【正文】 ★ 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性和抗干擾能力。 ★ 制功能強(qiáng)。單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于 4 同一檔次的微機(jī)。 ★ 外部總線增加了 I2C（ InterIntegrated Circuit）及 SPI(Serial Peripheral Interface)等串行總線方式，進(jìn)一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。 由于單片機(jī)具有顯著的優(yōu) 點(diǎn)，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人 類生活的得力助手。 ★ 單片機(jī)在智能儀表中的應(yīng)用 。 ★ 單片機(jī)在實(shí)時控制中的應(yīng)用 。 ★ 單片機(jī)在人類生活中的應(yīng)用 。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)了。 此外 ,單片機(jī)成本低、集成度高、控制功能多 ,可靈活地組裝成各種智能控制裝置 ,并能有針對性設(shè)計(jì)成專用系統(tǒng) ,解決從簡單到復(fù)雜的各種需要 ,實(shí)現(xiàn)最佳的性價(jià)比。如數(shù)控機(jī)床就是典型實(shí)例。目前，至少有 50個系列 400余種機(jī)型，性能和結(jié)構(gòu)各不相同 ,INTEL、 MOTOROLA、 ZILCG等公司都有系列單片微型計(jì)算機(jī)。 5. AT89C51 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能的 CMOS8 位單片機(jī)片內(nèi) 4Kbytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 128bytes的隨機(jī)存儲器（ RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器（ CPU）和 Flash存儲單元，功能強(qiáng)大。 AT89C51 功能特性描述： AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲器，128 字節(jié) 內(nèi)部 RAM， 32 個 I/O 口線，兩個 16 位定時 /計(jì)數(shù)器，一個 5 向量中斷結(jié)構(gòu)，一 5 個全雙工串行通信口，片內(nèi)震蕩器及時鐘電路?？臻e方式停止 CPU的工作，但允許 RAM，定時 /計(jì)數(shù)器，竄行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 AT89C51引腳功能說明： Vcc：電源電壓 。 P0口： PO口是一組 8位漏極開路行雙向 I/O 口，也既地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P1 口： P1 口是一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸入緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。作輸入口時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外 部信號拉低時輸出一個電流 I。 P2 口： P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸入緩沖極可以驅(qū)動（輸入或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。在訪問外部存儲器或 1位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVXDPTR指令）時， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 Flash 編程或校驗(yàn)時， P2 亦接收高地址和其他控制信號。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出端口。P3口除可作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如 圖 1所示 。 RST：復(fù)位輸出。 ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)，即使不訪問外部字節(jié)， ALE 仍時鐘震蕩頻率的 1/6 輸出固 6 定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘脈沖或用于定時目的。對 Flash 存儲器編程期間，該引腳還要輸入編程脈沖 PROG。該位置位后，只有一條 MOVX 和 MOVC指令可激活。 圖 1 AT89C51 方框圖 PSEN：程序存入允許（ PSEN）輸出的是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng) AT89C51由外部程序取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，既輸出兩個脈沖。 EA/VPP：外部訪問允許。要注意的是：如果加密位 LB1 被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖 7 存 EA端狀態(tài)。 XTAL1：震蕩器反向放大器及內(nèi)部時鐘的輸入端 。 時鐘震蕩器： AT89C51 中有一個構(gòu)成內(nèi)部震蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體（或陶瓷震蕩器） 及電容C C2 接在放大器的震蕩回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。10pF ，而如果使用陶瓷諧振器建議選擇 40pF177。 用戶還可以采用外部時鐘，采用外部時鐘如圖所示。 由于外部時鐘信號是通過一個 2分頻的觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的所以外部 時鐘的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)的時間和最大低電平持續(xù)的時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。 表 1 AT89C51 寄存器 寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCOM 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TLO 00H SP 07H TH1 00H0 DPTR 0000H TH1 00H P1— P3 0FFH SCON 00H IP xxx00000 SBUF 不定 IE 0xxx00000 PCON 0xxx00000 ★ Flash 閃速存 儲器的編程： AT89C51 單片機(jī)內(nèi)部有 4K 字節(jié)的 Flash PEROM，這個Flash存儲存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（既所有存儲單元的內(nèi)容均為 FFH），用戶隨時可對其進(jìn)行編程。低電壓編程模式，適用與用戶在線編程系統(tǒng)。 8 ★ 編程方法：編程前需設(shè)置好地址、數(shù)據(jù)及控制信號，編程單元的地址就、加在 P1口和 P2 口的 — （ 11 位地址范圍為 0000H— 0FFFH），數(shù)據(jù)從 P0 口輸入，引腳、 、 。在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。在高電壓編程時，將 EA/Vpp 端加上 +1V編程電壓。 ★ AT89C51控制信號 ： RST/VPD（ 9腳）復(fù)位信 號時鐘電路工作后，在引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部進(jìn)行初始復(fù)位，復(fù)位后片內(nèi)存儲器的狀態(tài)如表所示，P1— P3口輸出高電平，初始值 07H寫入堆棧指針 SP、清 0程序計(jì)數(shù)器 PC和其余特殊功能寄存器，但始終不影響片內(nèi) RAM狀態(tài)，只要該引腳保持高電平， 89C51 將循環(huán)復(fù)位，RAT/VPD 從高電平到低電平單片機(jī)將從 0 號單元開始執(zhí)行程序，另外該引腳還具有復(fù)用功能，只要將 VPD 接 +5V 備用電源，一旦 Vcc 電位突然降低或斷電，能保護(hù)片內(nèi) RAM 中的信息不丟失，恢復(fù)電后能正常工作。 手動開關(guān)未按下之前，電容正極處于家電狀態(tài)，當(dāng)按鍵按下去后， VCC與 GND 導(dǎo)通，電容放電，從而實(shí)現(xiàn)放電。 圖 2 手動開關(guān) （四） 單片機(jī)的串行接口 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個 全雙工的串行接收和發(fā)射緩沖器（ SBUFF），這兩個在物理上獨(dú)立的接收發(fā)射器，即可以接收也可以發(fā)射數(shù)據(jù)，但接收緩沖器只可以讀出不能寫入，而發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出，它們的地址是 99H。如果在串行口 的輸入輸出引腳上加上電平轉(zhuǎn)換器，就可以方便的構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 接口。 數(shù)據(jù)通信的傳輸方式：常用于數(shù)據(jù)通信的傳輸方式有單工、半雙工、 全雙工和多 工方式。因?yàn)檫@種傳輸方式的用途有限，常用于串行口的打印數(shù)據(jù)傳輸與簡單系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)采集。 ★ 多工方式：以上三種傳輸方式都是同一線路傳輸一種頻率信號，為了充分的利用線路資源，可通過使用多路復(fù)用器或多路集線器，采用頻分、時分、或碼分復(fù)用技 術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)在同一線路上資源共享功能，我們稱之為多工傳輸方式。 （ 1） 串行口和控制寄存器 。 SBUF為串行口的收發(fā)緩沖器，它是一個可尋址的專用寄存器，其中包含了接收器和發(fā)射器寄存器，可以實(shí)現(xiàn)全雙工通信。 MCS51的串行數(shù)據(jù)傳輸很簡單，只要向緩沖器寫入數(shù)據(jù)就可發(fā)送數(shù)據(jù)。 此外，接收緩沖器前還加上一級輸入移位寄 存器， MCS51這種結(jié)構(gòu)的目的在于接收數(shù)據(jù)時避免發(fā)生重疊現(xiàn)象，文獻(xiàn)稱這種結(jié)構(gòu)為雙緩沖結(jié)構(gòu)。 （ 2） 串行通信寄存器 。 表 2 AT89C51 寄存器 SCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 10 （ 3） 我們對個控制位功能介紹如下 方案一： SM0、 SM1：串行口工作方式控制位 。 多機(jī)通信是工作方式 2和方式 3， SM2 位主要用于方式 2和方式 3。當(dāng) SM2=0時，只有在接收到有效停止位時才啟動 RI，若沒接收到有效停止 位，則 RI清 “0” 。 REN：允許接收控制位。 TB8：在方式 3和方式 3中要發(fā)送的第 9 位數(shù)據(jù)，需要時用軟件置位和清零。在方式 1時，如 SM2=0， RB8接收到的停止位。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。必須由軟件清 “0” 。由硬件在方式 0串行發(fā)射第 8位結(jié)束時置 “ 1” 。 表 3 特殊功能 寄存器 PCON PCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 SMOD GF4 GF3 GF2 GF1 GF0 PD IDL 在 CHMOS型單片機(jī)中，除 SMOD位外其它位均為虛設(shè)的， SMOD是串行波特率倍增位，當(dāng) SMOD=1 時串行口波特率加倍，系統(tǒng)復(fù)位默認(rèn)為 SMOD=0。 ES 為串行中斷允許控制位， ES=1 允許串行中斷， ES=0，禁止串行中斷。串行口定義為方式 1時傳送 1幀數(shù)據(jù)為 10位，其中 1位起始地址、8位數(shù)據(jù)位（先低位后高位）、 1位停止位方式 1的波特率可變 。 表 4 中斷允許寄存器 符號 EA EB EC ES ET1 EX1 ETO EX0 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A8H A8H 11 二 、 軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)整過程 （一） 程序流程圖 程序流程圖是編寫軟件的重要前提，它 是在圖表上直觀的體現(xiàn)擬設(shè)計(jì)的目的及過程。 圖 3 發(fā)射接口流程圖 三、 通信協(xié)議 通信協(xié)議是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間通信不可缺少的部分，包括下面幾方面的設(shè)置 。根據(jù)我們所做的內(nèi)容，我們采用了串行工作方式 1， REN 設(shè)置為 “1” （允許接收），綜上所述我們設(shè) SCON的初始值為 50H。 GATE：表示 0 不參與控制 。 M1MO：選定定時器 1工作方式 2。 如表 5所示 。 （四） 發(fā)射程序 發(fā)射程序 圖較為復(fù)雜，對于有關(guān) 發(fā)射程序 圖 請參考 附錄 2。畢業(yè)設(shè)計(jì)完成了，達(dá)到了預(yù)期的目的。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對單片機(jī)有了更深的認(rèn)識，從理論和實(shí)踐上都得到了很大 的 提高，所以這次任務(wù)的完成是我學(xué)到了很多東西。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中，學(xué)到了單片機(jī) AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理，了解了時鐘電路和控制電路的 工作原理，還有共陽極數(shù)碼管的工作原理，鞏固了匯編語言的使用能力，提高了自己動手的能力，學(xué)到了很多經(jīng)驗(yàn)，并且提高了自己分析問題的能力和創(chuàng)新能力，得到了理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會，做出了成果。 在一開始接觸這個題目的時候，真的很茫然，不知道從哪開始下手，不知道單片機(jī)串行發(fā)射接口是干什么的？怎么才能做出來？用什么做？這些問題一個都不知道。自己就開始找資料，了解單片機(jī)89C5數(shù) 碼顯示管的有關(guān)知識，學(xué)習(xí)時鐘電路、控制電路的設(shè)計(jì)原理，看不懂的時候就去問老師、同學(xué)。 因?yàn)榈谝淮卧O(shè)計(jì)電路，因此就多買了一些元件，這就保證了后面因?yàn)楹附渝e誤替換的元器件。 但接下來的檢測可就費(fèi)了不少勁，因?yàn)檫@次用的實(shí)驗(yàn)板與上次電裝實(shí)習(xí)用的電路板有很大不同，元器件要用導(dǎo)線一個個連接起來，這就要求開始的布線要 合理，因?yàn)闆]有這方面的經(jīng)驗(yàn)，所以沒太注意，結(jié)果導(dǎo)致后來的連線比較混亂，為后面的檢查帶來了不少麻煩。在解決完所有問題后，自己又一種成功感，還在想，要是沒有這些錯誤，就不會學(xué)會這么多檢測電路的方法，而且對自己所做的電路有了進(jìn)一步的了解。 檢測發(fā)現(xiàn)了不少問題，