【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(kuò)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(jìn)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(jī)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(qiáng)方面也做了許多工作。首先，為進(jìn)一步降低功耗， 80C51芯片增加了待機(jī)和掉電保護(hù)兩種工作方式，以保證單片機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)，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(jìn)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(jī)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(jìn)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(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(qiáng)大的微型計算機(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(jī)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(jī)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(qiáng)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)椴豢赡埽绦虻谋Ｃ苄源蟠蠹訌?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(jī)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