【正文】 統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運行監(jiān)視器（黑匣子）等都離不開單片機。 綜合所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。第三章 芯片簡介 MSC51芯片簡介MCS51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)8051是MCS51系列單片機的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機型進行系統(tǒng)的講解。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)：8051內(nèi)部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。定時/計數(shù)器(ROM)：8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。全雙工串行口：8051內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。時鐘電路：8051內(nèi)置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。INTEL的MCS51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。圖2MCS51的引腳說明：MCS51系列單片機中的8038051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，右圖是它們的引腳配置，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復(fù)用。引腳的功能加以說明：如圖3 圖3Pin9:RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8051通電，時鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。RESET由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。8051的復(fù)位方式可以是自動復(fù)位，也可以是手動復(fù)位，見下圖4。 圖4Pin30:ALE/當(dāng)訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個特點，當(dāng)訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。如EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。在編程時，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成4位的端口，每個端口包含一個4位鎖存器。8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明:8255有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是C口按位置位／復(fù)位控制字。方式控制字格式說明如表1： D7D6D5D4D3D2D1D0 表1D7：設(shè)定工作方式標志，1有效。適用于三個端口中的任何一個。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。這時A口或B口的8位外設(shè)線用作輸入或輸出，C口的4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。只有A口具備雙向總線方式，8位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時C口的5條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 1Q8Q為8個輸出端。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計東西、南北兩干道交于一個十字路口，各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈，指揮車輛和行人安全通行。黃燈亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換，且黃燈燃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時間。東西道紅燈亮黃燈亮綠燈亮黃燈亮……南北道綠燈亮黃燈亮紅燈亮黃燈亮……60S5S80S5S……表2表2說明： （1）當(dāng)東西方向為紅燈，此道車輛禁止通行，東西道行人可通過；南北道為綠燈，此道車輛通過，行人禁止通行。（2）黃燈閃爍5秒，警示車輛和行人紅、綠燈的狀態(tài)即將切換。時間為80秒。（4）這樣如上表的時間和紅、綠、黃出現(xiàn)的順序依次出現(xiàn)這樣行人和車輛就能安全暢通的通行。4．2．1 系統(tǒng)總框圖如下：圖6 4．2．2 交通燈硬件線路圖 4．2．3 系統(tǒng)工作原理（1）開關(guān)鍵盤輸入交通燈初始時間，通過8051單片機P1輸入到系統(tǒng)。（3）8051通過 設(shè)置 各個信號等的燃亮?xí)r間、通過8031設(shè)置，綠、紅時間分別為60秒、80秒循環(huán)由8051的 P0口向8255的數(shù)據(jù)口輸出。（5）紅燈倒計時時間，當(dāng)有車輛闖紅燈時，啟動蜂鳴器進行報警，3S后然后恢復(fù)正常。（7）綠燈時間倒計時完畢，重新循環(huán)。 計數(shù)器初值計算 定時器工作時必須給計數(shù)器送計數(shù)器初值，這個值是送到TH和TL中的。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為C和計數(shù)初值設(shè)定為TC 可得到如下計算通式： TC=MC式中，M為計數(shù)器摸值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。在中斷服務(wù)子程序中，CPU先使軟件計數(shù)器減１，然后判斷它是否為零。 相應(yīng)程序代碼（１）主程序 定時器需定時50毫秒，故T0工作于方式１。 令T0為定時器方式１ MOV TH0, 3CH 。 MOV IE, 82H 。軟件計數(shù)器賦初值LOOP:SJMP ；等待中斷（２）中斷服務(wù)子程序 ORG 000BH AJMP BRTO ORG 00BH BRTO:DJNZ R0，NEXTAJMP TIME 。重裝入定時器初值 MOV TL0, BOH。機器周期與主頻有關(guān)，機器周期是主頻的12倍，所以一個機器周期的時間為12*（1/6M）=2us。 具體的延時程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RET DELAY1:MOV R6,0 延時125ms 子程序 MOV R5,0DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV Rn，DATA 字節(jié)數(shù)數(shù)為2 機器周期數(shù)為1所以此指令的執(zhí)行時間為2ms DELAY1 為一個雙重循壞 循環(huán)次數(shù)為256*256=65536 所以延時時間=65536*2=131072us 約為125us DELAY R4設(shè)置的初值為8 主延時程序循環(huán)8次，所以125us*8= 1秒 由于單片機的運行速度很快其他的指令執(zhí)行時間可以忽略不計。因此，8031通常需要擴展。 擴展的方法有兩種：（1）借用外部RAM地址來擴展I/O端口；（2）采用I/O接口新片來擴充。：當(dāng)定時器定時為1秒，時程序跳轉(zhuǎn)到時間顯示及信號燈顯示子程序，它將依次顯示信號燈時間 ，同時一直顯示信號燈的顏色，這時在返回定時子程序定時一秒，在顯示黃燈的下一個時間，這樣依次把所有的燈色的時間顯示完后在重新給時間計數(shù)器賦初值 ，重新進入循環(huán)。 8255輸出信號與數(shù)碼管的連接： LED 燈的顯示原理:通過同名管腳上所加電平的高低來控制發(fā)光二極管是否點量而顯示不同的字形如 SP，g,f,e,d,c,b,a 管角上加上７ＦＨ所以?。樱猩蠟椋胺涣疗溆酁椋裕裕谈唠娖?，全亮則顯示為８采用共陰級連接:其中 PC0\PB0a,PC1\PB1b, PC2\PB2c,PC3\PB3d,PC4\PB4e, PC5\PB5f,PC6\PB6gPC7\PB7 SP接地顯示數(shù)值dop g f e d c b a 驅(qū)動代碼（16進制）00 0 1 1 1 1 1 1 3FH1 0 0 0 0 0 1 1 006H2 0 1 0 1 1 0 1 15BH3 0 1 0 0 1 1 1 14FH4 0 1 1 0 0 1 1 066H5 0 1 1 0 1 1 0 06DH6 0 1 1 1 1 1 0 07DH7 0 0 0 0 0 1 1 107H8 0 1 1 1 1 1 1 17FH 表 3 驅(qū)動代碼表 8255與8051的連接：用8051的P0 口的 連接8255的片選信號cs 我們用8031的地址采用全譯碼方式， =0 時片選有效， 其他無效， 用于選擇8255端口 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A01 X X X X X 0 0 00H為8255 的PA口1 X X X X X 0 1 01H 為8255的PB口1 X X X X X 1 0 02H 為8255的PC口1 X X X X X 1 1 03H 為8255的控制口由于8051是分時對8255和儲存器進行訪問所以8051的P0口不會發(fā)生沖突 程序設(shè)計開始初始化等待鍵盤事件顯示程序處理鍵盤事件處理 圖8 圖9 程序流程圖 程序源代碼 ORG 0000H 。跳轉(zhuǎn)到主程序的開始處 ORG 0003H 。定時器0的中斷程序入口地址 LJMP T0_INT 。外部中斷1的中斷程序入口地址 MAIN : MOV SP,50H MOV IE,8EH 。設(shè)置T1為計數(shù)方式,T0為定時方式，且都工作于模式1 MOV TH1,00H 。啟動T1計時器 SETB EX1 。選擇邊沿觸發(fā)方式 MOV DPTR ,0003H MOV A, 80H 。判斷是否要設(shè)定東西方向紅綠燈時間的初值， 則跳轉(zhuǎn) MOV A,P1 JB ,RED 。R0清零 MOV R0,A 。 MOV R7,00H 。存入東西方向紅燈初始時間 MOV R3,A LCALL DISP1 LCALL DELAY AJMP AGAIN。啟動T0計時器 MOV 76H,R7 。東西方向禁止，南北方向通行 MOV R3,A MOV DPTR,0000H 。比較R3中的值是否為0，不為0轉(zhuǎn)到當(dāng)前指令處執(zhí)行。置8255A口，東西，南北方向黃燈亮 MOV A,0D4H MOVX DPTR,AN11: MOV R4,00HN12: CJNE R4,7DH,$ 。 置8255A口，南北方向黃燈滅 MOV A,0DDH MOVX DPTR,AN14: MOV R4,00H CJNE R4,7DH,$ 。閃爍時間達5秒則退出。東西通行，南北禁止 MOV R3,A MOV DPTR,0000H 。黃燈閃爍5秒程序N3: MOV R3,05H MOV DPTR,0000H 。N32: MOV DPTR,0000H 。 CJNE R3,00H,N3 。闖紅燈報警程序B0: MOV R2,03H 。若倒計時完畢，不再報警 CLR 。判斷3秒是否結(jié)束 SJMP N02。給定時器T0送定時10ms的初值 MOV TH0,0F1H INC R4 INC R5 CJNE R5,0FAH,T01 。R5清零 DEC R3 。報警初值減一T01: ACALL DISP 。中斷返回。