基于單片機(jī)指紋識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-01-15 14:59本頁面
【正文】 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 單片機(jī)的全稱是單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）。與通用的計(jì)算機(jī)不同，單片機(jī)的指令功能是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，因此它又被稱為微 控制器（ Microcontroller）。 Intel公司推出有 MCS4MCS5 MCS96 系列單片機(jī)。在 51 子系列中，主要有 803 805 875l 三種機(jī)型，它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，只是片內(nèi)程序存儲(chǔ)器有所不同。 Intel 公司把這種單片機(jī)的內(nèi)核，即 8051 內(nèi)核，以出售或互換專利的方式授權(quán)給一些公司，如 Atmel、 Philips、 ADI 等。 MCS— 51 子結(jié)構(gòu)及功能如圖 21： 圖 21 MCS— 51結(jié)構(gòu)框圖 8 位 CPU。 128B 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器的尋址范圍為 64KB。 21B 特殊功能寄存器。 1 個(gè)全雙工串行 I/O 接口，可多機(jī)通信。 中斷系統(tǒng)有 5 個(gè)中斷源，可編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。 布爾處理器。 52 子系列的產(chǎn)品主要有 803 805 8752 三種機(jī)型。其他性能均與 5l 子系列相同。 （二） MCS51 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) MCS51 的存儲(chǔ)器可分為：程序存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 特殊功能存儲(chǔ)器。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用哈佛型，與馮因此， 8051 的存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分程序存儲(chǔ)器（ ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），有 4 個(gè)物理上相互獨(dú)立的存儲(chǔ)空間，即片內(nèi) ROM和片外 ROM，片內(nèi) RAM 和片外 RAM， 其配置如圖 22 圖 22 MCS— 51機(jī)的內(nèi)存結(jié)構(gòu)圖 一個(gè)微處 理器能夠聰明地執(zhí)行某種任務(wù)，除了它們強(qiáng)大的硬件外，還需要它們運(yùn)行的軟件，其實(shí)微處理器并不聰明，它們只是完全按照人們預(yù)先編寫的程序而執(zhí)行之。程序相當(dāng)于給微處理器處理問題的一系列命令。只是程序代碼則存放于程序存儲(chǔ)器中。對(duì)于內(nèi)部無 ROM 的 8031 單片機(jī)，它的程序存儲(chǔ)器必須外接，空間地址為 64kB，此時(shí)單片機(jī)的 端必須接地。對(duì)于內(nèi)部有 ROM 的 8051 等單 片機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)， 則需接高電平，使 CPU 先從內(nèi)部的程序存儲(chǔ)中讀取程序，當(dāng) PC 值超過內(nèi)部 ROM 的容量時(shí)，才會(huì)轉(zhuǎn)向外部的程序存儲(chǔ)器讀取程序。但在程序存儲(chǔ)中有些特殊的單元，這在使用中應(yīng)加以注意： 其中一組特殊是 0000H— 0002H 單元，系統(tǒng)復(fù)位后， PC 為 0000H，單片機(jī)從 0000H單元開始執(zhí)行程序，如果程序不是從 0000H單元開始，則應(yīng)在這三個(gè)單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，讓 CPU 直接去執(zhí)行用戶指定的程序。 0013H— 001AH 外部中斷 1 中斷地址區(qū) 001BH— 0022H 定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 中斷地址區(qū)。 可見以上的 40 個(gè)單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應(yīng)后，按中斷的類型，自 動(dòng)轉(zhuǎn)到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。但是通常情況下，每段只有 8 個(gè)地址單元是不能存下完整的中斷服務(wù)程序的，因而一般也在中斷響應(yīng)的地址區(qū)安放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，指向程序存儲(chǔ)器的其它真正存放中斷服務(wù)程序的空間去執(zhí)行 ,這樣中斷響應(yīng)后， CPU 讀到這條轉(zhuǎn)移指令，便轉(zhuǎn)向其他地方去繼續(xù)執(zhí)行中斷服務(wù)程序。 MCS51 單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間，一個(gè)是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和一個(gè)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 MCS51 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可讀寫，部分單元還可以位尋址。其一是地址從 00H— 7FH 單元（共 128 個(gè)字節(jié)）為用戶數(shù)據(jù) RAM。從圖 24 中可清楚地看出它們的結(jié)構(gòu)分布 圖 24特殊寄存器 片外 RAM 一般由 靜態(tài) RAM 芯片組成。由于 DPTR 為 16 位，可尋址的范圍為 0KB~64KB，因此，擴(kuò)展片外 RAM 的最大容量是 64KB。 CPU 使用 MOV 指令和 MOVX 指令加以區(qū)分。很 多功能也通過特殊功能寄存器來定義和控制程序的執(zhí)行。特殊功能寄存 器分布一覽表， 表 25特殊功能寄存器 特殊功能寄存器 標(biāo)識(shí)符號(hào) 地址 寄存器名稱 ACC 0E0H 累加器 B 0F0H B 寄存器 PSW 0D0H 程序狀態(tài)字 SP 81H 堆棧指針 DPTR 82H、 83H 數(shù)據(jù)指針（ 16 位）含 DPL 和 DPH IE 0A8H 中斷允許控制寄存器 IP 0B8H 中斷優(yōu)先控制寄存器 P0 80H I/O 口 0 寄存器 P1 90H I/O 口 1 寄存器 P2 0A0H I/O 口 2 寄存器 P3 0B0H I/O 口 3 寄存器 PCON 87H 電源控制及波特率選擇寄存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 SBUF 99H 串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器 TCON 88H 定時(shí)控制寄存器 TMOD 89H 定時(shí)器方式選擇寄存器 TL0 8AH 定時(shí)器 0 低 8 位 TH0 8CH 定時(shí)器 0 高 8 位 TL1 8BH 定時(shí)器 1 低 8 位 TH1 8DH 定時(shí)器 1 高 8 位 （三） MCS51 單片機(jī)的引腳功能 HMOS 制造工藝的 MCS51 單片機(jī)都采用 40 引腳的直插封裝（ DIP方式），制造工藝為 CHMOS 的 80C51/80C31 芯片除采用 DIP 封裝方式外，還采用方型封裝工藝，引腳排列 如圖 26 圖 26MCS51 單片機(jī)的引腳排列 （ 1）主電源引腳 VCC 和 VSS VCC—— 為 +5V 電源端； VSS—— 為電壓接地端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL2（ 18 腳）接外晶體的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì) XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。推薦在此引腳與 VSS 引 腳之間連接一個(gè)約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10μ F 的電容，以保證可靠地復(fù)位。當(dāng) VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（ 5177。 ② ALE/PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時(shí)， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí) 鐘，或用于定時(shí)目的。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。 ③ PSEN（ 29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ④ EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器， 但在 PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過 0FFFH（對(duì) 851/8751/80C51）或 1FFFH（對(duì) 8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。對(duì)于常用的 8031 來說，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引 腳 P0、 P P P3（共 32 根） ① P0 口（ 39 腳至 32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。對(duì) 805 8032， 引腳的第二功能為 T2 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的外部輸入， 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。 ③ P2 口（ 21 腳至 28 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。在對(duì)EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。 ④ P3 口（ 10 腳至 17 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口，在 MCS51 中， 這 8 個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。 作為第一功能使用時(shí)，就作為普通 I/O 口
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