【文章內(nèi)容簡介】 RAM。它不但能夠隨時(shí)讀取已存放在其各個(gè)存儲單元中的數(shù)據(jù)，而且還能夠隨時(shí)寫入新的信息。RAM是易失性存儲器，關(guān)閉電源甚至?xí)簳r(shí)的電源掉電都會使所存的信息全部消失。8031 內(nèi)部 256 個(gè)字節(jié)被分為兩個(gè)區(qū)域：00~7FH 是真正的 RAM 區(qū)，可以讀寫各種數(shù)據(jù)，而 80H~FFH 是專門用作 21 個(gè)特殊功能寄存器（SFR）的區(qū)域。 3. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器MCS51 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)，當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器產(chǎn)生溢出時(shí)，可用中斷方式控制程序轉(zhuǎn)向。使用定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制，則 CPU 不必通過等待來實(shí)現(xiàn)延時(shí)，就可以提高 CPU 的效率。定時(shí)器具有以下特點(diǎn)：1) 定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以有多種定數(shù)方式，可以是計(jì)數(shù)方式也可以是定時(shí)方式等等。2) 計(jì)數(shù)器模值是可變的，當(dāng)然計(jì)數(shù)的最大值是有一定限制的，這取決于計(jì)數(shù)器的位數(shù)。計(jì)數(shù)的最大值也限定了計(jì)時(shí)的最大值。3) 可以按照規(guī)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)值，當(dāng)定時(shí)的時(shí)間或者計(jì)數(shù)終止時(shí)，發(fā)出中斷申請，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制。4. 并行輸入輸出(1/0) 口MCS51 共有 4 個(gè) 8 位的并行 1/0 口(P0, P1, P2, P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。5. 全雙工串行口 SBUF并行通信一次可以傳送 8 位或者更多位的數(shù)據(jù)，傳送的速度也快，但是需要的傳輸線的數(shù)目也多。在長距離通信時(shí)，傳輸線的成本急劇增加。這時(shí)就需要采用串行通信。8031 內(nèi)置一個(gè)全雙工異步串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。6. 中斷系統(tǒng)MCS51 具備較完善的中斷功能，有五個(gè)中斷源(兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和一個(gè)串行中斷)，可基本滿足不同的控制要求，并具有 2 級的優(yōu)先級別選擇。7. 時(shí)鐘電路MCS51 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 10 頁時(shí)序脈沖，但需外接晶體振蕩器和振蕩電容。 ADC0809 模塊圖 32 ADC0809 引腳圖ADC0809 引腳如圖 32 所示，它是 CMOS 工藝的比較型 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，目前在 8 位微機(jī)系統(tǒng)中廣泛使用。它由 8 路模擬開關(guān)、地址鎖存、譯碼器、8位 A/D 轉(zhuǎn)換器以及三態(tài)輸出鎖存器構(gòu)成。0809 可以處理 8 路模擬輸出信號。為了區(qū)分是對那一路輸入信號進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，有三個(gè)通道地址號 ADDA，ADDB和 ADDC 來決定是那一路模擬信號被選中并送入 A/D 轉(zhuǎn)換器去轉(zhuǎn)換。輸出為 8位數(shù)字量 DB7DB0。主要控制信號還有： START：啟動信號。加上正脈沖之后，A/D 轉(zhuǎn)換才開始。ALE：地址鎖存信號。高電平有效時(shí)把三個(gè)通道地址信號送入地址鎖存器，并經(jīng)譯碼器得到地址輸出，以選擇相應(yīng)的模擬輸入通道。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，是芯片的輸出信號。轉(zhuǎn)換一開始，EOC 信號變低，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí) EOC 返回高電平。這個(gè)信號可以作為 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)信號來查詢，也可以直接用作中斷請求信號。CLOCK 時(shí)鐘信號。最高允許值為 640KHZ。和轉(zhuǎn)換速率有關(guān)，時(shí)鐘信號頻率越高，轉(zhuǎn)換速率越快，一般取 500KHZ。VREF（+）和 VREF（）都是 A/D 轉(zhuǎn)換器的參考電壓。VCC 電源電壓。由于是 CMOS 芯片，允許的電壓范圍較寬，可以從+5～+15V。8 位模擬開關(guān)的地址輸入和輸入通道的關(guān)系見表 31。模擬開關(guān)的作用和 8選 1 的數(shù)據(jù)選擇器的作用相似，但是輸入和輸出都不是數(shù)字量而是模擬量。當(dāng) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 11 頁通道被選中時(shí)，模擬開關(guān)的輸出應(yīng)該和該通道的模擬輸入盡量一致，以避免模擬失真。表 31 8 位模擬開關(guān)和輸入通道關(guān)系 ADDC ADDB ADDA 輸入通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7ADC0809 芯片的轉(zhuǎn)換速率在最高時(shí)鐘頻率下為 100μs左右，在目前的工藝水平下不算很高。正因?yàn)樗俣鹊?，在?CPU 接口時(shí)要求采用查詢方式或者中斷方式。ADC0809 在 ALE=1 期間，模擬開關(guān)的地址（ADDA,ADDB,ADDC）存入地址鎖存器，在 ALE=0 時(shí)，地址鎖存，輸入啟動信號 START 的上升沿復(fù)位ADC0809，它的下降沿啟動 A/D 轉(zhuǎn)換，EOC 為輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，正在轉(zhuǎn)換時(shí)為 0，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為 1，OE 是另一個(gè)輸入控制信號，在轉(zhuǎn)換開始結(jié)束后開始有效，用來打開輸出三態(tài)門以便從 0809 輸出這次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 12 頁 8155 并行 I/O 口擴(kuò)展模塊圖 33 8155 引腳圖。8155 有三個(gè) I/O 端口（A 口、B 口、C 口為 6 位） ，還帶有一個(gè) 2 K（2568 ）位的靜態(tài)隨機(jī)存儲器和一個(gè) 14 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。因此，它可以彌補(bǔ)市場上缺少的 256B 靜態(tài) RAM，從而可滿足 MCS51 系統(tǒng)外擴(kuò) 256 字節(jié) RAM的需要。當(dāng)然，同時(shí)還可以外擴(kuò) I/O 口和定時(shí)／計(jì)數(shù)器，具有一塊芯片多種功能的特點(diǎn)。另外，8155 和 MCS5l 單片機(jī)的連接十分簡單，甚至不需要一般MCS51 擴(kuò)展連接中所需的 8D 鎖存器。一、 8155 的引腳： 8155 引腳圖如圖 33 所示，它是 40 引腳的接口芯片，采用單一的+5V 電源。它的內(nèi)部帶有地址鎖存器，因此，可以和 P0 口直接連接。它的內(nèi)部有三個(gè)雙向I/0 通道 A，B 和 C，還有一個(gè) 2568 位靜態(tài) RAM，因此，必須有控制信號來決定是 I/O 操作還是 RAM 操作。8155 的引腳安排及功能應(yīng)反映以上特點(diǎn)。IO/ ：I/0 口及存貯器選擇信號。若 IO/ =0，則選擇存貯器；否則，若 IO/MM＝1 ，就選擇 I/0 口。ALE：地址鎖存信號。使用時(shí)，只須將 ALE 引腳和 MCS51 芯片的 ALE 信號直接相連，就能取得所需的控制信號。AD0～AD7：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)線。CPU 通過這 8 條線向 8155 傳送低 8 位地址和8 位數(shù)據(jù)信號。它的分時(shí)復(fù)用功能和 MCS51 芯片的 P0 口功能完全一致。因此，只需把這兩者直接相連就可以了。送人的 8 位地址由 IO/ 輸入信號來確定是M存貯器地址還是 IO/ 地址。M：片選信號。低電平有效。CE 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 13 頁：讀信號。低電平有效。RD：寫信號。也是低電平有效。WTIN：定時(shí)器輸入。定時(shí)器工作所需的時(shí)鐘信號由此端輸入。TOUT：定時(shí)器輸出。根據(jù)定時(shí)器的工作方式，它可以輸出方波或脈沖。RESET：復(fù)位信號。高電平有效時(shí)，控制寄存器被清除，各端口被置成輸入方式。二、 8155 I/0 口的工作方式 8155 的 A 口和 B 口都可以工作在輸入方式或輸出方式。但 A 口和 B 口是工作在一般方式(無條件傳送)還是在選通方式(如中斷傳送)卻不是由 A 口和 B口的方式確定，而是由 C 口的方式確定。8155 的 C 口可以設(shè)置成四種工作方式中的一種，即可以設(shè)為輸入方式、輸出方式、A 口的控制端口(只用 C 口三條線，還有三條線為輸出方式 )以及作為A 口和 B 口的控制端口。表 32 給出了 C 口在不同工作方式下 C 口各位的功能。當(dāng) C 口工作于ALT3 或者 ALT4 方式時(shí)，可以為 A 口及 B 口提供對外的聯(lián)絡(luò)信號。 8155 的聯(lián)絡(luò)信號只有 A，B 各—組。在輸入和輸出操作時(shí)，聯(lián)絡(luò)信號的意義和作用有所不同。 表 32 8155 C 口工作方式和控制信號分布ALT1 ALT2 ALT3 ALT4 PC0 AINTR（A 口中斷） AINTR（A 口中斷） PC1 ABF(A 口緩沖器滿 ) ABF(A 口緩沖器滿 ) PC2 （A 口選通）STB（A 口選通）STB PC3 BINTR（B 口中斷） PC4 BBF(B 口緩沖器滿) PC5輸入方式 輸出方式輸出方式（B 口選通）ST在輸入操作時(shí)， 是外設(shè)送來的選通信號，當(dāng) 有效后(低電平)，把STB輸人數(shù)據(jù)裝入 8155，然后 BF 信號變高，以反映 8155 的緩沖器已裝滿。在信號恢復(fù)為高電平時(shí)，INTR 信號變高，向 CPU 申請中斷。當(dāng) CPU 開始讀STB 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 14 頁取輸人數(shù)據(jù)時(shí)( 信號下降沿)，INTR 信號恢復(fù)低電平。讀取數(shù)據(jù)完畢后RD( 信號上升沿)，使 BF 信號恢復(fù)低電平，一次數(shù)據(jù)輸入結(jié)束。 在輸出操作時(shí)， 是外設(shè)的應(yīng)答信號。當(dāng)外設(shè)接收并處理完數(shù)據(jù)后，發(fā)STB出 負(fù)脈沖，在變 高之后使 INTR 有效，開始申請中斷，即要求 CPU 發(fā)STB出下一個(gè)數(shù)據(jù)。CPU 在中斷服務(wù)程序中把數(shù)據(jù)寫到 8155，并使 BF 變高，以通知外設(shè)可以開始接收和處理數(shù)據(jù)，外設(shè)處理完數(shù)據(jù)后再以 信號來應(yīng)答。STBA 口和 B 口是否工作在中斷方式，除了由 C 口的方式?jīng)Q定是否提供聯(lián)絡(luò)信號之外，還要在初始化中規(guī)定是否允許 A 口或 B 口中斷。三、 8155 的 I/O 口控制在 8155 中，除了端口 A，B 和 C 之外，需要進(jìn)行操作的端口還有命令/ 狀態(tài)寄存器，定時(shí)器低 8 位以及定時(shí)器高 8 位，共六個(gè)端口，因此要用 3 位地址來加以區(qū)分。8155 沒有專門用來區(qū)分內(nèi)部端口的地址輸入線。8155 直接使用地址/數(shù)據(jù)輸入線 AD0～AD7 中的低 3 位，區(qū)分內(nèi)部端口的地址。其地址分配如表 34 所示：表 34 8155 端口地址分配表 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選擇端口 0 0 0 命令/狀態(tài)寄存器 0 0 1 端口 A 0 1 0 端口 B 0 1 1 端口 C 1 0 0 定時(shí)器低 8 位 1 0 1 定時(shí)器高 8 位若是對 8155 的存貯器進(jìn)行讀寫操作，則不必作初始化工作，只需使IO/ ＝1 即可。若對端口或定時(shí)器操作，就要向命令/狀態(tài)寄存器寫入一個(gè) 8M位的工作方式控制字，當(dāng)然，必須在寫入之前先使 IO/ ＝1。8155 的工作方M式控制字格式如圖 34 所示。這里的 8 位控制位全部用于 I/O 口和定時(shí)器的方式控制，沒有特征位。這是因?yàn)?8155 只需向命令狀態(tài)寄存器寫一個(gè)控制命令，沒有第二個(gè)控制字，也就沒有設(shè)立特征位的必要。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 15 頁D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0圖 34 8155 工作方式控制格式工作方式控制字可以設(shè)置三個(gè)方面的內(nèi)容：A 口、B 口和 C 口的工作方式；是否允許 A 口和 B 口中斷；設(shè)置定時(shí)器的工作方式。 中斷允許設(shè)置要進(jìn)行允許中斷的設(shè)置，才可以從中斷請求線上向 CPU 發(fā)出中斷申請信號。 從命令/狀態(tài)寄存器還可以讀出各 I/O 口和定時(shí)器的工作狀態(tài)。狀態(tài)寄存器只使用 7 位，最高位 D7 空出不用。可以用一條對命令/狀態(tài)寄存器的讀指令(口地址仍為 000)讀出狀態(tài)字。8155 狀態(tài)字的格式如圖 35 所示。 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0A 口方式0=輸入B 口方式1=輸出00=ALT1 01=ALT2C 口方式 10=ALT3 11=ALT4A 口中斷0=中斷禁止B 口中斷1=中斷允許00=無操作01=停止計(jì)數(shù)10=計(jì)滿后停止定時(shí)器方式11=開始計(jì)數(shù) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 16 頁