【正文】 ,分別記為OE(或G) 和WE(或W) 。 外部存儲(chǔ)器擴(kuò)展模塊1 外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)展隨著51系列單片機(jī)性能的不斷擴(kuò)展,其應(yīng)用范圍越來越廣泛,用其組成的測(cè)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加,以致于在某些場(chǎng)合下,人們對(duì)51系列單片機(jī)具有的4KB 地址空間感到有些不足,希望能夠把數(shù)據(jù)與程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到64KB。執(zhí)行指令又是取指令和執(zhí)行指令的周而復(fù)始的過程。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入/輸出，均低位在前高位在后。④ TB8 —— 方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。（3） 工作方式28位計(jì)數(shù)器，僅用TL0計(jì)數(shù)，最大計(jì)數(shù)值為256，計(jì)滿溢出后，一方面進(jìn)位TF0，使溢出標(biāo)志TF0 =1；另一方面，使原來裝在TH0中的初值裝入TL0。C/T=0,定時(shí)工作方式,對(duì)片內(nèi)機(jī)周脈沖計(jì)數(shù),用作定時(shí)器。TR1=1,T1運(yùn)行。其從高到低的順序?yàn)椋篒NT0、INTT0、T串行口。(2) 中斷請(qǐng)求控制寄存器SCONSCON的結(jié)構(gòu)、位名稱、位地址如下：① TI —— 串行口發(fā)送中斷請(qǐng)求標(biāo)志② RI —— 串行口接收中斷請(qǐng)求標(biāo)志SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱TIRI位地址99H98H (3)中斷允許控制寄存器IE8051對(duì)中斷源的開放或關(guān)閉由中斷允許控制寄存器IE控制。⑸ 串行中斷:包括串行接收中斷RI和串行發(fā)送中斷TI。對(duì)專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點(diǎn)說明： (1)21個(gè)可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。堆棧是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按“先進(jìn)后出”的原則存取數(shù)據(jù)的。凡是改變累加器A中內(nèi)容的指令均會(huì)影響P標(biāo)志位。但當(dāng)單片機(jī)上電或復(fù)位后，RS1 RS0=00。在進(jìn)行加減運(yùn)算中，當(dāng)?shù)?位向高4位進(jìn)位或借位時(shí)，AC由硬件置“1”，否則AC位被清“0”。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果，由硬件自動(dòng)設(shè)置的，而有些位的狀態(tài)則使用軟件方法設(shè)定。MCS51單片機(jī)中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。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。如端保持高電平，8051的程序計(jì)數(shù)器PC在0000H～0FFFH地址范圍內(nèi)(即前4 KB地址)是執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序，當(dāng)PC在1000H～FFFFH地址范圍時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序；當(dāng)保持低電平時(shí)，只能尋址外部程序存儲(chǔ)器，片外存儲(chǔ)器可以從0000H開始編址。這種位尋址能力是MCS51的一個(gè)重要特點(diǎn)。4組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部RAM的00H～1FH單元地址。P0~P3口用作輸入口時(shí)，必須先寫入“1”。若時(shí)鐘頻率為12 MHz，每機(jī)器周期為1?μs，則只需2μs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。8051在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz或12MHz。在無片外擴(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。對(duì)于30和31三個(gè)引腳，由于第一功能信號(hào)與第二功能信號(hào)是單片機(jī)在不同工作方式下的信號(hào)，因此不會(huì)發(fā)生使用上的矛盾。(4)I/O引腳 ～ ： P0口8位雙向口線?！?ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)。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。6) 串行口8051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。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)概述 8051單片機(jī)結(jié)構(gòu)和原理1 8051單片機(jī)的內(nèi)部組成8051內(nèi)部有4 KB ROM，基本組成如圖31所示。綜上述兩種IC卡的介紹，采用非接觸式IC卡來完成公交汽車IC卡控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)?？ê妥x寫器均為全封閉防水、防塵結(jié)構(gòu)，既避免了靜電、塵污對(duì)卡的影響，操作快捷便利。隨著信息業(yè)和服務(wù)業(yè)的全球化，社會(huì)對(duì)信息載體的便攜性、 高安全性及易用性等方面提出更高的要求，于是非接觸式IC卡以其無機(jī)械磨損、容易維護(hù)、方便使用等優(yōu)點(diǎn)，成為IC卡潛力最大的生力軍而備受業(yè)界矚目。圖2為公交IC卡讀寫器的硬件結(jié)構(gòu)框圖，主要由單片機(jī)、外部存儲(chǔ)模塊、監(jiān)控電路、鍵盤電路、顯示電路、IC 卡的讀寫器、天線和以及與PC機(jī)通信的RS232串行通信接口電路組成。(2)以單片機(jī)8051為核心實(shí)現(xiàn)公交汽車IC卡控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是遵循原則設(shè)計(jì):1原則:采用的技術(shù)路線和采用的產(chǎn)品是成熟,可靠,易于操作的,設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足客戶的需求并行之有效。公交汽車IC卡控制系統(tǒng)把公交汽車的售票方式以IC卡電子收費(fèi)作為支付手段,以提高客運(yùn)汽車的收費(fèi)速度、簡(jiǎn)單快捷的售卡充值方式、自動(dòng)化處理客運(yùn)信息、準(zhǔn)備結(jié)算、動(dòng)態(tài)分析運(yùn)營信息為目的,為客運(yùn)企業(yè)的運(yùn)營,城市交通管理,:1為運(yùn)營公交公司提供完善的、穩(wěn)定的、可靠的管理功能。下一代最具有前途的IC卡是接觸式IC和接觸式IC卡的復(fù)合卡,對(duì)于需要特別靈活的多用途應(yīng)用來說,它既能提供接觸式應(yīng)用,又有非接觸式應(yīng)用功能,為產(chǎn)品提供十分靈活的選擇。1987年起,國際化標(biāo)準(zhǔn)組織ISO專門為IC卡制訂了國際標(biāo)準(zhǔn)。改善了市政秩序，為市民做實(shí)事。 (5) IC卡表面的封裝廣告和冠名權(quán)為運(yùn)營公司帶來直接的收益。公共交通實(shí)行一卡通也是大勢(shì)所趨。伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和IC卡應(yīng)用在各行業(yè)的實(shí)施，近幾十年來,國際上盛行智能公交ITS利用先進(jìn)的電子技術(shù)對(duì)公交系統(tǒng)進(jìn)行全面的管理,中國自“金卡”工程啟動(dòng)以來,國內(nèi)IC卡的應(yīng)用迅速發(fā)展,信息技術(shù)逐步深入到基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)轉(zhuǎn)和管理中。RC500 36 Mifare 1型非接觸式IC卡 37 天線的設(shè)計(jì) 39實(shí)踐證明，以非接觸IC卡為支付介質(zhì)的建設(shè)事業(yè)IC卡應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)在城市公交、軌道交通、出租車、輪渡、高速路、停車場(chǎng)、公園景點(diǎn)等小額支付領(lǐng)域所表現(xiàn)的方便、快捷的卓越性能，是傳統(tǒng)的磁卡和接觸式IC卡不可比擬的。 設(shè)計(jì)的意義主要從經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩個(gè)方面來講設(shè)計(jì)的意義。2 社會(huì)效益 (1) 提高公共交通的服務(wù)檔次，符合建設(shè)國際城市的目標(biāo)。而非接觸式IC卡是世界上最近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù),是電子器件應(yīng)用發(fā)展過程中的一大突破。1 從存儲(chǔ)器IC卡同CPU卡方向發(fā)展。一方面要求IC卡本身具有高安全性,具有DES加密算法和有512位或1024為公開密鑰計(jì)算能力和加密卡可滿足不同安全等級(jí)的要求。4 控制系統(tǒng)具有可靠的安全管理系統(tǒng)。5可擴(kuò)展原則:能夠使系統(tǒng)在規(guī)模和性能兩方面有擴(kuò)展余地。(4)開展系統(tǒng)的安全性研究。所以在城市公交IC卡收費(fèi)系統(tǒng)中使用非接觸IC卡和接觸式IC卡兩種IC卡卡片。從成本和生產(chǎn)方面考慮，無源系統(tǒng)是主流。 (3) 安全性好 卡與讀寫器間采用三次相互確認(rèn)的雙向驗(yàn)證機(jī)制，在讀寫器驗(yàn)證卡的合法性的同時(shí)卡也對(duì)讀寫器合法性進(jìn)行檢驗(yàn)。不如Mifare 1型IC卡，因此通常選擇Mifare 1型射頻IC卡作為公交控制系統(tǒng)的信息載體。2) 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM）8051芯片中共有256個(gè)RAM單元，但其中后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前128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。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)。（2）時(shí)鐘電路引腳◇ XTAL1和XTAL2：外接晶體引線端。 對(duì)于EPROM型單片機(jī)，在EPRAM編程期間，此引腳接收編程脈沖。 ～ ：P3口8位雙向口線。3 并行輸入/輸出口電路結(jié)構(gòu)單片機(jī)芯片內(nèi)還有一項(xiàng)主要內(nèi)容就是并行I/O口。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33所示。圖34 外部時(shí)鐘源接法（3） 時(shí)序時(shí)序是用定時(shí)單位來說明的。復(fù)位后，內(nèi)部各專用寄存器狀態(tài)如下:PC： 0000H TMOD： 00HACC： 00H TCON： 00HB： 00H TH0： 00HPSW： 00H TL0： 00HSP： 07H TH1： 00HDPTR： 0000H TL1： 00HP0~P3：FFH SCON： 00HIP： ***00000B SBUF： 不定IE： 0**00000B PCON： 0***0000其中，*表示無關(guān)位。1）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元8051的內(nèi)部RAM共有256個(gè)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）。通用寄存器為CPU提供了就近存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的便利，有利于提高單片機(jī)的運(yùn)算速度。2）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元內(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。系統(tǒng)復(fù)位后，(PC)=0000H，單片機(jī)從0000H單元開始取指令執(zhí)行程序。PC有自動(dòng)加1功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。乘法運(yùn)算時(shí)，B存乘數(shù)。PSW的各位定義如下：PSW位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H字節(jié)地 址CYACF0RS1RS0OVF1P，其余各位的定義及使用如下：CY（）——進(jìn)位標(biāo)志位。這是一個(gè)供用戶定義的標(biāo)志位，需要利用軟件方法置位或復(fù)位，用以控制程序的轉(zhuǎn)向。在乘法運(yùn)算中，OV=1表示乘積超過255，即乘積分別在B與A中，否則，OV=0，表示乘積只在A中。(5) 數(shù)據(jù)指針（DPTR）。系統(tǒng)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為07H，從而復(fù)位后堆棧實(shí)際上是從08H單元開始的。 1 中斷源中斷源是指能發(fā)出中斷請(qǐng)求，引起中斷的裝置或事件。② 中斷允許控制寄存器IE。 ③ EX1 —— 外中斷INT1中斷允許控制位 EX1=1，INT1開中；EX1=0，INT1關(guān)中。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器，（1） 定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCONTCONT1中斷標(biāo)志T1運(yùn)行標(biāo)志T0中斷標(biāo)志T1運(yùn)行標(biāo)志INT1中斷標(biāo)志INT1觸發(fā)方式INT0中斷標(biāo)志INT0觸發(fā)方式位名稱TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON低4位與外中斷、有關(guān)。TR0=1,T0運(yùn)行。只有當(dāng)INT0/INT1=1且TR0/TR1=1,T0/T1才能運(yùn)行。機(jī)周時(shí)間與主振頻率有關(guān):機(jī)周時(shí)間=12/fosc；fosc=12MHZ時(shí)，1機(jī)周=1mS； fosc=6MHZ 時(shí)，1機(jī)周=2mS。⑦ RI —— 接收中斷標(biāo)志。方式2的波特率只有固定的兩種，而方式3的波特率則與方式1相同，即通過設(shè)置T1的初值來設(shè)定波特率。到此，取指令過程結(jié)束，進(jìn)入執(zhí)行指令過程。在擴(kuò)展多片程序存儲(chǔ)器時(shí),把各自的64K字節(jié)空間分配給各個(gè)芯片,為避免地址和數(shù)據(jù)的沖突,需要合理地分配地址空間。（一）線選法：如外擴(kuò)的存儲(chǔ)器芯片數(shù)目較少,那么只需用P2口某幾根多余的高位地址線,作為存儲(chǔ)器的片選信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)存儲(chǔ)器的目的。用譯碼選通法擴(kuò)展8051 的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路如圖36 所示。P0口送出的低8位地址可以由ALE 信號(hào)選通進(jìn)入地址鎖存器。在公交汽車IC卡控制系統(tǒng)的讀寫器設(shè)計(jì)中它是個(gè)看門狗定時(shí)器。當(dāng) TOL與VCC相連時(shí),只有當(dāng) VCC跌落至 信號(hào)。 DS1232接口電路在本系統(tǒng)中的DS1232與8051單片機(jī)接口電路如圖39所示。 圖310引腳功能(1) 數(shù)據(jù)線(8條)：D0～D7為數(shù)據(jù)總線，用于傳送CPU和8255之間的數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)字。A0、A1：地址輸入線。3 ?8255的工作方式8255有三種工作方式：方式0、方式方式2。因?yàn)?255的片選信號(hào)CS與74LS138的Y4端連接（=1,=0,=0），所以可選8003H為控制字地址，8000H為A口地址，8001H為B口地址，8002H為C口地址。數(shù)據(jù)回放到PC機(jī)中后，通過分析處理，形成各種報(bào)表，以便公交公司及時(shí)掌握售卡情況。MC14499的多路輸出器輸出的BCD碼經(jīng)段譯碼器譯碼后，轉(zhuǎn)換成七段碼（abcdefg）和小數(shù)點(diǎn)h送到段驅(qū)動(dòng)器LED上輸出顯示?！?”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，蜂鳴器獲得5V電壓而發(fā)出警報(bào)；“0”時(shí)，晶體管截止，蜂鳴器停止發(fā)聲。10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源即可。因?yàn)槠骷?duì)電源噪聲很敏感。MF 1 MF ◇ 帶低功耗的硬件復(fù)位功能；射頻識(shí)別技術(shù)，即指應(yīng)用射頻識(shí)別信號(hào)對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行識(shí)別，是非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。射頻卡中有存儲(chǔ)器，內(nèi)存容量為幾十字節(jié)到幾K字節(jié)，可以用來存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。(2)由時(shí)鐘發(fā)生器提供芯片工作所需的系統(tǒng)時(shí)鐘口(3)由上電復(fù)位電 路提供芯片工作所需的初始化復(fù)位脈沖。(5) 控制與算術(shù)單元對(duì)卡片系統(tǒng)進(jìn)行配置、控制和對(duì)卡內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行加減運(yùn)算。其天線示意圖如圖319所示。因此，一般系統(tǒng)的最佳品質(zhì)因數(shù)應(yīng)為10～30，最大不能超過60。參數(shù)值為：L＝1uH，C1＝27pF，C2a=270pF，C2b=270pF。這兩種卡可使用相同區(qū)