【文章內容簡介】 POF置“ 1” ,它可由軟件設置睡眠狀態(tài)并不為復位所影響。 存儲器結構： MCS51單片機內核采用程序存儲器和數(shù)據存儲器空間分開的結構，均具有64KB外部程序和數(shù)據的尋址空間。 程序存儲器：如果 EA引腳 接地（ GND），全部程序均執(zhí)行外部存儲器。在 AT89S51,假如接至 Vcc（電源＋），程序首先執(zhí)行從地址 0000H－ 0FFFH（ 4KB）內部程序存儲器，再執(zhí)行地址為 1000H－ FFFFH（ 60KB）的外部程序存儲器。 數(shù)據存儲器：在 AT89S51的具有 128字節(jié)的內部 RAM，這 128字節(jié)可利用直接或間接尋址方式訪問，堆棧操作可利用間接尋址方式進行， 128字節(jié)均可設置為堆棧區(qū)空間。 看門狗定時器（ WDT）： WDT是為了解決 CPU程序運行時可能進入混亂或死循環(huán)而設置， 8 它由一個 14bit計數(shù)器和看狗復位 SFR（ WDTRST）構成。外部復位時， WDT默認為關閉狀態(tài)，要打開 WDT，必按順序將 01H和 0E1H寫到 WDTRST寄存器，當啟動了 WDT，它會隨晶體振蕩器在每個機器周期計數(shù)，除硬件復位或 WDT溢出復位外沒有其它方法關閉 WDT，當 WDT溢出，將使RST引腳輸出高電平的復位脈沖。 共陽七段數(shù)碼管 LED⑥ LED 數(shù)碼管的筆劃由發(fā)光二極管組成，故其特性與發(fā)光二極管相同，它適用于各種電子裝置作數(shù)字顯示。 LED 顯示是用發(fā)光二極管顯示字段的顯示器件，也可稱為數(shù)碼管，其外形結構如圖所示，由圖 34 可見它由 8 個發(fā)光二極管構 成，通過不同的組合可用來顯示 0～ A～ F 及小數(shù)點。 圖 34 LED 顯示塊的內部電路 分段式數(shù)碼管利用不同的發(fā)光段組合來顯示不同的數(shù)字，其應用很廣泛。最常見的分段式數(shù)碼管有兩種，共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管。在電子密碼鎖的設計中，我們所采用的數(shù)碼管為共陽極數(shù)碼管。 常見的半導體發(fā)光二極管是一種能將電能或電信號轉換成光信號的結型發(fā)光器。其內部結構是由磷砷化鎵等半導體材料組成的 PN 結。當 PN 結正向導通時，能輻射發(fā)光。輻射波長決定了發(fā)光顏色，有紅、綠、橙、黃等顏色。單個 PN 結封裝而成的產品就是發(fā)光二極管，而多個 PN 結可以封裝成半導體數(shù)碼管（也稱為 LED 數(shù)碼管）。半導體數(shù)碼管內部有兩種接法，即共陽極接法和共陰極接法。 共陰極是將 8 個發(fā)光二極管陰極連接在一起作為公共端，而共陽極是將 8 個發(fā)光二極管的陽極連接在一起作為公共端。我們這次就是采用的共陽極 LED，所以這里要介紹共陽極數(shù)碼管。如圖所示， LED 顯示器有靜態(tài)和動態(tài)顯示兩種方式，靜態(tài)顯示是將共陰極聯(lián)到一起接地，每位的顯示段（ adp）分別與一個 8 位的鎖存器輸出相連。由于顯示的各位可以相互獨立，各位可以互相顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應 的顯示字符。并且由于各位由一個 8 位鎖存器控制段選線，故在同一時間內每一位顯示的字符可以不同，這種方式占用鎖存器較多。動態(tài)顯示是將所有位的段選線相應的并聯(lián)在一起，由一個8 位的 I/O 口控制，形成段選線的多路復用。而各位的陰極分別由相應的 I/O 口控制，實現(xiàn)各位的分時選通。要 LED 能夠顯示相應的字符，就必須采用動態(tài)掃描方式，只要每位顯示的時間足夠短，則可造成多位同時顯示的假象，達成顯示的目的。 9 發(fā)光二極管的工作電壓為 伏，工作電流為 一 毫安到幾十毫安，壽命很長。半導體數(shù)碼管將十位數(shù)分成七個字段，每段為一個 發(fā)光二極管，其字 型 結構如圖所示，選擇不同的字段發(fā)光，可顯示出不同的字型。例如：當 a,b,c,d,e,f,g 七個字段同時亮時，顯示 8,b、c 段亮時，顯示出１ 。 共陽極：把發(fā)光二極管的陽極連在一起構成共陽極。使用時公共端接 Vcc，當某陽極為低電平時，該發(fā)光二極管就導通發(fā)光。輸出一個段碼就可以控制 LED 顯示器的字型，表 33給出了段碼與字型的關系，假定 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、 DP 分別對應 D0、 D D D DD D D7。 表 33 段碼與字型的關系 段碼 D7 DP D6 g D5 f D4 e D3 d D2 c D2 b D0 a 字 型 3FH 0 0 1 1 1 1 1 1 0 06H 0 0 0 0 0 0 1 0 1 5BH 0 1 0 1 1 0 1 1 2 4FH 0 1 0 0 1 1 1 1 3 66H 0 1 1 0 0 1 1 0 4 6DH 0 1 1 0 1 1 0 1 5 7DH 0 1 1 1 1 1 0 1 6 07H 0 0 0 0 0 1 1 1 7 7FH 0 1 1 1 1 1 1 1 8 6FH 0 1 1 0 1 1 1 1 9 77H 0 1 1 1 0 1 1 1 a 7CH 0 1 1 1 0 1 1 1 b 39H 0 0 1 1 1 0 0 1 c 5EH 0 1 0 1 1 1 1 0 d 79H 0 1 1 1 1 0 0 1 e 71H 0 1 1 1 0 0 0 0 f 10 晶體振蕩器 晶體振蕩器 ，簡稱 晶振 ，其作用在于產生原始的 時鐘頻率 ，這個頻率經過頻率發(fā)生器的放大或縮小后就成了電腦中各種不同的總線頻率。以 聲卡 為例，要實現(xiàn)對 模擬信號 或 48kHz 的采樣，頻率發(fā)生器就必須提供一個 或 48kHz 的時鐘頻率。如果需要對這兩種 音頻 同時支持的話，聲卡就需要有兩顆 晶振 。但是現(xiàn)在的娛樂級聲卡為了降低成本，通常都采用 SCR 將輸出的采樣頻率固定在 48kHz，但是 SRC 會對音質帶來損害，而且現(xiàn)在的娛樂級聲卡都沒有很好地解決這個問題。 現(xiàn)在應用最廣泛的是 石英晶體振蕩器 。 石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器， 石英晶體振蕩器也稱石英晶體諧振器，它用來穩(wěn)定頻率和選擇頻率，是一種可以取代 LC 諧振回路的晶體諧振元件。石英晶體振蕩器廣泛地應用在電視機、影碟機、錄像機、無線通訊設備、電子鐘表、 單片 機 、數(shù)字儀器儀表等電子設備中。 為數(shù)據處理設備產生時鐘信號和為特定系統(tǒng)提供基準信號。 在單片機中為其提供時鐘頻率。 石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結晶體）的壓電效應制成的一種諧振器件，它的基本構成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個對應面上涂敷銀層作為電極，在每個電極上各焊一根引線接到管腳上，再加上封裝外殼就構成了石英晶體諧振器，簡稱為石英晶體或晶體、晶振。其產品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的。只要在晶體振子板極上施加 交變電壓，就會使晶片產生機械變形振動，此現(xiàn)象即所謂逆壓電效應。當外加電壓頻率等于晶體諧振器的固有頻率時，就會發(fā)生壓電諧振，從而導致機械變形的振幅突然增大。 4 系統(tǒng)硬件設計及其原理 單片機串行通信原理 ⑦ MCS51 單片機內部有一個全雙工的串行接收和發(fā)射緩沖器（ SBUFF），這兩個在物理上獨立的接收發(fā)射器，即可以接收也可以發(fā)射數(shù)據，但接收緩沖器只可以讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，它們的地址是 99H。這個通信口即可以用于網絡通信，亦可以實現(xiàn)串行異步通信，還可以構成同步移位寄存器使用。如果在 串行口的輸入輸出引腳上加上電平轉換器，就可以方便的構成標準的 RS232 接口。下面我們分別介紹。 串行通信基礎 數(shù)據通信的傳輸方式：常用于數(shù)據通信的傳輸方式有單工、半雙工、全雙工和 多 工方式。 1） 單工方式：數(shù)據僅按一個固定的方向傳送。因為這種傳輸方式的用途有限，常用于串行口的打印數(shù)據傳輸與簡單系統(tǒng)間的數(shù)據采集。 2） 半 雙工方式：數(shù)據可以實現(xiàn)雙向傳送，但不能同時進行，實際的應用采用某種協(xié)議實現(xiàn)收發(fā)開關轉換。 3） 全雙工方式：允許雙方同時進行數(shù)據雙向傳送，但一般全雙工電路的線路和設備比較復雜。 4） 多工方式：以上三種 傳輸方式都是同一線路傳輸一種頻率信號，為了充分的利用線路資源，可通過使用多路復用器或多路集線器，采用頻分、時分、或碼分復用技術，即可實現(xiàn)在同一線路上資源共享功能，我們稱之為多工傳輸方式。 串行通信的兩種通信形式 1） 異步通信 在這種通信方式中，接收器和發(fā)射器有各自的時鐘，他們的工作是非同步的，異步通信用一幀來表示一個字符，其內容如下：一個起始位，緊接著是若干個數(shù)據位 。 2） 同步通信 同步通信格式中，發(fā)送器和接收器由同一個時鐘源控制，為了克服在異步傳輸中， 11 每傳輸一幀字符都必須加上起始位和停止位，占 用了傳輸時間，在要求傳送的數(shù)據量較大的情況下使用。 串行數(shù)據通信的傳輸速率：串行數(shù)據傳輸 速率 有兩個概念， 即每 秒傳送的位數(shù) bps(Bit per second)和 每 秒符號數(shù) — 波特率（ Band rate） ,在具有 調制 解調器的通信中，波特率與調制 速率有關。 MCS51 的串行和控制寄存器 MCS51 單片機串行口專用寄存器結構如圖所示。 SBUF 為串行口的收發(fā)緩沖器，它是一個可尋址的專用寄存器，其中包含了接收器和發(fā)射器寄存器，可以實現(xiàn)全雙工通信。但這兩個寄存器具有同一地址（ 99H）。 MCS51 的串行數(shù) 據傳輸很簡單，只要向緩沖器寫入數(shù)據就可發(fā)送數(shù)據。而從接收緩沖器讀出數(shù)據既可接收數(shù)據。 此外，接收緩沖器前還加上一級輸入移位寄存器， MCS51 這種結構的目的在于接收數(shù)據時避免發(fā)生重疊現(xiàn)象，文獻稱這種結構為雙緩沖結構。而發(fā)送數(shù)據就不需要這樣設計，因為發(fā)送時， CPU 是主動的，不可能出現(xiàn)這種情況。 1） 串行通信寄存器 在上一節(jié)我們已經分析了 SCON 控制寄存器，它 是 一個可尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據通信的控制，單元地址是 98H，其結構格式如下： 表 41 SCON 寄存器結構 寄存器 SCON 結構 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 下面我們對個控制位功能介紹如下： （ 1） SM0、 SM1：串行口工作方式控制位 SMO SM1 工作方式 功能說明 0 0 方式 0 移位寄存器方式（用于 I/O 擴展） 0 1 方式 1 8 位 UART，波特率可變 （ T1 溢出率 / n） 1 0 方式 2 9 位 UART，波特率為 fosc/64 或 fosc/32 1 1 方式 3 9 位 UART，波特率可變（ T1 溢出率 / n） （ 2） SM2：多機通信控制位 多機通信是工作方式 2 和方式 3， SM2 位主要用于方式 2 和方式 3接收 狀態(tài)，當串行口工作方式 2或 3，以及 SM2=1 時，只有當接收到第 9 位數(shù)據（ RB8）為 1時，才把接收的前 8 位數(shù)據送入 SBUF，且置位 RI 發(fā)出中斷申請，否則會將收到的數(shù)據放棄。當 SM2=0 時，只有 在接收到有效停止位時才啟動 RI，若沒接收到有效停止位，則 RI 清 “0” 。在方式 0 中 SM2 應該為 “0” 。 REN：允許接收控制位。由軟件置 “1” 時，允許接收；軟件置 “0” 時，不許接收。 TB8：在方式 3 和方式 3 中要發(fā)送的第 9 位數(shù)據，需要時用軟件置位和清零。 TB8：在方式 2 和方式 3 中是接收到的第 9 位數(shù)據。在方式 1 時，如 SM2=0， RB8 接收到的停止位。在方式 0 中，不使用 RB8。 TI：發(fā)送中斷標志。由硬件在方式 0 發(fā)送完第 8 位時置 “1” ，或在其它方式中串行發(fā)送停止位的開始時置 “1” 。必須由軟件清 “0” 。 RI：接 收中斷標志。由硬件在方式 0 串行發(fā)射第 8 位結束時置 “1” 12 B:特殊功能寄存器 PCON PCON：主要是是 CHMOS 型單片機的電源控制而設置的專用寄存器，單元地址為 87H 其機構格式如下表： 表 42 特殊功能 寄存器 PCON PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 SMOD GF1 GF0 PD IDL 在 CHMOS 型單片機中，除 SMOD 位外其它位均為虛設的， SMOD 是串行波特率倍增位，當SMOD=1 時串行口波特率加倍，系統(tǒng)復位默認為 SMOD=0。 2） 中斷允許寄存 器 IE 中斷允許寄存器這里重述一下對串行口有影響的位 ES。 ES 為串行中斷允許控制位， ES=1允許串行中斷， ES=0，禁止串行中斷。 表 43 中斷允許寄存器 符號 EA ES ET1 EX1 ETO EX0 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A8H A8H 3） 串行口工作方式 MCS51 單片機 串行 接 口具有 4 種工作方式，我從 實際 應用和畢業(yè)設計的角度，重點討論方式 3 發(fā)送。串行口定義為方式 3 時傳送 1 幀數(shù)據為 10 位，其中 1 位起始地址、 8 位數(shù)據位（先低位后高 位）、 1 位停止位，方式