【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 此外，在80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了ROM型和EPROM型之外，還有 EEPROM型，例如89C51就是4KB EEPROM，并且隨著集成技術(shù)的提高，80C51系列片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的容量也越來越大,許多80C51芯片的還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序泄露或被復(fù)制。 最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)就是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分。如下圖所示為最小系統(tǒng)方框圖： 定時(shí)與中斷的概念 中斷是一項(xiàng)重要的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用中斷技術(shù)可以使多項(xiàng)任務(wù)共享一個(gè)資源，所以中斷技術(shù)實(shí)質(zhì)上就是一種資源共享技術(shù)。 向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求的來源稱之為中斷源。MCS51是一個(gè)多中斷源的單片機(jī)，以80C51為例，有三類共五個(gè)中斷源，分別是外部中斷兩個(gè)，定時(shí)中斷兩個(gè)和串行中斷一個(gè)。 1. 外中斷 外中斷是由外部信號(hào)引起的，共有兩個(gè)中斷源，即外部中斷“0”和外部中斷“1”。它們的中斷請(qǐng)求信號(hào)分別由引腳INT0（）和INT1（）引入。 外部中斷請(qǐng)求有兩種信號(hào)方式，即電平方式和脈沖方式，可通過有關(guān)控制位進(jìn)行定義。 2. 定時(shí)中斷 定時(shí)中斷是為滿足定時(shí)或計(jì)數(shù)的需要而設(shè)置的。 3. 串行中斷 串行中斷是為串行數(shù)據(jù)傳送的需要而設(shè)置的。 4. 中斷控制 這里所說的中斷控制是指提供給用戶使用的中斷控制手段，實(shí)際上就是一些專用寄存器。在MCS51單片機(jī)中，用于此目的的控制寄存器共有四個(gè)，即定時(shí)器控制寄存器、中斷允許控制寄存器、中斷優(yōu)先控制寄存器以及串行口控制寄存器。 5. 定時(shí)器控制寄存器（TCON） 該寄存器用于保存外部中斷請(qǐng)求和以及定時(shí)器的計(jì)數(shù)溢出。寄存器地址88H，位地址8FH～88H。 位地址8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 位符號(hào)TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 這個(gè)寄存器既有定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制功能又有中斷控制功能，其中與中斷有關(guān)的控制位共六位：IE0和IE1 、IT0和IT1 以及TF0和TF1 。 6. 中斷允許控制寄存器（IE） 寄存器地址A8H，位地址AFH～A8H。 位地址AF AE AD AC AB AA A9 A8 位符號(hào)EA ／ ／ ES ET1 EX1 ET0 EX0 其中與中斷有關(guān)的控制位共六位：EA、EX0和EX1 、ET0和ET1 、ES。 7. 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP） MCS51的中斷優(yōu)先級(jí)控制只定義了高、低兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。各中斷源的優(yōu)先級(jí)由優(yōu)先寄存器（IP）進(jìn)行設(shè)定。IP寄存器地址B8H，位地址為BFH～B8H。寄存器的內(nèi)容及位地址表示如下： 位地址 BF BE BD BC BB BA B9 B8 位符號(hào) ／ ／ ／ PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位 PT0 定時(shí)中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位 PX1 外部中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位 PT1 定時(shí)中斷1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位 PS 串行中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)定位 為0的位優(yōu)先級(jí)為低；為1的位優(yōu)先級(jí)為高。 8. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制寄存器 與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用有關(guān)的控制寄存器有： （1） 定時(shí)器控制寄存器（TCON） TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時(shí)控制。其中有關(guān)定時(shí)的控制位共有四位：TF0和TF1 、TR0和TR1 。 （2） 工作方式控制寄存器（TMOD） TMOD寄存器是一個(gè)專用寄存器，用于設(shè)定兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式。但TMOD寄存器不能位尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容。 AT89S51的芯片概述 AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，4個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè)全雙工串行通信口，內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 －５V,一般我們選用＋5V電壓。 89S51相對(duì)于89C51增加的新功能包括： 新增加很多功能，性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比89C51更低！ ISP在線編程功能，這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個(gè)強(qiáng)大易用的功能。 最高工作頻率為33MHz，大家都知道89C51的極限工作頻率是24M，就是說S51具有更高工作頻率，從而具有了更快的計(jì)算速度。 具有雙工UART串行通道。 內(nèi)部集成看門狗計(jì)時(shí)器，不再需要像89C51那樣外接看門狗計(jì)時(shí)器單元電路。 雙數(shù)據(jù)指示器。 電源關(guān)閉標(biāo)識(shí)。 全新的加密算法，這使得對(duì)于89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列產(chǎn)品。比如80589C51等等早期MCS51兼容產(chǎn)品。也就是說所有教科書、網(wǎng)絡(luò)教程上的程序（不論教科書上采用的單片機(jī)是8051還是89C51還是MCS51等等），在89S51上一樣可以照常運(yùn)行，這就是所謂的向下兼容。 因此我們選用AT89S51單片機(jī)來作為本系統(tǒng)的核心部分。 下圖為89s51的核心電路框圖： LED數(shù)碼管顯示器概述 1. LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu)與顯示段碼 （1）LED數(shù)碼顯示器的結(jié)構(gòu) 時(shí)鐘源 CPU 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，一個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為7段發(fā)光二極管數(shù)碼器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 LED數(shù)碼顯示器有兩種連接方法如下。 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(shí)公共陽極接+5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。 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(shí)公共陰極接地。每個(gè)發(fā)光二極管的陽極通過電阻與輸入端相連。 （2）LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼。 為了顯示字符，要為LED顯示器段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)8字形字符的7段，再加上1個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì)8段，因此提供給LED顯示器的顯示段碼為1個(gè)字節(jié)。. 段碼位 D7 D6 D5 D4 D6 D2 D1 D0 顯示段 pd g f e d e b a 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 1 F9H 06H A 88H 2 A4H 5BM B 83H 3 B0H 4FH C C6H 4 99H 66H D A1H 5 92H 6DH E 86H 6 82H 7DH F 84H 7 F8H 07H 空白 FFH 8 80H 7FH P 8CH 2. LED數(shù)碼顯示器的接口方法與電路 （1）LED數(shù)碼顯示的接口方法。 單片機(jī)與LED數(shù)碼顯示器有以硬件為主和以軟件為主的兩種接口方法。 以硬件為主的接口方法，這種接口方法的電路如圖所示： （2）LED數(shù)碼顯示器的接口電路。 實(shí)際使用的LED數(shù)碼顯示器位數(shù)較多。為降低成本，大部分以軟件為主的接口方法對(duì)于多位LED數(shù)碼管顯示器，通常采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方法，即逐個(gè)循環(huán)點(diǎn)亮各位顯示器。這樣雖然在任一時(shí)期只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但是由于人眼有視覺殘留效應(yīng)，看起來與全部顯示持續(xù)點(diǎn)亮的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。 3. 驅(qū)動(dòng)器 LED顯示是單片機(jī)控制產(chǎn)品中常見的應(yīng)用。使用LED模塊,這種模塊中帶有LED顯示管和LED驅(qū)動(dòng)電路,用起來較方便。 一般用戶直接采用單片機(jī)+LED驅(qū)動(dòng)器+LED顯示管的方式, 現(xiàn)在我們向大家推薦一種經(jīng)常使用的LED驅(qū)動(dòng)器8550，它作為共陽數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器，而共陰數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器則是A1015。它們都是三極管。 單片機(jī)最小系統(tǒng) 最小系統(tǒng)就是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分。如下圖所示為最小系統(tǒng)方框圖： 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)。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，我們?cè)诖诉x用的是上電復(fù)位。： 上電自動(dòng)復(fù)位原理：RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，只要高 電平的復(fù)位信號(hào)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的有效時(shí)間，就可以使單片機(jī)上電復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位是通過電容充電實(shí)現(xiàn)的，上電瞬間，RST端電位與Vcc相同，隨充電電流的減少，RST的電位逐漸下降，直到復(fù)位信號(hào)無效。按鍵復(fù)位在此不在作過多的介紹，其原理和上電復(fù)位是相同的。但其采用的是脈沖復(fù)位電路和電平復(fù)位電路兩種。 復(fù)位電路和單片機(jī)最小系統(tǒng)如下圖所示： 元器件篩選與檢測(cè) 動(dòng)手準(zhǔn)備元器件之前，最好對(duì)照電路原理圖列出所需元器件的清單。為了保證在試制的過程中不浪費(fèi)時(shí)間，減少差錯(cuò)，同時(shí)也保證制成后的裝置能長期穩(wěn)定地工