【正文】 1 雖然特殊功能寄存器地址在80H～FFH之中，但在80H～FFH的地址單元中，不是所有的單元都被特殊功能寄存器占用，未被占用的單元，其內(nèi)容是不確定的，如果對這些單元進行操作，得到的是一些隨機數(shù)，而寫入則無效。單片微機內(nèi)部最核心的部分是CPU?？刂破饔沙绦蛴嫈?shù)器PC、指令儲存器、指令譯碼器、實時控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。運算器由算術(shù)邏輯器部件ALU、累加器ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW，BCD碼運算調(diào)整電路等組成。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖23所示。(2) 留有設計余地。因為很少有一錘定音的電路設計，如果現(xiàn)在不留余地，將來可能要為一點小小的修改或擴展而被迫進行全面返工。(4) RAM空間，AT89S51內(nèi)部RAM不多，當要增強軟件數(shù)據(jù)處理功能時，往往覺得不足。如選用8155作I/O接口，則應配置足夠的RAM，如6264，62256等。只要在硬件電路設計初期考慮到這一點，就應該為系統(tǒng)將來升級留足夠的RAM空間，哪怕多設計一個RAM的插座，暫不插芯片也好。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。[9]，數(shù)碼管段選P0口，位選P2口低3位。MCS51單片機允許的時鐘頻率是因型號而異的。12MHz的晶振，其機器周期是1us, 也就是說在執(zhí)行同一條指令時用6MHz的晶振所用的時間是12MHz晶振的兩倍。振蕩方式的選擇：內(nèi)部振蕩方式，MCS51內(nèi)部都有一個反相放大器，XTALXTAL2分別為反相放大器輸入和輸出端，外接定時反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時鐘送至單片機內(nèi)部的各個部件。這種方式適合用來使單片機的時鐘與外部信號一致。晶振我選擇了12MHz，相對于6MHz的晶振，整個系統(tǒng)的運行速度更快了。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號穩(wěn)定性高。一般選用石英晶體振蕩器。電路中兩個電容 C1,C2的作用有兩個:一是幫助振蕩器起振。C1,C2的典型值為30PF。其大小是時鐘信號頻率的倒數(shù),常用fosc表示。s。MCS51的復位輸入引腳RST為MCS51提供了初始化的手段，可以使程序從指定處開始執(zhí)行，在MCS51的時鐘電路工作后，只要RST引腳上出現(xiàn)超過兩個機器周期以上的高電平時，即可產(chǎn)生復位的操作。只有當RST由高電平變低電平以后，MCS51才從0000H地址開始執(zhí)行程序。MCS51單片機有一個復位引腳RST，它是施密特觸發(fā)輸入，當振蕩器起振后，該引腳上出現(xiàn)2個機器周期（即24個時鐘周期）以上的高電平。此時ALE、/PSEN、P0、PPP3口都輸出高電平。復位以后內(nèi)部寄存器的初始狀態(tài)為（SP=07，P0、PPP3為0FFH外，其它寄存器都為0。如圖，在加電瞬間，電容通過電阻充電，就在RST端出現(xiàn)一定時間的高電平，只要高電平時間足夠長，就可以使MCS51有效地復位。10MHz時間約為1ms，1MHz時約為10ms，所以一般為了可靠地復位，RST在上電時應保持20ms以上的高電平。當振蕩頻率為12MHZ時，典型值為C=10uF,R=. 圖33上電復位電路除上電自動復位以外，常常需要人工復位，將一個按鈕開關(guān)并聯(lián)于上電自動復位電路，按一下開關(guān)就RST端出現(xiàn)一段時間的高電平，即使器件復位。當時鐘頻率選用12MHz時，C選取10uF，R選擇1000歐。 顯示模塊在系統(tǒng)硬件中的安排操作者主要設計從顯示設備上獲取微機系統(tǒng)的信息的，因此，操作者每操作一下，顯示設備商都應該有一定的反應。不同的操作需要顯示不同的內(nèi)容，這又說明各執(zhí)行模塊對顯示模塊的驅(qū)動方式是不同的。這時顯示模塊不是由操作者通過命令鍵來驅(qū)動，而是由各類自動執(zhí)行的功能模塊來驅(qū)動。如果監(jiān)控安排在中斷子程序中，兩者的要求就統(tǒng)一了，問題比較好解決，如果監(jiān)控程序安排在主程序中，在監(jiān)控程序調(diào)用顯示模塊的過程中發(fā)生了中斷，中斷子程序也調(diào)用顯示模塊，這時就容易出問題。這就要設置一個顯示申請標志，當某模塊需要顯示時，將申請標志置位，同時設定有關(guān)顯示內(nèi)容（或指針）。為了使顯示模塊能及時反應系統(tǒng)需要，應將顯示模塊安排在一個重復執(zhí)行的循環(huán)（如監(jiān)控循環(huán)或時鐘中斷子程序）中。這里將顯示功能集中到一起，作為一個功能模塊，就要求它的功能全面，能根據(jù)系統(tǒng)軟件提供的信息自動完成顯示內(nèi)容的查找，變換和輸出驅(qū)動。如果編寫這樣一個集中顯示模塊有困難，也可以將顯示模塊編小一些，只完成顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容輸出到顯示器件上的工作。這樣分而治之比較容易編程，但要小心出現(xiàn)顯示混亂。解決的辦法是，在申請顯示前，先檢查是否已經(jīng)有顯示申請，如果有，就不再申請，等待下次機會；如果沒有，則先申請標志位，再將顯示內(nèi)容送入顯示緩沖區(qū)。在這里我們使用的是七段數(shù)碼管顯示，通常在顯示[6]上我們采用的方法一般包括兩種：一種是靜態(tài)顯示，一種是動態(tài)顯示。在本設計中根據(jù)實際情況采用的是動態(tài)顯示方法。在這里我們通過查表將字型碼送給7段數(shù)碼管顯示的數(shù)字，數(shù)碼管顯示原理如下： MOV A,R5 MOVC A,A+DPTR ；查字型碼 MOV P2,01H ；送位選碼 MOV P0,A ；送字型碼ACALL DELAY ；調(diào)延時，去閃爍在七段數(shù)碼管顯示中可分為共陽極和共陰極兩種類型極。 掃描電路的實現(xiàn)鍵盤是人與微機系統(tǒng)打交道的主要設備。站在系統(tǒng)監(jiān)控軟件設計的立場上來看，僅僅完成鍵盤掃描，讀取當前時刻的鍵盤狀態(tài)是不夠的，還有不少問題需要妥善解決，否則，人們在操作鍵盤就容易引起誤操作和操作失控現(xiàn)象。 它們各有自己的特點，其中獨立鍵盤硬件電路簡單，而且在程序設計上也不復雜，一般用在對硬件電路要求不高的簡單電路中；矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大區(qū)別，首先在硬件電路上它要比獨立鍵盤復雜得多，而且在程序算法上比它要煩瑣，但它在節(jié)省端口資源上有優(yōu)勢得多，因此它更適合于多按鍵電路。這里采用最常用的方法，即延時重復掃描法，延時法的原理為：因為“毛刺”脈沖一般持續(xù)時間短，約為幾ms，而我們按鍵的時間一般遠遠大于這個時間,所以當單片機檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間(這里我們?nèi)?0ms)后再判斷此電平是否保持原狀態(tài),如果是則為有效按鍵，否則無效?，F(xiàn)在一般均用軟件延時的方法來避開抖動階段，這一延時過程一般大于5ms，例如取1020ms。如果讀鍵過程安排在定時中斷子程序中，就可省去專門的延時子程序，利用兩次定時中斷的時間間隔來完成抖動處理。 系統(tǒng)復位使CPU進入初始狀態(tài)，從0000H地址開始執(zhí)行程序的過程叫系統(tǒng)復位。硬件復位必須通過CPU外部的硬件電路給CPU的RESET端加上足夠時間的高電位才能實現(xiàn)。硬件復位后，各專用寄存器的狀態(tài)均被初始化，且對片內(nèi)通用寄存器的內(nèi)容沒有影響。軟件復位就是用一系列指令來模擬硬件復位功能，最后通過轉(zhuǎn)移指令使程序從0000H地址開始執(zhí)行。而對中斷激活標志的清除工作常被遺忘，因為它沒有明確的位地址可供編程。軟件復位是使用軟件陷阱和軟件看門狗后必須進行的工作，這時程序出錯完全有可能發(fā)生在中斷子程序中，中斷激活標志已置位，它將阻止同級中斷響應。在所有的指令中，只有RETI指令能夠清除中斷激活標志。有復位時系統(tǒng)的歷史狀況，可將復位分為“冷啟動”和“熱啟動”。系統(tǒng)初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”，以后由抗干擾措施引起的復位操作一般均為“熱啟動”初次上電投入運行時，必須是“冷啟動”，以后由抗干擾措施引起的復位操作一般均為“熱啟動”。圖36 系統(tǒng)復位策略圖第四章 軟件設計 軟件任務分析軟件任務分析和硬件電路設計結(jié)合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，在硬件電路設計基本定型后，也就基本上決定下來了。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測量，計算，顯示，打印[8]，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當組織調(diào)度角色的軟件。軟件任務分析時，應將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。相對來講，執(zhí)行模塊任務明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。軟件任務分析的另一個內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是太高，延誤幾十ms甚至幾百ms也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容，如定時系 統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。 顯示子程序的設計顯示子程序，及部分注解如下：DISPLAY:MOV DPTR,DAT1。 。 MOV TH0,0ECHMOV TL0,0FFHJNB RING,OUT。OUT:T1溢出中斷(計時程序)：T1INT:按鍵發(fā)聲MOV A,R2MOV R6,A。因為答題的計時不再查詢搶答,所以就鎖了搶答AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARK。MOV A,R2MOV R6,AMOV R3,03HCLR OKAJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK。 ACALL BARK。 ACALL BARK。 ACALL BARK。 ACALL BARK。搶答開始標志位響鈴標志位AJMP MAINAJMP INT0SUBAJMP T0INTAJMP INT1SUBAJMP T1INT初設搶答時間為30s初設答題時間為60s設置未定時器/模式1 MOV TL0,0FFH。 MOV TH1,3CH50ms為一次溢出中斷 SETB ET0SETB EX0允許四個中斷,T0/T1/INT0/INT1CLR RING SETB TR1 SETB TR0。=====查詢程序=====START: MOV R5,0BH MOV R4,0BH MOV R3,0BH未開始搶答時候顯示FFF JB ,NEXT。去抖動,如果開始鍵按下就向下執(zhí)行,否者跳到非法搶答查詢 ACALL BARK。 MOV R6,A。搶答標志位,用于COUNT只程序中判斷是否查詢搶答 MOV R3,0AH。 AJMP COUNT。 JNB ,FALS