【文章內(nèi)容簡介】 存中取出，然后再傳送到指令寄存器。 指令譯碼器：指令分為操作碼和操作數(shù)字段，由二進(jìn)制數(shù)字組成，為執(zhí)行任何給定的指令，必須對操作碼進(jìn)行譯碼，以便確定所要求的操作。指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項工作的，指令寄存器 中操作碼的輸出，就是指令譯碼器的輸入。操作碼一經(jīng)譯碼后，即可向操作控制器發(fā)出具體操作的特定信號。 程序計數(shù)器 PC:為了保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來確定一條指令的地址。程序計數(shù)器 PC 正是起 到這個作用。所以通常又稱其為指令地址計數(shù)器。在程序開始執(zhí)行之前 ， 必須將其起始地址 ， 即程序的第一條指令 第二章 芯片介紹 9 所在的內(nèi)存中的單元地址送人 PC，當(dāng)執(zhí)行指令時， CPU 將自動修改 PC 中的內(nèi)容，使之總是保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。由于大多數(shù)指令都是按順序執(zhí)行得，所以，修改的過程只是簡單的加一操作。 8051 單片機的存儲器系統(tǒng) 8051 單片機存儲器在的物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間。 程序存儲器 ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C實現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語言或其他語言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中， 我們編寫的這些程序，就存儲在程序存儲器空間中。數(shù)據(jù)存儲器 RAM：我們編寫的源程序，在運行的過程中，會產(chǎn)生一些臨時的運算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時存放在一個地方，這個地方就是數(shù)據(jù)寄存器。 8051 單片機具有四個存儲器空間： 片內(nèi)程序存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間 片外程序存儲器，即當(dāng)單片 機芯片內(nèi)置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間 片外數(shù)據(jù)存儲器，即當(dāng)單片機芯片內(nèi)置的存儲空間不夠使用時，我們需要外加的一個存儲器芯片 但從用戶使用的角度， 8051 存儲器地址空間分為三類： 片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的 0000H— FFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲器地址空間，用16 位地址。 64K 字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲器空間，地址也是從 0000H— FFFFH 用 16 位地址。 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器空間，用 8 位地址。 程序存儲器地址空間 8051 程序存儲器 用于存放編寫好的程序和表格常數(shù)。程序存儲器通過 16 位程序計數(shù)器 PC 尋址。尋址能力為 64K 字節(jié)。片內(nèi) ROM 為 4KB。地址為 0000H— 0FFFH。片外最多可擴至 64K 字節(jié)。地址為 1000H— FFFFH。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。當(dāng)引腳 EA 接高電平時， 8051 程序計數(shù)器 PC在 0000H— 0FFFH 范圍內(nèi)，即前 4K 字節(jié)地址執(zhí)行片內(nèi) ROM 中的程序。當(dāng)指令地址超過 0FFFH 后，就自動轉(zhuǎn)向片外 ROM 中取指令。 10 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 程序存儲器的某些單元是留給系統(tǒng)使用的。存儲單元 0000H— 0002H 用作 8051上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。因為 8051 上電復(fù)位后程序計數(shù)器 PC 的內(nèi)容為0000H，所以 CPU 總是從 0000H 開始執(zhí)行程序，如果在這三個單元中有跳轉(zhuǎn)指令，那么，程序就被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的 ROM 空間去執(zhí)行。 0003H— 0023H 單元被均勻的分為 5 段。用作 5 個中斷服務(wù)程序的入口。因為5 個入口之間間隔較小，因此一般來說，這五個入口都是存放著一條跳轉(zhuǎn)指令，而把真正的中斷服務(wù)程序安排在后面的存儲單元中。 數(shù)據(jù)存儲器空間 數(shù)據(jù)存儲器 RAM 用于存放運算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。數(shù)據(jù)存儲空間也分為片內(nèi)和片外兩大部分，即片內(nèi) RAM 和片外 RAM。 MCS51 內(nèi)部 RAM有 128 或 256 個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲（不同的型號有分別），片外最多可擴展 64KB的 RAM，構(gòu)成兩個地址空間，訪問片內(nèi) RAM用 “MOV” 指令，訪問片外 RAM用 “MOVX”指令。它們是用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)的。 MCS51 的數(shù)據(jù)存儲器均可讀寫，部分單元還可以位尋址。 232 串口 芯片介紹 由于電腦串口 RS232 電平是 10v~+10v，而一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是 ttl 電平 0~+5v,MAX232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 兩個 驅(qū)動器 、兩個 接收器和一個電壓發(fā) 生 器電路提供 TIA/EIA232F 電平 。下圖是 MAX232 引腳圖 12345678161514131211109C1+Vs+C1C2+C2VsT2OUTR2INVccGNDT1OUTR1INR1OUTT1INT2INR2OUT 圖 MAX232 引腳圖 該器件符合 TIA/EIA232F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將 TIA/EIA232F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F 電平。 主要特點 ： 單 5V 電源工作 。 第二章 芯片介紹 11 LinBiCMOSTM 工藝技術(shù) 。 兩個驅(qū)動器及兩個接收器 。 177。30V 輸入電平 。 低電源電流：典型值是 8mA。 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) 。 ESD 保護(hù)大于 MILSTD883 標(biāo)準(zhǔn)的 2020V。 232 是電荷泵芯片，可以完成兩路 TTL/RS232 電平的轉(zhuǎn)換 ， 它的的 1 12 引腳是 TTL 電平端，用來連接單片機的。 MAX232 獲得正負(fù)電源的另一種方法在單片機控制系統(tǒng)中，我們時常要用到數(shù) /模（ D/A）或者模 /數(shù) (A/D)變換以及其它的模擬 接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負(fù)電源，例如： 9V,9V。 12V,件的小功率電源 。 在控制板上，我們有的只是 5V 電源，可又有很多方法獲得非 5V電源。 1. 外接； 變換 。 在這里我介紹一塊大家常用的芯片： MAX232. MAX232 是 TTL~RS232 電平轉(zhuǎn)換的典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為 uF 的時候，若輸入為 5V,輸出可以達(dá)到 14V 左右，輸入為 0V ,輸出可以達(dá)到14V,在扇出電流為 20mA 的時候，處處電壓可以穩(wěn)定在 12V 和 此，在功耗不是很大的情況下，可以將 MAX232 的輸出信號經(jīng)穩(wěn)壓塊后作電源使用。 串口通信的概念非常簡單，串口按位（ bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總常不得超過 20 米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達(dá) 1200 米 。 典型 的 串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。 通信使用 3 根線完成 ：（ 1） 地線，（ 2） 發(fā)送，（ 3）接收。 由于 串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。 對于兩個進(jìn)行通行的端口，這些參數(shù)必須匹配： a， 波特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。例如 300 波特表示每秒鐘發(fā)送 300 個 bit。當(dāng)我們提到時鐘周期時，我們就是指波12 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時鐘是 4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為 4800Hz。通常電話線的波特率為 14400， 28800 和 36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 GPIB 設(shè)備的通信。 b， 數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7 和 8 位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼是 0～ 127（ 7 位）。擴展的 ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。每個包是指一個字節(jié)，包括開始 /停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語 “ 包 ” 指任何通信的情況。 c， 停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 1， 和 2 位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時也越慢。 d， 奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。對于偶和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后 面的一位），用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是 011，那么對于偶校驗，校驗位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位位 1，這樣就有 3 個邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機會判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步 . 光敏電阻 光敏電阻介紹 光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端 裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻 。為了增加靈 敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照 第二章 芯片介紹 13 時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子 — 空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強，光生電子 — 空穴對就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子 空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射 時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導(dǎo)效應(yīng)，因此，光敏電阻又稱光導(dǎo)管。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，然后接出引線，封裝在具有透光鏡 的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。 在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng) 受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 — 空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻阻值下降。光照愈強，阻值愈低。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。 在光敏電阻兩端的金屬電極之間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 光敏電阻沒有極性，純粹是一個電阻器件，使用時既可加直流電壓，也可以加交流電壓。 基本特性及其主要參數(shù) 暗電阻、亮電阻 光敏電阻在室溫和全暗條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為暗電阻，或暗阻。此時流過的電流稱為暗電流。例如 MG4121 型光敏電阻暗阻大于等于 。 光敏電阻在室溫和一定光照條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻或亮阻。此時流過的電流稱為亮電流。 MG4121 型光敏電阻亮阻小于等于 1k。 亮電流與暗電流之差稱為光電流。顯然，光敏電阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是說暗電流要 小，亮電流要大，這樣光敏電阻的靈敏度就高。 伏安特性 14 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計 在一定照度下，光敏電阻兩端所加的電壓與流過光敏電阻的電流之間的關(guān)系，稱為伏安特性。 由圖 可知，光敏電阻伏安特性近似直線，而且沒有飽和現(xiàn)象。受耗散功率的限制，在使用時，光敏電阻兩端的電壓不能超過最高工作電壓，圖中虛線為允許功耗曲線，由此可確定光敏電阻正常工作電壓。 圖 光敏電阻的伏安特性 圖 光敏電阻的光電特性 圖 光敏電阻的光譜特性 光電特性 光敏電阻的光電流與光照度之間的關(guān)系稱為光電特性。如圖 所 示， 光敏電阻的光電特性呈非線性。因此不適宜做檢測元件，這是光敏電阻的缺點之一，在自動控制中它常用做開關(guān)式光電傳感器。 光譜特性 對于不同波長的入射光，光敏電阻的相對靈敏