【正文】 CE=0， IO/M=1 時，此時可以對 8155 片內(nèi) 3 個 I/O 端口以及命令 /狀態(tài)寄存器和定時 /計數(shù)器進(jìn)行操作。當(dāng)系統(tǒng)同時擴(kuò)展片外 RAM 芯片時，要注意二者的統(tǒng)一編址。 ? TIMERIN、 TIMEROUT：定時 /計數(shù)器的脈沖輸入、輸出線 作片外 RAM 使用 當(dāng) CE=0， IO/M=0 時， 8155 只能做片外 RAM 使用，共 256 B。 ? IO/M： RAM 或 I/O 口的選擇線。因此，單片機的 P0 口和 8155 連接時，無需外接鎖存器。 ? ALE：地址鎖存線，高電平有效。 (3) 控制總線（ 8 條）： ? RESET：復(fù)位線，通常與單片機的復(fù)位端相連，復(fù)位后， 8155 的 3 個端口都為輸入方式。171。171。171。171。171。 圖 8155 的引腳圖和結(jié)構(gòu)框圖 下面 我們對 8155 的引腳分類說明如下： (1) 地址 /數(shù)據(jù)線 AD0～ AD7（ 8 條）：是低 8 位地址線和數(shù)據(jù)線的共用輸入總線，常和 51 單片機的 P0 口相連，用于分時傳送地址數(shù)據(jù)信息，當(dāng) ALE=1 時，傳送的是地址。 8155 和單片機的接口非常簡單，目前被廣泛應(yīng)用。寄存器地址為 89H，但它沒有位地址，不能進(jìn)行尋址，只能用字節(jié)傳送指令設(shè)置其內(nèi)容?？刂朴嫈?shù)啟停只需用軟件方法使其置 1 或清 0 即可。 定時器控制寄存器中， 本設(shè)計與定時器有關(guān)的控制位有 1 位，即 TR1運行控制位。我們來了解前兩個寄存器。 用于 定時 /計數(shù)器控制的寄存器 在 8051 單片機中，與定時器有關(guān)的控制寄存器共有 3 個，分別是定時器控制寄存器、工作方式控制寄存器和中斷允許控制寄存器。此 13 單片機采用 12MHz 晶振，則計數(shù)頻率為 1MHz，即每微秒計數(shù)器 加 1。 8051 單片機的 定時 /計數(shù)器 在單片機控制應(yīng)用中，定時和計數(shù)的需求很多，為此在單片機中都有定時器/計數(shù)器， 8051 中有兩個 16位定時器 /計數(shù)器，本設(shè)計使用的是定時器 T1。當(dāng)計數(shù)器產(chǎn)生計數(shù)溢出時，相應(yīng)的溢出標(biāo)志位由硬件置 1，并自動產(chǎn)生定時中斷請 求。雖然該寄存器名稱為定時器控制寄存器，但多數(shù)位都是為中斷控制而設(shè)置的。本設(shè)計中，只有當(dāng) EA=1 時，開放中斷系統(tǒng)，這時才能由定時器中斷控制位控制定時器中斷的允許與禁止。 ET1=1,允許定時器中斷。 ET1：定時器中斷允許控制位。 EA=0，中斷總禁止，禁止所有中斷。 1) 中斷允許控制寄存器 IE 該寄存器用于控制是否允許使用中斷。這些控制內(nèi)容分布在 4 個控制寄存器中：中斷允許寄存器、定時器控制寄存器、串行控制寄存器和中斷優(yōu)先級寄存器 。 中斷控制是指提供給用戶使用的中斷 控制手段。在單片機芯片內(nèi)部有 2 個定時器 T0 和 T1，所以定時器中斷也有 2個：定時器 1 中斷和定時器 0中斷。本文采用的是定時器中斷。其第一功能是當(dāng)不帶片外存儲 器時，作為通用 I/O口；第二功能是 8051 帶片外存儲器時，與 P0 口配合，傳送片外存儲器的高 8位。由于通路中已有輸出鎖存器，因此數(shù)據(jù)輸出時可以與外設(shè)直接連接，而不需再加數(shù)據(jù)鎖存電路 。 電路中包含有一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器、兩個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器、一個數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動電路和一個輸出控制電路。 (a) 上電復(fù)位電路 ， (b) 按鍵復(fù)位電路 MCS 51VCCVCCRESETVSS22 ? F1 k ?MCS 51VCCVCCRESETVSS22 ? FRESETR 1R 2 ( a ) ( b )200 ? 圖 單片機常見的復(fù)位電路； 8051 單片機的并行 I/O口 1. P0 口 8位雙向口線，其第一功能是作為通用的 I/O 口， CPU 在傳送輸入/輸出數(shù)據(jù)時。 在接電瞬間， RESET 端的電位與 VCC 相同，隨著充電 11 電流的減少， RESET 的電位逐漸下降。圖 （ a）為上電復(fù)位電路，它是 通過外部復(fù)位電路的 電容充電來實現(xiàn)的。 2μ s以上時間的高電平，在 RST 引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機器周期執(zhí)行復(fù)位。 8051 單片機采用兩種復(fù)位方式：一種是加電自動復(fù)位，另一種為開關(guān)復(fù)位。 ALE 信號每出現(xiàn)一次， CPU就進(jìn)行一次取指操作，但由于不同指令的字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)不同，因此取指令操作也隨指令不同而有小的差異。 ALE 引腳上出現(xiàn)的信號是周期性的，在每個機器周期內(nèi)出現(xiàn)兩次高電平。通常，包含一個機器周期的指令稱為單周期指令，包含兩個機器周期的指令稱為雙周期指令，等等指令的運算速度與指令所包含的機器周期有關(guān)，機器周期數(shù)越少的指令執(zhí)行速度越快。它一般由若干個機器周期組成。 本設(shè)計采用的晶振頻率為 12MHz。由于一個機器周期共有 12 個振蕩脈沖周期 , 因此機器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。規(guī)定一個 機器周期 10 的寬度為 6 個狀態(tài)，并依次表示為 S1～ S6。 這樣，一個狀態(tài)就包含兩個節(jié)拍，具前半周期對應(yīng)的拍節(jié)叫節(jié)拍 1（ P1），后半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫節(jié)拍 2(P2）。 1) 節(jié)拍與狀態(tài) 把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍（用 P表示）。 MCS51 的時序定時單位共有 4個，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期。MCS51 在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為 6 MHz 或 12 MHz。一般地，電容 C1 和 C2 取 30 pF 左右，晶體的振蕩頻率范圍是 ～12 MHz。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器，這就是單片機的時鐘電路，如圖。 值得強調(diào)的是， P3 口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。在訪問外部存儲器時，它可以作為擴(kuò)展電路高 8位地址總線送出高 8 位地址。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。 （ 4） 輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P P3（共 32 根） ① P0 口（ 39腳至 32 腳）：是雙向 8位三態(tài) I/O口，在外接存儲器時，與地址總線的低 8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用 。 ④ EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在 PC（程序計數(shù)器）值超過 0FFFH 時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。 ② ALE/PROG（ 30 腳）： 在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把 P0口輸出的低 8 位地址送入鎖存器鎖存起來 ，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD在其規(guī)定的電壓范圍（ 5177。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個約 10μF 的電容，以保證可靠地復(fù)位。采用外部振蕩器時，該引腳接外部振 蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳應(yīng)接地； XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。 （ 2） 外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2： XTAL1（ 19 腳）接外部晶體的一個引腳。 圖 MCS51 引腳圖、邏輯符號圖 下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳的功能。 從上述內(nèi)容可以看出， MCS51 雖然是一個單片機芯片，但作為計算機應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實際上它已是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。 7) 中斷控制系統(tǒng) MCS51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應(yīng)用的需要。 6) 串行口 MCS51 單片機有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片機和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。在訪問片外擴(kuò)展存儲器時，低 8位地址和數(shù)據(jù)由 P0口分時傳送，高 8位地址由 P2 口傳送。 每個口都包含一個鎖存器、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。 4) 定時 /計數(shù)器 8051 共有兩個 16 位的定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對計算機進(jìn)行控制。中斷響應(yīng)后，按中斷種類，自動轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序，因此在中斷地址區(qū)中理應(yīng)存放中斷服務(wù)程序。 還有一組特殊單元是 0003H～002AH，共 40個單元。 它的片內(nèi) ROM地址為 0000H～ 0FFFH（ 4KB），它的片外 ROM 最大容量可為 0000H～ FFFFH。 片內(nèi)低 128 字節(jié) RAM是用戶真正可以存取隨機數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器，其地址為 00H7FH。 但高 128 單元被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是低 128 單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。 內(nèi)部 RAM 的高 128 單元是供給專用寄存器使用的，其單元地址為 80H～ FFH。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，而執(zhí)行程序就是不斷地重復(fù)這一過程。單片機執(zhí)行程序就是在控制電路的控制下進(jìn)行的。 有運算電路和控制電路，其中控制電路是單片機的指揮控制部件，保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)的工作。下面我們就對 本系列單片機的內(nèi)部組成及信號引腳進(jìn)行說明 。 8051 內(nèi)部有 4 KB ROM， 8751內(nèi)部有 4KB EPROM， 8031 內(nèi)部無 ROM；除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。 第 1 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計方案： 在做此設(shè)計時，應(yīng)先確定其系統(tǒng)框架，以下便是此設(shè)計的系統(tǒng)框圖 。相信不久的將來它會發(fā)展到更寬的領(lǐng)域去。都市的夜色中閃爍著各式各樣的霓虹燈，其中用得最多的大概要算流水燈，它的行云流水般的效果為寧靜的夜晚帶來生機 ，大街上形形色色的廣告牌也離不開它。我想不僅僅是因為這個例子比較典型吧。因此，只要外加一些擴(kuò)展電路及必要的通道接口就可以構(gòu)成各種計算機應(yīng)用系統(tǒng)，并具 有集成度高、可靠性高、性能價格比高、適應(yīng)溫度范圍寬、抗干擾能力強、小巧靈活、易于實現(xiàn)機電一體化等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于智能化儀器儀表的檢測、控制以及生產(chǎn)設(shè)備自動化、家用電器等領(lǐng)域。其發(fā)展之一就是將微處理器及其外圍芯片，如程序存儲器、并行、串行 I/O 口、定時器 /計數(shù)器、中斷控制器及其它控制部件集成在一個芯片之中，制成單片機。 關(guān)鍵詞 ：單片機 8051，外圍接口 8155，流水燈。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。顧名思義 ，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運算和控制。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。 27 附錄 26 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 21 LED顯示 19 第 4 章 單片機與 8155 的接口設(shè)計的應(yīng)用 19 II 8051 并行擴(kuò) 展總線 18 定時 /計數(shù)器使用 15 作片外 RAM 使用 15 并行 I/O 接口 8155 14 第 3 章 8051 單片機與 8155 的接口設(shè)計 12 8051 單片機的定時 /計數(shù)器 10 上電復(fù)位電路 6 8051 的信號引腳 3 第 1 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 I 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 前 言 4 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 4 基本功能簡介 4 系統(tǒng)程序 4 第 2 章 8051 單片機原理分析及硬件電路 6 8051 單片機簡述 6 8051 單片機的基本組成 8 晶體振蕩電路 11 8051