【文章內(nèi)容簡介】 入緩沖器用于訪問外部寄存器。此時， P0 口分別輸出外部低位地址、讀 /寫數(shù)據(jù)，而輸 P2 口 出外部寄存器高地址。 P3 口 的每一根線可執(zhí)行第二功能： 口線 功能 6 RXD (串行輸入口 ) TXD（串行輸出口） INT0（外部中斷 0 輸入口） INT1（外部中斷 1 輸 入口） T0（定時器 0 外部輸入口） T1（定時器 1 外部輸入口） WR（寫選通輸出口） RD（讀宣統(tǒng)輸出口） 表 21 MCS51 指令系統(tǒng)簡介 指令系統(tǒng)簡介 8051 的指令系統(tǒng)按功能可以分為數(shù)據(jù)傳送、算術操作、邏輯操作和控制轉(zhuǎn)移四大類。以下分別介紹這幾類指令。 數(shù)據(jù)傳送 數(shù)據(jù)傳送指令可分為通用的、累加器專用的 和 目標地址用的 三種。 通用的傳送 MOV 執(zhí)行第二操作數(shù)到第一操作數(shù) 的 位、字節(jié)和字的傳送。 PUSH 把 SP 寄存器加 1，然后從第二操作數(shù)傳送一個字節(jié)到當前 SP 尋址 的堆棧 單元中。 POP 把有 SP 寄存器尋址的 堆 棧單元中傳送一個字節(jié)到第一操作數(shù)，然后把 SP 減 1。 （ b） 累加器專用傳送 XCH 第二操作數(shù)的字節(jié) 與 A 累加器的字節(jié)交換。 MOVX 外部數(shù)據(jù)存儲器和 A 累加器之間傳送一個字節(jié)。外部抵制可由 DPTR 寄存器（ 16 位）或 R R0（各 8 位）來指定。 MOVC 從程序集存器傳送一個字節(jié)到 A 寄存器中。 ( c )目標地址傳送 MOV DPTR, data 把 16 位數(shù)立即裝入一對目的寄存器 DPH 和 DPL 中。 算術操作 ADD 執(zhí)行 A 累加器與第二操作數(shù)之間的加 法，結果送回 A 累加 器 中。 DA （ BCD 加法的 十進位 法調(diào)整） 對兩個 2 位十進制操作數(shù)的二進制加法結果進行調(diào)整。由 DA 所形成的壓縮十進制數(shù)之間和回送到 A 累加器中。如果 BCD 結 7 果大于 99 則進位標志位置位，否則清 0。 SUBB（連借位減） 執(zhí)行從第一操作數(shù)（累加器）中間去第二操作數(shù)，如果 C 標志位置位則再減 1，把結果回送到 A 寄存器。 MUL 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號乘法。雙字節(jié)乘法的高位字接送 B 寄存器，低位字節(jié)送 A 累加器。如果乘積的高位字節(jié)為 0 則 OV 清零，若非 0 則 OV 置位。 C 清零， AC 保持不變。 DIV 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號數(shù)除法，把 商 送到累加器 A， 余數(shù)送到B 寄存器。若除數(shù)為 0，則累加器 A 和寄存器 B 內(nèi)容不定，并置位 OV,否則 OV清0。 C 清零， AC 保持不變。 ( 3 ) 操作數(shù)邏輯操作 （ a） 單操作數(shù)邏輯操作 CLR 用于 A 累加器和 C 進位標志或任何直接尋址 位 清 0。 SETB C 進位標志或任何直接尋址的位置 1。 CPL 把 A 累加器中的操作數(shù)取反，并把結果回送到 A 累加器中，不影響標志位；或者將 C 進位標志或任何直接尋址位取反。 RL, RLC, RR, RRC, SWAP 能對 A 累加器 執(zhí)行五種循環(huán)為操作： RL（左移 4 位）。對于 RLC 和 RRC， C 標志與最后移出的位相同。 SWAP 把 A 累加器高半字節(jié) 與低半字節(jié)的內(nèi)容交換。 ( b)雙操作數(shù)邏輯操作 ANL 對兩個操作數(shù)（ 位 或字節(jié)）執(zhí)行按為邏輯 “與 ”操作，并把結果回送到第一個操作數(shù)中。 ORL 對兩個操作數(shù)（字節(jié)）執(zhí)行按位邏輯 “或 ”操作，并把結果回送到第一個操作數(shù)中。 XRL 對兩個操作數(shù)（字節(jié)）執(zhí)行按位邏輯 “異或 ”操作并把結果回送到第一個操作數(shù)中。 ( 4 ) 控制轉(zhuǎn)移 控制轉(zhuǎn)移分為無條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回，條件轉(zhuǎn)移和終端等幾種方式。 無 條件調(diào)用、返回和轉(zhuǎn)移 RET 轉(zhuǎn)移控制到前一次調(diào)用操作時保存在堆棧中的地址，一般 ACALL或 LCALL所調(diào)用的子程序結束語句。 JMP A+DPTR 間接轉(zhuǎn)移指令。把累加器 A 的無符號內(nèi)容與數(shù)據(jù)指針的 16 位數(shù) 8 據(jù)相加，然后把結果送到程序計數(shù)器。這樣轉(zhuǎn)移的實際目的可以是程序儲存空間中的任何單元。這種間接轉(zhuǎn)移對程序中實現(xiàn) N 路散轉(zhuǎn)很方便。 有條件轉(zhuǎn)移 JZ 如果累加器 A 為 0 則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移。 JNZ 如果是累加器 A 不為 0，則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移。 JC 如果僅為標志 Cy 為 1，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 JNC 如果僅為標志 Cy 為 0，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 JB 如果直接尋址位為 1，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 CJNE 把第一操作數(shù)以第二操作數(shù)相比較，如果不相等，則執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 DJNE 把操作數(shù)減 1，結果送回源操作數(shù)的地址中，若不為 0 則轉(zhuǎn)移。使用條件指令可有效地把 RAM 單元用作程序循環(huán)計數(shù)器。 中斷 通過內(nèi)部或外部終端方法可執(zhí)行程序的轉(zhuǎn)移。所有的中斷通過把程序計數(shù)器進棧，然后轉(zhuǎn)向位于程序存儲器絕對地址 1 1 27 或 35 號單元來執(zhí)行轉(zhuǎn)移。 RETI 中斷指令?？刂妻D(zhuǎn)移方式與 RET 相同，此外 它 還重新允許現(xiàn)行優(yōu)先級中斷。 單片機的選擇 AT89C2051 單片機的選擇與性能簡介 根據(jù)初步設計方案的分析，設計這樣一個簡單的應用系統(tǒng)，可以選擇帶有 EPROM的單片機，應用程序直接存儲在片內(nèi)，不用在外部擴張程序存儲器，電路可以簡化。 INTEL 公司的 8051 和 8751 芯片均可以選用。 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AT89C系列的單片機也可以選用。 AT89C系列與 MCN51 系列單片機相比有兩大優(yōu)勢：第一，片內(nèi)程序存儲器采用閃速存儲器，使程序的寫入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片（ AT89C2051/1051），使整個硬件電路的體積更小 。它以體積小、良好的性能價格比倍受青睞。 因此，我們可以選用 AT89C2051 單片機。該芯片的功能與 MCN51 系列單片機完全兼容，并且還具有程序加密等功能，物美價廉，經(jīng)濟實用。 AT89C2051 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)可編程閃速存儲器的 8 位 CMOS 單片計算機，工作電壓范圍為 ～ 6V，全靜態(tài)工作頻率為 0～ 24MHz。 AT89C2051 芯片采用 DIP20 封裝形式，引腳配置如圖 21 所示 9 圖 21 AT89C2051 的管 腳配置圖 與 8051 進行對比后可發(fā)現(xiàn)， AT89C2051 減少了兩個對外端口（即 P0、 P2 口），因而芯片尺寸有所減小。 AT89C2051 芯片的 20 個引腳功能為： VCC、 GND：電源電壓、接地引腳。 RST：復位信號輸入引腳。當 RST 變?yōu)楦唠娖讲⒈３?2 個機器周期時，所有 I\O引腳復位至“ 1”電平。 XTAL XTAL2：反向振蕩放大器內(nèi)部時鐘工作電路的輸入、反向振蕩放大器的輸出引腳。 ～ ： P1 口的 8 為雙向 I\O 引腳。 P1 口引腳寫入“ 1”后，可用作輸入。在閃速存儲器編程和編程校驗期間， P1 口 也可接收編碼數(shù)據(jù)。 P1 口輸出緩沖器能接收 20mA 電流，并能直接驅(qū)動 LED 顯示器。 P3 口也可用作特殊功能口， ～ 與 ：為 7 個帶內(nèi)部上拉的雙向 I\O 口引腳。 P3 口的輸出緩沖器能接收 20mA 電流； P3 口寫入“ 1”后，內(nèi)部上拉，可用作輸入。 在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連，不能作為通用 I\O 引腳訪問。P3 口同時也可為閃速存儲器編程和編程校驗接收控制信號。 P1 口是 8 位雙向 I\O口。 從上述引腳說明可看出， AT89C2051 沒有提供外表擴展存儲器所需的地址鎖存和讀寫控制信號。因此，利用 AT89C2051 構成的單片機應用系統(tǒng)時，不能像 AT89C5189C2051 U1 20 RST VCC XTAL2 XTAL1 AINI AINI GND 19 18 17 16 15 14 13 12 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 那樣擴展存儲器等設備，可以根據(jù)情況與 I2C 或 SPI 串行總線設備接口。 第 三 章 設計要求與總體設計方案 11 設計要求 ，并用 6 個 LED 顯示時、分、秒。 。 。 1 秒。 總體設計方案 計時方案 方案一：采用實時時鐘芯片。 針對計算機系統(tǒng)對實時時鐘功能的普遍需求，各大芯片生產(chǎn)廠家陸續(xù)推出 了一系列的實時時鐘集成電路，如 DS128 DS1288 DS1302 等。這些實時時鐘芯片具備年、月、日、時、分、秒計時功能和多點定時功能，計時數(shù)據(jù)的更新每秒自動進行一次，不需程序干預 。計算機可通過中斷或查詢方式讀取計時數(shù)據(jù)并進行顯示，因此計時功能的實現(xiàn)無需占用 CPU 的時間，程序簡單。此外，實時時鐘芯片多數(shù)帶有鋰電池做后備電源，具備永不停止的計時功能；具有可編程方波輸出功能，可用做實時測控系統(tǒng)的采樣信號等；有的實時時鐘芯片內(nèi)部還帶有非易失性RAM，可用來存放需長時期保持但有時也需要變更的數(shù)據(jù)。由于功能完善 ，精度高，軟件程序設計相對簡單，且計時不占用 CPU 時間，因此，在工業(yè)實時測控系統(tǒng)中多采用這一類專用芯片來實現(xiàn)實時時鐘功能。 方案二：軟件控制。 利用 AT89C2051 內(nèi)部的定時 /計數(shù)器進行中斷定時，配合軟件延時實現(xiàn)時、分、秒的計時。該方案節(jié)省硬件成本，且能夠使讀者在定時 /計數(shù)器的使用、中斷及程序設計方面得到鍛煉與提高， 因此本 設計 將采用軟件方法實現(xiàn)計時。 鍵盤 /顯示方案 方案一：串口擴展， LED 靜態(tài)顯示。 該方案占用口資源少，采用串口傳輸實現(xiàn)靜態(tài)顯示，顯示亮度有保證，但硬件開銷大，電路復雜，信息刷 新速度慢，比較適用于并行口資源較少的場合。 12 方案二： 8155 擴展， LED 動態(tài)顯示。 該方案硬件連接簡單，但動態(tài)掃描的顯示方式需占用 CPU 較多的時間，在單片機沒有太多實時測控任務的情況下可以采用。 因此本設計選擇動態(tài)顯示方式。 設計思路 根據(jù)設計要求，初步思路如下： 計時單元由單片機內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器 T1 來實現(xiàn)。 時間顯示功能通過 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描來實現(xiàn)。動態(tài)掃描的定時時間由單片機內(nèi)部的定時器 /計數(shù)器 T0 實現(xiàn)。 LED 數(shù)碼管的段碼輸入與位碼輸入，有并行端口 P1 產(chǎn)生。 時間調(diào)整與定時時間的輸入，通過 接入鍵盤電路實現(xiàn)。系統(tǒng)共設計 4 個按鍵，分別定義為： （ 1） C/R 鍵（時間設定 \啟動定時鍵）：其功能是當該鍵按下時，進入時間調(diào)整輸入功能 /定時時間輸入功能。 （ 2） ALM 鍵（鬧鐘設置 \啟鬧 \停鬧鍵）：其功能是當該鍵按下時，進入鬧鐘設置 /啟鬧 /停鬧功能。 按鍵的接入方式有： （ 1） C/R 鍵：通過 P1 口 INT0 管腳接入，中斷工作方式。 （ 2） ALM 鍵：通過 P1 口 INT1 管腳接入，中斷工作方式。 （ 3） C/R 鍵：通過 P1 口 管腳接入，查詢工作方式。 （ 4） ALM 鍵：通過 P1 口 管腳接入，查詢工作方式。 報警聲響用蜂鳴器產(chǎn)生，蜂鳴器接入 P1 口的 管腳。 第 四 章 硬件設計 13 硬件電路的設計方案及框圖 根據(jù)設計要求與設計思路，確定該系統(tǒng)的設計方案，圖 41 所示 為該系統(tǒng)設計方案的硬件電路設計框圖。硬件電路有 8 個部分組成，即單片機按鍵輸入電路、單片機時鐘電路、復位電路、 LED 顯示器段碼驅(qū)動電路、 LED 顯示器位碼驅(qū)動電路、 6 位顯示器電路和蜂鳴器電路。 圖 41 硬件電路設計框圖 時鐘與復位電路設 計與器件選擇 單片機工作的時間基準是有時鐘電路提供的。在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 兩個管腳，接一只晶振及兩只電容就構成了單片機的時鐘電路，如圖 42a 所示。 4個按鍵 輸入電路 電路 6 位 LED 顯示器電路 時鐘電路 復位電路 單片機 蜂鳴器電路 14 圖 42a 時鐘電路 電路中，電容器 C1 和 C2 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍為（ 30? 10）pF。石英晶體選擇 6MHz 或 12MHz 都可以，其結果只是機器周期時間不同，影響計時器的計數(shù)初值。 時鐘顯示： 6 位 LED 從左