【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3H （4）定時(shí)器：1T1 ，001BH （5）串口中斷： 0023H 單片機(jī)串口通信[6] 串口通信原理串口通訊對(duì)單片機(jī)而言意義重大，不但可以實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)端，而且也能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)單片機(jī)的控制。由于其所需電纜線少，接線簡(jiǎn)單，所以在較遠(yuǎn)距離傳輸中，得到了廣泛的運(yùn)用。51單片機(jī)通過(guò)引腳RXD（，串行數(shù)據(jù)接受端）和引腳TXD(，串行數(shù)據(jù)接收端)與外界進(jìn)行通信。串口主要由兩個(gè)物理上獨(dú)立的串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF、發(fā)送控制器、接受控制器、輸入移位寄存器和輸出控制門(mén)組成。SBUF為串行口收/發(fā)緩沖寄存器，它是可尋址的專(zhuān)用寄存器，其中包含了發(fā)送寄存器SBUF和接受寄存器SBUF，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。 串行通信控制寄存器SCON（98H）通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON就是51芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制51芯片串行口的工作狀態(tài)。51芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用SCON寄存器?！CON格式 串行通信控制寄存器SCONSM0SM1 SM2 REN TB8RB8 TI RI（1）SM0、SM1；為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置?！〈诠ぷ鞣绞絊M0SM1模　式功　能波特率000同步移位寄存器fosc/120118位UART可變1029位UARTfosc/32或fosc/641139位UART可變表中的fosc代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫(xiě)。（2）SM2；在模式模式3中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0中要求該位為0。（3）REM；為允許接收位，REM置1時(shí)串口允許接收，置0時(shí)禁止接收。（4）TB8；發(fā)送數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是要發(fā)送的第9位。（5）RB8；接收數(shù)據(jù)位8，在模式2和3是已接收數(shù)據(jù)的第9位。 （6）TI；發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。（7）RI；接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0，接收第8位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。 電源管理寄存器PCON(87H)PCON主要是為了在CHMOS型單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)電源控制而設(shè)置的專(zhuān)用寄存器，不可位尋址。　PCON格式 串行通信控制寄存器PCONSMOD ———— —— GF1 GF0 PD IDLSMOD是串口波特率倍增位，當(dāng)SMOD=1時(shí)，串口波特率加倍。系統(tǒng)默認(rèn)為SMOD=0。PCON的其余各位用于51單片機(jī)的電源控制。GF1和GF0：通用標(biāo)志位。由軟件置位、復(fù)位。PD：掉電方式位。置1時(shí)進(jìn)入掉電工作方式。IDL：待機(jī)方式位。置1時(shí)進(jìn)入待機(jī)工作方式。PD和IDL同時(shí)為1時(shí)，進(jìn)入掉電工作方式。復(fù)位時(shí)，PCON中所有定義位均為0。待機(jī)方式通常CPU耗電量占芯片耗電量的80%~90%，在待機(jī)方式下，CPU停止工作，單片機(jī)消耗的電流可由正常的24mA降至3mA，甚至更低[5]。終止待機(jī)方式的方法：（1）硬件復(fù)位。使RST引腳上有兩個(gè)機(jī)器周期以上的低電平，即可讓單片機(jī)退出待機(jī)狀態(tài)，從停止運(yùn)行的地方恢復(fù)程序的執(zhí)行。（2）中斷方法。在待機(jī)期間，任何一個(gè)允許的中斷被觸發(fā)，IDL都會(huì)被硬件置0，從而結(jié)束待機(jī)方式，單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。這時(shí)，通用標(biāo)志GF0或GF1可用來(lái)指示中斷是在正常操作期間還是在待機(jī)期間發(fā)生的。掉電方式PCON寄存器的PD位控制單片機(jī)進(jìn)入掉電方式。當(dāng)CPU執(zhí)行指令ORL PCON, 02H后，單片機(jī)進(jìn)入掉電方式。進(jìn)入掉電方式時(shí)，必須使外圍器件、設(shè)備處于禁止?fàn)顟B(tài)。為此，在請(qǐng)求進(jìn)入掉電方式前，應(yīng)將一些必要的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到I/O口的鎖存器中，以禁止外圍器件或設(shè)備產(chǎn)生誤動(dòng)作。 串口的工作方式串行口分四種工作方式，由SCON中的SMO、SM1二位選擇決定。串行口的工作方式0（SMO=0、SM1=0）為移位寄存器輸入輸出方式，可外接移位寄存器，以擴(kuò)展I/O口，也可外接同步輸入輸出設(shè)備。格式：一次收發(fā)過(guò)程，收發(fā)8位二進(jìn)制數(shù)，低位在前，逐位收發(fā)，在TXD引腳輸出移位時(shí)鐘。收發(fā)波特率固定為單片機(jī)振蕩頻率的1/12。串行口的工作方式1（SMO=0、SM1=1）串行口工作于方式 1時(shí)，被控制為波特率可變的8位異步通信接口。格式：傳送一幀信息為10位，即1位起始位（0），8位數(shù)據(jù)位（低位在先）和1位停止位（1）。數(shù)據(jù)位由TXD發(fā)送，由RXD接收。波特率是可變的，取決于定時(shí)器1或2的溢出速率。方式2和方式3串行口工作于方式2和方式3時(shí)，被定義為9位的異步通信接口。格式：發(fā)送（通過(guò)TXD）和接收（通過(guò)RXD）一幀信息都是 11位： 1位起始位（0）， 8位數(shù)據(jù)位（低位在先），1位可編程位（即第9位數(shù)據(jù)）和1位停止位（1）。方式2和方式3的工作原理相似，唯一的差別是方式2的波特率是固定的。為fosc/32或fosc/64；方式3的波特率是可變的，利用定時(shí)器1或定時(shí)器2作波特率發(fā)生器。 本章小結(jié)本章所介紹的內(nèi)容都是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)用到的理論基礎(chǔ)知識(shí)。分別介紹了51單片機(jī)的原理、控制方法及應(yīng)用技術(shù)。作為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的理論基礎(chǔ)，這一章主要集中介紹在本課題中利用到的各個(gè)基本功能模塊的原理和控制方法，通過(guò)學(xué)習(xí)，我們了解了51單片機(jī)的性能特點(diǎn)，如功耗超低、運(yùn)行速度快和豐富的片內(nèi)外資源等特點(diǎn)，以及51的具體操作方法，為整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)作了充分的理論準(zhǔn)備。AT89C2051與 AT89C51性能相似，使用方式相同，只是管腳數(shù)目減少，只有P0和P3口，另外其內(nèi)部還有一個(gè)比較放大器。因此不再贅述。81河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS13024 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302 簡(jiǎn)介DS1302涓流充電計(jì)時(shí)芯片包括一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷和3字節(jié)的靜態(tài)RAM。實(shí)時(shí)時(shí)鐘/日歷提供秒、分鐘、小時(shí)、周、日期、月份和年的有關(guān)信息。對(duì)于少于31天的月份，每月月底的日期是自動(dòng)調(diào)整的，包括對(duì)閏年進(jìn)行更正。時(shí)鐘運(yùn)行可采用24小時(shí)制或帶AM/PM指示的12小時(shí)制。同步串行通信簡(jiǎn)化了DS1302與微處理器的接口。與時(shí)鐘/RAM通信只需三根線：RST、I/O（數(shù)據(jù)線）及SCLK（串行時(shí)鐘）。 時(shí)鐘/RAM數(shù)據(jù)的讀/寫(xiě)以每次一個(gè)字節(jié)或多達(dá)31個(gè)字節(jié)的多字節(jié)模式傳輸。DS1302設(shè)計(jì)為低功耗工作，保持?jǐn)?shù)據(jù)和時(shí)鐘信息的功耗小于1μW。 引腳DS1302的引腳排列如圖所示。其中XX2：。GND：電源地。RST：復(fù)位輸入端。I/O：數(shù)據(jù)輸入/輸出端。SCLK：串行時(shí)鐘輸入端。VccVcc2：電源。 DS1302引腳 命令字節(jié)。命令字節(jié)啟動(dòng)每個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸。該MSB(第7位)，寫(xiě)入DS1302操作將被禁止。第6位是邏輯0時(shí)指定時(shí)鐘/日歷數(shù)據(jù)；第6位是邏輯1時(shí)指定RAM數(shù)據(jù)。第1至第5位規(guī)定特定寄存器作為輸入還是輸出。LSB（第0位）如果是邏輯0，指定一個(gè)寫(xiě)操作（輸入）；如果是邏輯1，執(zhí)行一個(gè)讀操作[3]。命令字節(jié)總是從LSB（第0位）輸入。 命令字節(jié)（1） RST及時(shí)鐘控制驅(qū)動(dòng)RST輸入高電平可啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。RST輸入起到兩種功能：第一，RST啟動(dòng)控制邏輯，允許地址/命令序列訪問(wèn)移位寄存器。第二，RST信號(hào)提供了一種終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?。一二時(shí)鐘周期是一個(gè)上升沿序列，緊跟著一個(gè)下降沿。對(duì)于數(shù)據(jù)輸入，在時(shí)鐘周期的上升沿期間，數(shù)據(jù)必須正確；在時(shí)鐘周期的下降沿，數(shù)據(jù)位輸出。如果RST輸入低電平，所有數(shù)據(jù)傳輸中止，I/O引腳變成高阻狀態(tài)[3]。a） 單字節(jié)傳送b） 多字節(jié)傳送 DS1302時(shí)序圖（2） 數(shù)據(jù)輸入繼輸入寫(xiě)命令字節(jié)的8個(gè)SCLK周期后，在接下來(lái)的8個(gè)SCLK周期的上升沿輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。如果有額外的SCLK周期，將被忽略。數(shù)據(jù)輸入從位0開(kāi)始。（3） 數(shù)據(jù)輸出繼輸入寫(xiě)命令字節(jié)的8個(gè)SCLK周期后，在接下來(lái)的8個(gè)SCLK周期的下降沿輸出數(shù)據(jù)字節(jié)。請(qǐng)注意，將被傳輸?shù)牡谝粋€(gè)數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在命令字節(jié)最后一位被寫(xiě)入后的第一個(gè)下降沿。只要RST維持高電平，如有附加的SCLK周期，將重新轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)字節(jié)[3]。此操作允許連續(xù)多字節(jié)模式讀取能力。此外，I/O引腳在每個(gè)SCLK的上升沿都是三態(tài)的。數(shù)據(jù)輸出開(kāi)始于第0位。（4） 多字節(jié)模式時(shí)鐘/日歷或由十進(jìn)制存儲(chǔ)單元31（地址/命令位1至5=邏輯1）尋址的RAM寄存器可以指定為多字節(jié)模式。如上所述，第6位指定時(shí)鐘或RAM和第0位指定讀或?qū)?。在時(shí)鐘/日歷寄存器中的地址9至31或RAM寄存器中的地址31不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在多字節(jié)模式中，讀或?qū)戦_(kāi)始于地址0的第0位。當(dāng)在多字節(jié)模式下寫(xiě)時(shí)鐘寄存器時(shí)，必須按數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇涡驅(qū)懭胧装藗€(gè)寄存器。然而，當(dāng)在多字節(jié)模式寫(xiě)入RAM時(shí)，為了數(shù)據(jù)的傳輸，沒(méi)有必要寫(xiě)入所有的31個(gè)字節(jié)。每個(gè)被寫(xiě)入的字節(jié)都將被傳輸?shù)絉AM，無(wú)論31個(gè)字節(jié)是否都被寫(xiě)入。（5） DS1302內(nèi)部寄存器。時(shí)鐘/日歷：時(shí)鐘/日歷包含在7個(gè)寫(xiě)/讀寄存器中。數(shù)據(jù)以BCD碼形式包含在時(shí)鐘/日歷寄存器中。2）時(shí)鐘暫停標(biāo)志：秒寄存器的第7位定義為時(shí)鐘暫停標(biāo)志。當(dāng)此位置1時(shí)，時(shí)鐘振蕩器停止，DS1302進(jìn)入低功耗備用模式，電源消耗小于100mA。當(dāng)此位置0時(shí)，時(shí)鐘將啟動(dòng)。初始上電狀態(tài)未定義。3）AMPM/1224模式：DS1302能運(yùn)行于12小時(shí)制或24小時(shí)制模式下。小時(shí)寄存器的第7位被定義為12或24小時(shí)模式選擇位。當(dāng)其處于高電平時(shí)，選擇12小時(shí)模式。在12小時(shí)模式下，第5位是AM/PM位，其為邏輯高電平表示PM。在24小時(shí)模式下，第5位是第二個(gè)10小時(shí)位元（20~23小時(shí)）。當(dāng)12/24位被改變時(shí)，小時(shí)數(shù)據(jù)一定要被重新初始化。4）寫(xiě)保護(hù)位：控制寄存器的第7位是寫(xiě)保護(hù)位。首7位（第0至第6位）必須置零，讀取時(shí)始終讀0。對(duì)時(shí)鐘或RAM進(jìn)行任何寫(xiě)操作前，該位阻止對(duì)任何其他寄存器的寫(xiě)操作。初始的上電狀態(tài)沒(méi)有定義。因此，在寫(xiě)入該器件之前，應(yīng)清除WP位。 DS1302的日歷/時(shí)鐘寄存器及控制字5）涓流充電寄存器[3]：該寄存器控制DS1302的涓流充電特性。涓流充電選擇（TCS）位（第4至7位）控制涓流充電器的選擇。為了阻止意外使能，只有1010模式使能涓流充電器。所欲其他模式都禁用涓流充電器。DS1302上電時(shí)，涓流充電器被禁用。DS為二極管選擇位，RS位電阻選擇位。6）時(shí)鐘/日歷多字節(jié)模式[3]：該時(shí)鐘/日歷命令字節(jié)指定多字節(jié)觸發(fā)模式操作。在此模式下，首8個(gè)時(shí)鐘/日歷寄存器可以從地址0的第0位開(kāi)始被連續(xù)地讀取或?qū)懭?。?dāng)指定寫(xiě)時(shí)鐘/日歷多字節(jié)模式時(shí)，如果寫(xiě)保護(hù)位被設(shè)置為高電平，將沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送到8個(gè)時(shí)鐘/日歷寄存器（包括控制寄存器）的任意一個(gè)。在多字節(jié)模式下，涓流充電器不可用。7）RAM：靜態(tài)RAM是RAM地址空間中連續(xù)編址的318字節(jié)。8）RAM多字節(jié)模式：RAM命令字節(jié)指定多字節(jié)模式操作。在此模式下，31個(gè)RAM寄存器能從地址0的第0位開(kāi)始被連續(xù)讀取或?qū)懭搿＃?） 晶振的選擇（XX2）直接連接至DS1302。所選定的晶振應(yīng)該加一個(gè)6pF的負(fù)載電容。（7） 電源控制Vcc1在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源并提供低功率的電池備份。Vcc2在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，此時(shí)Vcc1連接到備份電源，以便在沒(méi)有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)[3]。DS1302由Vcc1或Vcc2兩者中較大者供電。 本章小結(jié)本章主要介紹了實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302。包括芯片的特性，以及使用芯片所必須了解的關(guān)鍵點(diǎn)，學(xué)習(xí)這些理論知識(shí)后，就可以初步的使用DS1302。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原則5 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原則 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則硬件電路的總體設(shè)計(jì)，是指為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目全部功能所需要的所有硬件的電氣連接。為使硬件設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、合理性，應(yīng)該注意以下的一些原則：盡可能選擇常用的、易于方便檢查和糾錯(cuò)的、比較經(jīng)典的電路。尤其要優(yōu)先選擇那些符合單片機(jī)常規(guī)用法的標(biāo)準(zhǔn)化、典型化的電路，這樣可以提高設(shè)計(jì)的成功率和機(jī)構(gòu)的靈活性，方便制作和檢查。硬件的設(shè)計(jì)和選擇要綜合軟件應(yīng)用方案同時(shí)考慮。因?yàn)?，在?shí)施硬件電路結(jié)構(gòu)和軟件方案結(jié)合的過(guò)程中，硬件電路結(jié)構(gòu)與軟件方案會(huì)彼此影響，相互制約，從而使得整機(jī)難以完成相應(yīng)的功能。所以，通過(guò)綜合的考慮，應(yīng)該按照以下原則設(shè)計(jì)：能用軟件實(shí)現(xiàn)的功能盡量用軟件來(lái)發(fā)揮作用，不能用軟件完成的，應(yīng)該用簡(jiǎn)單的電路實(shí)現(xiàn)，以便簡(jiǎn)化整體電路結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，系統(tǒng)的反應(yīng)速度與實(shí)時(shí)性的要求，仍然需要對(duì)系統(tǒng)的綜合考慮后再定如何配合硬件電路與軟件電路的關(guān)系。當(dāng)然有一點(diǎn)需要注意，就是由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)，且占用CPU時(shí)間。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元，如ROM、RAM、I/O、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。二是系統(tǒng)的配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如無(wú)線收發(fā)模塊電路，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展以及各個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)應(yīng)該充分滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求，并適當(dāng)?shù)牧粲杏嗟匾苑奖氵M(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。對(duì)于可靠性的考慮以及系統(tǒng)抗干擾能力的考慮應(yīng)該始終作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想，抗干擾技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)原則應(yīng)該貫穿