【文章內(nèi)容簡介】 ，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。 89C51單片機具有四個存儲器空間 : (1)片內(nèi)程序存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間； (2)片外程序存儲器，即當單片機芯片內(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； (3)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，即單片機芯片內(nèi)置的存儲空間； (4)片外數(shù)據(jù)存儲器，即當單片機芯片內(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， 89C51 存儲器地址空間分為三類： (1)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。 第二章 芯片介紹 11 (2)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。 (3)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： 89C51 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— FFFFH。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。當引腳 EA接高電平時， 89C51 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。當指令地址超過 0FFFH 后，就自動轉(zhuǎn)向 片外 ROM 中取指令。 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 89C51上電復位后引導程序存放單元。因為 89C51 上電復位后程序計數(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。 MSC— 51 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。 MCS— 51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 數(shù)據(jù)在傳輸過程中一位一位的串行傳輸，硬件連接 比較簡單。最簡單時只需 3根連線即可實現(xiàn)串行通信，相對于并行通信來講其通信速率低，一般適用于短距離數(shù)據(jù)通信。在單片機應用系統(tǒng)中常采用串行通信方式。在串行通信中，按同步方式的不同，又分為同步通信和異步通信。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 12 （ 1）異步通信（ Asynchronous Communication），數(shù)據(jù)通常是以字符為單位組成字符幀傳送的。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，一幀數(shù)據(jù)低位在前，高位在后，通過傳輸線被接收端一幀一幀地接收。 （ 2）同步通信（ Synchronous Communication）是將一大批數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)塊 , 數(shù)據(jù)塊之間用同步字符隔開 , 而傳輸?shù)母魑欢M制碼之間都沒有間隔。其基本特征是發(fā)送端與接收端通信時保持嚴格同步。即同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳輸一幀信息。 由于電腦串口 RS232 電平是 10V～ +10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 TTL電平 0～ +5V, MAX232 就是用來進行電平轉(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/EIA — 232— F電平。為了提高數(shù)據(jù)通信的可靠性和抗干擾能力， RS232C 標準中規(guī)定發(fā)送端信號邏輯“ 0” (空號 )電平范圍為 +5V～ +15V，邏輯“ 1” (傳號 )電平范圍為－ 5V～－ 15V；接收端邏輯“ 0”為 +3V～ +15V，邏輯“ 1”為－ 3V～－ 15V。噪聲容限為 2V。－ 5V～ +5V 以及－ 3V～+3V之間分別為發(fā)送端和接收端點信號的不確定區(qū)。通常， RS232C 總線邏輯電平采用 +12V 表示“ 0”，－ 12V 表示“ 1”。 下圖是 MAX232 引腳圖 圖 MAX232 引腳圖 該器件符合 TIA /EIA— 232— F 標準，每一個接收器將 TIA /EIA— 232— F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 那電平轉(zhuǎn)換成 TIA /EIA— 232— F電平。 232 是電荷泵芯片，可以完成兩路 TTL/RS— 232 電平的轉(zhuǎn)換，它的 112引腳是 TTL 電平端，用來連接單片機的。 MAX232 獲得正負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)常用到正負電第二章 芯片介紹 13 源，例如： 9V ,9V； 12V， 12V。這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。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。 在這里我們介紹 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，輸出可以達到 14V 左右，輸入為 0V，輸出可以達到 14V，在輸出電流為 20mA 的時候，處處電壓可以穩(wěn)定在 12V 和 12V，因此，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)遠距離通信。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設備線總長不得超過 20 米，并且任意兩個設備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達 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。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配： ：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。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(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。波特率可以遠遠大于這些值，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 設備的通信。 ：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標準的值是 7和 8位。如何設置取決于你想傳送的信息。比如，標準的 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 (標準 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，術語“包”指任何通信的情況。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 14 ：用于表示單個包的最后一位。典型的值為 和 2 位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(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。 ：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，校驗位為 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 光敏電阻又稱光導管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 光敏電阻器是利用半導體的光電效應制成的一種電阻值隨入 射光的強弱而改變的電阻器；入射光強，電阻減小，入射光弱，電阻增大。 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。常用的光敏電阻器硫化鎘光敏電阻器，它是由半導體材料制成的。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達 1～ 10M歐 ,在強光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。光敏電阻器對光的敏感性（即光譜特性）與人眼對可見光（ ～ ）μ m的響應很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。設計光控電路時， 都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設計大為簡化。 第二章 芯片介紹 15 通常，光敏電阻器都制成薄片結(jié)構，以便吸收更多的光能。當它受到光的照射時，半導體片（光敏層）就激發(fā)出電子 — 空穴對，參與導電，使電路中電流增強。為了獲得高的靈敏度，光敏電阻的電極常采用梳狀圖案，它是在一定的掩膜下向光電導薄膜上蒸鍍金或銦等金屬形成的。 光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。光敏電阻器在電路中用字母“ R”或“ RL”、“ RG”表示。其結(jié)構如圖 所示： 圖 光敏電阻結(jié)構圖 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體材料制作，利用內(nèi)光電效應工作的光電元件。它在光線的作用下其阻值往往變小，這種現(xiàn)象稱為光導效應，因此，光敏電阻又稱光導管。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，如圖 所示。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當受到光照時，只要光子能量大于半導體材料的禁帶寬度，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，從而造成光敏電阻的阻值下降。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 — 空穴對將逐漸復合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復原值。 基于 51 單片機智能路燈控制器設計與實現(xiàn) 16 圖 光敏電阻實物圖 基本特性及其主要參數(shù) 、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 MG41— 21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。 MG41— 21 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。 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。 第二章 芯片介紹 17 圖 光敏電阻的伏安特性 光敏電阻的光電流與光照度之間的關系稱為光電特性。如圖 所示，光敏電阻的光電特性呈非線性。因此不適合做檢測元件，這是光敏電阻的缺點之一，在自動控制中它常用做開關式光電傳感器。