基于單片機的自動停車收費系統(tǒng)畢業(yè)設計_說明

1、. . . . 摘 要隨著經濟的高速增長，汽車的社會擁有量不斷增加，越來越多的人加入了購車行列，私家車的數(shù)量越來越大，汽車停車場的數(shù)量將隨之增加，規(guī)模不斷擴大，這給停車場的車輛管理系統(tǒng)(停車效率、停車安全)提出了新的挑戰(zhàn)。汽車數(shù)量的劇增和停車場地的相對短缺，使得停車場的管理收費問題凸現(xiàn)。特別是大型超市的臨時停車場管理收費更加困難。該停車收費系統(tǒng)操作簡單，價格低廉，安裝調試方便，很好地解決了臨時停車場的管理和收費問題。傳統(tǒng)的停車計費方式存在著一些不足，針對這些不足，設計了一個采用單片機計費方式的自動停車收費管理系統(tǒng)，為臨時停車場提供了一個操作簡便、價格低廉，而且行之有效的管理辦法。本系統(tǒng)的實際開

2、發(fā)使用將大大節(jié)省臨時停車場的管理費用與人手，提高臨時停車場的利用效率。系統(tǒng)采用的檢測計費方式，可以實現(xiàn)自動開啟關閉大門功能、自動計費功能、顯示功能(顯示停車場狀況)、查詢功能，而且收費方式可以調節(jié)，使系統(tǒng)更具靈活性。整個自動停車收費管理系統(tǒng)操作簡單、價格低廉、安裝調試方便，能夠滿足管理臨時停車場的要求。本系統(tǒng)的實際開發(fā)使用將大大節(jié)省臨時停車場的管理費用與人手，提高臨時停車場的利用效率。關鍵詞：單片機，停車場，自動停車收費系統(tǒng)，LCD，顯示ABSTRACTThe management system introducing that one money parking lot automation

3、 motor stoppage of monolithic machine charges owing to AT89C51, inquiry function opening automatically closing the entrance door function , the automation meter fee function , showing, and charge way is not bad adjust , make flexibility have more systematically. That automation motor stoppage charge

4、s systematically handling a simplicity , price is cheap , the installation debugging goes to the lavatory, problem having resolved charge for provisional parking lot administration very good. Charge for entire automation motor stoppage manages the system operation simplicity , price is cheap , assem

5、bles a debugging to go to the lavatory. Be able to satisfy the call for managing provisional parking lot's. Originally systematic reality develops administration cost and hand being put into use will economize provisional parking lot greatly , improves provisional parking lot utilization ratio.

6、KeyWords：Monolithic machine，Parking lot，Charge for automation motor stoppage is systematic，LCD，Display目 錄摘要1第一章前言51.1 項目研究背景51.2 項目發(fā)展趨勢61.3 項目研究的目的和意義7第二章 系統(tǒng)方案設計82.1 總體介紹82.1 系統(tǒng)框架82.2 工作流程9第三章 系統(tǒng)硬件設計103.1 單片機簡介103.1.1 單片機的選擇103.1.2 89C51的引腳介紹113.1.3 89C51單片機的存儲器143.2 顯示器介紹193.2.1 顯示器的選擇193.2.2 液晶顯示原

7、理193.2.3 1602LCD的使用說明203.3 鍵盤電路的設計253.3.1 獨立式按鍵253.3.2 行列式鍵盤接口263.3.3 行列式鍵盤工作原理263.4 時鐘電路293.5 大門控制電路303.5.1 控制電器簡介303.5.2 控制電路構成31第四章系統(tǒng)的軟件設計324.1 控制系統(tǒng)的主程序功能與流程圖324.2 系統(tǒng)子程序設計334.2.1 1602顯示子程序344.2.2 鍵盤掃描子程序354.2.3 計算鍵值子程序364.2.4 鍵盤調節(jié)顯示子程序374.2.5 時鐘設計與顯示38第五章調試過程與運行結果395.1 調試過程395.2 運行結果42總結43致44參考文獻

8、45附錄46附錄一程序清單46附錄二元件明細表60附錄三電路原理圖61附錄四電氣原理圖62第一章 前言1.1 項目研究背景停車場收費系統(tǒng)是伴隨著公用收費停車場這一新生事物而誕生的。它的出現(xiàn)克服了原始的人工收費方式存在的收費過程繁瑣，通行效率低下以與票款流失等難以解決的問題。隨著經濟的發(fā)展以與技術的進步，種類繁多的停車場管理系統(tǒng)競相出現(xiàn)。許多現(xiàn)代控制領域與智能交通領域的前沿技術在停車場管理系統(tǒng)中得到廣泛應用，使當今停車場管理系統(tǒng)越來越具有智能化的特點。目前，國外停車場管理系統(tǒng)經過多年的發(fā)展，已基本進入智能無人化收費的階段。其使用的收費介質已由傳統(tǒng)接觸讀寫類型收費介質轉變?yōu)榉墙佑|的新型收費介質。國

9、外停車場收費系統(tǒng)一般采用高度智能化專用設備，可以實現(xiàn)收費系統(tǒng)的無人化操作。設備制造工藝精良，系統(tǒng)穩(wěn)定性和產品技術水平達到較高水平。值得注意的是國外停車場管理系統(tǒng)在采用大量先進技術的同時，帶來的負面性影響是系統(tǒng)的造價非常高昂，技術實現(xiàn)難度大，維護成本高。國停車場管理系統(tǒng)是伴隨著國公用停車場的大量出現(xiàn)而出現(xiàn)的。最初的國停車場管理系統(tǒng)是引進和消化吸收國外同類系統(tǒng)的基礎上研發(fā)成功的。由于有許多關鍵設備國沒有生產，系統(tǒng)采用了較多國外產品，因此這一階段國停車場管理系統(tǒng)帶有較多“集成”的意味。近年來，隨著國停車產業(yè)的發(fā)展壯大，國停車場管理系統(tǒng)廠商的技術實力得到迅速增強。國停車場管理系統(tǒng)也由單純的引進和仿制轉

10、向真正意義上的技術研發(fā)階段。一些國際先進的停車場管理技術和理念都可以在新型管理系統(tǒng)中得到迅速應用。許多停車系統(tǒng)關鍵設備已經可以在國研發(fā)制造。停車場管理系統(tǒng)使用的一些核心技術如遠距離讀卡技術等仍是國外廠商的技術專利。如何提高停車管理系統(tǒng)核心技術研發(fā)水平，如何提高停車管理系統(tǒng)設備制造水平，是目前國停車管理系統(tǒng)廠商普遍面臨的兩個問題。國停車場管理系統(tǒng)目前正面臨著老式管理系統(tǒng)向新型管理系統(tǒng)升級換代的高峰時期，落后的以傳統(tǒng)接觸讀寫收費介質為特征的管理系統(tǒng)正在被逐漸淘汰。新型的以非接觸式IC卡、遠距離射頻電子標識、車牌圖像識別技術等非接觸類型收費介質為特征的新型停車場管理系統(tǒng)正在迅速走向成熟，也正在逐步為

11、人們所接收。一個好的停車場管理系統(tǒng)，它的價值不僅僅體現(xiàn)在是否使用了最前沿的先進技術，也不僅僅體現(xiàn)在價格有多低廉，更為重要的是能否真正在實際應用中充分發(fā)揮系統(tǒng)應有的管理功能，真正為用戶提供一套關于停車管理的全面解決方法，從而為用戶創(chuàng)造最大的經濟和社會效益。1.2 項目發(fā)展趨勢收費介質是停車場管理系統(tǒng)用來標識車輛的唯一標志，是管理系統(tǒng)的重要技術特征。通過使用何種收費介質可以反映其系統(tǒng)的技術先進程度。以停車場管理系統(tǒng)使用的收費介質為比較特征，停車場收費系統(tǒng)經歷了磁卡、紙質磁卡、條形碼以與非接觸類型收費介質幾個發(fā)展階段。每個階段的停車場管理系統(tǒng)克服了其上一代系在收費介質上的缺陷，進一步提高了收費系統(tǒng)的

12、工作效率和準確性，并豐富了管理系統(tǒng)的服務功能。目前使用以非接觸式IC卡、射頻電子標識、車牌圖像識別技術為代表的非接觸類型收費介質已經成為停車場管理系統(tǒng)最明顯的技術發(fā)展方向。在使用更為先進的收費介質的同時，停車場管理系統(tǒng)的另一個技術發(fā)展方向是智能化管理。以智能化設備取代人的勞動，實現(xiàn)停車場車輛出入、場監(jiān)控以與收費等所有過程的完全無人化，是停車場管理系統(tǒng)智能化的最終目標。對用戶而言，停車場管理系統(tǒng)技術進步的明顯特征是停車交易支付手段的多樣化特點。先進的停車場收費系統(tǒng)不再以現(xiàn)金作為停車交易的唯一支付手段。用戶可以選擇在離開停車場時用信用卡、手機等E化貨幣支付自己的停車費用，也可以通過互聯(lián)網預支費用或

13、進行結算。停車場管理系統(tǒng)的一個顯著特點是停車交易支付手段的電子化程度非常高，基本上不存在現(xiàn)金交易的現(xiàn)象。許多國外管理系統(tǒng)配備停車車位引導系統(tǒng)、停車車位查詢系統(tǒng)等智能化設備，使停車場管理系統(tǒng)的功能更加豐富。一些國外停車設備廠商正在研究能夠實現(xiàn)網絡化存車的停車場管理系統(tǒng)。這種收費系統(tǒng)依靠INTERNET網絡連接，能夠實現(xiàn)在一個相對廣闊的地域（例如一座城市甚至一個國家）的多個停車場的隨意停車。管理系統(tǒng)會統(tǒng)一調度車位資源，統(tǒng)一進行交易結算。停車用戶在家過網絡就可以預定停車車位，交納停車費用，查詢出行目的地的各類停車信息。這種新型停車場管理方式適應了INTERNET網絡在人們日常生活中越來越重要的現(xiàn)狀，

14、使停車場管理系統(tǒng)的作用圍和功能得到了極大的擴展和延伸。1.3 項目研究的目的和意義隨著城市化的發(fā)展和車輛的普與, 汽車擁有量不斷增加, 城市停車難成為當今世界各國面臨的共同難題, 無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家, 都毫無例外地承受著停車場容量與汽車擁有量嚴重不對稱的現(xiàn)實, 致使有車無處停, 以與停車場設備科技含量低的困擾。特別是商業(yè)區(qū)、城市旅游景點的停車比例僅為1：10。停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設

15、施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。停車設施建設嚴重落后于車輛的增長情況, 導致停車矛盾愈加嚴重, 停車難、亂停車的惡性循環(huán)成為城市交通管理的難點, 也直接導致交通堵塞、擦車追尾等交通事故, 不同程度阻礙了城市經濟的發(fā)展。尤其在景區(qū)的旅游旺季, 舉辦大型展覽, 會議與大型社會活動時, 人多車多, 停車更是一件非常

16、不易之事, 因此解決停車難就成了所有開發(fā)商首先要考慮的一個問題。根據(jù)這一現(xiàn)狀，提出了一種以MCS-51系列單片機（89C51）為核心的停車場自動收費管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有設置、移動簡便, 操作簡單，價格低廉，能夠滿足管理臨時停車場的要求等特點。同時能夠大大節(jié)省停車場的管理費用與人手，提高停車場的利用效率。特別適用于旅游旺季、大型活動等所增設的各種停車場的現(xiàn)代化停車管理收費, 同時可大大緩解因停車難而造成的停車場附近道路交通擁堵等相關問題。第二章 系統(tǒng)方案設計2.1 總體介紹本設計是一個以辦公室環(huán)境為對象的停車收費系統(tǒng)，系統(tǒng)能進行各種停車場計費管理系統(tǒng)操作演示、出入口控制器的設置、仿真模型車輛的仿

17、真出入控制、停車場計費管理軟件的仿真。根據(jù)設計要求，設計了一個采用單片機計費方式的自動停車收費管理系統(tǒng)，為臨時停車場提供了一個操作簡便、價格低廉，而且行之有效的管理辦法。本系統(tǒng)的實際開發(fā)使用將大大節(jié)省臨時停車場的管理費用與人手，提高臨時停車場的利用效率。系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動開啟關閉大門功能、自動計費功能、顯示功能(顯示停車場狀況)、查詢功能，而且收費方式、時鐘顯示均可調節(jié)，使系統(tǒng)更具靈活性。設計中采用單片機來控制系統(tǒng)，因此要有時鐘電路，鍵盤電路，LCD顯示電路，報警電路等幾個部分。要實現(xiàn)系統(tǒng)的設計要用到的知識點有單片機的原理與其應用，LCD的原理和應用，與鍵盤和時鐘電路的設計等。2.1 系統(tǒng)框架大

18、門控制模塊出入模塊操作鍵盤模塊LCD顯示模塊停車場狀態(tài)顯示模塊單片機控制中心圖2-1 停車場自動停車收費系統(tǒng)框圖（1）出入模塊：安裝在停車場入口和出口，用于檢測汽車駛入停車場大門、駛出停車場大門，并進行相應計費。送單片機作相應處理。（2）大門控制模塊：在單片機的控制下與出入模塊協(xié)同作業(yè)，自動感應執(zhí)行停車場大門的升閘降閘。保證了停車場的安全，減少了因搶占停車位發(fā)生意外的可能性。（3）單片機控制中心：采用MCS-51系列單片機系統(tǒng)，它是本系統(tǒng)的核心部分。主要功能是：車輛出入信息記錄與顯示；停車收費并進行信息記錄與存儲；監(jiān)控鍵盤狀態(tài),處理鍵盤輸入的操作信息；監(jiān)控停車場狀態(tài)，控制大門升閘降閘；有汽車駛

19、入停車位后車位數(shù)減一，當空車位數(shù)為零時，紅燈亮，不再讓汽車進入停車場。汽車駛出停車位后停車位數(shù)加一，大門開啟，讓其離開；將停車的數(shù)量換算為停車場的總費用信息；控制顯示器，按要求顯示各種信息；如有非正常情況發(fā)生，觸發(fā)聲光報警。（4）停車廠場狀態(tài)顯示模塊：顯示停車場狀態(tài)信號其中不僅包括每停一輛車的價格還包括顯示實時時間，現(xiàn)在停了幾輛車，還有幾個空車位可以使用。這時大門的綠燈表示有車正在進入空車位，還可以停車；紅燈表示場車位全滿，不允許汽車進入。不僅方便了駕駛人，還便于管理者查看停車場的各種情況，可以與時的調整收費標準和經營策略。（5）LCD顯示模塊：顯示停車場的各種信息，包括時間、停車位、空停車位

20、數(shù)、停車的費用、收費標準和操作提示等容。（6）操作鍵盤模塊：通過鍵盤進行多種人工操作，包括顯示、切換、查詢各類信息，修改收費標準，修改時間（時間可以精確到秒）等顯示容。2.2 工作流程當汽車進入或駛出停車場時，模塊將通知單片機有汽車駛入或駛出停車場，單片機再根據(jù)停車場的當時的狀態(tài)控制停車場大門的開啟或關閉，根據(jù)設置好的停車費用，與時間，做相應處理。停車場未滿，車入庫時，駕駛人員按下SB2鍵，取卡，大門打開，車位減一，車入庫，并送相應單元存儲數(shù)據(jù)。車出庫時，處理人工鍵盤的操作，進行數(shù)據(jù)調用，顯示相應卡號，結算相應花費，然后按下SB4鍵，大門打開，車出庫，車位數(shù)加一。停車收費標準可以調節(jié)，方便停車

21、場運營，系統(tǒng)初始值設為3元/時?？梢酝＼嚂r交費也可以離開時交費經營者可以根據(jù)自己的情況來定。系統(tǒng)能夠自動統(tǒng)計停車場總收入，并顯示。該系統(tǒng)還可以充當時鐘來使用，時間的小時與分鐘都可以調節(jié)。用程序來說就是檢測有沒有空車位，有空位則允許車進入，沒則不打開大門。如果有車進來，等待汽車通過傳感器，打開進車大門，已停車位數(shù)加1，停車總量加1，延時一段時間，讓汽車通過進車門，關閉進車門；沒空位時，不打開大門，即紅燈亮。檢測有沒車出去，有則等待汽車通過出車門傳感器，打開出大門，已停車位數(shù)減1，經過一段時間，讓汽車通過出車門，關閉出車門。第三章 系統(tǒng)硬件設計3.1 單片機簡介3.1.1 單片機的選擇美國Inte

22、l公司1980年推出了MCS-51系列高檔8位單片機。提高了芯片的集成度，性能上大為提高，增加了多種片硬件功能，并擴展了功能單元的種類和數(shù)量。MCS-51單片機硬件結構與其一些主要特點：1.部程序存儲器和部數(shù)據(jù)存儲器2.輸入/輸出口MCS-51單片機的I/O口的數(shù)量和種類較多且齊全，尤其是它有一個全雙工的串行口。3.外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間MCS-51可對64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器尋址且不受該系列中各種芯片型號的影響，而對程序存儲器是外總空間為64KB.4.中斷與堆棧MCS-51有5個中斷源，分為2個優(yōu)先級，每個中斷源的優(yōu)先級是可編程的，它的堆棧位置也是可編程的，堆棧深度可達128

23、字節(jié)。MCS-51子系列有2個16位的定時/計數(shù)器，通過編程可以實現(xiàn)四種工作模式。MCS-52子系列有3個16位的定時/計數(shù)器。MCS-51在部RAM中開設了四個通用工作寄存器區(qū)，共32個通用寄存器，以適應多種中斷或子程序嵌套的要求。6.指令系統(tǒng)MCS-51是一個功能很強的指令系統(tǒng)，主要表現(xiàn)在MCS-51的指令系統(tǒng)中增添了減法、乘法、除法、比較、堆棧操作和多種位操作指令。5當振蕩器頻率接最高12MHZ時，大部分指令執(zhí)行時間為1µs，少部分為2µs，乘除指令的執(zhí)行時間也只有4µs。7.布爾處理器特別值得一提的是MCS-51的布爾處理器。它實際上是一個完整的一個微計算

24、機，這個一位的微機有自己的CPU ,位寄存器、I/O口和指令集。把八位微機和一位微機結合在一起，是微機技術上的一個突破。一位機在開關決策、邏輯電路仿真和實時測控方面非常有效，而八位機在運算處理、智能儀表常用的數(shù)據(jù)采集方面有明顯的長處。在MCS-51系列單片機中八位機和一位機（布爾處理器）的硬件資源是復合在一起的，二者相輔相成，這是MCS-51在設計上的精美之處，也是一般微機所不具備的。13.1.289C51的引腳介紹圖3-1 單片機引腳圖掌握MCS-51單片機，應首先了解MCS-51的引腳，熟悉并牢記各引腳的功能。MCS-51系列中各種芯片的移交是互相兼容的。制造工藝為HMOS的MCS-51的

25、單片機都采用40只引腳的雙列直插封裝（DIP方式，如圖所示。目前大多樹為此類封裝方式。制造工藝為CHMOS的8031/89C51/87C51除采用DIP封裝方式以外，還采用方行封裝方式，為44只引腳（其中4只是無用的引腳）如圖上圖所示。40只引腳按其功能來分，可分為如下3類：1. 電源與時鐘引腳：Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。2. 控制引腳：/PSEN、ALE、/EA、RESET3. I/O口引腳；P0、P1、P2、P3、為4個8位I/O口的外部引腳。下面來介紹各引腳的功能。電源與時鐘引腳1電源引腳電源引腳接入單片機的工作電源（1） Vcc(40引腳)：接+5V電源。（2） Vss(

26、20引腳)：接地2時鐘引腳2個時鐘引腳XTAL1，XTAL2外接晶體與片的反相放大器構成了1個振蕩器，它為單片機提供了時鐘信號。2個時鐘引腳也可以外接獨立的晶體振蕩器。XTAL1是片振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時鐘頻率就為6MHz。8晶振的頻率可以在1MHz-24MHz選擇。電容取30PF左右。型號同樣為AT89C51的芯片，在其后面還有頻率編號，有12,16,20,24MHz可選。大家在購買和選用時要注意了。如AT89C51 24PC就是最高振蕩

27、頻率為24MHz,40P6封裝的普通商用芯片。根據(jù)綜上分析，此次設計中的最小系統(tǒng)的設計采用89C51芯片作為最小系統(tǒng)芯片是最佳選擇。1（1）XTAL1（19引腳）：接外部晶體1個引腳。該引腳部是1個反相放大器的輸入端。這個反相放大器構成了片振蕩器/如果采用外接晶體振蕩器時，此引腳應接地。（2）XTAL2（18引腳）：接外部晶體的另一端，在該引腳部接至部反相放大器的輸出端。若采用外部時鐘振蕩器時，該引腳接收時鐘振蕩器的信號，即把此信號直接接到部時鐘發(fā)生器的輸入端。2控制引腳此類引腳提供控制信號，有的引腳還具有復用功能。（1）RST/Vpd(9引腳)：RST（RESET）是復位信號輸入斷，高電平有

28、效。當單片機運行時，在此引腳加上持續(xù)時間大于2個機器周期的高電平時候，就可以完成復位操作。在單片機正常工作時，此引腳應為0.5V低電平。Vpd為本引腳的第二功能，即備用電源的輸入斷。當主電源Vcc發(fā)生故障，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將+5V電源自動接入RST端，為部RAM提供備用電源，以保證片RAM中的信息不丟失，從而使單片機在復位后能繼續(xù)正常運行。ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號，當單片機上電正常工作后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號。當單片機訪問外部存儲器時，ALE輸出信號的負跳沿用于單片機發(fā)出的低8位地址經外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號。即使不訪問外部鎖存器，ALE端仍有正脈沖號輸出，此頻

29、率為時鐘振蕩頻率的1/6。如果有脈沖信號輸出，則單片機基本上是完好的。應該注意的是，每當MCS-51訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在2個機器周期中ALE只出現(xiàn)1次，即丟失1個ALE脈沖。因此，嚴格來說，用戶不宜用ALE做精確的時鐘源或定時信號。ALE端可以驅動8個LS型TTL負載。/PROG為本引腳的第二功能。在對片EPROM型單片機編程寫入時，此引腳作為編程脈沖輸入端（3）/PSEN：程序存儲器允許輸出控制端。在單片機訪問外部程序存儲器時，此引腳輸出脈沖負跳沿作為讀外部程序存儲器的選通信號。此引腳外接部程序存儲器的/OE端。/PSEN端可以驅動8個LS型TTL負載。 如果檢查一個MCS-51單片機應

30、用系統(tǒng)上電后，CPU能否正常到外部程序存儲器讀取指令碼，可用示波器查/PSEN端有無脈沖輸出。（4）/EA/Vpp（Enable Address/Voltage Pulse of Programing,31腳）：/EA功能為外程序存儲器選擇控制端。 當/EA引腳為高電平時，單片機訪問片程序存儲器，但在PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH時，即超出片程序存儲器的4KB地址圍，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器的程序。 當/EA引腳為低電平時，單片機則只訪問外部程序存儲器，不論是否有部程序存儲器。對于8031來說，因其無部程序存儲器，所以該引腳必須接地，這樣只能選擇外部程序存儲器。 Vpp為本引腳的第二功

31、能。在對EPROM型單片機8751EPROM固化編程時，用于施加叫高的編程電壓。10對于89C51，則加在Vpp引腳的編程電壓為+12V或+5V。I/O口引腳（1）P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線（低8位）與數(shù)據(jù)總線分時復用口，可驅動8個LS型TTL負載。（2）P1口：8位準雙向I/O口，可驅動4個LS型TTL負載。（3）P2口：8位準雙向I/O口，與地址總線（高8位）復用，可驅動4個LS型TTL負載。（4）P3口：8位準雙星I/O口，雙功能復用口，可驅動4個LS型TTL負載。這里要特別注意準雙向與雙向三態(tài)口的差別。P3口的第二功能RST: 復位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機

32、器周期高電平將使單片機復位?？撮T狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。然而，特別強調，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOV

33、X或MOVC指令時有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個ALE 使能標志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。當AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行部程序指令，EA應該接VCC。P1口，P2口，P3口是3個8位雙向的I/O口，各口線在片均有固定的上拉電阻。當這3個準雙向I/O口作輸

34、入口使用時，要向該口先寫1，另外準雙向I/O口無高阻的“浮空”狀態(tài)，故稱為雙向三態(tài)I/O口。63.1.389C51單片機的存儲器MCS-51單片機的存儲器分為：1)程序存儲器（最大空間64K）2)片數(shù)據(jù)存儲器（00H-1FH:工作寄存器，只有R0、R1可作為指針使用、20H-2FH：位尋址區(qū)、30H-7FH：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)）3)特殊功能寄存器（21個）4)位尋址空間（211位）5)外部數(shù)據(jù)寄存器（最大空間64K） 但在邏輯上，即從用戶的角度上，8051單片機有三個存儲空間：1、片外統(tǒng)一編址的64K的程序存儲器地址空間（MOVC）2、256B的片數(shù)據(jù)存儲器的地址空間（MOV）3、以與64K片外數(shù)據(jù)存

35、儲器的地址空間（MOVX）在訪問三個不同的邏輯空間時，應采用不同形式的指令（具體我們在后面的指令系統(tǒng)學習時將會講解），以產生不同的存儲器空間的選通信號。程序存ROM尋址圍：0000H FFFFH 容量64KBEA = 1，尋址部ROM；EA = 0，尋址外部ROM地址長度：16位作用： 存放程序與程序運行時所需的常數(shù)。七個具有特殊含義的單元是：0000H 系統(tǒng)復位，PC指向此處；0003H 外部中斷0入口000BH T0溢出中斷入口0013H 外中斷1入口001BH T1溢出中斷入口0023H 串口中斷入口002BH T2溢出中斷入口部數(shù)據(jù)存儲器RAM 物理上分為兩大區(qū)：00H 7FH即128

36、BRAM 和 SFR區(qū)。作用：作數(shù)據(jù)緩沖器用。圖3-2是8051單片機存儲器的空間結構圖圖3-2程序存儲器 一個微處理器能夠聰明地執(zhí)行某種任務，除了它們強大的硬件外，還需要它們運行的軟件，其實微處理器并不聰明，它們只是完全按照人們預先編寫的程序而執(zhí)行之。那么設計人員編寫的程序就存放在微處理器的程序存儲器中，俗稱只讀程序存儲器（ROM）。程序相當于給微處理器處理問題的一系列命令。其實程序和數(shù)據(jù)一樣，都是由機器碼組成的代碼串。只是程序代碼則存放于程序存儲器中。1 MCS-51具有64kB程序存儲器尋址空間，它是用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。對于部無ROM的8031單片機，它的程序存儲器必須外

37、接，空間地址為64kB，此時單片機的端必須接地。強制CPU從外部程序存儲器讀取程序。對于部有ROM的8051等單片機，正常運行時，則需接高電平，使CPU先從部的程序存儲中讀取程序，當PC值超過部ROM的容量時，才會轉向外部的程序存儲器讀取程序。 當=1時，程序從片ROM開始執(zhí)行，當PC值超過片ROM容量時會自動轉向外部ROM空間。 當=0時，程序從外部存儲器開始執(zhí)行，例如前面提到的片無ROM的8031單片機，在實際應用中就要把8031的引腳接為低電平。11 8051片有4kB的程序存儲單元，其地址為0000H0FFFH，單片機啟動復位后，程序計數(shù)器的容為0000H，所以系統(tǒng)將從0000H單元開

38、始執(zhí)行程序。但在程序存儲中有些特殊的單元，這在使用中應加以注意： 其中一組特殊是0000H0002H單元，系統(tǒng)復位后，PC為0000H，單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，如果程序不是從0000H單元開始，則應在這三個單元中存放一條無條件轉移指令，讓CPU直接去執(zhí)行用戶指定的程序。 另一組特殊單元是0003H002AH，這40個單元各有用途，它們被均勻地分為五段，它們的定義如下： 0003H000AH 外部中斷0中斷地址區(qū)。 000BH0012H 定時/計數(shù)器0中斷地址區(qū)。 0013H001AH 外部中斷1中斷地址區(qū)。 001BH0022H 定時/計數(shù)器1中斷地址區(qū)。 0023H002AH 串

39、行中斷地址區(qū)。 可見以上的40個單元是專門用于存放中斷處理程序的地址單元，中斷響應后，按中斷的類型，自動轉到各自的中斷區(qū)去執(zhí)行程序。從上面可以看出，每個中斷服務程序只有8個字節(jié)單元，用8個字節(jié)來存放一個中斷服務程序顯然是不可能的。因此以上地址單元不能用于存放程序的其他容，只能存放中斷服務程序。但是通常情況下，我們是在中斷響應的地址區(qū)安放一條無條件轉移指令，指向程序存儲器的其它真正存放中斷服務程序的空間去執(zhí)行,這樣中斷響應后，CPU讀到這條轉移指令，便轉向其他地方去繼續(xù)執(zhí)行中斷服務程序。15圖3-3是ROM的地址分配圖：圖3-3 從上圖家可以看到，0000H-0002H，只有三個存儲單元，3個存

40、儲單元在我們的程序存放時是存放不了實際意義的程序的，通常我們在實際編寫程序時是在這里安排一條ORG指令，通過ORG指令跳轉到從0033H開始的用戶ROM區(qū)域，再來安排我們的程序語言。從0033開始的用戶ROM區(qū)域用戶可以通過ORG指令任意安排，但在應用中應注意，不要超過了實際的存儲空間，不然程序就會找不到。15數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器也稱為隨機存取數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)據(jù)存儲器分為部數(shù)據(jù)存儲和外部數(shù)據(jù)存儲。MCS-51部RAM有128或256個字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲（不同的型號有分別），片外最多可擴展64KB的RAM，構成兩個地址空間，訪問片RAM用“MOV”指令，訪問片外RAM用“MOVX”指令。它們是用

41、于存放執(zhí)行的中間結果和過程數(shù)據(jù)的。MCS-51的數(shù)據(jù)存儲器均可讀寫，部分單元還可以位尋址。 MCS-51單片機的部數(shù)據(jù)存儲器在物理上和邏輯上都分為兩個地址空間，即：數(shù)據(jù)存儲器空間（低128單元）；特殊功能寄存器空間（高128單元）；這兩個空間是相連的，從用戶角度而言，低128單元才是真正的數(shù)據(jù)存儲器。下面我們就來詳細的與大家講解一下：低128單元： 片數(shù)據(jù)存儲器為8位地址，所以最大可尋址的圍為256個單元地址，對片外數(shù)據(jù)存儲器采用間接尋址方式，R0、R1和DPTR都可以做為間接尋址寄存器，R0、R1是8位的寄存器，即R0、R1的尋址圍最大為256個單元，而DPTR是16位地址指針，尋址圍就可達

42、到64KB。也就是說在尋址片外數(shù)據(jù)存儲器時，尋址圍超過了256B，就不能用R0、R1做為間接尋址寄存器，而必須用DPTR寄存器做為間接尋址寄存器。圖3-4從圖3-4中我們可以看到，8051單片機片RAM共有256個單元（00H-FFH），這256個單元共分為兩部分。其一是地址從00H7FH單元（共128個字節(jié)）為用戶數(shù)據(jù)RAM。從80HFFH地址單元（也是128個字節(jié)）為特殊寄存器（SFR）單元。從圖1中可清楚地看出它們的結構分布。11、通用寄存器區(qū)（00H-1FH） 在00H1FH共32個單元中被均勻地分為四塊，每塊包含八個8位寄存器，均以R0R7來命名，我們常稱這些寄存器為通用寄存器。這四

43、塊中的寄存器都稱為R0R7，那么在程序中怎么區(qū)分和使用它們呢？聰明的INTEL工程師們又安排了一個寄存器程序狀態(tài)字寄存器（PSW）來管理它們，CPU只要定義這個寄存的PSW的D3和D4位（RS0和RS1），即可選中這四組通用寄存器。對應的編碼關系如下表所示。惹程序中并不需要用4組，那么其余的可用做一般的數(shù)據(jù)緩沖器，CPU在復位后，選中第0組工作寄存器。圖3-42、位尋址區(qū)（20H-2FH）片RAM的20H2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對它們的位進行尋址。位尋址區(qū)共有16個字節(jié)，128個位，位地址為00H7FH。CPU能直接尋址這些位，執(zhí)行例如置“1”、清“0”、求“反”

44、、轉移，傳送和邏輯等操作。我們常稱MCS-51具有布爾處理功能，布爾處理的存儲空間指的就是這些為尋址區(qū)。13、用戶RAM區(qū)（30H-7FH）在片RAM低128單元中，通用寄存器占去32個單元，位尋址區(qū)占去16個單元，剩下的80個單元就是供用戶使用的一般RAM區(qū)了，地址單元為30H-7FH。對這部份區(qū)域的使用不作任何規(guī)定和限制，但應說明的是，堆棧一般開辟在這個區(qū)域。13.2 顯示器介紹     在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已作為很多電子產品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表與很多家用電子產品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符

45、號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器。3.2.1 顯示器的選擇 數(shù)碼管顯示容單一，一般就是一個7段的8字，當然多的有16段的中間米字型的,液晶則比較豐富,可以顯示各種容。且數(shù)碼管比液晶耗電。 綜上所述，在單片機系統(tǒng)中應用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質量高、數(shù)字式接口、體積小、重量輕、功耗低。相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其部的電極和驅動IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。故本設計采用1602字符型液晶顯示。3.2.2液晶顯示原理液晶顯示器各種圖形的顯示原理:線段的顯示：點陣圖形式液晶由M×N個

46、顯示單元組成，假設LCD顯示屏有64行，每行有128列，每8列對應1字節(jié)的8位，即每行由16字節(jié)，共16×8=128個點組成，屏上64×16個顯示單元與顯示RAM區(qū)1024字節(jié)相對應，每一字節(jié)的容和顯示屏上相應位置的亮暗對應。例如屏的第一行的亮暗由RAM區(qū)的000H00FH的16字節(jié)的容決定，當（000H）=FFH時，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長度為8個點；當（3FFH）=FFH時，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，（00EH）=00H，（00FH）=00H時，則在屏幕的頂部顯示一條由8段亮線和8條暗線組成

47、的虛線。這就是LCD顯示的基本原理。7字符的顯示：用LCD顯示一個字符時比較復雜，因為一個字符由6×8或8×8點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應的顯示RAM區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號與每行的列數(shù)找出顯示RAM對應的地址，設立光標，在此送上該字符對應的代碼即可。3.2.3 1602LCD的使用說明1602LCD主要技術參數(shù)：    

48、; 顯示容量:16×2個字符     芯片工作電壓:4.55.5V     工作電流:2.0mA(5.0V)     模塊最佳工作電壓:5.0V     字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm圖3-5引腳功能說明：1602LCD采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如圖3-6所示:編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)3VL液晶顯示

49、偏壓11D4數(shù)據(jù)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)6E使能信號14D7數(shù)據(jù)7D0數(shù)據(jù)15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)16BLK背光源負極圖3-61602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）指令說明：與HD44780相兼容的芯片時序表如圖3-8：讀狀態(tài)輸入RS=L，R/W=H，E=H輸出D0D7=狀態(tài)字寫指令輸入RS=L，R/W=L，D0D7=指令碼，E=高脈沖輸出無讀數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=H，E=H輸出D0D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=H，R/W=L，D0D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出無圖3-81602液晶模塊部的

50、控制器共有11條控制指令，如表圖3-7所示：序號指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關控制0000001DCB5光標或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標志或地址01BF計數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM）10要寫的數(shù)據(jù)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)容圖3-7：控制命令表1602LCD的RAM地址映射與標準字庫表：液晶顯示模塊是一個慢

51、顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-9是1602的部顯示地址。圖3-9 1602LCD部顯示地址  例如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。  在對液晶模塊的初始化中要先設置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符

52、時光標是自動右移的，無需人工干預。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。  1602液晶模塊部的字符發(fā)生存儲器（CGROM）已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，如圖10-58所示，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”圖3-10 字符代碼與圖形對應圖1602LCD的一般初始化（復位）過程延時15mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS寫指令38H（不檢測忙信號）延時5mS

53、寫指令38H（不檢測忙信號）以后每次寫指令、讀/寫數(shù)據(jù)操作均需要檢測忙信號寫指令38H：顯示模式設置寫指令08H：顯示關閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標移動設置寫指令0CH：顯示開與光標設置3.3 鍵盤電路的設計3.3.1 獨立式按鍵 鍵盤是由若干獨立的鍵組成，鍵的按下與釋放是通過機械觸點的閉合與斷開來實現(xiàn)的，因機械觸點的彈性作用，在閉合與斷開的瞬間均有一個抖動過程 。抖動必須消除，去抖動的方法主要有以下兩種：硬件去抖動、軟件去抖動。3圖3-11每一個按鍵的電路是獨立的，占用一條數(shù)據(jù)線 。這種鍵盤占用硬件資源多，適合少量按鍵的情況。編程時常采用查詢方式。圖3-12K1：按下時，時

54、自動加一，加到24點時自動從零開始。K2：按下時，分鐘自動加一，加到60分時自動從零開始。K3：按下時，價格自動加一，加到9元時自動從零開始。SB2：按下時，車位數(shù)減一，大門打開，自動存儲相應數(shù)據(jù)。SB4：按下時，車位數(shù)加一，大門打開。3.3.2 行列式鍵盤接口行列式（也稱矩陣式）鍵盤用于按鍵數(shù)目較多的場合，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點上。1個3×3的行、列結構可以構成1個具有9個按鍵的鍵盤。同理1個4×4的行、列結構可以構成1個16個按鍵的鍵盤等等。如圖所示。很明顯，在按鍵數(shù)目較多的場合，行列式鍵盤與獨立式鍵盤相比，要節(jié)省很多的I/O口線。 43.3.3 行

55、列式鍵盤工作原理按鍵設置在行、列線交點上，行、列分別連接到按鍵開關的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。無按鍵按下時，行線處于高電平狀態(tài)，而當有按鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線的電平決定。列線的電平如果為低，則行線電平為低；列線的電平如果為高，則行線電平亦為高。這一點是識別行列式鍵盤是否按下的關鍵所在。由于行列式鍵盤中行、列線為多鍵共用，各按鍵均影響該鍵所在的行和列的電平。因此各按鍵彼此將相互發(fā)生影響，所以必須將行、列線信號配合起來并作是的處理，才能確定閉合鍵的位置。1掃描法下面以圖中3號鍵被按下為例，來說明此鍵是如何被識別出來的。當3號鍵被按下時，與3號鍵相兩的行線電平將由與此

56、鍵相連的列線電平決定，而行線電平在無按鍵按下時處于高電平狀態(tài)。如果讓所有的列線處于低電平，很明顯，按鍵所在的行電平將被接成低電平，根據(jù)此行電平的變化，便能判定此行一定有按鍵被按下。但還不能確定是鍵3被按下，以為如果鍵3不被按下，而同一行的鍵2、1或0之一被按下，均回產生同樣的效果。所以，行線處于低電平只能得出某行有按鍵被按下的結論。為進一步判定到底是哪一列的按鍵被按下，可采用掃描法來識別。即在某一時刻只讓1條列線處于低電平，其余所有列線處于高電平。當?shù)谝涣袨榈碗娖剑溆喔髁袨楦唠娖綍r，以為是鍵3被按下，所以1行仍處于高電平狀態(tài)；而當?shù)诙袨榈碗娖?，其余各列為高電平時，同樣我們會發(fā)現(xiàn)第1行仍處于高電平狀態(tài)；直到讓第4列為低電平，其余各列為高電平時，以為瓷實號鍵被按下，所以第一行的電平將由高電平轉換到第4列所處的低電平，據(jù)此可以判斷第1行第4列的交叉點處的按鍵，即3號鍵被按下。1 識別鍵盤有無鍵盤被按下的方法，此方法