【文章內(nèi)容簡介】 后，只有一條M0VX和M0VC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期兩次有效，即輸出兩個脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的信號。／VPP：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H－FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。F1ash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程電壓Vcc。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 C51的中斷源C51有5個中斷源，它們是兩個外中斷INT0（）和INT1（）、兩個片內(nèi)定時/計數(shù)器溢出中斷TF0和TF1，一個是片內(nèi)串行口中斷TI或RI，這幾個中斷源由TCON和SCON兩個特殊功能寄存器進行控制,其中5個中斷源的程序入口地址如下表所示：中斷源的服務(wù)程序入口地址中斷源入口地址外中斷00003H定時/計數(shù)器0000BH外中斷10013H定時/計數(shù)器0001BH串行口中斷0023H 硬件電路實現(xiàn)選用設(shè)備8051單片機一片，共陰極的七段兩位數(shù)碼管兩個，紅、黃、交通燈各四個，綠發(fā)光二極管8個，按鍵三個、電容兩個22pF，電阻十六個470Ω，晶體振蕩器一個，連線若干。 最小系統(tǒng)設(shè)計單片機最小系統(tǒng)有一個單片機加上一個復(fù)位電路和振蕩電路組成。如圖32所示。 1．復(fù)位電路單片機復(fù)位電路原理是在單片機的復(fù)位引腳RST上外接電阻和電容，實現(xiàn)上電復(fù)位。當(dāng)復(fù)位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復(fù)位有效。復(fù)位電平的持續(xù)時間必須大于單片機的兩個機器周期。具體數(shù)值可以由RC電路計算出時間常數(shù)。復(fù)位電路由手動復(fù)位和上電復(fù)位兩部分組成。（1）上電復(fù)位電路要求接通電源后，通過外部電容充電來實現(xiàn)單片機自動復(fù)位操作。上電瞬間RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電，RERST引腳的高電平將逐漸下降。RERST引腳的高電平只要能保持足夠的時間（2個機器周期），單片機就可以進行復(fù)位操作。（2）手動復(fù)位：手動復(fù)位就是在復(fù)位電容上并聯(lián)一個開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時電容被放電、RST也被拉到高電平，而且由于電容的充電，會保持一段時間的高電平來使單片機復(fù)位。單片機復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE和PSEN信號，即ALE=1和PSEN=1。這表明單片機復(fù)位期間不會有任何取指操作。本設(shè)計的復(fù)位電路，如圖32所示圖32 復(fù)位電路圖單片機系統(tǒng)里都有晶振，在單片機系統(tǒng)里晶振作用非常大，全稱叫晶體振蕩器，它結(jié)合單片機內(nèi)部電路產(chǎn)生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那么單片機運行速度就越快，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率。單片機晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。單片機的時鐘電路設(shè)計有兩種方式，一種是內(nèi)部時鐘方式，一種是外部時鐘方式。在內(nèi)部時鐘方式下單片機內(nèi)部的高增益、反相放大器通過XTALXTAL2外接作為反饋元件的外部晶體管振蕩器與電容組成的并聯(lián)諧振回路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，向內(nèi)部時鐘電路提供振蕩時鐘。振蕩器的頻率主要取決于晶體的振蕩頻率。MCS51單片機的晶體振蕩頻率可以再112MHz范圍內(nèi)選擇，電容CC2的選擇范圍是1545pF，電容的大小會影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振速度。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)。此方式常用于多片單片機同時工作，以便于各單片機的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間大于20μs，且為頻率低于12MHz的方波。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。如圖3所示。圖33 振蕩電路圖 顯示設(shè)計LED顯示器由七個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段LED顯示器，此外，顯示器中還有一個圓點型發(fā)光二極管（在圖中以dp表示），用于顯示小數(shù)點。通過七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號。LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法。如圖33所示。（1）共陽極接法把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接+5V。這樣陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入高電平的則不點亮。 （2）共陰極接法把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時公共陰極接地，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點亮，而輸入低電平的則不點亮。圖33 LED引腳圖及兩種連接方法此設(shè)計用共陰級的2位數(shù)碼管，如圖34所示：圖34 二位數(shù)碼管經(jīng)過萬用表測定，此設(shè)計所用的數(shù)碼管的引腳圖，如下圖35所示： 圖35 實物數(shù)碼管引腳圖LED顯示分為動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示（1）靜態(tài)顯示，是指顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方法每一位都需要有一個8位輸出控口控制，占用硬件資源多，一般用于顯示位數(shù)較少場合。靜態(tài)顯示時，較小的驅(qū)動電流就可以得到較高的顯示亮度，所以可由接口芯片直接驅(qū)動。 （2）動態(tài)顯示，是一位一位地輪流點亮各位數(shù)碼管。對于多位LED顯示器的接口電路來說，需要有兩個輸出口：各位數(shù)碼管的段控線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個8位的I/O口控制，還學(xué)要一個輸出口輸出位控制信號，“位控”實際上就是對LED顯示器的公共端進行控制，位控信號的數(shù)目與顯示器個數(shù)相同。這種電路的特點是節(jié)省I/O口線，硬件電路相對靜態(tài)顯示方式簡單。動態(tài)顯示方式的硬件電路簡單，動態(tài)顯示采用多路復(fù)用技術(shù)的動態(tài)掃描顯示方式，利用人眼的暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管發(fā)光時間的長短，發(fā)光的亮度等因素。靜態(tài)顯示程序簡單，且CPU占用率低，但每個LED數(shù)碼管需要一個鎖存器來鎖存每一個顯示位的代碼，硬件開銷大，僅適合顯示位數(shù)較少的場合。本設(shè)計采用兩個二位一體共陰數(shù)碼管，不管將幾位數(shù)碼管連在一起，數(shù)碼管的顯示原理都是一樣的，用P0口來控制LED數(shù)碼管的段控線和和利用P2口控制位控線，動態(tài)顯示采用動態(tài)掃描的方法進行顯示及循環(huán)點亮每一個數(shù)碼管，雖然任何時刻都只有一位數(shù)碼管被點亮，但由于人眼存在暫留效應(yīng)，只要每位數(shù)碼管間隔時間足夠短，就可以給人以同時顯示的感覺。圖36 二位數(shù)碼管 發(fā)光二極管模擬紅綠燈 它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，常簡寫為LED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。 發(fā)光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過管子的電流。 按鍵模塊 程序開始運行先南北段通行、東西段禁止60s，后東西段通行、南北段禁止60s，依此循環(huán)。 系統(tǒng)分三種工作模式：正常模式、繁忙模式、特殊模式，并且通過三個按鈕“正?！?、“繁忙”、“特殊”可相互轉(zhuǎn)化。 正常模式下東西南北直行通行時間為40S，左轉(zhuǎn)為20S，繁忙模式下直行時間改為20S，左轉(zhuǎn)為15S，特殊模式下四個方向都亮紅燈，禁止通行，3個按鍵可以互相轉(zhuǎn)化。按鍵圖如37所示：圖 37 按鍵模塊 這里用到了二極管做開關(guān)，是為了防止有一按鍵被按下3根線同時被低，中斷無效。二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導(dǎo)通狀態(tài)，相當(dāng)于一只接通的開關(guān)；在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止?fàn)顟B(tài)，如同一只斷開的開關(guān)。利用二極管的開關(guān)特性，可以組成各種邏輯電路。 第4章 軟件電路設(shè)計 軟件編譯環(huán)境測試 C語言介紹C語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，它既可以用來編寫計算機的系統(tǒng)程序也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。以前計算機的系統(tǒng)軟件主要用匯編語言編寫，單片機應(yīng)用系統(tǒng)更是如此。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫單片機應(yīng)用程序不但周期長，而且調(diào)試和排錯也比較困難，為了提高單片機應(yīng)用程序的開發(fā)效率，改善程序的可讀性和可移植性，采用高級語言無疑是一種最好的選擇。C語言既具有一般高級語言的特點，又能直接對計算機的硬件進行操作，表達和運算能力也較強，許多以前只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以用C語言來解決。綜上所述，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，故本課題采用C語言實現(xiàn)軟件功能。 Keil uVision4介紹本課題采用Keil uVision4軟件開發(fā)系統(tǒng)，Keil uVision4是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。Keil uVision4是一款可用于多種8051MCU的集成開發(fā)環(huán)境（IDE），該IDE同時也是PK51及其它開發(fā)套件的一個重要組件。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航器、模板編輯以及改進的搜索功能外，uVision4還提供了一個配置向?qū)Чδ埽铀倭藛哟a和配置文件的生成。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標(biāo)MCU，包括指令集、片上外圍設(shè)備及外部信號等。uVision4提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于MCU的I/O引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。主程序流程圖如下