【正文】 MOV A，DPTR MOV 30H．A MOV A，00H ；啟動0809對IN0轉(zhuǎn)換 MOVXDPTR，A RET單片機(jī)微型計算機(jī)是微型計算機(jī)的一個重要分支，是頗具生命力的機(jī)種。 通常，單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)總包含有計算機(jī)的基本功能部件：中央處理器、存儲器和I／O接口電路等。 單片機(jī)經(jīng)過l、3代的發(fā)展，目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的CPU功能在增強(qiáng)，內(nèi)部資源在增多，外角的多功能化，以及低壓功耗。 (2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 MCS一5 1芯片內(nèi)部采用模塊結(jié)構(gòu)，增加或更新一個模塊，就能得到指令系統(tǒng)和引腳兼容的新產(chǎn)品。 (4)可靠性高 MCS．51單片機(jī)的總線大多采用3總線而不易受干擾，而且MCS．51應(yīng)用系統(tǒng)體積小，容昴采取屏蔽等措施，適用范圍寬，在各種環(huán)境下都能可靠工作。 (6)容易產(chǎn)品化 MCS．5l由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)具有體積小，可靠性高，功能強(qiáng)價格低等特點，因此很容易形成產(chǎn)品，可以把它裝入各種儀器，儀表及控制裝置中。MCS．51系列單片機(jī)主要有803805l、8751等多種型號。 8031內(nèi)部包含一個微處理器，128個字節(jié)RAM，4KB字節(jié)ROM，21個特殊功能寄存器，4個8位并行口，一個全雙工串行口，兩個16位的定時器 ／計數(shù)器。 803l是MCS一51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng) 的講解。 中央處理器(CPU)是整個單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成數(shù)據(jù)存儲器(RAM)。 8031共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。8031有兩個16位可編程定時／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。8031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，也可以同步移位器使用。8031內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時序，但803 1單片機(jī)需外置振蕩電容。INTEL的MCS一51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS．96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 圖3．2 MCS．5l系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 由如下功能部件組成 (1)微處理器(CPU)； (2)數(shù)據(jù)存儲器（RAM)； (3)程序存儲器（ROM/EPROM），8031沒有此插件； (4)4個8淵亍I／0I1(P0口、Pl口、P2 L]、P3口)： (5)1個串行口； (6)2個16位競爭士器／計數(shù)強(qiáng) (7)中斷系統(tǒng) (8)特殊功能害Fi與．器(SFR) MCS．51系列單片機(jī)中的803805l及875l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32個I／0口，中斷口線與P3口線復(fù)用。 Pin9：RESE/ Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng)8031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。此外，RESET／Vpd還是Vet掉電期間，此引腳可以接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。而訪問內(nèi)部程序存儲器時，ALE端將有一個1／6位的時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。如果單片機(jī)是EPROM，在編程其間，PROG將用于輸入編程脈沖。 Pin31：EA／Vpp程序存儲器的內(nèi)外部選通線，8051和807l單片機(jī)，內(nèi)置有4kB的程序存儲器，當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內(nèi)部程序存儲器超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。顯然，對內(nèi)部無程序存儲器的803l，EA端必須接地。 3．3．2外部程序存儲器2764 由于803l單片機(jī)內(nèi)部無程序存儲器，所以必須擴(kuò)展外部程序存儲器，用 來存放程序表格常數(shù)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，大容量存儲芯片的產(chǎn)量劇增，售價不下降，致使一些小容量芯片價格高于大容量芯片，比如2712732價格較貴，且大容量存儲器性能價格比較明顯較高。2764為8KX8位容量的紫外線擦除可編程只讀存儲器，采用單+5v電源，工作電流75mA，維護(hù)電流位35mA，讀出時間最大為250ns，28腳雙列直插式封裝。CE/PGOEVppD7~D0讀入低高+5V程序讀出未選中高X+5V高阻編程+25V程序?qū)懭氤绦蛐Ｕ偷?25V程序讀出編程禁止低高+25V高阻3．3．3外部數(shù)據(jù)存儲器6264 該芯片具有功耗低的特點。引腳狀態(tài)如表3．2所示。為了將它們分離出來，以便同單片機(jī)機(jī)外的擴(kuò)展芯片正確連接，需要在單片機(jī)外部增加地址鎖存器。74LS373是一種帶有三態(tài)門的8D鎖存器，其引腳如圖3．4所示。當(dāng)訪信號為高電平時，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。當(dāng)該信號為低電平時，三態(tài)門打開，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。 圖3．4 74LS373封裝圖 OCCDQ011100X不變1XX高阻態(tài)表3．3 74LS373功能表 3．3．5地址譯碼器74LS 139 譯碼法就是使用譯碼器對MCS．5l的高位地址進(jìn)行譯碼，譯碼器的輸出作為存儲器芯片的片選信號。譯碼電路可以使用現(xiàn)有的譯碼器芯片。它們使用靈活，完全可以根據(jù)設(shè)計者的要求來組合譯碼，產(chǎn)生片選信號。 根據(jù)設(shè)計的需要，選擇譯碼芯片74LSl39。74LSl39真值表如表3．4所示： 圖3．5 74LSl39引腳圖 3．4顯示部分的設(shè)計 803l雖然有4個8位I／O端口，但真正能提供借用的只有Pl口，因為P2和P0口通常用于外部傳送地址和數(shù)據(jù)，P3口也有他的第二功能。由于我們用外輸出時間時，時間的個位，十位，信號燈的顯示都要用到一個I／O端口，顯然803l的端口是不夠，需要擴(kuò)展。 8255可編程并行接口芯片有三個輸入輸出端口，即A口、B口和C口，對應(yīng)于引腳PA7～PA0、PB7～PB0和PC7～PC0。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。它們分別與端口A／B配合使用，可以用作控制信號輸出或作為狀態(tài)信號輸入。方式控制字格式說明 D7：設(shè)定工作方式標(biāo)志，l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 121或B口的8位外設(shè)線用作輸入或輸出，C El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。 要使行人能看見信號燈的情況，必須把8255輸出的信號進(jìn)行放大，這里我們用vT為雙向晶閘管當(dāng)門極為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮；平時關(guān)斷，該支路指示燈滅。驅(qū)動代碼如表3．5所示。由于8031是分時對8255和存儲器進(jìn)行訪問所以8031的PO口不會發(fā)生沖突Ⅵ為雙向晶閘管，當(dāng)門極為高電平時晶閘管導(dǎo)通，該支路指示燈亮。3．5電源部分的設(shè)計 經(jīng)整流濾波后的輸出電壓，雖然脈動程度較小，但輸出電壓不穩(wěn)定，其原因首先是當(dāng)交流電源電壓波動時，輸出直流電壓隨之而波動，其次當(dāng)負(fù)載變化時，變壓器、整流電路等內(nèi)阻上壓降改變，輸出直流電壓也隨之改變，輸出直流電壓不穩(wěn)定對設(shè)備的工作是不利，因而必須采用穩(wěn)壓電路。其要求輸出電壓U=5v，因此選用兩個W7805集成穩(wěn)壓器。由W7805的性能參數(shù)表可知，它的最大輸出電流，而我們設(shè)計的輸出電流僅需lA因此能滿足要求。 整流電路輸出的電壓是單向脈動電壓，其中含有較大的脈動份量，因此必須在整流電路后加接濾波電路，是脈動電壓變成平滑的電壓，接近于理想的直流電壓。CCCC8是防震電容，使用集成穩(wěn)壓器時，提高電源穩(wěn)壓性能和減小輸出波紋，主要是集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路的調(diào)整作用，所以防震電容取值較小，一般取為0．1μF的電容即可。 同理，+12V電源如圖3．7所示。其中CC1 C1C15均為1000μF電容。 圖3．6 177。12V電源 3．6控制器的延時設(shè)計 3．6．1每秒鐘的設(shè)定 延時的方法有兩種，一種是利用MCS．51內(nèi)部定時器產(chǎn)生溢出中斷來確定1秒的時間，另一種是采用軟件延時的方法。兩種工作模式，計數(shù)器工作模式和定時器工作模式。結(jié)構(gòu)如圖3．8所示。 工作方式控制寄存器TMOD8位分為兩組，高4位控制Tl，低4位控制T0。 1：用外中斷引腳(INT0’或INTl‘)上的高電平來啟動定時器/計數(shù)器運(yùn)行。 0 1 方式l，16位定時器/計數(shù)器。 (3)C／T計數(shù)器模式和定時器模式選擇位 0：定時器模式。定時器／計數(shù)器控制寄存器TCON低4位與外部中斷有關(guān)。： 定時計數(shù)器的方式0結(jié)構(gòu)框圖方式0為13位的計數(shù)器，C/T位控制的電子開關(guān)決定了定時器/計數(shù)器 的工作模式。為l時電子開關(guān)打在下面，為計數(shù)器工作模式。5引腳上的外部輸入脈沖，當(dāng)引腳上發(fā)生負(fù)跳變時，計數(shù)器加l。為0時A點(見圖5—2)是否計數(shù)，僅取決于TRX的狀態(tài)。計數(shù)器是否計數(shù)是由TRX和INTX+二個條件來控制的。結(jié)構(gòu)圖如圖3．10所示。MMO=IO，等效框圖如圖3．11 所示。定時器/計數(shù)器的方式2工作過程如圖3．16所示(X=0，1)。精確的確定定時時間。增加一個附加的8位定時器/計數(shù)器，從而使MCS一51具有3個定時器／計數(shù)器。Tl方式3時相當(dāng)于TRI=0，停止計數(shù)(此時T1可用來作串行口波特率產(chǎn)生器)。TL0使用T0的狀態(tài)控制位C/T+、GATE、TRO、而TH0被固定為一個8位定時器(不能作外部計數(shù)模式)，并使用定時器T1的狀態(tài)控制位TRl和TFl，同時占用定時器Tl的中斷請求源TFl。他是以加法計數(shù)的，并能從全1到全0時自動產(chǎn)生溢出中斷請求。 3．6．3軟件延時 MCS．51的工作頻率為2．12MHz，我們選用的803l單片機(jī)的工作頻率為 6MHz。我們可以知道具體每條指令的周期數(shù)，這樣就可以通過指令的執(zhí)行條數(shù)來確定1秒的時間機(jī)器周期數(shù)為13．7看門狗技術(shù)和掉電保護(hù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用 由于單片機(jī)自身的抗干擾能力比較差，尤其在一些條件比較惡劣，噪聲大的場合，常會出現(xiàn)單片機(jī)因為受外界干擾而導(dǎo)致死機(jī)的現(xiàn)象，造成系統(tǒng)不能正常工作。 一個完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是一個軟、硬件的結(jié)合體，在系統(tǒng)正常工作時，會受到各種外界干擾因素的影響。因此單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)一定要考慮系統(tǒng)可靠性的設(shè)計，以滿足系統(tǒng)在現(xiàn)場苛刻環(huán)境下正常運(yùn)行。 在一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所謂的看門狗是指在系統(tǒng)設(shè)計中通過軟件方式在一定的周期內(nèi)監(jiān)控單片機(jī)或其他CPU的運(yùn)行情況。單片機(jī)系統(tǒng)中看門狗的設(shè)計一般采用硬件和軟件結(jié)合兩種方式。 使用看門狗首先在初始化程序中設(shè)置好定時器/計數(shù)器的方式控制寄存器(TMOD)和定時時間的初值，并開中斷。在定時器的中斷程序中設(shè)置一條無條件轉(zhuǎn)移指令，將程序計數(shù)器PC轉(zhuǎn)移到初始化程序的入口。當(dāng)然，如果片內(nèi) 的定時器/計數(shù)器被占用，就需要尋求其他的設(shè)計方式了。當(dāng)定時時間到時，發(fā)出溢出脈沖，從實現(xiàn)角度上看，該方式是一種軟件與片外專用電路相結(jié)合的技術(shù)，硬件電路連接好后，在程序中是當(dāng)?shù)夭迦胍恍┛撮T狗復(fù)位的指令，保證程序正常運(yùn)行時看門狗不溢出。這種方式中，看門狗能否可靠有效地工作，于硬件組成及軟件的控制，策略都有密切的關(guān)系。 看門狗電路可以分為內(nèi)看門狗和外看門狗。對于沒有看門狗定時器的單片機(jī)或是認(rèn)為內(nèi)部看門狗不可靠時，可以采用外部看門狗定時器。這里，以專用芯片MAX692作為看門狗的電路。引腳說明如下。VBATT：后備電池輸入端 MAX692WDI是看門狗檢測輸入腳，接到CPU的一個專用I/O口或一個總線上。如果WDI保持高或低超過看門狗的定時周期(1．6s)， /RESET端將發(fā)生200ms的負(fù)脈沖使CPU復(fù)位。主程序流程圖如圖4．1所示。車流量采樣程序主要功能是采樣各路口的車流量，每次紅燈轉(zhuǎn)換成綠燈前兩秒對路口車流量進(jìn)行采樣，然后根據(jù)采樣后得到的車流量的大小來分配紅綠燈的時間。相等為1個狀態(tài)，a路口大于b路口分成5個狀態(tài)，b路口大于a路口分成5個狀態(tài)。 當(dāng)a路口與b路口比值為l時，a路口與b路口的紅綠燈時間為基準(zhǔn)時間45 秒。當(dāng)a路口的車流量大于b路口的車流量時，a與b的比值大于l。a路口綠燈時間增3 秒，紅燈時間減少3秒。 ，a路口綠燈時間增加9秒，紅燈時間減少9秒。紅燈時間減少15秒。紅綠燈最大改變量綠燈變?yōu)?3秒，紅燈變?yōu)?7秒。B路口車流量大于a路口車流量與之相同。程序流程圖如圖4．3所示開 始初始化獲取車流量a/b的比值Ya/b=1?B向綠燈增時程序NYa/b1?B向綠燈增時程序N