【文章內容簡介】 部分運算結果。程序狀態(tài)字PSW是8位寄存器，用來寄存本次運算的特征信息，用到其中的7位?？刂七壿嬛饕ǘ〞r和控制邏輯、指令寄存器、譯碼器以及地址指針DPTR和程序計數器PC等。時鐘是時序的基礎， 51單片機片內由一個反向放大器構成震蕩，可以由他產生時鐘。時鐘可有兩種方式產生，即內部方式和外部方式。內部方式是在XAT1和XAT2端外接石英晶體作定時元件，內部反向放大器自激震蕩， 產生時鐘，時鐘發(fā)生器對震蕩脈沖二分頻，因此，時鐘是一個雙向信號。一條指令譯碼產生一系列微操作信號在時間上有嚴格的先后順序，這種次序就是計算機的時序。單片機的基本時序已有：振蕩周期（振蕩源的周期）、時鐘周期（振蕩周期的二倍）、機器周期（含6個時鐘周期）、指令周期（完成一條指令所占有的全部時間）。指令部件有：程序計數器PC、指令計數器IR、指令譯碼器ID、數據指針。（2）存儲器組織 51單片機的存儲器結構特點之一是將程序存儲器和數據存儲器分開，并有自己的存儲機構和尋址方式。51單片機在物理上有4個存儲空間：片內程序存儲器和片外程序存儲器；片內數據存儲器和片外數據存儲器。51 片內有256字節(jié)數據存儲器RAM和4KB的程序存儲器ROM。除此之外，還可以在片外擴展RAM和ROM，并且各有64KB的尋址范圍，也就是最多可以在外部擴展264KB存儲器。64KB的程序存儲器（ROM）空間中，有4KB地址區(qū)對于片內ROM和片外ROM是公用的。這4KB地址為0000H0FFFH；而1000HFFFFH地址區(qū)為外部ROM專用。CPU的控制器專門提供一個控制信號，用來區(qū)分內部ROM和外部ROM的公用地址區(qū)：當是高電平時，單片機從片內ROM的4KB存儲區(qū)指令，而當指令地址超過0FFFH后，就自動地轉向片外ROM取指令；當接低電平時，CPU只從片外ROM取指令。（3）片內并行接口①P0、PPP3口都是8個引腳的I/②P0是OC門輸出，帶載能力為8個TTL門③PP2的帶載能力是4個TTL門④初始狀態(tài)所有端口為高電平=1 51單片機控制引腳圖本系統(tǒng)采用基于HD44780控制芯片的1602液晶顯示屏，功耗小，可靠性高，電路簡單。： 字符液晶指令集命令命令代碼功能RSR/WDB7DB0復位顯示器0000000001清屏，光標歸位光標歸位000000001*設地址計數器清零，DDRAM數據不變，光標移動到左上角字符進入模式00000001I/DS是指字符進入時的屏幕移入方式顯示開關0000001DCB設置顯示開關，光標開關，閃爍開關顯示光標移位000001S/CR/L**設置字符與光標移動功能設置00001DLNF**設置DL，顯示行數，字體設置CGRAM地址0001CGRAM地址設置6位的CGRAM地址以讀/寫數據設置DDRAM地址001DDRAM地址設置7位的DDRAM地址值以讀/寫數據忙標志/地址計數器01BF由最后寫入的DDRAM或CGRAM地址設置指令設置的DDRAM/CGRAM地址讀忙標志及地址計數器DDRAM/CGRAM寫數據10寫入一字節(jié)數據，需要先設置RAM地址向DDRAM/CGRAM寫入一字節(jié)數據DDRAM/CGRAM讀數據11讀取一字節(jié)數據，需要先設置RAM地址從DDRAM/CGRAM讀取一字節(jié)數據I/D=1遞增，I/D=遞減S=0時顯示屏不移動，S=1時，如果I/D=1且有字符寫入時顯示屏左移，否則右移D=1顯示屏開，D=0顯示屏關C=1時光標出現在地址計數器所指的位置C=0光標不出現B=1時光標出現閃爍，B=0光標不閃爍S/C=1時，RL=0則字符和光標左移，否則右移S/C=0時，RL=0則光標左移，否則右移DL=1時數據長度為8位，DL=0時為使用D7D4共四位，分兩次送一字節(jié)F=1時為5*10點陣字體，F=0時為5*7點陣字體BF=1時LCD忙，BF=0時LCD就緒 液晶顯示器1602與單片機的連接 IC卡接口電路IC卡接口電路采用的是Atmel公司的存儲IC卡AT24C04,用于存儲由售電管理系統(tǒng)寫入的密碼，卡號，電度數等，是電管部門與用戶連接的橋梁。為了提高IC卡的可靠性，必須有卡上下電控制電路，卡插入檢測電路，卡短路檢測等輔助電路，結合軟件可大大提高其讀寫的準確性和可靠性。： IC卡接口電路R24,VD5,VT2組成卡上下電路，=0時，VT2導通，IC卡座之Vcc得電；=1時，VT2截止，IC卡座的Vcc失電，檢測有無卡電源短路現象，以防人為破壞。K1,K2為IC卡座的一對常閉觸點，當有卡插入時，K1,K2開路，VT3導通，給IC4DE ，此信號用來檢測有無卡插入。 電能存儲器電能存儲器由串行EEPROM和上拉電阻組成，:在串行時鐘和數據端接了上拉電阻R25和R27。串行EEPROM選用AT24C04,AT24C04為低電壓(～),長壽命（可擦寫10萬次以上）器件。在掉電時存儲剩余電度數。EEPROM芯片按接口分量類：并行接口芯片和串行接口芯片。并行接口EEPROM一般容量較大、讀取速度快、讀、寫操作方便、功耗大、價格昂貴，適用于程序存儲器。常用的并行接口EEPROM芯片有2816（2K8bit）、2817（2K8bit）、2864（8K8bit）等.串口接口EEPROM芯片體積小、功耗低、占用系統(tǒng)放入信號線少、電路簡單。工作速度慢。讀、寫的方法復雜，常被用作單片機系統(tǒng)的非易失性數據存儲器。串行EEPROM常用的芯片有24WCXX系列（二線制IIC）、93LCXX系列（三線制）、59CXX系列（四線制）、5LCXXX系列（SPI總線）。 電能存儲器與EEPROM的連接I2C總線簡介：I2C總線是Philips公司推出的串行傳輸總線，它采用兩線制，由串行時鐘線SCL和串行數據線SDA組成。I2C總線為同步傳輸總線，數據線上的信號與時鐘同步，只需要兩根線就能實現總線上各器件的全雙工同步數據傳輸，可以極為方便的構成多機系統(tǒng)和外圍期間擴展系統(tǒng)。I2C總線采用器件地址的硬件設置方法，是硬件系統(tǒng)飛擴展簡單靈活。按照其規(guī)范，總線傳輸中的所有狀態(tài)都生成相應的條形碼，系統(tǒng)中的主機依照這些狀態(tài)碼自動的進行總線管理，用戶只要在程序中裝入這些標準處理模塊，根據數據操作要求完成總線的初始化，啟動總線就能自動的完成規(guī)定的數據傳送操作。由于總線接口以集成在單片機內，用戶無需設計接口，使設計時間大為縮短。I2C總線接口開漏或集電極開路輸出，需要外加上拉電阻。系統(tǒng)中所有的單片機、外圍器件都將數據線和時鐘線的同名腳相連在一起，總線上的所有節(jié)點都由器件引腳給定地址。系統(tǒng)中可以直接連接具有I2C總線接口的單片機，也可以通過I/O口的軟件模擬與I2C總線相連。在總線上 可以掛接各種類型的外圍器件，如：RAM、EEPROM、日歷/時鐘、A/D、D/A以及I/O口、顯示驅動器構成的各種模塊。目前不少的單片機內部繼承了I2C總線接口，如8051系列單片機，低價位的單片機內部沒有集成I2C總線接口，但可以通過軟件模擬實現其總線通行約定。I2C總線的通信規(guī)約：I2C采用主/從方式進行雙向通信。器件發(fā)送數據到總線上，則定義為發(fā)送器；器件從總線上接受數據，則定義為接收器。主器件 （通常為單片機）和從器件均可工作于接收器和發(fā)送器狀態(tài)。總線必須由主器件控制，主器件產生串行時鐘（SCL），控制總線的傳送方向，并產生開始和停止條件。無論是主器件還是從器件，接收一字節(jié)后必須發(fā)出一個應答信號ACK。I2C總線的時鐘線SCL和數據線SDA都是雙向傳輸線?？偩€備用時，SDA和SCL都必須保持高電平狀態(tài)，只有關閉I2C總線時才使SCL箝位在低電平。在標準I2C模式下，數據傳輸速率可達100Kbps，高數模式下可達400Kbps。I2C總線數據傳送時，在時鐘線高電平期間，數據線上必須保持有穩(wěn)定的邏輯電平狀態(tài)，高電平為數據1，低電平為數據0。只有在時鐘線為低電平時，才允許數據線上的電平狀態(tài)發(fā)生變化。在時鐘線保持高電平期間，數據線出現由高電平向低電平的變化時，作為起始信號S，啟動I2C總線工作。若在時鐘線保持高電平期間，數據線上出現由低電平到高電平的變化，則為停止信號P，終止I2C總線的數據傳輸。I2C總線傳送的格式為：開始位以后，主器件送出8位的控制字節(jié)，以選擇從器件并控制總線傳送的方向，其后傳送數據。I2C總線上傳送的每一個數據均為8位，傳送數據的字節(jié)數沒有限制。但每傳送一個字節(jié)后，接收器都必須發(fā)一位應答信號ACK（低電平為應答信號，高電平為非應答信號），發(fā)送器應答后，再發(fā)下一數據。每一數據都是先發(fā)高位，再發(fā)低位，在全部數據傳送結束后主器件發(fā)送終止信號P。上述的通信規(guī)約在內部有I2C接口的單片機中是通過對相關的特殊功能寄存器（I2C的控制寄存器、數據寄存器、狀態(tài)寄存器）操作完成的。對于內部無I2C接口的單片機可以通過軟件模擬完成。下面以內部無I2C接口的8051單片機擴展I2C總線E2PROM24CXX為例，說明擴展I2C接口的軟件設計方法。串行I2C總線E2PROM24CXX：AT24CXX系列E2PROM是典型的I2C總線接口器件。其特點是：單電源供電，采用低功耗CMOS技術，工作電壓范圍寬，自定時寫周期，頁面寫周期的典型值是2ms，具有硬件寫保護。型號為 AT24CXX的器件內部結構和引腳排列如圖 圖 AT24CXX的器件內部結構和引腳排列其中，SCL為串行時鐘引腳，SDA為串行數據/地址引腳，WP為寫保護（當WP為高電平時，存儲器只讀，當WP為低電平時存儲器可讀可寫）。A0、AA2位片選或塊選。器件的SDA為漏極開路引腳，需要接上拉電阻到VCC，其數據的位數為8位。輸入引腳內接有濾波器，能有效抑制噪聲。自動擦除（邏輯“1”）在每一個寫周期內完成。AT24CXX采用I2C規(guī)約，采用主/從雙向通信，主器件通常為單片機，主器件產生串行時鐘，發(fā)出控制字，控制總線的傳送方向就，并產生開始和停止條件，串行E2PROM為從器件，無論主器件還是從器件，接受一字節(jié)后必須發(fā)出一個應答信號ACK。1）控制字要求開始位以后，主器件發(fā)送一個8位的控制字，以選擇從器件并控制總線傳送的方向?？刂谱止?jié)的結構如下所述： 其中：控制字的位7位4為從器件地址，確認其間的類型，此4位碼由Philips公司的I2C規(guī)約所決定，1010碼即從器件為串行E2PROM。串行E2PROM將一直處于等待狀態(tài)，直到1010碼發(fā)送到總線上為止。當1010碼發(fā)送到總線上時，其他非串行E2PROM從器件將不會響應?？刂谱值奈?位1為18片的片選或存儲器內的塊地址選擇位。 此3個控制位用于片選或者內部塊選則，標準的I2C規(guī)約允許選擇16KB的存儲器。通過對幾片器件或一個器件的幾個塊的存取，可完成對16KB存儲器的選擇?？刂谱止?jié)AAA0的選擇必須與外部引腳的硬件或者內部塊選擇匹配，AAA0引腳無內部連接的，則這3位無關緊要，須作器件選擇的，其AAA0引腳可接高電平或低電平。AT24CXX 的存儲器矩陣內部分為若干塊，每一塊有若干頁面，每一頁面有若干字節(jié)，內部頁緩沖器只能寫入一頁的數據字節(jié)就，對24LC32和24LC64一次可以存8頁?？刂谱止?jié)位0為 讀/寫操作控制碼，如果此位為1，則下一字節(jié)進行讀操作，若此位為0，則下一字節(jié)進行寫操作。當串行E2PROM產生控制字節(jié)并檢測到應答信號后，主器件總線上將傳送響應的字地址或數據信息。2）起始信號、停止信號、應答信號起始信號：當SCL處于高電平時，SDA從高到低的跳變?yōu)镮2C總線的起始信號，起始信號應該在讀/寫操作命令之前發(fā)出。停止信號：當SCL處于高電平時就，SDA從地到高的跳變作為I2C總線的停止信號，表示一種操作的結束。SDA和SCL線上通常接有上拉電阻，當SCL為高電平時，對應的SDA線上的數據有效，而當SCL為低電平時，允許SDA線上的電平變動。數據和地址都是以8位的串行信號傳送。再接收一字節(jié)后，接收器件必須產生一個應答信號ACK主器件必須產生一個于此應答信號相應的額外時鐘脈沖。在此脈沖的高電平期間，拉SDA線為穩(wěn)定的低電平，為應答信號，若不在從器件輸出的最后一個字節(jié)中產生應答信號，則主器件必須給從器件發(fā)一個數據結束信號，在這種情況下，從器件必須保持SDA線為高電平使得主器件能產生停止條件。根據通信規(guī)約，起始信號，停止信號和應答信號的時序如圖 所示:圖 起始信號，停止信號和應答信號的時序3) 寫操作AT24CXX系列E2PROM的寫操作有字節(jié)寫和頁面寫2種。（1）字節(jié)寫在指定地址寫入1字節(jié)數據。首先主器件發(fā)出起始信號S后，發(fā)送寫控制字節(jié)，即（最低位置0，即R/讀/寫控制位為低電平0），然后等待應答信號，指示從器件被尋址，有主器件發(fā)送的下一字節(jié)為字地址，為將被寫入到AT24CXX的地址指針；主器件接收來自AT24CXX的另一個應答信號以后，將發(fā)送數據字節(jié)，并寫入到尋址的存儲器地址；AT24CXX再次發(fā)出應答信號，同時主器件產生停止信號P。 AT24CXX字節(jié)寫的時序圖（2）頁面寫頁面寫和字節(jié)寫操作類似，只是主器件在完成第一個數據傳送之后，不發(fā)送停止信號，而是繼續(xù)發(fā)送待寫入的數據。先將寫控制字節(jié)、字地址發(fā)送到AT24CXX，接著發(fā)x個數據字節(jié)，主器件發(fā)送不多于一個頁面的數據字節(jié)到AT24CXX。這些數據字節(jié)暫存在片內頁面緩存儲器中，在住器件發(fā)送停止信號以后寫入存儲器。接收每一字節(jié)以后，低位順序地址指針在內部加1，高位順序地址保持為常數。如果主器件在產生停止信號以前發(fā)送了多于一頁的數據字節(jié)，地址計數器將會循環(huán)，并且先接收到的數據將被覆蓋。像字節(jié)寫