【文章內容簡介】 控制程序轉向。并行輸入輸出(I/O)口：8051共有4組8位I/O口(P0、 PP2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。全雙工串行口：8051內置一個全雙工串行通信口，用于與其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。時鐘電路：8051內置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。單片機的結構有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結構，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結構，即普林斯頓(Princeton)結構。INTEL的MCS51系列單片機采用的是哈佛結構的形式，而后續(xù)產品16位的MCS96系列單片機則采用普林斯頓結構。單片機最小系統(tǒng)基本電路由電源、復位及晶振電路組成。 圖3 最小系統(tǒng)電路圖 復位電路的設計由電容串聯(lián)電阻構成,由圖并結合“電容電壓不能突變”的性質,可以知道,當系統(tǒng)一上電,RST腳將會出現(xiàn)高電平,并且,這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定。典型的51單片機當RST腳的高電平持續(xù)兩個機器周期以上就將復位,所以,適當組合RC的取值就可以保證可靠的復位。一般教科書推薦C 取10u,。當然也有其他取法的,原則就是要讓RC組合可以在RST腳上產生不少于2個機周期的高電平。 晶振電路的設計8051單片機內部有一個用于構成振蕩器的高增益反向放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1,輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，如電路原理圖所示在引腳XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微調電容C1和C6。電容一般選擇30pf，電容的大小會影響振蕩器頻率的高低，穩(wěn)定性和速度。晶振的頻率選擇12MHz。 鍵盤電路設計鍵盤是單片機不可缺少的輸入設備，在單片機應用系統(tǒng)中，常使用按鍵或鍵盤來控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)或向系統(tǒng)內部輸入數(shù)據(jù)。 矩陣式鍵盤電路及工作原理矩陣式鍵盤的按鍵設置在行、列焦點上，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接+3V電源，無按鍵動作時，行線處于高電平，代表沒有鍵按下。當有鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平決定。列線電平為低，則行線電平為低，反之亦然。這樣通過讀入輸入線的狀態(tài)，就可以得知是否有鍵按下了。由于矩陣式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵彼此將發(fā)生相互影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作適當處理才能確定按下鍵的位置。123456789J2188。252。197。204。189。211。191。218。S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 R11kR21kR31kR41k+3V圖4 鍵盤電路 鍵盤的工作方式單片機應用系統(tǒng)中，鍵盤掃描只是單片機的工作內容之一。單片機在忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤的輸入，取決于鍵盤的工作方式。鍵盤工作方式的選取應根據(jù)實際應用系統(tǒng)中單片機的忙、閑情況而定。其原則是，既要保證及時響應按鍵操作，又不要過多占用單片機的工作時間。通常，鍵盤的工作方式有三種，即編程掃描、定時掃描和中斷掃描。 顯示電路設LED數(shù)碼管（LED Segment Displays）是由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。LED數(shù)碼管常用段數(shù)一般為7段，有的另加一個小數(shù)點，還有一種是類似于3位“+1”型。位數(shù)有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，LED數(shù)碼管根據(jù)LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數(shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。顏色有紅，綠，藍，黃等幾種。LED數(shù)碼管廣泛用于儀表，時鐘，車站，家電等場合。選用時要注意產品尺寸顏色，功耗，亮度，波長等。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅動電路來驅動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類。靜態(tài)顯示驅動： 靜態(tài)驅動也稱直流驅動。靜態(tài)驅動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的I/O口進行驅動，或者使用如BCD碼二十進位轉換器進行驅動。靜態(tài)驅動的優(yōu)點是編程簡單，顯示亮度高，缺點是占用I/O口多，如驅動5個數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O口來驅動，要知道一個8051單片機可用的I/O口才32個呢。故實際應用時必須增加驅動器進行驅動，增加了硬體電路的復雜性。動態(tài)顯示驅動： 圖5 顯示電路透過分時輪流控制各個LED數(shù)碼管的COM端，就使各個數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動態(tài)驅動。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮時間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極體的余輝效應，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示資料，不會有閃爍感，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的I/O口，而且功耗更低。 紅外檢測電路設計 紅外線發(fā)射電路紅外線發(fā)射電路主要由D7~D12六個紅外線發(fā)射管組成。~，當電源接通時，單片機的P1口設為輸出狀態(tài)，當P1口輸出均為“0”時，各個二極管均成導通狀態(tài)，發(fā)出紅外光，覆蓋包括了接收電路的一定的區(qū)域。正常情況下沒有遮擋時P1口輸出為00H。紅外線發(fā)射圖6 紅外線發(fā)射電路二極管在使用時，須由電流驅動，在進行設計時，最重要的是在IF電流的控制設計出的驅動電流IF不能太大，若大于 IF(max)則元件有燒毀之慮，IF若太小，則其發(fā)射束就會變小。通過查閱資料可知IF(max)在20mA左右，通過計算可得限流電阻的最小值為200歐，本電路選取470歐如圖6所示。 紅外線接收電路 紅外線接收電路主要由D1~D6六個紅外線接收二極管組成，主要功能是用來接收D7~D12發(fā)射的紅外線，正常情況下能夠成功接收，如果有人闖入，中斷紅外線，將接受不到紅外線，此時判斷為應當報警，由單片機控制報警。具體電路連接如下圖，D1~D6六個紅外線接收管的負極與反相器芯片74LS14D的A1～A6腳，當沒有遮擋時接收管正常接收到紅外線時并導通，+5V電源通過D1~D6的正極加到反相器74LS14D的輸入端，進行反相為低電平，輸出管腳Y1~，~：而當有人闖入使紅外線被遮擋時收管截止，反相器輸入端為低電平，反相后輸出高電平，~ 圖7 紅外線接收電路口為高電平。當在一定得時間內檢測到位于不同位置的光束被遮擋時。此脈沖信號驅動聲光報警電路，直至斷開開關SW2。通過紅外