【正文】 、課程設(shè)計的目的與要求1． 每三人一組，按學號排列分組。2． 每組同學可按題目自行合理分工合作完成，答辯時可分別負責回答其中一部分，如資料查詢、總體設(shè)計、外圍器件研究、傳感器研究、電路設(shè)計、硬件制版圖繪制、軟件編程等。同學可以充分發(fā)揮、完善設(shè)計。5． 建議認真查閱資料，多參考別人的成果，但設(shè)計的內(nèi)容要有自己的獨立見解。二、設(shè)計正文 單片機的概念單片機（microcontroller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機。圖1是80C51單片機的基本結(jié)構(gòu)圖圖1 89C51結(jié)構(gòu)方框圖a. 89C51單片機的結(jié)構(gòu)特點有以下幾點：l 8位CPU；l 片內(nèi)振蕩器及時鐘電路；l 32根I/O線；l 外部存儲器ROM和RAM，尋址范圍各64KB；l 兩個16位的定時器/計數(shù)器；l 5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級l 全雙工串行口l 布爾處理器b. 定時器/計數(shù)器89C51內(nèi)部有兩個16位可編程定時器/計數(shù)器，記為T0和T1?？删幊淌侵杆麄兊墓ぷ鞣绞接芍噶顏碓O(shè)定，或者當計數(shù)器來用，或者當定時器來用，并且計數(shù)（定時）的范圍也可以由指令來設(shè)置。在計數(shù)狀態(tài)下同樣也可以申請中斷。技術(shù)工作時，時鐘脈沖由TO和T1輸入。外部中斷申請通過INTO和INT1（）輸入，輸入方式可以是電平觸發(fā)（低電平有效），也可以是邊沿觸發(fā)（下降沿有效）。第五個中斷請求是由串行口發(fā)出的，串行口每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)或接收完一個數(shù)據(jù)，就可提出一次中斷請求。GND：接地。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口管腳寫入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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口：P2口為一個內(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TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 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（定時器/計數(shù)器0外部輸入） T1（定時器/計數(shù)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）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 使用I/O口的注意事項（1）P1,P2,P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動4個LSTTL電路。HMOS及CMOS性的單片機I/O口有集電極開路或漏極開路的輸出來驅(qū)動時，不必外加上拉電阻（2）對于74LS系列，CD4000系列以及一些大規(guī)模集成電路芯片（如8155，8253，8279等），都可以和MCS51系列單片機直接接口。中斷允許軟件設(shè)計不需要關(guān)心系統(tǒng)其他部分定時要求，算術(shù)程序不需要考慮隔幾個指令檢查I/O設(shè)備是否需要服務。若其它事件需要服務時，則通過中斷告訴系統(tǒng)。中斷允許受到CPU開中斷和中斷源開中斷的兩級控制。89C51系列單片機至少有5個中斷源。89C51單片機的5個中斷源是：① 外部中斷請求0，由（）輸入；② 外部中斷請求1，由（）輸入；③ 片內(nèi)定時器/計數(shù)器0益處中斷請求；④ 片內(nèi)定時器/計數(shù)器1溢出中斷請求；⑤ 片內(nèi)串行口發(fā)送/接收中斷請求；為了了解每個中斷源是否產(chǎn)生了中斷請求，中斷系統(tǒng)應設(shè)置許多個中斷請求觸發(fā)器（標志位）實現(xiàn)記憶。1是下降沿觸發(fā)，0是電平觸發(fā)。TF0,TF1：定時器/計數(shù)器0、1溢出中斷請求標志。這個管理主要通過對特殊功能寄存器IE和IP的編程實現(xiàn)。1是中斷開，0是中斷關(guān)ET0,ET1：定時器/計數(shù)器0、1溢出中斷允許位。1是中斷開，0是中斷關(guān)ET2：定時器/計數(shù)器2溢出中斷位EA：CPU開/關(guān)中斷控制位。89C51單片機有兩個中斷優(yōu)先級：高優(yōu)先級和低優(yōu)先級。這可以實現(xiàn)兩級中斷嵌套。兩級中斷通過使用IP寄存器設(shè)置，相應的位置1，則優(yōu)先級高，0則優(yōu)先級低。PS：串行口中斷優(yōu)先級控制。這時若其中幾個中斷源同時產(chǎn)生中斷請求，則CPU按照片內(nèi)硬件優(yōu)先級鏈路的順序相應中斷，硬件優(yōu)先級由高到低的順序是：外部終端0，定時器/計數(shù)器0，外部中斷1，定時器/計數(shù)器1串行口中斷。阻止條件如下：① CPU正在處理同級或更高級的中斷；② 現(xiàn)行機器周期不是所執(zhí)行指令的最后一個機器周期；③ 正在執(zhí)行的是RETI或者是訪問IE或IP的指令；CPU在中斷響應之后完成如下操作：① 硬件清除相應的中斷標志位；② 執(zhí)行一條硬件子程序，保護斷點，并轉(zhuǎn)向中斷服務程序入口。89C51的CPU在相應中斷請求時，由硬件電路自動形成轉(zhuǎn)向與該中斷源對應的中斷的服務程序入口地址。各中斷源的中斷服務程序入口地址如下：表4 中斷源的中斷服務程序入口地址編號中斷源入口地址0外部終端00003H1定時器/計數(shù)器0000BH2外部終端10013H3定時器/計數(shù)器1001BH4串行口中斷0023H各中斷服務程序入口地址僅隔8個字節(jié)，編譯器在這些地址放入無條件轉(zhuǎn)移指令，跳到服務程序的實際地址。當向量中斷發(fā)生時，硬件禁止所有中斷。中斷服務程序的不同分支取決于中斷源。標志會引起立即地重復中斷。不是RET。因而，沒必要在正常使用中斷時復位EA，只要在程序初始化時開中斷一次就可以了。8952有三個定時器/計數(shù)器，其中連個基本定時器/計數(shù)器是定時器/計數(shù)器0和定時器/計數(shù)器1。若是計數(shù)內(nèi)部晶振驅(qū)動時鐘，則它是定時器；若是計數(shù)89C51的輸入引腳的脈沖信號，則它是計數(shù)器。定時器實際上也是工作在技術(shù)方式下的，只不過對固定頻率的脈沖計數(shù)；由于脈沖周期固定，由計數(shù)值可以計算出時間，有定時功能。晶振為6MHz，計數(shù)頻率=500KHz，每2uS計數(shù)加一。當T0或T1腳上負跳變需2個機器周期，即24個振蕩周期。當晶振為12MHz時，最高技術(shù)頻率為500KHz，高于此頻率將計數(shù)出錯。在特殊功能寄存器中，對應T/C0為TH0和TL0；對應T/C1為TH1和TL1。1是啟動，0是停止TCON復位后清零，T/C需要受到軟件控制才能啟動計數(shù)；當計數(shù)計滿時，產(chǎn)生向高位的進位TF,即溢出中斷請求標志T/C的方式控制寄存器TMOD表6 T/C的方式控制寄存器TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0C/T：計數(shù)器或定時器選擇位。1時T/C的啟動控制受到雙重控制，即要求TR0/TR1和INT0/INT1同時為高；0時T/C的啟動僅受TR0/TR1控制。一般完成以下幾個步驟：l 確定T/C的工作方式