基于51单片机的智能仪表与组态王的通讯
1242人阅读| 0条评论发布于：2009-8-10 23:01:00
1、引言
随着工业自动化进程的不断加快，现场仪器、仪表、设备正不断向数字化、智能化和网络化方向推进。
单片机以其强大的现场数据处理能力，低廉的价格，紧凑的系统结构、高度的灵活性，微小的功耗等一系列优良特性成为构建智能化现场仪器仪表、设备的重要手段，现已广泛应用于工业测量和控制系统中。
组态王Kingview工控组态软件以其工作性能稳定可靠、人机界面友善、硬件配置方便以及编程简单易用同时其驱动程序较为丰富，如支持DDE、板卡、OPC服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。其扩展性强，配有加密锁，支持工程加密；可方便与管理计算机或控制计算机联网通信等优良特性，提供了对工业控制现场大量数据进行采集、监控、处理的解决方案。在各种工业控制领域中得到了大量使用[1-2]。
将单片机和组态王优良的特性结合起来，使它们实现“强强联合”，成为改造传统工业，提升企业技术竞争力的重要趋势。
目前许多测控系统是由通用机或工控机和底层单片机控制装置组成，通用机或工控机通过组态软件控制现场仪器设备，单片机采集数据和现场状态通过串行口传送到通用机或工控机，由组态软件对采集到的现场数据进行分析、存储或显示，并将命令和控制通过串行口传到单片机以监控现场设备的运转。可靠地实现它们之间的通讯是实现各种测控任务必须解决的首要问题。对于一些重要名家厂商的板卡和模块，一般组态王可直接提供为数据采集和控制所需的底层硬件设备的驱动程序。但对于绝大多数一般用户自行设计开发的采集、控制装置则没有驱动程序提供。因此实现它们“强强联合”，必须解决它们之间之间的通信问题。迄今为止，人们对单片机与组态王的通信问题进行了广泛的研究[1-2]。
目前，单片机与组态王的通讯方法有主要有3种[3]：①利用组态的驱动程序开发包进行驱动开发自己的通讯驱动程序，该方法适用于专业厂商；②通过动态数据交换(DDE)方式进行通讯，该方法带来一些额外的开销，如会降低系统实时性，增加系统的不可靠性等，对开发人员的要求也更高。而自己开发通讯驱动程序，有一定的难度，且增加开发周期、成本。⑧利用组态王提供的与单片机的通用通讯协议，该方法
简单且实时性好，适用于一般用户。
本文介绍了一种采用通用单片机通讯协议，通过RS485接口实现组态王与基于51单片机的智能化仪器、仪表、设备的通讯方法，描述了单片杌和组态王通信的系统结构，电路组成，采用的通讯协议。并将该方法用于熔融氧化锑液位高度的实时远程测量中。
2、系统硬件结构
氧化锑作为一种高附加值的阻燃新材料，其生产工艺比较特殊，采用湿法工艺生产时，产量低，生产成本高且污染严重，故很难形成产业化。目前，国内氧化锑生产厂家主要使用火法工艺生产，火法生产工艺中一个重要的工艺参数就是熔锑的液位。熔锑的温度高达1300度，因此市面常用的液位检测仪无法在此恶劣环境下使用。迄今为止，氧化锑反应炉高温锑液的深度测量还停留在传统的手工测量，即用一铁杆浸入熔融锑液，取出后再用直尺测量浸没的高度，人为因素干扰很大，测量精度差。为解决这一问题，我们研制了以步进电机为驱动手段，51单片机为控制核心的智能液位测量装置，该装置设置了1个RS485接口，用于与上位机的通信。由RS-485通信接口所组成的工控设备网是工业控制及测量领域较为常用的网络之一。它可以十分方便地将多种设备连在一起组成控制网络。从目前解决单片机之间中长距离通信的诸多方案分析来看，RS-485总线通信模式由于具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点而被广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。熔锑液位测量装置整体结构如图1所示。从图可以看出，这是一个机电一体化系统，由电子模块和机械模块两部分组成。
电子模块包括单片机、步进电机驱动、步进电机电流检测、信号处理、RS485数据传输等部分。现场熔锑液位数据经过单片机处理后通过RS485接口传送给上位机，在组态界面上实时显示和监控液位测量装
置的运行状况。RS485接口电路如图2所示。
图中，控制处理器芯片为目前应用最为广泛的51系列芯片，型号为ATMEL公司的AT89S52。AT89S52与MCS-51单片机产品兼容，是一种低功耗、高性能CMOS 8位单片机，具有8K在系统可编程Flash 存储器，1000次在系统擦写周期。MAX485是MAXIM 公司生产的485接口专用芯片，将RS232信号电平转换成RS485信号电平。MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入输出。当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。在半双工使用中，将这两个引脚直接连在一起，然后由单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接受和发送状态之间转换了。在本电路中使用单片机的P32引脚及三极管Q2来控制MAX485的状态转。通常情况下，P32引脚输出高电平经Q2反相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。为保证接口电路可靠、稳定运行，在电路中增加微处理器监控芯片-看门狗电路MAX706，用来监测微处理器的运行状态，一旦单片机失控就强行复位单片机，引导程序重新运行，提高系统抗干扰能力。
3、通讯实现
3.1 计算机通讯接口
本系统采用RS485串行通信标准。RS485采用差分传输方式，有效地提高了抗共模干扰的能力，其最高传输速率可达10Mb/S，最远传输距离可达1200m，支持数据通信设备之间的多连接。RS485由于传输速率高，传输距离远，已成为工控系统串行通信的主要选择方式。当采用RS485实现上位机与下位机串行通信时，由于上位机通常只提供RS232串行接口，因此需要使用RS232转RS485通信接口进行转接。本测量装置中采用自主开发的RS232转RS485通信接口来实现转换。硬件电路如图3所示。
其中电路中使用TXD线和MAX232的另一个通道及三极管Q1来控制MAX485的状态转换。通常情况下MAX232的9脚输出高电平经Q1反相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。
3.2 计算机通讯协议
本系统中，组态王与单片机的通讯采用亚控科技公司提供的通用单片机通讯协议，该协议遵循命令/响应的通讯方式[4]。
计算机读命令读写格式为：
3.3 组态王的通讯配置
上位机通信采用COM1，在组态王的工程浏览器中点击设备\COM1，在右面窗口中双击新建，出现设备配置向导，设置智能模块\单片机\通用单片机ASCII\串口，一直点击下一步，逻辑设备命名为MCU1#，选择COM1口，配置设备地址为01.0，组态王的设备地址定义格式：##.#，前面的两个字符是设备地址，范围为0-255，此地址为单片机的地址，由单片机中的程序决定；后面的一个字符是用户设定是否打包，“0”为不打包、“1”为打包,用户一旦在定义设备时确定了打包，组态王将处理读下位机变量时数据打包的工作，与单片机的程序无关。接着配置COM1口通讯参数，参数为1位起始位，8位数据位，1位结束位，0位奇偶校验位，波特率为9600bps。然后定义I/O变量，如图4所示。
3. 4 单片机通讯软件设计
软件设计的第一步为编写单片机与计算机的RS485串行通讯程序。利用串口调试助手进行调试，能成功与计算机进行通讯。设计的第二步为实现组态王与单片机的通讯。制作一根交叉串口线连接计算机的COM1与COM2，如果计算机没有串口可以用USB转串口代替。打开串口调试助手，打开COM2，波特率设为9600，无校验位，8位数据位，1位停止位。打开组态王，运行液位监控画面，我们会发现COM2每隔固定时间收到40 30 31 41 30 30 30 30 46 30 31 30 37 0D数据，对照通用单片机通讯协议，这是组态王读单片机数据命令。我们模拟单片机应答正常读写格式在串口调试助手发送数据栏填写40 30 31 30 31 36 34 30 32 0D数据，发现COM2接收数据栏接收到的组态王读命令数据间隔时间明显缩短。并发现组态液位监控画面中液位数值发生变化，变为串口调试助手模拟单片机发送的数据。根据实验得到的结果编写单片机应答组态王读命令程序，经运行与实验预期一致。同理编写单片机应答组态王写命令也获得了成功。
4、结束语
本文采用通用单片机协议．实现了组态王6.53与51单片机
《单片机技术》 课程设计报告 题目：基于MCU-51单片机的秒表设计班级： 学号： 姓名： 同组人员： 指导教师：王瑞瑛、汪淳 2014年6月17日
目录 1课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目描述和要求 (3) 2.1实验题目 (4) 2.2设计指标 (4) 2.3设计要求 (4) 2.4增加功能 (4) 2.5课程设计的难点 (4) 2.6课程设计容提要 (4) 3 课程设计报告容 (5) 3.1设计思路 (5) 3.2设计过程 (6) 3.3 程序流程及实验效果 (7) 3.4 实验效果 (16) 4 心得体会 (17)
基于MCS-51单片机的秒表设计 摘要：单片机控制秒表是集于单片机技术、模拟电子技术、数字技术为一体的机电一体化高科技产品，具有功耗低，安全性高，使用方便等优点。本次设计容为以8051 单片机为核心的秒表，它采用键盘输入，单片机技术控制。设计容以硬件电路设计，软件设计和PCB 板制作三部分来设计。利用单片机的定时器/计数器定时和计数的原理，用集成电路芯片、LED 数码管以及按键来设计计时器。将软、硬件有机地结合起来，使他拥有正确的计时、暂停、清零、并同时可以用数码管显示，在现实生中应用广泛。 关键词:秒表;8051;定时器;计数器 1 课程设计的目的 《单片机应用基础》课程设计是学好本门课程的又一重要实践性教学环节，课程设计的目的就是配合本课程的教学和平时实验，以达到巩固消化课程的容，进一步加强综合应用能力及单片机应用系统开发和设计能力的训练，启发创新思维，使之具有独立单片机产品和科研的基本技能，是以培养学生综合运用所学知识的过程，是知识转化为能力和能力转化为工程素质的重要阶段。 2 课程设计题目描述和要求
AT89C51外文翻译 Description The AT89C51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry standard MCS-51? instruction-set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly flexible and cost effective solution to many embedded control applications. Features ? Compatible with MCS-51? Products ? 4K Bytes of In-System Reprogrammable Flash Memory – Endurance: 1,000 Write/Erase Cycles ? Fully Static Operation: 0 Hz to 24 MHz ? Three-Level Program Memory Lock ? 128 x 8-Bit Internal RAM ? 32 Programmable I/O Lines ? Two 16-Bit Timer/Counters ? Six Interrupt Sources ? Programmable Serial Channel ? Low Power Idle and Power Down Modes The AT89C51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash,128 bytes of RAM, 32 I/O lines, two 16-bit timer/counters, a five vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, on-chip oscillator and clock circuitry. In addition, the AT89C51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port and interrupt system to continue functioning. The Power-down Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next hardware reset.
一、单项选择题 1. 下面哪一种传送方式适用于处理外部事件( (A) 无条件传递进 (B) DMA (C) 中断 (D) 查询 分值：2.5 完全正确 得分：2.5 )
2.
在 MCS-51 单片机中，需要软件实现中断撤销的是：( ) (A) 电平触发的外部中断 (B) 脉冲触发的外部中断 (C) 定时中断 (D) 串行中断 分值：2.5 答题错误 得分：0
3.
十进制数 126 其对应的十六进制可表示为（ ）。 (A) 7E
(B) 8E (C) 8F (D) FE 分值：2.5 完全正确 得分：2.5
4.
在 LED 显示中，为了输出位控和段控信号，应使用的指令是：( ) (A) MOVC (B) MOV (C) MOVX (D) XCH 分值：2.5
5.
在单片机中，通常将一些中间计算结果放在（ (A) 累加器 (B) 程序存储器 (C) 数据存储器 (D) 控制器
）中
分值：2.5 完全正确 得分：2.5
6.
MCS-51 单片机的堆栈区应建立在（ ）。 (A) 片内数据存储区 (B) 片内数据存储区的低 128 字节单元 (C) 片内数据存储区的高 128 字节单元 (D) 程序存储区 分值：2.5 完全正确 得分：2.5
7.
CPU 主要的组成部部分为( ) (A) 加法器、寄存器 (B) 运算器、控制器 (C) 运算器、寄存器 (D) 运算器、指令译码器 分值：2.5
完全正确 得分：2.5
AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能： 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
（1）运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 （1）I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 （2）控制信号线
基于51单片机课程设计报告 院系：电子通信工程 团组：电子设计大赛1组 姓名： 指导老师：
目录 一、摘要 (3) 二、系统方案的设计 (3) 三、硬件资源 (5) 四、硬件总体电路搭建 (13) 五、程序流程图 (14) 六、设计感想 (14) 七、参考文献 (16) 附录 (17) 附录 1 程序代码 (17)
一、摘要 本设计以STC89C51单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测电路、温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。文中还着重介绍了软件设计部分，在这里采用模块化结构，主要模块有：数码管显示程序、键盘扫描及按键处理程序、温度信号处理程序、led控制程序、超温报警程序。 关键词：STC89C51单片机 DS18B20温度芯片温度控制 ,LED报警提示. 二、系统方案的设计 1、设计要求 基本功能： 不加热时实时显示时间，并可手动设置时间； 设定加热水温功能。人工设定热水器烧水的温度，范围在20～70度之间，打开开关后，根据设定温度与水温确定是否加热，及何时停止加热，可实时显示温度； 设定加热时间功能。限定烧水时间，加热时间内超过温度上限或低于温度下限报警，并可实时显示温度。 2、系统设计的框架
本课题设计的是一种以STC89C51单片机为主控制单元，以DS18B20为温度传感器的温度控制系统。该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记录当前的时间。其主要包括：电源模块、温度测量及调理电路、键盘、数码管显示、指示灯、报警、继电器及单片机最小系统。 图1 系统设计框架 3 工作原理 温度传感器 DS18B20 从设备环境的不同位置采集温度，单片机STC8951获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器) ，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时 , 单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器) ，这里采用通过LED1和LED2取代！！！ 当由于环境温度变化太剧烈或由于加热或降温设备出现故障，或者温度传感头出现故障导致在一段时间内不能将环境温度调整到规定的温度限内的时候，单片机通过三极管驱动扬声器发出警笛声，这里采用HLLED提示。
一、选择题 从下列各题4个备选答案中选出一个或二个正确答案 并将其代号写在题干后面的括号内。 1、8051基本型单片机内部程序存储器容量为 C 。 A、16KB B、8KB C、4KB D、128B 2、8051基本型单片机内部RAM容量为D。 A、16KB B、8KB C、4KB D、128B 3、当优先级的设置相同时 若以下几个中断同时发生 A 中断优先响应。 A、外部中断0 B、T1 C、串口 D、T0 4、在80C51单片机应用系统中 可以作为时钟输出的是 C 引脚。 A、EA B、RST C、ALE D、PSEN 5、当CPU响应外部中断1 的中断请求后 将自动转向 B 。 A、0003H B、0013H C、000BH D、001BH 6、为了能够使MCS-51单片机在正常工作中及时服务于多个外设 以下传送方式最适用的是 D 。 A、异步 查询 传送 B、同步 无条件 传送 C、DMA传送 D、中断传送 7、已知1只共阴极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示数字1 它的字形代码应为(A )。A、06H B、0F9H C、30H D、0CFH 8、已知1只共阳极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示小数点“.” 它的字形码应为(A)。A、7FH B、0F9H C、30H D、80H 9、已知1只共阴极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示小数点“.”共阳极 它的字形码应为(A )。A、80H B、0F9H C、30H D、7FH 10、下列数据字定义的数表中 (C、D)是错误的。 A、DW “AA” B、DW “A” C、DW “OABC” D、DW 1ABC2H 11、若P1口接有一个4×4的行列键盘 则P1口一定有 C、D 。 A、8位输入口 B、8位输出口 C、4位输入口 D、4位输出口 12、以下指令中能够产生WR信号的是 B、D 。 A、MOV @R0,A B、MOVX @R0,A C、MOVX A @DPTR D、MOVX @DPTR,A 13、8031单片机的定时器T1用作定时方式时是 A、B 。 A、以内部时钟频率为定时基准 12个时钟周期加1 B、以内部时钟频率为定时基准 1个机器周期加1 C、以外部脉冲为定时基准 12个脉冲加1 D、以外部脉冲为定时基准 每个脉冲加1 14、DAC0832在单片机系统中是一种 B、D 器件。 A、输入 B、输出 C、将数字量转换成模拟量 D、将模拟量转换成数字量 15、家用电器中使用的单片机应属于计算机的 B 。 A、辅助设计应用B.测量、控制应用C.数值计算应用 D.数据处理应用 16、对程序存储器的读操作 只能使用 D 。 A MOV指令 B. PUSH指令 C. MOVX指令 D. MOVC指令 17、若82C55的PC口接有一个4×4的行列键盘 则PC口一定有 C、D 。 A、8位输入口 B、8位输出口 C、4位输入口 D、4位输出口 18、下列说法正确的是 A、B 。 A、立即数寻址方式是操作数本身就在指令中 而不是它的地址在指令中。
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心 部件，是8位数据宽度的处理器，能处理 8位二进制数据或代码，CPU负责控制、 指挥和调度整个单元系统协调的工作，完 成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储 单元和128个专用寄存器单元，它们是统 一编址的，专用寄存器只能用于存放控制 指令数据，用户只能访问，而不能用于存 放用户数据，所以，用户能使用的的RAM 只有128个，可存放读写的数据，运算的 中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以 用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可 满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路： 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。
The Introduction of AT89C51 Description The AT89C51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcomputer with 4K bytes of Flash programmable and erasable read only memory (PEROM). The device is manufactured using Atmel’s high-density nonvolatile memory technology and is compatible with the industry-standard MCS-51 instruction set. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory programmer. By combining a versatile 8-bit CPU with Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89C51 is a powerful microcomputer which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications. Function characteristic The AT89C51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, two 16-bit timer/counters, one 5 vector two-level interrupt architecture, a full duplex serial port, one-chip oscillator and clock circuitry. In addition, the AT89C51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port and interrupt system to continue functioning. The Power-down Mode saves the RAM contents but freezes the oscillator disabling all other chip functions until the next hardware reset. Pin Description VCC：Supply voltage. GND：Ground.
第一章习题 2. 根据程序存储器的差别，单片机可以分为哪几种类型？ 答：MCS-51 系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为以下 3 种类型： ①片内带Mask ROM（掩膜ROM）型：8051 、80C51 、8052 、80C52 。此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM 中。其应用程序只能委托半导体厂家“写入” ，一旦写入后不能修改。此类单片机适合大批量使用。 ②片内带EPROM 型：8751、87C51 、8752 。此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除重新写入。此类单片机价格较贵，不宜于大批量使用。 ③片内无ROM（ROMLess）型：8031、80C31 、8032 。此类芯片的片内没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片，造成系统电路复杂，目前较少使用。 3. 单片机的主要特点是什么？它适宜构成通用微机系统还是专用微机系统？为什么？ 答：单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据 处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。其主要特点如下： 1、价格便宜。10 元以内计算机。 2、功能不大。只能专用在适用的领域。但在适用的领域中，性价比却是最 佳。 3、可靠性高，抗干扰能力强。 4 、功耗比较低。对电源要求低。适用面广。 5、外围扩展能力强。可以应用到不同的控制系统中。根据其特点可知，单片机功能不
1 电源提供方案 为使模块稳定工作，须有可靠电源。因此考虑了两种电源方案：方案一：采用独立的稳压电源。此方案的优点是稳定可靠，且有各种成熟电路可供选用；缺点是各模块都采用独立电源，会使系统复杂，且可能影响电路电平。 方案二：采用单片机控制模块提供电源。改方案的优点是系统简明扼要，节约成本；缺点是输出功率不高。综上所述，选择方案二。 2 显示界面方案 该系统要求完成倒计时功能。基于上述原因，我考虑了二种方案：方案一：采用数码管显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，简单，方便。方案二：采用点阵式LED 显示。这种方案虽然功能强大，并可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等，但实现复杂，成本较高。 综上所述，选择方案一。 3 输入方案： 设计要求系统能调节灯亮时间，并可处理紧急情况，我研究了两种方案：方案一：采用8155扩展I/O 口及键盘，显示等。 该方案的优点是：使用灵活可编程，并且有RAM,及计数器。若用该方案，可提供较多I/O 口,但操作起来稍显复杂。 方案二：直接在I/O口线上接上按键开关。 由于该系统对于交通灯及数码管的控制，只用单片机本身的I/O 口就可实现，且本身的计数器及RAM已经够用。
综上所述，选择方案二。 3.1单片机交通控制系统的通行方案设计 设在十字路口，分为东西向和南北向，在任一时刻只有一个方向通行，另一方向禁行，持续一定时间，经过短暂的过渡时间，将通行禁行方向对换。其具体状态如下图所示。说明：黑色表示亮，白色表示灭。交通状态从状态1开始变换，直至状态6然后循环至状态1，周而复始，即如图2.1所示： 图1 交通状态 本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51作为中心器件来设计交通灯控制器。实现以下功能：
外文资料翻译 STC89C52 processi ng chip Prime features: With MCS - 51 SCM product compatibility, 8K bytes in the system programmable Flash memory, 1000 times CaXie cycle, the static operation: 0Hz ~ 33Hz, triple encryption program memory, 32 programmed I/O port, three 16 timer/counter, the eight uninterrupted dual-career UART serial passage, low power consumption, leisure and fall after fall electric power mode can be awakened and continuous watchdog timer and double-number poin ter, power ide ntifier. Efficacy: characteristics STC89C52 is one kind of low power consumption, high CMOS8 bit micro-co ntroller, 8K in system programmable Flash memory. Use high-de nsity nonv olatile storage tech no logy, and in dustrial 80C51 product in structi on and pin fully compatible. The Flash memory chips allows programs in the system, also suitable for programmable conventional programming. In a single chip, have clever 8 bits CPU and on li ne system programmable Flash, in crease STC89C52 for many embedded control system to provide high vigorous application and useful solutions. STC89C52 has following standard efficacy: 8k byte Flash RAM, 256 bytes, 32 I/O port, the watchdog timer, two, three pointer numerical 16 timer/counter, a 6 vector level 2 continuous structure, the serial port, working within crystals and horological circuit. In addition, 0Hz AT89S52 can drop to the static logic operation, support two software can choose power saving mode. Idle mode, the CPU to stop working, and allows the RAM, timer/c oun ters, serial, continu ous to work. Protectio n asa na patter n, RAM content is survival, vibrators frozen, SCM, until all the work under a continuous or hardware reset. 8-bit microcontrollers 8K bytes in the system programmable Flash AT89S52 devices. Mouth: P0 P0 mouth is a two-way ope n drain I/O. As export, each can drive eight TTL logic level. For P0 port to write "1", foot as the high impeda nee in put. When access to exter nal programs and nu merical memory, also known as
◎<习题一>◎<习题二>◎<习题三> ◎<习题四>◎<习题五>◎<习题六> ◎<习题七>◎<习题八>◎<习题九> ◎<习题十>◎<总复习题> ※<习题一> 第一章习题答案 一、选择题 DCABD DACAC ACDBA BCCBA BB (ABE) B 二、计算题 1、将下列十进制数分别转换成二进制、十六进制和BCD码的 形式 （1）33D=00100001B=21H=00110011BCD （2）22 .37D=00010110.0101B=16.5H=00100010.00110111BCD 2、将下列二进制数分别转换成十进制、十六进制的形式。（1） 10101100 B=172D=ACH （2） 1001．01 B= 9.25D=9.4H （3）11001100. 011B=CC.6H=204.375D 3、将下列十六进制数分别转换成二进制、十进制的形式。（1）7B H=01111011B=123D （2）0E7．2 H=231.125D=11100111.0010B （3）21A9H=8617D=0010000110101001B 4、将下列BCD码转换成十进制数。 (1)10010010BCD=92D （2）01010010=52D （3）1000111. 0110=47.6D 5、将下列带符号数分别用原码、反码、补码来表示。 （1）+39 原码、反码、补码为00100111B
（2）－121 原码为11111001B，反码为10000110B，反码为10000111B 三、填空题 1、带符号数在机器中可用_原_码、_反_码和_补_码表示。 2、___运算器___和_控制器_____是计算机硬件的核心，称为中央处理器（CPU）。 3. CPU一次可处理的二进制数的位数称为___字长___。 4、字长为___8___的整数倍。 5、.MCS-51的最基本时间单位是_ 时钟___周期。 6、.8051的一个机器周期由___12___个时钟周期组成。 7、半导体存储器分为__ROM__和__RAM____。 8、根据信息传送的属性，总线可分为___地址总线___、_数据总线_____和__控制总线____。 四、问答题 1、什么是字长？Intel公司的MCS-51系列单片机的字长是多少？答：字长是指计算机能一次处理二进制数码的位数，MCS—51系列单片机字长为8位，又称8位机。 2、简述半导体存储器的分类及各类存储器的功能。 答：（1）只读存储器（ROM） ROM在使用过程中，存储的信息只能被读出，而不能用通常的方法写入。在系统断电时，ROM中的信息并不会丢失。因此，这类存储器适用于存放各种固定的系统程序、应用程序和常数等。 ROM按制造工艺的不同可分为以下几种： A）掩膜ROM 存储在ROM中的信息是在生产过程中用“掩膜”工艺固化在ROM芯片中的，一旦做好，不能更改。只适用于存储成熟的固定程序和数据，在大批量生产时，可降低成本。 B）可编程ROM（PROM） PROM中的信息是由用户写入，但只能写一次，写入后的信息以后不能更改。 C）可擦除ROM 允许用户对已写入的信息进行多次修改，但修改之前要先将原来的内容擦除掉，按擦除方法不同，又分为两种： 紫外线擦除的ROM（EPROM）：在芯片上有一窗口，用紫外线擦抹器照射该窗口约20分钟后就可擦除，然后加规定的编程电压可重新写入程序。 电擦除的ROM（EEPROM）：它允许用户利用+5V的电压擦除已存入的信息，并可进行重新写入，擦除和写入过程可在线完成，不需将芯片从用户系统中取出。
课程设计说明书
课程设计名称
专
业
班
级
学
号
学生姓名
指导教师
单片机原理及应用课程设计 电子信息工程 140405 20141329 李延琦 胡黄水
2016 年 12 月 26 日
课程设计任务书
课程设计 题目
酒精测试仪
起止日期
2016 年 12 月 26 日— 2017 年 1 月 6 日
设计地点
计算机科学与工程学 院单片机实验室 3409
设计任务及日程安排： 设计任务：分两部分： （一）、设计实现类：进行软、硬件设计，并上机编程、联线、调试、 实现； 1.电子钟的设计 2.交通灯的设计 3.温度计的设计 4.点阵显示 5.电机调速 6.电子音乐发声（自己选曲） 7.键盘液晶显示系统 （二）、应用系统设计类：不须上机，查资料完成软、硬件设计画图。 查资料选定题目。 说明：第 1--7 题任选其二即可。（二）里题目自拟。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第 1 天：查阅资料，确定题目。 第 2--4 天：进实验室做实验，连接硬件并编写程序作相关的模块实验。 第 5--7 天：编写程序，并调试通过。观察及总结硬件实验现象和结果。 第 8--9 天：整理资料，撰写课程设计报告，准备答辩。 第 10 天：上交课程设计报告，答辩。 设计报告要求：
1. 设计报告里有两个内容，自选题目内容+附录（实验内容），每 位同学独立完成。 2. 自选题目不须上机实现，要求能正确完成硬件电路和软件程序 设计。内容包括： 1） 设计题目、任务与要求 2）硬件框图与电路图 3） 软件及流程图 （a）主要模块流程图 （b）源程序清单与注释 4） 总结 5） 参考资料 6）附录 实验上机调试内容
注：此任务书由指导教师在课程设计前填写，发给学生做为本门课程设计 的依据。
课程设计报告 华中师范大学武汉传媒学院 传媒技术学院 电子信息工程2011 仅发布百度文库，版权所有.
AD转换 要求： A.使用单片机实现AD转换 B.可以实现一位AD转换，并显示（保留4位数字）设计框图：
方案设计： AD转换时单片机设计比较重要的实验。模数转换芯片种类多，可以满足不同用途和不同精度功耗等。 外部模拟量选择的是简单的电位器，通过控制电位器来改变模拟电压。显示电压值采用一般的四位七段数码管。而AD转换芯片采用使用最广的ADC0809 ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。 下面说明各引脚功能： ?IN0～IN7：8路模拟量输入端。 ?2-1～2-8：8位数字量输出端。 ?ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。?ALE：地址锁存允许信号，输入端，高电平有效。 ?START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。 ?EOC： A/D转换结束信号，输出端，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 ?OE：数据输出允许信号，输入端，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 ?CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHz。
?REF（+）、REF（-）：基准电压。 ?Vcc：电源，单一+5V。 ?GND：地 工作原理： 首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动A/D转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D转换完成，EOC 变为高电平，指示A/D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。 本次实验采用中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。 首先送出口地址并以信号有效时，OE信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。 采用中断可以减轻单片机负担。并可以使程序有更多的空间作二次开发。
外文翻译---51系列单片机的结构和功能
外文资料翻译 英文原文： Structure and function of the MCS-51 series Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip computers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers . An one-chip computer system is made up of several following parts: (1) One microprocessor of 8 (CPU). (2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositing not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. (3) Procedure memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc.. (4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction, may use as exporting too. (5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. (6) Five cut off cutting off the control (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. (8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune electric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertz now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command center, made up of such parts as arithmetic unit and controller , etc.. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing devices temporarily of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. Person who accumulate ACC count by 2 input ends entered of checking etc. temporarily as one operation often, come from person who store 1 operation is it is it make operation to go on to count temporarily , operation result and loop back ACC with another one. In addition, ACC is often regarded as the transfer station of data transmission on 8051 inside. The same as general microprocessor, it is the busiest register. Help remembering that agreeing with a expresses in the order. The controller includes the procedure counter, the order is deposited, the