【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 02 79 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 11 09 01 78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00 表 12 片內(nèi) RAM位尋址區(qū)的位地址。 （ 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(gè)單元，位尋址區(qū)占去 16個(gè)單元，剩下 80個(gè)單元，這就是供用戶使用的一般 RAM區(qū)，其單元地址為 30H～ 7FH。 對(duì)用戶 RAM區(qū)的使用沒有任何規(guī)定或限制。但在一般應(yīng)用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高 128單元 內(nèi)部 RAM的高 128單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為80H～ FFH。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（ Special Function Register），也可稱為特殊功能寄存器。 （ 1）程序計(jì)數(shù)器（ PC—— Program Counter） （ 2）累加器（ ACC—— Accumulator） （ 3） B寄存器 （ 4）程序狀態(tài)字（ PSW—— Program Status Word） 專用寄存器（ SFR）簡(jiǎn)介 D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P PSW各位定義如表 13 數(shù)據(jù)指針（ DPTR） 堆棧指針（ SPStack Pointer） 表 13 PSW各位定義 SFR MSB 位地址 /位定義 LSB 字節(jié)地址 B F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 F0H ACC E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 E0H PSW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV F1 P IP BF BE BD BC BB BA B9 B8 B8H / / / PS PT1 PX1 PT0 PX0 P3 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 B0H B F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 F0H IE AF AE AD AC AB AA A9 A8 A8H EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0 P2 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 A0H SBUF (99H) SCON 9F 9E 9D 9C 9B 9A 99 98 98H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI P1 97 96 95 94 93 92 91 90 90H TH1 (8DH) TH0 (8CH) TL1 (8BH) TL0 (8AH) TMOD GAT C/T M1 M0 GAT C/T M1 M0 (89H) TCON 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 88H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 PCON SMO / / / / / / / (87H) DPH (83H) DPL (82H) SP (81H) P0 87 86 85 84 83 82 81 80 80H 表 14 MCS51專用寄存器地址表 對(duì)專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點(diǎn)說明： 21個(gè)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。 程序計(jì)數(shù)器 PC不占據(jù) RAM單元，它在物理上是獨(dú)立的，因此是不可尋址的寄存器。 對(duì)專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時(shí)既可使用寄存器符號(hào)，也可使用寄存器單元地址。 表中凡字節(jié)地址不帶括號(hào)的寄存器都是可進(jìn)行位尋址的寄存器，而帶括號(hào)的是不可位尋址的寄存器，如表所列。全部專用寄存器可尋址的位共 83位，這些位都具有專門的定義和用途。這樣加上位尋址區(qū)的 128位，在 MCS51的內(nèi)部 RAM中共有 128+83=211個(gè)可尋址位 。 （九） MCS51內(nèi)部程序存儲(chǔ)器 MCS51的程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 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(chǔ)器。 MCS51 的片外最多能擴(kuò)展 64K字節(jié)程序存儲(chǔ)器，片內(nèi)外的 ROM是統(tǒng)一編址的。 如端保持高電平 , 8051 的程序計(jì)數(shù)器 PC在 0000H~0FFFH地址范圍內(nèi) (即前 4KB地址 ) 是執(zhí)行片內(nèi) ROM中的程序， PC1000H~FFFFH地址范圍時(shí) , 自動(dòng)執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序，當(dāng)當(dāng)保持低電平時(shí)，只能尋址外部程序存儲(chǔ)器 , 片外存儲(chǔ)器可以從 0000H開始編址。 有一組特殊單元是 0003H～ 002AH。共 40個(gè)單元，這 40個(gè)單元被均勻地分為五段，作為五個(gè)中斷源的中斷地址區(qū)。其中： 0003H～ 000AH 外部中斷 0中斷地址區(qū) 000BH～ 0012H 定時(shí)器 /計(jì)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(shí)器 /計(jì)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(dòng)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。但通常情況下，8個(gè)單元難以存下一個(gè)完整的中斷服務(wù)程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址去。 返回 （十）節(jié)電工作 MCS－ 5l系列單片機(jī)有 HMOS和 CHMOS兩種工藝芯片，其中 CHMOS芯片具有功耗小的優(yōu)點(diǎn)。為進(jìn)一步降低單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的功耗， CHMOS單片機(jī)還可通過對(duì)特殊功能寄存器 PCON的 PD位和 IDL位的選擇，使其工作在等待工作方式和掉電工作方式，特殊功能寄存器 PCON每位定義如圖 122所示。如果同時(shí)將 PD位和 IDL位置 1，則優(yōu)先執(zhí)行掉電工作方式。 HMOS單片機(jī)的特殊功能寄存器 PCON只有 SMOD位有定義，其余 4位僅 CHMOS單片機(jī)才有定義。因此，在使用時(shí)應(yīng)注意二者的區(qū)別，避免對(duì)沒有定義位操作 。 圖 122 特殊功能寄存器 PCON位定義 等待工作方式 當(dāng)特殊功能寄存器 PCON的 IDL=1 時(shí)， CHMOS單片機(jī)便工作在等待工作方式。 CHMOS單片機(jī)工作在等待工作方式時(shí)， CPU無時(shí)鐘，但振蕩器繼續(xù)工作，中斷、串行口和定時(shí)器模塊繼續(xù)工作，棧指針、程序計(jì)數(shù)器、程序狀態(tài)字、累加器和所有其他寄存器的內(nèi)容保持不變。在等待工作方式期間， ALE和 PSEN保持高電平，口的引腳保持進(jìn)入等待工作方式時(shí)的狀態(tài)。 掉電工作方式 當(dāng)特殊功能寄存器 PCON的 PD=l時(shí)， CHMOS單片機(jī)便工作在掉電工作方式。 CHMOS單片工作在掉電工作方式時(shí)，片內(nèi)振蕩器停止工作，單片機(jī)停止一切操作，但片內(nèi) RAM和特殊寄尋存器的內(nèi)容保持不變。在掉電工作方式期間，口的引腳輸出各自 SFR的內(nèi)容。 ALE和 PSEN輸出為低電平。在掉電工作方式期間，電源 Vcc能降至 2V，但要保證在掉電工作方式開始前電源 Vcc不低于正常值，并且在結(jié)束掉電工作方式前使電源 Vcc恢復(fù)到正常值。 退出掉電工作方式的唯一辦法是硬件復(fù)位。由于在掉電工作方式期問時(shí)鐘振蕩器停止工作，因此，復(fù)位脈沖必須保持足夠的寬度，以確保時(shí)鐘振蕩器重新啟動(dòng)并達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)。復(fù)位脈沖的持續(xù)時(shí)間一般不小于10ms。 （十一）爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 爆炸性環(huán)境用單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括技術(shù)性能指標(biāo)的確定、電氣防爆型式的選擇、軟硬件功能的劃分、芯片的選擇、抗干擾設(shè)計(jì)、電氣防爆設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與防爆設(shè)計(jì) （ 1）技術(shù)性能指標(biāo)的確定 技術(shù)性能指標(biāo)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)和最終目標(biāo)，它貫穿著整個(gè)設(shè)計(jì)工作。在確定技術(shù)性能及指標(biāo)時(shí)，要根據(jù)用戶對(duì)系統(tǒng)的使用要求，并參考現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外類似系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)、綜合考慮技術(shù)先進(jìn)性、易操作維護(hù)性、系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性和經(jīng)濟(jì)效益等因素，提出比較合理的技術(shù)性能指標(biāo)，并查閱有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使之標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。當(dāng)然，技術(shù)性能指標(biāo)在系統(tǒng)的研制過程還將進(jìn)一步完善和修改，使系統(tǒng)具有較高的性能／價(jià)格比。 （ 2）防爆設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的防爆型式主要以本質(zhì)安全型為主，這是由于本質(zhì)安全型電氣設(shè)備與其他類型的防爆電氣設(shè)備相比，具有體積小、重量輕、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是本質(zhì)安全電路無論在正常工作狀態(tài)，還是在規(guī)定的故障狀態(tài)下都是安全的。本質(zhì)安全防爆的原理是：通過合理選擇電氣設(shè)備的電路和電路參數(shù)，使電路在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不致引起周圍可燃性氣體的燃燒或爆炸。因此，本質(zhì)安全型防爆單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)是低電壓、小電流和小功率系統(tǒng)。對(duì)于難以滿足這些條件的系統(tǒng)電源和大功率路一般采用本質(zhì)安全型和隔爆型或本質(zhì)安全型與澆封型的復(fù)合防爆型式，如：隔爆兼本質(zhì)安全型電源等。 在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全型電路時(shí)，首先應(yīng)設(shè)計(jì)好本質(zhì)安全型電源。當(dāng)輸出端發(fā)生短路等故障時(shí)，應(yīng)具有保護(hù)功能，并當(dāng)故障排除后，應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常。對(duì)于輸出電流較大、電壓較高、功率較大的電源，還應(yīng)采用快速切斷或保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)本質(zhì)安全電源的負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮盡量減少負(fù)載中的儲(chǔ)能元件和容量，盡量不采用電感、電容等元件。必須使用時(shí)，應(yīng)盡量減小其電感量或電容量。同時(shí)，應(yīng)盡量減小負(fù)載的工作電壓、工作電流和功率。對(duì)于參數(shù)變化后或故障后將影響電路本質(zhì)安全防爆性能的電阻、電容、電感、變壓器、晶體管等元件，在正常工作和規(guī)定的故障狀態(tài)下的電流、電壓和功率應(yīng)不大于其額定值的三分之二。 （ 3）功能劃分 軟、硬件功能的劃分就是根據(jù)所確定的技術(shù)性能指標(biāo)確定哪些功能由單片機(jī)來完成，哪些功能由外部接口電路來完成，哪些功能由外圍數(shù)字電路或模擬電路來完成，哪些功能由傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)來完成，哪些功能由軟件來完成。在功能的劃分上，為了簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，減小功耗，便于本質(zhì)安全防爆，降低成本，凡能夠用軟件、單片機(jī)及其少量外部電路完成的功能，應(yīng)盡量由它們完成，但也要考慮軟件開發(fā)的工作量。 在芯片的選擇上，除應(yīng)選擇功耗較低的芯片外，還應(yīng)兼顧經(jīng)濟(jì)合理性，并考慮市場(chǎng)的供貨情況。一般地講，應(yīng)選擇技術(shù)先進(jìn)、銷量較大的芯片，這樣會(huì)獲得較高的性能價(jià)格比。 抗干擾設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，因?yàn)殡姶鸥蓴_不但會(huì)造成較大的系統(tǒng)誤差，還會(huì)使系統(tǒng)死機(jī)無法工作。系統(tǒng)干擾主要有：空間干擾 (通過電磁波輻射竄入系統(tǒng) )、通道干擾 (通過信號(hào)輸入／輸出通道竄入系統(tǒng))和電源干擾 (通過電源竄入系統(tǒng) )。 （ 1）硬件抗干擾措施 空間干擾一般用屏蔽外殼和外殼接地的方法來解決。 電源干擾通常采用變流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、低通濾波器、平滑濾波器和板上穩(wěn)壓等辦法來解決，如圖 123所示。交流穩(wěn)壓器可以解決交流電源過壓與欠壓。隔離變壓器就是在 +之間用接地的屏蔽層隔離，從而減小初、次級(jí)之間的分布電容，減少高頻干擾。這是因?yàn)殡娫吹母哳l干擾主要是通過初、次級(jí)間的分布電容耦合到次級(jí)的。低通濾波器通常與隔離變壓器次級(jí)相連，濾除變壓器次級(jí)輸出的高次諧波，改善電源波形。在高次諧波較嚴(yán)重的情況下，還可在隔離變壓器的初級(jí)與交流穩(wěn)壓器之間接入低通濾波器。平滑濾波器置于直流整流電源輸出，濾除 50Hz工頻干擾和其他交流成分，降低直流電源的交流紋波電壓。為消除負(fù)載波動(dòng)所引起的耦合干擾，系統(tǒng)中的各功能板應(yīng)采用獨(dú)立的直流穩(wěn)壓電路，一般由三端穩(wěn)壓器和輸入輸出電容組成，如圖 124所示。輸入／輸出電容一般選獨(dú)石電容。各功能板單獨(dú)穩(wěn)壓不僅可以消除耦合干擾，而且可以降低對(duì)總電源輸出的要求，便于穩(wěn)壓散熱。 低通濾波器 隔離變壓器 交流電網(wǎng) 整流電路 平滑濾波 器 穩(wěn)壓電路各功能板 圖 123 抗電源干擾原理框圖 低通濾波器 交流穩(wěn)壓器 78 X X + + 輸 入 F 輸 出 F 圖 124板上穩(wěn)壓電路原理圖 通道干擾主要用光電隔離的辦法來解決，對(duì)于信號(hào)頻率較高、傳輸距離較遠(yuǎn)的輸入輸出通道，還應(yīng)