【正文】 的速度匹配和增強他的負(fù)載能力。每個端口內(nèi)部都有一個八位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個八位數(shù)據(jù)輸入緩沖器。寫端口就是輸出數(shù)據(jù)，是把累加器 A 或其他寄存器中數(shù)據(jù)傳送到端口鎖存 器中，然后由端口自動從端口引腳線上輸出，讀端口是把端口鎖存器中輸出數(shù)據(jù)讀到 CPU 的累加器。 （ 2） 串行 I/O 端口 8051 有一個全雙工的可編程串行 I/O 端口。 8051 串行發(fā)送和串行接收利用了 P3 口的第二功能，即 引腳作為串行數(shù)據(jù)的發(fā) 送線 Txd 和 引腳作為串行數(shù)據(jù)的接收線 Rxd。 外部 ROM 片內(nèi) ROM EA=1 片 外 ROM EA=0 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 四 定時器 /計數(shù)器 8051 內(nèi)部有兩個 16 位可編程的定時器 /計數(shù)器，命名為 T0 和 T1，都由兩個 8位寄存器 TH 和 TL 拼裝而成。 在定時模式下， T0、T1 的計數(shù)脈沖可以有單片機時鐘脈經(jīng) 12 分頻后提供，故定時時間和單片機時 鐘頻率有關(guān)。 五 中斷系統(tǒng) 中斷是指 CPU 暫停原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備服務(wù)（執(zhí)行中斷服務(wù)程序），并在服務(wù)完后回到原程序執(zhí)行的過程。 8051 有三個內(nèi)部中斷源和兩個外部中斷源內(nèi)部中斷源是指兩個定時器 /計數(shù)器中斷源和一個串行口中斷源，串行口中斷源是在串行口每發(fā)送完一個八位二進制數(shù)據(jù)或接受到一組輸入數(shù)據(jù)八位后自動向中斷系統(tǒng)提出的。 MCS51 單片機引腳功能及其連接 一 MCS51 單片機引腳功能 引腳如圖 34 所示 圖 34 單片機引腳圖 （ 一 ）端口線（ 4*8=32 條） 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 1. P0 口（ —）： 功能 a：不帶片外存儲器， P0 可以作為通用 I/O 口使用， — 用于傳送 CPU的輸入 /輸出數(shù)據(jù)，此時，輸入緩沖、輸出鎖存，不須外接專用鎖存器。 口（ —）： 通用 I/O 口，用于傳送 CPU 的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 功能 b：與 P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數(shù)據(jù)。 功能 b：控制功能端如下表： ???? RXD ???? (串行口輸入 ) ???? TXD ???? (串行口輸出 ) ???? INT0 ???? (外部中斷 0 輸入 ) ???? INT1 ???? (外部中斷 1 輸入 ) ???? T0 ???? (定時＼計數(shù)器 0 的外部輸入 ) ???? T1 ???? (定時＼計數(shù)器 1 的外部輸入 ) ???? WR ???? (片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通 ) ???? RD ???? (片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ) （二）電源線（ 2 條） Vcc為 +5V 電源線， Vss為接地線。在訪問片外存儲器是， 8051CPU 在 — 引腳線上輸出片外存儲器低 8 位地址的同時還在 ALE/PROG 線上輸出一個高電位脈沖，用于把這個片外存儲器第 8 位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，一邊空出 — 引腳線去傳送隨后而來的片外存儲器武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 讀寫數(shù)據(jù)。 2. EA/VPP：允許訪問片外存儲器 /編程電源線。 4. RST/VPD：復(fù)位 /備用電源線，可以使 8051 處于復(fù)位工作狀態(tài)。如圖 35 所示 二 單片機地址輸入的連接方式 由于單片機的 P2 口和 P0 口具有第二功能（即分別輸入高低地址），故運用此功能來確定從機的地址，在地址開關(guān)與單片機之間還需要添加 74LS244 進行緩沖 具體連接如圖 36 所示 ： 圖 35 單片機 3 個控制端的常用連接方法和 參數(shù) 8051 PSEN 74LS244 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 圖 36 單片機地址控制圖 MCS51 中斷系統(tǒng) 中斷是指計算機暫時停止原程序執(zhí)行轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備服務(wù)，并在服務(wù)完后自動返回原程序執(zhí)行的過程?！薄爸袛嗾埱蟆蓖ǔＪ且环N電信號， CPU 一旦對這個電信號進行檢測和響應(yīng)便可自動轉(zhuǎn)入該中斷源的中斷服務(wù)程序執(zhí)行，并在執(zhí)行完后自動返回原程序繼續(xù)執(zhí)行，并且中斷源不同中斷服務(wù)程序的功能也不同。而本項目中使用的是串行口中斷源。 一 串行通信基礎(chǔ) （一） 異步通信中的字符幀 字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位等四部分組成。兩相鄰字符幀之間可以無空閑位，也可以由若干空閑位，自行定義。而實際的字符傳輸速率是以幀 /秒來衡量。 ： A、 B 兩站間有兩個獨立的通信回路，兩站都可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，其兩站間至少需要三條傳輸線：一條用于發(fā)送，一條用于接收和一條用于信號地。其位格式為 圖 38 所示 ： SM0 SM1 相應(yīng)工作方式 說 明 所用波特率 0 0 方式 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 方式 1 10 位異步收發(fā) 由定時器控制 1 0 方式 2 11 位異步收發(fā) fosc/32 或 fosc/64 1 1 方式 3 11 位異步收發(fā) 由定時器控制 圖 38 特殊功能寄存器 SCON 其中 fosc 為晶振頻率 SM2：多機通訊控制位。在方式 1 中，當(dāng)0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0/1 1 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ SM2） =1 則只有接收到有效停止位 時， RI 才置 1。 REN：接收允許控制位。 TB8: 是要發(fā)送數(shù)據(jù)的第 9 位。例如，可約定作為奇偶校驗位，或在多機通訊中作為區(qū)別地址幀或數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志位。在方式 0 中不使用 RB8。在方式 2 或方式 3 中， RB8 為接收到的第 9 位數(shù)據(jù)。在方式 0 中，第 8 位發(fā)送結(jié)束時，由硬件置位。 TI 置位既表示一幀信息發(fā)送結(jié)束，同時也是申請中斷，可根據(jù)需要，用軟件查詢的方法獲得數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢的信息，或用中斷的方式來發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。 RI：接收中斷標(biāo)志位。在其它方式中，在接收到停止位的中間時刻由硬件置位（例外情況見于 SM2 的說明）。 RI 也必須用軟件清 0。 在串行口發(fā)送時，“ SBUF（發(fā)送）”相當(dāng)于一個并入串出的移位寄存器，由 MCS51的 內(nèi)部總線并行接收 8 位數(shù)據(jù)，并從 TxD 線串行輸出， 此時是在 TI=0 下進行的CPU 通過指令給 “ SBUF（發(fā)送）” 送出發(fā)送字符后， RxD 線上即可發(fā)出 8 位數(shù)據(jù)，8 位數(shù)據(jù)發(fā)送完后 TI 由硬件置位，并可向 CPU 請求中斷， CPU 響應(yīng)中斷后先用軟件使 TI 清零 ，然后再給 “ SBUF（發(fā)送）” 送下一幀的數(shù)據(jù)。 2. 方式 1 在 方式 1 下，串行口設(shè)定為 10 位異步通信方式，字符幀中除 8 位數(shù)據(jù)外，還武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 可有一位起始位和一位停止位。 TI 也由硬件在發(fā)送停止位時置位，并由軟件將它復(fù)位。 3. 方式 2 和方式 3 方式 2 和方式 3 都是 11 位異步收發(fā)。 方式 2 和方式 3 的發(fā)送過程 和接收過程 類似于方式 1，只是在發(fā)送數(shù)據(jù)第 9 位時，將之預(yù)先裝入 SCON 的 TB8 中，而第 9 位可由用戶自定義。 方式 2 和方式 3 的接收過程也和方式 1 類似。 因此， 方式 2 和方式 3 時必須滿足接收有效字符的條件變?yōu)椋?RI=0 和 SM2=0 或者收到的第 9 位為 1，只有上述條件同時滿足時接 收到的字符才能送入 SBUF，第 9 位數(shù)據(jù)位才能裝入 RB8 中，并使 RI=1。串行口工作在方式 方式 方式 3 時，若 SMOD=1，武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 則波特率提高一倍；若 SMOD=0，則波特率不提高一倍。通信波特率的選用，不僅和所選通信設(shè)備、傳輸距離有關(guān)，還受傳輸線狀況所制約。因此，波特率是固定的，為振蕩頻率的 1/12，不受 PCON 寄存器中 SMOD 的影響。相應(yīng)公式為： 波特率 =（ 2SMOD/32） *定時器 T1 溢出率 （式 ） 定時器 T1 溢出率 =（ fosc/12） * [1/（ 2k 初值） ] （式 ） 實際上定時器 T1 通常采用方式 2，因為定時器 T1 在方式 2 下工作， TH1 和 TL1分別設(shè)定為兩個 8 位重裝計數(shù)器 。 圖 311 發(fā)送接收時序圖 串行接口及其 電平 轉(zhuǎn)換電路 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 串行接口 RS232 結(jié)構(gòu)與 引腳 功能 RS232 是個人計算機上的 通信接口 之一，由 電子工業(yè)協(xié) 會 (Electronic Industries Association， EIA) 所制定的異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。（這里我們運用 DB9，其針孔意義如圖 313 所示 ） 在多數(shù)情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。 RS232 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動器允許有 2500pF 的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用 150pF/m 的通信電纜時，最大通信距離為 15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。 同時 RS232 是點對點（即只用一對收、發(fā)設(shè)備）的通信，因此 PC 機無法直接對多個下位機進行遠距離通信。 在 TxD 和 RxD 上： 邏輯 1： 3V ～ 15V 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 邏輯 0： +3V～ +15V 發(fā)送數(shù) 據(jù) (TxD)—— 通過 TxD 終端將串 行數(shù)據(jù)發(fā)送 到 MODEM，(DTE→DCE) 。 以上規(guī)定說明了 RS232 標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。 也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于 3V 時，電路可以有效地檢查出來，介于 3～ +3V 之間的電壓無意義，低于 15V 或高于 +15V 的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實際工作時，應(yīng)保證電平在 177。 RS232 與 TTL 轉(zhuǎn)換： RS232 是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與 TTL 以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。實現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。 RS485 接口的通信原理 圖 314 MAX485 引腳圖 在圖 314 中顯示出了 RS485 的引腳圖。 RS485 有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實現(xiàn)點對點的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接 32 個結(jié)點。很多情況下，連接 RS485 通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的 “A”、 “B”端連接起來。接口信號電平比 RS232C降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與 TTL 電平兼容，可方便與 TTL 電路連接。 4. RS485 最大的通信距離約為 1219M，最大傳輸速率為 10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在 100Kb/S 的傳輸速率下，才可以達到最大的通信距離，如果需傳輸更長的距離，需要加 485 中繼器。 因 RS485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點就使其成為首選的串行接口。 MAX3162E 電平轉(zhuǎn)換芯片 由于 PC 機默認(rèn)的只帶有 RS232 接口，有 一 種方法可以得到 PC 上位機的 RS485 電路 即 通過 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換 芯片 將 PC 機串口 RS232 信號轉(zhuǎn)RS485 RS485 RS485 從單片 機 1 從單片 機 2 從單片 機 32 主單片機機 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 316 RS232/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換接口電路 換成 RS485 信號， 即 采用 MAXIM 公司生產(chǎn)的 MAX3162E 協(xié)議轉(zhuǎn)換接口芯片，實現(xiàn) RS232 與 RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換的接口電路。 使能端無效時， 6 腳、 7 腳呈高阻態(tài)）；⑷一路 RS485 差分信號到 TTL 邏輯電壓信號的轉(zhuǎn)換（ 17 腳、 18 腳－ 11 腳， 12 腳為使能端。在 圖 2 中利用了 RS232 的 RTS 信號 來 控制總線的方向 。 Protel DXP 2020 原理圖設(shè)計 Protel 2020 的基本操作 一 設(shè)置文檔選項 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 在繪制原理圖之前，應(yīng)該設(shè)置圖紙的相關(guān)參數(shù) ，包括圖紙方向、圖紙尺寸，邊框