【正文】 MUX處于內(nèi)部地址/,形成推拉式電路結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)信號則直接從引腳通過輸入緩沖器進入內(nèi)部總線.2. P1口。在端口已處于輸出狀態(tài)的情況下，本來Q端與引腳的信號是一致的，這樣安排的目的是為了適應對口進行“讀修改寫”操作指令的需要。在控制信號的作用下，多路轉(zhuǎn)接電路可以分別接通鎖存器輸出或地址/數(shù)據(jù)線。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。其中：0003H～000AH 外部中斷0中斷地址區(qū)000BH～0012H 定時器/計數(shù)器0中斷地址區(qū)0013H～001AH 外部中斷1中斷地址區(qū)001BH～0022H 定時器/計數(shù)器1中斷地址區(qū)0023H～002AH 串行中斷地址區(qū)中斷響應后，按中斷種類，自動轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序。8051片內(nèi)有4KB的ROM, 8751片內(nèi)有4KB的EPROM, 8031 片內(nèi)無程序存儲器。2)專用寄存器中的字節(jié)尋址和位地址MCS51系列單片機有21個可尋址的專用寄存器，其中有11個專用寄存器是可以位尋址的。在串行通信中常采用奇偶校驗的辦法來校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴V（）——溢出標志位。在進行加減運算中，當有低4位向高4位進位或借位時，AC由硬件置“1”，否則AC位被清“0”。(4) 程序狀態(tài)字（PSW——Program Status Word）程序狀態(tài)字是一個8位寄存器，用于存程序運行中的各種狀態(tài)信息。(2) 累加器（ACC——Accumulator）累加器為8位寄存器，是最常用的專用寄存器，功能較多，地位重要。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故而稱之為專用寄存器可稱為特殊功能寄存器。2)位尋址區(qū)內(nèi)部RAM的20H～2FH單元，既可作為一般RAM單元使用，進行字節(jié)操作，也可以對單元中每一位進行位操作，因此把該區(qū)稱之為位尋址區(qū)。1．內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器低128單元8051的內(nèi)部RAM共有256個單元，通常把這256個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）。VSS：電壓（25V）：31腳（/VPP） P3口各引腳引腳第二功能信號名稱RXD串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 外部中斷0申請 外部中斷1申請 T0定時器/計數(shù)器0的外部輸入 T1定時器/計數(shù)器1的外部輸入 外部RAM寫選通 外部RAM讀選通（3）備用電源引入MCS51單片機的備用電源也是以第二功能的方式由9腳（RST/VPD）引入的。：外部程序存儲器讀選通信號。 MCS –51 引腳圖2)信號引腳的第二功能由于工藝及標準化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的。1）信號引腳介紹 ～ ： P0口8位雙向口線。8051共有5個中斷源，即外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個。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。因此，通常講述單片機結(jié)構(gòu)原理時，總是從實際需要出發(fā)，只介紹與程序設(shè)計和系統(tǒng)擴展應用有關(guān)的內(nèi)容。例如8051的功耗為630mW ,而80C51的功耗只有120mW .在便攜式 、手提式或野外作業(yè)儀器設(shè)備上低功耗是非常有意義的。8051內(nèi)部有4KB ROM，8751內(nèi)部有4KB EPROM，8031片內(nèi)無ROM；除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。表中列出了MCS51單片機系列的芯片型號，以及它們的技術(shù)性能指標，使我們對它們的基本情況有一個概括的了解。 單片機應用系統(tǒng)的組成由此可見，單片機應用系統(tǒng)的設(shè)計人員必須從硬件和軟件兩個角度來深入了解單片機，并能夠?qū)⒍哂袡C結(jié)合起來，才能形成具有特定功能的應用系統(tǒng)或整機產(chǎn)品。4）輸入設(shè)備輸入設(shè)備用于將程序和數(shù)據(jù)輸入到計算機中，如鍵盤。軟件的主體駐留在存儲器中，人們通過它對整機進行控制并與微機系統(tǒng)進行信息交換，使微機按照人的意圖完成預定的任務。1．1．2．1什么是單片機及單片機應用系統(tǒng)1．微型計算機及微型計算機系統(tǒng)微型計算機（Microputer）簡稱微機，是計算機的一個重要分支。第二類是用中小規(guī)模數(shù)字電路構(gòu)成,其中包括了組合邏輯電路和時序電路，設(shè)計這一類信號燈控制系統(tǒng)時，要用到真值表、狀態(tài)圖等知識，電路結(jié)構(gòu)復雜、靈活性差、調(diào)試困難。信號燈不同的顏色，不同的形狀，不同的亮暗規(guī)律等都表示不同的含義，因此，對信號燈的控制尤為重要?？梢杂筛鱾€廠家、各種類型的單片機及相應的外圍電路組成，設(shè)計這一類信號燈控制系統(tǒng)時，要用到單片機軟硬件、接口及產(chǎn)品開發(fā)等很多單片機知識。個人計算機簡稱PC（Personal Computer）機，是微型計算機中應用最為廣泛的一種，也是近年來計算機領(lǐng)域中發(fā)展最快的一個分支，由于PC機在性能和價格方面適合個人用戶購買和使用，目前，它已經(jīng)像普通家電一樣深入到了家庭和社會生活的各個方面。計算機的數(shù)據(jù)運算和處理都在這里進行。2．單片微型計算機單片微型計算機是指集成在一個芯片上的微型計算機，也就是把組成微型計算機的各種功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、隨機存取存儲器RAM（Random Access Memory）、只讀存儲器ROM（Readonly Memory）、基本輸入/輸出(Input/Output)接口電路、定時器/計數(shù)器等部件制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機，從而實現(xiàn)微型計算機的基本功能。目前，單片機正朝著高性能、多品種方向發(fā)展，近年來32位單片機已進入了實用階段。其中51子系列是基本型，而52子系列則屬增強型。2．單片機芯片半導體工藝MCS51系列單片機采用兩種半導體工藝生產(chǎn)。這三種配置形式對應三種不同的單片機芯片,它們各有特點，也各有其適用場合，在使用時應根據(jù)需要進行選擇。因此以8051為例，說明本系列單片機的內(nèi)部組成及信號引腳。（5）并行I/O口MCS51共有四個8位的I/O口（P0、PPP3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。時鐘電路為單機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。 ～ ：P3口8位雙向口線。如果把前述的信號定義為引腳第一功能的話，則根據(jù)需要再定義的信號就是它的第二功能。當信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當信號為高電平時，則對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。對于各種型號的芯片，其引腳的第一功能信號是相同的，所不同的只在引腳的第二功能信號。四組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部RAM的00H～1FH單元地址。這種位尋址能力是MCS51的一個重要特點。PC有自動加1功能，從而實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。(3) B寄存器 B寄存器是一個8位寄存器，主要用于乘除運算。一些條件轉(zhuǎn)移指令將根據(jù)PSW有些位的狀態(tài)，進行程序轉(zhuǎn)移。這是一個供用戶定義的標志位，需要利用軟件方法置位或復位，用以控制程序的轉(zhuǎn)向。在除法運算中，OV=1表示除數(shù)為0，除法不能進行；否則，OV=0，除數(shù)不為0，除法可正常進行。（6）堆棧指針（SPStack Pointer）堆棧是一個特殊的存儲區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按“先進后出”的原則存取數(shù)據(jù)的。（3） 對專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器單元地址。其中一組特殊單元是0000H～0002H。1．1．2．6 并行輸入/輸出口電路結(jié)構(gòu)單片機芯片內(nèi)還有一項主要內(nèi)容就是并行I/O口。 P0口某位結(jié)構(gòu)由圖可見，電路中包含有1個數(shù)據(jù)輸出鎖存器、2個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、1個數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動電路和1個輸出控制電路。當P0口作為輸入口使用時，應區(qū)分讀引腳和讀端口兩種情況。對于這類“讀修改寫”指令，不直接讀引腳而讀鎖存器是為了避免可能出現(xiàn)的錯誤。 P1口某位結(jié)構(gòu)3. P2口。對于第二功能為輸出的信號引腳，當作為I/O使用時，第二功能信號引線應保持高電平，與非門開通，以維持從鎖存器到輸出端數(shù)據(jù)輸出通路的暢通。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)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路。 外部時鐘源接法3）時序時序是用定時單位來說明的。它一般由若干個機器周期組成。 MCS51 單片機的取指/執(zhí)行時序由圖可見，ALE引腳上出現(xiàn)的信號是周期性的，在每個機器周期內(nèi)兩次出現(xiàn)高電平。（c）給出了單字節(jié)雙周期指令的時序，兩個機器周期內(nèi)進行4次讀操作碼操作。（a）（b）所示。這表明單片機復位期間不會有任何取指操作。1． 單片機的工作過程單片機的工作過程實質(zhì)上是執(zhí)行用戶編制程序的過程,一般程序的機器碼都已固化到存儲器中，例如實訓1中的步驟2），因此開機復位后，就可以執(zhí)行指令。一直重復上述過程直到程序中的所有指令執(zhí)行完畢，這就是單片機的基本工作過程。Proteus可完成MCS51單片機的軟硬件仿真，可初步驗證信號燈控制器的軟硬件設(shè)計方案。1．2．4 學習團隊 按每班50人計算，25臺微機，并考慮到機器有可能損壞，大約2~3人一組。確定本工作任務需要使用的工具和輔助設(shè)備，填寫下表。撰寫信號燈控制電路圖的設(shè)計說明書。1．3．3項目實施的參考電路 ，學生也可以根據(jù)掌握的知識，應用單片機自己設(shè)計信號燈控制電路。 機器碼 地址 源程序 ORG 0000H 　　??；表示程序從地址0000H開始存放75 90 00 0000H 　　START： MOV P1，00H 　　??；點亮所有發(fā)光二極管11 07 0003H ACALL DELAY 　　　；延時一段時間，便于觀察75 90 FF 0005H MOV P1，0FFH 　　??；滅掉所有發(fā)光二極管11 02 0008H ACALL DELAY?。谎訒r80 F4 000AH 　　　 SJMP START 　　??；返回，從START開始重復7B C8 000CH 　　DELAY：MOV R3，200 ?。灰欢窝訒r子程序7C FA 000EH DEL2：MOV R4，250 00 0010H DEL1： NOP00 0011H NOP DC FC 0012H DJNZ R4，DEL1 DB F8 0014H DJNZ R3，DEL2 22 0016H RET ；子程序返回END 　　　　　　　　　　　；程序結(jié)束上述程序由以下部分組成：左邊兩列是一組十六進制數(shù)——?機器碼和機器碼所在存儲器中的地址(0000H～0016H)。1．4．6結(jié)果與檢查接上電源啟動運行，觀察8個發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)。　　5）連線應避免過長，避免從集成器件上方跨接，避免過多的重疊交錯，以利于布線、更換元器件以及故障檢查和排除。重復測試觀察故障現(xiàn)象，然后對某一故障狀態(tài)，用萬用表測試各輸入/輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。需要強調(diào)指出，經(jīng)驗對于故障檢查是大有幫助的，但只要充分預習，掌握基本理論和實驗原理，就不難用邏輯思維的方法較好地判斷和排除故障。單片機軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。P1口的8個管腳狀態(tài)與寫入數(shù)據(jù)之間的關(guān)系如下：寫入數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 　 0 0 0 0 0 　　0 0 對應P1口管腳名稱　　　　　　　　管腳電平狀態(tài) 低 低 低 低 低 　 低 低 低 發(fā)光二極管狀態(tài) 亮 亮 亮 亮　 亮 　亮 亮 亮　　所以，在通電運行后，發(fā)光二極管會出現(xiàn)全亮的狀態(tài)。．修改源程序，使八個發(fā)光二極管按照下面形式發(fā)光。芯片共有40個引腳，除了電源、地、兩個時鐘輸入/輸出腳以及32個I/O引腳外，還有4個控制引腳：ALE（低8位地址鎖存允許）、（片外ROM讀選通）、RST（復位）、（內(nèi)外ROM選擇）。程序設(shè)計的步驟一般分為：題意分析、畫流程圖、分配寄存器和內(nèi)存單元、源程序設(shè)計、程序調(diào)試等。（2） RAM6264：靜態(tài)隨機存儲器，通常用于存放采集到的原始數(shù)據(jù)，處理中的數(shù)據(jù)及最后的結(jié)果。（5） ADC0809：一種8路模擬輸入的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器件。延時一段時間,便于觀察75 90 FF 0005H MOV P1,0FFH 11 17 0008H ACALL DELAY 。關(guān)于單片機的指令以及程序設(shè)計將在第4章詳細介紹，在第4章的實訓4中也會重點討論上述