【文章內容簡介】 內部 RAM 2 個外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3 級加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分 頁編程 雙數據寄存器指針 5 引腳功能說明 ： VCC：電源電壓。 GND：地。 P0 口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口，也即地址 /數據總線復用口。作為輸出口用時，每位能驅動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數據存儲器或程序存儲器時，這組口線同時轉換成地址（低 8 位）和數據總線復用，在訪問期間激活內部上拉電阻。在 Flash 編程時， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖 級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對端口寫 “1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。 Flash 編程和程序校驗期間， P1 接收低 8 位地址。 表 22 P1 端口引腳的第二功能 端口引腳 第二功能 MOSI（用于 ISP 編程） MISO（用于 ISP 編程） SCK (用于 ISP 編程 ) P2 口： P2 是一個帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖可驅動（吸收或輸出電 流） 4 個 TTL 邏輯門電路 [8]。對端口寫 “1”，通過內部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內部存在上拉電阻，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 位地址的外部數據存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時， P2 口送出高 8 位地址數據。在訪問 8 位地址的外部數據存儲器（如執(zhí)行 MOVX @Ri 指令）時， P2 口線上的內容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內容），在整個訪問期間不改變。Flash 編程或校驗時， P2 亦接收高位地址和其它控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口輸出緩沖級可驅動（吸收或輸出電流） 4 個 TTL 邏輯門電路。對 P3 口寫入 “1”時，它們被內部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時，被外部拉低的 P3 口將用作上拉電阻輸出電流。 P3 口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 23 所示。 6 表 23 P3 端口引腳的第二功能 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／計數器 0) T1 (定時／計數器 1) /WR (外部數據存儲器寫選通 ) /RD（外部數據存儲器讀選通） RST：復位輸入。當振蕩器工作時， RST 引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。 WDT 溢出將使該引腳輸出高電平，設置 SFR AUXR的 DISRTO 位（地址 8EH）可打開或關閉該功能。 DISRTO 位缺省為RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。 ALE/ （ /PROG）：當訪問外部程序存儲器或數據存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 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：每當訪問外部數據存儲器時將跳過一個 ALE 脈沖。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ /PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令 ALE 才會被激活。此外，該引腳會被拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。 /PSEN：程序存儲允許（ /PSEN）輸出是外部程序 存儲器的讀選通信號，當 AT89S51 由外部程序存儲器取指令（或數據）時，每個機器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。當訪問外部數據存儲器，沒有兩次有效的/PSEN 信號。 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—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，復位時內部會鎖存 EA 端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc端）， CPU 則執(zhí)行內部程序存儲器中的指令。 Flash 存儲器編程時，該引腳加上 +12V 的編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放 大器及內部時鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 7 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)統(tǒng)包括 AT89S51 核心控制元件 ，復位電路，振蕩電路。 硬件電路如 圖 21 所示 。 圖 21 單片機最小系統(tǒng) 電路 AT89S51 單片機的復位是靠外部電路實現(xiàn)的。 AT89S51 單片機工作之后，只要在它的 RST 引 腳 上加載 10ms 以上的高電平，單片機就能有效地復位。 AT89S51 單片機通常采用上電自動復位和按鍵復位兩種方式。 上電瞬間， RC 電路充電， RST 引線出現(xiàn)正脈沖，只要 RST 保持 10ms以上的高電 平，就能使單片機有效的復位 [9]。在應用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復位。如果這些芯片復位端的復位電平與單片機的復位電平的要求一致，則可以將復位信號與之相連。 并接二極管的優(yōu)點在于降低復位引腳的對地阻抗 ， 可以顯著增強單片機復位電路的抗干擾能力 。 二級管可以實現(xiàn)快速 8 釋放電容電量的功能 ， 滿足短時間復位的要求 。 AT89S51 單片機內部的振蕩電路是一個增益反相放大器，引線 XTAL1和 XTAL2 分別為反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入和來自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內振蕩器。單片 機內部雖然有振蕩電路，但要形成時鐘，外部還需要附加電路。石英晶體振蕩和陶瓷振蕩均可采用。輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求 [10]，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 AT89S51 單片機的時鐘產生方式有兩種，分別為：內部時鐘方式和外部時鐘方式。利用其內部的振蕩電路 XTAL1 和 XTAL2 引線上外接定時元件，內部振蕩電路便產生自激振蕩，用示波器可以觀察到 XTAL2 輸出的時鐘信號。在 MCS51 單片機一般常用內部時鐘方式，也就是在 XTAL1 和XTAL2 之間連接晶體振蕩器 與電容構成穩(wěn)定的自激振蕩器，晶體和電容決定了單片機的工作時間精度為 1 微秒。晶體可在 之間選擇。AT89S51 單片機在通常應用情況下，使用振蕩頻率為 6MHZ 的石英晶體，而 12MHZ 頻率的晶體主要是在高速串行通信情況下才使用，在這里我用的是 12MHZ 石英晶體。對電容無嚴格要求，但它的取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小及振蕩電路起振蕩速度有一點影響。 C3 和 C4 可在 20100PF 之間取值，一般情況取 30PF。外部時鐘方式是把外部振蕩信號源直接接入XTAL1 或 XTAL2。由于 XTAL2 邏輯電平不是 TTL 的，所以還要接一個上拉電阻。 LCD顯示模塊 電路設計 本次設計 顯示電路采用了 1 個 LCD1062 液晶顯示 器 ， 用于顯示樓梯層數 、 日期 、 時間 。 第一行顯示日期和樓層，第二行顯示時間。 由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新亮點，因此，液晶顯示器畫質高而且不會閃爍。即顯示質量高。再有，液晶顯示器都是數字式的比單片機系統(tǒng)的接口更簡單，操作也更方便。 液晶顯示字符較為復雜，一個字符由 6*8 或 8*8 這樣的點陣組成，要正確顯示，必須要找到和屏上某 幾個位置對應顯示 RAM 區(qū)的 8 個字節(jié)。并 9 且要使每個字節(jié)的不同的位為 “1”，其他的位為 “0”。為 “1”的點亮，為 “0”的點暗，通過明暗的變化顯示某個字符。這就是點陣字符液晶顯示器的工作原理。 1602 液晶顯示器采用標準的 16 腳接口，接口功能說明 [11]: 第 1 腳： VSS 為地電源。 第 2 腳： VDD 接 5V 正電源。 第 3 腳： VO 為液晶顯示器對比調整端， 接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生 “鬼影 ”，使用時可以通過一個 10K的電位器調整對比度。 第 4 腳 ： RS 選擇寄存器， 高電平 為 數據寄存器 及 低電平 指令寄存 器。 第 5 腳 ： RW 為讀寫信號線，高電平時 進行讀操作，低電平時進行寫操作 當 RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數據。 第 6 腳 ： E 端為使能端， E 端由高電平變成低電平時模塊執(zhí)行 命令。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數據線。 第 15～ 16 腳：空腳。 除此之外液晶顯示模塊是一個慢顯示器件 [12]，所以在執(zhí)行每條指令之一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則當輸入指令后失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址 ，也就是告訴模塊在哪里顯示字符 。 在 1602 液晶模塊內部的控制器共有 11 條控制指令，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（ 1 為高電平、 0 為低電平）。 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標復位到地址 00H 位置。 指令 2：光標復位，光標返回到地址 00H。 指令 3：光標和顯示模式設置 I/D 光標移動方向，高電平右移，低電平左移 。 S 屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效。 指令 4：顯示開關控制。 D 控制整體顯示的開與關，高電平表示開顯示低電平表示關顯示 。 C 控制光標的開與關，高電 平表示有光標，低電平表示無光標 。 B 控制光標是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 指令 5：光標或顯示移位 S/C 高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標。 10 指令 6：功能設置命令 DL 高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N 低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示 。 F 低電平時顯示 5x7 的點陣字符，高電平時顯示 5x10 的點陣字符（有些模塊是 DL 高電平時為 8 位總線，低電平時為 4 位總線）。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設置。 指令 8： DDRAM 地址設置 。 指令 9：讀忙信號和光標地址 。 BF 為忙標志位高電平表示忙 ，此 時模塊 不能接收命令或者數據，如果為低電平表示不忙。 指令 10：寫數據 。 指令 11：讀數據 。 本設計的 時間顯示分兩個部分，屏幕的第一行顯示的是年，月， 日，樓層。屏幕的第二行顯示的是時，分，秒，年月日的顯示只是將單片機中相應的存儲字符代碼送到累加器中，然后調用 LCD1602 的寫數據命令及將年月日的信息送到了 LCD 顯示屏幕上。時分秒的顯示原理與 年月日顯示原理相同。 液晶顯示連接電路如圖 22 所示。 圖 22 LCD 液晶顯示 11 電源電路設計 本次設計所需電源的模塊有單片機最小系統(tǒng)，液晶顯示器，蜂鳴器，它們所需電 源都為 +5V。因而電源設計只需設計到 +5V 電源，采用 7805 三端穩(wěn)壓片即可滿足要求。 本設計是采用橋式整流濾波電源，其輸出電壓不穩(wěn)定，隨輸入電壓波動，因此利用三端穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)定直流輸出電壓 ，因此 7805 起到的是穩(wěn)壓作用。 C C2 分別為輸入端和輸出端濾波電容， 輸出端電阻 為負載電阻。 直流穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器四部分組成。變壓器把 220V 交流電變?yōu)榉€(wěn)壓所需的低壓交流電 9V， 整流器把低壓交流電變?yōu)橹绷麟?。 整流后的直流電中仍會含有交流成分，可以通過濾波電路將交流成分濾除 ， 經濾波后，穩(wěn)壓器 再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出 +5V， 電源電路設計 如圖 23 所示 。 圖 23 電源電路設計 按鍵、報警及發(fā)光二極管 部分在設計中較為重要，作為按鍵輸入開門、關門信息，控制指令進行電梯的模擬， 由此可見 它是設計中尤為重要的部分。常見的單片機按鍵設計分為獨立式和行列式（矩陣式）。獨立式按鍵設計簡單，但占用 I/O口較多。 本設計中共有 9 個按鍵，能夠實現(xiàn) 模擬 電梯的 樓層數 ，復位鍵和報警功能。由于是簡單模擬電梯系統(tǒng)，因此采用了獨立式按鍵設計 。 對于初學單片機者較為簡單 ， 并采用中斷指令控制按鍵 。 7 個按鍵分別與 AT89S51 的 口相連，用于模擬樓層按鍵，且 12 為低電平時有效。 當 S2 按鍵按下，單片機 置 0， LED 發(fā)光二極管點亮，