【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,達(dá) 50%左右 . 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 7 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 第二章 硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 功能模塊圖 在本設(shè)計(jì)中需用到 AT89S51 芯片 ,1 個(gè)數(shù)碼管，一個(gè)蜂鳴器，復(fù)位電路，8個(gè)按鍵， 24 個(gè)發(fā)光二極管。 圖 功能模塊 各功能模塊介紹 AT89S51 芯片 本設(shè)計(jì)主要采用 AT89S51 芯片。 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，128 bytes 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， 5 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)復(fù)位鍵 輸入 時(shí)鐘電路 AT89S51 單片機(jī) 輸出 顯示 運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)論文 第 8 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外， AT89S51 設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作 。 掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還 具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能性能如表 所示： 表 AT89S51芯片的主要功能 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 4k 可反復(fù)擦寫 (1000次 )ISP Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率 033MHz 全雙工 UART 串行中斷口線 128x8bit 內(nèi)部 RAM 2 個(gè)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(jí)加密位 看門狗（ WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 引腳功能說(shuō)明 VCC：電源電壓。 GND：地。 P0 口： P0口是一組 8位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口，也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫“ 1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線同時(shí)轉(zhuǎn)換成地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在 Flash 編程時(shí) ， P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 接收低 8 位地址。 表 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(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 9 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX @DPTR 指令）時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8位地址的 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX @Ri 指令）時(shí)， P2 口 線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 P2 寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。 Flash編程或校驗(yàn)時(shí)， P2 亦接收高位地址和其它控制信號(hào)。 P3 口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/Ｏ口。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，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 所示： 表 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(shí)／計(jì)數(shù)器 0) T1 (定時(shí)／計(jì)數(shù)器 1) /WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置 SFR AUXR 的DISRTO 位（地址 8EH）可打開(kāi)或關(guān)閉該功能。 DISRTO 位缺省為 RESET 輸出高電平打開(kāi)狀態(tài)。 ALE/ （ /PROG）：當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 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(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。對(duì) Flash 存儲(chǔ)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(guò)對(duì)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(huì)被激活。此外，該引腳會(huì)被拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE無(wú)效。 /PSEN：程序存儲(chǔ)允許（ /PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89S51 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，沒(méi)有兩次有效的 /PSEN信號(hào)。 EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使 CPU 僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)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(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存 EA端狀態(tài)。如 EA 端為高電平（接 Vcc 端）， CPU運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)論文 第 10 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳 加上 +12V的編程電壓 Vpp。 XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 顯示模塊 顯示電路采用了 1 個(gè) LED 數(shù)碼管 ,單片機(jī) I/O 的應(yīng)用最典型的是通過(guò)I/O 口與 7段 LED 數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路。 7段 LED 數(shù)碼管，則在一定形狀的絕緣材料上，利用單只 LED組合排列成“ 8”字型的數(shù)碼管，分別引出它們的電極，點(diǎn)亮相應(yīng)的點(diǎn)劃來(lái)顯示出 09 的數(shù)字。 LED 數(shù)碼管根據(jù) LED 的接法不同分為共陰和共陽(yáng)兩類，了解 LED 的這些特性，對(duì)編程是很重要的。因?yàn)椴煌愋偷臄?shù)碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。將多只 LED 的陰極連在一起即為共陰式，而將多只 LED 的陽(yáng)極連在一起即為共陽(yáng)式。以本設(shè)計(jì)共陰式為例，如把陰極接地，在相應(yīng)段的陽(yáng)極接上正電源，該段即會(huì)發(fā)光。當(dāng)然， LED 的電流通常較小，一般均需在回路中接上限流電阻。假如我們將 b和 c段接上正電源，其它端接地或懸空，那么 b和 c段發(fā)光，此時(shí)，數(shù)碼管顯示將顯示數(shù)字“ 1”。而將 a、b、 d、 e和 g段都接上正電源，其它引腳懸空，此時(shí)數(shù)碼管將顯示“ 2”。 圖 LED數(shù)碼管 復(fù)位開(kāi)關(guān)模塊 MCS51 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。 MCS51 單片機(jī)工作之后，只要在它的 RST 引線上加載 10ms 以上的高電平，單片機(jī)就能有效地復(fù)位。MCS51 單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。最簡(jiǎn)單的復(fù)位電路如下圖： 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 11 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 圖 復(fù)位開(kāi)關(guān) 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(jī)有效的復(fù)位。在應(yīng)用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復(fù)位。如果這些芯片復(fù)位端的復(fù)位電平與單片機(jī)的復(fù)位電平的要求一致，則可以將復(fù)位信號(hào)與之相連。 振蕩器電路模塊 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部的振蕩電路是一個(gè)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(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入和來(lái)自反向振蕩器的輸出，該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。單片機(jī)內(nèi)部雖然有振蕩電路，但要形成時(shí)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(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。51 單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方式有兩種，分別為：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。利用其內(nèi)部的振蕩電路 XTAL1 和 XTAL2 引線上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用 示波器可以觀察到 XTAL2輸出的時(shí)鐘信號(hào)。在 MCS51單片機(jī)一般常用內(nèi)部時(shí)鐘方式，也就是在 XTAL1 和 XTAL2 之間連接晶體振蕩器與電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，晶體和電容決定了單片機(jī)的工作時(shí)間精度為 1 微秒。晶體可在 之間選擇。 MCS51 單片機(jī)在通常應(yīng)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(duì)電容無(wú)嚴(yán)格要求，但它的取值對(duì)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(diǎn)影響。 C1 和 C2 可在 20100PF 之間取值，一般情況取 30PF。外部時(shí)鐘方式是把外部振蕩信號(hào)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(gè)上拉電阻。 程序下載模塊 該模塊完成的功能是把源程序代碼下載到 AT89S51 芯片中，它需要和運(yùn)城學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系畢業(yè)論文 第 12 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 微機(jī)上的 ISP 下載器軟件配合使用來(lái)完成這樣的功能。 ISP 為在線編程接口， J2 為標(biāo)準(zhǔn) 10P JTAG 下載接口。 ISP 在線編程接口為 89S51 單片機(jī)提供了方便的在線編程方法。使用時(shí)將 ISP 下載線一端與 PC并口相連接，一端與 ISP 接口相連，使用 ISP 下載軟件 即可實(shí)現(xiàn) MCU在線編程。 下載線插接說(shuō)明：兩排十針下載口， 1 號(hào)引腳的邊上有一個(gè)小方框；下載線的凸口為正方向，凸口的右側(cè)邊的第一個(gè)插孔為 1 號(hào)引腳，這一點(diǎn)一定要切記，不然的話程序下載不進(jìn)去。 設(shè)計(jì)電路及連線 圖 電路連接圖 模擬電梯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 13 –頁(yè) 共 33 頁(yè) 第三章 軟件設(shè)計(jì) 匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)介 匯編語(yǔ)言是單片機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的重要形式，也是當(dāng)今單片機(jī)開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)最常用的語(yǔ)言形式。匯編語(yǔ)言是一種用來(lái)替代機(jī) 器語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)是每一條指令都給出了助記符。由于助記符用英文縮寫來(lái)描述指令的特征，因此它不但便于記憶，也便于理解和分類。 匯編語(yǔ)言源程序中的每條語(yǔ)句可以有多項(xiàng)構(gòu)成，其格式如下： [標(biāo)號(hào) ]：操作碼助記符 [第一操作數(shù) ] [