【文章內容簡介】 8155共有256個RAM單元，加上6個可編址的端口，這6個端口是：命令/狀態(tài)寄存器、PA口、PB口、PC口、定時器/記數器低8位以及定時器/計數器高8位。為此8155引入了8位地址AD2～AD0,無論是RAM還是可編址口都使用這8位地址進行編址。對它們只需使用AD2～AD0即可實現編址，如表33所示。表33 8155的可編程端口AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0選 擇　　　 000命令/狀態(tài)寄存器001 PA口010 PB口011 PC口100 定時器/計數器低8位101 定時器/計數器高8位 8155的命令/狀態(tài)寄存器8155有一個命令/狀態(tài)寄存器，實際上這是兩個不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字。但由于對命令寄存器只需進行寫操作，而對狀態(tài)寄存器只需進行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令/狀態(tài)寄存器。命令字：命令字共8位，用于定義端口及定時器/計數器工作方式。對命令寄存器只能寫不能讀。狀態(tài)字：狀態(tài)字也是8位（但實際只使用7位，最高位沒定義）。用于寄存器各端口及定時器/計數器的工作狀態(tài)。 8155的定時器/計數器定時器/計數器的記數結構： 8155的定時器/計數器是一個14位的減法計數器，由兩個8位寄存器構成，以其中的低14位組成計數器，剩下的兩個高位（M2,M1）用于定義計數器輸出的信號形式。8155定時器/計數器的記數結構如表33所示：表33 8155定時器/計數器的記數結構D7 D6D5D4D3D2D1D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8D7D6D5D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0定時器/計數器的使用：8155的定時器/計數器與MCS51單片機芯片內部的定時器/計數器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時和計數兩種功能。但是在使用上卻與MCS51的定時器/計數器有許多不同之處。具體表現在：l 8155的定時器/計數器是減法計數，而MCS51的定時器/計數器卻是加法計數。因此確定計數初值的方法是不同的。l MCS51的定時器/計數器有多種工作方式。而8155的定時器/計數器則只有一種固定的工作方式，即14位計數，通過軟件方法進行計數值加載。l MCS51的定時器/計數器有兩種計數脈沖。當定時工作時，由于芯片內部按機器周期提供固定頻率的計數脈沖；當計數工作時，從芯片外部引入計數脈沖。但8155的定時器/計數器，不論是定時工作還是計數工作，都由外部提供計數脈沖，其信號引腳就是TIMER IN。l MCS51的定時器/計數器，計數溢出自動置位TCON寄存器的計數溢出標志位（TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但8155的定時器/計數器，計數溢出時向芯片外邊輸出一個信號（TIMER OUT）。而且這一信號還有脈沖和方波兩種形式，供用戶進行選擇。具體由MM1兩位定義：M2 M1= 00 單個方波M2 M1= 01 連續(xù)方波 M2 M1= 10 單個脈沖M2 M1= 11 連續(xù)脈沖 這4種輸出形式如圖34所示：M2M1 開始計數 終止計數 ↓ ↓00 單個方波 01 連續(xù)方波 10 單個脈沖 11 連續(xù)脈沖 圖34 8155定時器/計數器的輸出方式　時鐘芯片8563 8563的主要特性及管腳結構圖特性：???? 復位電壓標準值Vlow=???? A VDD=,Tamb=25???? 1024Hz 32Hz 1Hz???? ???? ???? ???? I2C 總線(VDD= ) 其從地址讀0A3H。寫0A2HPCF8563 的管腳排列及描述如圖35所示：圖35 8563引腳圖功能如表34所示：表34 8563管腳功能表　8563的基本原理 8563有16個8位寄存器：一個可自動增量的地址寄存器， 的振蕩器（帶有一個內部集成的電容），一個分頻器（用于給實時時鐘RTC提供源時鐘），一個可編程時鐘輸出，一個定時器，一個報警器，一個掉電檢測器和一個400KHzI2C總線接口?！　∷?6個寄存器設計成可尋址的8位并行寄存器，但不是所有位都有用。前兩個寄存器（內存地址00H，01H） 用于控制寄存器和狀態(tài)寄存器，內存地址02H08H 用于時鐘計數器（秒~年計數器），地址09H0CH用于報警寄存器（定義報警條件）地址0DH控制CLKOUT管腳的輸出頻率，地址0EH和0FH分別用于定時器控制寄存器和定時器寄存器：秒、分鐘、小時、日、月、年、分鐘報警、小時報警、日報警寄存器，編碼格式為BCD ，星期和星期報警寄存器不以BCD 格式編碼?！　‘斠粋€RTC寄存器被讀時，所有計數器的內容被鎖存，因此，在傳送條件下，可以禁止對時鐘/日歷芯片的錯讀。 8563時鐘芯片在本設計中具有以下功能： 1. 定時器功能8位的倒計數器地址（0FH ）由定時器控制寄存器地址0EH控制，定時器控制寄存器用于設定定時器的頻率（4096，64，1 或1/60Hz ）以及設定定時器有效或無效定時器從軟件設置的8 位二進制數倒計數每次倒計數結束定時器設置標志位TF，定時器標志位TF只可以用軟件清除，TF用于產生一個中斷（/INT ）每個倒計數周期產生一個脈沖作為中斷信號TI/TP 控制中斷產生的條件。當讀定時器時返回當前倒計數的數值。 輸出 管腳CLKOUT可以輸出可編程的方波。CLKOUT 頻率寄存器地址0DH，決定方波的頻率，( 缺省值)，1024，32，1Hz 的方波。CLKOUT為開漏輸出管腳，上電時輸出有效，無效時輸出為高阻抗。 　　8563包含一個片內復位電路，當振蕩器停止工作時，復位電路開始工作，在復位狀態(tài)下，I2C總線初始化，寄存器TF、VL、TDTD0、TESTC、AE 被置邏輯1，其它的寄存器和地址指針被清0?！　　　?563內嵌掉電檢測器，當VDD低于Vlow時,位VL（Voltage Low,秒寄存器的位7）被置1，用于指明可能產生不準確的時鐘/日歷信息，VL標志位只可以用軟件清除，當VDD慢速降低（例如以電池供電）達到Vlow時，標志位VL被設置，這時可能會產生中斷。　　　　8563有16個寄存器，其中00H01H為控制方式寄存器、09H0CH為報警功能寄存器、0DH為時鐘輸出寄存器、0EH和0FH為定時器功能寄存器、02H08H為秒年時間寄存器。（POR）替換模式POR 的持續(xù)時間直接與振蕩器的起動時間有關。一種內嵌的長時間起動的電路可使POR失效，這樣可使設備測試加速。這種模式的設定要求I2C總線管腳SDA和SCL的信號波形如下圖所示，圖中所有的時間值為所需的最小值。當進入替換模式時，芯片立即停止復位，操作通過I2C總線進入EXT__CLK 測試模式。設置位TESTC邏輯可消除替換模式，再次進入替換模式只有在設置TESTC為邏輯1后進行。在普通模式時設置TESTC為邏輯0沒有意義，除非想阻止進入POR 替換模式?！】删幊滩⑿薪涌?255 為了連接鍵盤、顯示器等并行輸入輸出的外圍設備，采用可編程并行接口8255來實現AT89C51單片機并行接口擴展?！?255的內部結構及管腳功能 8255是Intel公司生產的一種通用的可編程的并行接口電路。它有三個八位并行I/O口。其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。內部結構圖如圖36所示:一、8255的引腳功能:(1)CPU與8255交換數據引腳DO~D7:接數據總線。/CS:片選。/RD、/WR:讀、寫線。AO、Al:內部寄存器尋址。(2)與I/O設備交換數據引腳APO~PA:7A口的8位輸入/輸出線。PBO~PB:7B口的8位輸入/輸出線。PCO~PC7:作為8位輸入/輸出線。作為兩個4位輸入/輸出線:PCO~PCPC4~PC7?？蓪γ恳晃粚崿F按位“置位”或“復位”控制:作為8255的狀態(tài)口。專用聯絡信號線。 圖36 8255內部結構圖二、8255操作方式8255有3種工作方式可選擇，即方式0、方式方式2。:兩個8位口，兩個4位口。任一端口可以作為輸入輸出。輸出是鎖存的。輸入是不鎖存。輸入輸出有16種不同的組合。:用作一個或兩個選通端口。每一個端口包含8位的數據端口，三條控制線，提供中斷邏輯。任一端口都可作為輸入或輸出。若只有一個端口工作于方式1，余下的其它位可以工作在方式0。若兩個端口都工作于方式1，端口C還留下兩位，這兩位可以用作輸入輸出，也具有置位/復位功能。:方式2只用于端口A。一個8位的雙向總線端口A和一個5位控制端口C。輸出和輸出是鎖存的。5位控制端口是控制A口的。這些操作方式可以由CUP輸出到8255的控制字來選擇。在8255芯片工作前，首先向8255的控制寄存器中輸入控制字。第4章 系統(tǒng)硬件設計 最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)，是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉、結構簡單，常用來構成簡單的控制系統(tǒng)?！【д裣到y(tǒng) 本設計采用PCF8563作為芯片。它在系統(tǒng)中的作用是設定，例如：可以設定時、分、秒。計價器在出租車空車行駛時需要顯示實時時鐘,因為它的時鐘是作為白天/ 晚上單價自動轉換的一個基準,而且計價器的時鐘顯示能為司機和乘客提供方便,所以選擇一個好的時鐘芯片對計價器很重要。時鐘可提供秒、分、時，通過設置8563的控制/狀態(tài)寄存器選擇，時鐘方式經過初始校準后即可工作使用。PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工業(yè)級內含I2C總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片I2C總線通訊方式不但使外圍電路及其簡潔而且也增加了芯片的可靠性同時每次讀寫數據后內嵌的字地址寄存器會自動產生增量當然作為時鐘芯片。 PCF8563是一款性價比極高的時鐘芯片它已被廣泛用于電表水表氣表電話傳真機便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產品領域 電路連接圖如圖41所示：圖41 8563晶振電路單片機在啟動運行時都需要進行復位操作，以便使CPU和系統(tǒng)中的其它部件都處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。AT89C51單片機有一個引腳RST，它是施密特觸發(fā)器的輸入端，其輸出端接復位電路的輸入。復位信號是高電平有效，其有效時間應持續(xù)24個振蕩脈沖周期（即二個機器周期）以上，若使用頻率為6MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間應超過4μs才能完成復位操作。復位之后，使ALE、PSEN、P0、PP2口的輸出均為高電平（即為輸入狀態(tài)），復位后，內部寄存器的狀態(tài)如表1所示。RST變?yōu)榈碗娖胶?，便又退出復位狀態(tài)。CPU從初始化工作，由狀態(tài)表可知，復位后：程序寄存器為0000H開始執(zhí)行程序，內部RAM不受復位影響。復位有電復位和按鍵手動復位兩種。按鍵手動復有電平方式和脈沖方式兩種。本次設計中，為方便人的操作，采用按鍵手動復位的按鍵電平復位。其復位電路如下表示：表41 復位電路表PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P30FFHSCON00HIPXX000000HSBUF00HIE0X000000HPCON不定TMOD00H0XXX0000B 復位電路連接圖如下：圖42 復位電路連接圖 時鐘電路模塊圖43 時鐘電路連接圖時鐘電路產生的振蕩脈沖經過觸發(fā)器進行二分頻之后，才能為單片機的時鐘脈沖信號。一般電容C3和C4取30uF左右?！?2MHz。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時鐘頻率也高，單片機運行也就快，但反過來運行速度快對存儲器的速度要求就高，對印刷電路板的工藝要求也高（線間寄生電容要?。Ｔ诒敬卧O計中，我們選取晶振頻率為6MHz,C1和C2的值均為30uF。 利用I2C總線原理接線，采用掉電保護單元AT24C0