【正文】 。圖 左邊為其引腳圖，右邊為為其邏輯符號圖。 另外 ， 許多 80C51 芯片的還具有程序存儲器保密機制，以防止應用程序泄露或被復制。 8051 系列單片機采用的是 HMOS工藝：高速度、高密度； 80C51 系列單片機采用的是 CHMOS 工藝：高速度、高密度、低功耗；也就是說 80C51 單片機是一種低功耗單片機。 8051 與 80C51 單片機的主要差別就在于芯片的制造工藝上。 8051 單片機與 80C51 單片機從外形看是完全一樣的，其指令系統(tǒng)、引腳信號、總線等完全一致（完全兼容），也就是說在 8051 下開發(fā)的軟件完全可以在80C51 上應用，反過來，在 80C51 下開發(fā)的軟件也可以在 8051 上應用 [3]。 80C51 單片機內部包含以下一些功能部件： ① 一個 8 位 CPU； ② 一個片內振蕩器和時鐘電路； ③ 4KB ROM（ 80C51 有 4KB 掩膜 ROM， 87C51 有 4KB EPROM， 80C31 片內有無 ROM）； ④ 128B 內 RAM； ⑤ 可尋址 64KB 的外 ROM 和外 RAM 控制電路； ⑥ 兩個 16 位定時 /計數(shù)器； ⑦ 21 個特許功能寄存器； ⑧ 4 個 8 位并行 I/O 口，共 32 條可編程 I/O 端線； ⑨ 一個可編程全雙工串行口； ⑩ 5 個中斷源，可設置成 2 個優(yōu)先級。 目前這些 80C51 的兼容芯片已開始在我國使用，其中尤其是 PHILIPS公司的同名芯片 80C51 及其派生產品最受歡迎，而 ATMEL公司的閃速存儲器型單片機芯片 AT89C51 等更是后來居上，大有取代傳統(tǒng) EPROM 型芯片之勢。這些芯片都是以 80C51 為核心并且與 MCS51 芯片兼容，但它們又各具特點。 一、 80C51 芯片介紹 MCS51 的 原 生 產 廠 商是 Intel 公 司 ， 最 早 推出 80C51 芯 片的 也 是 Intel 公 司 ， 并 且 作為 MCS51 的 一 部 分 ， 按原 MCS51 芯 片 的規(guī) 則 命 名 ， 例 如 80C3 80C5 87C51 和 89C51， 這 樣 我重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 9 們 就 能 很 容易 地認 識 80C51 的 系 列 芯 片。 其中 8051 主要包括算術 /邏輯部件 ALU、累加器 A、只讀存儲器 ROM、隨機存儲器 RAM、程序計數(shù)器 PC、定時器 /計數(shù)器、 I/O 接口電路等，還有堆棧寄存器 SP等部件。 三 、 單片機的生產廠家和機型 Intel(美國英特爾 ) 公司： MCS48， MCS51 系列； Microchip（美國微晶）公司： PICI6XX，PIC54CXX 系列； Zilog(美國齊洛落 )公司： ZS 系列及 SUPER8； Fairchild（美國仙童）公司： FS 系列和 3870 系； Motorola（美國摩托羅拉）公司： NEC（日本電氣）公司：U87,uPD7800 系列 ； Hitachi（日本日立）公司： HD6301， HD6305， HD63L05 系列；ATMEL 公司： AT89C51 系列； PHILIPS： 87LPC 系列 ； Cygnal： C8051F0 系列 等。 單片機在汽車設備領域中的應用 單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于 CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器， GPS 導航系統(tǒng)等等。 單片機在醫(yī)用設備 、軍用 領域中的應用 單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛，例如 醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等 。在工業(yè)自動化的領域中，機電一體化技術將發(fā)揮愈來愈重要的作用，在這種集機械、微電子和計算機技術于一體的綜合技術中，單片機將發(fā)揮越來越大的作用。 在工業(yè)控制中的應用 工業(yè)技術中，無論是過程控制技術，數(shù)據(jù)采集和測控技術，還是生產線上的機器人技術，都需要要有單片機的參與。 在家用電器中的應用 當前，家用電器產品的一個重要發(fā)展趨勢就是不斷提高其智能化程度，而家電智能化的進一步提高就需要有單片機的參與，例如洗衣機、電冰箱、空調機、微波爐、電視機和音像視頻設備等。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化， 且功能比起采用電子或數(shù)字 電路更加強大。 二、 單片機應用領域 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等 多個 領域， 為各個領域的快速發(fā)展做出了巨貢獻。所以今后的單片機將是功能更強、集成度和可靠性更高而功耗更低、 以及使用更方便等特 點 [2]。 縱觀單片機近 30 年的發(fā)展歷程，單片機今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價格、外圍電路簡 單化以及片內存儲器容量增加的方向發(fā)展。此類單片機普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)， 16 位 C/T，片內 RAM， ROM 容量加大，且尋址范圍可達 64K 字節(jié)，有的片內 還帶有A/D 轉換器接口。 第二階段（ 1974～ 1978 年）：初級單片機階段 以 Intel 公司 MCS48 為代表，這個系列的單片機內集成了 8 位 CPU，若干并行 I/O， 8位定時器 /計數(shù)器，容量有限的 RAM 和 ROM，尋址范圍不大于 4K，且無串行口，簡單的中斷處理功能。 1972 年 4 月， Intel 公司又推出 8 位微處理器 Intel 8008。但是兩者 在原理和技術上是緊密聯(lián)系的?，F(xiàn)在廣泛使用的微型計算機是大規(guī)模集成電路技術發(fā)展的產物，因此它屬于第四代計算機，而單片機則是微型計算機的一個分支。在單片機系統(tǒng)中，單片機 處于核心地位， 是構成單片 機系統(tǒng)的硬件和軟件基礎。從中可以看到單片機和單片機系統(tǒng)的差別 ：單片機只是一塊芯片，而單片機系統(tǒng)則是在單片機芯片的基礎上擴展其它電路或芯片構成的具有一定應用功能的計算機系統(tǒng)。但一個單片機芯片并不能把計算機的全部電路都集成到其中，例如組成諧振電路和復 位電路的石英晶體、電阻、 電容等，這些元件在單片機系統(tǒng)中只能以散件的形式出現(xiàn)。其中通用單片機是一種基本芯片，內部資源豐富、性能全面、適用性較強，用戶可根據(jù)自己的需要，以其為控制核心，配以不同的外圍電路設計成不同的單片機應用系統(tǒng)；專用單片機是針對性特別強，具有結構的最簡化、資源利用的最優(yōu)化、可靠性和成本的最佳化的特點。 單片機在應用時，通常是處于控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式進行使用，為了強調其 “ 嵌入 ” 的特點，也常常將單片機稱為嵌入式微控制器 EMCU（ Embedded micro controller unit）。 單片機主要應用與控制領域，用以實現(xiàn)各種測試和控制功能， 為了強調起控制屬性，也可以把單片機稱為微控制器 MCU（ Micro controller unit）。重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 第二章 MCS51 單片機基本原理 第一節(jié) 單片機概述 單片微型計算機簡稱單片機， 它因將其主要組成部分集成在一個芯片上而得名， 就是把中央處理器 CPU(Central processing unit)、 隨機存儲器 RAM（ Random access memory）、只讀存儲器 ROM（ Read only memory）、 中斷系統(tǒng)、定時器／計數(shù)器以及 I\O（ Input/output）接口電路等主要微型機部件集成在一個芯片上。然后介紹了 本倒計時 系統(tǒng)的方案設計 ，最后對本倒計時系統(tǒng)的功能進了比較詳細的介紹。 第三節(jié) 本章小結 本章介紹了本次設計的倒計時系統(tǒng)的功能說明和開發(fā)意義。 而且由于本次這個基于 51單片機的 9999秒的倒計時器無論是硬件方面還是在軟件程序設計方面都比較簡單，所以還可以 通過擴展完成其他 的 功能，而且功能的相互轉換也非常簡單。 通過對基于單片機控制的倒計時器的設計 的過程中 ， 讓我 對 單片機 的知識有一個初步 解，在學習單片機基礎知識的同時，結合 C語言學習，實現(xiàn)一些簡單的功能的設計，做到 了主動學習和探索。 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 計時器在單片機模塊中是比較常見的的一個模塊，計時器是一種用數(shù)字電路技術實現(xiàn)計時的裝置，與機械式 時鐘相比具有更高的準確性和直觀性，且無機械裝置，具有更更長的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。 它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設計思想和設計方法。 如果 需要再一次設置初值 的時候再次 按下 KC 鍵， 數(shù)碼管的低 四位又全部清 0，重新 等待設置初值。 如果需要重新設置小于系統(tǒng)初值的其他任何初始值， 這個時候可以 按下 KC 鍵， 數(shù)碼管 四位清 0 并等待初值 的設置 ，通過 K0~K9（分別表示 1,2…9,0 ）設置初值。 通過 Keil uVision3 軟件對程序進行編譯，在確認程序無誤的時候，將實驗板插到電腦上（通過 USB 連接），進行硬件仿真。 三、 系統(tǒng)功能 由于本來對 C 語言有一定的了解，再加上 C 語言的簡單等 優(yōu)點，本設計采用的是 C 語言編程，而未采用匯編語言。 本系統(tǒng)由于數(shù)碼顯示器的 8 個二極管和位的選擇的狀態(tài)均由 SST89E516RD 的~ 來決定，所以需要 鎖存器（ DM74LS573N） 在需要的時候為其鎖定相應的值，從而使顯示器正確顯示倒計時，如果沒有鎖存器則會出現(xiàn)很多錯誤并且不能實現(xiàn)功能 。所有的設置初值、等待狀況和倒計時狀態(tài)都要通過 LED 數(shù)碼顯示器顯示出來，體現(xiàn)本倒計時系統(tǒng)的功能。 然后通過鍵盤掃描原理對鍵盤進行掃描， 返回掃描值， 判斷是否有鍵按下 ，如果有鍵重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 按下，判斷是哪個鍵被按下。 二、 方案說明 本設計的倒計時功能主要通過中央處理模塊 SST89E516RD、鎖存器、矩陣鍵盤、 LED數(shù)碼顯示器四個模塊的硬件共同實現(xiàn)，具體如下圖 。 ② 系統(tǒng)有 8 個 LED 數(shù)碼管顯示器， 選擇 低四位分別顯示千位、百位、十位、 個 位 ，而高四位設置 為 一直是暗的，沒有任何顯示 。 本論文第一章介紹了本次倒計時系統(tǒng)的設計目的、設計方案和開發(fā)意義；第二章對MCS51 單片機的部分基本原理和接口技術進行了闡述，其中大部分都是本次設計需要用到，比如中斷原理、定時器等；最后一章介紹了本次倒計時系統(tǒng)設計的硬件電路設計和軟件程序設計 ，以及 Keil uVision3 軟件系統(tǒng)調試的步驟和方法，以完成系統(tǒng)設計。微控制技術是一種全新的概念，是對傳統(tǒng)控制技術的一次革命。從前必須有模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機通過軟件（編程）方法實現(xiàn)了。 單片機的應用有利于產品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動效 率，減輕勞動強度，提高產品質量，改善勞動環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等 [4]。采用總線結構以后，存儲器、輸入輸出等外部設備都通過專門的接口電路獨立的掛在總線上，因而使得單片機可擴充能力強，使用方便靈活。因此，單片機的應用依然大有想象和拓展空間。無論是從簡單到復雜，還是從空中、地面到地下，凡是能想到的地方幾乎都有使用單片機的需求，并且達到許多與人方便的操作。 【關鍵詞】 倒計時器 單片機 矩陣鍵盤 Keil uVision3 LED 數(shù)碼顯示器 重慶郵電大學本科畢業(yè)設計（論文） II ABSTRACT In recent years, with the peration of puters in the social sphere, SCM applications are continually deepening, and the traditional control test is driving the rapid update. The size of SCM is very small, and it is easy to be producted. for control, high integration, functionality, high reliability, and so on. So it has been widely used in the area of industrial control, mechatronics, intelligent instruments and realtime detection and control of the microputer application system, the microcontroller is often used as a core ponent. But if only have the knowledge of SCM is not should be based on specific hardware architecture, and if the applicationspecific features of the software objects are bined will be perfect. This paper focuses on the needs of the countdown system design, introduced the MCS51 M