AT89C51軟件設計

1、at89c51 系統軟件設計3.1 at89s51單片機的中斷系統cpu正在執(zhí)行主程序時，單片機外部或內部發(fā)生的某一事件（如外部設備產生的一個電平的變化，一個脈沖沿的發(fā)生或內部計數器的計數溢出等）請求cpu迅速處理，于是，cpu暫時中止當前的工作，轉到中斷服務處理程序處理所發(fā)生的事件。中斷服務處理程序處理完該事件后，再回到原來中止的地方，繼續(xù)原來的工作（例如，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序），這稱為中斷。cpu處理事件的過程，稱為cpu的中斷響應過程。3.1.1中斷處理涉及幾個環(huán)節(jié) 中斷源、中斷申請、開放中斷、保護現場、中斷服務、恢復中斷、中斷返回。單片機處理中斷的原則是：先高后低；停低轉高；高不睬低

2、；中斷同級時按系統設計優(yōu)先順序處理。單片機有5種中斷源。3.1.2mcs-51中斷系統的結構其基本特點是：有5個固定的可屏蔽中斷源，3個在片內，2個在片外，它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進入中斷服務程序；5個中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套；2個特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設置的編程。中斷系統的結構：5個中斷源的符號。名稱及產生的條件如下。int0:外部中斷0,由p32端口線引入，低電平或下跳沿引起。int1:外部中斷1,由p33端口線引入，低電平或下跳沿引起。t0:定時器計數器0中斷，由t0計滿回零引起。t1:定時器計數器l中斷，由t1計滿回零引起。tiri:串行i

3、o中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送接收后引起。3.1.3中斷請求源(1)外部中斷請求源：即外中斷0和1,經由外部引腳引入的，在單片機上有兩個引腳，名稱為int0.int1,在內部的tcon中有四位是與外中斷有關的。it0：int0觸發(fā)方式控制位，可由軟件進和置位和復位，it0=0，int0為低電平觸發(fā)方式，it0=1，int0為負跳變觸發(fā)方式。ie0：int0中斷請求標志位。當有外部的中斷請求時，這位就會置1(這由硬件來完成),在cpu響應中斷后，由硬件將ie0清0。it1.ie1的用途和it0.ie0相同。(2)內部中斷請求源tf0：定時器t0的溢出中斷標記，當t0計數產生溢出時，由硬件置位t

4、f0。當cpu響應中斷后，再由硬件將tf0清0。tf1：與tf0類似。ti.ri：串行口發(fā)送。接收中斷，在串口中再講解。3.1.4中斷系統的控制寄存器(1)中斷允許寄存器ie中斷屏蔽在中斷源與cpu之間有一級控制，類似開關，其中第一級為一個總開關，第二級為五個分開關，由ie控制。在mcs51中斷系統中，中斷的允許或禁止是由片內可進行位尋址的8位中斷允許寄存器ie來控制的。其中ea是總開關，如果它等于0,則所有中斷都不允許。es串行口中斷允許et1定時器1中斷允許ex1外中斷1中斷允許。et0定時器0中斷允許ex0外中斷0中斷允許。(2)中斷優(yōu)先級寄存器ip中斷優(yōu)先原則：(概括為四句話)1).低

5、級不打斷高級2).高級不睬低級3).同級不能打斷4).同級。同時中斷，事先約定。cpu同一時間只能響應一個中斷請求。若同時來了兩個或兩個以上中斷請求，就必須有先有后。為此將5個中斷源分成高級。低級兩個級別，高級優(yōu)先，由ip控制。在mcs中斷優(yōu)先級中由中斷優(yōu)先級寄存器ip來高置的，ip中某位設為1，相應的中斷就是高優(yōu)先級，否則就是低優(yōu)先級。ip優(yōu)先級別寄存器各位介紹如下： ps:串行口中斷優(yōu)先級控制位。ps=1設定串行口為高優(yōu)先級中斷；ps=0為低優(yōu)先級中斷。pt1: t1中斷優(yōu)先級控制位。pt1=1設定定時器t1為高優(yōu)先級中斷；pt1=0為低優(yōu)先級中斷。px1:外部中斷1優(yōu)先級控制位。px1=

6、1設定定時器外部中斷1為高優(yōu)先級中斷；px1=0為低優(yōu)先級中斷。pt0: t0中斷優(yōu)先級控制位。pt0=1設定定時器t0為高優(yōu)先級中斷；pt0=0為低優(yōu)先級中斷。px0:外部中斷0優(yōu)先級控制位。px0=1設定定時器外部中斷0為高優(yōu)先級中斷；px0=0為低優(yōu)先級中斷。3.1.5中斷響應過程及反回過程中斷過程cpu每個機器周期都需要順序檢查每個中斷源，當檢測到有中斷請求時，能否響應，還要看下述情況是否存在：.cpu正處理相同級別或更高級別的中斷；.正在執(zhí)行指令，還未到最后一個機器周期；.正在執(zhí)行的指令是reti或訪問ip.ie指令，則執(zhí)行完上述指令后，再執(zhí)行一條指令后，才會響應新中斷。響應過程：(

7、假設已使某中斷請求標志置1).先使相應優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器置1；.執(zhí)行一個硬件子程序的調用。1)硬件清零相應中斷請求標志(ti.ri除外)2)將當前pc內容壓入堆棧保護斷點；3)將中斷服務子程序入口地址送pc轉移。返回過程(reti執(zhí)行后).使相應優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器清0。.從堆棧中彈出棧頂的兩個字節(jié)內容送pc恢復斷點。.cpu接著中斷處繼續(xù)執(zhí)行原程序。3.2 at89s51單片機指令系統3.2.1指令系統的尋址方式指令系統尋址方式規(guī)定了單片機內部地址單元或數據的訪問方式。at89s51單片機指令系統中有寄存器尋址方式、直接尋址方式、間接尋址方式、位尋址方式、立即數尋址方式、基址變址尋址方式、相對尋址

8、方式共7中尋找方式。3.2.2 at89s51的指令單片機與一般通用微處理器指令系統的區(qū)別在于突出了控制功能，具體表現為有大量的轉移指令和位操作指令。按指令操作功能，mcs-51指令系統由數據傳送、算術運算、邏輯操作、程序轉移和位操作指令組成，共有111條指令。數據傳送類指令共24條，分為程序存儲器查表指令（movc）、片外數據存儲器傳送指令（movx）、片內寄存器及數據存儲器傳送指令（mov）和數據交換指令（xch、xchd、swap）算術運算類指令共23條，有加（add）、帶進位加（addc）、帶借位減（subb）、乘（mul）、除（div）、加1（inc）和減1（dec）操作。邏輯運算指

9、令共25條，邏輯主要是“與”（anl）、“或”（orl）、“異或”（xrl）、的邏輯操作和累加器自身內容的清0（clr）、求反（cpl）、右移（rr）、帶進位位右移（rrc）、左移（rl）、帶進位位左移（rlc）和十進制調整（da）。轉移操作類指令共23條，分為無條件轉移和條件轉移。無條件轉移指令有跳轉、調用、散轉、返回及空操作指令；條件轉移指令有零與非零轉移jz/jnz、減1非零轉移djnz和比較不等轉移cjne。條件轉移均為相對轉移，條件符合是轉移到相對地址rel指令處。布爾指令集共有17條指令，包括位操作指令和位條件轉移指令。在布爾指令集中，實現累加器功能的是進位位c3.3 led顯示器

10、的顯示原理led數碼管顯示器由8個發(fā)光二極管中的7個長條形發(fā)光二極管（稱七筆段）按a、b、c、d、e、f、g順序組成“8”字形，另一個點形的發(fā)光二極管放在右下方，用來顯示小數點。本設計采用的是2位led數碼管。2位led數碼管顯示原理與1位led數碼管顯示原理基本相同，區(qū)別在于2位led數碼管的1、6引腳分別為2位數碼管的位選控制，c1為第一位數碼管的公共端，c2為第二位數碼管的公共端。數碼管按內部連接方式又分為共陽極數碼管和共陰極數碼管兩種。若內部8個發(fā)光二極管的陽極連在一起接電源正極，就稱為共陽極數碼管；若8個發(fā)光二極管的陰極連在一起接地，則稱為共陰極數碼管。本設計采用共陽極數碼管顯示，2

11、位led數碼管如圖3-1所示。采用共陽級連接:圖3-1 兩位led數碼管表3-1數碼管顯示碼字符hgfedcba驅動代碼（16進制）011000000c0h111111001f9h210100100a4h310110000b0h41001100199h51001001092h61000001082h711111000f8h81000000080h91001000090ha1000100088hb1000001183hc11000110c6hd10100001a1he1000011086hf100011108eh3.4 主程序流程圖 主程序流程圖如圖3-2所示，開始接上電源，程序進行初始化設置。

12、然后啟動程序，然后執(zhí)行程序。編程思路:正常情況下交通燈的紅燈可以直接變成綠燈，但綠燈不能直接變成紅燈，在變成紅燈之前需要經過黃燈，同時交通燈的旁邊顯示有這種燈亮的剩余秒數，即經過一秒鐘顯示數字減1，因此單片機需要知道何時到1秒，在這里采用定時器t0進行1秒的定時（工作方式1）。 程序工作流程如下：先對用到的寄存器、存儲器和中斷入口地址進行初始化，比如初始化東西南北線式存儲器，定時器t0和外部中斷0入口地址等，東西亮綠燈，同時顯示還剩25秒，南北亮紅燈，同時顯示還剩30秒；判斷東西南北時間是否到，如到由綠燈變成黃燈，顯示時間為5秒，南北紅燈不變；繼續(xù)判斷黃燈的現實時間是否到，如到有黃燈變成紅燈，

13、顯示時間為30秒，同時判斷紅燈顯示時間是否到，如到有紅燈變成綠燈，顯示時間為25秒。之后周而復始。圖3-2 基本交通等主程序流程圖3.5 四種狀態(tài)的主程序流程圖 四種狀態(tài)的子程序流程圖如圖3-3所示，通過點亮相關紅綠黃燈，再調用東西及南北顯示子程序運行，若顯示結束則返回，若沒結束則繼續(xù)執(zhí)行子程序。 四種狀態(tài)的主程序如下：start: acall s1 acall s2 acall s3 acall s4 sjmp starts1: mov p1,#0eeh lcall ewdisp lcall sndisp mov a, ewtime cjne a, #00h, s1 mov ewtime,

14、#5 rets2: clr c mov a, #10 subb a, r0 jc s21 mov p1,#0feh ajmp s22s21: mov p1, #0dehs22: lcall ewdisp lcall nsdispmov a, ewtimecjne a, #00h, s2mov ewtime ,#30mov sntime, #25rets3: mov p1, #0f5h lcall ewdisp lcall nsdisp mov a.，sntime cjne sntime, #5 rets4: clr c mov a, #10 subb a, r0 jc s41 mov p1 ,

15、 #0f7h ajmp s42s41: mov p1, #0f3hs42: lcall ewdisp lcall nsdisp mov a, sntime cjne a, #00h,s4 mov ewtime, #25 mov sntime ,#30ret圖3-3 四種狀態(tài)的子程序流程圖3.6 顯示子程序流程圖顯示子程序流程圖如圖3-4所示，通過顯示時間的十位字位口來顯示時間，把顯示的時間拆分成十位和個位，分別把十位和個位數字送各自的字位口。顯示子程序如下：ewdisp: mov r2,#0bh mov a, ewtime. mov b .#10 div ab mov r1,a call di

16、sp mov r2 ,#07h mov r1,b call disp ret nsdisp : mov r2 ,#0eh mov a,sntime mov b ,#10 div ab mov r1 ,a lcall disp mov r2 ,#0dh mov r1 ,b lcall dispdisp: mov p2 , r2 mov a, r1 mov dptr , #tab movc a , a+dptr mov p0, a lcall delay mov p0 , #0ffhdisp: mov p2, r2 mov a, r1 mov dptr ,#tab movc a, a+dptr mov p0 ,#0ffh ret圖3-4 顯示子程序流程圖3.7 t0中斷服務子程序流程圖t0中斷服務子程序流程圖如圖3-5所示，通過重載定時器初值，然后判斷1秒定時是否到，是則東