2014單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)

1、,項(xiàng)目1信號(hào)燈控制,《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》精品課程組,《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)》,,本講主要內(nèi)容,6 項(xiàng)目考核,,【教學(xué)目標(biāo)】,1、終極目標(biāo)： 制作一個(gè)彩燈閃爍的單片機(jī)控制系統(tǒng)。2、促成目標(biāo)： (1) 了解單片機(jī)的基本概念及MCS系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；了解典型單片機(jī)系列的基本情況；了解MCS系列單片機(jī)的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域； (2) 了解MCS-5l單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能； (3) 掌握MCS-5l單片機(jī)引腳

2、功能以及工作方式和單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、性能； (4) 熟練掌握單片機(jī)的指令系統(tǒng)特點(diǎn)； (5) 理解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基本方法和設(shè)計(jì)流程；掌握MCS系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具；掌握編程軟件、編程器、虛擬設(shè)備和仿真器的基本操作方法；了解單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的操作技巧和注意事項(xiàng)； (6) 掌握簡(jiǎn)單的順序、分支、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)和子程序的編寫(xiě)和調(diào)用方法； (7) 掌握延時(shí)子程序等典型程序的設(shè)計(jì)方法；

3、 (8) 初步掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)分析和軟硬件設(shè)計(jì)的基本方法，建立單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本概念；,,設(shè)計(jì)一個(gè)彩燈閃爍的單片機(jī)控制系統(tǒng)，在單片機(jī)的P0.0端口上接一個(gè)發(fā)光二極管L1，使L1不停地一亮一滅，一亮一滅的時(shí)間間隔為0.2秒，循環(huán)往復(fù)。,【工作任務(wù)】,,【活動(dòng)一】總體設(shè)計(jì)1．系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部份協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成信息的顯示；軟件主要完成信號(hào)的處理及控制功能等。 本系統(tǒng)的

4、硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，以AT89S52單片機(jī)為核心，與LED彩燈閃爍電路組成控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件主要包括以下幾個(gè)模塊：AT89S52主控模塊、LED彩燈閃爍模塊等。其中AT89S52主要完成外圍硬件的控制以及一些運(yùn)算功能，LED彩燈電路完成燈光的閃爍功能。系統(tǒng)組成方框圖如圖1.1所示。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,圖1.1 LED彩燈閃爍控制系統(tǒng)組成方框圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,模塊化設(shè)計(jì)(Modular design) 降低了程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、便于修改

5、、且使得支持系統(tǒng)不同部分的并行開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)起來(lái)更容易。應(yīng)用軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，該系統(tǒng)軟件主要由主程序、延時(shí)子程序模塊等組成，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖1.2所示。,圖1.2 單片機(jī)彩燈閃爍系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,2．系統(tǒng)工作原理 發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED，由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見(jiàn)光，因而可以用來(lái)制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。

6、磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。 發(fā)光二極管是一種把電能轉(zhuǎn)換成光能的半導(dǎo)體器件。它由PN節(jié)組成，在正向偏置的條件下導(dǎo)通，此時(shí)會(huì)發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光。發(fā)光二極管的發(fā)光功率近似的與導(dǎo)通電流成正比。目前大多數(shù)產(chǎn)品可以由集成電路直接驅(qū)動(dòng)。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,圖1.3 發(fā)光二極管發(fā)光效果圖,圖1.4 發(fā)光二極管發(fā)光實(shí)物圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,與小白熾燈泡和氖燈相比，發(fā)光二極管的特點(diǎn)是：工作電壓很低（有的僅一點(diǎn)

7、幾伏），工作電流很?。ㄓ械膬H零點(diǎn)幾毫安即可發(fā)光），抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長(zhǎng)；通過(guò)調(diào)制通過(guò)的電流強(qiáng)弱可以方便地調(diào)制發(fā)光的強(qiáng)弱。由于有這些特點(diǎn)，發(fā)光二極管在一些光電控制設(shè)備中用作光源，在許多電子設(shè)備中用作信號(hào)顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發(fā)光管組成7段式半導(dǎo)體數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管可顯示0～9十個(gè)數(shù)目字。,,發(fā)光二極管有很多類(lèi)，如圖1.4所示為幾種發(fā)光二極管，其電氣原理圖如圖圖1.5所示，當(dāng)在它的A和K兩個(gè)電極加上合適的電

8、壓的時(shí)候，它就會(huì)亮起來(lái)。說(shuō)“合適的電壓”，是因?yàn)椴煌陌l(fā)光二極管工作電壓并不相同，一般是在1.6～2.8V之間，而工作電流則一般在2～30mA之間，但是實(shí)際工作的選擇范圍一般是4～10mA之間。,圖1.5 發(fā)光二極管電氣的電路圖形符號(hào),【項(xiàng)目實(shí)踐】,,1.單片機(jī)選型 51系列單片機(jī)包括許多類(lèi)型，它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同。AT89S52是目前應(yīng)用比較廣泛的51系列兼容單片機(jī)中的代表產(chǎn)品。 (1) 主要性能: 與

9、MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器 1000次擦寫(xiě)周期 全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 32個(gè)可編程I/O口線(xiàn) 三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 八個(gè)中斷源,全雙工UART串行通道 低功耗空閑和掉電模式 掉電后中斷可喚醒 看門(mén)狗定時(shí)器 雙數(shù)據(jù)指針 掉電標(biāo)識(shí)符,【項(xiàng)目實(shí)踐】,【活

10、動(dòng)二】硬件設(shè)計(jì),,(2) 功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。(3)

11、AT89S52標(biāo)準(zhǔn)功能 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)

12、中斷或硬件復(fù)位為止。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(4) AT89S52芯片引腳結(jié)構(gòu),圖1.6 AT89S52芯片引腳結(jié)構(gòu)圖 鑒于此，本項(xiàng)目選用AT89S52單片機(jī)作為主控制器?！咀⒁狻吭诤竺娴捻?xiàng)目中，如無(wú)特殊說(shuō)明，均以AT89S52單片機(jī)作為主控制器。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,2.主控模塊設(shè)計(jì) 電源、時(shí)鐘信號(hào)以及復(fù)位電路是單片機(jī)工作的基本條件，缺一不可。單片機(jī)基本系統(tǒng)包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。(1)

13、 電源電路模塊設(shè)計(jì)電源模塊為系統(tǒng)板上其它模塊提供＋5V電源，系統(tǒng)板為從USB接口獲?。?V電源，只要用相應(yīng)配套的USB線(xiàn)從電腦主機(jī)獲?。?V直流電源。 (2) 時(shí)鐘電路模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)為單片機(jī)芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn)。MCS-51的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部時(shí)鐘方式。 由于AT89S52單片機(jī)芯片內(nèi)有時(shí)鐘振蕩電路，因此本項(xiàng)

14、目中采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳外接石英晶體和微調(diào)電容，就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，具體電路設(shè)計(jì)如圖1.3所示。圖中電容C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容置在5～30pF，在此選擇30pF；晶振X1的振蕩頻率范圍在1.2～12MHz間選擇，本項(xiàng)目中選擇12MHz。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(3

15、) 復(fù)位電路模塊設(shè)計(jì) 復(fù)位電路使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確定的狀態(tài)。當(dāng)在51單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)位操作有兩種基本形式：一種是上電復(fù)位，另一種是按鍵復(fù)位。本項(xiàng)目中采用按鍵復(fù)位方式，具體電路設(shè)計(jì)如圖1.3所示。在單片機(jī)運(yùn)行期間，可以利用此按鍵完成復(fù)位操作。 【注意】在后面的項(xiàng)目中，如無(wú)特殊說(shuō)明，主控模塊的設(shè)計(jì)均按此方式設(shè)計(jì)，不再贅述。3

16、.LED彩燈模塊設(shè)計(jì) LED彩燈閃爍輸出電路采用發(fā)光二極管LED，LED的K極通過(guò)限流電阻R與單片機(jī)的P0口的P0.0連接，LED的A極連接到+5V電源。系統(tǒng)供電為+5V，LED上串接的電阻是1KΩ,如果此時(shí)LED上的電壓是2.0V，那么此時(shí)通過(guò)LED的電流為(5V-2V)/1000Ω=3mA。如果需要提高亮度，電流一般會(huì)控制在10mA左右，則此時(shí)電阻應(yīng)該選擇(5V-2V)/10mA=300Ω，所以可以就近選擇330Ω。該

17、模塊與單片機(jī)的接口電路如圖1.7所示。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,圖1.7 LED彩燈閃爍模塊與單片機(jī)的接口電路原理圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,1．算法設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)工作原理圖1.7可知： 當(dāng)P0.0端口輸出高電平，即P0.0＝1時(shí)，根據(jù)發(fā)光二極管的單向?qū)щ娦钥芍?，這時(shí)發(fā)光二極管L1熄滅；我們可以使用SETB P0.0指令使P0.0端口輸出高電平； 當(dāng)P0.0端口輸出低電平，即P0.0＝0時(shí)，發(fā)光二極管L1亮

18、；我們可以使用CLR P0.0指令使P0.0端口輸出低電平。 ① 延時(shí)程序設(shè)計(jì) 由于單片機(jī)指令的執(zhí)行時(shí)間很短，屬于微秒級(jí)，而我們要求的彩燈閃爍時(shí)間間隔為0.2秒，相對(duì)于微秒來(lái)說(shuō)，相差太大，所以我們?cè)趫?zhí)行彩燈點(diǎn)亮和熄滅指令時(shí)，插入延時(shí)程序，來(lái)達(dá)到我們的要求。 ② 循環(huán)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),【項(xiàng)目實(shí)踐】,【活動(dòng)三】軟件設(shè)計(jì),,由于需要控制發(fā)光二極管反復(fù)的一亮一滅，在程序中需要反復(fù)執(zhí)行該程序段，為了避免在程

19、序中多次的編寫(xiě)，我們采用循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能，可以通過(guò)利用條件轉(zhuǎn)移或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令LJMP或者AJMP來(lái)控制程序的跳轉(zhuǎn)執(zhí)行，達(dá)到發(fā)光二極管反復(fù)的一亮一滅的目的。 ③ 子程序設(shè)計(jì) 由于發(fā)光二極管點(diǎn)亮的時(shí)間為0.2秒，熄滅的時(shí)間也為0.2秒，在程序中需要多次執(zhí)行同樣的計(jì)算和操作，如果每次都從頭開(kāi)始編制該段程序，不僅麻煩，而且浪費(fèi)存儲(chǔ)空間。對(duì)于這種在一個(gè)程序中反復(fù)出現(xiàn)的程序段，我們采用子程序結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

20、 當(dāng)主程序在運(yùn)行時(shí)，需要調(diào)用子程序時(shí)，只要執(zhí)行調(diào)用子程序指令A(yù)CALL或者LCALL，使主程序跳轉(zhuǎn)至子程序執(zhí)行，子程序處理完畢，用RET指令返回主程序，繼續(xù)執(zhí)行主程序后面的操作。2．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 單片機(jī)的P0口線(xiàn)的P0.0用于發(fā)光二極管L1亮、滅的控制，當(dāng)P0.0＝0表示L1點(diǎn)亮，當(dāng)P0.0＝1表示L1熄滅；工作寄存器R5、R6、R7為延時(shí)子程序的循環(huán)變量。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,3．程序設(shè)計(jì)(1) 主程序設(shè)計(jì)主程序主

21、要完成硬件初始化、延時(shí)子程序調(diào)用等功能。 ① 初始化通過(guò)初始化把P0.0設(shè)置為0，讓發(fā)光二極管點(diǎn)亮。 ② 循環(huán)閃爍調(diào)用延時(shí)子程序，使發(fā)光二極管點(diǎn)亮0.2秒；然后修改P0.0的狀態(tài)為1，再調(diào)用延時(shí)子程序，使發(fā)光二極管熄滅0.2秒；最后使程序跳轉(zhuǎn)到開(kāi)始重新執(zhí)行，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管循環(huán)閃爍。主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖1.8所示。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,,圖1.8主程序設(shè)計(jì)流程圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(2) 延時(shí)子程序設(shè)計(jì)

22、 延時(shí)子程序完成發(fā)光二極管L1點(diǎn)亮或熄滅的延時(shí)時(shí)間。延時(shí)程序是一種應(yīng)用較為廣泛的小程序，一般采用多條語(yǔ)句循環(huán)執(zhí)行來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)。下面具體介紹其原理： 系統(tǒng)所用的石英晶體振蕩頻率為11.0592MHz，因此，1個(gè)機(jī)器周期=1/石英頻率*12，即為12/11.0592微秒。 機(jī)器周期 微秒MOV R6，#20

23、 ；2個(gè) 2LOOP1：MOV R7，#230 ；2個(gè) 2DJNZ R7，$ ；2個(gè) 2DJNZ R6，LOOP1 ；2個(gè) 2 因此，上面的延時(shí)程序時(shí)間為【2+R6*(2+2*R7+2)】*機(jī)器周

24、期=9282*12/11.0592=10.072ms。 由以上可知，當(dāng)R6＝10、R7＝230時(shí)，延時(shí)約5ms；當(dāng)R6＝20、R7＝230時(shí)，延時(shí)約10ms,以此為基本的計(jì)時(shí)單位。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,本項(xiàng)目要求延時(shí)0.2秒＝200ms，10ms×R5＝200ms，則R5＝20，設(shè)計(jì)的延時(shí)子程序代碼如下：；******************************************************

25、**********；功能：延時(shí)子程序，延時(shí)0.2秒；****************************************************************DELAY200ms：MOV R5,#20 ；設(shè)置外循環(huán)初始值LOOP1： MOV R6,#20 ；外循環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)始，設(shè)置內(nèi)循環(huán)初始值LOOP2： MOV R7,#230 ；內(nèi)循

26、環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)始DJNZ R7,$ ；反復(fù)執(zhí)行本指令，指導(dǎo)R7＝0為止DJNZ R6,LOOP2 ；內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)判斷條件DJNZ R5,LOOP1 ；外循環(huán)結(jié)構(gòu)判斷條件RET

27、 ；子程序返回,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,圖1.9延時(shí)子程序設(shè)計(jì)流程圖,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,4．匯編語(yǔ)言源程序；**************************************************************；功能：主程序；**************************************************************ORG 0000HSTART： CLR

28、P0.0 ；當(dāng)P0.0端口輸出低電平時(shí)，發(fā)光二極管L1點(diǎn)亮；LCALL DELAY200ms ；調(diào)用延時(shí)子程序，LED燈點(diǎn)亮200msSETB P0.0 ；當(dāng)P0.0端口輸出高電平時(shí)，發(fā)光二極管L1熄滅；LCALL DELAY200ms ；調(diào)用延時(shí)子程序，L1熄滅200msLJMP START ；跳轉(zhuǎn)到程序開(kāi)始，L1一亮一滅，循環(huán)往復(fù)；***

29、***********************************************************,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,；功能：延時(shí)子程序，延時(shí)0.2秒；**************************************************DELAY200ms：MOV R5,#20 ；設(shè)置外層循環(huán)變量初始值 LOOP1： MOV R6,#20 ；

30、外循環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)始，設(shè)置中層循環(huán)變量初始值LOOP2： MOV R7,#230 ；中層循環(huán)結(jié)構(gòu)開(kāi)始，設(shè)置內(nèi)層循環(huán)變量初始值DJNZ R7, $ ；內(nèi)層循環(huán)結(jié)構(gòu)，反復(fù)執(zhí)行本指令，直到R7＝0為止DJNZ R6, LOOP2 ；內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)判斷條件DJNZ R5, LOOP1 ；外循環(huán)結(jié)構(gòu)判斷條件RET ；子程序返回END,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,#include //頭

31、文件sbit L1=P0^0; //定義P0.0void delay02s(void) //延時(shí)0.2秒子程序{ unsigned char i,j,k; for(i=20;i>0;i--) for(j=20;j>0;j--) for(k=230;k>0;k--);},void main(void){ while(1) { L1=0; delay02s();

32、 L1=1; delay02s(); }},5．C語(yǔ)言源程序,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,【活動(dòng)四】系統(tǒng)仿真調(diào)試 1．仿真器連接,圖1.10 仿真器的連接,2．仿真器設(shè)置,圖1.11 仿真器設(shè)置菜單,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,3．程序編譯調(diào)試 (1) 新建文件 選擇菜單[文件|新建文件]，如圖1.12所示。,圖1.12 新建文件,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(2) 輸入程序 在出現(xiàn)的源程序窗口中輸入

33、所需編寫(xiě)的程序，如圖1.13所示。,圖1.13 輸入程序,(3) 保存程序選擇菜單[文件|保存文件]，保存時(shí)文件名稱(chēng)必須帶上后綴名“.ASM”，如圖1.14所示。,圖1.14,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(4) 建立新項(xiàng)目選擇菜單[文件|新建項(xiàng)目]，如圖1.15所示。,圖1.15,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,(5) 加入模塊文件在彈出的窗口中，加入模塊文件，選擇剛才保存的文件YEGANG.ASM，如圖1.16所示。,圖1.16,(6) 加入包含文件加入

34、包含文件，若沒(méi)有包含文件，則可按取消鍵，此處按取消鍵。如圖1.17所示。,圖1.17,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,,(7)保存項(xiàng)目在保存項(xiàng)目對(duì)話(huà)框中輸入項(xiàng)目名稱(chēng)，注意此處無(wú)須添加后綴名，軟件會(huì)自動(dòng)將后綴名設(shè)成“.PRJ”。按保存鍵將項(xiàng)目存在與你的源程序相同的文件夾下。如圖1.18所示。,(8) 仿真器設(shè)置選擇菜單[設(shè)置|仿真器設(shè)置]，在彈出的“仿真器設(shè)置”對(duì)話(huà)框中，按圖1.19設(shè)置，選擇“使用偉福軟件模擬器”。,圖1.18,圖1.19,【項(xiàng)目實(shí)

35、踐】,,,(9) 文件編譯 選擇菜單[項(xiàng)目|編譯]，進(jìn)行編譯程序，如圖10所示。 如程序正確，編譯后將產(chǎn)生兩種格式的目標(biāo)文件：二進(jìn)制格式（BIN）目標(biāo)文件和英特爾格式（HEX）目標(biāo)文件，如圖1.20所示。如程序有錯(cuò)誤，則將在信息窗口指出錯(cuò)誤指令所在的源程序、行號(hào)、錯(cuò)誤代碼及錯(cuò)誤原因，則先修改程序，然后再進(jìn)行編譯程序。,圖1.20,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,,(10) 程序調(diào)試雙擊項(xiàng)目中YEGANG.ASM文件，在所需設(shè)置

36、斷點(diǎn)的指令上右鍵設(shè)置斷點(diǎn)，如圖1.21所示。,圖 1.21,在程序調(diào)試時(shí)，可選擇菜單[執(zhí)行|全速執(zhí)行]、[執(zhí)行|跟蹤]、[執(zhí)行|單步]、[執(zhí)行|執(zhí)行到光標(biāo)處] 等命令運(yùn)行調(diào)試程序，如圖1.22所示。,圖1.22 【執(zhí)行】菜單,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,,在調(diào)試運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)【窗口】菜單（見(jiàn)圖1-27），可以選擇打開(kāi)CPU窗口、數(shù)據(jù)窗口等窗口以觀察系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中有關(guān)寄存器的狀態(tài)、存儲(chǔ)器的內(nèi)容等信息，從而判斷程序執(zhí)行是否正確。 (11) 查看

37、結(jié)果 選擇菜單[窗口|數(shù)據(jù)窗口|DATA]，如圖1.23、1.24所示。,圖1.23,圖1.24,【項(xiàng)目實(shí)踐】,,,注意： DATA——片內(nèi)RAM區(qū)域 CODE——ROM區(qū)域 XDATA——片外RAM區(qū)域 PDATA——分頁(yè)式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，51中無(wú)用 BIT——位尋址區(qū)域【說(shuō)明】由于單片機(jī)系統(tǒng)的仿真調(diào)試步驟基本相同，在后面的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中，不再贅述。,【項(xiàng)目實(shí)踐】,

38、,,【第一部分】單片機(jī)的基本知識(shí) 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了中央處理部件（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出（I/O）接口（如并行I/O口、串行I/O口和A/D轉(zhuǎn)換器）等。由于單片機(jī)通常是為實(shí)時(shí)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的，因此，又稱(chēng)為微控制器（MCU）。 一、單片機(jī)的發(fā)展概況 單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源不僅能滿(mǎn)足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，而且具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、

39、體積小、功耗低、使用方便、性能可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此，在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、汽車(chē)工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、高級(jí)計(jì)算器具、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。特別是當(dāng)前用CMOS工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大、抗干擾能力強(qiáng)、能滿(mǎn)足一些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展。,【相關(guān)

40、知識(shí)】,,,自1976年9月Intel公司推出MCS-48單片機(jī)以來(lái)，單片機(jī)就受到了廣大用戶(hù)的歡迎。因此，有關(guān)公司都爭(zhēng)相推出各自的單片機(jī)。如GI公司推出PIC1650系列單片機(jī)，Rockwell公司推出了與6502微處理器兼容的R6500系列單片機(jī)。它們都是8位機(jī)，片內(nèi)有8位中央處理器（CPU）、并行I/O口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和容量有限的存儲(chǔ)器（RAM、ROM）以及簡(jiǎn)單的中斷功能。 1978年下半年Motorola公司推出M68

41、00系列單片機(jī)，Zilog公司相繼推出Z8單片機(jī)系列。1980年Intel公司在MCS-48系列基礎(chǔ)上又推出了高性能的MCS-51系列單片機(jī)。這類(lèi)單片機(jī)均帶有串行I/O口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器為16位，片內(nèi)存儲(chǔ)容量（RAM，ROM）都相應(yīng)增大，并有優(yōu)先級(jí)中斷處理功能，單片機(jī)的功能、尋址范圍都比早期的擴(kuò)大了，它們是當(dāng)時(shí)單片機(jī)應(yīng)用的主流產(chǎn)品。,【相關(guān)知識(shí)】,,,1982年Mostek公司和Intel公司先后又推出了性能更高的16位單片機(jī)MK682

42、00和MCS-96系列，NS公司和NEC公司也分別在原有8位單片機(jī)的基礎(chǔ)上推出了16位單片機(jī)HPC16040和μPD783××系列。1987年Intel公司又宣布了性能比8096高兩倍的CMOS型80C196，1988年推出帶EPROM的87C196單片機(jī)。由于16位單片機(jī)推出的時(shí)間較遲、價(jià)格昂貴、開(kāi)發(fā)設(shè)備有限等多種原因，至今還未得到廣泛應(yīng)用。而8位單片機(jī)已能滿(mǎn)足大部分應(yīng)用的需要，因此，在推出16位單片機(jī)的同時(shí)，高性

43、能的新型8位單片機(jī)也不斷問(wèn)世。如：Motorola公司推出了帶A/D和多功能I/O的68MC11系列，Zilog公司推出了帶有DMA功能的Suqer8，Intel公司在1987年也推出了帶DMA和FIFO的UPI-452等。若要更詳細(xì)的了解請(qǐng)上相關(guān)的單片機(jī)網(wǎng)站。 目前國(guó)際市場(chǎng)上8位、16位單片機(jī)系列已有很多，但是，在國(guó)內(nèi)使用較多的系列是Intel公司的產(chǎn)品，其中又以MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用尤為廣泛，二十幾年經(jīng)久不衰，而且

44、還在更進(jìn)一步發(fā)展完善，價(jià)格越來(lái)越低，性能越來(lái)越好。,【相關(guān)知識(shí)】,,,二、單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)是在一塊芯片上集成了一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)所需的CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出部件和時(shí)鐘電路等。因此它具有體積小，使用靈活、成本低、易于產(chǎn)品化、抗干擾能力強(qiáng)，可在各種惡劣環(huán)境下可靠地工作等特點(diǎn)。特別是它應(yīng)用面廣，控制能力強(qiáng)，使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)主要可用于以下幾方面：1．

45、智能儀表單片機(jī)應(yīng)用于各種儀器儀表的更新改造，實(shí)現(xiàn)儀表的數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化及柔性化，并使長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于測(cè)量?jī)x表中的誤差修正和線(xiàn)性化處理等難題迎刃而解。由單片機(jī)構(gòu)成的智能儀表，集測(cè)量、處理、控制功能于一體，測(cè)量速度和測(cè)量精度得到提高，控制功能得到增強(qiáng)，簡(jiǎn)化了儀器儀表的結(jié)構(gòu)，利于使用、維修和改進(jìn)。,【相關(guān)知識(shí)】,,,2．工業(yè)實(shí)時(shí)控制 單片機(jī)應(yīng)用于各種工業(yè)實(shí)時(shí)控制中，如爐溫控制系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、化學(xué)成分的測(cè)量和控制等

46、，單片機(jī)技術(shù)與測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，利用單片機(jī)作為控制器，發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)控制功能，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的自動(dòng)化程度。采用單片機(jī)作為機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的控制機(jī)，可以提高機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、增強(qiáng)功能、降低控制機(jī)成本，并有可能改變數(shù)控控制機(jī)的結(jié)構(gòu)模式。3．機(jī)電一體化 單片機(jī)促進(jìn)了機(jī)電一體化的發(fā)展，利用單片機(jī)改造傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品，能夠使產(chǎn)品體積減小、功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合，構(gòu)成了自動(dòng)化、智能化的機(jī)電

47、一體化新產(chǎn)品。例如，在電傳打字機(jī)的設(shè)計(jì)中，由于采用單片機(jī)，從而取代了近千個(gè)機(jī)械部件。,【相關(guān)知識(shí)】,,,4．通訊接口 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制，不僅可以提高采集速度，而且還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)字濾波、線(xiàn)性化處理及誤差修正等，在通信接口中，采用單片機(jī)，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、解碼、分配管理以及接受／發(fā)送等工作。在一般計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，除打印機(jī)、鍵盤(pán)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、CRT等通用外部設(shè)備接口外，還有許多外

48、部通信、采集、多路分配管理以及驅(qū)動(dòng)控制等接口，如果完全由主機(jī)進(jìn)行管理，勢(shì)必造成主機(jī)負(fù)擔(dān)過(guò)重，降低系統(tǒng)的運(yùn)行速度，降低接口的管理水平。利用單片機(jī)進(jìn)行通訊接口的控制與管理，能夠提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，減少接口的通信密度，提高接口的管理水平。單片機(jī)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字通信中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。,【相關(guān)知識(shí)】,,,5．家用電器 目前，國(guó)內(nèi)外各種家用電器已普通采用MCU代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路，使用的MCU大多是小型廉價(jià)型的單片機(jī)。在這些單片

49、機(jī)中集成了許多外設(shè)的接口，如鍵盤(pán)、顯示器接口及A／D等功能單元，而不用并行擴(kuò)展總線(xiàn)，故常制作成為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。例如洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、電飯鍋、電視機(jī)及其他視頻音像設(shè)備的控制器。目前的主要發(fā)展趨勢(shì)是模糊控制化，以形成眾多的模糊控制家電產(chǎn)品。 此外，單片機(jī)成功應(yīng)用于玩具、游戲機(jī)、充電器、IC卡、電子鎖、電子秤、步進(jìn)電機(jī)、電子詞典、照相機(jī)、電風(fēng)扇和防盜報(bào)警等日常生活用品中；在汽車(chē)的點(diǎn)火控制、變速控制、排氣控制、節(jié)能控

50、制、冷氣控制以及防滑剎車(chē)中也有很多應(yīng)用。總之，單片機(jī)技術(shù)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、電氣技術(shù)、微電子技術(shù)于一身，作為一種智能化的現(xiàn)代開(kāi)發(fā)工具，從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的普及與發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)所不至，無(wú)論是工業(yè)部門(mén)、民用部門(mén)乃至事業(yè)部門(mén)，都有其廣泛應(yīng)用。,【相關(guān)知識(shí)】,,,【第二部分】單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)揭秘 MCS-51單片機(jī)是在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種

51、功能的I/O線(xiàn)等一臺(tái)計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件，各功能部件由內(nèi)部總線(xiàn)聯(lián)接在一起。MCS-51單片機(jī)內(nèi)包含下列幾個(gè)部件，其基本結(jié)構(gòu)如圖1－2所示,【相關(guān)知識(shí)】,,,頻率基準(zhǔn)源,計(jì)數(shù)器,中斷,控制,并行 I/O 口,串行輸入,串行輸出,圖1.25 單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)框圖 由圖可見(jiàn)，51單片機(jī)主要由以下幾部分組成：,【相關(guān)知識(shí)】,,,CPU系統(tǒng)：◆ 8位CPU，含布爾處理器；◆ 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；◆ 總線(xiàn)邏輯控制

52、；存儲(chǔ)器系統(tǒng)：◆ 4K字節(jié)程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM/FLASH，可外擴(kuò)至64KB）；◆ 128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM，可外擴(kuò)至64KB)；◆ 特殊功能寄存器SFR；并行I/O口系統(tǒng)：◆4個(gè)8位并行I/O端口線(xiàn)（32條可編程的I/O）；其他功能單元：◆ 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；◆ 1個(gè)可編程全雙工異步串行口；◆ 中斷系統(tǒng)（具有5個(gè)中斷源、2個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)）,【相關(guān)知識(shí)】,,MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)由微處

53、理器（含運(yùn)算器和控制器）、存儲(chǔ)器、I/O口以及特殊功能寄存器SFR等構(gòu)成，芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1.26所示。,,圖1.26芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu),【相關(guān)知識(shí)】,,,一、CPU系統(tǒng) CPU系統(tǒng)主要包含以下部件： ◆ 8位CPU，含布爾處理器； ◆ 一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路； ◆ 總線(xiàn)邏輯控制；(一) 中央處理器(CPU) 中央處理器CPU是單片機(jī)的核心

54、部件，由運(yùn)算器和控制器組成，此外在CPU的運(yùn)算器中還有一個(gè)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行位數(shù)據(jù)操作的位處理器。 8位的MCS-51單片機(jī)的CPU內(nèi)部有數(shù)術(shù)邏輯單元ALU(Arithmetic Logic Unit)、累加器A(8位)、寄存器B(8位)、程序狀態(tài)字PSW(8位)、程序計(jì)數(shù)器PC(有時(shí)也稱(chēng)為指令指針，即IP，16位)、地址寄存器AR(16位)、數(shù)據(jù)寄存器DR(8位)、指令寄存器IR(8位)、指令譯碼器ID、控制器等部件組成。MCS—

55、51單片機(jī)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.27所示。,【相關(guān)知識(shí)】,,,圖1.27 MCS—51單片機(jī)CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,【相關(guān)知識(shí)】,,,1．運(yùn)算器 運(yùn)算器的功能主要進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，它由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器ACC、B寄存器、PSW狀態(tài)字寄存器和兩個(gè)暫存器組成。ALU是運(yùn)算器的核心部件，基本的算術(shù)邏輯運(yùn)算都在其中進(jìn)行。包括加、減、乘、除、增量、十進(jìn)制調(diào)整和比較等算術(shù)運(yùn)算；與、或、異或等邏輯運(yùn)算；左移位、右移位和半字節(jié)交換

56、等操作；操作數(shù)暫存于累加器和相應(yīng)寄存器，操作結(jié)果存于累加器，操作結(jié)果的狀態(tài)保存于狀態(tài)寄存器(PSW)中。 由于ALU內(nèi)部沒(méi)有寄存器，參加運(yùn)算的操作數(shù)，必須放在累加器A中。累加器A也用于存放運(yùn)算結(jié)果。 例如：執(zhí)行指令 ADD A，B 執(zhí)行這條指令時(shí)，累加器A中的內(nèi)容通過(guò)輸入口In_1輸入ALU，寄存器B通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)經(jīng)輸入口In_2輸入ALU，A+B的結(jié)果通過(guò)ALU的輸出口Out內(nèi)部數(shù)據(jù)總線(xiàn)，

57、送回到累加器A。,【相關(guān)知識(shí)】,,,位處理器是單片機(jī)中運(yùn)算器的重要組成部分(圖中未畫(huà)出)，又稱(chēng)布爾處理器，專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理位操作，給單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能提供了極大的方便。在硬件上，位處理器以狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位標(biāo)志位CY為累加器，有以位為單位的RAM和I/O空間，具有相應(yīng)的指令系統(tǒng)，可提供17條位操作指令以實(shí)現(xiàn)置位、復(fù)位、取反，等于0轉(zhuǎn)、等于l轉(zhuǎn)及位與位之間的傳送，邏輯與、或等操作，操作結(jié)果送回進(jìn)位標(biāo)志位CY。2．控制器 控制

58、器的功能是控制單片機(jī)各部件協(xié)調(diào)動(dòng)作。它由程序計(jì)數(shù)器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)與控制電路組成。程序計(jì)數(shù)器PC(有時(shí)也稱(chēng)為指令指針，即IP，16位)、地址寄存器AR(16位)、數(shù)據(jù)寄存器DR(8位)、指令寄存器IR(8位)、指令譯碼器ID、控制器等部件組成。其工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程，而程序的執(zhí)行是在控制器的控制下進(jìn)行的。首先，從片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器ROM中取出指令，送指令寄存器。,【相關(guān)知識(shí)】,,,然后通過(guò)指令寄

59、存器再送指令譯碼器，將指令代碼譯成一種或幾種電平信號(hào)。與系統(tǒng)時(shí)鐘一起，送時(shí)序邏輯電路進(jìn)行綜合后產(chǎn)生各種按一定時(shí)間節(jié)拍變化的電平或脈沖控制信號(hào)，用以控制系統(tǒng)各部件進(jìn)行相應(yīng)的操作，完成指令的執(zhí)行。執(zhí)行程序就是重復(fù)這一過(guò)程。(1) 程序計(jì)數(shù)器PC(Program Counter) 程序計(jì)數(shù)器PC用來(lái)存放即將要執(zhí)行的指令地址，共16位，可對(duì)64K程序存儲(chǔ)器直接尋址。執(zhí)行指令時(shí)，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。也

60、就是說(shuō)，程序執(zhí)行到什么地方，程序計(jì)數(shù)器PC就指到哪里，它始終是跟躥著程序的執(zhí)行。我們知道，用戶(hù)程序是存放在內(nèi)部的ROM中的，我們要執(zhí)行程序就要從ROM中一個(gè)個(gè)字節(jié)的讀出來(lái)，然后傳送到CPU中去執(zhí)行，那么ROM具體執(zhí)行到哪一條呢？這就需要我們的程序計(jì)數(shù)器PC來(lái)指示。 程序計(jì)數(shù)器PC具有自動(dòng)加1的功能，即從存儲(chǔ)器中讀出一個(gè)字節(jié)的指令碼后，PC自動(dòng)加1(指向下一個(gè)存儲(chǔ)單元)，以實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。PC沒(méi)有地址，是不可尋址的，因

61、此，用戶(hù)無(wú)法對(duì)它進(jìn)行讀寫(xiě)，但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)，能由硬件自動(dòng)改變其內(nèi)容，以改變程序的執(zhí)行順序。,【相關(guān)知識(shí)】,,,(2) 指令寄存器IR 指令寄存器的作用就是用來(lái)存放即將執(zhí)行的指令代碼。 在這里我們先簡(jiǎn)單的了解下CPU執(zhí)行指令的過(guò)程，首先由程序存儲(chǔ)器(ROM)中讀取指令代碼送入到指令寄存器IR，經(jīng)指令譯碼器ID譯碼后再由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而完成指令的功能。關(guān)于指令在單片機(jī)內(nèi)部

62、的執(zhí)行過(guò)程，請(qǐng)參考相關(guān)書(shū)籍。(3) 指令譯碼器ID 用于對(duì)送入指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼，所謂譯碼就是把指令轉(zhuǎn)變成執(zhí)行此指令所需要的電信號(hào)。當(dāng)指令送入譯碼器后，由譯碼器對(duì)該指令進(jìn)行譯碼，根據(jù)譯碼器輸出的信號(hào)，CPU控制電路定時(shí)地產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需的各種控制信號(hào)，使單片機(jī)正確的執(zhí)行程序所需要的各種操作。(4) 地址寄存器AR 地址寄存器AR的作用是用來(lái)存放將要尋址的外部存儲(chǔ)器單元的地址信息，指令碼所在存儲(chǔ)單

63、元的地址編碼，由程序計(jì)數(shù)器PC產(chǎn)生，而指令中操作數(shù)所在的存儲(chǔ)單元地址碼，由指令的操作數(shù)給定。從上圖中我們可以看到，地址寄存器AR通過(guò)地址總線(xiàn)AB與外部存儲(chǔ)器相連。,【相關(guān)知識(shí)】,,,(5) 數(shù)據(jù)寄存器DR 用于存放寫(xiě)入外部存儲(chǔ)器或I/O端口的數(shù)據(jù)信息。可見(jiàn)，數(shù)據(jù)寄存器對(duì)輸出數(shù)據(jù)具有鎖存功能。數(shù)據(jù)寄存器與外部數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB直接相連。(6) 程序狀態(tài)字寄存器PSW 用于記錄運(yùn)算過(guò)程中的狀態(tài)，如是否溢出。進(jìn)位等。

64、 例如，累加器A的內(nèi)容為83H，執(zhí)行指令： ADD A，#8AH；累加器A與立即數(shù)8AH相加，并把結(jié)果存放在A中。 指令執(zhí)行后，將產(chǎn)生和的結(jié)果為[1]0DH，而累加器A只有8位，只能存放低8位，即0DH，元法存放結(jié)果中的最高位B8。為些，在CPU內(nèi)設(shè)置一個(gè)進(jìn)位標(biāo)志位C，當(dāng)執(zhí)行加法運(yùn)算出現(xiàn)進(jìn)位時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志位C為1。(7) 時(shí)序部件 由時(shí)鐘電路和脈沖分配器組成，用于產(chǎn)生微操

65、作控制部件所需的定時(shí)脈沖信號(hào)。 (二) 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)；而CPU的時(shí)序是指控制器在統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)下，按照指令功能發(fā)出在時(shí)間上有一定次序的信號(hào)，控制和啟動(dòng)相關(guān)邏輯電路完成指令操作。,【相關(guān)知識(shí)】,,,1.時(shí)鐘電路 8051型單片機(jī)芯片內(nèi)有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，典型的晶體振蕩頻率為12MHz。

66、 MCS-51的時(shí)鐘信號(hào)可以由兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式，由于MCS-51有HMOS型與CHMOS型，它們的時(shí)鐘電路有一定的區(qū)別，這里僅介紹通常所用的HMOS型的時(shí)鐘電路。 ① 內(nèi)部時(shí)鐘方式 MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶

67、瓷諧振器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外接元件，圖1-10a是單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路。外接晶體以及電容Cl和C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中，外接電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性.,【相關(guān)知識(shí)】,,,晶體可在 1.2M～12MHz之間任選，電容Cl和C2的一般在20pF～100pF之間選擇。若頻率穩(wěn)定性要求不高，可選用較為廉價(jià)的陶瓷諧振器，Cl和C

68、2的典型值約為47pF。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的高頻電容，晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)盡可能與單片機(jī)芯片靠近安裝，以減少寄生電容，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。,a）,b）,圖1.28 MCS-51時(shí)鐘電路 a）內(nèi)部時(shí)鐘方式 b）外部時(shí)鐘方式電源,【相關(guān)知識(shí)】,,,② 外部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式是利用外部振蕩器信號(hào)源即時(shí)鐘源直接接入XTAL1或XTAL2。通常XTAL1接地，XTAL2接外部

69、時(shí)鐘，電路見(jiàn)圖1-10b。由于XTAL2的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個(gè)4.7K～10K的上拉電阻。2.CPU時(shí)序 單片機(jī)的時(shí)序是指CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。時(shí)序信號(hào)是以時(shí)鐘脈沖為基準(zhǔn)產(chǎn)生的，分為兩大類(lèi)：一類(lèi)用于芯片內(nèi)部各功能部件的控制，用戶(hù)無(wú)須了解，這里不做詳細(xì)介紹；另一類(lèi)用于通過(guò)單片機(jī)的引腳進(jìn)行片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展的I/O端口的控制，該部分時(shí)序信號(hào)對(duì)于分析、設(shè)計(jì)硬件電路至關(guān)重要。 ①