【文章內(nèi)容簡介】 使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 在訪問外部程序存儲器或 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容在整個訪問期間不改變。 P3 口： P3 是一個帶內(nèi)部上拉電阻 的 8 位雙向 I/O 口， P3 的輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。做輸入口使用時，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 P3 口 除了作為一般的 I/O 口線，更重要的用途是它的第二功能，如下表 所示： 表 P3 口的第二功能 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INT0（外中斷 0） INT1（外中斷 1） T0 （定時 /計數(shù)器 0） T1 （定時 /計數(shù)器 1） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST ：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個周期以上高電平將使單片機復(fù)位。 ALE／ PROG ：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低八位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器， ALE 仍以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。 PSEN ：程序存儲允 許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲器取指令時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部存儲器，這兩次有效的 PSEN 信號不出現(xiàn)。 EA/VPP ：外部訪問允許。欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為 0000H九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 15 15 － 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。 XTAL1 ：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 ：振蕩器反相放大器的輸出端。 機器周期和指令周期 (1) 時鐘周期 時鐘周期 T 又稱為振蕩周期，由單片機片內(nèi)振蕩電路 OSC 產(chǎn)生，常定義為時鐘脈沖頻率的倒數(shù)，是時序中最小的時間單位。本設(shè)計中單片機時鐘頻率為12MHz，則它的時鐘周期 T 應(yīng)為 1/12us。因為，時鐘周期的時間尺度不是絕對的，而是一個隨時鐘脈沖頻率而變化的參量。 (2) 機器周期 機器周期定義為實現(xiàn)特定功能所需要的時間，通常由若干時鐘周期 T 構(gòu)成。MCS51 的機器周期沒有采用上述方案，它的機器周期時間是固定不變的，均由12 個 時鐘 周期 T 組成。 (3) 指令周期 指令周期是時序中最大的時間單位，定義為執(zhí)行一條指令所需要的時間。由于機器執(zhí)行不同指令所需要的時間不同，因此不同指令所包含的機器周期也不相同。通常，包含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令，等等。 指令的運算速度和指令所包含的機器周期數(shù)有關(guān)，機器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。 MCS51 單片機通?？梢苑譃閱沃芷谥噶?、雙周期指令和四周期指令等三種。四周期指令只有乘法和除法指令兩條，其余均為單周期和雙周期指令[3]。 LCD 簡介 LCD 顯示器的基本結(jié)構(gòu)和特點 液晶 （ Liquid Crystal） 為一半透明之物質(zhì) [6]，同時兼具有固體的結(jié)晶次序性九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 16 16 與液體的流動性，也被稱為中間相物質(zhì)，由于液晶具有規(guī)則分子排列的特性，當(dāng)受到電場等外部刺激時，液晶分子排列會產(chǎn)生變化而具有光電效應(yīng)之特性（ Electro Optic Effect） ，利用此特性可應(yīng)用在顯示用元件上。 一般液晶顯示器使用的液晶材料，并非單一的液晶分子，原因是單一液晶材料無法達到 LCD 在低電壓驅(qū)動、高速化之要求，故使用時必需混和 10 種～ 20種不同的 液晶材料，才可在熱安定性、光安定性等特性上達到顯示器的要求。此外， LCD 面板制造商也會考慮顯示器種類、用途、使用地區(qū)之溫度等因素，選擇適當(dāng)?shù)呐浞健? 液晶材料是液晶顯示器結(jié)構(gòu)中上下玻璃板間的半透明介電材料，功能類似光電開關(guān)，其原理是利用上下電極通電后，電場產(chǎn)生變化使得液晶分子因介電方向性與導(dǎo)電異方向性而出現(xiàn)旋光性，光線因液晶長軸與短軸折射率不同而產(chǎn)生不同之穿透度，再配合配向膜與偏光板之作用，即可產(chǎn)生光線 ONOFF 之變化。 液晶顯示器的特點： (1) 低壓微功耗 ， 工作電壓 35V，每平方厘米液晶顯示屏工作電 流只有幾個 uA。因此液晶顯示器件成為電池供電的電子設(shè)備的首選顯示器件； (2) 平板型結(jié)構(gòu) ， 液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃組成的很薄的盒子 ， 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點 ： 一是使用方便 ,二是工藝適于大批量生產(chǎn) ， 目前的液晶生產(chǎn)線大都采用集成化生產(chǎn)工藝； (3) 壽命長 ， 器件本身幾乎沒有什么劣化問題 ； (4) 被動顯示，環(huán)境光線越強，顯示內(nèi)容越清晰，人眼所感受的外部信息90%以上是外部物體對光的反射，而不是物體本身發(fā)光，所以被動顯示更適合人的視覺習(xí)慣，不會引起疲勞， 這在大信息量、高密度顯示、長時間觀看時尤為重要； (5) 顯示信息量大，易于彩色化， 液晶彩色化非常容易，方法也很多； (6) 無電磁輻射； 液晶顯示器具有體積小、外形薄、重量輕、耗能少、工作電壓低、無輻射，特別是視域?qū)挕@示信息量大等優(yōu)點。 隨著測控技術(shù)的日益發(fā)展，液晶顯示器已被廣泛應(yīng)用于各種儀器儀表、電子顯示裝置等場合，成為測量結(jié)果顯示和人機對話的重要工具。液晶顯示器按其功能可分為 3類：筆段式液晶顯示器、字符點陣式液晶顯示器和圖形點陣式液晶顯示器。前 2種可顯示數(shù)字、字符和符號等，而圖形點陣式液晶顯示器還可以顯示漢字和任意圖形，達到圖文并茂的效果。 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 17 17 本章小結(jié) 單片機的發(fā)展過程大致可分為三個階段，分別是 SCM 階段、 MCU 階段與SOC 階段?，F(xiàn)在，單片機已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及工業(yè)控制等領(lǐng)域。 AT89C51 是 MCS51 系列單片機的典型產(chǎn)品，常見的 AT89C51 芯片上，集成了一個小型計算機的各個組成部分 ， 它有 4K 字節(jié)的可重擦寫 Flash 閃速存儲器 和 32 個可編程 I/O 口線 。 MCS51 的機器周期時間是固定不變的，均由 12 個機器周期 T 組成。指令的運算速度和指令所包含的機器周期數(shù)有 關(guān)，機器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。 液晶顯示器的基本結(jié)構(gòu)是由兩片玻璃組成的很薄的盒子 ， 具有體積小、外形薄、重量輕、耗能少、工作電壓低、無輻射 等優(yōu)點。 LCD1602 是 16*2 的 8 位液晶 顯示器， 它 采用標準的 16 腳接口 ，內(nèi)部 已經(jīng)存儲了 160 個不同的點陣字符圖形 。 它的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。 1602 液晶顯示模塊可以和單片機 AT89C51 直接接口， 然后又分別介紹了硬件設(shè)計中的鍵盤模塊、起振模塊和蜂鳴器模塊。 中斷機制 硬件中斷和軟件中斷 硬件中斷是通過外部的硬件產(chǎn)生的，所以也常常把硬件中斷稱為外部中斷 [9]。硬件中斷又分為兩類：一類叫非屏蔽中斷，另一類叫可屏蔽中斷。非屏蔽中斷是通過 CPU 的 NMI（ nonmaskable interrupt）引腳進入的，它不受中斷允許標志 IF的屏蔽，并且在整個系統(tǒng)中只能有一個非屏蔽中斷?？善帘沃袛嗍峭ㄟ^ CPU 的INTR（ interrupt）引腳進入的，并且只有當(dāng)中斷允許標志 IF 為 1 時，可屏蔽中斷才能進入，如果中斷允許標志 IF 為 0，則可屏蔽中斷受到禁止。 軟件中斷是 CPU 根據(jù)軟件中的某條指令或者軟件對標志寄存 器中的某個標志設(shè)置而產(chǎn)生的。從軟件中斷的產(chǎn)生過程來說，完全和硬件電路無關(guān)。 MCS51系列中， 8051 子系列有 5 個中斷源， 8052 子系列有 6 個中斷源，它們是外部中斷 0 和 定時器 0 和 1 中斷、串行和定時器 2 中斷（定時器 2 中斷只有 89S52/8032才有）。這個中 斷源矢量、系統(tǒng)設(shè)定如表 所示 [8]。 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 18 18 表 中斷 源及功能 定時器 /計時器 定時器 /計時器的結(jié)構(gòu) 單片機中與定時器有關(guān)的特殊功能寄存器有： TMOD,TCON， TH0， TL0，TH1 和 TL1。 TMOD 是模式控制寄存器，其中兩位控制兩個定時器 ／計數(shù)器的工作方式； TH0， TL0， TH1， TL1 是時間常數(shù)寄存器，用來存放定時或計數(shù)的初值； TCON 是控制寄存器，它控制定時器／計數(shù)器的啟動和關(guān)閉 [10]。 中斷源 中斷矢量 說明 外 部 中 斷 0 INT0 0003H 從 引腳的外部中斷請求 定時器 0 溢出中斷 000BH 定時器 0 溢出使 TFO 位置，發(fā)出中斷申請 外 部 中 斷 1 1INT 0013H 從 引腳上的外部中斷申請 定時器 1 溢出中斷 001BH 定時器 1 溢出使 TF1 位置，發(fā)出中斷申請 串行口中斷 0023H 一幀發(fā)送或接收完成后使發(fā)送或接收中斷標志 TI RI 置位 定時器 2 中斷 002BH 定時器 2 溢出使 TF2 位置，發(fā)出中斷申請 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 19 19 定時器 /計數(shù)器的計數(shù)信號 定時器／計數(shù)器有定時和計數(shù)兩種功能，其內(nèi)部實質(zhì)上是加法計數(shù)器。當(dāng)定時器／計數(shù)器設(shè)置為定時工作方式時，該加法計數(shù)器對片內(nèi)機器周期脈沖計數(shù)，計數(shù)的輸入信號是內(nèi)部時鐘脈沖，即每過一個機器周期，計數(shù)器加 1，直到溢出。因每個機器周期等于 12 個振蕩周期，所以計數(shù)速率為振蕩頻率的 1／ 12。由于定時器從初值開始加 1 計數(shù) 直到溢出所需的時間是固定的，所以稱為定時方式。顯然定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率有關(guān)。定時器／計數(shù)器設(shè)置為計數(shù)工作方式時，通過引腳 T0（ ）和 T1（ ）對外部信號脈沖計數(shù)，在每個機器周期的 S5P2 期間采樣引腳的輸入電平。若前一個機器周期采樣值為 “1”，下一個機器周期采樣值為 “0”，內(nèi)部加法計數(shù)器的值加 1。 程序結(jié)構(gòu)類型 匯編語言的基本結(jié)構(gòu) 匯編語言是和機器密切相關(guān)的 [11]，是面向機器的語言。其主要優(yōu)點是占用資源少、程序執(zhí)行效率高。但是不同的 CPU，其匯編語言可能有所差 異，所以不易移植。 C 語言是一種結(jié)構(gòu)化的高級語言 ， 其優(yōu)點是可讀性好，移植容易，是普遍使用的一種計算機語言。缺點是占用資源較多，執(zhí)行效率沒有匯編高。該系統(tǒng)軟件全部采用匯編語言編寫，匯編語言有三種基本結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、和循環(huán)結(jié)構(gòu)。 1. 順序結(jié)構(gòu) 它是一種最基本的、最簡單的編程結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，程序由低地址向高地址順序執(zhí)行指令程序。 2. 分支結(jié)構(gòu) 分支程序結(jié)構(gòu)可以分為兩種形式，如圖 所示。 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 20 20 圖 分支程序結(jié)構(gòu) 它們分別相當(dāng)于高級語言中的 IFTHENELSE 語句和 CASE 語句，根 據(jù)不同條件做不同的處理。在分支結(jié)構(gòu)中，程序首先對一個條件語句進行測試。當(dāng)條件為真時，執(zhí)行一個方向的程序，當(dāng)條件為假時，執(zhí)行另一個方向的程序。 T 代表條件，當(dāng) T 條件成立是，執(zhí)行 A 操作，否則執(zhí)行 B 操作。 本次設(shè)計中多次用到分支程序結(jié)構(gòu)。例如在進行鍵盤判別時分支程序則必不可少。如下一段程序則是鍵盤判別的一部分 KEY0: JB ,KEY1 。判斷 是否按下，若沒按下則跳轉(zhuǎn)到 KEY！ 。若按下則順序執(zhí)行下一句 VP4: JB ,VLP4 。判斷 P2， 7 是否按下，若沒按下則跳轉(zhuǎn)到 VLP4 。若按下則順序執(zhí)行下一句 ?? CJNE A,00,KEY0 。比較寄存器 A 的值是否等于 0，不等時跳轉(zhuǎn) 。到 KEY0，若相等則順序執(zhí)行 MOV HOUR,23 MOV A,HOUR ?? VLP3: JNB ,VLP4 。判斷 是否按下 KEY1: JB ,KEY2 VP5: JB ,VLP5 ?? 九江職業(yè)技術(shù)學(xué)院電器學(xué)院電子工程系畢業(yè)論文 21