【文章內(nèi)容簡介】 根據(jù)題目要求排列 起來的有序指令的集合。 程序的編制稱為“程序設(shè)計(jì)”。通常，設(shè)計(jì)人員采用指令的匯編符 (即助記符 )形式編程，這種程序設(shè)計(jì)稱為“匯編語言程序設(shè)計(jì)”。顯然，設(shè)計(jì)人員如果不熟悉機(jī)器的指令系統(tǒng)是無法編出優(yōu)質(zhì)高效的程序的。 第二、 單片機(jī)執(zhí)行程序的過程 為了弄清單片機(jī)的工作原理，現(xiàn)以如下的 Y=5+10 求和程序來說明單片機(jī)的工作過程。 7405H MOV A， 05H ； A←05H 240AH ADD A， 0AH ； A←5+10 80FEH SJMP $ ；停機(jī) 該程序由三條指令組成，每條指令均為雙字節(jié)指令 (即第一字 節(jié)為操作碼，第二字節(jié)為地址碼 )。第一條指令的含義是把 05H 傳送到累加器 A 中；第二條指令是加法指令，它把累加器 A 中的 5 和立即數(shù) 10 相加，結(jié)果保留到累加器 A 中；第三條是停機(jī)指令，機(jī)器執(zhí)行后處于動態(tài)停機(jī)狀態(tài)。 單片機(jī)的分類及發(fā)展 1974 年 ,美國仙童 (Fairchild)公司研制出世界上第一臺單片微型計(jì)算機(jī) F8,該機(jī)由兩塊集成電路芯片組成 ,結(jié)構(gòu)奇特 ,具有與眾不同的指令系統(tǒng) ,深受民用電器和儀器儀表領(lǐng)域的歡迎和重視。從此，單片機(jī)開始迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍也在不基于 51 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 斷擴(kuò)大，現(xiàn)已成為微型計(jì)算機(jī)的重要分支。 第一、 單片機(jī)的分類 20 世紀(jì) 80 年代以來，單片機(jī)有了新的發(fā)展，各半導(dǎo)體器件廠商也紛紛推出自己的產(chǎn)品系列。迄今為止，市售單片機(jī)產(chǎn)品已達(dá) 60 多個(gè)系列， 600 多個(gè)品種。按照 CPU對數(shù)據(jù)處理位數(shù)來分，單片機(jī)通常可以分為以下四類。 (1) 4 位單片機(jī) 4 位單片機(jī)的控制功能較弱， CPU一次只能處理 4 位二進(jìn)制數(shù)。這類單片機(jī)常用于計(jì)算器、各種形態(tài)的智能單元以及作為家用電器中的控制器。 (2) 8 位單片機(jī) 8 位單片機(jī)的控制功能較強(qiáng)，品種最為齊全。和 4 位機(jī)相比，它不僅具有較大的存儲容量和尋址范圍，而且中斷源、并行 I/O 接口和定時(shí)器 /計(jì) 數(shù)器個(gè)數(shù)都有不同程度的增加，并集成有全雙工串行通信接口。在指令系統(tǒng)方面，普遍增設(shè)了乘除指令和比較指令。特別是 8 位機(jī)中的高性能增強(qiáng)型單片機(jī)，除片內(nèi)增加了A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器以外，還集成有定時(shí)器捕捉 /比較寄存器、監(jiān)視定時(shí)器(Watchdog)、總線控制部件和晶體振蕩電路等。這類單片機(jī)由于其片內(nèi)資源豐富且功能強(qiáng)大，主要在工業(yè)控制、智能儀表、家用電器和辦公自動化系統(tǒng)中應(yīng)用。 (3) 16 位單片機(jī) 16 位單片機(jī)是在 1983 年以后發(fā)展起來的。這類單片機(jī)的特點(diǎn)是： CPU 是16 位的，運(yùn)算速度普遍高于 8 位機(jī)，有的單片機(jī)尋 址能力高達(dá) 1MB，片內(nèi)含有A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路，支持高級語言。這類單片機(jī)主要用于過程控制、智能儀表、家用電器以及作為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的控制器。 (4) 32 位單片機(jī) 32 位單片機(jī)的字長為 32 位，是單片機(jī)的頂級產(chǎn)品，具有極高的運(yùn)算速度。近年來，隨著家用電子系統(tǒng)的新發(fā)展， 32 位單片機(jī)的市場前景看好。 第二、 8 位單片機(jī)的新發(fā)展 目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，尤其是 8 位單片機(jī)已成為當(dāng)前單片機(jī)的主流。 8 位單片機(jī)的新發(fā)展具體體現(xiàn)在如下四個(gè)方面： (1) CPU 功能增強(qiáng) (2) 內(nèi)部資源增多 (3) 引腳 的多功能化 (4) 低電壓和低功耗 [3] 單片機(jī) AT89C51 的特性 AT89C51 系列單片機(jī)是 Atmel 公司生產(chǎn)的一款標(biāo)準(zhǔn)型單片機(jī)。其中數(shù)字 9基于 51 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 表示內(nèi)含 Flash 存儲器， C 表示 CMOS 工藝。其管腳圖如圖 42 所示。 AT89C51 AT89C2051 圖 42 AT89C51 單片機(jī)管腳圖 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器 (FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用 ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉 的方案。 第一、 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 100 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 1288 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 第二、 管腳說明 基于 51 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 VCC：供電電壓 GND：接地 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口 被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流，這是由于上拉的緣故。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) /INT0(外部中斷 0) /INT1(外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0 外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1 外部輸入 ) /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 ) P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端基于 51 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外， 該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平 ，則在此期間外部程序存儲器 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源 (VPP)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 第三、 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 第四、 芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片 擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 超聲波傳感器硬件介紹 超聲波傳感器 為了研究和利用超聲波，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)和制成了許多超聲波發(fā)生器?？傮w上講，超聲波發(fā)生器可以分為兩大類：一類是用電氣方式產(chǎn) 生超聲波，一類是用機(jī)基于 51 單片機(jī)倒車防撞報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 械方式產(chǎn)生超聲波。 電氣方式包括壓電型、磁致伸縮型和電動型等；機(jī)械方式有加爾統(tǒng)笛、液哨和氣流旋笛等。它們所產(chǎn)生的超聲波的頻率、功率和聲波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前較為常用的是壓電式超聲波發(fā)生器。 壓電式超聲波發(fā)生器實(shí)際上是利用壓電晶體的諧振來工作的。它有兩個(gè)壓電晶片和一個(gè)共振板。當(dāng)它的兩極外加脈沖信號，其頻率等于壓電晶片的因有振蕩頻率時(shí)，壓電晶片將會發(fā)生共振，并帶動共振板振動，便產(chǎn)生超聲波。反之，如果兩極間未外加電壓，當(dāng)共振板接收到超聲波時(shí)，將壓迫壓電晶片振動，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為 電信號，這時(shí)它就成為超聲波接收器了。 在本章里，將介紹超聲波傳感器的原理和特性，檢測方式以及超聲波傳感系統(tǒng)的構(gòu)成。 超聲波傳感器的原理及特性 人們可以聽到的聲音頻率為 20Hz～ 20kHz，即為可聽聲波，超出此頻率范圍的聲音，即 20Hz 以下的聲音稱為低頻聲波， 20kHz 以上的聲音稱為超聲波，一般說話的頻率范圍為 100Hz～ 8kHz。 超聲波為直線傳播方式，頻率越高，繞射能力越弱，但反射能力越強(qiáng)，為此利用超聲波的這種性質(zhì)就可以制成超聲波傳感器。另外，超聲波在空氣中傳播的速度較慢，約為 330m/s，這就使得 超聲波傳感器使用變得非常簡單。 超聲波傳感器有發(fā)送器和接收器，但一個(gè)超聲波傳感器也可以具有發(fā)送和接收聲波的雙重作用，即為可逆元件。一般市場上出售的超聲波傳感器有專用型和兼用型，專用型就是發(fā)送器用作發(fā)送超聲波，接收器用作接收超聲波；兼用型就是發(fā)送器和接收器為一體傳感器，即可發(fā)送超聲波，又可接收超聲波。超聲波傳感器的諧振頻率 (中心頻率 )有 23kHz、 40kHz、 75kHz、 200kHz、 400kHz 等。諧振頻率變高，則檢測距離變短，分解力也變高。 超聲波傳感器是利用壓電效應(yīng)的原理，壓電效應(yīng)有逆效應(yīng)和順效應(yīng)，超聲 波傳感器是可逆元件，超聲波發(fā)送器就是利用壓電逆效應(yīng)的原理。所謂壓電逆效應(yīng)如圖 43 所示，是在壓電元件上施加電壓，元件就變形，即稱應(yīng)變。若在圖 43a所示的已極化的壓電陶瓷上施加如圖 43b 所示極性的電壓，外部正電荷與壓電陶瓷的極化正電荷相斥，同時(shí)，外部負(fù)電荷與極化負(fù)電荷相斥。由于相斥的作用，壓電陶瓷在厚度方向上縮短，在長度方向上伸長。若外部施加的極性變反，如圖43c 所示那樣，壓電陶瓷在厚度方向上伸長，