【正文】 z，即 T≈ 0。 (g) 端口 0～ 3鎖存器（ P0～ P3） : 地址： 80H,90H,AOH,BOH. (h) 串口數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF(Serial Data Buffer)： 地址： 99H (i) 其它控制寄存器： 中斷優(yōu)先 IP，中斷允許 IE，定時(shí)器方式 TMOD，定時(shí)器控制 TCON，串口控制 SCON，電源控制 PCON等 6個(gè)。 復(fù)位后 PC＝ 0。 16 位寄存器，為 CPU提供當(dāng)前待取指令的地址。 DPH 與 DPL可作為通用寄存器使用。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 表 37 MCS51堆棧特點(diǎn) 堆棧特性 MCS51 8086 內(nèi)部 /外部 內(nèi)部 外部 堆棧指針位數(shù) 8 位 16 位 操作方式 單字節(jié)操作 字操作 堆棧方向 上堆式 入棧 SP+1，出棧 SP1 下推式 入棧 SP2，出棧 SP+2 棧指針復(fù)位狀態(tài) 07H(建議設(shè)置為 60H) (e) 數(shù)據(jù)指針 DPTR(Data Pointer)： 16位寄存器，由兩個(gè)八位寄存器 DPH（ 82H）和 DPL（ 83H）組成。 注意： 數(shù)據(jù)壓棧前 SP＝ SP＋ 1，先入后出。復(fù)位后 SP＝ 07H，占用了通用寄存器堆Rn 的位置。復(fù)位后 PSW＝ 0。 RS RS0：當(dāng)前工作寄存器組編號(hào)值，可在程序中設(shè)定。 OV: 溢出標(biāo)志：指示是否溢出，用于判斷 A中運(yùn) 算結(jié)果是否正確。 Ac：半進(jìn)位標(biāo)志。 （ c） 程序狀態(tài)字 PSW：又稱為標(biāo)志寄存器，地址 DOH，可位尋址。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 表 36 RS RS0對(duì)工作寄存器的選擇 RS RS0 R0～ R7 組號(hào) 地址 00 1 00H～ 07H 01 2 08H～ 0FH 10 3 10H～ 17H 11 4 18H～ 1FH 2 專用寄存器 SFR （ a） 累加器 A（ Accumulator）：地址 EOH,運(yùn)算指令的目標(biāo)寄存器，存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果：也是用于訪問外部存儲(chǔ)器的唯一寄存器。 3對(duì)于每來一個(gè)脈沖加 1的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)，可向 CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)時(shí)間到），以便 CPU處理。 單片機(jī)內(nèi)定時(shí) /計(jì)數(shù)器屬于可編程部件，除了加法計(jì)數(shù)器（部分單片機(jī)芯片采用減法 計(jì)數(shù)器 ）外，尚有工作方式控制寄存器， 一般具有如下特點(diǎn)： 1工作方式寄存器。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的核心部件是一個(gè)加法（或減法）計(jì)數(shù)器 ，可工作在定時(shí)方式或計(jì)數(shù)方式，因此稱為定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)如下表 35 所示： 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 表 35 空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài) 模 式 程序存儲(chǔ)器 ALE PSEN P0 P1 P2 P3 空閑模式 內(nèi)部 1 1 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 空閑模式 外部 1 1 浮空 數(shù)據(jù) 地址 數(shù)據(jù) 掉電模式 內(nèi)部 0 0 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 掉電模式 外部 0 0 浮空 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) (5) 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 在單片機(jī) 應(yīng)用系統(tǒng)中，常需要對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)或者每隔特定時(shí)間執(zhí)行某一操作，因此定時(shí) /計(jì)數(shù)器是單片機(jī)控制系統(tǒng)重要的外設(shè)部件之一，幾乎所有的單片機(jī)控制系統(tǒng)均有一個(gè)到數(shù)個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 （ 4） 掉電模式 ： 在掉電模式下，振蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM 和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。其二是通過硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止需要注意的是，當(dāng)硬件復(fù)位來終止空閑工作模式時(shí)， CPU 通常 是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個(gè)機(jī)器周期 (24個(gè)時(shí)鐘周期 )有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止 CPU 訪問片內(nèi) RAM，而允許訪問其它端口。 （ 3） 終止 ： 空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活， IDL. ( PCON. 0)被硬件清除，即刻終止空閑工作模式。此時(shí)，片內(nèi) RAM 和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變。如需同時(shí)進(jìn)入兩種工作模式，即 PD和 IDL 同時(shí)為 1，則先激活掉電模式。 IDL.是空閑等待方式，當(dāng) 39。這兩種方式是控制專用寄存器 PCON(即電源控制寄存器 )中的即 (PCON. 1)和 IDL. ()位來實(shí)現(xiàn)的。 10pF 圖 37 振蕩器電路圖 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過一個(gè) 2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 內(nèi)部振蕩電路 外部振蕩電路 石英晶體時(shí)： C1， C2=30pF177。采用外部時(shí)鐘的電路如圖 。 l0F。對(duì)外接電容 C1, C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，推薦電容使用 30pF177。這個(gè)放大器與作為反饋元件的 片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 。 ? XTAL1： 振蕩器反相放人器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。如 EA端為高電平 (接 VCC端 )， CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。欲使 CPU 僅訪問外程序存儲(chǔ)器 (地址為 0000HFFFFH)， EA端必須保持低電平 (接地 )。在此期間，訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程 序時(shí)，應(yīng)設(shè)置 ALE無效。對(duì) Flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖 (FRZG)如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器 (SFR)區(qū)中的 8EH單元的 D0位置位，可禁 ALE操作。即使不訪問外部存儲(chǔ)器， ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。作輸入端時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電陽輸出電流 (IIL)。 P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4個(gè) TTL邏輯門電路。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (如執(zhí)行 MOVX RI指令 ) 時(shí)， P2口線上的內(nèi)容 (也即特殊功能寄存器 (SFR )區(qū)中 R2寄存器的內(nèi)容 )，在整個(gè)訪問期間不改變 Flash編程或校 驗(yàn)時(shí)， P2亦接收高位地址和其它控制信號(hào) 。對(duì)端口 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 Flash編程和程序校驗(yàn)期間， P1接收低 8位地址。對(duì)端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻時(shí)把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。在 Flash編程時(shí)， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫 “ 1” 可作為高阻抗輸入端用。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。同時(shí)， AT89C51可降至 0Hz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。利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的有利條件是價(jià)格便宜，而且容易實(shí)現(xiàn)便于修改。 本設(shè)計(jì) 選用的單片機(jī)是 Intel 公司生產(chǎn)的 AT89C51，其具備微型化、低功耗、高速化、集成資源多、性能優(yōu)異而且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。由于單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，常用于工業(yè)的檢測(cè)、控制裝置中、因而也稱為微控制器（ MicroCotroller）或嵌入式控制器（ EbeddsedController）。單片機(jī)目前還沒有一個(gè)確切的定義?，F(xiàn)在人們可以把 CPU、存儲(chǔ)器、 I/O 接口等功能部件都集成長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 到，一塊芯片上。 表 33 輸入狀態(tài)與接通通道 輸入狀態(tài) INH 0 0 0 0 0 0 0 0 1 C 0 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 A 0 1 0 1 0 1 0 1 接通通道 0 1 2 3 4 5 6 7 均不 接通 在設(shè)計(jì)中我們只需用 3個(gè)通道即可。此外， CD4051還設(shè)有另 外一個(gè)電源端 VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰－峰值達(dá) 15V的交流信號(hào)。其真值表見表 1。現(xiàn)將常用的模擬開關(guān)集成電路的型號(hào)、名稱及特性列入表 32中。 從上面的分析可以看出，只有當(dāng)選通端Ｅ為高電平時(shí)，模擬開關(guān)才會(huì)被接通，此時(shí)可從Ａ向Ｂ傳送信息；當(dāng)輸人端Ａ為低電平時(shí)，模擬開關(guān)關(guān)閉，停止傳送信息。 當(dāng)選通Ｅ為 0時(shí)，而輸人端Ａ為０時(shí)，則 S2端為 1， S1端為０，這時(shí)ＶＴ 1截止， VT2導(dǎo)通，輸出端Ｂ為０，Ａ＝Ｂ，也相當(dāng)于輸人端和輸出端接通。 圖 34 模擬開關(guān)的電路組成 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 模擬開關(guān)電路由兩個(gè)或非門 、兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管及一個(gè)非門組成，如圖一所示。模擬開關(guān)在電子設(shè)備中主要起接通信號(hào)或斷開信號(hào)的作用。 由式 (4)得 2224 1 kTCfL x ?? ?,其中 Ck24 1?? 通過對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)電感的測(cè)量 ,可得到一些基準(zhǔn)點(diǎn) ),( 200 TL , ),( 211 TL ?? ),( 2nn TL ，當(dāng)測(cè)量未知電容 xL 得到相應(yīng)的脈沖周期的平方為 2T 時(shí)，由直線插值法可得 )( 2222 11 iii iiix TTTT LLLL ????? ?? （ 5） 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 C60 .1 u FC7C22 20 0 p FC11 00 0 p F2 2u FLR81 00 kR71kR 1 71kR91 00 kR 1 62k+ 12 V+ 12 Vf 圖 33 測(cè)量電感 Lx 的電容三點(diǎn)式振蕩電路 模擬開關(guān) 模擬開關(guān)是一種三穩(wěn)態(tài)電路，它可以根據(jù)選通端的電平，決定輸人端與輸出端的狀態(tài)。 與測(cè)量電阻的過程相似，通過標(biāo)準(zhǔn)電容的測(cè)量可以得到基準(zhǔn)點(diǎn) ? ?00,TC ， ? ?11,TC ??? ?nn TC, ，當(dāng)測(cè)量未知電容 xC 得到相應(yīng)的脈沖周期為 T時(shí)，有 )(11 iii iiix TTTT CCCC ????? ?? （ 3） 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 32 測(cè)量電容 Cx的 RC 振蕩電路 測(cè)量電感 Lx的電容三點(diǎn)式振蕩電路 如圖 8所示，在電容三點(diǎn)振蕩電路中， C C2分別采用 1000pF和 2200pF的獨(dú)石電容，其電容值遠(yuǎn)大于晶體管極間電容，可以把極間電容忽略。 長春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 圖 31 測(cè)電阻 Rx 的 RC 振蕩電 路 測(cè)量電容 Cx的 RC振蕩電路 如圖 7 所示，測(cè)量 Cx的 RC 振蕩電路與測(cè) Rx的振蕩電路完全一樣。 為了避免直接采用式 (1)來計(jì)算時(shí)由于某種原因引起的非線性誤差 ,本設(shè)計(jì) 引入了直線插值算法 ,做法如下： 用本設(shè)計(jì) 去測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電阻 R0、 R1?? Rn，記下測(cè)得相應(yīng)的周期 T0、 T1?? Tn，得到基準(zhǔn)點(diǎn)（ R0， T0）、（ R1， T1）??（ Rn， Tn），則有 bkTR ii ?? (i=0,1,?? n) 測(cè)量未知電阻 Rx時(shí)，測(cè)得的周 期為 T，若 1??? ii TTT ,則 bkTR ii ?? bk