【正文】 投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別！ 只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性！單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例 如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教 育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。：微處理器：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)核心部件（CPU）并不是一臺(tái)完整的計(jì)算機(jī)單片機(jī)：將CPU和其它接口電路集成在一個(gè)芯片之中，使其具有計(jì)算機(jī)的基本功能。從上面的描述可知，微處理器只是一個(gè)CPU，而 單片機(jī)則是由CPU與其它的接口電路組合而成的，所以CPU不等于單片計(jì)算機(jī)。也可以這樣說(shuō)，CPU只是計(jì)算機(jī)其中的一個(gè)部件而已。第二章 AT89S51 芯片簡(jiǎn)介：AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS 51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。 AT89S51具有如下特點(diǎn)：40個(gè)引腳，4k B Flash片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，128 B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2層中斷嵌套中斷，2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器,2個(gè) 全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過(guò)軟件設(shè)置省電模式?？臻e模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷 系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三 種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。主要功能特性： 兼容MCS51指令系統(tǒng) 4KB可反復(fù)擦寫(1000次）ISP Flash ROM 32個(gè)雙向I/O口 2個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率033MHz 全雙工UART串行中斷口線 128x8bit內(nèi)部RAM 2個(gè)外部中斷源 低功耗空閑和省電模式 中斷喚醒省電模式 3級(jí)加密位 看門狗（WDT）電路 軟件設(shè)置空閑和省電功能 靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)：89S51是MCS51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，我們以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。89S51單片機(jī)包含中央處理器，程序存儲(chǔ)器（RAM），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），定時(shí)計(jì)數(shù)器，并行接口，串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線，地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明：：中央處理器（CPU）是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理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(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。（RAM）： 89S51內(nèi)部有128個(gè)專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，擁護(hù)只能訪問(wèn)，而不能用于存放蠅虎數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。89S51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89S51時(shí)鐘程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器定時(shí)計(jì)數(shù)器并行I/O口串行通信口中斷系統(tǒng) 圖211. 程序存儲(chǔ)器（ROM）：89S51共有4096個(gè)8位掩膜ROM，用于存放用戶程序、原始數(shù)據(jù)或表格。2. 定時(shí)/計(jì)數(shù)器（ROM）：89S51有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)、計(jì)算器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。3. 并行輸入輸出（I/O）口：89S51共有8位I/O口（p0、ppp3），用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。4. 全雙工串行口：89S51內(nèi)置一個(gè)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，也可以當(dāng)同步移位器使用。5. 中斷系統(tǒng)：8051具備較完善的中斷功能，有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器和一個(gè)串行中斷，可滿足不同的控制要求，并具有2個(gè)級(jí)的優(yōu)先級(jí)別的選擇。6. 時(shí)鐘電路： 8051內(nèi)置最高頻率達(dá)12MHZ的時(shí)鐘電路，用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序，但8951單片機(jī)需外置振蕩電容。單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類型，一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開的形式，即哈弗（Harvard）結(jié)構(gòu)，另一種是采用通用計(jì)算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu)，即普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)。INTEL的AT89S51系列單片機(jī)采用的是哈弗結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。 89S51的引腳說(shuō)明：AT89S51系列單片機(jī)中的8951采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu)，下圖是他們的引腳配置，40個(gè)引腳，正電源個(gè)地線兩根，外置適應(yīng)振蕩器的時(shí)鐘線兩根，4組8位32個(gè)I/O口，中斷口線與p3口線復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明： 圖22 Pin9：RESET/Vpd復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳：當(dāng)8951通電，時(shí)鐘電路開始工作，在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)小時(shí)鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，p0p3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入0BH，其它專用寄存器被清零。RESET由高電平下降為底電平后，系統(tǒng)即從0000H地址開始執(zhí)行程序。然而，初復(fù)位步改變RAM(包括工作寄存器R0R7)的狀態(tài)，8951的初始態(tài)。8951的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位，也可以是手動(dòng)復(fù)位，此外RESET/Vpd還是一復(fù)用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)步丟失。 Pin30：ALE/PROG引腳：當(dāng)訪問(wèn)外部程序時(shí)，ALE（地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低字節(jié)位。而訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端將由一個(gè)1/6的時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作，也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更由一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，ALE會(huì)跳過(guò)也個(gè)脈沖。如果單片機(jī)時(shí)EPROM，在編程期間，PROG將用于輸入編程脈沖。 Pin31：EA/Vpp引腳：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線，8051和8751單片機(jī)，內(nèi)置由4kB時(shí)，讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù)，而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平，則部管地址大小，一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然，對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031，EA端必須接地。在編程時(shí)，EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化上。而51單片機(jī)時(shí)個(gè)單片機(jī)中最為典型和最由代表的一種。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)它的學(xué)習(xí)，應(yīng)用，從而達(dá)到學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)軟硬的能力。第三章 驅(qū)動(dòng)器74LS245簡(jiǎn)介：1. 74LS245是我我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED或者其它的設(shè)備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。2. 當(dāng)AT89S51單片機(jī)的P0口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò)P0最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。3. 當(dāng)片選端低電平有效時(shí)，DIR=0，信號(hào)由B向A傳輸：（接收）.DIR=1,信號(hào)由向B傳輸：（發(fā)送）當(dāng)片為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。4. 由于P2口始終輸出地址的高8位，接口時(shí)74LS245的三態(tài)控制端/1G和/2G接地，P2口與驅(qū)動(dòng)器輸入線對(duì)應(yīng)相連。P0口與74LS245輸入端相連/E端接地，保證數(shù)據(jù)暢通。89S51的RD和PSEN相與后接DIR，使得RD或PSEN有效時(shí)。圖31第四章 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介 LED數(shù)碼管顯示器結(jié)構(gòu)與原理單片機(jī)中通常用七段LED構(gòu)成字型“8”，另外，還有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)發(fā)光二極管以顯示小數(shù)位！這種顯示器有共陰和共陽(yáng)兩種！發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的（公共端）稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中，7個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（段） a g,另一個(gè)小數(shù)點(diǎn)為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時(shí)，該段筆畫即亮；不加電壓則暗。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需外加限流電阻。共陰極7段LED顯示數(shù)字0 ~ F、文字、符號(hào)及小數(shù)點(diǎn)的編碼（a段為最地位，dp點(diǎn)為最高位） 共陰極7 段LED顯示字型編碼表顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FH56DH106H67DH25BH707H34FH87FH466H96FH滅00H 表41 LED顯示器接口及顯示方式 LED顯示器有靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。靜態(tài)顯示就是當(dāng)顯示器顯示某個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的段恒定的導(dǎo)通或截止，直到顯示另一個(gè)字符為止。LED顯示器工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極接地；若為共陽(yáng)極則接+5V電源。每位的段選線分別與一個(gè)8位鎖存器的輸出口相連，顯示器中的各位相互獨(dú)立，而且各位的顯示字符一經(jīng)確定，相應(yīng)鎖存的輸出將維持不變。正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示器的亮度較高。這種顯示方式編程容易，管理也較簡(jiǎn)單，但占用I/O口線資源較多。因此，在顯示位數(shù)較多的情況下，一般都采用動(dòng)態(tài)顯示方式。由于所有8位段皆由一個(gè)I/O口控制，因此，在每一瞬間，8位LED會(huì)顯示相 同的字符。要想每位顯示不同的字符，就必須采用掃描方法流點(diǎn)亮各位LED，即在每一瞬間只使某一位顯示字符。在此瞬間，段選控制I/O口輸出相應(yīng)字符段選碼（字型碼），而位選則控制I/O口在該顯示位送入選通電平（因?yàn)長(zhǎng)ED為共陰，故應(yīng)送低電平），以保證該位顯示相應(yīng)字符。如此輪流，使每位分時(shí)顯示該位應(yīng)顯示字符。在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制。而共陰（共陽(yáng)）極公共端分別由相應(yīng)的I/O口線控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。段選碼，位選碼每送入一次后延時(shí)1MS，（100MS），所以每位顯示的時(shí)間不能超過(guò)20MS，并保持延時(shí)一段時(shí)間，以造成視覺暫留效果，給人看上去每個(gè)數(shù)碼管總在亮。這種方式稱為軟件掃描方式。圖41上面這個(gè)只是七段數(shù)碼管引腳圖，其中共陽(yáng)極數(shù)碼管引腳圖和共陰極的是一樣的。：1. 段及小數(shù)點(diǎn)上加限流電阻2. 使用電壓：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定； 小數(shù)點(diǎn)：根據(jù)發(fā)光顏色決定3. 使用電流：靜態(tài)：總電流 80mA（每段 10mA）；動(dòng)態(tài)：平均電流 45mA 峰值電流 100mA。. 數(shù)碼管使用注意事項(xiàng)：1. 數(shù)碼管表面不要用手觸摸，不要用手去弄引角2. 焊接溫度：260度；焊接時(shí)間：5S3. 表面有保護(hù)膜的產(chǎn)品,可以在使用前撕下來(lái)。第五章 相關(guān)硬件的其他元器件的簡(jiǎn)介圖51　　石英晶體振蕩器是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器，被廣泛應(yīng)用于彩電、計(jì)算機(jī)、遙控器等各類振蕩電路中，以及通信系統(tǒng)中用于頻率發(fā)生器、為數(shù)據(jù)處理設(shè)備產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)和為特定系統(tǒng)提供基準(zhǔn)信號(hào)。　　石英晶體振蕩器是利用石英晶體（二氧化硅的結(jié)晶體）的壓電效應(yīng)制成的一種諧振器件，它的基本構(gòu)成大致是：從一塊石英晶體上按一定方位角切下薄片（簡(jiǎn)稱為晶片，它可以是正方形、矩形或圓形等），在它的兩個(gè)對(duì)應(yīng)面上涂敷銀層作為電極，在每個(gè)電極上各焊一根引線接到管腳 上，再加上封裝外殼就構(gòu)成了石英晶體諧振器，簡(jiǎn)稱為石英晶體或晶體、晶振。其產(chǎn)品一般用金屬外殼封裝，也有用玻璃殼、陶瓷或塑料封裝的?！　?guó)際電工委員會(huì)（IEC）將石英晶體振蕩器分為4類：普通晶體振蕩（SPXO），電壓控制式晶體振蕩器（VCXO），溫度補(bǔ)償式晶體振蕩（TCXO），恒溫控制式晶體振蕩（OCXO）。目前發(fā)展中的還有數(shù)字補(bǔ)償式晶體損振蕩（DCXO）微機(jī)補(bǔ)償晶體振蕩器（MCXO）等等。晶體振蕩器的應(yīng)用：1. 通用晶體振蕩器，用于各種電路中，產(chǎn)生振蕩頻率。2. 時(shí)鐘脈沖用石英晶體諧振器，與其它元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖信號(hào)，廣泛用于數(shù)字電路中。3. 微處理器用石英晶體諧振器。4. CTVVTR用石英晶體諧振器。5. 鐘表用石英晶體振蕩器。：1. 直標(biāo)法 將電容器的容量、耐壓及誤差直接標(biāo)注在電容器的外殼上，其中誤差一般用字母來(lái)表示。常見的表示誤差的字母有J（177。5%）和K（177。10%）等。例如：，誤差為177。5%，耐壓為100V。當(dāng)電容器所標(biāo)容量沒有單位時(shí)，在讀其容量時(shí)可按如下原則：A. 容量在1104之間時(shí)，讀作皮法。例如：470讀作470pF。B. 容量大于104時(shí)，讀作微法。例如：。2. 數(shù)碼法 用三位數(shù)字來(lái)表示容量的大小，單位為pF。前兩位為有效數(shù)字，第三位表示倍率，即乘以10I，I的聚會(huì)范圍是1~9，其中9表示101。例如：；。3. 色標(biāo)法 這種表示方法與電阻器的色環(huán)表示方法類似，其顏色所代表的數(shù)字與電阻色環(huán)完全一致，單位為pF。除了以上表示方法外，電容的容量還有其他表示方法。例如：；220MFD表示220μF；（用R表示小數(shù)點(diǎn)）。電容的種類也很多，為了區(qū)別開來(lái)，也常用幾個(gè)拉丁字母來(lái)標(biāo)識(shí)電容器的類別 和容量標(biāo)識(shí)。：電容種類、容量范圍、直流工作電壓、運(yùn)用頻率、準(zhǔn)確度、漏電電阻：通