【正文】 4 8155定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的輸出方式 時(shí)鐘芯片 8563 8563 的主要特性及管腳結(jié)構(gòu)圖 特性： ?? 復(fù)位電壓標(biāo)準(zhǔn)值 Vlow= ?? A VDD=,Tamb=25 ?? 1024Hz 32Hz 1Hz ?? ?? ?? ?? I2C 總線 (VDD= ) 其從地址讀 0A3H。 ? MCS51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出自動(dòng)置位 TCON 寄存器的計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位（ TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)溢出時(shí)向芯片外邊輸出一個(gè)信號(hào)（ TIMER OUT）。當(dāng)定時(shí)工作時(shí)，由于芯片內(nèi)部按機(jī)器周期提供固定頻率的計(jì)數(shù)脈沖；當(dāng)計(jì)數(shù)工作時(shí)，從芯片外部引入計(jì)數(shù)脈沖。而 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計(jì) 數(shù)，通過(guò)軟件方法進(jìn)行計(jì)數(shù)值加載。因此確定計(jì)數(shù)初值的方法是不同的。但是在使用上卻與 MCS51 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器有許多不同之處。 8155 的定時(shí)器 /計(jì) 數(shù)器 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的記數(shù)結(jié)構(gòu) ： 8155 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器是一個(gè) 14位的減法計(jì)數(shù)器，由兩個(gè) 8位寄存器構(gòu)成，以其中的低 14 位組成計(jì)數(shù)器，剩下的兩個(gè)高位（ M2,M1） 用于定義計(jì)數(shù)器輸出的信號(hào)形式。 狀態(tài)字： 狀態(tài)字也是 8 位（但實(shí)際只使用 7 位，最高位沒(méi)定義）。 命令字： 命令字共 8 位，用于定義端口及定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作方式。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 表 33 8155的可編程端口 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選 擇 0 0 0 命令 /狀態(tài)寄存器 0 0 1 PA 口 0 1 0 PB 口 0 1 1 PC 口 1 0 0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器低 8 位 1 0 1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器高 8 位 8155 的命令 /狀態(tài)寄存器 8155 有一個(gè)命令 /狀態(tài)寄存器，實(shí)際上這是兩個(gè)不同的寄存器，分別存放命令字和狀態(tài)字。為此 8155 引入了 8 位地址 AD2～ AD0,無(wú)論是 RAM 還是可編址口都使用這 8 位地址進(jìn)行編址。數(shù)據(jù)輸入操作時(shí)， STB 是外設(shè)送來(lái)的選通信號(hào)；數(shù)據(jù)輸出時(shí)， STB 是外設(shè)送來(lái)的應(yīng)答信號(hào)。 ? BF—— 緩沖器滿狀態(tài)信號(hào)（輸出），高電平有效。 聯(lián)絡(luò)信號(hào)共有 3 個(gè)，其中： ? INTR—— 中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸出），高電平 有效。 當(dāng) PA 或 PB 以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，所需要的聯(lián)絡(luò)信號(hào)由 PC 提供，其中 PC2～ PC0 是為 PA 提供， PC5～ PC3 是為 PB 提供。因此 PC 口共 具有 4 種工作方式，即：輸入方式 (ALT1),輸出方式 (ALT2),PA 口控制端口方式 (ALT3)以及 PA 和 PB口控制端口方式 (ALT4)。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) I/O 口及其工作方式 8155 的 3 個(gè) I/O 口，分別以 PA、 PB 和 PC 稱呼，其中 PA 和 PB 都是 8 位通用輸入 /輸出口，主要用于數(shù)據(jù)的 I/O 傳送，它們都是數(shù)據(jù)口，因此只有輸入/輸出兩種工作方式。 ? RESET—— 復(fù)位信號(hào)。 IO/M =0,對(duì) RAM 進(jìn)行讀寫(xiě)； IO/M =1，對(duì) I/O 口進(jìn)行讀寫(xiě)。 ? IO/ M —— I/O 與 RAM 選擇信號(hào)。 ? WR —— 寫(xiě)選通信號(hào)。除進(jìn)行 AD7～ AD0 的地址鎖存控制外，還用于把片選信號(hào) CE 和 IO/M 等信號(hào)進(jìn)行鎖存。 芯片 8155 基本結(jié)構(gòu)及工作方式 8155 芯片為 40 引腳雙列直插封裝，單一的 +5V 電源，其引腳排列如圖 34所 示： 圖 34 8155引腳排列圖 在與單片機(jī)接口的方向， 8155 提供如下信號(hào)： ? AD7～ AD0—— 地址數(shù)據(jù)復(fù)用線。 PB0～ PB7是 B口的 8 位輸入 /輸出線。 TMROUT 是計(jì)數(shù)輸出線。與外部設(shè)備連接的引腳有 TMRIN、 TMROUT、 PA0～ PAPB0～ PB7 和 PC0～ PC5。 RD 、 WR 分別是讀、寫(xiě)控制線。 AD0～ AD7 為地址數(shù)據(jù)總線。當(dāng) IO/M =1 時(shí)， CPU 是對(duì) I/O 接口操作；當(dāng) IO/M =0 時(shí)， CPU 是對(duì) RAM 操作。 CE 接到地址譯碼器上，由整個(gè)系統(tǒng)分配給高位地址，以保證任何時(shí)刻只有一個(gè)芯片可與 CPU 交換信息，不發(fā)生地址沖突。其中，與 CPU 相連的引腳有 CE 、 IO/M 、 AD0～ ADALE、 RD 、 WR 和 RESET。為了能夠設(shè)置芯片的工作方式和了解芯片的狀態(tài)，內(nèi)部還有命令寄存器和狀態(tài)寄存器。它有兩個(gè) 8位口 A、 B和一個(gè) 6位口 C，總可以擴(kuò)展出 22 條接線。 ATC24C02 是目前最常用的型號(hào)，支持器件地址編碼，統(tǒng)一串行總線最多時(shí)可同時(shí)連接 1～ 8片，支持硬件設(shè)置數(shù)據(jù)保護(hù)。 ● GND— 接地端。 ● TEST— 測(cè)試，用于對(duì)存儲(chǔ)器的檢測(cè)。但注意，有些型號(hào)的地址是無(wú)效的。 將這 3個(gè)引腳配置成不同的編碼值，可選中不同的芯片。英注意，對(duì)AT24C08 芯片，雖然第 7腳也定義為 WP，但實(shí)際不起作用。 當(dāng)該引腳接地時(shí)，可以對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器進(jìn)行正常讀 /寫(xiě)操作；當(dāng)其接電源 Vcc時(shí)，芯片就具有寫(xiě)保護(hù)功能，被保護(hù)的區(qū)域因型號(hào)而異。 SDA 線上數(shù)據(jù)傳送順序是高位在先，低位在后。寫(xiě)入串行 EEPROM 的數(shù)據(jù)用 SCL 上升沿同步，輸出數(shù)據(jù)用下降沿同步 ● SDA— 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，漏極開(kāi)路結(jié)構(gòu)。下面以 ATMEL 公司的產(chǎn)品進(jìn)行說(shuō)明。這個(gè)系列的芯片有 8腳 DIP（雙列直插）封裝， 8 腳 SOIC（表面貼裝）封裝，一部分型號(hào)還有 14 腳SOIC 封裝。采用單一電壓 +5V，低功耗工作電流 1mA,備用狀態(tài)只有 10uA,端口為三態(tài)門(mén)輸出，與 TTL 電平兼容。擦除 /寫(xiě)入周期壽命一般都可達(dá)到 10 萬(wàn)次以上。 AT24CX 系列 EEPROM 為串行的用電擦除的可編程 CMOS 只讀存儲(chǔ)器。其系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點(diǎn)外，還具有型號(hào)多，容量大， I2C 總線協(xié)議，占用 I/O 口線少，芯片擴(kuò)展配置方便靈活，讀 /寫(xiě)操作相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。串行芯片成本低，線路簡(jiǎn)單，工作可靠，占用單片機(jī)口線資源少。具有斷電保護(hù)功能的 RAM 容量大，速度快，但占用線多，成本高， EEPROM 適合數(shù)據(jù)交換量少，對(duì)傳送速度要求不高的場(chǎng)合。 掉電存儲(chǔ)芯片 AT24C02 概述 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器儀表，家用電器，工業(yè)監(jiān)控等系統(tǒng)中，對(duì)某些狀態(tài)參數(shù)，不僅要求能夠在線修改，而且斷電能保持，以備上電后恢復(fù)系統(tǒng)的狀態(tài)。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串 口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 表 31 AT89C51部分引腳功能表 端口引腳 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0 的外部輸入） T1（定時(shí)器 1 的外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） /RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口： P3口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。在給出地址“ 1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) ～ ～ + + 圖 31 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 P0驅(qū)動(dòng) P2驅(qū)動(dòng) P0鎖存器 P2鎖存器動(dòng) FPEROM RAM RAM 地址寄存器 B寄存器 ACC TMP2 TMP1 堆棧指針 ALU PSW 指令寄存器 定時(shí)控制 P1鎖存器 P3鎖存器 中斷、串行口和定時(shí)器 P1驅(qū)動(dòng) P1驅(qū)動(dòng) OSC ~ ~ 程序地址寄存器 DPTR 緩沖 PC增加 1 PC PSEN E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 圖 32 AT89C51管腳結(jié)構(gòu)圖 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè)TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě)“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫(xiě)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(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 AT89C51 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示： AT89C51 的管腳結(jié)構(gòu)圖及管腳說(shuō)明 如圖 32所示 。編程是按字節(jié)進(jìn)行的。具有全靜態(tài)的工作方式，表明它不一定要求連續(xù)的工作時(shí)鐘定時(shí)，在等待內(nèi)部事件 期間，時(shí)鐘頻率可降至 0。當(dāng)空車燈打上乘客下車時(shí)，打印好票據(jù) ,單片機(jī)將營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)信息 存儲(chǔ)到 AT24C02 中 ,等待出租車再次啟動(dòng)后單次金額與里程等信息清零復(fù)位 , 就此完成一次計(jì)價(jià)。當(dāng)無(wú)乘客時(shí) ,單片機(jī)調(diào)用實(shí)時(shí)時(shí)間芯片 8563 程序和 8255 串口顯示驅(qū)動(dòng)程序 ,用 4 只 LED 進(jìn)行時(shí)鐘顯示 。設(shè)計(jì)的整體電路框圖如 圖 24 所示，整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī) A T89C51 控制電路、 A44E 霍爾傳感器電路、 AT24C02 存儲(chǔ)電路、 8563 時(shí)鐘電路、票據(jù)打印電路、按鍵鍵盤(pán)電路、 LED驅(qū)動(dòng)顯示電路及電源電路組成。該電路系統(tǒng)能夠模擬實(shí)際出租汽車的啟動(dòng)、停止、暫停、空車等狀態(tài) ,可以顯示計(jì)費(fèi)金額、行駛公里數(shù)、計(jì)費(fèi)開(kāi)始時(shí)間等參數(shù) ,而且各關(guān)鍵參數(shù)可以進(jìn)行調(diào)整 ,以適應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中起步價(jià)、每公里價(jià)格和計(jì)費(fèi)方式等參數(shù)的變化。在出租車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中 ,當(dāng)遇到堵車等情況而導(dǎo)致出租車處于等待狀態(tài) ,則每等到五分鐘 (時(shí)速低于每小時(shí)5 公里 ) 費(fèi)用加 1 元。 通過(guò)比較以上三種方案，單片機(jī)方案有較大的活動(dòng)空間，不但能實(shí)現(xiàn)所有要求的功能而且能在很大的程度上擴(kuò)展功能，而且還可以方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，所以我們采用第三種方案，用 AT89C51 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)出租車計(jì)價(jià)的功能。單片機(jī)計(jì)算總價(jià)的公式為：總價(jià) =起步價(jià) +單價(jià) *（總里程 起步里程）。利用單片機(jī)豐富的 I/O 端口，金額顯示 單價(jià)顯示 電源電路及保護(hù)電路 里程傳感器 移位寄存器電路 磁感應(yīng)傳感器 編碼 器 解碼 器 計(jì)價(jià) 裝置 解碼寫(xiě)入器 計(jì)價(jià)脈沖 E 網(wǎng)校免費(fèi)網(wǎng)上共享學(xué)習(xí)平臺(tái) 及其控制的靈活性，實(shí)現(xiàn)基本的里程計(jì)價(jià)功能和價(jià)格調(diào)整、時(shí)鐘顯示功能。方案框