【正文】 系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)用程序通常固化在片內(nèi) ROM 中。 PC 的長度為 16 位，故程序存儲器的尋址范圍為 64KB（ 0000H～ FFFFH），也就是說， 51系列單片機具有 64KB 的程序存儲器空間。定時 /計數(shù)器（ ROM）： 89C51 單片機有兩個 16位定時器 /計數(shù)器，通過對機器周期計數(shù)達(dá)到定時的目的，通過對外部事件計數(shù)達(dá)到計數(shù)之目的 。并行輸入輸出（ I/O）口： 89C51 共有四組 8位 I/O口（ P0、 P P2 或 P3），用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。并行通信的特點是硬件連線多、傳送速率高，一般適用于近距離、高速率的通信領(lǐng)域。 數(shù)據(jù)在傳輸過程中一位一位的串行傳輸，硬件連接比較簡單。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常采用串行通信方式。實現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。 時鐘電路 89C51 內(nèi)置最高頻率達(dá) 12MHZ 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 89C51 單片機需外置振蕩電容。 INTEL 的 89C51 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)?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 圖 89C51 系列單片機引腳 電源引腳 ( 20)：這當(dāng)然是必不可少的了。 振蕩電路 (1 19)：單片機是一種時序電路，必須提供脈沖信號才能正常工作，在單片機內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接 1 19腳。振蕩電路的頻率就是固有頻率。 (2)時鐘電路引腳 (XTEL1)（ 19腳）：該腳接外部晶體和微調(diào)電容的另一端。在采用外部時鐘時，該腳必須接地。他還具有第二功能，即當(dāng)主電源 VCC 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時，將 5V電源自動接入 RST 端，為單片機提供備用電源。 EA/VPP 引腳 (31 腳 )：訪問程序存儲器控制信號端 (又：外部存儲器地址允許輸入端 )。 (2)當(dāng) EA 腳接低電平時， CPU 只訪問外部 EPROM，并執(zhí)行外部程序存儲器中的指令。 (3)此腳還具有第二功能 VPP：是對 89C51 片內(nèi)同化編程時，作為施加較高編程電壓輸入端。 PSEN(29 腳 ):程序存儲器允許輸入端 (也叫 :外部程序存儲器讀選通信號端 ):在讀外部 ROM 時 PSEN 低電平有效，以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作： (1)內(nèi)部 ROM 讀取時， PSEN不動作； (2)外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次； (3)外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； (4)外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 ALE(30 腳 ):地址鎖存控制信號端。平時不訪問外部存儲器時， ALE也以六分之一的振蕩頻率固定輸出正脈沖。 另外還有四個 8 位并行通訊端口： P0 口： 8 位雙向 I/O端口 (39— 32引腳 )。即： — P2 口： 8 位雙向 I/O端口 (21— 28引腳 )。即： — 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計與實現(xiàn) 8 P0 口有三個功能： (1)外部擴展存儲器時，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線。 (3)不擴展時，可做一般的 I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 P2 口有兩個功能 : (1)擴展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用； (2)做一般 I/O 口使 用，其內(nèi)部有上拉電阻。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機芯片，為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的。 。如運算結(jié)果、最終結(jié)果、欲顯示的數(shù)據(jù)。 8位并行輸入輸出接口： P0— P3。 。 。 運算器 運算器的組成：算數(shù)邏輯單元 ALU、累加器、 寄存器。 ALU 執(zhí)行不同的運算操作是由不同控制線上的信息所決定的。因為要對這兩個輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作 (如，數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)或邏輯運算 )，所以將這兩個輸入的數(shù)據(jù)均稱為操作數(shù)。例如 :12 和 31 相加，在相加之前，操作數(shù) 12 放在一個暫存器 (累加器或寄存器 )中，操作數(shù) 31 放 在另一個暫存器 (累加器或寄存器 )中。 控制器 它由程序計數(shù)器 P C、指令寄存器、指令譯碼器、時序產(chǎn)生器、操作控制器組成。程序計數(shù)器 PC正是起到這個作用。在程序開始執(zhí)行之前，必須將其起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存中的單元地址送入 PC，當(dāng) 執(zhí)行指令時， CPU將自動修改 PC 中的內(nèi)容，使之總是保存將要執(zhí)行的下一條指令的地址。 ：用來保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令，當(dāng)執(zhí)行一條指令時，先把它從內(nèi)存中取出，然后再傳送到指令寄存器。指令譯碼器基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計與實現(xiàn) 10 就是負(fù)責(zé)這項工作的，指令寄存器中操作碼的輸出，就是指令譯碼器的輸入。 ：控制器是發(fā)布命令的決策機構(gòu)，即協(xié)調(diào)和指揮整個計算機系統(tǒng)操作?？刂破鲀?nèi)部各部分要協(xié)調(diào)工作，必須有一個同步信號，這個同步信號就是時鐘，時鐘是由晶體振蕩電路產(chǎn)生的周期固定的方波序列。 (2)對指令進(jìn)行譯碼或測試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號，以便啟動規(guī)定的動作。指揮并控制 CPU，內(nèi)存和輸入設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流動的方向。 89C51 單片機的存儲器系統(tǒng) 89C51 單片機存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分為程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間。 數(shù)據(jù)存儲器 RAM：我們編寫的源程序，在運行的過程中，會產(chǎn)生一些臨時的運算結(jié)果，這些結(jié)果需要臨時存放在一個地方，這個地方就是數(shù)據(jù)寄存器。 但從用戶使用的角度， 89C51 存儲器地址空間分為三類： (1)片內(nèi)片外統(tǒng)一編址的 0000H— FFFFH 的 64K 字節(jié)的程序存儲器地址空間，用 16 位地址。 (3)256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器空間，用 8 位地址。程序存儲器通過 16 位程序計數(shù)器 PC 尋址。片內(nèi) ROM 為 4KB。片外最多可擴至 64K 字節(jié)。片內(nèi)片外是統(tǒng)一編址的。當(dāng)指令地址超過 0FFFH 后，就自動轉(zhuǎn)向 片外 ROM 中取指令。存儲單元 0000H— 0002H用作 89C51上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存放單元。 0003H— 0023H 單元被均勻的分為 5 段。因為5 個入口之間間隔較小，因此一般來說，這五個入口都是存放著一條跳轉(zhuǎn)指令，而把真正的中斷服務(wù)程序安排在后面的存儲單元中。數(shù)據(jù)存儲空間也分為片內(nèi)和片外兩大部分，即片內(nèi) RAM 和片外 RAM。它們是用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)的。 232 串口芯片介紹 數(shù)據(jù)在傳輸過程中一位一位的串行傳輸，硬件連接 比較簡單。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中常采用串行通信方式。 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計與實現(xiàn) 12 （ 1）異步通信（ Asynchronous Communication），數(shù)據(jù)通常是以字符為單位組成字符幀傳送的。 （ 2）同步通信（ Synchronous Communication）是將一大批數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)塊 , 數(shù)據(jù)塊之間用同步字符隔開 , 而傳輸?shù)母魑欢M(jìn)制碼之間都沒有間隔。即同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳輸一幀信息。為了提高數(shù)據(jù)通信的可靠性和抗干擾能力， RS232C 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定發(fā)送端信號邏輯“ 0” (空號 )電平范圍為 +5V～ +15V，邏輯“ 1” (傳號 )電平范圍為－ 5V～－ 15V；接收端邏輯“ 0”為 +3V～ +15V，邏輯“ 1”為－ 3V～－ 15V。－ 5V～ +5V 以及－ 3V～+3V之間分別為發(fā)送端和接收端點信號的不確定區(qū)。 下圖是 MAX232 引腳圖 圖 MAX232 引腳圖 該器件符合 TIA /EIA— 232— F 標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將 TIA /EIA— 232— F 電平轉(zhuǎn)換成 5V TTL/CMOS 電平。 232 是電荷泵芯片，可以完成兩路 TTL/RS— 232 電平的轉(zhuǎn)換，它的 112引腳是 TTL 電平端，用來連接單片機的。這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。 在這里我們介紹 一塊大家常用的芯片： MAX232。 串口通信的概念非常簡單，串口按位 (bit)發(fā)送和接收字節(jié)。它很簡單 并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。 典型的串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。 由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。當(dāng)我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時鐘是 4800HZ。通常電話線的波特率為 14400、 28800 和 36600。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是 GPIB 設(shè)備的通信。當(dāng)計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7和 8位。比如，標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼是 0～ 127(7 位 )。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本 (標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼 )，那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。典型的值為 和 2 位。因此停止位不僅僅是 表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。 ：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。例如，如果數(shù)據(jù)是 011，那么對于偶校驗，校驗位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位 邏輯高或者邏輯低校驗。 光敏電阻 光敏電阻介紹 光敏電阻又稱光導(dǎo)管，常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。這是由于光照產(chǎn)生的載流子都參與導(dǎo)電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負(fù)極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。 光敏電阻器一般用于光的測量、光的控制和光電轉(zhuǎn)換（將光的變化轉(zhuǎn)換為電的變化）。光敏電阻器的阻值隨入射光線（可見光）的強弱變化而變化，在黑暗條件下，它的阻值（暗阻）可達(dá) 1～ 10M歐 ,在強光條件（ 100LX）下，它阻值（亮阻）僅有幾百至數(shù)千歐姆。設(shè)計光控電路時， 都用白熾燈泡（小電珠）光線或自然光線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。當(dāng)它受到光的照射時，半導(dǎo)體片（光敏層）就激發(fā)出電子 — 空穴對，參與導(dǎo)電，使電路中電流增強。 光敏電阻器通常由光敏層、玻璃基片（或樹脂防潮膜）和電極等組成。其結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 光敏電阻結(jié)構(gòu)圖 在光敏電阻兩端的金屬電極之 間加上電壓，其中便有電流通過，受到適當(dāng)波長的光線照射時，電流就會隨光強的增加而變大，從而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。 光敏電阻是采用半導(dǎo)體材料制作，利用內(nèi)光電效應(yīng)工作的光電元件。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。在黑暗環(huán)境里，它的電阻值很高，當(dāng)受到光照時，只要光子能量大于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度，則價帶中的電子吸收一個光子的能量后可躍遷到導(dǎo)帶，并在價帶中產(chǎn)生一個帶正電荷的空穴，這種由光照產(chǎn)生的電子 — 空穴對增加了半導(dǎo)體材料中載流子的數(shù)目，使其電阻率變小，從而造成光敏電阻的阻值下降。入射光消失后，由光子激發(fā)產(chǎn)生的電子 — 空穴對將逐漸復(fù)合，光敏電阻的阻值也就逐漸恢復(fù)原值。此時流過的電流稱為暗電流。 光敏電阻在室溫和一定光照條件下測得的穩(wěn)定電阻值稱為亮電阻或亮阻。 MG41— 21 型光敏電阻亮阻小于等于 1K。顯然，光敏電阻的暗阻越大越好，而亮阻越小越好，也就是說暗電流要小，亮電流要大，這樣光敏電阻的靈敏度就高。 由圖 可知，光敏電阻伏安特性近似直線，而且沒有飽和現(xiàn)象。 第二章 芯片介紹 17 圖 光敏電阻的伏安特性 光敏電阻的光電流與光照度之間的關(guān)系稱為光電特性。因此不適合做檢測元件，這是光敏電阻的缺點之一，在自動控制中它常用做開關(guān)式光電傳感器。各種材料的 光譜特性如圖 所示。 圖 光敏電阻的光譜特性 當(dāng)光敏電阻受到脈沖光照時，光電流要經(jīng)過一段時間才能達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，光照突然消失時，光電流也不立刻為零。由于不同材料的光敏電阻時延特性不同，所以它們的頻率特性也不相同。但多數(shù)光敏 電阻的時延都較大，因此不能用在要求快速響應(yīng)的場合，這是光敏電阻的一個缺陷。溫度的變化對光譜特性也有很大影響。從圖中可以看出，它的峰值隨著溫度上升向波長短的方向移動。 圖 硫化鉛光譜溫度特性曲線 常用的光敏電阻器是硫化鎘光敏電阻器，它是由半導(dǎo)體材料制成的。光敏電阻器對光的敏感性 (即光譜特性 )與人眼對可見光 (～ )μ m 的響應(yīng)很接近，只要人眼可感受的光，都會引起它的阻值變化。 光敏電阻隨入射光線的強弱其對應(yīng)的阻值變化不是線性的，也就不能用它作光電的線性變換，這是使用者應(yīng)注意的地方。測量時，應(yīng)把光敏電阻對著白熾燈的光，再逐漸拉開與燈的距離 (由近到遠(yuǎn) )，觀察萬用表指示的阻值變化，可以直觀驗證光敏電阻的特牲，以加深對它的感性認(rèn)識。它們的額定功率均在 200mW 以下。 基于 51 單片機智能路燈控制器設(shè)計與實現(xiàn) 20 繼電器 繼電器的作用 繼電器是具