【正文】 。 二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 用于存放運(yùn)算中的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存或緩沖、標(biāo)志位等。用作 5 個(gè)中斷服務(wù)程序的入口。因?yàn)?8051 上電復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC 的內(nèi)容為0000H，所以 CPU總是從 0000H 開始執(zhí)行程序，如果在這三個(gè)單元中有跳轉(zhuǎn)指令，那么，程序就被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)移指令所指的 ROM 空間去執(zhí)行。 程序存儲(chǔ)器的某些單元是留給系統(tǒng)使用的。當(dāng)引腳 EA 接高電平時(shí)， 8051 程序計(jì)數(shù)器 PC在 0000H0FFFH 范圍內(nèi)，即前 4K 字節(jié)地址執(zhí)行片內(nèi) ROM 中的程序。地址為 1000HFFFFH。地址為 0000H0FFFH。尋址能力為 64K 字節(jié)。 一、程序存儲(chǔ)器地址空間 8051 程序存儲(chǔ)器用于存放編寫好的程序和表格常數(shù)。 字節(jié)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，地址也是從 0000HFFFFH 用 16 位 第二章 硬件電路部分分析 17 地址。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM：我們編寫的源程序，在運(yùn)行的過程中，會(huì)產(chǎn)生一些臨時(shí)的運(yùn)算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時(shí)存放在一個(gè)地方，這個(gè)地方就是數(shù)據(jù)寄存器。 8051 單片機(jī)的存儲(chǔ)器系統(tǒng) 8051 單片機(jī)存儲(chǔ)器在的物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間 ，程序存儲(chǔ)器 ROM：我們?yōu)榱俗寙纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)某一功能，需要利用利用匯編語言或其他語言編寫一些源程序，然后再燒錄到芯片中 。如 EA 為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。 更有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器， ALE 會(huì)跳過一個(gè)脈沖。Pin30:ALE/ 當(dāng)訪問外部程序器時(shí)， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。此外，RESET/Vpd 還是一復(fù)用腳， Vcc 掉電其間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。然而，初始復(fù)位不改變 RAM（包括工作寄存器 R0R7）的狀態(tài)， 8051 的初始態(tài) 。初始化后，程序計(jì)數(shù)器 PC 指向 0000H， P0P3 輸出口全部為高電平，堆棧指 針 寫入 07H，其它專用寄存器被清 “0” 。現(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 8051 的引腳說明： 8051 系列單片機(jī)中的 803 8051 及 8751 均采用 40Pin 封裝的雙列直接 DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置， 40 個(gè)引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時(shí)鐘線兩根， 4 組 8 位共 32個(gè) I/O 口，中斷口線與 P3 口線復(fù)用。 INTEL 的 8051 系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16 位的 MCS96 系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 時(shí)鐘電路 8051 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHz 的時(shí)鐘 電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但 8051 單片機(jī)需外置振蕩電容。 全雙工串行口 8051 內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。 并行輸入輸出 (I/O)口 8051 共有 4組 8位 I/O 口 (P0、 P P2或 P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 (ROM) 8051 有兩個(gè) 16 位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定 時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 圖 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 8051 單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM)、定時(shí) / 第二章 硬件電路部分分析 13 計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明： 由于大多數(shù)指令都是按順序執(zhí)行得，所以 ，修改的過程只是簡單的加一操作。所以通常又稱其為指令地址計(jì)數(shù)器。 （ 5） 程序計(jì)數(shù)器 PC:為了保證程序能夠連續(xù)的執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來確定一條 指令的地址。 指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的，指令寄存器中操作碼的輸出，就是指令譯碼器的輸入。 （ 3） 指令寄存器：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令，當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取出，然后再傳送到指令寄存器。指揮并控制 CPU，內(nèi)存和輸入設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。 （ 2）對指令進(jìn)行譯碼或測試 ，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作?？刂破鲀?nèi)部各部分要協(xié)調(diào)工作，必須有一個(gè)同步信號(hào)，這個(gè)同步信號(hào)就是時(shí)鐘，時(shí)鐘是由晶體振蕩電路產(chǎn)生的周期固定的方波序列。 1． 時(shí)序產(chǎn)生器：控制器是發(fā)布命令的決策機(jī)構(gòu)，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作。（ 12 或 31）。例如： 12 和 31 相加，在相加之前，操作數(shù) 12 放在一個(gè)暫存器（累加器或寄存器）基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 中，操作數(shù) 31 放在另一個(gè)暫存器（累加器或寄存器）中。因?yàn)橐獙σ獙@兩個(gè)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作（如，數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)或邏輯運(yùn)算），所以將這兩個(gè)輸入的數(shù)據(jù)均稱為操作數(shù)。 ALU 執(zhí)行不同的運(yùn)算操作是由不同控制線上的信息所決定的。 下面分別詳細(xì)講述： 一、運(yùn)算器： 運(yùn)算器的組成：算數(shù)邏輯單元 ALU、累加器、寄存器。 (9) 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。 (7) 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。 (5) 四個(gè) 8位并行輸入輸出接口： P0P3 (6) 兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器：每個(gè)計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置 成計(jì)數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。如運(yùn)算結(jié)果、 最終結(jié)果 ， 何欲顯示的數(shù)據(jù)。 P3 口有兩個(gè)功能： 第二章 硬件電路部分分析 11 除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 P1 口只做 I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P3口： 8位雙向 I/O 端口（ 1017 引腳） ， 。 P1口： 8位雙向 I/O 端口（ 18 引腳） ， 。因而， ALE 信號(hào)可以作為對外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。 8051 正常工作時(shí)， ALE腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，頻率為振蕩器頻率 fosc 的 六分之一， CPU 訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE作為鎖存 8 位地址的控制信號(hào)。 要檢查一個(gè) 8051 小系統(tǒng)上電后能否正確到 EPROM 中讀取指令，可用示波器看PSEN 端有無脈沖，如有，說明基本工作正常。即： 8751 燒寫內(nèi)部 EPROM 時(shí)，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。但在程序計(jì)數(shù)器 PC的值超過 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時(shí)，將自動(dòng)基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 轉(zhuǎn)向片外程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。 EA/VPP 引腳（ 31腳）：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)端（又：外部存儲(chǔ)器地址允許輸入端 ）。為 單片機(jī)提供備用電源。 它 還具有第二功能。在采 用外部時(shí)鐘 時(shí) ，該腳必須接地。 時(shí)鐘電路引腳（ XTAL1） 19腳：該腳接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。振蕩電路的頻率就是固有頻率。只要買來晶振，電容，連上就可以了，按圖接即可。單片機(jī)使用的是 5V 電源，其中 40 引腳接正極（ VCC）， 20引腳接負(fù)極（ VSS）或地（ GND）。因此， MCS51 系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)先進(jìn)，功能強(qiáng)大，增加了更多的電路單元和功能模塊，指令數(shù)達(dá) 111 條。 第二章 硬件電路部分分析 9 第二章 硬件電路部分分析 AT89C51 介紹 MCS51系列單片機(jī)是由美國的 Intel公司開發(fā)研 制，并于 1980年推出的產(chǎn)品。 第五六章總結(jié)了全文，本次設(shè)計(jì)過程，并從中得出此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得體會(huì)， 總結(jié)出 經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行進(jìn)一步的后續(xù)工作，安排接下來要進(jìn)行的答辯工作，最后 對本基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 次設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)都致以誠摯的謝意。 在第三章中，集中介紹了本文用到的三款重要的電路設(shè)計(jì)軟件 — Autium designer、 Protues、 KeilC51，并分析設(shè)計(jì)了本文要用的程序，最后對軟件電路進(jìn)行了調(diào)試和小結(jié)本章內(nèi)容。 其中緒論部分主要介紹了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重要性、目的和對我們的要求；同時(shí)也從總體上宏觀介紹了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案、概述了單片機(jī)系統(tǒng)的基本原理知識(shí)、其主要的功能和應(yīng)用領(lǐng)域及其發(fā)展趨勢。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟悉了單片機(jī)的基本原理，一些簡單基本的電路的設(shè)計(jì)，熟練掌握相關(guān)電子軟件的使用。 第一章 緒論 7 本文的主要研究成果及內(nèi)容安排 主要研究成果 經(jīng)過兩個(gè)多月的研究，本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器 ，主要包括了有硬件電路系統(tǒng)和軟件程序。 （ 5）引腳的多功能化：單片機(jī)現(xiàn)在普遍采用管腳復(fù)用的設(shè)計(jì)方 案。 （ 3）內(nèi)部資源增多：片內(nèi)資源越豐富，產(chǎn)品的體積就越小，可靠性就越高。單片機(jī)的改進(jìn)和發(fā)展歸納起來有以下幾個(gè)方面： （ 1） CPU 的改進(jìn)：現(xiàn)在 CPU 開始采用雙 CPU 結(jié)構(gòu)，提高了芯片的處理能力。 單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢 隨著微電子技術(shù)和集成電 路 技術(shù)的迅速發(fā)展，目前各個(gè)公司 研制出了能夠適用于各種領(lǐng)域的 單片機(jī)。這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技 術(shù)稱為微控技術(shù)。以前采用硬件電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機(jī)通過軟件方法來實(shí)現(xiàn)。 （ 8）航空航天系統(tǒng)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域：單片機(jī)的應(yīng)用更是不言而喻。 基于 51單片機(jī)智能路燈控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 6 （ 6）智能化通信產(chǎn)品：最突出的是手機(jī)，當(dāng)然手機(jī)內(nèi)的芯片屬專用型單片機(jī)。 （ 5） 智能化儀表：采用單片機(jī)的智能化儀表大大提升了儀表的檔次，強(qiáng)化了功能。如 各種測控系 統(tǒng)、過程控制、機(jī)電一體化、 PLC 等。 （ 3）商業(yè)營銷設(shè)備：在商業(yè)營銷系統(tǒng)中已廣泛使用的電子稱、收款機(jī)、條形碼閱讀器、 IC 卡刷卡機(jī)、出租車計(jì)價(jià)器以及倉儲(chǔ)安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險(xiǎn)系統(tǒng)等都采用了單片機(jī)控制。 （ 2）辦公自動(dòng)化設(shè)備：現(xiàn)代辦公室使用的大量通信和辦公設(shè)備多數(shù)嵌入了單片機(jī)。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域可歸納為幾個(gè)方面： （ 1）智能化家用電器：各種家用電器普遍采用單片機(jī)智能化控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子線路控制，升級換代，提高檔次?？梢允鼓M量，也可以是數(shù)字量，標(biāo)準(zhǔn)的 USB 接口也已經(jīng)集成在了單片機(jī)內(nèi)部。當(dāng)然這可能涉及一些接口的問題，但是 CPU 也不是直接做這些事情的。只是能力沒那么強(qiáng)大。因?yàn)槟軌蜻\(yùn)行程序，所以可以做很多的事情。部分單片機(jī)的計(jì)算能力已經(jīng)比早期 PC 的 CPU強(qiáng)大，速度也越來越快。 它的功能很多：比較器；模數(shù) /數(shù)模轉(zhuǎn)換器； PWM；多種多樣的接口； LCD 驅(qū)動(dòng)；存儲(chǔ)器等等。 MCS51 系列單片 是眾多單片機(jī)中的一種，由于它們都是基于 8051 內(nèi)核發(fā)展起來的，所以稱 51 單片機(jī)，而本次設(shè) 計(jì)就是基于 51 單片機(jī)完成的。 單片機(jī)經(jīng)過 4 代的發(fā)展，以達(dá)到了 32 位單片機(jī)，是目前單片機(jī)的頂級產(chǎn)品，具有極高的運(yùn)算速度。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲(chǔ)器和 I/O 接口電路等。 單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是頗具生命力的機(jī)種。大多數(shù)單片機(jī)如 51系列，開發(fā)芯片和擴(kuò)展應(yīng)用芯片相互配套，降低了系統(tǒng)成本。 （ 5）單片機(jī)本身并不具備開發(fā)能力，一般情況下，需要借助專用 的開發(fā)工具在相應(yīng)的開發(fā)環(huán)境下，進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試，但最終形成的產(chǎn)品簡單實(shí)用，成本低，效益高。 （ 3）系統(tǒng)配置以滿足控制對象的要求出發(fā)點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有較高的性價(jià)比。 單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)之所以能發(fā)揮著如此重要的作用，歸納起來有如下的原因： （ 1）單片機(jī)具有體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低、使用靈活等特點(diǎn)，具有明顯的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。在航空航天、機(jī)械加工、工程控制、智能儀器儀表、家用電器、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，單片機(jī)都正在發(fā)生著非常重要的作用。 單片機(jī)的應(yīng)用意義遠(yuǎn)不限于它的應(yīng)用范疇或由此帶來的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制方法和設(shè)計(jì)理念，向著嵌入式系統(tǒng)方向發(fā)展。 單片機(jī)控制系統(tǒng)已基本取代了以前復(fù)雜的電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，用軟件來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化。開發(fā)環(huán)境包括指令的兼容性及可移植性，軟、硬件資源等。 然而，不同單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)不盡相同，即它們的技術(shù)特征也不同，硬件 特征主要和單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，設(shè)計(jì)人員必須熟練掌握其性能是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)（功能特性、控制特性和相關(guān)的電氣參數(shù)特性等），這些信息我們可以從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊中得