【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 開(kāi)始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)置TF1=1，向CPU請(qǐng)求中斷，直到CPU響應(yīng)該中斷時(shí)才由硬件清0。 (5)、RI（）或TI（）串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TI，向CPU申請(qǐng)中斷。 中斷控制(1)、中斷允許控制寄存器IE特殊功能寄存器IE為中斷允許寄存器，控制CPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開(kāi)放和屏蔽（禁止），以及每個(gè)中斷源是否允許中斷。其格式為： EX0()：外部中斷0允許位；ET0()：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位； EX1()：外部中斷0允許位；ET1()：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位；ES（)：串行口中斷允許位；EA ()：CPU中斷允許（總允許）位。(2)、中斷源優(yōu)先級(jí)設(shè)定寄存器IP80C51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的 。PX0（）：外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT0（）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PX1（）：外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT1（）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PS （）：串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT2 () ：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問(wèn)題。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成，： 同優(yōu)先級(jí)中斷源等級(jí)序號(hào)序號(hào)中斷源中斷標(biāo)志優(yōu)先級(jí)順序0外部中斷0IE0最高級(jí)最低級(jí)1定時(shí)器T0中斷TF02外部中斷1IE13定時(shí)器T1中斷TF14串行口中斷RI或TI三、 中斷響應(yīng)條件①中斷源有中斷請(qǐng)求；②此中斷源的中斷允許位為1；③CPU開(kāi)中斷（即EA=1）。第五節(jié) 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器一、 定時(shí)器概述加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來(lái)；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿(mǎn)?？梢?jiàn)，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值[4]。二、定時(shí)器控制字工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：各位功能如下：(1) GATE：門(mén)控位。GATE＝0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATA＝1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)多了一條件。(2) ：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。＝0為定時(shí)模式；=1為計(jì)數(shù)模式。(3) M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進(jìn)行設(shè)置。： 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式設(shè)置表M1M0工作方式說(shuō) 明00方式013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器01方式116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器10方式28位自動(dòng)重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器11方式3T0分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；T1此方式停止計(jì)數(shù)控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：TOCN各位功能如下：TF1（）：T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢(xún)TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢(xún)測(cè)試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開(kāi)始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。TF0（）：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF1類(lèi)同。TR0（）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類(lèi)同。 初始化程序①對(duì)TMOD賦值，以確定T0和T1的工作方式[9]。②計(jì)算初值,并將其寫(xiě)入TH0、TL0或THTL1。③中斷方式時(shí)，則對(duì)IE(ET0/ET1)賦值，開(kāi)放中斷。④使TR0或TR1置位(TCON)，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。第六節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了本次設(shè)計(jì)需要用到的MCS51單片機(jī)的部分基本原理。第一，單片機(jī)的概述，介紹了單片機(jī)的定義和歷史；第二，以80C51為例，大致的介紹了單片機(jī)的基本組成原理；第三，介紹了單片機(jī)的40條引腳功能，特別對(duì)輸入輸出接口進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；第四，介紹了單片機(jī)的一個(gè)重要部分：中斷。首先對(duì)中斷進(jìn)行了闡述，然后對(duì)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷響應(yīng)條件進(jìn)行了介紹。第五，比較簡(jiǎn)單的介紹了定時(shí)器。在對(duì)單片機(jī)的基本原理介紹的基礎(chǔ)上，接下來(lái)就是對(duì)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，以完成本次設(shè)計(jì)。第三章 倒計(jì)時(shí)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試第一節(jié) 硬件電路設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分[5]。倒計(jì)時(shí)器由單片機(jī)的最小系統(tǒng)就可以構(gòu)成。 單片機(jī)的最小系統(tǒng)這次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要由中央處理模塊、矩陣鍵盤(pán)、鎖存器、LED數(shù)碼顯示器四個(gè)模塊組成，再加上一些基本元器件實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的功能。其中不同的模塊根據(jù)自己的的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同的功能，在整個(gè)系統(tǒng)中都起到了不可替代的作用。它們相輔相成，如果缺少任何一個(gè)模塊或者任何一個(gè)元器件，都不可能完成本次設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的需求可劃分為以下4個(gè)部分。一、 中央處理器模塊 SST89E516RD芯片（SST89E516RD）在本設(shè)計(jì)中的引腳圖，其功能和前面介紹的MCS51的功能基本一樣。其中本次設(shè)計(jì)P0~~（作為輸入輸出口）、~（分別是鎖存器的使能端，從而控制著鎖存器的應(yīng)用）、左邊的一個(gè)復(fù)位系統(tǒng)等等，各個(gè)引腳都實(shí)現(xiàn)了其應(yīng)有的價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能。~~D7，由于是雙向口，即在作為輸入口的同時(shí)還可以作為輸出口，不過(guò)要通過(guò)不同的鎖存器與不同的器件相連接，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)各種功能。 中央處理器（SST89E516RD）引腳圖本次設(shè)計(jì)通過(guò)中央處理模塊（SST89E516RD）對(duì)各個(gè)接口進(jìn)行賦初值，并確定定時(shí)器、工作方式、中斷等等，以下是詳細(xì)介紹：①本電路應(yīng)用定時(shí)器0方式1工作方式，該方式是一個(gè)16 位計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)中斷法。所以工作方式寄存器TMOD的M1M0兩位為01。②設(shè)置定時(shí)器模式時(shí)，加1計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（1個(gè)機(jī)器周期等于12個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的1/12）。比如，12M的晶振每秒可產(chǎn)生1M的機(jī)器周期[1]，50ms就是50000個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器0工作方式1工作，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為=65536個(gè)外部脈沖，6553650000周期=初值15536，從15536開(kāi)始計(jì)數(shù)，總共累加50000次計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一次溢出，所以定時(shí)器的高八位和低八位TH0和TL0的值為：TH0 = (65536TIME)/256；TL0 = (65536TIME)%256；其中TIME=50000；其中TL0是低八位當(dāng)達(dá)到256的時(shí)候，向高八位進(jìn)1，然后低八位重新計(jì)數(shù)，所以高八位對(duì)差值求整，低八位對(duì)差值求余。③由于采用的是定時(shí)器0所以TMOD的高四位為0000；選通控制只要用軟件使TR0就啟動(dòng)了定時(shí)器，所以門(mén)控位GATE為0；表示設(shè)置為定時(shí)方式。所以工作方式TMOD=0000 0001H=0X01H。單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)送入 RST 后還要送至片內(nèi)的施密特觸發(fā)器，由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周器的S5P2 時(shí)刻對(duì)觸發(fā)器輸出采樣信號(hào)，然后由內(nèi)部復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位操作所要的信號(hào)[11]。一般的復(fù)位電路可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位，在本次設(shè)計(jì)中選用的是按鍵復(fù)位。單片機(jī)的第九腳RES為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如上圖32所示。圖中由按鍵RESET以及電解電容C3構(gòu)成了復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按下RESET時(shí)，單片機(jī)的9腳RESET管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容緩慢充電，單片機(jī)的9腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，單片機(jī)的9腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從0000H開(kāi)始執(zhí)行。值得注意的是，在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能，由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值。二、鎖存器鎖存器(Latch)是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。只有在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)。通常只有0和1兩個(gè)值。在本次設(shè)計(jì)中，芯片SST89E516RD通過(guò)鎖存器DM74LS573N()與LED數(shù)碼管的段相接時(shí)，對(duì)數(shù)碼管的段進(jìn)行控制（當(dāng)SEG7~SEG0=0111 1001時(shí)，如果選擇第一位數(shù)碼管亮的話(huà)，應(yīng)該顯示數(shù)字E）。當(dāng)段選鎖存器使能端LE=1（高電平）時(shí)，打開(kāi)鎖存器，此時(shí)SEG0~SEG7的值分別等于D0~D7（~）的值，然后將使能端LE置為低電平，此時(shí)便將SEG0~SEG7的值鎖定為剛才的值，不再隨著D0~D7值的變而改變。同理，芯片SST89E516RD通過(guò)鎖存器DM74LS573N()與LED數(shù)碼管的位相接時(shí)，控制數(shù)碼管的位進(jìn)行控制（當(dāng)DIG7~DIG0=0111 1101時(shí)，此時(shí)則表示選擇第二位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)），確定是哪一位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 而鎖存器SN74LS244N所完成的功能是配合完成鍵盤(pán)掃描原理。如圖34所示，鎖存器的是鎖存器的使能端。當(dāng)時(shí)，表示打開(kāi)該鎖存器，此時(shí)鎖存器的輸入值等于輸出值（即A1~A4的值等于D0~D3的值）；當(dāng)時(shí)，表示關(guān)閉該鎖存器，此時(shí)鎖存器的輸出端的值不再隨輸入端值的改變而改變，完成一次操作。 三、矩陣鍵盤(pán)矩陣鍵盤(pán)又稱(chēng)為行列鍵盤(pán)，它是用四條I/O線(xiàn)作為行線(xiàn)，四條I/O線(xiàn)作為列線(xiàn)組成的鍵盤(pán)。在行線(xiàn)和列線(xiàn)的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤(pán)上按鍵的個(gè)數(shù)就為個(gè)。這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率，從而節(jié)約系統(tǒng)資源[12]。 實(shí)驗(yàn)板鍵盤(pán)布局，本次倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一共用到了0~9號(hào)、C號(hào)、F號(hào)共12個(gè)按鍵。其中：0~9號(hào)鍵——其中0~8號(hào)鍵分別代表數(shù)字1~9，9號(hào)鍵代表數(shù)字0，這10個(gè)鍵用來(lái)設(shè)置初值，鍵盤(pán)代號(hào)為K0~K9。C號(hào)鍵——等待初值設(shè)置鍵，即無(wú)論在任何倒計(jì)時(shí)的過(guò)程中，若按下改建，則數(shù)碼顯示器四位清0，等待設(shè)置初值，鍵盤(pán)代號(hào)為KC。F號(hào)鍵——開(kāi)始鍵，即當(dāng)初值設(shè)置后，按下該鍵，則開(kāi)始減1倒計(jì)時(shí)，鍵盤(pán)代號(hào)為KF。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板的4*，矩陣鍵盤(pán)的行線(xiàn)直接與DIG0~DIG3口相連接，列線(xiàn)A1~A4是通過(guò)鎖存器SN74LS244N的輸出口Y1~~(即D0~D3)口相連，通過(guò)鎖存器的控制實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤(pán)掃描原理。 本設(shè)計(jì)的矩陣鍵盤(pán)圖當(dāng)無(wú)按鍵閉合時(shí)，A1~A4與DIG0~DIG3之間開(kāi)路。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條I/O口線(xiàn)之間短路。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：①掃描第一行：置行線(xiàn)DIG3~DIG0輸入為1110，觀察列線(xiàn)輸出數(shù)據(jù)A4~A1的值，如果輸出的A4~A1為1110，則表示K0鍵被按下，如果值為1101，則表示K1鍵被按下……，這樣即確定了第一行是否有鍵按下。②用掃描第一行的的方法進(jìn)行逐行掃描，確定16個(gè)按鍵哪些鍵被按下，每次掃描出現(xiàn)按下的鍵的時(shí)候，返回掃描值，完成相應(yīng)的操作和顯示。③雖然綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。四、LED數(shù)碼顯示模塊單片機(jī)系統(tǒng)中常用的顯示器有：發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)顯示器、液晶LCD(Liquid Crystal Display)顯示器、CRT顯示器等。LED、LCD顯示器有兩種顯示結(jié)構(gòu)：段顯示（7段、米字型等）和點(diǎn)陣顯示（588點(diǎn)陣等）。LED 數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)LED 數(shù)碼顯示器是一種有 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了 8 個(gè) LED 發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符，剩下的一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱(chēng)之為 7 段發(fā)光二極管數(shù)碼器。在數(shù)碼管中，若將二極管的陽(yáng)極連在一起，稱(chēng)為共陽(yáng)極數(shù)碼管；若將二極管的陰極連在一起，稱(chēng)為共陰極數(shù)碼管。 (a)為a到g在數(shù)碼管的編排，(b)分別為共陰極、共陽(yáng)極電路當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，它就會(huì)發(fā)光。每個(gè)二極管就是一個(gè)筆畫(huà)，若干個(gè)二極管發(fā)光時(shí)，就構(gòu)成了一個(gè)顯示字符。若將單片機(jī)的I/O口與數(shù)碼管的a——g及h相連，高電平的位對(duì)應(yīng)的發(fā)光二極管亮，即I/O輸出不同的代碼，就可以控制數(shù)碼管顯示不同的字符。例如：當(dāng)I/O輸出得代碼為0011 1111時(shí)，數(shù)碼管顯示的字符為0。這樣形成的顯示字符的代碼稱(chēng)為顯示代碼或者段選碼。本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)板用的共陰LED顯示器，[2]。 16進(jìn)制數(shù)字的顯示代碼16進(jìn)制hgfedcba顯示代碼0001111113FH10000011006H2010110115BH3010011114FH40110011066H5011011016DH6011111017DH7000001110