1、-PAGE . z -. - 考試資料目錄TOC o 1-2 h z uHYPERLINK l _Toc360796734第1章概述 PAGEREF _Toc360796734 h 1HYPERLINK l _Toc3607967351.1 MCS-51系列單片機概述 PAGEREF _Toc360796735 h 1HYPERLINK l _Toc3607967361.2 MCS-51系列單片機的開展 PAGEREF _Toc360796736 h 1HYPERLINK l _Toc3607967371.3 MCS-51系列單片機的應用 PAGEREF _Toc360796737 h 2HY

2、PERLINK l _Toc360796738第2章 MCS-51系列單片機的構造 PAGEREF _Toc360796738 h 3HYPERLINK l _Toc3607967392.1 MCS-51系列單片機硬件構造 PAGEREF _Toc360796739 h 3HYPERLINK l _Toc3607967402.2 MCS-51系列單片機的定時器功能 PAGEREF _Toc360796740 h 4HYPERLINK l _Toc360796741第3章開發(fā)環(huán)境簡介 PAGEREF _Toc360796741 h 5HYPERLINK l _Toc3607967423.1 軟件

3、開發(fā)環(huán)境KEIL簡介 PAGEREF _Toc360796742 h 5HYPERLINK l _Toc3607967433.2 硬件開發(fā)環(huán)境LY-51S開發(fā)板簡介 PAGEREF _Toc360796743 h 5HYPERLINK l _Toc360796744第4章系統(tǒng)硬件設計 PAGEREF _Toc360796744 h 6HYPERLINK l _Toc3607967454.1數(shù)碼管顯示的秒表原理 PAGEREF _Toc360796745 h 6HYPERLINK l _Toc3607967464.2 數(shù)碼管顯示原理圖設計 PAGEREF _Toc360796746 h 6HYP

4、ERLINK l _Toc3607967474.3鍵盤的工作原理圖設計 PAGEREF _Toc360796747 h 7HYPERLINK l _Toc3607967484.4單片機的連接 PAGEREF _Toc360796748 h 7HYPERLINK l _Toc360796749第5章系統(tǒng)軟件設計 PAGEREF _Toc360796749 h 9HYPERLINK l _Toc3607967505.1 系統(tǒng)流程圖 PAGEREF _Toc360796750 h 9HYPERLINK l _Toc3607967515.2 按鍵模塊程序設計 PAGEREF _Toc360796751

5、 h 10HYPERLINK l _Toc3607967525.3 顯示模塊程序設計 PAGEREF _Toc360796752 h 12HYPERLINK l _Toc3607967535.4 計時模塊程序設計 PAGEREF _Toc360796753 h 13HYPERLINK l _Toc360796754結論 PAGEREF _Toc360796754 h 15HYPERLINK l _Toc360796755參考文獻 PAGEREF _Toc360796755 h 16第1章概述1.1 MCS-51系列單片機概述單片微型計算機(Single-Chip Microputer),簡稱單

6、片計算機，就是將CPU，RAM，ROM，定時/計時器和多種接口集成在一塊芯片上的微型計算機。其主要特點如下:(1)片存儲容量較小，原因是受集成度的限制，ROM一般小于8KB，RAM一般小于256B，但可以在外部擴展。通常ROM，RAM可分別擴展至64KB。(2)可靠性高，因為芯片是按工業(yè)測控環(huán)境要求設計的,故抗干擾的能力優(yōu)于PC機。(3)系統(tǒng)軟件(如:程序指令,常數(shù),表格)固化在ROM中,不易受病毒破壞。許多信號的通道均在一個芯片,故運作時系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。(4)便于擴展:片具有計算機正常運行所必需的部件,片外有很多供擴展用的(總線,并行和串行的輸入/輸出)管腳,很容易組成一定規(guī)模的計算機應用系統(tǒng)

7、。(5)控制功能強:具有豐富的控制指令，如條件分支轉移指令,I/O口的邏輯操作指令,位處理指令。(6)實用性好:體積小,功耗低,價格廉價,易于產(chǎn)品化。1.2 MCS-51系列單片機的開展MCS-51系列單片機的開展經(jīng)過了三個階段。第1階段(1971年1978年),以MCS-48系列為代表,稱4位單片機。在片:CPU有4位或8位；ROM有1KB或2KB；RAM有64B或128B;只有并行接口,無串行接口；只有1個8位的定時/計時器；中斷源只有2個。在片外:尋址圍只有4KB;芯片引腳有40個。第2階段(1978年1983年),以MCS-51系列為代表,稱8位單片機。在片:CPU有8位；ROM有4K

8、B或8KB；RAM有128B或256B；有串/并行接口；有2個或3個16位的定時/計時器；中斷源有5至7個。在片外:尋址圍有64KB;芯片引腳有40個。第3階段(1983年以后),以MCS-96系列為代表,稱16位單片機。在片:CPU有16位；ROM有8KB；RAM有232B；有串/并行接口；有4個16位的定時/計時器；中斷源有8個；增加了D/A和A/D轉換電路。在片外:尋址圍有64KB；芯片引腳有48個或68個。1.3 MCS-51系列單片機的應用單片機主要有單機應用和多機應用。單機應用即一個系統(tǒng)使用一塊單片機也成為普通應用模式。如家用電器，均用單片機做自動控制?；蛴糜谥悄茉O備，網(wǎng)絡與通信的

9、智能接口，在大型計算機控制的網(wǎng)絡或通信電路與外圍設備的接口電路中,用單片機來控制或管理,可大大提高系統(tǒng)的運行速度和接口的管理水平。對工業(yè)設備(如機床,汽車,高檔中西餐廚具,鍋爐,供水系統(tǒng),生產(chǎn)自動化,自動報警系統(tǒng),衛(wèi)星信號接收等)進展智能測控,大降低了勞動強度和生產(chǎn)本錢,提高了產(chǎn)品質量的穩(wěn)定性。多機應用即一個系統(tǒng)使用多塊單片機也稱高科技應用模式。一般用于功能彌散系統(tǒng)，并行多機處理系統(tǒng)或局域網(wǎng)絡系統(tǒng)。第2章MCS-51系列單片機的構造2.1 MCS-51系列單片機硬件構造8051單片機包含中央處理器、程序存儲器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、定時/計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元

10、及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，現(xiàn)在我們分別加以說明：1.中央處理器中央處理器(CPU)是整個單片機的核心部件，是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能處理8位二進制數(shù)據(jù)或代碼，CPU負責控制、指揮和調度整個單元系統(tǒng)協(xié)調的工作，完成運算和控制輸入輸出作用等操作。2.數(shù)據(jù)存儲器(RAM)8051部有128個8位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和128個專用存放器單元，它們是統(tǒng)一編址的，專用存放器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的的RAM只有128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結果或用戶定義的字型表。3.程序存儲器(ROM)8051共有4096個8位掩膜ROM，用于存放用

11、戶程序，原始數(shù)據(jù)或表格。4.定時/計數(shù)器(ROM)8051有兩個16位的可編程定時/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉向。5.并行輸入輸出(I/O)口8051共有4組8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。6.全雙工串行口8051置一個全雙工串行通信口，用于和其它設備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。7.時鐘電路8051置最高頻率達12MHz的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但8051單片機需外置振蕩電容。8.中斷系統(tǒng)8051具備較完善的中斷作用，有兩個外中斷、兩個定時/計數(shù)器中斷和一個串行中斷，可滿足不

12、同的控制要求，并具有2級的優(yōu)先級別選擇。9.外部總線(1)地址總線(AB) 寬度為16位，因此，對外接存儲器可直接尋址圍64KB。16位地址的高8位P2口直接輸出，P0口輸出低8位地址，在允許地址鎖存信號ALE作用下，將低8位地址鎖存到外部地址鎖存器中，從而讓P0口承受數(shù)據(jù)做準備。P0是地址/數(shù)據(jù)共用的端口。(2)數(shù)據(jù)總線DB寬度為8位，有P0口提供。(3)控制總線CB由上述4條控制線和P3口的第二功能狀態(tài)組成。2.2 MCS-51系列單片機的定時器功能定時器 /計數(shù)器實際是加1計數(shù)器，當它對外部事件計數(shù)時，由于頻率不固定，此時稱之為計數(shù)器，當它對部固定頻率的機器周期進展計數(shù)時稱之為定時器。T

13、0或T1在做定時器使用時，輸入的時鐘脈沖由晶振的輸出經(jīng)12分頻后得到，T0或T1在做計數(shù)器使用時，輸入的時鐘脈沖由外部的輸入端P3.4(T0)和P3.5(T1)提供。當加法計數(shù)器的初值被設置后，用指令改變特殊功能存放器TMOD和TCON的容，就會在下一條指令的第一個機器周期的S1P1時刻按照設定方式自動進展工作。定時器 /計數(shù)器有四種工作模式，工作模式控制如表2-1所示： 定時器的方式存放器TMOD：GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMODD7D6D5D4D3D2D1D0T1方式控制T0方式控制表2-1 定時器工作方式表M1 M0方式說明0 0013位定時器/計數(shù)器0 1116位定

14、時器/計數(shù)器1 02自動裝入時間常數(shù)的8位定時器/計數(shù)器1 13對T0分為兩個8位計數(shù)器，對T1置方式3時停頓工作第3章開發(fā)環(huán)境簡介3.1 軟件開發(fā)環(huán)境KEIL簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、構造性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境uVision將這些局部組合在一起。運行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WIN*P等操作系統(tǒng)。如果你使用C語言編程，則Kei

15、l幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調試工具也會令你事半功倍。3.2 硬件開發(fā)環(huán)境LY-51S開發(fā)板簡介本開發(fā)板使用獨立模塊式構造，大局部模塊都是完全獨立的，僅有電源局部連接，信號接口局部默認懸空，需要用到該器件時，用杜邦線連接到對應的單片機端口，不使用時懸空即可。這種方式大大提高了自由度，這些模塊完全獨立，可以自由配置端口，連接其他類型單片機的最小系統(tǒng)板就可以組成對應的開發(fā)板。LED顯示的秒表主要用到以下模塊：1、數(shù)碼管模塊：數(shù)碼管其實是由發(fā)光二極管組成，有共陰極和共陽極之分，對于共陽極來說，一位數(shù)碼管由8個二極管組成，他們的陽極接

16、在一起接+5v電源，而各個陰極與*個端口，如p1的8個引腳相連，當*個引腳輸出低電平的時候數(shù)碼管對應的二極管亮。2、鍵盤模塊：鍵盤是由假設干個按鍵組成的開關矩陣，由SL0-SL3輸出鍵盤和顯示器的掃描線，回復線RL0-RL7作為鍵盤的列線以搜索，閉合鍵將鍵盤數(shù)據(jù)送入FIFO存儲器，有鍵閉合時數(shù)據(jù)進入FIFO存儲器，使IRQ置位向CPU申請中斷。第4章系統(tǒng)硬件設計4.1數(shù)碼管顯示的秒表原理此次設計的數(shù)碼管顯示的秒表，主要是運用單片機的鍵盤模塊對時間進展控制，并將結果顯示在數(shù)碼管上。其系統(tǒng)框圖如下：鍵盤AT98C51單片機數(shù)碼管圖4-1 系統(tǒng)框圖4.2 數(shù)碼管顯示原理圖設計數(shù)碼管其實是由發(fā)光二極管

17、組成，有共陰極和共陽極之分，對于共陽極來說，一位數(shù)碼管由8個二極管組成，他們的陽極接在一起接+5v電源，而各個陰極與*個端口，如p1的8個引腳相連，當*個引腳輸出低電平的時候數(shù)碼管對應的二極管亮。鎖存器就是把當前的狀態(tài)鎖存起來，使CPU 送出的數(shù)據(jù)在接口電路的輸出端保持一段時間鎖存后狀態(tài)不再發(fā)生變化，直到解除鎖定。 74hc573 就是鎖存器，鎖存引腳高電平表示直通狀態(tài)，為低電平表示鎖存狀態(tài)，可以通過控制鎖存器，控制74hc573 后端數(shù)據(jù)。段碼控制數(shù)碼管顯示的容，位碼控制選通哪個數(shù)碼管。如送位碼0*7e，表示選通第一位數(shù)碼管；送段碼0*3f，只有g和dp位不亮，表示顯示數(shù)字0。數(shù)碼管可以靜態(tài)

18、顯示數(shù)據(jù)，也可以動態(tài)掃描。由于任一時刻只能顯示一種數(shù)字，當需要多為數(shù)碼管顯示多位數(shù)據(jù)的時候就需要動態(tài)掃描。動態(tài)掃描時間上執(zhí)行的是動態(tài)顯示，由于動態(tài)速度很快，人眼分辨不出，所以看上去是靜態(tài)顯示，這種效果正是我們所需要的。圖4-2 數(shù)碼管顯示原理圖4.3鍵盤的工作原理圖設計鍵盤是由假設干個按鍵組成的開關矩陣，由SL0-SL3輸出鍵盤和顯示器的掃描線，回復線RL0-RL7作為鍵盤的列線以搜索，閉合鍵將鍵盤數(shù)據(jù)送入FIFO存儲器，有鍵閉合時數(shù)據(jù)進入FIFO存儲器，使IRQ置位向CPU申請中斷。顯示緩沖區(qū)RAM存放顯示數(shù)據(jù)的段碼，數(shù)據(jù)輪流從顯示存放器輸出，在SL0-SL3的配合下，實現(xiàn)動態(tài)顯示。鍵盤使用

19、時，必須消除鍵抖動：檢測到按鍵按下后，執(zhí)行延時10ms子程序后再確認按鍵是否確實按下，消除抖動影響。圖4-3 鍵盤工作原理圖4.4單片機的連接 這節(jié)不要，在前面兩節(jié)里分別說明此次設計的數(shù)碼管顯示的秒表，主要是運用單片機的定時器功能進展時間的控制，并將結果顯示在數(shù)碼管上。單片機的連接如下：(1)數(shù)碼管D0D7連接到P00P07口；(2)段碼、位碼連接到P22、P23口；(3)獨立按鍵K5K8連接到P10P13口。第5章系統(tǒng)軟件設計5.1 系統(tǒng)流程圖本設計使用硬件描述語言Keil C51進展設計開發(fā)，采用Vision2的綜合軟件設計程序。主程序的主要功能是實現(xiàn)秒表的功能，并在數(shù)碼管上顯示。系統(tǒng)流程

20、圖如下：圖5-1 系統(tǒng)流程圖開場系統(tǒng)初始化NY是否有鍵按下鍵值判斷數(shù)碼管顯示時間Key1Key2Key3Key4暫停開場計時存儲時間讀取時間清零重新計時5.2按鍵模塊程序設計1、暫停/開場按鍵：實現(xiàn)啟動秒表和暫停秒表的功能，代碼如下：if(key1=0)/暫停和開場 delay(10); if(key1=0) key_num+;if(key_num = 2)key_num=0; while(!key1);TR0=key_num;if(display_flag = 0) display(min_1,min_2,second_1,second_2,msecond_1,msecond_2);/顯示2

21、、存儲按鍵：實現(xiàn)存儲多個時間記錄的功能，代碼如下：if(key2=0)/存儲delay(10);if(key2=0)amsecond_1num_i = msecond_1;amsecond_2num_i= msecond_2;amin_1num_i = min_1;amin_2num_i =min_2;asecond_1num_i = second_1;asecond_2num_i = second_2;if(num_i=10)num_i=0;num_i+;while(!key2);copy_num_i = num_i;3、讀取按鍵：實現(xiàn)讀取所存儲的時間記錄的功能，代碼如下：if(key3=0

22、)/讀取delay(10);if(key3=0)display_flag=1;if(num_i = 0)num_i = copy_num_i;num_i-;while(!key3);if(display_flag = 1)display(amin_1num_i,amin_2num_i,asecond_1num_i,asecond_2num_i,amsecond_1num_i,amsecond_2num_i);4、清零按鍵實現(xiàn)秒表清零的功能，代碼如下：if(key4=0)/清零TR0=1;number=0;min_1=0;min_2=0;second_1=0;second_2=0;msecond

23、_1=0;msecond_2=0;num_m=0;num_s=0;display_flag = 0;5.3 顯示模塊程序設計顯示函數(shù)代碼如下：void display(uint min_1,uint min_2,uint second_1,uint second_2,uint msecond_1,uint msecond_2)wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmamin_1;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*fe;wela=0;delay(2);/分的十位wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmamin

24、_2;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*fd;wela=0;delay(2); /分的個位wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=0*40;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*fb;wela=0;delay(2); /-wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmasecond_1;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*f7;wela=0;delay(2);/秒的十位wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmasecond_2;dula=0;P0=0*ff

25、;wela=1;P0=0*ef;wela=0;delay(2); /秒的個位wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=0*40;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*df;wela=0;delay(2); /- wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmamsecond_1;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*bf;wela=0;delay(2); /毫秒的十位wela=1;P0=0*ff;wela=0;dula=1;P0=duanmamsecond_2;dula=0;P0=0*ff;wela=1;P0=0*7f;wela=0;delay(2); /毫秒的個位5.4 計時模塊程序設計定義及初始化定時器代碼如下：void init()TMOD=0*01;TH0=(65536-10000)/256;TL0=(65536-100