文档介绍：1 1 主要芯片介绍核心芯片 8051 单片机计算机芯片 MCS-51 是一个电脑晶片, 它是在 MCS-48 系列的基础上发展的高性能的 8 位单片机。所出的系列产品有 8051 、8031 、8751 。其代表就是 8051 。其他系列的单片机都以它为核心, 所以本设计采用的核心芯片是 8051 单片机。 CPU 是它的核心设备, 从功能上看,CPU 包括两个部分: 运算器和控制器, 它执行对输入信号的分析和处理。整个系统电控部分以 ATMEL 公司的 8051 为核心芯片,控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置 4KEPROM ,因为系统要求控制线较多,如果采用 803 1 外置 EPROM 程序控制结构,则造成控制线不够;而8051 却可以利用 P0、P2口作控制总线,大大简化了硬件结构,并可以直接控制键盘参数输入、LED 数据显示, 方便现场调试和维护,使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。系统的原理是采用电容式传感器测量液体的液位值, 通过单片机的转换与分析在 LED 上显示及输出控制; 根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开关水泵,以及是否到达危险高、低水位,需要关闭阀门。图 1-1 8051 管脚图 2 上图是 8051 的引脚配置,40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共 32个I/O 口,中断口线与 P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明: Pin40: 正电源脚,正常工作或对片内 EPROM 抄写程序时,接+5V 电源。 Pin19: 时钟 XTAL1 脚,片内振荡电路的输入端。 Pin18: 时钟 XTAL2 脚,片内振荡电路的输出端。 8051 的时钟有两种方式,一种是片内时钟振荡方式,但需在 18和19 脚外接石英晶体(2-12MHz) 和振荡电容,振荡电容的值一般取 10PF-30 PF。另外一种是外部时钟方式,即将 XTAL1 接地,外部时钟信号从 XTAL2 脚输入。本设计采用外部时钟电路,外接晶振和电容组成振荡器。输入输出(I/O) 引脚: Pin39-Pin3 2 -P0. 7 输入输出脚, Pin 1-Pin - 输入输出脚,Pin21-Pin2 8 - 输入输出脚, Pin10-Pin17 - 输入输出脚。在对单片机设计中,P0口作为程序存储器扩展口,且是扩展并行输入/输出接口的接口,另外也作为模数转换的数据传输口,P2 口为程序存储器扩展口的高 8位地址总线口,P1口为输入/输出口。Pin9:RESET/ pdV 复位信号复用脚,当805 1 通电,时钟电路开始工作,在RESET 引脚上出现 2个时钟周期以上的高平,系统即初始复位。初始化后,程序计数器 PC指向 0000H ,P0-P3 输出口全部为高电平,堆栈指针写入 07H ,其它专用寄存器被清“0”。RESET 由高电平下降为低电平后,系统即从 0000H 地址开始执行程序。 8051 的初始态如下: 表 1-1 寄存器初始状态特殊功能寄存器初始态特殊功能寄存器初始态 ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H 07H 00H TH0 00H DPL 00H TL0 00H IP xxx00000B TH1 00H IE 0x00000B TL1 00H TMOD 00H TCON 00H 3 SCON xxxxxxxxB SBUF 00H P0-P3 1111111B PCON 0xxxxxxxB 8051 的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位,见图 1-2 。此外, RESET/V pd是一复用脚,Vcc掉电期间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部 RAM 的数据不丢失,此设计采用自动复位电路 R11K R210K VCC SW SPST C110μF RESET R210K VCC C110μF RESET 上电自动复位电路手动复位图 1-2 复位电路 Pin30:ALE/ P 当访问外部程序器时, ALE( 地址锁存) 的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时,ALE 端将有一个 1/6时钟频率的正脉冲信号,这个信号可以用于识别单片机是否工作,也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点,当访问外部程序存储器, ALE 会跳过一个脉冲。如果单片机是 EPROM ,在编程其间,prog 将用于输入编程脉冲。 Pin29: PSEN 当访问外部程序存储器时,此脚输出负脉冲选通信号,PC的16 位地址数据将出现在 P0和P2口上,外部程序存储器则把指令数据放到 P0口上, 由CPU 读入并执行。在编程时, EA/V pp脚还需加上 21V 的编程电压。