【正文】 一種功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的單片機(jī)，可方便的應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 Vss：接地端。 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1：接 外部晶振和微調(diào)電容的一端，在片內(nèi)它是振蕩器倒相放大器的輸入，若使用外部 TTL時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 ALE 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制地址鎖存器鎖存 P0 口輸出的低 8位地址，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與低位地址的復(fù)用。 信號(hào) 是讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，低電平有效。 儲(chǔ)器地址允許輸入端 /VPP 當(dāng) 為高電平時(shí)， CPU 執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令，但當(dāng) PC中的值超過 0FFFH 時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向 執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器指令。對(duì)于 8031，由于其無片內(nèi) ROM，故 必須接低電 平。此外，該引腳還有掉電保護(hù)功能，若在該端接＋ 5V備用電源，在使用中若 Vcc 掉電，可保護(hù)片內(nèi) RAM中信息不丟失。 P1口（ ～ ）：它是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口， P1口的驅(qū)動(dòng)能力為 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它作存儲(chǔ)器的高 8位地址線。 外部 總線結(jié) 構(gòu) 所謂總線，就是連接單片機(jī)與各外部器件的一組公共的信號(hào)線。如果各部件及每一種外圍設(shè)備都分別用各自的一組線路與 CPU 直接 連接，那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。采用總線結(jié)構(gòu)便于 擴(kuò)展 外部 器 件和外圍設(shè)備，而統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則使不同設(shè)備間的互連更容易實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)的引腳除了電源端 VCC、接地端 VSS、復(fù)位端 RST、晶振接入端 XTAL1 和 XTAL通用 I/O 口的 ~以外，其余的引腳都是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。 圖 32 MCS51 系列單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu) 8 （ 1）地址總線（ Address Bus， AB）： MCS51 系列單片機(jī)總共有 16根地址線 A15~ A0，片外存儲(chǔ)器可尋址范圍達(dá) 64KB（ 216=65536 字節(jié)），由 P2口直接提供高 8 位地址 A15~ A8，P0口經(jīng)地址鎖存器提供低 8 位地址 A7~ A0。由于 P0口是分時(shí)復(fù)用總線，分時(shí)輸送低 8 位地址（通過地址鎖存器鎖存）和高 8位數(shù)據(jù)信息 。 振 蕩 器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 芯片擦除 AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉 電模式。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 硬件電路設(shè)計(jì) 震 蕩電 路 為彩燈循環(huán)系統(tǒng)提供穩(wěn)定頻率波在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。晶體振蕩頻率高，則系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率也高，單片機(jī)的運(yùn)行速度也就快。時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)時(shí)間 S，它是振蕩周期的 2倍， P1 信號(hào)在每個(gè)狀態(tài)的前半周期有效，在每個(gè)狀態(tài)的后半周期 P2 信號(hào)有 9 效。 MCS51單片機(jī)時(shí)鐘電路示意圖如圖 4所示。 2247。 6C 1C 2晶振 反相放大器 圖 35 MCS51單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路示意圖 振蕩電路產(chǎn)生的振蕩脈沖并不直接使用，而是經(jīng)分頻后再為系統(tǒng)所用。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)二分頻的觸發(fā)器，其輸入來自振蕩器，輸出為二相時(shí)鐘信號(hào)，即狀態(tài)時(shí)鐘信號(hào)，其頻率為 fosc/2；狀態(tài)時(shí)鐘三分頻后為 ALE 信號(hào)，其頻率為 fosc/6；狀態(tài)時(shí)鐘六分頻 后為機(jī)器周期，其頻率為 fosc/12。10pF ；使用陶瓷振蕩器時(shí)， CC2取值 40177。 C C2的取值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但電容的大小影響振蕩電路的穩(wěn)定性和快速性，通常取值 20~30pF。 也可以由外部時(shí)鐘電路向片內(nèi)輸入脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的振蕩脈沖。對(duì)外部信號(hào)的占空比沒有要求，但高低電平 持續(xù)的時(shí)間不應(yīng)小于 20ns。其外部脈沖接入方式如圖 36所示 。 CPU發(fā)出的控制信號(hào)有兩類：一類是用于單片機(jī)內(nèi)部的，用戶不能直接接觸此類信號(hào)，不必對(duì)它作過多了解；另一類是通過控制總線送到片外的，人們通常以時(shí)序圖的形式來表示相關(guān)信號(hào)的波形及出現(xiàn)的先后次序。 89C51 的時(shí)序單位共有四個(gè) ，從小到大依次是拍節(jié)、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。 電 路 顯 示 如圖所示， P0 口控制 LED 燈 D1~D8 的顯示， P2 口控制 LED 燈 D9~D16 的顯示。 復(fù)位 電 路 當(dāng)要對(duì)晶片重置時(shí)，只要按開關(guān)就能完成 LED和開關(guān)的重置。單片機(jī)的 RST 管腳為主機(jī)提供了一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入口。單片機(jī)的復(fù)位方式可由手動(dòng)復(fù)位完成。 CPU 在第二個(gè)機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行復(fù)位操作，以后每個(gè)機(jī)器周期重復(fù)一次，直至 RST 端 11 電平變低。復(fù)位操作將對(duì)部分專用寄存器產(chǎn)生影響，復(fù)位后，這些內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表 31. 表 31 部分專用寄存器復(fù)位狀態(tài) 寄存器 值 寄存器 值 PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0~P3 OFEH IP XXX0000 IE 0XX0000 TMOD 00H TCON 00H TL0， TL1 00H TH0， TH1 00H SCON 00H SBUF 不定 PCON 0XX0000 上電瞬間由于電容 C上無儲(chǔ)能，其端電壓近似為零， RST 獲得高電平，隨著電容器C 的充電， RST 引腳上的高電平將逐漸下降，當(dāng) RST 引腳上的電壓小于某一數(shù)值后，單片機(jī)就脫離復(fù)位狀態(tài)，進(jìn)入正常工作模式，只要高電平能保持復(fù)位所需要 的時(shí)間（約兩個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 程序流程圖 圖 41 程序流程 圖 15 5 使用 proteus 軟 件 調(diào)試 仿真 說 明 Proteus 的介紹 Proteus 軟件由 ISIS 和 ARES 兩部分構(gòu)成，其中 ISIS 是一款便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)和 仿真平臺(tái)軟件， ARES 是一款高級(jí)的 PCB 布線編輯軟件。因此在仿真和調(diào)試程序時(shí)，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過程和結(jié)果。 Proteus 的特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真 的結(jié)合。具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。預(yù)覽窗口可以顯示全部原理圖。當(dāng)從對(duì)象選擇器中選中一個(gè)新的對(duì)象時(shí)，預(yù)覽窗口可以預(yù)覽選中的對(duì)象。 16 電路原理圖的設(shè)計(jì)方法 原理圖的具 體設(shè)計(jì)步驟如下： (1) 新建設(shè)計(jì)文檔。 (2) 設(shè)置工作環(huán)境。在電路圖設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，圖紙的大小可以不斷地調(diào)整。 (3) 放置元器件。 （ 4）對(duì)原理圖進(jìn)行布線。 (5) 建立網(wǎng)絡(luò)表。網(wǎng)絡(luò)表是印制版電路與電路原理圖之間的紐帶 。當(dāng)完成原理圖布線后，利用 Proteus ISIS 編輯環(huán)境所提供的電氣規(guī)則檢查命令對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，并根據(jù)系統(tǒng)提示的錯(cuò)誤檢查報(bào)告修改原理圖 。如果原理圖已通過電氣規(guī)則檢查，那么原理圖的設(shè)計(jì)就完成了，但是對(duì)于一般電路設(shè)計(jì)而言，尤其是較大的項(xiàng)目，通常需要對(duì)電路進(jìn)行多次修改才能通過電氣規(guī)則檢查 。 Proteus ISIS 提供了多種報(bào) 表輸出格式，同時(shí)可以對(duì)設(shè)計(jì)好的原理圖和報(bào)表進(jìn)行存盤和輸出打印 。本設(shè)計(jì)利用proteus，在 proteus 中的 source 下拉框中選擇 add/removesource files 新建匯編語言程序文件，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊 source 下拉框中新建的匯編語言程序文件里寫入?yún)R編語言程序，寫完之后在“ source”選項(xiàng)中選擇“ build all”選項(xiàng)進(jìn)行編譯，如有錯(cuò)誤則在剛剛新建的匯編語言程序文件里面進(jìn)行修改，如果 正確則會(huì)自動(dòng)生成 .HEX 文件， 18 然后就可以開始仿真了。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，不能妄想一次就將整個(gè)程序設(shè)計(jì)好，“反復(fù)修改，不斷改進(jìn)”是程序設(shè)計(jì)的必經(jīng)之路。整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，還是碰到了一些問題 。通過這幾天的反復(fù)思考，以及參考網(wǎng)上的程序，最終還是完成了