【文章內(nèi)容簡介】 他單片機的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因此，MCS51系列單片機結(jié)構(gòu)先進，功能強大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達111條。其中的代表作便是AT89C5x系列單片機，而本文所用的便是AT89C51單片機?，F(xiàn)簡要介紹如下： 1. 中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷功能，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。2. 時鐘電路8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。3. 8051的引腳說明8051系列單片機中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明：圖41 AT89C51引腳Pin9: RESET/復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計數(shù)器PC指向0000H，P0P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初始復(fù)位不改變RAM（包括工作寄存器R0R7）的狀態(tài)，8051的初始態(tài)[6]。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖。此外，RESET/還是一復(fù)用腳，Vcc掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。圖42 AT89C51的復(fù)位方式Pin30:ALE當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。Pin29:當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。Pin31:EA/程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的8031,EA端必須接地。4. 存儲器系統(tǒng)8051單片機存儲器在的物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間，程序存儲器ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C實現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語言或其他語言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中。我們編寫的這些程序，就存儲在程序存儲器空間中。數(shù)據(jù)存儲器RAM：我們編寫的源程序，在運行的過程中，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。8051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(dāng)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(dāng)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，8051存儲器地址空間分為三類：，用16位地址。，地址也是從0000HFFFFH用16位地址。，用8位地址[7]。一、程序存儲器地址空間 8051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0000H0FFFH。片外最多可擴至64K字節(jié)。地址為1000HFFFFH。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。當(dāng)引腳EA接高電平時，8051程序計數(shù)器PC在0000H0FFFH范圍內(nèi)，即前4K字節(jié)地址執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序。當(dāng)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0000H0002H用作8051上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。因為8051上電復(fù)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(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的ROM空間去執(zhí)行。0003H0023H單元被均勻的分為5段。用作5個中斷服務(wù)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(wù)程序安排在后面的存儲單元中。二、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。(1) 片外數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器又稱為外部數(shù)據(jù)RAM，當(dāng)805l片內(nèi)256個字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM不能滿足數(shù)量上的要求時，可通過總線端口和其它I／O端口擴展外部數(shù)據(jù)RAM(擴展方法見相關(guān)章節(jié))，其最大容量可達64K字節(jié)。地址從0000HFFFFH。外部數(shù)據(jù)RAM與內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM的功用基本相同，但外部數(shù)據(jù)RAM不能進行堆棧操作[8]。(2) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器最大尋址空間為256字節(jié)。他們又分為兩個部分。低128字節(jié)00H7FH是真正的RAM區(qū)低128字節(jié)中地址00H一1F的32個單元，安排為四組工作寄存器。每組又分為8個寄存器區(qū)R0R7。 光敏電阻介紹光敏電阻是一種特殊的電阻，其阻值隨著光線強度的變化而變化。其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻如圖所示。為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。構(gòu)成光敏電阻的材料有金屬的硫化物、硒化物、碲化物等半導(dǎo)體。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力取決于半導(dǎo)體導(dǎo)帶內(nèi)載流子數(shù)目的多少。當(dāng)光敏電阻受到光照時，價帶中的電子吸收光子能量后躍遷到導(dǎo)帶，成為自由電子，同時產(chǎn)生空穴，電子—空穴對的出現(xiàn)使電阻率變小。光照愈強，光生電子—空穴對就越多，阻值就愈低。當(dāng)光敏電阻兩端加上電壓后，流過光敏電阻的電流隨光照增大而增大。入射光消失，電子空穴對逐漸復(fù)合，電阻也逐漸恢復(fù)原值，電流也逐漸減小。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(dāng)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(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)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(dǎo)效應(yīng)，因此，光敏電阻又稱光導(dǎo)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(dǎo)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。光敏電阻的原理結(jié)構(gòu)如圖所示。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值[9]。圖43 光敏電阻原理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(dāng)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。 LM324簡介LM324芯片是價格便宜的模擬電路中常用的帶差動輸入功能的四運算放大器。可工作在單電源下，+16V。其特點可歸納如下：（1）短跑保護輸出（2）真差動輸入級(3)可單電源工作：3V32V(4)低偏置電流：最大100nA（LM324A）(5)每封裝含四個運算放