【正文】 判斷有無按鍵按下的方法是： 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 ， 如果輸出。 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)無按鍵閉合時(shí)， A1~A4 與 DIG0~DIG3 之間開路。 F 號(hào)鍵 ——開始鍵，即當(dāng)初值設(shè)置 后，按下該鍵， 則 開始 減 1 倒計(jì)時(shí) ，鍵盤代號(hào)為 KF。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)鍵用來設(shè)置初值，鍵盤代號(hào)為 K0~K9。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]。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。當(dāng) 0OE? 時(shí)，表示打開該鎖存器，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。 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。 同理，芯片 SST89E516RD 通過鎖存器 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)。 在本次設(shè)計(jì)中 ， 芯片 SST89E516RD 通過鎖存器 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）。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)。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。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)。 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 。 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]。 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。 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）。 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。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。 根據(jù) 系統(tǒng)的需求 可劃分為以下 4 個(gè) 部分 。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。 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。 在 對(duì)單片機(jī)的基本原理介紹的基礎(chǔ)上，接下來就是對(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)。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。 ③ 中斷方式 時(shí)，則對(duì) IE(ET0/ET1)賦值，開放中斷。 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]。 TF0（ ）： T0 溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與 TF1 類同。 TR1 由軟件置 1 或清 0。 TR1（ ）： T1 運(yùn)行控制位。所以， TF1 可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。 CPU響應(yīng)中斷后 TF1 由硬件自動(dòng)清 0。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。 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 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。 (3) M1M0：工作方式設(shè)置位。 (2) /CT： 定 時(shí) /計(jì)數(shù)模式選擇位。 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。 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。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。 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；一個(gè)是 T0 或 T1 引腳輸入的外部脈沖源。 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)問題。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)來規(guī)定的 。其格式為： EX0()： 外部中斷 0 允許位； ET0()： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 中斷允許位； EX1()： 外 部中斷 0 允許位； ET1()： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1 中斷允許位； ES（ )： 串行口中斷允許位； EA ()： CPU 中斷允許（總允許）位。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位 RI 或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位 TI，向 CPU 申請(qǐng)中斷。定時(shí)器 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加 1 計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)置 TF1=1，向 CPU 請(qǐng)求中斷， 直到 CPU 響應(yīng)該中斷時(shí)才由硬件清 0。 T0被允許計(jì)數(shù)以后，從初值開始加 1 計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)置 TF0=1，向 CPU 請(qǐng)求中斷，直到CPU 響應(yīng)該中斷時(shí)才由硬件清 0。 當(dāng) CPU 檢測(cè)到 引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志 IE1()置 1， 向 CPU 申請(qǐng)中斷。 (2)、 IT1() 外部中斷 1( 1INT )請(qǐng)求類型控制位。 IT0=0 時(shí)，外部中斷 0 程控為 電平觸發(fā)方式； IT0=1時(shí)外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中斷源 8051 單片機(jī)的 5 個(gè)中斷源包括： 0INT 、 1INT 引 腳輸入的外部中斷源，三個(gè)內(nèi)部中斷源（定時(shí)器 T0、 T1 的一處中斷源和串行 口的發(fā)送 /接受中斷源）。 5 個(gè)中斷源有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源可以編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)程序的嵌套。 圖 中斷系統(tǒng) 二、 8051 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 80C51 的中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源 （ 8052 有 6 個(gè)） ， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套 。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。中斷源向 CPU 提出的中斷請(qǐng)求。 第四節(jié) 中斷 一、 中斷的概念 CPU 在處理某一事件 A 時(shí)，發(fā)生了另一事件 B 請(qǐng)求 CPU 迅速去處理（中斷發(fā)生）， CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件 B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)），待 CPU 將事件 B 處理完重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 畢后，再回到原來事件 A 被中斷的地方繼續(xù)處理事件 A（中斷返回），這一過程稱為中斷 ，如 下 圖 。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器 (包括并行擴(kuò)展 I/O 口 )時(shí) ， P0 口專用于分時(shí)傳送低 8 位地址信號(hào)和 8 位數(shù)據(jù)信號(hào) ， P2 口專用于傳送高 8 位地址信號(hào)。 上述 4 個(gè) I/O 口 ， 各有各的用途。 ——WR： 外 RAM 寫選通信號(hào)輸出端 。 ——INT1： 外部中斷 1 請(qǐng)求輸入端 ——T0： 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部信號(hào)輸入端 。 ——TXD： 串行口輸出端 。 VCC 鎖存器 D CP Q Q 引腳 讀鎖存器 寫鎖存器 內(nèi)部總線 讀引腳 內(nèi)部上拉電阻 鎖存器 D CP Q Q 讀鎖存器 寫鎖存器 內(nèi)部總線 讀引腳 VCC 引腳 內(nèi)部上拉電阻 1 地址 控制 MUX 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 鎖存器P 3 . XDCP讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳V C CP 3 . X引腳內(nèi)部上拉電阻amp。一方面與 P1 口一樣作為一般準(zhǔn)雙向輸入 /輸出 接口，具有字節(jié)操作和位操作二種工作方式；另一方面 8 條輸入 /輸出線可以獨(dú)立地作為串行輸入 /輸出口和其它控制信號(hào)線。 P2 口的位結(jié)構(gòu)如圖 所示，引腳上拉電阻同 P1 口。 1 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 圖 P1 口位結(jié)構(gòu) P2 口 —— 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器 (包括并行擴(kuò)展 I/O 口 )時(shí) ， P2 口可用作雙向 I/O 口。 P1 口能驅(qū)動(dòng)為 4 個(gè) LSTTL 門。 CPU 既可以對(duì) P1 口進(jìn)行字操作，又可以進(jìn)行位操作。 圖 P0 口位結(jié)構(gòu) P1 口 —— 8 位雙向 I/O 口 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 (“ 準(zhǔn)雙向 ” 是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻 )。位結(jié)構(gòu)如圖 所示。 P0 口 —— 8 位雙向 I/O 口 在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器 (包括并行擴(kuò)展 I/O 口 )時(shí) ， P0 口可用作雙向 I/O 口。 四、 輸出輸入 引腳 80C51 共有 4 個(gè) 8 位并行 I/O 端口 ,共 32 個(gè)引腳 。對(duì)80C31 芯片，片內(nèi)無 ROM，因此 EA 必須接地。當(dāng) EA 保持高電平時(shí)，先訪問內(nèi) ROM，但當(dāng) PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 4KB（ 0FFFH）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外 ROM 中的程序。 EA/Vpp — — 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源 EA 功能：正常工作時(shí)， EA 為內(nèi)外 ROM 選擇端。 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 是靠 RD 及 WR 信號(hào)控制的。 PSEN 可作為外 ROM 芯片輸出允許 OE 的選通信號(hào)。 PSEN(29)—— 外 ROM 讀選通信號(hào)。 ALE 端 可驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 門電路。當(dāng) CPU 不執(zhí)行訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)， ALE 以時(shí)鐘振蕩頻率 1 / 6 的固定頻率輸出，因此 ALE 信號(hào)也可作為外部芯片 CLK 時(shí)鐘或其他需要。當(dāng) ALE 信號(hào)有效時(shí)， P0 口傳送的是低 8 位地址信號(hào)；ALE 信號(hào)無效時(shí)， P0 口傳送的是 8 位數(shù)據(jù)信號(hào)。 ALE/PROG(30)—— 地址鎖存允許 /片內(nèi) EPROM 編程脈沖 ALE 功 能：用來鎖存 P0 口送出的低 8 位地址。 三、 控制引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN、 EA/Vpp RST/Vpd(9)—— 復(fù)位 /備用電源 正常工作時(shí)， RST（ Reset）端為復(fù)位信號(hào)輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平， 80C51 芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始， CPU 從 0000H 開始執(zhí)行指令。當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)， XTAL1和 XTAL2 分別接在外接晶體兩端。 圖 左邊為 MCS51 引腳圖，右邊為 MCS51 單片機(jī)邏輯符號(hào)圖 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 一、 主電源引腳 Vss 和 Vcc Vcc——芯片電源， 正常操作時(shí) 接 +５Ｖ 電源 ； Vss——接地端