【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 單片機(jī)與 MCS51 完全兼容 ? 看門狗（ WDT）： WDT是一種需要軟件控制的復(fù)位方式。 WDT 由 13位計(jì)數(shù)器和特殊功能寄存器中的看門狗定時(shí)器復(fù)位存儲(chǔ)器（ WDTRST）構(gòu)成。 WDT 在默認(rèn)情況下無(wú)法工作；為了激活 WDT，用戶必須往 WDTRST 寄存器（地址： 0A6H）中依次寫(xiě)入 01EH 和 0E1H。當(dāng) WDT激活后，晶振工作， WDT在每個(gè)機(jī)器周期都會(huì)增加。 WDT計(jì)時(shí)周期依賴于外部時(shí)鐘頻率。除了復(fù)位（硬件復(fù)位或 WDT溢出復(fù)位），沒(méi)有辦法停止 WDT工作。當(dāng) WDT溢出，它將驅(qū)動(dòng) RSR引腳輸出一個(gè)高電平。 ? 可編程串口（ UART） 在 AT89C51中， UART 的操作與 AT89C51 和 AT89C52 一樣。AT89C51系列單片機(jī)的串行通信口可以工作于同步和異步通信方式。當(dāng)工作于異步方式時(shí)，它具有全雙工的操作功能，也就是說(shuō)，它可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。串行口內(nèi)的接收器采用的是雙緩沖結(jié)構(gòu)，能夠在接收到的第一個(gè)字節(jié)從 接收寄存器讀走之前就開(kāi)始接收第二個(gè)字節(jié)（當(dāng)然，如果第二個(gè)字節(jié)接收完畢，而第一個(gè)字節(jié)仍然沒(méi)有被讀走，那將會(huì)丟掉一個(gè)字節(jié)）。串行口的發(fā)送和接收操作都是通過(guò)特殊功能寄存器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF進(jìn)行的，但在 SBUF的內(nèi)部，接收寄存器和發(fā)送寄存器在物理結(jié)構(gòu)上是完全獨(dú)立的。如果將數(shù)據(jù)寫(xiě)入 SBUF，數(shù)據(jù)會(huì)被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送。如果執(zhí)行 SBUF指令，則讀出的數(shù)據(jù)一定來(lái)自接收緩存器。因此， CPU對(duì) SBUF的讀寫(xiě)，實(shí)際上是分別訪問(wèn) 2個(gè)不同的寄存器。 山東交通學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 7 這 2個(gè)寄存器的功能決不能混淆。 ? 振蕩電路： AT89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部 振蕩器，由一個(gè)單極反相器組成。 XTAL1反相器的輸入， XTAL2為反相器的輸出?？梢岳盟鼉?nèi)部的振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘，只要 XTAL1和XTAL2引腳上一個(gè)晶體及電容組成的并聯(lián)諧振電路，便構(gòu)成一個(gè)完整的振蕩信號(hào)發(fā)生器，此方式稱為內(nèi)部方式。另一種方式由外部時(shí)鐘源提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到 XTAL1端輸入，而XTAL2端浮空。在組成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，多數(shù)采用這種方式，這種方式結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，可靠性高。在電路中，對(duì)電容 C1和 C2的值要求不是很嚴(yán)格，如果使用高質(zhì)的晶振，則不管頻率為多少， C C2通常都選擇 30pF。 ? 定時(shí) /計(jì)數(shù)器： AT89C51單片機(jī)內(nèi)含有 2個(gè) 16位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。當(dāng)用于定時(shí)器方式時(shí)，定時(shí)器的輸入來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路，每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器加 1，而一個(gè)機(jī)器周期包含有 12個(gè)振蕩周期，所以，定時(shí)器的技術(shù)頻率為晶振頻率的 1/12，而計(jì)數(shù)頻率最高為晶振頻率的 1/24。為了實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，定時(shí)器中含有 3種基本的寄存器：控制寄存器、方式寄存器和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。控制寄存器是一個(gè) 8位的寄存器，用于控制定時(shí)器的工作狀態(tài)，方式寄存器是一個(gè) 8位的寄存器，用于確定定時(shí)器的工作方式，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是 16位的計(jì)數(shù)器，分為高字節(jié) 和低字節(jié)兩部分。 ? RAM：高于 7FH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址是 8位的，也就是說(shuō)其地址空間只有 256字節(jié)，但內(nèi)部 RAM的尋址方式實(shí)際上可提供 384字節(jié)。的直接地址訪問(wèn)同一個(gè)存儲(chǔ)空間，高于 7FH的間接地址訪問(wèn)另一個(gè)存儲(chǔ)空間。這樣，雖然高 128字節(jié)區(qū)分與專用寄器 ，即特殊功能寄存器區(qū)的地址是重合的，但實(shí)際上它們是分開(kāi)的。究竟訪問(wèn)哪一區(qū)，存是通過(guò)不同的尋址方式加以區(qū)分的。 ? SFR： SFR是具有特殊功能的所有寄存器的集合，共含有 22個(gè)不同寄存器，它們的地址分配在 80H～ FFH中。雖然如此，不是所有的單元都被特殊功能寄存器 占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的。如對(duì)這些單元進(jìn)行讀操作，得到的是一些隨機(jī)數(shù)，而寫(xiě)入則無(wú)效，所以在編程時(shí)不應(yīng)該將數(shù)據(jù)寫(xiě)入這些未確定的地址單元中，特殊功能寄存器主要有累加器 ACC、 B寄存器、程序狀態(tài)字寄存器 PSW、堆棧指針 SP、數(shù)據(jù)指針 DPTR、 I/O端口、串行口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF、定時(shí)器寄存器、捕捉寄存器、控制寄存器。 ? 中斷系統(tǒng)： AT89C51 單片機(jī)有 6 個(gè)中斷源，中斷系統(tǒng)主要由中斷允許寄存器 IE、中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP、優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)和一些邏輯門組成。 IE 寄存器用于允許或禁止中斷；IP寄存器用于確定中斷源的 優(yōu)先級(jí)別；優(yōu)先級(jí)結(jié)構(gòu)用于執(zhí)行中斷源的優(yōu)先排序；有關(guān)邏輯門用于輸入中斷請(qǐng)求信號(hào)。在整個(gè)中斷響應(yīng)過(guò)程中 CPU 所執(zhí)行的操作步驟如下： （ 1）完成當(dāng)前指令的操作 （ 2）將 PC內(nèi)容壓入堆棧 （ 3）保存當(dāng)前的中斷狀態(tài) （ 4）阻止同級(jí)的中斷請(qǐng)求 （ 5）將中斷程序入口地址送 PC寄存器 （ 6）執(zhí)行中斷服務(wù)程序 8 （ 7）返回 8 位移位寄存器 74LS164（串行輸入，并行輸出） 74LS164 為 8位移位寄存器 ,其主要電特性的典型值如表 32： 表 32 74LS164主要電特性典型值 型號(hào) fm Pn 54/74164 36MHz 185mW 54/74LS164 36 MHz 80mW 當(dāng)清除端（ CLEAR）為低電平時(shí)，輸出端（ QA－ QH）均為低電平。 串行數(shù)據(jù)輸入端（ A， B）可控制數(shù)據(jù)。當(dāng) A、 B任意一個(gè)為低電平時(shí)停止新數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘端（ CLOCK）脈沖上升沿作用下 Q0 為低電平。當(dāng)有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用 Q0的狀態(tài)。 引出端符號(hào) CLOCK 時(shí)鐘輸入端 CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效） A， B 串行數(shù)據(jù)輸入端 QA－ QH 輸出端 fmax最大時(shí)鐘頻率。 tPLH 輸出由低電平到高電平傳輸延遲時(shí)間 tPHL 輸出由高電平到低電平傳輸延遲時(shí)間 ds1302 現(xiàn)在流行的串行時(shí)鐘電路很多，如 DS130 DS130 PCF8485 等。這些電路的接口簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、使用方便，被廣泛地采用。本文介紹的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路 DS1302 是 DALLAS公司的一種具有涓細(xì)電流充電能力的電路，主要特點(diǎn)是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。采用普通 晶振。 DS1302 是美國(guó) DALLAS 公司推出的 一種高性能、低功耗、帶 RAM 的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為 ～。采用三線接口與 CPU 進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 318 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。 DS1302 的引腳排列 ,其中 Vcc1 為后備電源， Vcc2為主電源。在主電源關(guān) 閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 Vcc1 或 Vcc2 兩者中的較大者供電。當(dāng) Vcc2 大于 Vcc1 山東交通學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 9 ＋ 時(shí)， Vcc2 給 DS1302 供電。當(dāng) Vcc2 小于 Vcc1 時(shí)， DS1302 由 Vcc1 供電。 X1 和 X2是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過(guò)把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次， RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過(guò)程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù)據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 Vcc≥ 之前，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O 為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )，后面有詳細(xì)說(shuō)明。 SCLK 始終是輸入端。 DS1302 的控制字節(jié)的最高有效位 (位 7)必須是邏輯 1，如果它為 0，則不能把數(shù)據(jù)寫(xiě)入 DS1302 中，位 6如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)，為 1表示存取 RAM 數(shù)據(jù) 。位 5至位 1 指示操作單元的地址 。最低有效位 (位 0)如為 0表示 要進(jìn)行寫(xiě)操作，為 1 表示進(jìn)行讀操作，控制字節(jié)總是從最低位開(kāi)始輸出。 在控制指令字輸入后的下一個(gè) SCLK 時(shí)鐘的上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被寫(xiě)入 DS1902，數(shù)據(jù)輸入從低位即位 0 開(kāi)始。同樣，在緊跟 8 位的控制指令字后的下一個(gè) SCLK 脈沖的下降沿讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出數(shù)據(jù)時(shí)從低位 0 位到高位 7。 DS1302 有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD碼形式 ,其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見(jiàn)表 1。 此外， DS1302 還有年份寄存器、控制寄存器、充電寄存器、時(shí)鐘突發(fā)寄存器及 與 RAM相關(guān)的寄存器等。時(shí)鐘突發(fā)寄存器可一次性順序讀寫(xiě)除充電寄存器外的所有寄存器內(nèi)容。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類：一類是單個(gè) RAM 單元，共 31 個(gè)，每個(gè)單元組態(tài)為一個(gè) 8位的字節(jié)，其命令控制字為 C0H～ FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫(xiě)操作；另一類為突發(fā)方式下的 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫(xiě)所有的 RAM 的 31 個(gè)字節(jié)， 命令控制字為 FEH(寫(xiě) )、 FFH(讀 )。 DS1302與 CPU 的連接需要三條線，即 SCLK(7)、 I/O(6)、 RST(5)。 DS1902與 89C2051的連接圖，其中 ，時(shí)鐘的顯示用 LED。 DS1302與 CPU 的連接 ， 實(shí)際上，在調(diào)試程序時(shí)可以不加電容器，只加一個(gè) 的晶振即可。只是選擇晶振時(shí)，不同的晶振，誤差也較大。另外，還可以在上面的電路中加入 DS18B20，同時(shí)顯示實(shí)時(shí)溫度。只要占用 CPU 一個(gè)口線即可。 LED 還可以換成 LCD，還可以使用北京衛(wèi)信杰科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的 10 位多功能 8 段液晶顯示模塊 LCM101，內(nèi)含看門狗 (WDT)/時(shí)鐘發(fā)生器及兩種頻率的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路，并有內(nèi)置顯示 RAM，可顯示任意字段筆劃，具有 3－ 4 線串行接口，可與任何單 片機(jī)、 IC 接口。功耗低，顯示狀態(tài)時(shí)電流為 2μA ( 典型值 )，省電模式時(shí)小于 1μA ，工作電壓為 ～ ，顯示清晰。 DS1302 的實(shí)時(shí)時(shí)間流程。根據(jù)流程框圖，不難采集實(shí)時(shí)時(shí)間。下面對(duì) DS1302 的基本操作進(jìn)行編程： 根據(jù)本人在調(diào)試中遇到的問(wèn)題，特作如下說(shuō)明： DS1302 與微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，首先由微處理器向電路發(fā)送命令字節(jié)，命令字 10 節(jié)最高位 MSB(D7)必須為邏輯 1，如果 D7=0，則禁止寫(xiě) DS1302，即寫(xiě)保護(hù)； D6=0，指定時(shí)鐘數(shù)據(jù)， D6=1，指定 RAM數(shù)據(jù)； D5～ D1指定輸入或 輸出的特定寄存器；最低位 LSB(D0)為邏輯 0，指定寫(xiě)操作 (輸入 )， D0=1，指定讀操作 (輸出 )。 在 DS1302 的時(shí)鐘日歷或 RAM 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)， DS13