【正文】 A L E0A7A0D7D0 . 7P0 . 0PR DW RppP S E NP6.2PA L EO E3 7 37 4 L S0A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 48 0 5 10A7A0D7D8A1 2AC EO E2 8 6 40A7A0D7D8A1 2AC EO EW R0A7A0D7D8A1 2AC EO EW R6 2 6 46 2 6 4~~~~~~~~~~~~~~~~ 圖 35 線選法 (二 ) 譯碼選通法 :在外擴存儲器芯片數(shù)目較多時 ,就要用譯碼選通法 ,這種方法由譯碼器組成譯碼 電路 ,譯碼電路將地址空間劃分若干塊 ,其輸出分別選通各存儲器芯片。 外部存儲器擴展模塊 1 外部存儲器的擴展 隨著 51系列單片機性能的不斷擴展 ,其應(yīng)用范圍越來越廣泛 ,用其組成的測控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加 ,以致于在某些場合下 ,人們對 51系列單 片機具有的4KB 地址空間感到有些不足 ,希望能夠把數(shù)據(jù)與程序存儲器擴展到 64KB。 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。 （ 3） 工作方式 2 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 21 8位計數(shù)器，僅用 TL0計數(shù)，最大計數(shù)值為 256，計滿溢出后，一方面進位 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。 TR1=1,T1運行 。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 (2) 中斷請求控制寄存器 SCON SCON的結(jié)構(gòu)、位名稱、位地址如下： ① TI —— 串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志 ② RI —— 串行口接收中斷請求標(biāo)志 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 TI RI 位地址 99H 98H (3)中斷允許控制寄存器 IE 8051對中斷源的開放或關(guān)閉由中斷允許控制寄存器 IE控制。對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明： (1)21 個可字節(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。凡是改變累加器 A 中內(nèi)容的指令均會影響 P 標(biāo)志位。在進行加減運算中，當(dāng)?shù)?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” 。 MCS51 單片機中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個操作數(shù)也取自累加器。如端保持高 電平， 8051 的程序計數(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，自動執(zhí)行片外程序存儲器中的程序；當(dāng)保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器，片外存儲器可以從0000H 開始編址。 4 組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部 RAM 的 00H～1FH 單元地址。若時鐘頻率為 12 MHz，每機器周期為 1 μ s，則只需 2μ s 以上時間的高電平，在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復(fù)位。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。 (4)I/O 引腳 ～ ： P0 口 8 位雙向口線。 從上述內(nèi)容可以看出， MCS51 雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機概述 8051 單片機結(jié)構(gòu)和原理 1 8051 單片機的內(nèi)部組成 8051 內(nèi)部有 4 KB ROM，基本組成如圖 31 所示。卡和讀寫器均為全封閉防水、防塵結(jié)構(gòu)，既避免了靜電、塵污對卡的影響，操作快捷便利 。 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、 外部 存儲 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 機通信的 RS232 串行通信接口電路組成。系統(tǒng)設(shè)計方案是遵循原則設(shè)計 : 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)計結(jié)果能滿足客戶的需求并行之有效。 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 。 改善 了 市政秩序，為市民做實事。公共交通實行一卡通也是大勢所趨。以 8051單片機為 核心 ， 根據(jù) 公交 IC 卡控制系統(tǒng) 的性能指標(biāo)，采用無線射頻技術(shù)， 運用 一套合理的安全管理策略， 完成公交 非接觸式 IC 卡 控制 系統(tǒng) 讀寫器 的硬件 設(shè)計及 軟件設(shè)計。近幾年來 ,城市公交系統(tǒng)逐漸開始將 IC卡技術(shù)應(yīng)運于公交收費系統(tǒng) ,不 僅實現(xiàn)自動收費，電腦結(jié)算，而且縮短運行時間；減少點鈔人員和管理環(huán)節(jié)，杜絕貪污，減少假幣、假票，加速了資金周轉(zhuǎn)，促進企業(yè)信息管理系統(tǒng)的完善，帶來了管理機構(gòu)和管理方式上的巨大變化。 (6) 采用預(yù)收費的方式，增加企業(yè)周轉(zhuǎn)資金。 國際標(biāo)準(zhǔn)的制訂為 IC 卡在全世界范圍內(nèi)的推廣和應(yīng)用 ,為 IC 卡在使用過程中的規(guī)范化創(chuàng)造了前提和條件 。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 4 2 實現(xiàn)公交 控制系統(tǒng) 的規(guī)范化和數(shù)字化管理 。 (3)完成 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng) 的軟件設(shè)計 。 2 非接觸式 IC 卡 從提供電源的角度來看，非接觸式 I C 卡可分為有源和無源 2 種。目前，在世界智能卡市場上主要有三大品牌 : Mifare,Temic,Legic 它們各具特點，性能也各具千秋。該串行口功能較強，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。在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。但是 P3 口的情況卻有所不同，它的第二功能信號都是單片機的重要控制信號。 1XTAL 1XTAL 2C1C2晶振8051至內(nèi)部時鐘電路 圖 33 時鐘振蕩電路 （ 2）外部方式時鐘電路 在由多片單片機組成的系統(tǒng)中，為了各單片機之間時鐘信號的同步，應(yīng) 當(dāng)引蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 入惟一的公用外部脈沖信號作為各單片機的振蕩脈沖。單片機在復(fù)位后，已使 P0~P3 口每一端線為 “1” ，為這些端線用作輸入口做好了準(zhǔn)備。 （ 3） 用戶 RAM 區(qū) 在內(nèi)部 RAM 低 128 單元中，通用寄存器占去 32 個單元，位尋址區(qū)占去 16 個單元，剩下 80 個單元，這就是供用戶使用的一般 RAM 區(qū)，其單元地址為 30H～ 7FH。 專用寄存器（ SFR）簡介 8051 共有 21 個專用寄存器，其中部分寄存器簡單介紹如下： (1) 程序計數(shù)器 PC: PC 是一個 16 位的計數(shù)器，它的作用是控制程序的執(zhí)行順序。 PSW 的位狀態(tài)可以用專門指令進行測試，也可以用指令讀出。 OV（ ） —— 溢出標(biāo)志位。堆棧共有兩種操作：進棧和出棧。 2 中斷寄存器 8051單片機中涉及中斷控制的有 3個方面 4個特殊功能寄存器： ① 中斷請求：定時和外中斷控制寄存器 TCON。 （ 2） 中斷嵌套 當(dāng) CPU正在執(zhí)行某個中斷服務(wù)程序時，如果發(fā)生更高一級的中斷源請求中斷，CPU可以 “ 中斷 ” 正在執(zhí)行的低優(yōu)先級中斷 ,轉(zhuǎn)而響應(yīng)更高一級的中斷，這就是中斷嵌套。 ③ GATE：門控位 GATE=0，運行只受 TCON中運行控制位 TR0/TR1的 控制。 ⑤ RB8 —— 方式 2和方式 3中要接收的第 9位數(shù)據(jù)。假設(shè)機器碼 74H、 E0H 已存在 0000H 開始的單元中，則此表示把 E0H 這個值送入 A 累加器。 EPROM 在正常使用中只能讀出 ,不能寫入 ,故 EPROM 芯片沒有寫信號線 ,只有讀信號線。 A L E0A7A0D7D0 . 7P0 . 0PR DW RppP S E N5A L EABC0Y1Y2Y3YAG2BG21GO E3 7 37 4 L S0A7A0D7D8A1 2A。讀寫控制線記為 WPR的芯片與上面情況相反。 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，因此開機復(fù)位后，就可以執(zhí)行指令。 REN=1，允許接收。 高四位控制 T1 低四位控制 T0 門控位 計數(shù) /定時方式選擇 工作方式選擇 門控位 計數(shù) /定時方式選擇 工作 方式選擇 G C/T M1 M0 G C/T M1 M0 ① M M0：工作方式選擇位 M1 M0 工作方式 功能 00 方式 0 13位計數(shù)器 01 方式 1 16位計數(shù)器 10 方式 2 兩個 8位計數(shù)器，初值自動裝入 11 方式 3 兩個 8位計數(shù)器，僅適用 T0 ② C/T：計數(shù) /定時方式選擇位 C/T=1,計數(shù)工作方式 ,對外部事件脈沖計數(shù) ,用作計數(shù)器。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 19 3 中斷入口地址 8051的五個中斷入口地址： INT0： 0003H； T0： 000BH； INT1： 0013H T1： 001BH； 串行口： 0023H 4 中斷優(yōu)先控制和中斷嵌套 （ 1） 中斷優(yōu)先控制 8051中斷優(yōu)先控制首先根據(jù)中斷優(yōu)先級，此外還規(guī)定了同一中斷優(yōu)先級之間的中斷優(yōu)先權(quán)。 ⑷ T1:定時 /計數(shù)器 1溢出中斷，對外部脈沖計數(shù)由 。 (6) 堆棧指針（ SP— Stack Pointer）。 這兩個選擇位的狀態(tài)是由軟件設(shè)置的，被選中的寄存器組即為當(dāng)前通用寄存器組。 (4) 程序狀態(tài)字 PSW：序狀態(tài)字是一個 8 位寄存器，用于存放程序運行中的各種狀態(tài)信息。其中： 0003H～ 000AH 外部中斷 0 中斷地址區(qū) 000BH～ 0012H 定時 /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 /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(yīng)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，因此在中斷地址區(qū)中理應(yīng)存放中斷服務(wù)程序。 MCS51 具有布爾處理機功能，這個位尋址區(qū)可以構(gòu)成布爾處理機的存儲空間。 (3) P0~P3 口值為 FFH。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行速度也就快。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蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 二功能信號。當(dāng)單片機掉電時，此引腳上可接備用電源，由 VPD 向片內(nèi) RAM 提供備用電源，一保持片內(nèi) RAM 中的數(shù)據(jù)不丟失。 5) 并行 I/O 口 MCS51 共有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0、 P P P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入 /蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 輸出。 (5) 一卡多 用 用戶可根據(jù)需要，靈活定義各存儲扇區(qū)的密碼和訪問條件，以便互不影響地分別滿足不同場合、不同用途的要求。接觸式 IC 卡己經(jīng)走過十幾年的歷程并得到廣泛的應(yīng)用，但隨著應(yīng)用規(guī)模的擴大，其本身不可克服的缺點，如具有接觸磨損、卡的壽命小、使用不便、信息傳送速度慢、難以維護、基礎(chǔ)設(shè)施投入大等就成了它進一步發(fā)展的絆腳石。根據(jù) 公交汽車 IC 卡 控制系統(tǒng)所要達到的性能指標(biāo)，進行總體方案設(shè)計。 系統(tǒng) 設(shè)計目標(biāo)及原則 系統(tǒng)的設(shè)計 目標(biāo) 公交汽車 IC 卡控制系統(tǒng)采用了先進的 非接觸式 IC 技術(shù)和計算機技術(shù) ,以公交售卡充值 IC 卡讀寫器為設(shè)計對象的主體 ,以計算機系統(tǒng)為信息處理方法的現(xiàn)代 化管理系統(tǒng) ,充分利用了 非接觸式 IC交易時間短 ,快捷 ,方便的特點 ,作為公交汽車控制系統(tǒng)的一種全新的現(xiàn)代化管理手段 ,提高了公交車輛的運營服務(wù)水平 ,使城市 公交管理開放 ,不僅取得了較好的經(jīng)濟效益 ,同時還取得了良好的社會效益 。 IC 卡的產(chǎn)生現(xiàn)代信息的處理和傳遞提供了一種全新的手段 ,它一出現(xiàn)就備受關(guān)注和重視 。 (4) 可以節(jié)省無人售票點鈔工作人員的費用 。手工的傳統(tǒng)的低效率的工作方式已經(jīng)不能適應(yīng)城市公共交通事業(yè)的發(fā)