【導(dǎo)讀】隨著人們生活水平的提高，人們也更加注重自己的健康問題，而現(xiàn)代人們由于各種。不良的生活習(xí)慣以及快速的生活節(jié)奏，導(dǎo)致人們的健康問題岌岌可危。人的飲食習(xí)慣、生活環(huán)境更甚于和個人的體重有直接的關(guān)系。即便人們已經(jīng)意識到“高血壓”的危害，可是“高血壓”的患者還是逐年上。傳統(tǒng)的水銀血壓計需要配合聽診器測量，由專業(yè)的醫(yī)護(hù)人員判斷出收縮壓、舒張壓。整個測量過程比較復(fù)雜，且受人為因素影響誤差難以保證。助捆綁袖帶和使用聽診器測量數(shù)據(jù)。隨著便攜式電子血壓計的更新與換代，出現(xiàn)了臂式、腕式等多種類的電子血壓計，而且更多功能以及人性化的服務(wù)走進(jìn)千家萬戶?！案哐獕骸钡念A(yù)防作用，也能使“高血壓”進(jìn)行及時的治療。模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過單片機(jī)處理后，顯示在液晶屏上。也克服了一般電子血壓計誤差大，沒有記憶。功能，不能進(jìn)行數(shù)據(jù)對比等缺點，使用起來更加人性化，更加簡單，適合各類人群使用。

　　

【正文】 S51系列 MCU 系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的 單片機(jī) 系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位 單片機(jī) ，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90 年代后隨著 消費電子產(chǎn)品 大發(fā)展， 單片機(jī) 技術(shù)得到了巨大提高。隨著 INTEL i960 系列特別是后來的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用， 32 位 單片機(jī) 迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。 當(dāng)代 單片機(jī) 系統(tǒng)已經(jīng)不再只在 裸機(jī) 環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的 嵌入式操作系統(tǒng)被廣 泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為 掌上電腦 和手機(jī)核心處理的高端 單片機(jī) 甚至可以直接使用專用的 Windows 和 Linux 操作 系統(tǒng) 。 早期階段 ： SCM 即單片微型計算機(jī)（ Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。 “創(chuàng)新模式 ”獲得成功，奠定了 SCM 與通用計算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上， Intel 公司功不可沒。 中期發(fā)展 ： MCU 即微控制器（ Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看， Intel 逐漸淡出 MCU 的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展 MCU 方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。 Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS51 從單片微型計算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記 Intel 和 Philips的歷史功績。 當(dāng)前趨勢 ： SoC 嵌入式系統(tǒng) (System on Chip）式的獨立發(fā)展之路，向 MCU 階段發(fā)湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決，因此，專用 單片機(jī) 的發(fā)展自然形成了 SoC 化趨勢。隨著微電子技術(shù)、 IC 設(shè)計、 EDA 工具的發(fā)展，基于 SoC 的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機(jī)的理解可以從單片微型計算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng) [8]。 一個完整的計算機(jī)應(yīng)該由運算器、控制器、存儲器（ ROM 及 RAM）和 I/O 接口組成。各部分功能如下： (1)中央處理單元（ 89C51 CPU） ： 主要有運算器和控制器兩部分，運算器主要執(zhí)行各 種算數(shù)以及邏輯運算；控制器主要負(fù)責(zé)指令的寄存與調(diào)用等。 運算器 ： 運算器由運算部件 ——算術(shù)邏輯單元（ Arithmetic amp。 Logical Unit，簡稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。 ALU 的作用是把傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運算，輸入來源為兩個 8 位數(shù)據(jù)，分別來自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。 ALU 能完成對這兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。例如，兩個數(shù) 6和 7 相加，在相加之前，操作數(shù) 6 放在累加器中， 7 放在數(shù)據(jù)寄存器中，當(dāng)執(zhí)行加法指令時， ALU 即把兩個數(shù)相加并把結(jié)果 13 存入累加器， 取代累加器原來的內(nèi)容 6。 運算器有兩個功能： (1) 執(zhí)行各種算 術(shù)運算 ； (2) 執(zhí)行各種邏輯運算，并進(jìn)行邏輯測試，如零值測試或兩個值的比較 ； 運算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號來指揮的，并且，一個算術(shù)操作產(chǎn)生一個運算結(jié)果，一個邏輯操作產(chǎn)生一個判決。 控制器 ： 控制器由程序計數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的 “決策機(jī)構(gòu) ”，即協(xié)調(diào)和指揮整個微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有： (1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置 ； (2) 對指令進(jìn)行譯碼和測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，以便于執(zhí)行規(guī)定的動作 ； (3) 指揮并控制 CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動的方向。 微處理器內(nèi)通過內(nèi)部總線把 ALU、計數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過外部總線與外部的存儲器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線 DB、地址總線 AB 和控制總線 CB。通過輸入輸出接口電路，實現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。 (2)存儲器 ： 89C51 片內(nèi)有 Flash ROM(程序存儲器，只能讀 )和 RAM（數(shù)據(jù)存儲器，可寫可讀）兩類，他們有各自獨立的存儲空間，與一般微機(jī) 的存儲器配置方式很不相同。 程序存儲器（ Flash ROM） ： 89C51 片內(nèi)存儲器容量為 4KB，地址從 0000H 開始，用于存放程序和表格常數(shù)。 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 89C51 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器為 128 字節(jié)，地址為 00H~7FH,用于存放運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。 在這 128 字節(jié)的 RAM 中，有 32 字節(jié)單元可指定為工作寄存器。這同一般微處理器不同， 89C51 的片內(nèi) RAM 和工作寄存器排在一個隊列里統(tǒng)一編址。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 (3)I/O 接口 ： 89C51 有 4 個與外部交換信息的 8 位并行接口，即 P0~P3。他們都是準(zhǔn)雙向端口 ，每個端口各有 8 條 I/O 線，均可輸入 /輸出。 P0~P3 口 4 個鎖存器同 RAM統(tǒng)一編址，可以把 I/O 口當(dāng)做一般特殊功能寄存器（ SFR）來尋址。 應(yīng)用范圍： 單片機(jī) 滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表 的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機(jī) 、 攝像機(jī) 、全自動洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開 單片機(jī) 。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。 單片機(jī) 廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng) 域，大致可分如下幾個范疇： （ 1） 智能儀器 ： 單片機(jī) 具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的 傳感器 ，可實現(xiàn)諸如電壓、電流、 功率 、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用 單片機(jī) 控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或 數(shù)字電路 更加強(qiáng)大。例如精密的 測量設(shè)備（電壓表、 功率計 ， 示波器 ，各種分析儀）。 （ 2） 工業(yè)控制 :單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、功耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、擴(kuò)展靈活和使用方便等優(yōu)點，用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 、通信系統(tǒng)、信號檢測系統(tǒng)、無線感知系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、機(jī)器人等應(yīng)用控制系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種 報警系統(tǒng) ，與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。 （ 3） 家用電器 :家用電器廣泛采用了 單片機(jī) 控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他 音響 視頻器材、再到 電子秤 量設(shè)備和 白色家電 等。 （ 4） 網(wǎng)絡(luò)和通信 :現(xiàn)代的 單片機(jī) 普遍具備 通信接口 ，可以很方便地與計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)，電話機(jī)、小型 程控交換機(jī) 、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信， 無線電 對講機(jī)等。 （ 5） 設(shè)備領(lǐng)域 :單片機(jī) 在醫(yī) 用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 （ 6） 模塊化系統(tǒng) ： 某些專用 單片機(jī) 設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種 電路 中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成 單片機(jī) ，看似簡單的功能，微縮在純電子 芯片 中（有別于 磁帶機(jī) 的原理），就需要復(fù)雜的類似于計算機(jī)的原理。如：音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中（類似 于 ROM），由 微控制器 讀出，轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。 在大型 電路 中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 誤率，也方便于更換。 （ 7） 汽車電子 ： 單片機(jī) 在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機(jī)控制器，基于 CAN 總線的汽車發(fā)動機(jī)智能 電子控制器 、 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)、 abs 防抱死系統(tǒng) 、制動系統(tǒng)、胎壓檢測等。 此外， 單片機(jī) 在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途 [9]。 AT89C51 簡介 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的 Flash 只讀程序存儲器和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM ),器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令 系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大的 AT89C51 單片機(jī)能應(yīng)用許多高性價比的場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [10]。 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖如圖 所示。 圖 AT89C51 內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡化框圖 AT89C51 的 主要性能參數(shù) 如下 : 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4k 字節(jié)可重擦寫 FLASH 閃速存儲器 1000 次擦寫弓周期 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 全靜態(tài)操作 :OHz24MHz 三級加密程序存儲器 1288 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個可編程 I/U 口線 2 個 16 位定 時 /計數(shù)器 6 個中斷源 可編程串行以 UART 通適 低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 : AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能 :4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM, 32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計數(shù)器 ， 一個 5 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時， AT89C51 可降至 OHz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e時停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有 部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 采用 40 引腳雙列直插封裝（ DIP）的 AT89C51 單片機(jī)引腳分配圖如圖 所示： X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U1A T 8 9 C5 1 圖 AT89C51 引腳圖 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 而 AT89C51 的各個引腳的功能如下： VCC：電源端，為 +5V。 GND：接地 端 。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，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) /地址的低八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH進(jìn)行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須接上拉電阻。 當(dāng) P0 口作為輸入口使用時，應(yīng)先向口鎖存器寫入 1，此時 P0 口的全部引腳浮空，可作為高阻抗輸入。作為輸入口使用時要先寫 1，這就是準(zhǔn)雙向的含義。 P1 口： P1 口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為低八位地址接