【文章內(nèi)容簡介】 8個(gè)RAM字節(jié)，記為R0～R7。究竟選用那一組寄存器，由前述標(biāo)志寄存器中的RS1和RS0來選用。在這兩位上放入不同的二進(jìn)制數(shù)，即可選用不同的寄存器組。3. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計(jì)數(shù)器PC和四個(gè)工作寄存器區(qū)外，其余21個(gè)特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個(gè)是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個(gè)字節(jié)。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實(shí)際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實(shí)際上是4個(gè)八位鎖存器（每個(gè)I/O口一個(gè)），每個(gè)鎖存器附加有相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個(gè)并行口。MCS－51共有P0～P3四個(gè)這樣的并行口，可提供32根I/O線，每根線都是雙向的，并且大都有第二功能。三、時(shí)鐘電路和工作時(shí)序XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。四、復(fù)位方式與電路復(fù)位就是通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作。MCS51單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在RESET端持續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位分為上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。上電復(fù)位是在單片機(jī)接通電源時(shí)，對(duì)單片機(jī)的復(fù)位。： 在上電瞬間RST端與VCC電位相同，隨著電容上電壓 的逐漸上升，RST端電位逐漸下降。上電復(fù)位所需要的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加2個(gè)機(jī)器周期五、中斷系統(tǒng)計(jì)算機(jī)暫時(shí)中止正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并在中斷服務(wù)執(zhí)行完了之后自動(dòng)回到源程序處繼續(xù)執(zhí)行。使用中斷系統(tǒng)可有效的改善計(jì)算機(jī)性能，主要表現(xiàn)如下：（1）有效的解決了快速CPU與慢速外設(shè)之間的矛盾可使CPU與外設(shè)并行工作，大大提高了工作效率。（2）可及時(shí)處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生的參數(shù)和信息，即計(jì)算機(jī)有實(shí)時(shí)處理的能力，從而提高了系統(tǒng)的性能。（3）使系統(tǒng)具備了處理故障的能力，提高了系統(tǒng)的可靠性。下面說說有關(guān)中斷的優(yōu)先級(jí)及中斷的條件、過程與時(shí)間。中斷的優(yōu)先級(jí)：如果在執(zhí)行主程序時(shí)只有一個(gè)中斷請求源請求中斷，而這時(shí)CPU又是對(duì)中斷開放的那么這個(gè)中斷立即得到響應(yīng)。然而由于中斷是隨機(jī)產(chǎn)生的，中斷源又不止1個(gè)，因此往往會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：幾個(gè)中斷源同時(shí)請求中斷，或者當(dāng)某一個(gè)中斷正在響應(yīng)中（即正在執(zhí)行該中斷源的中斷服務(wù)程序），又有其他中斷源請求中斷，這是中斷一般會(huì)按如下原則進(jìn)行處理：（1）不同級(jí)的中斷源同時(shí)請求中斷時(shí)——先高后低；（2）同級(jí)的中斷源同時(shí)申請中斷時(shí)——事先規(guī)定；（3）處理低級(jí)中斷又收到高級(jí)中斷請求時(shí)——停低轉(zhuǎn)高；（4） 處理高級(jí)中斷又收到低級(jí)中斷請求時(shí)——高不理低；MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)對(duì)優(yōu)先級(jí)的控制比較簡單，只規(guī)定了兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，對(duì)與每一個(gè)中斷源均可編程為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷。在同一個(gè)優(yōu)先級(jí)中，五個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的次序如下：外部中斷0（IE0）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷(TF0)外部中斷1(IE1)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷(TF1)串行口中斷(RI+TI)MCS51單片機(jī)中有1個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP,字節(jié)地址為B8H。對(duì)于每一個(gè)中斷源，均可通過IP的設(shè)置來確定優(yōu)先等級(jí)，置1為高優(yōu)先級(jí)，反之為低。中斷的條件：單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件為中斷源有請求（中斷允許寄存器IE相應(yīng)位置1），且CPU開中斷（即IE=1）。這樣，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，單片機(jī)對(duì)所有中斷源進(jìn)行順序檢測，并可以在任一個(gè)周期的S6期間，找到所有有效的中斷請求，還對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)。但必須以下條件：（1）無同級(jí)或高級(jí)正在服務(wù)；（2）現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后1個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束；（3）若現(xiàn)行指令為RETI或需訪問特殊功能寄存器IE或IP的指令時(shí)，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一個(gè)指令也執(zhí)行完。單片機(jī)便在緊接著的下1個(gè)機(jī)器周期的S1期間響應(yīng)中斷。否則，將丟棄中斷查詢的結(jié)果。中斷響應(yīng)過程：單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷，首先對(duì)響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器置位，然后執(zhí)行1條由硬件產(chǎn)生的子程序調(diào)用指令，把斷點(diǎn)地址壓入堆棧，再把與中斷源相對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入程序計(jì)數(shù)器PC，同時(shí)清除中斷請求標(biāo)志（串行口中斷和外部電平處罰中斷除外），從而程序轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序。以上功能均由系統(tǒng)完成。 由上述過程可知，MCS51單片機(jī)響應(yīng)中斷后，只保護(hù)斷點(diǎn)而不保護(hù)現(xiàn)場（如累加器A、工作寄存器Rn以及程序狀態(tài)字PSW等），且不能清除串行口中斷標(biāo)志TI和RI，也無法清除外部中斷電平觸發(fā)信號(hào)，這些在編制程序時(shí)都要加以考慮。各中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址如下：中斷源 入口地址外部中斷 0 0003H定時(shí)器T0中斷 000BH外部中斷1 0013H定時(shí)器T1中斷 001BH 串行口中斷 0023HCPU從上面相應(yīng)的地址開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序直到遇到1條RETI指令為止。RETI指令表示中斷服務(wù)程序的結(jié)束。CPU執(zhí)行該指令，一方面清除中斷響應(yīng)時(shí)所置位的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器；另一方面從堆棧棧頂彈出斷點(diǎn)地址送入程序計(jì)數(shù)器PC，從而返回主程序。若在中斷服務(wù)程序的開始安排了保護(hù)現(xiàn)場指令（一般均為相應(yīng)寄存器內(nèi)容入棧或更換工作寄存器區(qū)），則在RETI指令前應(yīng)有恢復(fù)現(xiàn)場指令（相應(yīng)寄存器內(nèi)容出?；驌Q回原工作寄存器區(qū)）。 中斷響應(yīng)的時(shí)間：所謂中斷響應(yīng)時(shí)間是指從中斷請求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口所需要的機(jī)器周期，中斷響應(yīng)最短需要3個(gè)機(jī)器周期（1條長調(diào)用指令需2個(gè)機(jī)器周期，加上查詢的1個(gè)機(jī)器周期）。下面談?wù)勍獠恐袛嗉爸袛嗾埱蟮某烦海?）外部中斷：MCS51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有2個(gè)外部中斷源，引腳信號(hào)為INT0 和INT1()。其中斷請求觸發(fā)信號(hào)有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種，當(dāng)TCON寄存器中的IT0位和INT1位為“0”時(shí)采用電平觸發(fā)；為“1”時(shí)采用邊沿觸發(fā)。 在電平觸發(fā)方式下，單片機(jī)在每1個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣中斷輸入信號(hào)INTx的狀態(tài)，若為低電平，則可直接觸發(fā)外部中斷，這樣就使得CPU對(duì)外部的中斷申請能得以及時(shí)的響應(yīng)。在這一觸發(fā)方式中，中斷源必須持續(xù)請求，一直到中斷產(chǎn)生為止。然后，在中斷服務(wù)程序返回之前，必須撤除中斷請求信號(hào)，否則機(jī)器將認(rèn)為又發(fā)生1次中斷請求。所以電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸入為低電平，且在中斷服務(wù)程序中能清除該中斷源的申請信號(hào)的情況。（本電路就是采用這一方式） 邊沿觸發(fā)方式適用于以負(fù)脈沖形式輸入的外部中斷請求。 由于外部中斷源在每個(gè)機(jī)器周期被采樣1次，所以輸入的高電平或低電平必須保持12個(gè)振蕩周期，以保證能被采樣到。 （2）中斷請求的撤除： CPU響應(yīng)中斷請求后，在中斷返回前，必須撤除請求，負(fù)責(zé)會(huì)錯(cuò)誤的再一次引起中斷過程。我們在初始編程時(shí)就犯了這樣一個(gè)錯(cuò)誤，認(rèn)為在中斷中還可以跳出來。 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)擁有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功耗低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等領(lǐng)域。按照單片機(jī)的特點(diǎn)，其應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng)用兩個(gè)方面。在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只用1片單片機(jī)稱為單機(jī)應(yīng)用，這是目前應(yīng)用最多的一種方式。單片機(jī)主要應(yīng)用領(lǐng)域有：1. 測控系統(tǒng)。用單片機(jī)可以構(gòu)成各種不太復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，達(dá)到測量與控制的目的。如一般溫度控制、液面控制、簡單生產(chǎn)線順序控制等。2. 智能儀表。用單片機(jī)改造原有的測量、控制儀表，促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展。如：溫度、壓力、流量、濃度等的測量、顯示、控制儀表，通過采用單片機(jī)軟件編程技術(shù)，不能完全測量，而且還具有運(yùn)算、誤差修正、線性化、零漂移處理、監(jiān)控功能于一體。3. 機(jī)電一體化產(chǎn)品。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相連接，使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單化，控制智能化。這種新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品如簡易數(shù)控機(jī)床、電腦繡花機(jī)、醫(yī)療器械等。4. 智能接口。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，特別是在較大型的工業(yè)測、控制系統(tǒng)中，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理加之單片機(jī)與主機(jī)的并行工作，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。例如：在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)摸/數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度，而且還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)字濾波、線性處理、誤差休整等。5. 智能民用產(chǎn)品。如在家用電腦、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子稱、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等許多產(chǎn)品中，單片機(jī)控制器的引入，不僅使產(chǎn)品的功能大大提高，性能得到提高，而且獲得了良好的使用效果。單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。1. 功能集散系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。例如：1個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行外，還要控制對(duì)刀系統(tǒng)、坐標(biāo)指示、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)利、伺服 驅(qū)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。并行多機(jī)控制系統(tǒng)。并行多控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問題，以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)典型的有快速并行采集數(shù)據(jù)、處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等。2. 局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。目前單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要是分布式測、控系統(tǒng)、單片機(jī)主要用 于系統(tǒng)中的通信控制，以及構(gòu)成各測、控用子級(jí)系統(tǒng)。綜上所述，目前單片機(jī)已用于工業(yè)控制、機(jī)電一體化設(shè)備、儀表設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、現(xiàn)代化兵器、交通能源、商用設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，隨著單片機(jī)性能的不斷提高，它的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。第2章 整體方案設(shè)計(jì)