【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 89C52 單片機(jī)進(jìn)行控制， 程序燒寫進(jìn)單片機(jī)后，與外圍電路配合即可達(dá)到要求，若要增加功能，可改寫程序， 不必 更改硬件 電路 。 本 系統(tǒng)成本低廉 功能可靠 ，有 很高的實(shí)用價(jià)值 和 廣闊的市場(chǎng)前景。 1． 2． 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 （ 1）控制系統(tǒng) 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 本系統(tǒng)采用的 是用以 STC89C52 為核心的單片機(jī)控制方案。利用單片機(jī) 豐富的 IO端口 、 靈活的編程設(shè)計(jì) 和 控制的準(zhǔn)確性，不但能實(shí)現(xiàn)基本的密碼鎖功能，還能添加調(diào)電存儲(chǔ)、聲光提示甚至添加遙控控制 等 功能。 本系統(tǒng)添加 的 功能 是利用 GSM 傳輸模塊把柜號(hào)和系統(tǒng)產(chǎn)生的 隨機(jī)密碼 以短信形式發(fā)送到使用者手機(jī)上 。 （ 2）驅(qū)動(dòng)顯示電路 1602 自 帶控制器，單片機(jī)驅(qū)動(dòng) 1602 實(shí)際上就是驅(qū)動(dòng)自帶的控制器?？刂坪?RS、RW、 EN 還有數(shù)據(jù)口 ,可以 單片機(jī) 就 可以 直接 驅(qū)動(dòng)了。 RS接 ，讀寫端 R/W 接 ，使能端 E 接 ,數(shù)據(jù)線掛接總數(shù)據(jù)線 。 命令寫入地址為 E3FFH，數(shù)據(jù)寫入地址為E7FFH，讀狀態(tài)地址為 EBFFH，不需要生成新的字符，只要使用其內(nèi)部字符庫的字符即可，使用時(shí)送入需要顯示數(shù)據(jù)的 ASCII 碼值即可。 2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 2． 1 系統(tǒng)硬件電路 本系統(tǒng)的 硬件電路以 STC89C52 為核心， 顯示屏為 LCD1602 顯示屏， 3*4 矩陣鍵盤作為輸入 ， LED燈 模擬存包箱柜， GSM 傳輸模塊把柜號(hào)和系統(tǒng)產(chǎn)生的 隨機(jī)密碼 以短信形式發(fā)送到使用者手機(jī)上 。 硬件電路的系統(tǒng)方框圖，如圖 21 所示： 圖 21 系統(tǒng)方框圖 STC89C52 3*4 矩陣鍵盤 GSM 傳 輸 模塊 LED 燈 電源 用戶手機(jī) 紅外感 應(yīng)器 LCD 顯示屏 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2． 2 STC89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 2． 2． 1 單片機(jī)概述 單片機(jī) 誕生于 1971 年，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SOC三大階段，早期的 SCM 單片機(jī)都是 8位或 4 位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上發(fā)展出了 MCS51 系列 MCU 系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的 單片機(jī) 系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16位 單片機(jī) ，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著 消費(fèi)電子產(chǎn)品 大發(fā)展， 單片機(jī) 技術(shù)得到了巨大提高。隨著 INTEL i960系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32位 單片 機(jī) 迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場(chǎng)。而傳統(tǒng)的 8位 單片機(jī) 的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。高端的 32 位 Soc 單片機(jī) 主頻 已經(jīng)超過 300MHz，性能直追90 年代中期的專用 處理器 ，而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)也只有 10 美元。 當(dāng)代 單片機(jī) 系統(tǒng)已經(jīng)不再只在 裸機(jī) 環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的 嵌入式操作系統(tǒng) 被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為 掌上電腦 和手機(jī)核心處理的高端 單片機(jī)甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作系統(tǒng) 。 單片機(jī) 具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實(shí)現(xiàn) 諸如電壓、電流、 功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用 單片機(jī) 控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路 更加強(qiáng)大。 一、 應(yīng)用中的單片機(jī)品種繁多主要的單片機(jī)如下 : 8051 單片機(jī) :最早有 Intel 公司推出 8051/31 類單片機(jī) ,也是世界上使用量最大的幾種單片機(jī)之一由于 Intel公司將重點(diǎn)放在 186,386,奔騰等與 PC類兼容的高檔芯片開發(fā)上 ,8051類單片機(jī)主要有 Philips,三星 ,華幫等公司 手這些公司在保持與 8051單片機(jī)兼容基礎(chǔ)改善了 8051 的許多特點(diǎn) 。 提高了速度 ,降低了時(shí)鐘頻率 ,放寬了電源電壓的動(dòng)態(tài)范圍 ,降低了產(chǎn)品價(jià)格 。 Atmel 單片機(jī) :ATMEL 公司是世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲(chǔ)器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體制造公司 ATMEL 公司 。 最令人注目的是它的 EEPROM 電可擦除技術(shù)閃速存儲(chǔ)器技術(shù)和質(zhì)量高可靠性的生產(chǎn)技術(shù) ,在 CMOS 器件生產(chǎn)領(lǐng)域中 ATMEL 的先進(jìn)設(shè)計(jì)水平優(yōu)秀的生產(chǎn)工藝及封裝技術(shù)一直處于世界的領(lǐng)先地位 。 這些技術(shù)用于單片機(jī)生產(chǎn)使單片機(jī)也具有優(yōu)秀的品質(zhì)在結(jié)構(gòu)性能和功能等方面都有明顯的優(yōu)勢(shì) 。ATMEL 公司的單片機(jī)是目前世界上一種獨(dú)具特色而性能卓越的單片機(jī) 。 它在計(jì)算機(jī)外北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 部設(shè)備通訊設(shè)備自動(dòng)化工業(yè)控制宇航設(shè)備儀器儀表和各種消費(fèi)類產(chǎn) 品中都有著廣泛的應(yīng)用前景 。 其生產(chǎn)的 AT90 系列是增強(qiáng)型 RISC 內(nèi)載 FLASH 單片機(jī) ,通常稱為 AVR 系列 。 AT91M 系列是基于 ARM7TDMI 嵌入式處理器的 ATMEL 16/32 微處理器系列中的一個(gè)新成員 ,該處理器用高密度的 16 位指令集實(shí)現(xiàn)了高效的 32 位 RISC 結(jié)構(gòu)且功耗很低 。 另外 ATMAL 的增強(qiáng)型 51 系列單片機(jī)目前在市場(chǎng)上仍然十分流行 ,其中 AT89S51十分活躍 。 Microchip 單片機(jī) :Microchip 單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī) .他的主要產(chǎn)品是 16C 系列 8 位單片機(jī) ,CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu) ,僅 33 條指令 ,運(yùn)行速度快 ,且以低價(jià)位著稱 ,一般單片機(jī)價(jià)格都在 1 美元以下 。 Microchip 單片機(jī)沒有掩膜產(chǎn)品 ,全部都是 OTP 器件 (現(xiàn)已推出 FLASH 型單片機(jī) ) 。 Microchip 強(qiáng)調(diào)節(jié)約成本的最優(yōu)化設(shè)計(jì) ,是使用量大 ,檔次低 ,價(jià)格敏感的產(chǎn)品 。 TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī) :MSP430 系列單片機(jī)是由 TI 公司開發(fā)的 16 位單片機(jī)。其突出特點(diǎn)是超低功耗，非常適合于各種功率要求低的場(chǎng)合。有多個(gè)系列和型號(hào)，分別由一些基本功能模塊按不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成。典型 應(yīng)用是流量計(jì)、智能儀表、醫(yī)療設(shè)備和保安系統(tǒng)等方面。由于其較高的性能價(jià)格比，應(yīng)用已日趨廣泛。 二、單片機(jī)基本組成： 它由 CPU 、存儲(chǔ)器（包括 RAM 和 ROM ）、 I/O 接口、定時(shí) / 計(jì)數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。 輸入 / 輸出引腳 P0 、 P1 、 P2 、 P3 的功能 ： ~P0 。 7 ： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路型雙向 I/O 端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)作低 8 位地址和 8 位雙向數(shù)據(jù)總線用。在 EPROM 編程時(shí)，由 P0 輸入指令字節(jié)，而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證程序時(shí)，要求外接上拉電阻。 P0 能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P1. 0 ~P1. 7 （ 1~8 腳）： P1 是一上帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在 EPROM 編程和驗(yàn)證程序時(shí)，由它輸入低 8 位地址。 P1 能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 在 8032/8052 中， P1. 0 還相當(dāng)于專用功能端 T2 ，即定時(shí)器的計(jì)數(shù)觸發(fā)輸入端； P1. 1 還相當(dāng)于專用功能端 T2EX ，即定時(shí)器 T2 的外部控制端。 ~ （ 21~28 腳）： P2 也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由它輸出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證時(shí)，由它輸入高 8 位地址。 P2 可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P3. 0 ~P3. 7 （ 10~17 腳）： P3 也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口。在 MCS51 中，這 8 個(gè)引腳還用于專門的第二功能。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 P3 能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P3. 0 RXD （串行口輸入） P3. 1 TXD （串行口輸出） P3. 2 INT0 （外部中斷 0 輸入） P3. 3 INT1 （外部中斷 1 輸入） P3. 4 T0 （定時(shí)器 0 的外部輸入 P3. 5 T1 （定時(shí)器 1 的外部輸入） P3. 6 WR （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） P3. 7 RD （片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 三 、 指令： MOVC ： ROM 傳送 MOV ： 片內(nèi) RAM 傳送 MOVX ： 片外 RAM 傳送 INC ：加 1 DEC ：減 1 MUL ：乘法 DIV ：除法 ADD ：不帶進(jìn)位加 ADDC ：帶進(jìn)位加 SUBB ：帶進(jìn)位減 DAA ：調(diào)整 XCH ： 交換（和 A 交換） SWAP ： A 內(nèi)半字節(jié)交換 四 、 MCS51 的尋址方式： 1 、立即尋址 如： MOV A ， 40H 2 、直接尋址 如： MOV A ， 3AH 3 、寄存器尋址 如： MOV A ， Rn 4 、寄存器間接尋址 如： MOV A ， @Rn 5 、基址加變址尋 址 如： MOVC A ， @A+DPTR 6 、相對(duì)尋址 如： SJMP 08H 7 、位尋址 MOV 20H ， C 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 五、 計(jì)數(shù)初值的計(jì)算 定時(shí)或計(jì)數(shù)方式下計(jì)數(shù)初值如何確定，定時(shí)器選擇 不同的工作方式，不同的操作模式其計(jì)數(shù)值均不相同。 因?yàn)? MCS51 的兩個(gè)定時(shí)器均為加 1 計(jì)數(shù)器，當(dāng)初到最大值（ 00H 或 0000H ）時(shí)產(chǎn)生溢出，將 TF 位置 1 ，可發(fā)出溢出中斷，因此計(jì)數(shù)器初值 X 的計(jì)算式為： X=M 計(jì)數(shù)值式中的 M 由操作模式確定，不同的操作模式計(jì)數(shù)器的長(zhǎng)不相同，故 M 值也不相同。 而式中的計(jì)數(shù)值與定時(shí)器的工作方式有關(guān)。 計(jì)數(shù)工作方式時(shí)，計(jì)數(shù)脈沖由外部引入，是對(duì)外部沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，因此計(jì)數(shù)值根據(jù)要求確定。其計(jì)數(shù)初值： X=M 計(jì)數(shù)值 MCS51 有 5 個(gè)中斷源，可分為 2 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即高優(yōu)先級(jí)和低優(yōu)先級(jí)，中斷自然優(yōu)先級(jí)： 外部中斷 0 ；定時(shí)器 0 中斷； 外部中斷 1 ；定時(shí)器 1 中斷 ； 串行口中斷 ；定時(shí)器 2 中斷 （ 1 ）同級(jí)或高優(yōu)先級(jí)的中斷正在進(jìn)行中； （ 2 ）現(xiàn)在的機(jī)器周期還不是執(zhí)行指令的最后一上機(jī)器周期，即正在執(zhí)行的指令還沒完成前不響應(yīng)任何中斷； （ 3 ）正在執(zhí)行的是中斷返回指令 RET1 或是訪問專用寄存器 IE 或 IP 的指令，換而言之，在 RETI 或者讀寫 IE 或 IP 之后，不會(huì)馬上響應(yīng)中斷請(qǐng)求，至少要在執(zhí)行其它一要指令之扣才會(huì)響應(yīng)。 中斷響應(yīng)條件 CPU 響應(yīng)中斷的條件有： （ 1 ）有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求； （ 2 ）中斷總允許位 EA=1 ，即 CPU 開中斷； （ 3 ）申請(qǐng)中斷的中斷源的中斷允許位為 1 ，即沒有被屏蔽 。 六、 串行口工作方式及幀格式 MCS51 單片機(jī)串行口可以通過軟件設(shè)置四種工作方式： 方式 0 ：這種工作方式比 較特殊，與常見的微型計(jì)算機(jī)的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號(hào)從 TXD 端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的 1/12 。該方式是以 8 位數(shù)據(jù)為一幀，沒有起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位 。 方式 2 ：采用這種方式可接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 加了一個(gè)數(shù)據(jù)位，其余相同。第 9 個(gè)數(shù)據(jù)即 D8 位具有特別的用途，可以通過軟件摟控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的 SM2 位的配合，可使 MCS51 單片 機(jī)串行口適用于多機(jī)通信。方式 2 的波特率固定，只有兩種選擇，為振蕩率的 1/64 或 1/32 ，可由 PCON 的最高位選擇 。 方式 3 ：方式 3 與方式 2 完全類似，唯一的區(qū)別是方式 3 的小組特率是可變的。而幀格式與方式 2 樣為 11 位一幀。所以方式 3 也適合于多機(jī)通信。 2． 2． 2 STC89C52 主要性能 STC89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 個(gè) I/O 口線， 2 個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu) ，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式體制 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí) /計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM