shù)是 C51 在庫(kù)文件中已定義的函數(shù)，其函數(shù)說明在相關(guān)的頭文件中。 C51 程序的一般格式如下： 類型 函 數(shù)名（參數(shù)表 ) 參數(shù)說明： { 數(shù)據(jù)說明部分： 執(zhí)行語句部分： } 在程序中，函數(shù)有三種形態(tài)：函數(shù)定義、函數(shù)調(diào)用和函數(shù)說明。 與匯編語言相比， C 語言程序在開發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、程序可靠性等方面有明顯優(yōu)勢(shì)。目前，支持硬斷點(diǎn)的單片機(jī)仿真器已能很好地進(jìn)行 c語言程序調(diào)試，為單片機(jī)編程使用 c語言提供了便利條件。 動(dòng)態(tài)掃描用分時(shí)的方法輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。 靜態(tài)顯示就是顯示驅(qū)動(dòng)電路具有輸出鎖存功能，單片機(jī)將所要顯示的數(shù)據(jù)送出后就不再控制 LED，直到下一次顯示時(shí)再傳送一次新的顯示數(shù)據(jù)。如果有多位數(shù)字要顯示時(shí)，可以用掃描的方式顯示，以節(jié)省控制腳位。如圖中 (b)所示。近年來也開始配置簡(jiǎn)易形式的 CRT接口，可以較方使池進(jìn)行圖形顯示。 ● 光參數(shù) 發(fā)光二極管的光參數(shù)主要有發(fā)光峰值波長(zhǎng)、半峰寬度和發(fā)光強(qiáng)度。 ① 正向電壓 Vf。此外，工作電流要滿足該二極管的工作電流。 復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)可以有很多種方法，但是從功能上一般分為兩種： 一種是電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電 路在系統(tǒng)通上電源之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的起停通過電源控制；另一種方法是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)按鍵開關(guān)，通過按鍵開關(guān)觸發(fā)復(fù)位電平，控制單片機(jī)的復(fù)位。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 如果單片機(jī)的時(shí)鐘必須 使用某一個(gè)外接的時(shí)鐘信號(hào)，就不要外接晶振。 晶振的選擇 桂林電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁 共 46 頁 13 晶振一般分為晶體振蕩器和晶體諧振器 。 MCS51 單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要 2 個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要 4 個(gè)機(jī)器周期才行。例如，控制電冰箱溫度的控制器就不需要使用嵌入式系統(tǒng)，用一片 51 就可以輕松實(shí)現(xiàn)。 ● 通信：通過 RS232 串行通信或者是 USB 通信，傳輸數(shù)據(jù)和信號(hào)。此外，常用的外圍器件還有 A/D、 D/A、 74LS07 門電路以及特定功能的傳感器等。 除了上文中介紹過的單片機(jī)外，單片機(jī)系統(tǒng)中的其他 4 個(gè)部分的主要作用和器件如下。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。 —— P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個(gè) TTL 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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 為了方便理解，我們可以將單片機(jī)和 PC 機(jī)進(jìn)行一個(gè)比較。 器件和原理 單片機(jī) 是將中央處理器（ CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ ROM 或 EPROM）、定 時(shí) 器 芯 片 和 一 些 輸 入 / 輸 出 接 口 電 路 集 成 在 一 個(gè) 芯 片 上 的 微