【文章內(nèi)容簡介】 令兼容能保證兩者之間不存在指令障礙以維持軟件的可移植性，而引腳信號和封裝以及總線的兼容則 確保兩者在系統(tǒng)擴展和接口方面的一致性，有利于系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。 80C51的最大改進是在芯片的半導(dǎo)體工藝上，早期的 MCS51系列芯片采用 HMOS工藝，即高密度短溝道 MOS工藝，而 80C51芯片則采用 CHMOS工藝，即互補金屬氧化物 HMOS工藝。 CHMOS是 CMOS和 HMOS的結(jié)合，除保持了 HMOS高速度和高密度的特點之外，還具有 CMOS低功耗的特點。例如 8051芯片的功耗為 630mW,而 80C51的功耗只有 120mW，這樣低功耗，有一粒紐扣電池就可以工作。低功耗對單片機在便攜式、手提式或野外的儀 器儀表設(shè)備上使用十分有利。 80C51在功能增強方面也做了許多工作。首先，為進一步降低功耗， 80C51芯片增加了待機和掉電保護兩種工作方式，以保證單片機在掉電情況下，能以最低的消耗電流維持。 此外，在 80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲器除了 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)程序存儲器的容量也越來越大 ,目前已有64KB的芯片了 .另外 ,許多 80C51芯片的還具有程序存儲器保密機制，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)就是單片機在發(fā)揮具體測控功能時所必須的組成部分。如下圖所示為最小系統(tǒng)方框圖： 定時與中斷的概念 中斷是一項重要的計算機技術(shù)，采用中斷技術(shù)可以使多項任務(wù)共享一個資源，所以中斷技術(shù)實質(zhì)上就是一種資源共享技術(shù)。 向 CPU發(fā)出中斷請求的來源稱之為中斷源。 MCS51是一個多中斷源的單片機，以 80C51為例，有三類共五個中斷源，分別是外部中斷兩個，定時中斷兩個和串行中斷一個。 1. 外中斷 外中斷是由外部信號引起的，共有兩個中斷源，即外部中 斷 “0”和外部中斷 “1”。它們的中斷請求信號分別由引腳 INT0（ ）和 INT1（ ）引入。 外部中斷請求有兩種信號方式，即電平方式和脈沖方式，可通過有關(guān)控制位進行定義。 2. 定時中斷 定時中斷是為滿足定時或計數(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，實際上就是一些專用寄存器。在MCS51單片機中，用于此目的的控制寄存器共有四個，即定時器控制寄存器、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. 定時器控制寄存器（ TCON） 該寄存器用于保存外部中斷請求和以及定時器的計數(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 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 這個寄存器既有定時器 /計數(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)先級控制寄存器（ IP） MCS51的中斷優(yōu)先級控制只定義了高、低兩個優(yōu)先級。各中斷源的優(yōu)先級由優(yōu)先寄存器（ IP）進行設(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 ／ ／ ／ PS PT1 PX1 PT0 PX0 PX0 外部中斷 0優(yōu)先級設(shè)定位 PT0 定時中斷 0優(yōu)先級設(shè)定位 PX1 外部中斷 1優(yōu)先級設(shè)定位 PT1 定時中斷 1優(yōu)先級設(shè)定位 PS 串行中斷優(yōu)先級設(shè)定位 為 0的位優(yōu)先級為低；為 1的位優(yōu)先級為高。 8. 定時器 /計數(shù)器的控制寄存器 與定時器 /計數(shù)器應(yīng)用有關(guān)的控制寄存器有： （ 1） 定時器控制寄存器（ TCON） TCON寄存器既參與中斷控制又參與定時控制。其中有關(guān)定時的控 制位共有四位： TF0和 TF1 、 TR0和 TR1 。 （ 2） 工作方式控制寄存器（ TMOD） TMOD寄存器是一個專用寄存器，用于設(shè)定兩個定時器 /計數(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是一個低功耗，高性能 CMOS 8位單片機，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的 Flash只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(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存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。 AT89S51具有如下特點： 40個引腳， 4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器， 128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入/輸出（ I/O）口， 4個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口，內(nèi)部集成看門狗計時器片內(nèi)時鐘振蕩器。 其工作電壓在 －５ V,一般我們選用＋ 5V電壓。 89S51相對于 89C51增加的新功能包括： 新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比 89C51更低！ ISP在線編程功能，這個功能的優(yōu)勢在于改寫單片機存儲器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離。是一個強大易用的功能。 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算速度。 具有雙工 UART串行通道。 內(nèi)部集成看門狗計時器，不再需要像 89C51那樣外接看門狗計時器單元電路。 雙數(shù)據(jù)指示器。 電源關(guān)閉標(biāo)識。 全新的加密算法，這使得對于 89S51的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(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 805 89C51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是 8051還是 89C51還是 MCS51等等），在 89S51上一樣可以照常運行，這就是所謂的向下兼容。 因此我們選用AT89S51單片機來作為本系統(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 LED發(fā)光二極管，其中 7個用于顯示字符，一個用于顯示小數(shù)點，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，使用時公共陽極接 +5V，每個發(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，使用時公共陰極接地。每個發(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 8字形字符的 7段，再加上 1個小數(shù)點位，共計 8段，因此提供給 LED顯示器的顯示段碼為 1個字 節(jié)。各段碼位的對應(yīng)關(guān)系如下表所示 .十六進制數(shù)及空白字符與 P的顯示段碼 . 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。 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 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于多位LED數(shù)碼管顯示器，通常采用動態(tài)掃描顯示方法，即逐個循環(huán)點亮各位顯示器。 這樣雖然在任一時期只有一位顯示器被點亮，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)點亮的效果基本一樣（在亮度上要有差別）。 3. 驅(qū)動器 LED顯示是單片機控制產(chǎn)品中常見的應(yīng)用。使用 LED模塊 ,這種模塊中帶有 LED顯