【正文】 生時(shí)要做某種特定的運(yùn)算。 當(dāng)使用外部振蕩器時(shí)，引腳 XTAL1 接收外振蕩器信號， XTAIL2 懸空。 XTAL2—— 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 ④ 外部晶振引線 XTAL1—— 片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生線路的輸入端。 ③ 電源線 VCC—— 電源 電壓 輸入。但要注意，每次訪問外 RAM 時(shí)要丟失一個 ALE 脈沖。 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， AlE 的下降沿將 PO 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實(shí)現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送 。 PSEN———— —— 片外程序存儲器讀選通信號用 PSEN(Program Store Enable)，低電平有效． 在片外程序存儲器取指令期間，當(dāng) PSEN———— 有效 時(shí)，程序存儲器的內(nèi)容被送至 PO口（數(shù)據(jù)總線）；在訪問外部 RAM 時(shí)， PSEN———— 無效。 在編程時(shí)，該引腳可接編程電壓（ AT89C51 的 VPP 為 5V 或 12V； AT89LV51 的 VPP 為12 V）。 EA—— ／ VPP—— 外部程序存儲器訪問允許信號 EA（ External Access Enable）。 表 P3口 替代 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（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） WR——（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD——（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 11 ② 控制信號線 RST—— 復(fù)位輸入信號，高電平有效。它可驅(qū)動 4個 TTL 負(fù)載。 P3 口可作為普通 1／ O 口。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P2 口可驅(qū)動 4個 TTL負(fù)載。在編程／校驗(yàn)時(shí)． P2 口可接收高字節(jié) 地址和某些控制信號。用做輸入時(shí)，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P1 口可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。 P1 口是為用戶準(zhǔn)備的 1／ O 雙向口。 P0 口也可作通用 I/O 口使 用．但需加上拉電阻．變?yōu)闇?zhǔn)雙向口。 當(dāng)使用片外存儲器及外擴(kuò) I／ O 口時(shí)， P0 口作為低字節(jié)地址／數(shù)據(jù)復(fù)用線。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 512 字節(jié)的 RAM； 具有可編程 32 線 I/O 口（ P0， P1， P2 和 P3口）； 具有 3個可編程定時(shí)器 T0， T1和 T2； 中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、 6 個中斷矢量、 2級中斷優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 具有一個全雙工 UART 串行口； 低功耗工作方式為空閑模式和掉電模式； 具有雙數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1； 具有 3級程序鎖定位； 具有硬件看門狗定時(shí)器 WDT； AT89S51 工作電源為 ～ （ AT89LV51RC 為 ～ ）； AT89S51 最高工作頻率為 33MHZ（ AT89LV51RC 為 12MHZ）； 具有斷電標(biāo)志 POF． AT89S5l 與 51 系列單片機(jī)相比具有如下特點(diǎn) ① 程序存儲器由 8 KB 增加到 32 KB； ② 片內(nèi)數(shù)據(jù) 存儲器由 256 宇節(jié)增加到 512 字節(jié)； ③ 數(shù)據(jù)指針由 1 個增加到 2個； ④ 增加了看門狗定時(shí)器， CPU在執(zhí)行程序過程中，由于瞬時(shí)的干擾使程序陷入死循環(huán)狀態(tài)， WDT（ Watchdog Timer）是使 CPU 擺脫這種困境而自動恢復(fù)的一種方法； ⑤ 退出掉電方式由單純硬件復(fù)位方式增加到硬件復(fù)位和中斷兩種方式； ⑥ 新增加了斷電標(biāo)志 POF． 9 89S51 的內(nèi)部框圖 振 蕩 器 和時(shí) 鐘 電 路C P U總 線 擴(kuò) 展控 制 器程 序 存 儲 器( 4 K B )并 行 可 編 程I / O 口中 斷 控 制 可 編 程 串 行 口兩 個 1 6 位定 時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù) 器數(shù) 據(jù) 存 儲 器( 1 2 8 字 節(jié) )外 時(shí) 鐘 源外 部 事 件 計(jì) 數(shù) 圖 89S51的內(nèi)部框圖 引腳排列及功能 ： AT89S51 有 3種封裝形式： PDIP． PLCC 和 TQFP． PDIP 封裝的引腳排列如圖所示。 表 可進(jìn)行位尋址的 SFR 寄存器 SFR 寄存器 部分可進(jìn)行位尋址的寄存器 算術(shù)運(yùn)算寄存器 Acc（ *）、 B（ *）、 PSW（ *） 指標(biāo)類寄存器 SP、 DPL、 DPH 并行輸入 /出端口 P0（ *）、 P1（ *）、 P2（ *）、 P3（ *） 中斷控制寄存器 IP（ *）、 IE（ *） 定時(shí) /計(jì)數(shù)寄存器 TMOD、 TCON（ *）、 TL0、 TH0、 TL TH1 串行通信寄存器 SCON（ *）、 SBUF AT89S51 單片機(jī)簡介 AT89S5l 是新型高檔單片機(jī)。 在寫 8051 單片機(jī)的控制程序時(shí)，在程序起始狀態(tài)階段一定要設(shè)置 SP 值，以便程序有足夠的堆?？臻g，也可以利用軟件程序隨時(shí)機(jī)動調(diào)整的堆棧指標(biāo) SP 的值。 堆棧指標(biāo)寄存器（ SP,Stack Pointer）： 8051 利用 SP 指引最近一次存入堆棧內(nèi)的地址，每當(dāng)我們在程序中調(diào)用其他子程序時(shí)，原程序的返回地址就會自 動存入內(nèi)部 DATA MEMORY 組成的堆棧（ Stack）中，而當(dāng)子程序執(zhí)行到 RET 指令時(shí)， CPU 會自動由堆棧中取回原先存入的返回地址，繼續(xù)執(zhí)行原程序。 串行通信控制寄存器 （ SCON,Serial ControL 或稱 UART）： 此寄存器主要在設(shè)置串行通信的模式，當(dāng)串行數(shù)據(jù)已經(jīng)送完或數(shù) 據(jù)已收妥時(shí)，會有對應(yīng)的位被設(shè)置成 1，這些位也可以當(dāng)成中斷要求信號，請求 CPU 執(zhí)行特定的串行中斷服務(wù)程序。 允許中斷控制寄存器（ IEC,Interrupt Enable Control）： 此寄存器內(nèi)含系統(tǒng)允許中斷的中斷源設(shè)置值， 8051 共有 5 個中斷可供選擇， 8052 則有 6 個中斷源， IEC 寄存器內(nèi)另有一個位簡稱 EA 位，若 EA ＝ 0 時(shí)就禁止系統(tǒng)所有的中斷要求。 B寄存器（ B Register）： B寄存器是一個一般用途的工作寄存器，當(dāng) 8051 使用乘除指令時(shí)，則一定要通過 B 寄存器來做運(yùn)算。 累加器（ Accumulator）： 累加器是眾多寄存器中最重要的一個寄存器，通常以簡寫 Acc 代表累加器， 8051 的指令中有許多指令和 Acc 寄存器有關(guān)，也有多個指令非通過 Acc 不可，基本上， 8051 的指令中賦予 Acc 累加器的權(quán)限最大。 8051 運(yùn)算處理單元（ Core）： 這是整個單片機(jī)的控制處理核心，它讀取程序碼，經(jīng)過計(jì)算及處理后，將結(jié)果送到各個寄存器或輸入 /輸出端口上，并且接受內(nèi)部和外部的中斷信號，然后執(zhí)行特定的 中斷服務(wù)程序。 并行輸入 /出端口（ Parelled I/O）： 不論是 8051 或 8052 單片機(jī)都有 4 個輸入 /出端口，總共有 32 個輸入 /出，而且每個點(diǎn)都可以單獨(dú)定義成 輸入或輸出。 定時(shí) /計(jì)數(shù)器（ Timer/Counter）： 51 系列的 CPU有 2 個定時(shí) /計(jì)數(shù)器，而 52 系列 CPU則有 3 個定時(shí) /計(jì)數(shù)器，每個定時(shí)/計(jì)數(shù)器又有多種模式可供選擇。此單元可以使 CPU選擇由內(nèi)部的程序區(qū)啟動或由外部的程序區(qū)啟動，內(nèi)部的程序區(qū)啟動具有保護(hù)功能，后者成本較為低廉。 內(nèi)部程序存儲器（ Program memory）： 這段區(qū)域用于存放我們的應(yīng)用程序，而且這部分一經(jīng)確認(rèn)后是永遠(yuǎn)不做修改的。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲 器（ Data Memory）： 當(dāng)程序在運(yùn)行時(shí)，有些數(shù)據(jù)是經(jīng)常在變動的，例如 LED 的顯示狀態(tài)或顯示值等，它會因 I/O測量的結(jié)果而變動，這些值就暫時(shí)放置在此區(qū)域中，供其他程序進(jìn)一步讀取，這也代表此區(qū)域是可以隨時(shí)讀寫的。 CPU：運(yùn)算或邏輯上的判斷； 內(nèi)存：存放程序與數(shù)據(jù)； I/O：與外界溝通的橋梁。在該設(shè)計(jì)中采用在車輪的轉(zhuǎn)盤上安裝一個 3 條黑白線均勻的圓盤，再用光電開關(guān)來檢測，如下圖 所示，當(dāng)出租車運(yùn)動時(shí)，車輪 轉(zhuǎn)動，光電傳感器利用接收黑白電平時(shí)輸出的高低電平，當(dāng)光電傳感器檢測到黑色條紋時(shí)，輸出高電平給單片機(jī)，相反當(dāng)檢測到白色條紋時(shí)輸出低電平，從而把連續(xù)輸出高低電平轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)，也就把電機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)帶動有黑白線的圓盤黑白條數(shù)轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，從而測試出出租車運(yùn)行速度。 從而實(shí)現(xiàn)對黑白線條的檢測。 反射式光電傳感器是用來檢測黑 白線條的，如圖 (a)所示 由于黑白物體的反射系數(shù)不同，利用反射光可以使光敏三極管實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和斷開，調(diào)節(jié)傳感器與被測對象之間的距離，使光敏三極管只能接受到白色物體反射回來的光束。它們共同的特點(diǎn)是響應(yīng)速度快，易于實(shí)現(xiàn)非接觸測量，非常適于與計(jì)算機(jī)接口。 3 第 3 章 硬件及軟件實(shí)現(xiàn) 傳感器 傳感器通常是指能感受并能按一定規(guī)律將所感受的被測非電量 (包括物理量、化學(xué)量、生物量 等 )轉(zhuǎn)換成便于處理與傳輸?shù)碾娏?(一般為電量 ,也有少數(shù)為其他物理量 ,如光信號 )的器件或裝 置。當(dāng) DDBZ=1 且 XDBZ=0 時(shí)，按 1元 /5分鐘，即20 分 /分鐘計(jì)費(fèi)；當(dāng) DDBZ=0 且 XDBZ=1 時(shí)，按 20元 /小時(shí)，即 33 分 /分鐘計(jì)費(fèi)。該模塊的 VHDL 程序包括兩個進(jìn)程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn) 生進(jìn)程，等待費(fèi)用計(jì)算進(jìn)程。該模塊的 VHDL 程序是通過一個多層嵌套的加法進(jìn)程來完成等待計(jì)時(shí)的。 等待計(jì)時(shí)模塊 DDJS：在等待標(biāo)志信號 DDBZ 和基準(zhǔn)時(shí)鐘信號 CLK1HZ的控制下，進(jìn)行等待時(shí)間 DDSJ 的計(jì)算，其中 DDSJ 的低 8位表示等待時(shí)間的秒數(shù)， DDSJ 的高 8位表示等待時(shí)間的分鐘數(shù)，同時(shí)根據(jù)等待時(shí)間的長短發(fā)出一個熄燈標(biāo)志信號 XDBZ。當(dāng) SDBZ=1 時(shí)，表示在 06： 00～ 23： 00 時(shí)段，其單價(jià) SD1 為 元 /㎞；當(dāng) SDBZ=0 時(shí)，表示其他時(shí)段，其單價(jià) SD2 為 /㎞。 里程計(jì)費(fèi)模塊 LCJF：在計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號 JFBZ，等待標(biāo)志信號 DDBZ，里程標(biāo)志信號 LCBZ和時(shí)段標(biāo)志信號 SDBZ 等信號的控制下 ，計(jì)算行駛里程超過 2 ㎞以上里程的費(fèi)用 LCFY。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計(jì)可分為兩個進(jìn)程：里程計(jì)算及標(biāo)志 2 產(chǎn)生進(jìn)程，產(chǎn)生計(jì)費(fèi)信號進(jìn)程。 里程計(jì)算模塊 LCJS：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和等待標(biāo)志 DDBZ，對出租車行駛的里程數(shù) XSLC 進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)發(fā)出里程標(biāo)志信號 LCBZ 和里程計(jì)費(fèi)標(biāo)志信號 JFBZ。該模塊的 VHDL 程序設(shè)計(jì)可分為三個進(jìn)程： 60S 周期性跳變信號產(chǎn)生進(jìn)程，每分鐘行駛距離計(jì)算進(jìn)程，等待標(biāo)志判別進(jìn)程。 等待判別模塊 DDPB：根據(jù)速度傳感器脈沖信號 WCLK 和分頻器產(chǎn)生的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號CLK1HZ，計(jì)算單位時(shí)間里 WCLK 的脈沖個數(shù)（每㎞產(chǎn)生 1000 個脈沖信號，即每米產(chǎn)生 1 個脈沖信號），亦即出租車行駛速度，從而判別出租車是否處于等待狀態(tài)，發(fā)出等待標(biāo)志信號 DDBZ。 傳 感 器時(shí) 鐘 信 號D I S P L A YP 3 . 0 P 3 . 1P 0P 2 . 2 P 2 . 0P 2 . 3P 2 . 7P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6R E S E TP 1 . 0 P 1 . 5M C UX D B ZD D B ZL C B ZS T A R TS D B ZS E LD A T A復(fù) 位F P G A83W C L KS C L K顯 示 切 換確 定修 改啟 動 空 車 牌 圖 總體原理框圖 功能模塊設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，將整個測控 FPGA 系統(tǒng) CZJFXT 分為七個模塊，它們分別是：分頻器模塊 FPQ，等待判別模塊 DDPB，里程計(jì)算模塊 LCJS，里程計(jì)費(fèi)模塊 LCJF，等待計(jì)時(shí)模塊 DDJS，等待計(jì)費(fèi)模塊 DDJF，輸出數(shù)據(jù)選擇模塊 SCXZ。 ⑥費(fèi)用的顯示，用五位數(shù)字顯示，顯示方式為“ ”，單價(jià)為元。 ④等候單價(jià)，等候單價(jià)有兩種情況：在等候時(shí)間小于 1 小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為 1 元每 5分鐘；在等候時(shí)間大于 1小時(shí)的情況下，等候單價(jià)為 20 元每小時(shí)。 ③等候時(shí)間，用四位數(shù)字顯示分鐘和秒，顯示方式為“ XX： XX”，等候的定義是：當(dāng)汽車行駛速度小于或等于 12 ㎞ /h 時(shí)為“等候”。具體功能要求如下： 速 度 傳 感 器電 路 主 板汽 車 電 瓶+ 9 ～ + 1 6 VV空 車 指 示 牌顯 示 器L E D / L C D/D C / D C( + 5 V ) 圖 計(jì)費(fèi)及顯示 ①里程，即汽車行程里程，用四位數(shù)字顯示，顯示方式為“ ”，單位為㎞，精確到 ㎞。速度傳感器不需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，假設(shè)它具有汽車每運(yùn)行 1㎞提供 1000 個脈沖信號的特性。除此以外，所涉及的知識面也