【文章內(nèi)容簡介】 組成。 MCS— 51 中的寄存器較多，大體可分為通用寄存器和專用寄存器兩類。 圖 微處理器存儲器結(jié)構(gòu) MCS— 51 存儲器配置：微型計算機必須配置一定數(shù)量的存儲器，但不同的微型計算機存儲器的配置不同。一種是程序與數(shù)據(jù)共用一個存儲器，如圖 3(a)所示。一般的通用計算機都采用此種形式。另一種是將程序與數(shù)據(jù)分別放在兩個存儲器內(nèi)，一個稱程序存儲器，另一個稱數(shù)據(jù)存儲器，如圖 3(b)所示。 MCS— 5l單片機屬于此類。這是由單片機的應用特點所決定的，因為單片機往往是為某個特定對象服務的，這是與通用計算機不同的一個顯著特點。它的程序設計調(diào)試成功后，一 般是固定不變的，因而程序 (包括常數(shù)表 )可以而且也應該一次性地永久放到單片機內(nèi)。這樣不僅省去了每次開機后臺程序重新裝入步驟，還可以有效地防止圍掉電和其它干擾而引起的程序丟失的錯誤。 MCS— 51 片內(nèi)集成有一定容量的程序存儲器 (8031／ 80c31／ 8032 除外 )和數(shù)據(jù)存儲器并具有較大的外部存儲器擴展能力。物理上， MCS— 51 有 4 個存儲器空間：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。 圖 5 給出了訪問程序存儲器時，程序取指所涉及到的信號和時序。如果程序存儲器是外部的，則程序存儲器讀選 PSEN 一般是每個機器周期兩次有效，如圖 5(a)所示，如果是訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，如圖 5(b)所示，則要跳過兩個 PSEN，因為地址和數(shù)據(jù)總線正在用于訪問數(shù)據(jù)存儲器。應該注意的是，數(shù)據(jù)存儲器總線周期為程序存儲器總線周期的 2 倍，圖 5 給出了端口 0 和端口 2 所發(fā)送的地址ALE 和 PSEN 的相對時序。 ALE 用于將 P0 的低位地址字節(jié)鎖存到地址鎖存器中 。 圖 MCS51 執(zhí)引外部程序存儲器中指令碼時的總線周期 步進電機的控制設計 鍵盤 系統(tǒng)由命令輸入單元，微處理器和功率放大器三部分組成。 鍵盤 負責發(fā)布命令、輸入數(shù)據(jù)， 采 用帶中斷的行列式鍵盤， 微處理器負責 將命令轉(zhuǎn)化成控制信號。 功率放大器 具有 信號放大的功能。 圖 單片機控制步進電機原理圖 147E sc2586903E n ter B ′B A ′P 1 . 074 HC 30停止反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)設置AAT89C2051P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 1P 3 . 0INT 0P 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1步進電機驅(qū)動電路 步進電機 電路設計 在 Proteus 環(huán)境選用下例元器件，設計電路如圖 8 所示。 ① IN400 BUTTON： 二極管、按紐； ② 7SEGMPX4CA、 RESPACK 80C5共陽四位一體數(shù)碼管、排阻、單片機； ③ RES、 CAP、 CAPELEC、 AND CRYSTAL： 電阻、電容、電解電容、4 輸入與門、晶振； ④ MOTORBISTEPPEA、 L298： 步機直流電機、電機驅(qū)動模塊； 圖 整個電路設計圖 數(shù)碼管顯示 用一位共陰極數(shù)碼管和單片機的 P0 口相連，顯示電機轉(zhuǎn)速的檔位，有一檔、二檔、三檔，分別顯示 3， 在啟動時初顯示 0， 清零后也顯示 0. 圖 .共陰極數(shù)碼管 鍵盤設計 當按鍵數(shù)大于 8 時，通常采用行列式鍵盤電路。如圖所示為用單片機擴 展 I/O口組成的行列式鍵盤電路。該圖中行線 到 通過上拉電阻接 +Vcc，且 為列線處于輸出狀態(tài)， 為行線，處于輸入狀態(tài)。按鍵設置在行、列線交點上，行、列線分別連接按鍵開關的兩端。 當鍵盤上沒有鍵閉合時，行線和列線之間時斷開的，所有行線輸入全部為高電平。當按下鍵盤上的某個鍵使其閉合時，則對應的行線和列線短路，行線輸入即為列線輸出。如果此時把所有列線初始化為輸出低電平 ，則通過讀取行線輸入值的狀態(tài)是否全為 1，即可判斷有無鍵按下。共設八個按鍵，為一檔、二檔、三檔、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、暫停、繼續(xù)和清零。具體鍵盤電路如下圖： H1H0L3L2L1L0清零繼續(xù)暫停反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)三檔二檔一檔 圖 鍵盤電路 3 控制系統(tǒng) 軟件設計 程序主要分為主程序、鍵盤（中斷）程序 主程序設計 主 程序主要完成初始化，設置中斷入口程序，并將 R7 寄存器的 7 三位做為功能標志位， R7 中的值不停地送累加器，并檢測累加器高三位是否為 1， 若其中有某位為 1 則轉(zhuǎn)向相應的功能程序。主程序 不斷的循環(huán)處于等待中斷狀態(tài)。 流程圖如圖所示： 圖 主程序流程圖 鍵盤程序設計 主程序 運行期間，若產(chǎn)生中斷則轉(zhuǎn)入鍵盤程序。鍵盤程序分為 5 部分： 1 . 判斷鍵盤上有無鍵按下 2 . 去除抖動的影響 3 . 掃描鍵盤，得到按下鍵的鍵號 4 . 判別閉合的鍵是否釋放 5 . 鍵號入累加器，結(jié)束中斷 中斷流程圖如圖所示： 開始初始化R 7 ＝ 1 ？調(diào)用反轉(zhuǎn)子程序 調(diào)用正轉(zhuǎn)子程序調(diào)用顯示子程序YN主程序流程 圖 中斷子程序流程圖 Proteus 軟件仿真 在該設計中，利用 Proteus 軟件進行仿真。 Proteus 是英國Labcenter 公司開發(fā)的電路分析與仿真軟件。運行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)數(shù)字電路、模擬電路、數(shù)?；旌想娐?，是目前唯一能實現(xiàn)對 5 PIC、 AVR、 HC1 ARM 等處理器 的仿真軟件。 Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象 圖 原始數(shù)碼管顯示 圖 開始運行程序 時數(shù)碼管 顯示 圖 正轉(zhuǎn)一段時間后數(shù)碼管顯示 圖 反轉(zhuǎn)一段時間后數(shù)碼管顯示 具體程序清單 ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP KEYL ORG 0030H MAIN： MOV SP,60H ； 初始化 MOV R0,00H MOV R1,00H MOV R3,40 MOV 72H,40 MOV P2,0F0H CLR CLR 06H CLR CLR CLR CLR MOV 43H,00H MOV 42H,00H MOV 41H,00H MOV 40H,00H MOV R7,00H SETB EA SETB IT1 SETB EX1 START： SETB 20H ； 主程序 CJNE R7,1,L1 CLR 20H LCALL ZZ SETB 20H L1： CJNE R7,2,L2 CLR 20H LCALL FF SETB 20H L2： LCALL LED NNT3： LJMP START LED： MOV DPTR,TAB ； 顯示程序 SETB CLR CLR CLR MOV A,43H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL TT CLR SETB CLR CLR MOV A,42H MOVC A,@A+DPTR MOV P0,A LCALL TT CLR CLR SETB CLR MOV A,41H