【文章內(nèi)容簡介】 ，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 圖 31 8051 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲器 (ROM) 8051 共有 4096 個 8 位掩膜 ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。 定時 /計數(shù)器 (ROM) 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以 實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 徐州工程學院畢業(yè) 論文 5 全雙工串行口 8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，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，也可以當同步移位器使用。 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。 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。 單片機的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開的形式，即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計算機廣泛使用的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓 (Princeton)結(jié)構(gòu)。 INTEL 的 MCS51 系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 下圖是 MCS51 系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 32。 圖 32 MCS51 系列單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機中的 803 8051 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，徐州工程學院畢業(yè) 論文 6 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： MCS51 的引腳說明： MCS51 系列單片機中的 803 8051 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：如圖 33 圖 33 MCS51 引腳說明 Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當 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)。 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 圖 34。此外， RESET/Vpd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 34 8051 的復(fù)位方式 Pin30:ALE/ 當訪問外部程序器時， 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，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 徐州工程學院畢業(yè) 論文 7 如果單片機是 EPROM，在編程其間， 將用于輸入編程脈沖。 Pin29: 當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/Vpp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 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。 在編程時， EA/Vpp腳還 需加上 21V 的編程電壓。 8255 芯片簡介 8255 可編程并行接口芯片簡介 : 8255 可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即 A口、 B口和 C口，對應(yīng)于引腳 PA7～ PA0、 PB7～ PB0 和 PC7～ PC0。其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。通常 A 口、B 口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。 C 口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4 位的端口，每個端口包含一個 4 位鎖存器。它們分別與端口 A／Ｂ配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。 8255 可編程并行接口芯片方式控制字格式說明 : 8255 有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是 C 口按位置位／復(fù)位控制字。其中 C 口按位置位／復(fù)位控制字方式使用較為繁難，說明也較冗長，故在此不作敘述，需要時用戶可自行查找有關(guān)資料。 D7：設(shè)定工作方 式標志， 1有效。 D D5： A 口方式選擇 0 0 — 方式 0 0 1 — 方式 1 1 — 方式 2 D4： A 口功能 （ 1=輸入， 0=輸出） D3： C 口高 4位功能 （ 1=輸入， 0=輸出） D2： B 口方式選擇 （ 0=方式 0， 1=方式 1） D1： B 口功能 （ 1=輸入， 0=輸出） D0： C 口低 4位功能 （ 1=輸入， 0=輸出） 8255 可編程并行接口芯片工作方式說明 : 方式 0：基本輸入／輸出方式。適用于三個端口中的任何一個。每一個端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。 方式 1：選通輸入／輸出方式。這時 A 口或 B 口的 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出， C 口的 4 條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 方式 2 ：雙向總線方式。只有 A 口具備雙向總線方式， 8位外設(shè)線用作輸入或輸出，徐州工程學院畢業(yè) 論文 8 此時 C 口的 5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 74LS373 簡介 74LS373 是一種帶三態(tài)門的 8D 鎖存器，其管腳示意圖如 35示： 其中： 1D8D為 8 個輸入端。 1Q8Q 為 8個輸出端。 LE為數(shù)據(jù)打入端：當 LE 為“ 1”時，鎖存器輸出 狀態(tài)同輸入狀態(tài)；當 LE 由“ 1”變 “ 0”時，數(shù)據(jù) 打入鎖存器 OE為輸出允許端：當 OE=0 時，三態(tài)門打開； 當 OE=1 時，三態(tài)門關(guān)閉，輸出高阻。 圖 35 三態(tài)門鎖存器管腳示意圖 徐州工程學院畢業(yè) 論文 9 4系統(tǒng)硬件設(shè)計 交通管理的方案論證 東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮時間為東西、南北兩干道的公共停車時間。設(shè)東西道比南北道的車流量 大，指示燈燃亮的方案如表 31。 表 31 指示燈亮滅方案 表 31 說明： （ 1）當東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。時間為 60 秒。 （ 2）黃燈閃爍 5 秒，警示車輛和行人 紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。 （ 3）當東西方向為綠燈，此道車輛通行；南北方向為紅燈，南北道車輛禁止通過，行人通行。時間為 80 秒。 東西方向車流大 通 行時間長。 （ 4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。 （ 5）此表可根據(jù)車流量動態(tài)設(shè)定紅綠燈初始值。 系統(tǒng)硬件設(shè)計 選用設(shè)備 8051 單 片機一片 選用設(shè)備： 8031 彈片機一片， 8255 并行通用接口芯片一片， 74LS07 兩片， MAX692‘看門狗’一片， 共陰極的七段數(shù)碼管兩個雙向晶閘管若干，7805 三端穩(wěn)壓電源一個，紅、黃、綠交通燈各兩個，開關(guān)鍵盤、連線若干。 圖 41： 60S 5S 80S 5S 東西道 紅燈亮 黃燈亮 綠燈亮 黃燈亮 南北道 綠燈亮 黃燈亮 紅燈亮 黃燈亮 徐州工程學院畢業(yè) 論文 10 圖 41 系統(tǒng)框圖 (見附錄 2) （ 1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過 8051 單片機 P1 輸入到系統(tǒng) (2) 由 8051 單片機的定時器每秒鐘通過 P0 口向 8255 的數(shù)據(jù)口送信息，由 8255 的 PA 口顯示紅、綠、黃燈的燃亮情況；由 8255 的 PC 口顯示每個燈的燃亮時間。 (3)8051 通過 設(shè)置 各個信號等的燃亮時間、通過 8031 設(shè)置，綠、紅時間分別為 60秒、 80 秒循環(huán)由 8051 的 P0 口向 8255 的數(shù)據(jù)口輸出。 （ 4） 通過 8051 單片機的 位來控制系統(tǒng)是工作或設(shè)置初值，當 .牌位 0 就對系統(tǒng)進行初始化，為 1 系統(tǒng)就開始 工作。 （ 5）紅燈倒計時時間， 當有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進行報警， 3S 后然后恢復(fù)正常。 （ 6）增加每次綠燈時間車流量檢測的功能，并且通過查詢 端口的電平是否為低，開關(guān)按下為低電平，雙位數(shù)碼管顯示車流量，直到下一次綠燈時間重新記入。 （ 7）綠燈時間倒計時完畢，重新循環(huán)。 徐州工程學院畢業(yè) 論文 11 ５控制器的軟件設(shè)計 計數(shù)器硬件延時 計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到 TH 和 TL 中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1到全 0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數(shù)器記 滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為 C 和計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式 ： TC=MC 式中， M為計數(shù)器摸值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0時 M為 213 ；在方式1時 M的值為 216；在方式 2和 3 為 28 １秒的方法 我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為 20 的軟件計數(shù)器和使 T0定時 50 毫秒．這樣每當T0 到 50 毫秒時 CPU 就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務(wù)子程序。在中斷服務(wù)子程序中， CPU 先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１