電子信息工程專業(yè)基于51單片機(jī)的9999秒倒計(jì)時(shí)器

1、 編 號(hào)： 審定成績(jī)： 重慶郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)題目：基于51單片機(jī)的9999秒倒計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)學(xué) 院 名 稱 ：通信與信息工程學(xué)院學(xué) 生 姓 名 ：X正偉專 業(yè) ：電子信息工程班 級(jí) ：0120XXX學(xué) 號(hào) ：XX指 導(dǎo) 教 師 ：劉XX答辯組 負(fù)責(zé)人 ：填表時(shí)間： 2010 年 6 月重慶郵電大學(xué)教務(wù)處摘 要近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)著傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月異的更新。由于單片機(jī)具有體積小、易于產(chǎn)品化、面向控制、集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、價(jià)格低等特點(diǎn)，其在工業(yè)控制、機(jī)電一體化、智能儀表、通信等諸多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制

2、的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用。但是僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。本論文針對(duì)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的需求，介紹了MCS-51單片機(jī)的部分基本原理，如51單片機(jī)的接口功能、中斷、定時(shí)器等等。倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)需要用到鎖存器、矩陣鍵盤、LED數(shù)碼顯示器等主要模塊，通過(guò)不同的模塊之間相互作用，完成倒計(jì)時(shí)的初步硬件結(jié)構(gòu)。對(duì)于倒計(jì)時(shí)器中的LED數(shù)碼顯示器來(lái)說(shuō)，我為了簡(jiǎn)化線路、降低成本，采用以軟件為主的接口方法，即采用Keil uVision3軟件程序進(jìn)行譯碼。本次設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言編程，通過(guò)倒計(jì)時(shí)子程序模塊、矩陣鍵盤掃描模塊、中斷等子

3、程序的正確調(diào)用，完成了可以隨時(shí)設(shè)置初值的基于51單片機(jī)控制的9999秒倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)。 【關(guān)鍵詞】倒計(jì)時(shí)器 單片機(jī) 矩陣鍵盤 Keil uVision3 LED數(shù)碼顯示器 ABSTRACTIn recent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are continually deepening, and the traditional control test is driving the rapid update. The size of SCM is very small

4、, and it is easy to be producted. for control, high integration, functionality, high reliability, and so on. So it has been widely used in the area of industrial control, mechatronics, intelligent instruments and communications.In real-time detection and control of the microcomputer application syst

5、em, the microcontroller is often used as a core component. But if only have the knowledge of SCM is not enough.It should be based on specific hardware architecture, and if the application-specific features of the software objects are combined will be perfect.This paper focuses on the needs of the co

6、untdown system design, introduced the MCS-51 MCU of some of the basic principles.Such as the 51 single-chip interface functions, interrupt, timer and so on. Countdown system needs to use latch, matrix keyboard, LED digital display and other major modules, through interaction between different module

7、s to complete the Countdown to the initial hardware. The countdown device in the LED digital display, In order to simplify the circuit, reduce costs, we adopt a software-based interface method, namely using Keil uVision3 software program for decoding. C language programming was used in the design ,

8、we completed the initial value can be set at any time based on 51 single-chip control of the 9999 seconds countdown system by making use of the countdown subroutine modules, matrix keyboard scanning module, interrupt, and also the correct subroutine calls.【Key words】Counter-down SCM Matrix keyboard

9、Keil uVision3 LED digital display目 錄前 言1第一章倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介2第一節(jié) 功能說(shuō)明2一、設(shè)計(jì)要求2二、方案說(shuō)明2三、系統(tǒng)功能3第二節(jié)開發(fā)作用和意義3第三節(jié)本章小結(jié)4第二章MCS-51單片機(jī)基本原理5第一節(jié)單片機(jī)概述5一、單片機(jī)基礎(chǔ)5二、單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域7三、 單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和機(jī)型8第二節(jié)MCS-51單片機(jī)的組成原理8一、 80C51芯片介紹8二、 8051 與 80C5110第三節(jié)MCS-51單片機(jī)的引腳功能10一、主電源引腳Vss和Vcc11二、外接晶體引腳XTAL1和XTAL211三、控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/Vpp11四

10、、 輸出輸入引腳12第四節(jié)中斷14一、中斷的概念14二、8051中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)15三、中斷響應(yīng)條件18第五節(jié)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器18一、定時(shí)器概述18二、定時(shí)器控制字18第六節(jié)本章小結(jié)20第三章 倒計(jì)時(shí)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試21第一節(jié)硬件電路設(shè)計(jì)21一、中央處理器模塊21二、 鎖存器23三、 矩陣鍵盤25四、 LED數(shù)碼顯示模塊26第二節(jié) 軟件設(shè)計(jì)28一、 程序準(zhǔn)備29二、鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)30三、倒計(jì)時(shí)初值設(shè)置31四、倒計(jì)時(shí)模塊子程序設(shè)計(jì)32五、其他子程序設(shè)計(jì)33第三節(jié) 系統(tǒng)調(diào)試34一、系統(tǒng)調(diào)試工具 Keil uVision334二、調(diào)試的主要方法34結(jié) 論38致 謝39參考文獻(xiàn)40附 錄41一、英文原文4

11、1二、英文翻譯51三、源程序61前 言51系列單片機(jī)屬于總線型單片機(jī)，具有硬件架構(gòu)完整、功能強(qiáng)大、技術(shù)成熟、通用性強(qiáng)、可外部擴(kuò)展、配套芯片齊全、集成開發(fā)環(huán)境好、實(shí)用子程序豐富以及價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是實(shí)際工程應(yīng)用，還是學(xué)習(xí)單片機(jī)原理及其應(yīng)用技術(shù)，51系列單片機(jī)都是理想的選擇。在社會(huì)生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中，凡是有自動(dòng)控制要求的地方都會(huì)和單片機(jī)扯上關(guān)系。無(wú)論是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，還是從空中、地面到地下，凡是能想到的地方幾乎都有使用單片機(jī)的需求，并且達(dá)到許多與人方便的操作。盡管現(xiàn)在單片機(jī)在社會(huì)上的應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，但仍有許多可以用單片機(jī)控制而尚未實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目。因此，單片機(jī)的應(yīng)用依然大有想象和拓展空間。

12、本次設(shè)計(jì)采用的是總線型結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，總線型結(jié)構(gòu)的單片機(jī)可以減少不同之間信息傳送線的條數(shù)，從而使信息傳送規(guī)格整齊，提高了整機(jī)的可靠性。采用總線結(jié)構(gòu)以后，存儲(chǔ)器、輸入輸出等外部設(shè)備都通過(guò)專門的接口電路獨(dú)立的掛在總線上，因而使得單片機(jī)可擴(kuò)充能力強(qiáng)，使用方便靈活。另外，還可根據(jù)不同的需要增加存儲(chǔ)器的容量或增添外部設(shè)備，也可以根據(jù)不同的需要組成各種專用的單片機(jī)，例如專用教學(xué)機(jī)等。單片機(jī)的應(yīng)用有利于產(chǎn)品的小型化、多功能化和智能化，有助于提高勞動(dòng)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，減少能源和材料消耗，保證安全等4。但是，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不僅限于它的廣闊范圍以及所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益上，更重要的意義還

13、在于：?jiǎn)纹瑱C(jī)的應(yīng)用正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須有模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能使用單片機(jī)通過(guò)軟件（編程）方法實(shí)現(xiàn)了。這種以軟件取代硬件并提高系統(tǒng)性能的控制系統(tǒng)“軟化”技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。微控制技術(shù)是一種全新的概念，是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著單片機(jī)應(yīng)用的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展、日益完善和更加充實(shí)。本論文第一章介紹了本次倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)方案和開發(fā)意義；第二章對(duì)MCS-51單片機(jī)的部分基本原理和接口技術(shù)進(jìn)行了闡述，其中大部分都是本次設(shè)計(jì)需要用到，比如中斷原理、定時(shí)器等；最后一章介紹了本次倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)

14、計(jì)，以及Keil uVision3軟件系統(tǒng)調(diào)試的步驟和方法，以完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第一章 倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介第一節(jié) 功能說(shuō)明一、 設(shè)計(jì)要求 以MCS-51系統(tǒng)單片機(jī)為核心器件，組成一個(gè)9999秒以內(nèi)任意秒數(shù)的倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)，即初值為9999秒以內(nèi)任意秒數(shù)，以一秒的速度進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。 系統(tǒng)有8個(gè)LED數(shù)碼管顯示器，選擇低四位分別顯示千位、百位、十位、個(gè)位，而高四位設(shè)置為一直是暗的，沒有任何顯示。 此倒計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)能夠通過(guò)矩陣鍵盤對(duì)倒計(jì)時(shí)器設(shè)定任何不大于9999秒的初值，同時(shí)設(shè)置有開始鍵、復(fù)位鍵，以達(dá)到可以重新設(shè)置初值的目的。二、 方案說(shuō)明本設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)功能主要通過(guò)中央處理模塊SST89E516RD、鎖存器、矩陣鍵盤

15、、LED數(shù)碼顯示器四個(gè)模塊的硬件共同實(shí)現(xiàn)，具體如下圖1.1。圖1.1 倒計(jì)時(shí)器的硬件模塊本系統(tǒng)首先通過(guò)中中央處理模塊（SST89E516RD）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行判斷（如定時(shí)器、中斷等），它的輸入輸出口是雙向接口，所以要通過(guò)鎖存器來(lái)賦給不同的硬件接口不同的值。然后通過(guò)鍵盤掃描原理對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，返回掃描值，判斷是否有鍵按下，如果有鍵按下，判斷是哪個(gè)鍵被按下。如果是KC鍵被按下，則進(jìn)入初值設(shè)置階段，等待初值設(shè)置；如果鍵盤掃描判斷到KF鍵按下，則表示開始倒計(jì)時(shí)。所有的設(shè)置初值、等待狀況和倒計(jì)時(shí)狀態(tài)都要通過(guò)LED數(shù)碼顯示器顯示出來(lái)，體現(xiàn)本倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能。由于數(shù)碼管的段選、位選和4*4的矩陣鍵盤的輸

16、入輸出都是接到P0.0P0.3口，所以需要鎖存器來(lái)鎖存不同時(shí)刻不同模塊需要的P0.0P0.3的值。本系統(tǒng)由于數(shù)碼顯示器的8個(gè)二極管和位的選擇的狀態(tài)均由SST89E516RD的P0.0P0.7來(lái)決定，所以需要鎖存器（DM74LS573N）在需要的時(shí)候?yàn)槠滏i定相應(yīng)的值，從而使顯示器正確顯示倒計(jì)時(shí)，如果沒有鎖存器則會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤并且不能實(shí)現(xiàn)功能。同理，鎖存器SN74LS244N的功能也是一樣的，判斷矩陣鍵盤的輸出值從而判斷按下的鍵，實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描原理的功能。三、 系統(tǒng)功能由于本來(lái)對(duì)C語(yǔ)言有一定的了解，再加上C語(yǔ)言的簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用的是C語(yǔ)言編程，而未采用匯編語(yǔ)言。通過(guò)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的要求，逐步寫出C

17、語(yǔ)言程序。通過(guò)Keil uVision3軟件對(duì)程序進(jìn)行編譯，在確認(rèn)程序無(wú)誤的時(shí)候，將實(shí)驗(yàn)板插到電腦上（通過(guò)USB連接），進(jìn)行硬件仿真。剛上電時(shí)，LED數(shù)碼顯示器顯示系統(tǒng)默認(rèn)初值9999，并立即進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。如果需要重新設(shè)置小于系統(tǒng)初值的其他任何初始值，這個(gè)時(shí)候可以按下KC鍵，數(shù)碼管四位清0并等待初值的設(shè)置，通過(guò)K0K9（分別表示1,29,0）設(shè)置初值。當(dāng)初值設(shè)置完成后，再按下KF鍵開始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)。如果需要再一次設(shè)置初值的時(shí)候再次按下KC鍵，數(shù)碼管的低四位又全部清0，重新等待設(shè)置初值。第二節(jié) 開發(fā)作用和意義現(xiàn)在單片機(jī)的應(yīng)用在我們的生活中隨處可見，這體現(xiàn)了它的重要性與實(shí)用性。它從根本上改變了傳統(tǒng)的控

18、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。本次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)器就是采用的微控制計(jì)數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)的。計(jì)時(shí)器在單片機(jī)模塊中是比較常見的的一個(gè)模塊，計(jì)時(shí)器是一種用數(shù)字電路技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)的裝置，與機(jī)械式時(shí)鐘相比具有更高的準(zhǔn)確性和直觀性，且無(wú)機(jī)械裝置，具有更更長(zhǎng)的使用壽命，因此得到了廣泛的使用。本次設(shè)計(jì)的9999秒倒計(jì)時(shí)器是在計(jì)時(shí)器的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，以倒計(jì)時(shí)器為基礎(chǔ)，還可以設(shè)計(jì)更多對(duì)日常生活密切相關(guān)的設(shè)備，諸如定時(shí)自動(dòng)報(bào)警、按時(shí)自動(dòng)打鈴、時(shí)間程序自動(dòng)控制、定時(shí)廣播、自動(dòng)起閉路

19、燈、定時(shí)開關(guān)烘箱、通斷動(dòng)力設(shè)備、甚至各種定時(shí)電氣的自動(dòng)啟用等，都是以計(jì)時(shí)器為基礎(chǔ)的。通過(guò)對(duì)基于單片機(jī)控制的倒計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，讓我對(duì)單片機(jī)的知識(shí)有一個(gè)初步解，在學(xué)習(xí)單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，結(jié)合C語(yǔ)言學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的功能的設(shè)計(jì)，做到了主動(dòng)學(xué)習(xí)和探索。本設(shè)計(jì)不但節(jié)約成本，而且功能齊全，不但能實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)器的功能，而且還能實(shí)現(xiàn)其他多種功能，如倒計(jì)時(shí)秒表、定時(shí)器等等。而且由于本次這個(gè)基于51單片機(jī)的9999秒的倒計(jì)時(shí)器無(wú)論是硬件方面還是在軟件程序設(shè)計(jì)方面都比較簡(jiǎn)單，所以還可以通過(guò)擴(kuò)展完成其他的功能，而且功能的相互轉(zhuǎn)換也非常簡(jiǎn)單。若作為一個(gè)部件生產(chǎn)產(chǎn)品，有很大的挖掘價(jià)值，也非常有吸引力。第三節(jié) 本章

20、小結(jié)本章介紹了本次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能說(shuō)明和開發(fā)意義。第一節(jié)首先介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，也可以說(shuō)是設(shè)計(jì)目的。然后介紹了本倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，最后對(duì)本倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能進(jìn)了比較詳細(xì)的介紹。第二節(jié)介紹了本次設(shè)計(jì)的作用和系統(tǒng)的開發(fā)意義。第二章 MCS-51單片機(jī)基本原理第一節(jié) 單片機(jī)概述單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個(gè)芯片上而得名，就是把中央處理器 CPU(Central processing unit)、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（Random access memory）、只讀存儲(chǔ)器ROM（Read only memory）、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器計(jì)數(shù)器以及 IO（Input/outp

21、ut）接口電路等主要微型機(jī)部件集成在一個(gè)芯片上。雖然單片機(jī)只是一個(gè)芯片， 但從組成和功能上看，它已具有了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的屬性11。單片機(jī)主要應(yīng)用與控制領(lǐng)域，用以實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試和控制功能， 為了強(qiáng)調(diào)起控制屬性，也可以把單片機(jī)稱為微控制器 MCU（Micro controller unit）。在國(guó)際上，“微控制器”的叫法似乎更通用一些，而在我國(guó)則比較習(xí)慣與“單片機(jī)”這一名稱。單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)，通常是處于控制系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式進(jìn)行使用，為了強(qiáng)調(diào)其“嵌入”的特點(diǎn)，也常常將單片機(jī)稱為嵌入式微控制器 EMCU（Embedded micro controller unit）。單片機(jī)根據(jù)控制應(yīng)用

22、的需要分為通用單片機(jī)和專用單片機(jī)。其中通用單片機(jī)是一種基本芯片，內(nèi)部資源豐富、性能全面、適用性較強(qiáng)，用戶可根據(jù)自己的需要，以其為控制核心，配以不同的外圍電路設(shè)計(jì)成不同的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；專用單片機(jī)是針對(duì)性特別強(qiáng)，具有結(jié)構(gòu)的最簡(jiǎn)化、資源利用的最優(yōu)化、可靠性和成本的最佳化的特點(diǎn)。一、 單片機(jī)基礎(chǔ)1、 單片機(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)通常是指芯片本身，它是有芯片制造商生產(chǎn)的，在它上面集成的是一些作為基本組成部分的運(yùn)算器電路、控制器電路、存儲(chǔ)器、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及輸入/輸出口電路等。但一個(gè)單片機(jī)芯片并不能把計(jì)算機(jī)的全部電路都集成到其中，例如組成諧振電路和復(fù)位電路的石英晶體、電阻、電容等，這些元件在單片

23、機(jī)系統(tǒng)中只能以散件的形式出現(xiàn)。此外，在實(shí)際的控制應(yīng)用中，常常需要擴(kuò)展外圍電路和外圍芯片。從中可以看到單片機(jī)和單片機(jī)系統(tǒng)的差別：?jiǎn)纹瑱C(jī)只是一塊芯片，而單片機(jī)系統(tǒng)則是在單片機(jī)芯片的基礎(chǔ)上擴(kuò)展其它電路或芯片構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通常所說(shuō)的單片機(jī)系統(tǒng)都是為實(shí)現(xiàn)某一控制應(yīng)用需要由用戶設(shè)計(jì)的，是一個(gè)圍繞單片機(jī)芯片而組建的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。在單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)處于核心地位，是構(gòu)成單片機(jī)系統(tǒng)的硬件和軟件基礎(chǔ)。2、 單片機(jī)的由來(lái)與發(fā)展(1)、單片機(jī)的產(chǎn)生電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了從電子管、晶體管、集成電路到大（超大）規(guī)模集成電路共四個(gè)階段，即常說(shuō)的第一代、第二代、第三和第四代計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在廣泛使用的微型

24、計(jì)算機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，因此它屬于第四代計(jì)算機(jī)，而單片機(jī)則是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)分支。從1971年微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，由于實(shí)際應(yīng)用的需要，微型計(jì)算機(jī)向著兩個(gè)不同的方向發(fā)展：一個(gè)是向高速度，大容量，高性能的高檔微機(jī)方向發(fā)展；而另一個(gè)則是向穩(wěn)定可靠、體積小和價(jià)格廉價(jià)的單片機(jī)方向發(fā)展。但是兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。(2)、單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展大體上同步，也經(jīng)歷四個(gè)階段：第一階段（19711974年）1971年11月，Intel公司推出4位微處理器Intel 4004，并配有RAM,ROM和移位寄存器等芯片，構(gòu)成第一臺(tái)MCS-4微型計(jì)

25、算機(jī)。1972年4月，Intel公司又推出8位微處理器Intel 8008。這些微處理器雖說(shuō)還不是單片機(jī)，但從此拉開了研制單片機(jī)的序幕2。 第二階段（19741978年）：初級(jí)單片機(jī)階段以Intel公司MCS-48為代表，這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成了8位CPU，若干并行I/O，8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，容量有限的RAM和ROM，尋址范圍不大于4K，且無(wú)串行口，簡(jiǎn)單的中斷處理功能。第三階段（19781983年）：高性能單片機(jī)階段以Intel公司MCS-51系列為代表，與此同時(shí)，Motorola公司推出6801、Zilog公司推出Z8、Rokwell公司推出6501、6502等。此類單片機(jī)普遍帶有串行口，有

26、多級(jí)中斷處理系統(tǒng)，16位C/T，片內(nèi)RAM，ROM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口。 第四階段（1983年）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出階段 在此階段，一方面發(fā)展16位單片機(jī)及專用單片機(jī)，另一方面不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同的用戶需要?？v觀單片機(jī)近 30 年的發(fā)展歷程，單片機(jī)今后將向多功能、高性能、高速度、低電壓、低功耗、低價(jià)格、外圍電路簡(jiǎn) 單化以及片內(nèi)存儲(chǔ)器容量增加的方向發(fā)展。但其位數(shù)不一定會(huì)繼續(xù)增加，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有了 32 位單片機(jī)，但使用的并不多。所以今后的單片機(jī)將是功能更強(qiáng)、集成度和可靠性更高而功耗更低、以及使用更方便等特點(diǎn)

27、2。此外，專用化也是單片機(jī)的一個(gè)發(fā)展方向，針對(duì)單一用途的專用單片機(jī)將會(huì)越來(lái)越多。二、 單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等多個(gè)領(lǐng)域，為各個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展做出了巨貢獻(xiàn)。大致可分為如下幾個(gè)范疇：1、在智能儀器儀表的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。2、在家用電器中的應(yīng)用當(dāng)前，家用電

28、器產(chǎn)品的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)就是不斷提高其智能化程度，而家電智能化的進(jìn)一步提高就需要有單片機(jī)的參與，例如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、微波爐、電視機(jī)和音像視頻設(shè)備等。通過(guò)單片機(jī)控制的智能化家用電器將給我們帶來(lái)更大的舒適和方便，進(jìn)一步改善我們的生活質(zhì)量，把我們的生活變的更加豐富多彩。3、在工業(yè)控制中的應(yīng)用工業(yè)技術(shù)中，無(wú)論是過(guò)程控制技術(shù)，數(shù)據(jù)采集和測(cè)控技術(shù)，還是生產(chǎn)線上的機(jī)器人技術(shù)，都需要要有單片機(jī)的參與。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)等。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用，在這種集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的綜合技術(shù)中，單片機(jī)將發(fā)揮越來(lái)越大的作用。4、

29、在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從手機(jī)、電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。5、單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備、軍用領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機(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。軍事裝備方面 科技強(qiáng)軍、國(guó)防現(xiàn)代化離不開計(jì)算機(jī)，在現(xiàn)代化的飛機(jī)、軍艦、坦克、大炮、導(dǎo)彈火箭和雷達(dá)等各種軍用裝備上，都有單片機(jī)深入其中。

30、6、單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育、國(guó)防航空等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。三、單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和機(jī)型Intel(美國(guó)英特爾) 公司：MCS-48，MCS-51 系列；Microchip（美國(guó)微晶）公司：PICI6XX，PIC54CXX 系列；Zilog(美國(guó)齊洛落)公司：ZS 系列及SUPER8； Fairchild（美國(guó)仙童）公司：FS 系列和 3870 系；Motorola（美國(guó)摩托羅拉）公司： NEC（日本電氣）公司：Ucom87,u

31、PD7800 系列；Hitachi（日本日立）公司：HD6301，HD6305，HD63L05 系列；ATMEL 公司：AT89C51系列；PHILIPS：87LPC 系列；Cygnal：C8051F0 系列等。第二節(jié) MCS-51單片機(jī)的組成原理不同型號(hào)MCS-51單片機(jī)CPU處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲(chǔ)器和I/O接口的配置有所不同。其中8051主要包括算術(shù)/邏輯部件ALU、累加器A、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序計(jì)數(shù)器PC、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、I/O接口電路等，還有堆棧寄存器SP等部件。這些部件集成在一塊芯片上，通過(guò)內(nèi)部總線連接，構(gòu)成完整的微型計(jì)算機(jī)。一、80C51芯片介紹M

32、CS-51 的原生產(chǎn)廠商是 Intel 公司，最早推出 80C51 芯片的也是 Intel 公司，并且作為 MCS-51 的一部分，按原 MCS-51 芯片的規(guī)則命名，例如 80C31、80C51、87C51 和 89C51，這樣我們就能很容易地認(rèn)識(shí) 80C51 的系列芯片。但是后來(lái)愈來(lái)愈多的廠商生產(chǎn) 80C51 的系列芯片，例如 PHILIPS， ATMEL，LG，華邦等公司。這些芯片都是以 80C51 為核心并且與 MCS-51 芯片兼容，但它們又各具特點(diǎn)。然而由于生產(chǎn)廠家多，芯片的類型也很多，使芯片的命名無(wú)法再遵循統(tǒng)一的規(guī)律，造成我們辨認(rèn)上的困難3。目前這些 80C51 的兼容芯片已開始

33、在我國(guó)使用，其中尤其是PHILIPS公司的同名芯片 80C51 及其派生產(chǎn)品最受歡迎，而ATMEL公司的閃速存儲(chǔ)器型單片機(jī)芯片 AT89C51 等更是后來(lái)居上，大有取代傳統(tǒng) EPROM 型芯片之勢(shì)。80C51 芯片內(nèi)部集成了 CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和I/O口等各功能部件，并由內(nèi)部總線把這些部件連接在一起。80C51單片機(jī)內(nèi)部包含以下一些功能部件：一個(gè)8位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路；4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片內(nèi)有無(wú)ROM）； 128B內(nèi)RAM； 可尋址64KB的外ROM和外RAM控制電路； 兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器

34、； 21個(gè)特許功能寄存器； 4個(gè)8位并行I/O口，共32條可編程I/O端線； 一個(gè)可編程全雙工串行口； 5個(gè)中斷源，可設(shè)置成2個(gè)優(yōu)先級(jí)。振蕩器及時(shí)序 OSC8051CPU程序存儲(chǔ)器4KB ROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器64K總線擴(kuò)展控制器可編程I/O可編程全雙工串行口圖2.1 80C51單片機(jī)功能結(jié)構(gòu)框圖二、8051 與 80C51 80C51單片機(jī)是在8051的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，也就是說(shuō)在單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程中是先有8051，然后才有80C51的。8051單片機(jī)與80C51單片機(jī)從外形看是完全一樣的，其指令系統(tǒng)、引腳信號(hào)、總線等完全一致（完全兼容），也就是說(shuō)在8051下開發(fā)的軟

35、件完全可以在80C51上應(yīng)用，反過(guò)來(lái)，在80C51下開發(fā)的軟件也可以在8051上應(yīng)用3。這兩種單片機(jī)是完全可移植的。8051與80C51單片機(jī)的主要差別就在于芯片的制造工藝上。80C51的制造工藝是在8051基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。8051系列單片機(jī)采用的是HMOS工藝：高速度、高密度；80C51系列單片機(jī)采用的是CHMOS工藝：高速度、高密度、低功耗；也就是說(shuō)80C51單片機(jī)是一種低功耗單片機(jī)。此外，在80C51系列芯片中，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器除了 ROM 型和 EPROM型之外，還有 EEPROM 型，例如 89C51 就是 4KB EEPROM，并且隨著集成技術(shù)的提高，80C51系列片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的

36、容量也越來(lái)越大，目前已有 64KB 的芯片了。另外，許多80C51芯片的還具有程序存儲(chǔ)器保密機(jī)制，以防止應(yīng)用程序泄露或被復(fù)制。第三節(jié) MCS-51單片機(jī)的引腳功能MCS-51單片機(jī)采用40引腳的雙列直插封裝（DIP）方式。圖2.2左邊為其引腳圖，右邊為為其邏輯符號(hào)圖。在40條引腳中，有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制引腳，3條I/O引腳2。圖2.2 左邊為MCS-51引腳圖，右邊為MCS-51單片機(jī)邏輯符號(hào)圖一、 主電源引腳Vss和VccVcc芯片電源，正常操作時(shí)接+電源；Vss接地端。二、 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1、XTAL2晶體振蕩電路反相輸入端和輸

37、出端。當(dāng)外接晶體振蕩器時(shí)，XTAL1和XTAL2分別接在外接晶體兩端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘方式時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外來(lái)振蕩信號(hào)。三、 控制引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/Vpp1、RST/Vpd(9)復(fù)位/備用電源正常工作時(shí)，RST（Reset）端為復(fù)位信號(hào)輸入端，只要在該引腳上連續(xù)保持兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平，80C51芯片即實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，復(fù)位后一切從頭開始，CPU從0000H開始執(zhí)行指令。Vpd功能：在Vcc掉電情況下，該引腳可接上備用電源，由Vpd向片內(nèi)供電，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。2、 ALE/PROG(30)地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖ALE

38、功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址。80C51在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器（包括并行擴(kuò)展I/O口）時(shí)，P0口用于分時(shí)傳送低8位地址和數(shù)據(jù)信號(hào)，且均為二進(jìn)制數(shù)。當(dāng)ALE信號(hào)有效時(shí)，P0口傳送的是低8位地址信號(hào)；ALE信號(hào)無(wú)效時(shí)，P0口傳送的是8位數(shù)據(jù)信號(hào)。在ALE信號(hào)的下降沿，鎖定P0口傳送的內(nèi)容，即低8位地址信號(hào)。當(dāng)CPU不執(zhí)行訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE以時(shí)鐘振蕩頻率1 / 6的固定頻率輸出，因此ALE信號(hào)也可作為外部芯片CLK時(shí)鐘或其他需要。但是，當(dāng)CPU執(zhí)行MOVX指令時(shí)，ALE將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。ALE端可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，

39、此引腳用于輸入編程脈沖。3、PSEN(29)外ROM讀選通信號(hào)。80C51讀外ROM時(shí)，沒個(gè)機(jī)器周期內(nèi)PSEN兩次有效輸出。PSEN可作為外ROM芯片輸出允許OE的選通信號(hào)。在讀內(nèi)ROM或讀外RAM時(shí)，PSEN無(wú)效。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是靠及信號(hào)控制的。PSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門電路。4、EA/Vpp 內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源EA功能：正常工作時(shí)，EA為內(nèi)外ROM選擇端。80C51單片機(jī)ROM尋址范圍為64KB，其中4KB在片內(nèi)，60KB在片外（80C31芯片無(wú)內(nèi)ROM，全部在片外）。當(dāng)EA保持高電平時(shí)，先訪問(wèn)內(nèi)ROM，但當(dāng)PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過(guò)4KB（0FFFH）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向

40、執(zhí)行外ROM中的程序。當(dāng)EA保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)ROM。對(duì)80C31芯片，片內(nèi)無(wú)ROM，因此EA必須接地。Vpp：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳用于施加編程電源Vpp。四、輸出輸入引腳80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口,共32個(gè)引腳。所有4個(gè)端口都是雙向口，每個(gè)口都包含一個(gè)鎖存器，即專用寄存器P0P3，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。1、P0口8位雙向I/O口在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí)，P0口可用作雙向I/O口。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí)，P0口可用于分時(shí)傳送低8位地址(地址總線)和8位數(shù)據(jù)信號(hào)(數(shù)據(jù)總線)。

41、位結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。P0口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門。 地址/數(shù)據(jù)VCC控制鎖存器DCPQQMUXV1V2P0.X引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳&1圖2.3 P0口位結(jié)構(gòu)2、P1口8位雙向I/O口8位準(zhǔn)雙向I/O口(“準(zhǔn)雙向”是指該口內(nèi)部有固定的上拉電阻)。P1口既可以作為8位并行輸入輸出口，又可以作為8位輸入/輸出端。CPU既可以對(duì)P1口進(jìn)行字操作，又可以進(jìn)行位操作。位結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。 P1口能驅(qū)動(dòng)為4個(gè)LSTTL門。VCC鎖存器P1.XDCPQQP1.X引腳讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳內(nèi)部上拉電阻圖 2.4 P1口位結(jié)構(gòu)3、P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展

42、I/O口)時(shí)，P2口可用作雙向I/O口。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí)，P2口可用于傳送高8位地址(屬地址總線) ，P2口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL門。P2口的位結(jié)構(gòu)如圖2.5所示，引腳上拉電阻同P1口。鎖存器P2.XDCPQQ讀鎖存器寫鎖存器內(nèi)部總線讀引腳VCCP2.X引腳內(nèi)部上拉電阻1地址控制MUX圖 2.5 P2口位結(jié)構(gòu)4、P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口P3口具有多種功能。一方面與P1口一樣作為一般準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口，具有字節(jié)操作和位操作二種工作方式；另一方面8條輸入/輸出線可以獨(dú)立地作為串行輸入/輸出口和其它控制信號(hào)線。P3口驅(qū)動(dòng)能力為4個(gè)LSTTL門。圖 2.6 P3口位結(jié)構(gòu)P3

43、口各口線與專用功能： P3.0RXD：串行口輸入端; P3.1TXD：串行口輸出端; P3.2INT0：外部中斷0請(qǐng)求輸入端; P3.3INT1：外部中斷1請(qǐng)求輸入端 P3.4T0：定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部信號(hào)輸入端; P3.5T1：定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部信號(hào)輸入端; P3.6WR：外RAM寫選通信號(hào)輸出端; P3.7RD：外RAM讀選通信號(hào)輸出端。上述4個(gè)I/O口，各有各的用途。在不并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí)， 4個(gè)I/O口都可作為雙向I/O口用。在并行擴(kuò)展外存儲(chǔ)器(包括并行擴(kuò)展I/O口)時(shí)，P0口專用于分時(shí)傳送低8位地址信號(hào)和8位數(shù)據(jù)信號(hào)，P2口專用于傳送高8位地址信號(hào)。P3口根據(jù)需

44、要常用于第二功能，真正可提供給用戶使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端線。第四節(jié) 中斷一、 中斷的概念CPU在處理某一事件A時(shí)，發(fā)生了另一事件B請(qǐng)求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生），CPU暫時(shí)中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)），待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來(lái)事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過(guò)程稱為中斷，如下圖2.7。圖2.7 中斷流程引起CPU中斷的根源，稱為中斷源。中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求。CPU暫時(shí)中斷原來(lái)的事務(wù)A，轉(zhuǎn)去處理事件B，對(duì)事件B處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地方（即斷點(diǎn)），稱為中斷返回。實(shí)現(xiàn)上述中斷功能的部件稱為中斷

45、系統(tǒng)（中斷機(jī)構(gòu)）。見下圖2.8。圖2.8 中斷系統(tǒng)二、 8051中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)80C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源（8052有 6個(gè)） ，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套 。4個(gè)用于中斷控制的寄存器IE、IP、TCON和SCON用于控制中斷的類型、中斷的開/關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級(jí)別。5個(gè)中斷源有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，每個(gè)中斷源可以編程為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷，可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)程序的嵌套。8051單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2.9所示。圖2.9 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、 中斷源8051單片機(jī)的5個(gè)中斷源包括：、引腳輸入的外部中斷源，三個(gè)內(nèi)部中斷源（定時(shí)器T0、T1的一處中斷源和串行口的發(fā)送/接受中斷源）。 (1)、I

46、T0(TCON.0)外部中斷0()觸發(fā)方式控制位。IT0=0時(shí)，外部中斷0程控為電平觸發(fā)方式；IT0=1時(shí)外部中斷0為邊沿觸發(fā)方式。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.2引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志IE0(TCON.1)置1，向CPU申請(qǐng)中斷。(2)、IT1(TCON.2)外部中斷1()請(qǐng)求類型控制位。IT1=0時(shí)，外部中斷1程控為電平觸發(fā)方式；IT1=1時(shí)外部中斷1為邊沿觸發(fā)方式。當(dāng)CPU檢測(cè)到P3.3引腳上出現(xiàn)有效的中斷信號(hào)時(shí)，中斷標(biāo)志IE1(TCON.3)置1，向CPU申請(qǐng)中斷。(3)、TF0（TCON.5）片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷申請(qǐng)位，TF0實(shí)際上是T0中斷觸發(fā)器的一個(gè)輸出端。T0被允許

47、計(jì)數(shù)以后，從初值開始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)置TF0=1，向CPU請(qǐng)求中斷，直到CPU響應(yīng)該中斷時(shí)才由硬件清0。(4)、TF1（TCON.7）片內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷申請(qǐng)位。定時(shí)器T1被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加1計(jì)數(shù)，當(dāng)產(chǎn)生溢出時(shí)置TF1=1，向CPU請(qǐng)求中斷，直到CPU響應(yīng)該中斷時(shí)才由硬件清0。 (5)、RI（SCON.0）或TI（SCON.1）串行口中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)串行口接收完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位RI或當(dāng)串行口發(fā)送完一幀串行數(shù)據(jù)時(shí)置位TI，向CPU申請(qǐng)中斷。2、 中斷控制(1)、中斷允許控制寄存器IE特殊功能寄存器IE為中斷允許寄存器，控制CPU對(duì)中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個(gè)中斷源的開放和屏

48、蔽（禁止），以及每個(gè)中斷源是否允許中斷。其格式為： EX0(IE.0)：外部中斷0允許位；ET0(IE.1)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0中斷允許位； EX1(IE.2)：外部中斷0允許位；ET1(IE.3)：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1中斷允許位；ES（IE.4)：串行口中斷允許位；EA (IE.7)：CPU中斷允許（總允許）位。(2)、中斷源優(yōu)先級(jí)設(shè)定寄存器IP80C51單片機(jī)有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，即可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷服務(wù)嵌套。每個(gè)中斷源的中斷優(yōu)先級(jí)都是由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)規(guī)定的 。PX0（IP.0）：外部中斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT0（IP.1）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PX1（IP.2）：外部中

49、斷0優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT1（IP.3）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PS （IP.4）：串行口優(yōu)先級(jí)設(shè)定位；PT2 (IP.5) ：定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2優(yōu)先級(jí)設(shè)定位。同一優(yōu)先級(jí)中的中斷申請(qǐng)不止一個(gè)時(shí)，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)問(wèn)題。同一優(yōu)先級(jí)的中斷優(yōu)先權(quán)排隊(duì)，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級(jí)形成，其排列如表2.1所示：表2.1 同優(yōu)先級(jí)中斷源等級(jí)序號(hào)序號(hào)中斷源中斷標(biāo)志優(yōu)先級(jí)順序0外部中斷0IE0最高級(jí)最低級(jí)1定時(shí)器T0中斷TF02外部中斷1IE13定時(shí)器T1中斷TF14串行口中斷RI或TI三、 中斷響應(yīng)條件中斷源有中斷請(qǐng)求；此中斷源的中斷允許位為1；CPU開中斷（即EA=1）。第五節(jié) 定時(shí)器與計(jì)數(shù)器一、 定

50、時(shí)器概述加1計(jì)數(shù)器輸入的計(jì)數(shù)脈沖有兩個(gè)來(lái)源,一個(gè)是由系統(tǒng)的時(shí)鐘振蕩器輸出脈沖經(jīng)12分頻后送來(lái)；一個(gè)是T0或T1引腳輸入的外部脈沖源。每來(lái)一個(gè)脈沖計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)加到計(jì)數(shù)器為全1時(shí)，再輸入一個(gè)脈沖就使計(jì)數(shù)器回零，且計(jì)數(shù)器的溢出使TCON中TF0或TF1置1，向CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求（定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷允許時(shí)）。如果定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作于定時(shí)模式，則表示定時(shí)時(shí)間已到；如果工作于計(jì)數(shù)模式，則表示計(jì)數(shù)值已滿。可見，由溢出時(shí)計(jì)數(shù)器的值減去計(jì)數(shù)初值才是加1計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值4。二、定時(shí)器控制字1、工作方式寄存器TMOD工作方式寄存器TMOD用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式，低四位用于T0，高四位用于T1。其格式如下：各位功

51、能如下：(1) GATE：門控位。GATE0時(shí)，只要用軟件使TCON中的TR0或TR1為1，就可以啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作；GATA1時(shí)，要用軟件使TR0或TR1為1，同時(shí)外部中斷引腳或也為高電平時(shí)，才能啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作。即此時(shí)定時(shí)器的啟動(dòng)多了一條件。(2) ：定時(shí)/計(jì)數(shù)模式選擇位。0為定時(shí)模式；=1為計(jì)數(shù)模式。(3) M1M0：工作方式設(shè)置位。定時(shí)/計(jì)數(shù)器有四種工作方式，由M1M0進(jìn)行設(shè)置。如下表2.2所示：表2.2 定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式設(shè)置表M1M0工作方式說(shuō) 明00方式013位定時(shí)/計(jì)數(shù)器01方式116位定時(shí)/計(jì)數(shù)器10方式28位自動(dòng)重裝定時(shí)/計(jì)數(shù)器11方式3T0分成兩個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)/

52、計(jì)數(shù)器；T1此方式停止計(jì)數(shù)2、控制寄存器TCONTCON的低4位用于控制外部中斷,已在前面介紹。TCON的高4位用于控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)和中斷申請(qǐng)。其格式如下：TOCN各位功能如下：TF1（TCON.7）：T1溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。T1計(jì)數(shù)溢出時(shí)由硬件自動(dòng)置TF1為1。CPU響應(yīng)中斷后TF1由硬件自動(dòng)清0。T1工作時(shí)，CPU可隨時(shí)查詢TF1的狀態(tài)。所以，TF1可用作查詢測(cè)試的標(biāo)志。TF1也可以用軟件置1或清0，同硬件置1或清0的效果一樣。TR1（TCON.6）：T1運(yùn)行控制位。TR1置1時(shí)，T1開始工作；TR1置0時(shí)，T1停止工作。TR1由軟件置1或清0。所以，用軟件可控制定時(shí)/計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)與

53、停止。TF0（TCON.5）：T0溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位，其功能與TF1類同。TR0（TCON.4）：T0運(yùn)行控制位，其功能與TR1類同。3、 初始化程序?qū)MOD賦值，以確定T0和T1的工作方式9。計(jì)算初值,并將其寫入TH0、TL0或TH1、TL1。中斷方式時(shí)，則對(duì)IE(ET0/ET1)賦值，開放中斷。使TR0或TR1置位(TCON)，啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器定時(shí)或計(jì)數(shù)。第六節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了本次設(shè)計(jì)需要用到的MCS-51單片機(jī)的部分基本原理。第一，單片機(jī)的概述，介紹了單片機(jī)的定義和歷史；第二，以80C51為例，大致的介紹了單片機(jī)的基本組成原理；第三，介紹了單片機(jī)的40條引腳功能，特別對(duì)輸入輸出

54、接口進(jìn)行了詳細(xì)的介紹；第四，介紹了單片機(jī)的一個(gè)重要部分：中斷。首先對(duì)中斷進(jìn)行了闡述，然后對(duì)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和中斷響應(yīng)條件進(jìn)行了介紹。第五，比較簡(jiǎn)單的介紹了定時(shí)器。在對(duì)單片機(jī)的基本原理介紹的基礎(chǔ)上，接下來(lái)就是對(duì)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試，以完成本次設(shè)計(jì)。第三章 倒計(jì)時(shí)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試第一節(jié) 硬件電路設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)是單片機(jī)在發(fā)揮具體測(cè)控功能時(shí)所必須的組成部分5。倒計(jì)時(shí)器由單片機(jī)的最小系統(tǒng)就可以構(gòu)成，單片機(jī)的最小硬件系統(tǒng)即倒計(jì)時(shí)器的硬件系統(tǒng)如圖3.1所示。圖3.1 單片機(jī)的最小系統(tǒng)這次設(shè)計(jì)的倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要由中央處理模塊、矩陣鍵盤、鎖存器、LED數(shù)碼顯示器四個(gè)模塊組成，再加上一些基本元器件實(shí)現(xiàn)倒計(jì)

55、時(shí)的功能。其中不同的模塊根據(jù)自己的的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)不同的功能，在整個(gè)系統(tǒng)中都起到了不可替代的作用。它們相輔相成，如果缺少任何一個(gè)模塊或者任何一個(gè)元器件，都不可能完成本次設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的需求可劃分為以下4個(gè)部分。一、 中央處理器模塊1、 SST89E516RD芯片圖3.2是中央處理器（SST89E516RD）在本設(shè)計(jì)中的引腳圖，其功能和前面介紹的MCS-51的功能基本一樣。其中本次設(shè)計(jì)P0P3口用到的是P0.0P0.7口（作為輸入輸出口）、P1口的P1.0P1.3口（分別是鎖存器的使能端，從而控制著鎖存器的應(yīng)用）、左邊的一個(gè)復(fù)位系統(tǒng)等等，各個(gè)引腳都實(shí)現(xiàn)了其應(yīng)有的價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)倒計(jì)時(shí)系統(tǒng)的功能。P0.0P0.7分別命名為D0D7，由于是雙向口，即在作為輸入口的同時(shí)還可以作為輸出口，不過(guò)要通過(guò)不同的鎖存器與不同的器件相連接，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)各種功能。圖3.2 中央處理器（SST89E516RD）引腳圖本次設(shè)計(jì)通過(guò)中央處理模塊（SST89E516RD）對(duì)各個(gè)接口進(jìn)行賦初值，并確定定時(shí)器、工作方式、中斷等等，以下是詳細(xì)介紹：本電路應(yīng)用定時(shí)器0方式1工作方式，該方式是一個(gè)16 位計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)中斷法。所以工作方式寄存器TMO