单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54)
目录
摘要--------------------------------------------------------- 1
1.概述 -------------------------------------------------------- 2
2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11
2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13
3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19
3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
3.4 MCS-51的中断--------------------------------------------21
4.总结----------------------------------------------------------26
参考文献--------------------------------------------------------27
附录1 原程序---------------------------------------------------28
附录2 图-------------------------------------------------------33
摘要
随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的各种系统也越来越多。同时也标志了自动控制领域成为了数字化时代的一员。它实用性强，功能齐全，技术先进，使人们相信这是科技进步的成果。它更让人类懂得，数字时代的发展将改变人类的生活，将加快科学技术的发展。
本次设计为十字路口交通灯控制系统设计,硬件部分它以8031单片机为核心,并在此基础上扩展了程序存储器（EPROM）2764、静态数据存储器（SRAM）6264，利用地址锁存器74LS373扩展I/O并行接口芯片8255A。软件部分它结合定时/计数等知识进行程序编译。
关键词:单片机;存储器;扩展;定时/计数器
1.概述
随着微控技术的日益完善和发展，单片机的应用在不断走向深入。它的应用比定导致传统的控制技术从根本上发生变革。也就是说单片机应用的出现是对传统控制技术的革命。它在工业控制、数据采集、智能化仪表、机电一体化、家用电器等领路得到了广泛应用，极大的提高了这些领域的技术水平和自动化控制。因此单片机的开发应用已成为高技术工程领域的一项重大课题。因此了解单片机知识，掌握单片机的应用技术具有重大的意义。
当前,在世界范围内,一个以微电子技术,计算机的通讯技术为先导的,一信息技术及信息产业的信息革命时期。而计算机技术怎样与实际应用更有效的结合并有效地发挥其作用是科学界最热门的话题,也是当今计算机应用中空前活跃的领域。本文主要从计算机的应用上来实现十字路口交通灯智能化的管理,用以控制过往车辆的正常运作。
2.硬件设计
2.1单片机及其外围
2.1.1单片机的选择
单片微机(Single-Chip Microcomputer)简称为单片机。它在一块芯片上集中成了中央处理单元CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数和多功能输入/输出I/O口,如并行口I/O、串行口I/O和转换A/D等。就其组成而言，一块单片机就是一台计算机。其典型结构如图所示。由于它具有体积小、功能强和价格便宜等优点，因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上。
MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，是单片机的主流系列，软硬件应用设计资料丰富齐全。为了提高指令的执行速度和效率，采用了面向控制的结构和指令系统的独立CPU，即选择MSC-51系列中的8031单片机。
8031内部包括一个8位CPU、128个字节的RAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4
个8位I/O口，一个全双工串行口，2个16位定时器/记数器，但片内无程序存储器，须外扩EPROM芯片。
MCS-51系列的引脚均为40只引脚双列直插封装（DIP）40只引脚按其功能来分，可分为3类：
（1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。
（2）控制引脚：/PSEN、/EA、ALE、RESET （即RST）。
（3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。
MCS-51存储器的结构采用了哈佛（Har-vard）结构。存储器空间可划分为如下5类：
1. 程序存储器（8031无内部程序存储器。）
2. 内部数据存储器
3. 特殊功能寄存器（SFR-Special Function Register）
4. 位地址空间，211个可寻址位。
5. 外部数据寄存器，片外可扩展64K字节RAM。
2.1.2单片机的特点及其应用范围
单片机特点：
a) 单片机体积小巧、使用灵活、成本低，易于真正产品化。组装各种智能式控制设备和仪器，能做到机电仪一体化。
b) 面向控制。能有针对性地解决各种从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。
c) 抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠的工作。这是其它微机集中无法比拟的。
d) 可以方便的实现多机、分布式的集散控制，使整个控制系统的效率大大地提高。
e) 单片机应用产品的研制周期短，所开发出来的样机就是以后批量生产的产品，可以避免不必要的二次开发过程。
单片机应用：
a) 工业方面：电机控制，工业机器人，过程控制，智能传感器，机电仪一体化等。
b) 仪器仪表方面：智能仪器，医疗仪器，色谱仪，示波器等。
c) 家用电器：高级电子玩具，微波灶，洗衣机，录像机等。
d) 电讯方面：调制解调器，智能通讯设备等。
e) 导航与控制方面：导弹控制，鱼雷制导控制，智能武器装置，航天导航系统等。
f) 数据处理方面：图形终端，彩色与黑白复印机，温式硬盘驱动器，磁带机，打印机等。
g) 汽车方面：点火控制，变速器控制，防滑刹车，排气控制等。
2.1.3存储器的扩展
MCS-51单片机片内集成了各种存储器和I/O功能部件，但有时候根据应用系统的功能需求，片内的资源还不能满足需要。8031单片机片内缺少程序存储器（ROM）。
存储器的扩展：MCS-51单片机外部存储器结构，采用的是哈佛结构。即程序存储妻的空间和数据存储器的空间是截然分开，分别寻址的结构。系统扩展的首要问题是构造三大系统总线，然后再往系统总线上“挂”存储器芯片或I/O接口芯片，“挂”存储器芯片就是存储器扩展，“挂”I/O接口芯片就是I/O扩展。受引脚数目的限制，数据线和低8位地址线复用。由P0口线兼用。为了将它们分离出来，需要外加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线。如图所示：
8031
P2
APE
P0
PSEN
WE
RD
地址
锁存器
A8~A15
A0~A7
D0~D7
地址总线
数据总线
控制总线
图2-1构成图
地址锁存器一般采用74LS373。锁存器74LS373带有三态门的8D锁存器，引脚说明：
D7～D0: 8位数据输入线。
Q7～Q0: 8位数据输出线。
G:数据输入锁存选通信号,。
OE: 数据输出允许信号。
采用74LS373的地址总线的扩展电路如下。
1．以P0口作为低8位地址/数据总线。
2.以P2口的口线作高位地址线。
3.控制信号线。
使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。
以PSEN*信号作为扩展程序存储器的读选通信号。
以EA*信号作为内外程序存储器的选择控制信号。
由RD*和WR*信号作为扩展数据存储器和I/O口的读选通、写选通信号。
尽管MCS-51有4个并行I/O口，共32条口线，但由于系统扩展需要，真正作为数据I/O 使用的，就剩下P1口和P3口的部分口线。
优点：串行接口器件体积小，与单片机接口时需要的I/O口线很少（仅需3-4根），提高可靠性。
常用的存储器地址分配的方法有两种：线性选择法（简称线选法）和地址译码法（简称译码法）。
1、线选法
直接利用系统的高位地址线作为存储器芯片（或I/O接口芯片）的片选信号。
优点：电路简单，不需要地址译码器硬件，体积小，成本低。
缺点：可寻址的器件数目受到限制，地址空间不连续，地址不唯一。
2、译码法
最常用的译码器芯片：74LS138（3-8译码器）74LS139（双2-4译码器）74LS154（4-16译码器）。完全可根据设计者的要求，产生片选信号。
全译码：全部高位地址线都参加译码；
部分译码：仅部分高位地址线参加译码。
由于线选法具有简单明了，不需另外增加硬件电路的特点。适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统。所以选择线选法扩展存储器。
2.2.4内存的扩展
程序存储器EPROM的扩展
程序存储器一般采用只读存储器，。根据编制程序的方式不同，ROM分为掩膜ROM，可编程ROM（PROM），EPROM，E2ROM，Flash ROM等几种。
目前EPROM的典型芯片是27系列产品，例如2716（16KB×8）、2732（32 KB×8），2764（8 KB×8）、27128（16 KB×8）、27256（32 KB×8）、27512（64 KB×8）。这里选择2764（8 KB×8）芯片。
静态数据存储器的扩展
MSC-51单片机的内部有128个字节的RAM。在实际应用中，仅仅靠片内的RAM往往不够用，必须扩展外部数据存储器。常用的数据存储器有静态数据存储器（SRAM）和动态数据存储器（DRAM），在单片机应用系统中，外扩的数据存储器都采用静态数据存储器。
常见的静态RAM（SRAM）芯片的典型型号有：6116（2 KB×8）、6264（8 KB×8）、62128（16 KB×8）、62256（32 KB×8）。它们都用单一+5V电源供电，双列直插封装。
这里选择6264（8 KB×8），为28引脚封装。
EPROM和RAM综合扩展的硬件接口电路设计
扩展接口电路如图：
图2-2扩展接口电路图
1. 控制信号及片选信号
地址线P2.5直接接到2764和6264）的片选CE端。当P2.6=0，P2.5=1时2764和6264的CE端全为高电平。当P2.6=1，P2.5=0时2764和6264的CE端全为低电平。具体哪个芯片工作还要通过PSEN、WR、RD控制线控制。当片外程序存储区读选通信号PSEN为低电平，肯定到EPROM中读程序；当读、写通信号RD或WR为低电平则到RAM中读数据或者向RAM写入数据。PSEN、WR、RD三个信号是在是在执行指令的时候产生的，但任何一个时刻，只能执行一条指令，所以只能一个信号有效，其他信号不可能同时有效。
2. 各芯片地址空间分配
硬件电路一旦确定，各个芯片的地址范围实际就已经确定，编写程序的时候只要给出选择芯片的地址就能准确的选中该芯片。
程序和数据存储器地址均用16位，P0口确定低8位，P2口确定高8位地址。
2.2.5MSC-51的I/O接口扩展
常用的I/O接口芯片
MCS-51单片机是Intel公司的产品，而Intel公司的配套可编程I/O接口芯片的种类齐全，这就为MCS-51单片机扩展I/O接口提供了很大的方便。
Intel公司常用的外围I/O接口芯片有：
（1）8255A：可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口）。
（2）8155H：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8位I/O口,1个6位I/O口, 256个RAM 字节单元，1个14位的减法定时器/计数器）。
它们都可以和MCS-51单片机直接连接，且接口逻辑十分简单。此外，74LS系列的TTL 电路也可以作为MCS-51的扩展I/O口，如74LS244、74LS273等。除了上述各种I/O接口电路与MCS-51单片机的接口设计，还可以利用MCS-51的串行口来扩展并行I/O口。
本次设计选择可编程的通用并行接口芯片8255A。
8255A芯片介绍：
8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，它具有3个8位的并行I/O口，三种工作方式，可通过编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。
引脚说明：
8255A共有40只引脚，采用双列直插式封装，各引脚功能如下：
D7～D0：三态双向数据线，与单片机数据总线连接，用来传送数据信息。
CS ：片选信号线，低电平有效，表示本芯片被选中。
RD：读出信号线，低电平有效，控制8255A中数据的读出。
WR ：写入信号线，低电平有效，控制向8255A数据的写入。
Vcc：+5V电源。
PA7～PA0：A口输入/输出线。
PB7～PB0：B口输入/输出线。
PC7～PC0：C口输入/输出线。
A1～A0：地址线，用来选择8255A内部的4个端口。
8255A包括三个并行数据输入/输出端口，两个工作方式的控制电路，一个读/写控制逻辑电路和8位数据总线缓冲器。各部件的功能如下：
1.端口A、B、C
8255A有三个8位并行口，PA、PB和PC。都可以选择作为输入输出工作模式，但在功能和结构上有些差异。
PA口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。
PB口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器。
PC口：一个8位的输出锁存器；一个8位数据输入缓冲器。
通常PA口、PB口作为输入输出口，PC口可作为输入输出口，也可在软件的控制下，分为两个4位的端口，作为端口A、B选通方式操作时的状态控制信号。
2. A组和B组控制电路
这是两组根据CPU写入的“命令字”控制8255A工作方式的控制电路。A组控制PA口和PC 口的上半部（PC7～PC4）；B组控制PB口和PC口的下半部（PC3～PC0）,并可根据“命令字”对端口的每一位实现按位“置位”或“复位”。
3. 数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为8255A与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。
4．读/写控制逻辑电路
读/写控制逻辑电路接收CPU发来的控制信号、RESET、地址信号A1～A0等，然后根据控制信号的要求，将端口数据读出，送往CPU或者将CPU送来的数据写入端口。
各端口的工作状态与控制信号的关系如表所示。
表2-1各端口的工作状态与控制信号的关系
8031单片机和8255A的接口
" 硬件接口电路
如图2-3所示是8031单片机扩展一片8255A的电路图。图中，74LS373是地址锁存器，P0.1、P0.0经74LS373与8255A的地址线A1、A0连接； P0.7经74LS373与片选端相连，其他地址线悬空；8255A的控制线RD*、WR*直接接于8031的RD*和WR*端；数据总线P0.0～P0.7与 8255A的数据线 D0～D7连接。
8255A端口地址的确定
图2-3中8255A只有3根线与地址线相接。片选端CS*、地址选择端A1、A0。分别接于P0.7、P0.1、P0.0，其它地址线全悬空。显然只要保证P0.7为低电平时，选中该8255A，若P0.1、P0.0再为“00”则选中8255A的A口，同理P0.1、P0.0为“01”、“10”、“11”分别选中B口、C口及控制口。
图2-3 8031扩展图
2.2电路部分
2.2.1元器件的选用
在该电路中，为了实现交通灯的功能，采用了OPTOTRIAC（光电隔离开关），和TRIAC（晶闸管）等，下面分别进行介绍
光电隔离器的主要性能与工作原理：
主要性能：
1．保护串行口，有效地防止因带电插拔几其他原因引起的串行口损坏。
2． RS-232C实现远距离通讯，通讯距离可延长至1～20公里。9600Bmp时大于1公里。
3．两个RS-232C串行口之间实现电隔离，隔离电压脉冲1500V，持续电压700 V。
4．不用外接电源，内部采用信号电平作DC-DC变换后供电，使用方便。
5．传输线无需屏蔽。SK系列串口光隔离器的传输线中是IPP=20Ma的电流环传送数据，有很强的抗电场干扰能力。
工作原理
利用RS-232C输出信号与光耦器件组成电流环，接收电路将光耦合进来的信号还原成满足RS-232C接口要求的信号电平。接收电路由DC-DC供给接近±12V的电源，RS-232C的供电取自串口的RTS或DTR信号。
晶闸管：
晶闸管的工作条件：
1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压，晶闸管都处于关短状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
晶闸管的内部分析工作过程：
晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门机电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式，硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化。
当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。
式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去作用。
在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）≈0时，晶闸管恢复阻断状态。
2.2.2电路完成功能
图2-4 电路部分
电路完成功能是：车辆放行方向上（A线）绿灯亮15 s，亮灭各0.75秒，闪烁3次灭，黄灯亮3秒灭，红灯亮；东西组红灯灭，绿灯亮。如此周而复始。各方向上计数器从30开个电路由光电隔离开关所控制，6个晶闸管控制灯泡用来模拟双向十字路口的红、黄、绿灯。
３．软件设计
3.1软件概述
本次设计，编写软件使用的是汇编语言。因为汇编语言是面向机器硬件的语言，助记符指令和机器指令一一对应，用汇编语言编写的程序效率高，占用存储空间小，运行速度快，用汇编语言能编写出最优化的程序。能直接管理和控制硬件设备（功能部件），它能处理中断，也能直接访问存储器及I/O接口电路。下面即是十字路口交通灯的原理图。
开始
程序初始化
东西红灯亮
南北绿灯亮
东西红灯闪烁
南北黄灯亮
东西绿灯亮
南北红灯亮
东西黄灯亮
南北红灯闪烁
返回
3-1流程图
3.2汇编语言指令说明
AJMP 功能：绝对转移。
ANL功能：对字节变量做逻辑“与”。
ANLC功能：对位变量做逻辑“与”。
CJNE功能：比较且不相等则转移。
CPL功能：累加器取反。
DEC 功能：减量。
DJNZ 功能：减量且如果不等于零则转移。
INC 功能：增量。
MOV 功能：传送字节变量。
MOVX 功能：外部传送。
NOP 功能：空操作。
ORL 功能：对字节变量进行逻辑或。
RETI 功能：从中断返回。
3.3定时／计数器的原理
3.3.1定时／计数器的概述
80C51系列单片机内部都设有2个16位的可编程定时／计数器，可分别称为“定时器0(T0)”和“定时器1(T1)”。
16位的定时／计数器实质上是一个加１计数器，其控制电路受软件控制、切换。通过软件可以设置为４种工作方式，每种方式都可以用作定时或计数。
当选择定时／计数器作为定时器工作时，计数器的加1信号有震荡器的12分频信号产生，即每经过１个机器周期，计数器增1，直至计满溢出为止。显然，定时器的定时时间与系统的振荡频率有关。因为１个机器周期等于12个振荡周期，所以计数频率fCOUNT=(1/12)fOSC。如果晶振频率为12MHz,则计数周期：
T=1/(12×1000000)Hz×(1/2)=1μS
这是最短的定时周期。若要延长定时时间，则须改变定时期的初值，并要
适当选择定时器的长度（如8位、13位或16位等）。TCON用语控制定时器的启动、停止以及标明定时器的溢出和中断情况。
表3-1 TCON各功能定义
TF1：定时器溢出标志。T1溢出时由硬件置1，并申请中断。CPU响应中断后，由硬件清0，TH1也可由软件清0。
TR1：定时器1运行控制位，可由软件置1或清0来启动或停止T1。
TF0：定时器0溢出标志，功能与TF1相同。
TR0：定时器0运行控制位，功能与TR1相同。
IE1：外部中断1请求标志。
IT1：外部中断1触发方式选择位。
IE0：外部中断0请求标志。
IT0：外部中断0触发方式选择位。
程序中令T0位定时工作方式1。
机器周期为2μs，通过公式和定时时间t可计算出TH、TL初始值。、
T0引脚
震荡器
图3-2 逻辑结构图
T0在工作方式1的逻辑结构如图所示。工作方式1是以16位计数器参加计数。TL0计满后想TH0进位，而TH0溢出后对中断标志位TF0置1，并申请中断。T0是否溢出可用软件查询TF0是否为1来判断
在图中，C/T=0时控制开关接通内部振荡器，T0对机器周期加1计数
当C/T=0时，多路开关连续震荡器的12分频输出，T0对机器周期记数，这就是
定时工作方式。其定时时间为：t=(65536-T0初值)×时钟周期×12
C/T=1时，控制开关接通外部输入信号，当外部输入信号电平发生从1到0跳变时，加1计数器加1，即处于计数工作方式
当GATE=0时，INT0被封锁仅由TR0便可控制T0开启和关闭。
当GATE=1时，T0的开启和关闭取决于INT0和TR0相与的结果，即只有当INT0=1和TR0=1是，T0才被开启。
75MS定时
TH0=3CH，TL0=BOH。
3.3.28255A片选及各端口地址
表3-2 8255A片选及各端口地址
3.3.3信号控制码
由8255A的PA口接6个由晶闸管控制的电灯电路，由驱动电路可知当输出口为高电平是信号灯亮，反之输出低电平是信号灯熄。为了时间上述控制要求，PA口共输出4种控制码，如下表所示：
令东西为A道，南北为B道
表3-3 各口控制码和状态图
3.3.4工作方式寄存器
工作方式寄存器TMOD
TMOD为T0、T1的工作方式寄存器，其各位的格式如下：
TMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
∣定时器T1 ︱定时器T0 ︱
其各位功能如下：
位7 GATE---T1的门控位：
当GATA=0时，只要控制位TR1，即可启动定时器开始工作；
当GATE=1时，除需要将TR1置1外，还要使INTI 引脚为高电平，才能启动相应的定时器开始工作。
位6 C/T---T1的功能选择位： 当C/T=0时，T1为定时器方式； 当C/T=1时，T1为计数器方式。 位5和位4M1和M0---T1的方式选择位： 由这2位的组合可以定义T1的3种工作方式。 位3 GATE---T0的门控制：
当GATE=0时，只要控制TR0置1，即可启动定时器T0开始工作；
当GATE=1时，除需要将TR0置1外，还要使INTO 引脚为高电平，才能启动相应的定时器开始工作。
位2 C/T---T0的功能选择位：
当C/T=0时，T0为定时器方式；当C/T=1时，T0为计数器方式
3-4定时器T1
表3-5 定时器T0工作方式选择
TMOD不能进行位寻址，只能用字节传送指令设置定时器工作方式，低半字节定义定时器1。复位时，TMOD所有位均为0，定时器处于停止工作状态。
3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式
定时/计数器初值的确定方法：
由于不同工作方式下，计数器的位数不同，因而最大计数器也不同。下面介绍确定定时/计数器初值的具体方法。
现假设最大记数值为M，那么各种方式下的M值如下：
方式0：M=8192；
方式1：M=65536；
方式2：M=256；
方式3：定时器T0分为2个8位计数器，所以2个M值均为256。
因为定时/计数器是作“加1”记数，并在记满溢出时产生中断，故初值X可这样计算：X=M-记数值
定时器T0的工作方式：
通过对M1，M0位的设置，T0可选择4种工作方式，T1可选择3种工作方式。
定时器T0，T1都可以设置为方式1。在方式1下，定时器T0，T1均为16位的计数器。在方式1下，定时器的结构和操作与方式0基本相同。唯一不同的是：在方式1中，定时器是一全16位二进制参与操作的。
当TL0的低8位溢出时间向TH0进位，而TH0溢出时向中断标志TF0进位（称“硬件置位TF0”），并申请中断。通过查询TF0是否置位或是否产生定时器T0中断，可判断定时器T0记数是否溢出。
3.4MCS-51的中断
中断的定义：
CPU正在执行主程序时，单片机外部或内部发生的某一事件（如外部设备产生的一个电平的变化，一个脉冲沿的发生或内部计数器的计数溢出等）请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时中止当前的工作，转到中断服务处理程序处理所发生的事件。中断服务处理程序处理完该
事件后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作（例如，继续执行被中断的主程序），这称为中断。 CPU处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。能够实现中断处理功能的部件称为中断系统；产生中断的请求源称为中断请求源。中断源向CPU提出的处理请求，称为中断请求(或中断申请)。
中断的工作：保护现场、恢复现场、中断返回。
中断方式的优点是大大地提高了CPU的工作效率。
中断请求源：
五个中断请求源：
（1 ）/INT0—外部中断请求0，由引脚/INT0输入，中断请求标志为IE0。
（2） /INT1—外部中断请求1，由引脚/INT1输入，中断请求标志为IE1
（3）定时器/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志为TF0。
（4）定时器/计数器T1溢出中断请求，中断请求标志为TF1。
（5）串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI。
标志位分别由特殊功能寄存器TCON和SCON的相应位锁存。
中断允许寄存器IE
CPU对中断源的开放或屏蔽，由片内的中断允许寄存器IE控制。IE的字节地址为A8H，可进行位寻址。
IE对中断的开放和关闭实现两级控制
总的开关中断控制位EA（IE.7位），当EA=0时，所有的中断请求被屏蔽。
当EA=1时，CPU开放中断，但五个中断源的中断请求是否允许，还要由IE中的低5位所对应的5个中断请求允许控制位的状态来决定。
IE中各位的功能如下：
（1）EA：中断允许总控制位
0：CPU屏蔽所有的中断请求(CPU关中断)；
1：CPU开放所有中断(CPU开中断)。
（2）ES：串行口中断允许位
0：禁止串行口中断；
1：允许串行口中断。
（3）ET1：定时器/计数器T1的溢出中断允许位
0：禁止T1溢出中断；
1：允许T1溢出中断。
（4）EX1：外部中断1中断允许位
0：禁止外部中断1中断；
1：允许外部中断1中断。
（5）ET0：定时器/计数器T0的溢出中断允许位
0：禁止T0溢出中断；
1：允许T0溢出中断。
（6）EX0：外部中断0中断允许位。
0：禁止外部中断0中断；
1：允许外部中断0中断。
MCS-51复位以后，IE被清0，所有的中断请求被禁止。
若使某一个中断源被允许中断，除了IE相应的位的被置“1”外，还必须使EA位=1，即CPU 开放中断。改变IE的内容，可由位操作指令来实现，即SETB bit；CLR bit。格式如下图。
表3-6 IE操作指令
中断优先级寄存器IP
两个中断优先级 ,可实现两级中断嵌套。就是CPU正在执行低优先级中断的服务程序时，可被高优先级中断请求所中断，去执行高优先级中断服务程序，待高优先级中断处理完毕后，再返回低优先级中断服务程序。
一个正在执行的低优先级中断程序能被高优先级的中断源所中断，但不能被另一个低优先级的中断源所中断。若CPU正在执行高优先级的中断，则不能被任何中断源所中断。
可归纳为下面两条基本规则：
（1）低优先级可被高优先级中断，反之则不能。
（2）任何一种中断（不管是高级还是低级），一旦得到响应，不会再被它的同级中断源所中断。
某一中断源被设置为高优先级中断，则不能被任何其它的中断源的中断请求所中断。中断优先级寄存器IP，其字节地址为B8H，可位寻址。
IP各个位的含义：
（1）PS——串行口中断优先级控制位
1：高优先级中断；
0：低优先级中断。
（2）PT1——定时器T1中断优先级控制位
1：高优先级中断；
0：低优先级中断。
（3）PX1——外部中断1中断优先级控制位
1：高优先级中断；
0：低优先级中断。
（4）PT0——定时器T0中断优先级控制位
1：高优先级中断；
0：低优先级中断。
（5）PX0——外部中断0中断优先级控制位
1：高优先级中断；
0：低优先级中断。
由用户程序置“1”和清“0”，以改变各中断源的中断优先级。
单片机：交通灯课程设计（一） 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的 系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明
复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让R C组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的. 复位电路： 一、复位电路的用途 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 单片机复位电路如下图：
二、复位电路的工作原理 在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？ 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充
AD0809在51单片机中的应用 我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数据采集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的I/O口扩展接口电路直接得到，由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D或V/F实现。下现我们就来了解一下AD0809与51单片机的接口及其程序设计。 1、AD0809的逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
2、AD0809的工作原理 IN0－IN7：8条模拟量输入通道 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道
的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。
数字钟设计 一、设计目的 1. 熟悉集成电路的引脚安排。 2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3. 了解面包板结构及其接线方法。 4. 了解数字钟的组成及工作原理。 5. 熟悉数字钟的设计与制作。 二、设计要求 1．设计指标 时间以24小时为一个周期； 显示时、分、秒； 有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时； 为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。
2．设计要求 画出电路原理图（或仿真电路图）； 元器件及参数选择； 电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 三、设计原理及其框图 1．数字钟的构成 数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图3-1所示为数字钟的一般构成框图。 图3-1 数字钟的组成框图
⑴晶体振荡器电路 晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 ⑵分频器电路 分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路 时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。
单片机最小系统电路图
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单片机基础实践 D0D1D2D3D4D5D6D7EA ALE PSEN P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST 9P3.0(RXD)10P3.1(TXD)11P3.2(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.6(WR)16P3.7(RD)17XTAL218XTAL119GND 20 P2.0 21 P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN 29ALE 30EA 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039Vcc 40U1 STC89C52 P10P11P12P13P14P15P16P17P20 P21P22P23P24P25P26P27P30P31P32P33P34P35P36P37X2X1 RST Vcc 图1 单片机STC89C52电路图
4 3 2 Vcc R11k D LED 4 3 123456789J1 CON9 D0D1D2D3D4D5D6D7 Vcc 5 43+ C8 1 234 B1 R2 Vcc RST 图2 电源指示灯 图3 单片机P0口上拉电阻 图4 复位电路 Y C1 C2 X1 X2 2 1 D 123 4 56K1 1234USB USB VCC 图5 晶振电路 图6 USB 供电电路
单片机最小系统的相关知识 复位电路： 一、复位电路的用途：单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。单片机复位电路如下图： 二、复位电路的工作原理在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2us就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？
在单片机系统中，系统上电启动的时候复位 一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释 放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键 的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么会复位：在电路图中，电 容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根 据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍 （单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为 3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是 说在单片机启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V 的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。 按键按下的时候为什么会复位：在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。 晶振电路： 晶振电路：晶振是晶体振荡器的简称在 电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并 联再串联一个电容的二端网络电工学上这个 网络有两个谐振点以频率的高低分其中较低 的频率是串联谐振较高的频率是并联谐振由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近在这个极窄的频率范围内晶振等效为一个电感所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路由于晶振等效为电感的频率范围很窄所以即使其他元件的参数变化很大这个振荡器的频率也不会有很大的变化 晶振有一个重要的参数那就是负载电容值选择与负载电容值相等的并联电容就可以得到晶振标称的谐振频率
单片机的引脚原理图及 说明 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。 下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D 锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。
D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。 多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为‘地址/数据’总线使用的。 输出驱动部份：从上图中我们已看出，P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。
51单片机的若干电路原理图 单片机 2007-10-23 20:36:31 阅读198 评论0 字号：大中小订阅 利用下面这些原理图，就可以自己动手做个简单的实验板啦~~~~ 1 外接电源供电电路及电源指示灯 在单片机实训板上为系统设计了一个外接电源供电电路，这个电源电路具备两种电源供电方式：一种是直接采用PC的USB接口5V直流电源给实训板供电，然后在电源电路中加入一个500mA电流限制的自恢复保险丝给PC的USB电源提供了保护的作用；另一种是采用小型直流稳压电源供电，输出的9V直流电源加入到电源电路中，通过LM7805稳压芯片的降压作用，给实训板提供工作所需的5V电源。 如图2.4所示为采用LM7805稳压芯片进行降压供电的电源电路。 图2.4 外接电源供电电路 同时，为了显示外接电源给实训板提供了电源，在系统中增加了电源指示灯电路，如图2.5。 发光二极管工作在正常工作状态时，流过LED的电流只需要5～10mA左右就行，在电路中采用白发红高亮LED，所以可以取5mA左右
的电流值，通过计算，可知：连接LED的限流电阻的阻值可以采用680Ω。 图2.5 电源指示灯电路 2 系统复位电路 复位是单片机的初始化操作，只要给RESET引脚加上2个机器周期以上的高电平信号，即可使单片机复位。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错或是操作错误使系统处于死锁状态时，为了摆脱死锁状态，也需要按复位键重新复位。 在系统中，为了实现上述的两项功能，采用常用的按键电平复位电路，如图2.6所示。 2.6 按键电平复位电路 从途中可以看出，当系统得到工作电压的时候，复位电路工作在上电自动复位状态，通过外部复位电路的电容充电来实现，只要Vcc
单片机：交通灯课程设计（一）(2007-04-21 13:28:54) 目录 摘要--------------------------------------------------------- 1 1.概述 -------------------------------------------------------- 2 2.硬件设计----------------------------------------------------- 3 2.1单片机及其外围--------------------------------------------3 2.1.1单片机的选择-----------------------------------------3 2.1.2单片机的特点及其应用范围----------------------------- 3 2.1.3存储器的扩展----------------------------------------- 4 2.1.4内存的扩展------------------------------------------- 6 2.1.5MCS-52的I/O接口扩展--------------------------------- 8 2.2电路部分--------------------------------------------------11 2.2.1元器件选用-------------------------------------------11 2.2.2电路完成功能-----------------------------------------13 3.软件设计------------------------------------------------------15 3.1软件概述-------------------------------------------------15 3.2汇编语言指令说明-----------------------------------------16 3.3定时/计数器的原理----------------------------------------16 3.3.1定时/计数器的概述-----------------------------------16 3.3.2 8255A片选及各端口地址-------------------------------18 3.3.3信号控制码------------------------------------------18 3.3.4工作方式寄存器--------------------------------------19 3.3.5定时/计数器初值及定时器T0的工作方式----------------20
51系列单片机最小系统 2009年03月18日星期三上午10:48 51系列单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的 时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周
期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般 教科书推荐C 取10u,R取.当然也有其他取法的,原则就是要让RC组合可以在RST 脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可 以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定 时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行. 这一点是初学者容易忽略的. 因此可以看出,其实要熟悉51单片机的40个引脚功能也很容易: 总共40个脚,电源用2个(Vcc和GND),晶振用2个,复位1个,EA/Vpp用1个,剩下还有34个.29脚PSEN,30脚ALE为外扩数据/程序存储器时才有特定用处, 一般情况下不用考虑,这样,就只剩下32个引脚,对于初学者,这32个引脚就是要经常跟它们打交道的了.它们是: P0端口~共8个 P1端口~共8个 P2端口~共8个 P3端口~共8个
单片机的电路原理 单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机实验板普遍称为单片机开发板、也有单片机学习板的称呼。比较有名的例如电子人DZR-01A单片机开发板。 单片机开发板是用于学习51、STC、AVR型号的单片机实验设备。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。例如电子人单片机开发板，针对部分学者需要特别配套有VB上位机软件开发,游戏开发等教程学习资料。开发此类单片机开发板的公司一般提供完善的售后服务与技术支持。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 常见配套资源如下： 1、硬件实验板及其配件如：连接线、CPU芯片、流水灯、点阵显示、ds18b20温度检测、彩色TFT液晶屏，SD卡，游戏开发（推箱子游戏）、收音机、mp3解码等。 2、实验程序源码，包含汇编源程序、C语言源程序。 3、电路原理图、PCB电路图。 4、实验手册、使用手册。 5、针对单片机开发板的详细讲解视频。 6、附加PCB设计制作、VB软件开发等计算机学习资料 1、8个LED灯，可以练习基本单片机IO操作，在其他程序中可以做指示灯使用。
单片机外接电路 一.各个外接电路原理： 1．最小系统及二极管电路原理图： 104 图1 最小系统及二极管电路原理图 应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求： 1、具有上电复位和手动复位功能。 2、使用单片机片内程序存储器。 3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。 4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。 （1）复位及振荡电路 图2 复位及振荡电路图 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。AT89S系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为8.2K和10uF。 按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。MCS51 LITE使用
22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路，所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。 （2）蜂鸣器电路 图3 蜂鸣器电路图 蜂鸣器使用PNP三极管进行驱动控制，板上使用的是直流蜂鸣器，当P3.7输出低电平时，蜂鸣器鸣叫。由于蜂鸣器为感性原件，可以在两端并接一个二极管来起到泄放作用。 （3）RS232串口电路 图4 RS232串口电路图 RS232串口电路使用MAX232CPE作为电平转换芯片，并通过套件提供的串口电缆连接到计算机背后的COM口（9针D型口），用于MCS51 LITE与上位机通信以及和其他串口设备的数据交互。需要注意的是这里在电路板上对TxD和RxD进行了交叉，对应使用的DB9接头类型为Female，使用的线缆为延长线，也叫做直连线，线缆一头为Female一头为Male。如果电路板上不将RxD和TxD交叉，就应该采用Male类型的接头和交叉线缆(两头均为Female)连接。 2.1602液晶显示器电路原理图：
晶振：一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率 晶振电路：单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振和瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。 复位电路：给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利
用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，这时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常工作，在这里我们需要注意用的电容是电解电容，是有正负的，如果接反了，他就会爆炸，我们可以用并口或者串口把程序下到单片机中，这样我们就可以省去了买烧录器， 3、电源，说了半天还没有说到电源，要不单片机怎么工作呀，图中没有给出，第20管脚是地GND，第40管脚是电源VCC，一般我们在电源vcc处。加一个0.1uf的瓷片电容，滤掉电源中的高频雑波，使系统更安全。注意51单片机使用的是5付直流电源。 89c51内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该放大器的输入输出引脚为XTAL1和XTAL2，它们跨接在晶体振荡器和用于微调的电容，便构成了一个自激励振荡器 电路中的C1、C2的选择在30PF左右，但电容太小会影响振荡的频率、稳定性和快速性。晶振频率为在1.2MHZ～12MHZ之间，频率越高单片机的速度就越快，但对存储器速度要求就高。为了提高稳定性我们采用温度稳定性好的NPO电容，采用的晶振频率为12MHZ。 重点介绍： C1、C2作用：震荡补偿电容，可以放宽起震频率，让时钟电路容易起震。 C3的作用：为极性电容，上电瞬间，电容导通，可以通交流阻直流。给RST连续两个机器周期的高电平，即可完成上电复位，复位
一、内容及要求 内容：设计制作一个51最小系统，用最小系统控制8个发光2极管。 要求:全部点亮，依次点亮，交换点亮；用最小系统控制蜂鸣器；用最小系统控制电机。 二、设计思路 使用AT89C51单片机时无须外扩存储器。因此，本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成的单个单片机。 八个发光二极管D1－D8分别接在单片机的P2.0－P2.7接口上，当给P2.0口输出“0”时，发光二极管点亮，当输出“1”时，发光二极管熄灭。可以运用输出端口指令MOV P0，A或MOV P0，＃DATA，只要给累加器值或常数值，同理，接在P2.1～P2.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现 图2-1 主程序流程图 流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗的成流水灯了。在此我们还应注意一点，由于人眼的视觉暂留效应
以及单片机执行每条指令的时间很短，我们在控制二极管亮灭的时候应该延时一段时间，否则我们就看不到闪烁效果。 程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含Key1～Key5的按键情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块，与此同时，当按键Key6有闭合时，程序中调用延时程序程序时，给延时参数赋值上另一个值，是延时程序延时时间发生改变，以达到不同快慢节奏闪烁的彩灯。具体程序流程图2-1所示。 三、硬件设计 3.1 直流稳压电源电路 对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源电路的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。电子设备除用电池供电外，还采用市电（交流电网）供电。通过变压、整流、滤波和稳压后，得到稳定的直流电。直流稳压电源是电子设备的重要组成部分！本项目直流稳压电源为+5V。如下图所示： 直流稳压电源的制作一般有3种制作形式，分别是分立元件构成的稳压电源、线性集成稳压电源和开关稳压电源。下图稳压电源采用的是三端集成稳压器7805构成的正5V直流电源。 图3-1 三端固定式集成稳压电源电路图 AT89C51单片机的工作电压范围：4.0V—5.5V，所以通常给单片机外接5V 直流电源。由于时间关系，此处用3节1.5V的干电池供电，在此不在赘述此稳压电源电路图原理。 3.2单片机最小系统 要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。单片机最小系统如下图3-2所示。
一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X 引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。 下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线
上。 D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D 触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。 多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面
接触过单片机的朋友们都时常会听到别人提"最小系统"这个词.那到底什么是最小系统,有怎样设计称上"最小"呢?下面让依依电子来告诉大家:单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统. 对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中,成为小系统。 应用89C51（52）单片机设计并制作一个单片机最小系统，达到如下基本要求： 1、具有上电复位和手动复位功能。 2、使用单片机片内程序存储器。 3、具有基本的人机交互接口。按键输入、LED显示功能。 4、具有一定的可扩展性，单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。 51单片机学习想学单片机，有一段时间了，自己基础不好，在网上提了许多弱智的问题，有一些问题网友回答了，还有一些为题许多人不屑一顾。学来学去，一年多过去了，可是还是没有入门，现在我就把我学习中遇到的一些问题和大家分享一下，希望在大虾的帮助下能快速的入门：）在学习之前我在网上打听了一下atmel公司的单片机用的人比较多，avr 系列这几年在国内比较流行，但是考虑到avr还是没有51系列用的人多，51系列的许多技术在实践中都已经的到了前人的解决，遇到问题后，有许多高人可以帮助解决，所以这次学习，选用了atmel公司的at89s52，来进行学习。学习单片机是需要花费时间实践的；学之前我们先准备好所需的东西一、所需硬件at89s52一片；8m晶振一个，30pf的瓷片电容两个；10uf电解电容一个，10k的电阻一个；万用板（多孔板）一块；其他的器件如电烙铁一把30w的，松香，焊锡若干，如果是第一次学习，不知道这些东西，没关系，以下是它们的照片： Atmel公司生产的at89s52 8m晶振
最小系统原理解析-单片机 单 片 机
最小系统原理
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一、题目：单片机最小系统 二、引言： 由于单片机技术在各个领域正得到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机，在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，成为国内单片机应用领域中的主流。目前，可用于MCS-51系列单片机开发的硬件越来越多，与其配套的各类开发系统、各种软件也日趋完善，因此，可以极方便地利用现有资源，开发出用于不同目的的各类应用系统。 单片机最小系统是在以MCS-51单片机为4
基础上扩展，使其能更方便地运用于测试系统中，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被测试的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为在实时检测和自动控制领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大。本课题设计主要在MCS-51单片机上扩展I/O 口，扩展定时器定时范围，扩展键盘显示接口。适合于我们学生用于单片机的学习掌握和一些各种科研立项等的需求。因此，研究单片机最小系统有很大的实用意义。 三、关键字： DevKit MCS51 Lite 、AT89S51、AD/DA、RS232串口、串行EEPROM存储器、蜂鸣器、独立按键、LED、8段数码管。 四、目的要求 4.1 目的： 通过对单片机最小系统的研究，掌握单片
江西机电职业技术学院EDA课程设计报告 班级： 姓名： 实训地点： 指导教师： 2013年 5月
实训课题单片机最小系统电路设计 一、实训目的 1、熟悉Protel DXP的操作 2、掌握用Protel DXP绘制原理图的方法 3、掌握用Protel DXP制作PCB板的方法 二、实训要求 利用protel DXP软件完成单片机最小系统的PCB板的设计。 三、实训内容 1、元件符号及封装编辑。 2、原理图绘制。 3、PCB板。 4、DRC报告。 四、报告内容、设计数据及附图 1、电路原理基本分析 2、电路模块功能的介绍。（电源模块、单片机最小系统：复位电 路、晶振电路（离X1，X2引脚近些，否则不易起振）、P1口LED电路） 51单片机复位电路工作原理（网址：） 1、复位电路的用途 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑
内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 2、复位电路的工作原理 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引脚所接收到的电压是5V~1.5V。在5V正常工作的51单片机中小于1.5V的电压信号为低电平信号，而大于1.5V的电压信号为高电平信号。所以在开机0.1S 内，单片机系统自动复位（RST引脚接收到的高电平信号时间为0.1S左右）。 按键按下的时候为什么会复位 在单片机启动0.1S后，电容C两端的电压持续充电为5V，这是时候10K电阻两端的电压接近于0V，RST处于低电平所以系统正常工作。当按键按下的时候，开关导通，这个时候电容两端形成了一个回路，电容被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量。随着时间的推移，电容的电压在0.1S内，从5V释放到变为了1.5V，甚至更小。根据串联电路电压为各处之和，这个时候10K电阻两端的电压为3.5V，甚至更大，所以RST引脚又接收到高电平。单片机系统自动复位。 总结： 1、复位电路的原理是单片机RST引脚接收到2US以上的电平信号，只要保证电容的充放电时间大于2US，即可实现复位，所以电路中的电容值是可以改变的。 2、按键按下系统复位，是电容处于一个短路电路中，释放了所有的电能，电阻两端的电压增加引起的。 晶振电路的作用（网址：） 电容大小没有固定值。一般二三十p。晶振是给单片机提供工作信号脉冲的。这个脉冲就是单片机的工作速度。比如12M晶振。单片机工作速度就是每秒12M。和电脑的CPU概念一样。当然。单片机的工作频率是有范围的。不能太大。一般24M就不上去了。不然不稳定。接地的话数字电路弄的来乱一点也无所谓。看板子上有没有模拟电路。接地方式也是不固定的。一般串联式接地。从小信号到大信号依次接。然后小信号连到接地来削减偕波对电路的稳定性的影响，所以晶振所配的电容在10pf-50pf之间都可以的，没有什么计算公式。但是主流是接入两个33pf的瓷片电容，所以还是随主流。 晶振电路的原理