【導(dǎo)讀】著傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異的更新。由于單片機(jī)具有體積小、易于產(chǎn)品化、面向控制、集成。等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往。往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用。但是僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。單片機(jī)的接口功能、中斷、定時(shí)器等等。倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)需要用到鎖存器、矩陣鍵盤、LED數(shù)。碼顯示器等主要模塊，通過(guò)不同的模塊之間相互作用，完成倒計(jì)時(shí)的初步硬件結(jié)構(gòu)。方法，即采用KeiluVision3軟件程序進(jìn)行譯碼。序的正確調(diào)用，完成了可以隨時(shí)設(shè)置初值的基于51單片機(jī)控制的9999秒倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)。

　　

【正文】 中斷源優(yōu)先級(jí)設(shè)定寄存器 IP 80C51 單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP 中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的 。 PX0（ ）： 外部中斷 0 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位； PT0（ ）： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位； PX1（ ）： 外部中 斷 0 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位； PT1（ ）： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位； PS （ ）： 串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位； PT2 () ： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2 優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問(wèn)題。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成，其排列如 表 所示： 表 同優(yōu)先級(jí)中斷源等級(jí)序號(hào) 序號(hào) 中斷源 中斷標(biāo)志 優(yōu)先級(jí)順序 0 外部中斷 0 IE0 最高級(jí) ? 最低級(jí) 1 定時(shí)器 T0 中斷 TF0 2 外部中斷 1 IE1 3 定時(shí)器 T1 中斷 TF1 4 串行口中斷 RI 或 TI 三、 中斷響應(yīng)條件 ① 中斷源有中斷請(qǐng)求； ② 此中斷源的中斷允許位為 1； ③ CPU 開(kāi)中斷（即 EA=1）。 第五節(jié) 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器 一、 定時(shí)器概述 加 1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源 ,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng) 12分頻后送來(lái)；一個(gè)是 T0 或 T1 引腳輸入的外部脈沖源。每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加 1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全 1 時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使 TCON 中 TF0 或 TF1 置1，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí) /計(jì)數(shù) 器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿?？梢?jiàn)，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加 1 計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值 [4]。 二、定時(shí)器控制字 工作方式寄存器 TMOD 工作方式寄存器 TMOD 用于設(shè)置定時(shí) /計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于 T0，高四位用重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 于 T1。其格式如下： 各位功能如下： (1) GATE：門控位。 GATE＝ 0 時(shí)，只要用軟件使 TCON 中的 TR0 或 TR1 為 1，就可以啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作； GATA＝ 1 時(shí)，要用軟件使 TR0 或 TR1 為 1，同時(shí)外部 中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)多了一條件。 (2) /CT： 定 時(shí) /計(jì)數(shù)模式選擇位。 /CT＝ 0 為定時(shí)模式； /CT=1 為計(jì)數(shù)模式。 (3) M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí) /計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由 M1M0 進(jìn)行設(shè)置。 如下表 所示： 表 定時(shí) /計(jì)數(shù)器工作方式設(shè)置表 M1M0 工作方式 說(shuō) 明 00 方式 0 13 位 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 01 方式 1 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 10 方式 2 8 位自動(dòng)重裝定時(shí) /計(jì)數(shù)器 11 方式 3 T0 分成兩個(gè)獨(dú)立的 8 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器； T1 此方式停止計(jì)數(shù) 控制寄存器 TCON TCON 的低 4 位用于控制外部中斷 ,已在前面介紹。 TCON 的高 4 位用于控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下： TOCN 各位功能如下： TF1（ ）： T1 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。 T1 計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置 TF1 為 1。 CPU響應(yīng)中斷后 TF1 由硬件自動(dòng)清 0。 T1 工作時(shí)， CPU 可隨時(shí)查詢 TF1 的狀態(tài)。所以， TF1 可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。 TF1 也可以用軟件置 1 或清 0，同硬件置 1 或清 0 的效果一樣。 TR1（ ）： T1 運(yùn)行控制位。 TR1 置 1 時(shí)， T1 開(kāi)始工作； TR1 置 0 時(shí)， T1 停止工作。 TR1 由軟件置 1 或清 0。所以，用軟件可控制定時(shí) /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與停止。 TF0（ ）： T0 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與 TF1 類同。 TR0（ ）： T0 運(yùn)行控制位，其功能與 TR1 類同。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 初始化程序 ① 對(duì) TMOD 賦值，以確定 T0 和 T1 的工作方式 [9]。 ② 計(jì)算初值 ,并將其寫(xiě)入 TH0、 TL0 或 TH TL1。 ③ 中斷方式 時(shí)，則對(duì) IE(ET0/ET1)賦值，開(kāi)放中斷。 ④ 使 TR0 或 TR1 置位 (TCON)，啟動(dòng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。 第六節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了本次設(shè)計(jì)需要用到的 MCS51 單片機(jī)的部分基本原理。第一，單片機(jī)的概述， 介紹了單片機(jī)的定義和歷史；第二，以 80C51 為例，大致的介紹了單片機(jī)的基本組成原理；第三，介紹了單片機(jī)的 40 條引腳功能，特別對(duì)輸入輸出接口進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；第四，介紹了單片機(jī)的一個(gè)重要部分：中斷。首先對(duì)中斷進(jìn)行了闡述，然后對(duì)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷響應(yīng)條件進(jìn)行了介紹。第五，比較簡(jiǎn)單的介紹了定時(shí)器。 在 對(duì)單片機(jī)的基本原理介紹的基礎(chǔ)上，接下來(lái)就是對(duì)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，以完成本次設(shè)計(jì)。重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第三 章 倒計(jì)時(shí)器 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試 第一節(jié) 硬件電路設(shè)計(jì) 最小系統(tǒng)是 單 片 機(jī) 在 發(fā) 揮 具 體 測(cè) 控 功 能 時(shí) 所 必 須 的 組 成部分 [5]。 倒計(jì)時(shí)器由單片機(jī)的最小系統(tǒng)就可以構(gòu)成，單片機(jī)的最小硬件系統(tǒng)即倒計(jì)時(shí)器的硬件系統(tǒng) 如圖 所示。 圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng) 這次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要由中央處理模塊、矩陣鍵盤、鎖存器、 LED數(shù)碼顯示器四個(gè)模塊組成，再加上一些基本元器件實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)的功能。其中不同的模塊根據(jù)自己的的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同的功能， 在整個(gè)系統(tǒng)中都起到了不可替代的作用。它們相輔相成，如果缺少任何一個(gè)模塊或者任何一個(gè)元器件，都不可能完成本次設(shè)計(jì)。 根據(jù) 系統(tǒng)的需求 可劃分為以下 4 個(gè) 部分 。 一、 中央處理器 模塊 SST89E516RD 芯片 圖 是 中央處理器（ SST89E516RD） 在本設(shè)計(jì)中的引腳圖，其功能和前面介紹的MCS51 的功能基本一樣。其中 本次設(shè)計(jì) P0~P3 口用到的是 ~ 口（作為輸入輸出口）、P1 口的 ~ 口（分別是鎖存器的使能端 ，從而控制著鎖存器的應(yīng)用 ） 、左邊的一個(gè)復(fù)位系統(tǒng)等等 ， 各個(gè)引腳都 實(shí)現(xiàn) 了其應(yīng)有的價(jià)值， 從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能。 ~ 分別命名為 D0~D7， 由于是 雙向口， 即在作為輸入口的同時(shí)還可以作為輸出口，不過(guò)要 通過(guò)不同的鎖存器與不同的器件相連接，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)各種功能。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 中央處理器（ SST89E516RD） 引腳圖 本次設(shè)計(jì) 通過(guò)中央處理模塊（ SST89E516RD）對(duì)各個(gè)接口進(jìn)行賦初值，并確定定時(shí)器、工作方式、中斷等等，以下是詳細(xì)介紹： ① 本電路應(yīng)用定時(shí)器 0 方式 1 工作方式，該方式是一個(gè) 16 位計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)中斷法。所以工作方式寄存器 TMOD 的 M1M0 兩位為 01。 ② 設(shè)置定時(shí)器模式時(shí) ，加 1 計(jì)數(shù)器是對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)（ 1 個(gè)機(jī)器周期等于 12 個(gè)振蕩周期，即計(jì)數(shù)頻率為晶振頻率的 1/12）。比如， 12M 的晶振每秒可產(chǎn)生 1M 的機(jī)器周期 [1]，50ms 就是 50000 個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器 0 工作方式 1 工作，計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為 162 =65536 個(gè)外部脈沖， 6553650000 周期 =初值 15536，從 15536 開(kāi)始計(jì)數(shù)，總共累加 50000 次計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一次溢出，所以定時(shí)器的高 八 位和低 八 位 TH0 和 TL0 的值為： TH0 = (65536TIME)/256； TL0 = (65536TIME)%256； 其中 TIME=50000； 其中 TL0 是低 八 位當(dāng)達(dá)到 256 的時(shí)候，向高 八 位進(jìn) 1，然后低 八 位重新計(jì)數(shù)，所以高 八位對(duì)差值求整，低 八 位對(duì)差值求余。 ③ 由于采用的是定時(shí)器 0 所以 TMOD 的高四位為 0000；選通控制只要用軟件使 TR0就啟動(dòng)了定時(shí)器，所以門控位 GATE 為 0； /0CT? 表示設(shè)置為定時(shí)方式。所以工作方式TMOD=0000 0001H=0X01H。 單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì) 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，復(fù)位信號(hào)送入 RST 后還要送至片內(nèi) 的施密特觸發(fā)器，由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周器的 S5P2 時(shí)刻對(duì)觸發(fā)器輸出采樣信號(hào)，然后由內(nèi)部復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位操作所要的信號(hào) [11]。 一般的復(fù)位電路可分為上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位， 在本次設(shè)計(jì)中 選用的是按鍵復(fù)位。 單片機(jī)的第九腳 RES 為硬件復(fù)位端，只要將該端持續(xù) 4 個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)，其電路圖如 上 圖 32 所示 。 圖中由按鍵 RESET 以及電解電容 C3 構(gòu)成了復(fù)位電路。由于單片機(jī)是高電平復(fù)位，所以當(dāng)按下 RESET 時(shí)，單片機(jī)的 9 腳 RESET 管腳處于高電平，此時(shí)單片機(jī)處于 復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)上電后，由于電容緩慢充電，單片機(jī)的 9 腳電壓逐步由高向低轉(zhuǎn)化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，單片機(jī)的 9 腳處于穩(wěn)定的低電平狀態(tài)，此時(shí)單片機(jī)上復(fù)位完畢，系統(tǒng)程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行。值得注意的是，在設(shè)計(jì)當(dāng)中使用到了硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種功能，由上面的硬件復(fù)位后的各狀態(tài)可知寄存器及存儲(chǔ)器的值都恢復(fù)到了初始值。 二、鎖存器 鎖存器 (Latch)是一種對(duì)脈沖電平敏感的存儲(chǔ)單元電路，它們可以在特定輸入脈沖電平作用下改變狀態(tài)。只有在有鎖存信號(hào)時(shí)輸入的狀態(tài)被保存到輸出，直到下一個(gè)鎖存信號(hào)。通常只有 0 和 1 兩個(gè)值。 在本次設(shè)計(jì)中 ， 芯片 SST89E516RD 通過(guò)鎖存器 DM74LS573N(當(dāng)鎖存端 LE 與 相接時(shí) )與 LED 數(shù)碼管的段相接時(shí)， 對(duì) 數(shù)碼管的段進(jìn)行控制（當(dāng) SEG7~SEG0=0111 1001 時(shí)，如果選擇第一位數(shù)碼管亮的話，應(yīng)該顯示數(shù)字 E）。當(dāng) 段選鎖存器使能端 LE=1（高電平）時(shí)，打開(kāi)鎖存器，此時(shí) SEG0~SEG7 的值分別等于 D0~D7（即 ~）的值，然后將 使能端 LE 置為低電平，此時(shí)便將 SEG0~SEG7 的值鎖定為剛才的值，不再隨著 D0~D7 值的變而改變。 同理，芯片 SST89E516RD 通過(guò)鎖存器 DM74LS573N(當(dāng)鎖存端 LE 與 相接時(shí) )與LED 數(shù)碼管的位相接時(shí)，控制數(shù)碼管的位進(jìn)行控制（當(dāng) DIG7~DIG0=0111 1101 時(shí)，此時(shí)則表示選擇第二位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)），確定是哪一位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)。 其中當(dāng) 鎖存器使能端 LE 與 相連時(shí)的原理圖見(jiàn)圖 ，當(dāng) LE 與 相連的時(shí)候原理圖基本一致。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 DM74LS573N 使能端 LE 與 相連時(shí)的原理圖 而鎖存器 SN74LS244N 所完成的功能是配合完成鍵盤掃描原理。如圖 34 所 示，鎖存器的 OE 是鎖存器的使能端，本設(shè)計(jì)是將 與 OE 相連。當(dāng) 0OE? 時(shí)，表示打開(kāi)該鎖存器，此時(shí)鎖存器的輸入值等于輸出值（即 A1~A4 的值等于 D0~D3 的值）；當(dāng) 1OE? 時(shí)，表示關(guān)閉該鎖存器，此時(shí)鎖存器的輸出端的值不再隨輸入端值的改變而改變 ，完成一次操作。 圖 SN74LS244N 使能端 OE 與 相連時(shí)的原理圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 三、矩陣鍵盤 矩陣鍵盤又稱為行列鍵盤，它是用四條 I/O 線作為行線，四條 I/O 線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為 4 4 16?? 個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率，從而節(jié)約系統(tǒng)資源 [12]。 圖 實(shí)驗(yàn)板鍵盤布局 實(shí)驗(yàn)板的鍵盤布局如圖 所示， 本次倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一共用到了 0~9 號(hào)、 C 號(hào)、 F號(hào)共 12 個(gè)按鍵。其中 ： 0~9 號(hào)鍵 ——其中 0~8 號(hào)鍵 分別代表數(shù)字 1~9， 9 號(hào)鍵代表數(shù)字 0，這 10 個(gè)鍵用來(lái)設(shè)置初值，鍵盤代號(hào)為 K0~K9。 C 號(hào)鍵 ——等待初值設(shè)置鍵，即無(wú)論在任何倒計(jì)時(shí)的過(guò)程中， 若 按下改建，則 數(shù)碼顯示器 四位清 0，等待設(shè)置初值 ，鍵盤代號(hào)為 KC。 F 號(hào)鍵 ——開(kāi)始鍵，即當(dāng)初值設(shè)置 后，按下該鍵， 則 開(kāi)始 減 1 倒計(jì)時(shí) ，鍵盤代號(hào)為 KF。 本 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)板的 4*4 矩陣鍵盤的內(nèi)部電路如圖 示， 矩陣鍵盤的行線直接與DIG0~DIG3 口相連接， 列線 A1~A4 是通過(guò)鎖存器 SN74LS244N 的輸出口 Y1~Y4 與芯片SST89E516RD 的 ~(即 D0~D3)口相連，通過(guò)鎖存器的控制實(shí)現(xiàn)矩陣鍵盤掃描原理。 圖 本設(shè)計(jì)的矩陣鍵盤圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 當(dāng)無(wú)按鍵閉合時(shí)， A1~A4 與 DIG0~DIG3 之間開(kāi)路。當(dāng)有鍵閉合時(shí)，與閉合鍵相連的兩條 I/O 口線之間短路。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是： ① 掃描第一行： 置行線 DIG3~DIG0 輸入為 1110，觀察 列線 輸出 數(shù)據(jù) A4~A1 的值 ， 如果輸