AT89S51單片機(jī)控制的八路LED顯示設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 AT89S51單片機(jī)控制的八路LED顯示設(shè)計(jì) 一、單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造 AT89S51單片機(jī)兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的指令系統(tǒng)及引腳。下面以AT89S51單片機(jī)為例，簡要介紹51系列單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造。 通常，單片機(jī)片內(nèi)含CPU、ROM、RAM、并行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、時(shí)鐘電路、系統(tǒng)總線等。 1.中央處理器（CPU） 中央處理器是AT89S51單片機(jī)的，完成運(yùn)算和控制功能。其CPU能處理8位二進(jìn)制數(shù)或代碼。 2.程序存儲器 程序存儲器用于存放用戶編寫的程序、原始數(shù)據(jù)或表格，分為片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器。 AT89S51采用片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的64kB

2、（0000HFFFFH）程序存儲器地址空間。片內(nèi)有4kB Flash Memery.地址范圍為0000HOFFFH. 既可在線編程（ISP），也可以用傳統(tǒng)方法開展編程。 采用匯編語言或C語言編寫的源程序，必須通過編譯軟件（如Keil C51）把編譯生成二進(jìn)制代碼，即機(jī)器碼。用戶編寫的程序、原始數(shù)據(jù)、表格等，都是以二進(jìn)制的形式存放在程序存儲器中的。計(jì)算機(jī)的工作，就是按照事先編好的程序從0000H地址單元一條條地循序執(zhí)行的。 當(dāng)AT89S51（31） 腳EA接高電平時(shí)，從片內(nèi)ROM 中的0000H地址單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)AT89S51（31）腳EA接低電平時(shí)，片內(nèi)ROM不起作用，CPU只能從片外R

3、OM 中取指令。 內(nèi)部ROM 0000H002AH共43個(gè)單元。被分為六段，作為程序運(yùn)行的入口地址使用。其中： 0000H0002H 為復(fù)位后或初始化引導(dǎo)程序地址區(qū)；0003H000AH 外部中斷0中斷入口地址區(qū)；000BH001 2H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷入口地址區(qū)；001 3H001 AH 外部中斷1中斷入口地址區(qū)；001 BH0022H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷入口地址區(qū)；0023H 002AH 串行中斷入口地址區(qū)。 通常， 我們編寫程序時(shí)不得占用上述中斷程序入口地址單元， 即0003H002AH單元。也就是說， 主程序一般不放在該地址空間。編程時(shí)， 可以采用起始偽指令ORG,跳過0003H

4、002AH單元。 偽指令，是告訴匯編程序如何開展匯編的一類指令，不會被匯編成機(jī)器代碼，只能為匯編軟件（如Keil C51）所識別。 單片機(jī)復(fù)位后，是從0000H單元開始取指令執(zhí)行程序的。因此，應(yīng)在O000HO002H三個(gè)單元存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)到主程序，程序構(gòu)造如下： ORG O00H:用偽指令ORG指示隨后的指令代碼從0000H地址單元開始存放。 LJMP START;在O000H0002H存放一條長跳轉(zhuǎn)指令，執(zhí)行該指令，程序轉(zhuǎn)到以START為語句標(biāo)號的地址執(zhí)行。 ORG 0030H;偽指令ORG指示隨后的指令代碼從0030H地址單元開始存放。 START: ;START是主程序入口地

5、址標(biāo)號，主程序開始。 END ;結(jié)束偽指令，標(biāo)志程序代碼到此結(jié)束。 通過該程序，保存了各中斷入口地址。對各個(gè)中斷入口地址的使用，我們在學(xué)習(xí)中斷系統(tǒng)時(shí)再開展介紹。 3.數(shù)據(jù)存儲器（RAM ） 單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器有片內(nèi)和片外之分，AT89S51片內(nèi)有256字節(jié)RAM,其中高128單元被專用存放器占用，低128字節(jié)供用戶使用，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。片外數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)展6kB存儲空間，地址范圍為0000HFFFFH.片內(nèi)和片外RAM 的地址空間各自獨(dú)立， 指令MOV用于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器之間的傳送，指令MOVX用于片外數(shù)據(jù)存儲器和累加器A之間的數(shù)據(jù)傳送。 AT89S51內(nèi)部RAM共有256字節(jié)，通常分為低

6、128字節(jié)（地址00H7FH）和高128字節(jié)（地址80HFFH）兩部分。低128字節(jié)，按其用途分為三個(gè)區(qū)域，如下表1所示。 表1 （1）工作存放器區(qū) 工作存放器區(qū)有四組工作存放器，每組8個(gè)存放器，用于存放操作數(shù)及中間結(jié)果等。其地址為內(nèi)部RAM 的00H1FH單元地址。在任一時(shí)刻，CPU只能使用其中一組存放器，并把正在使用的那組存放器稱為當(dāng)前存放器組，用R0R7表示。當(dāng)前使用的到底是哪一組工作存放器，則由程序狀態(tài)字存放器PSW 得RS1、RS0位的狀態(tài)組合決定，表2為工作存放器選擇。 表2 工作存放器選擇 RS1和RS0的狀態(tài)可以通過指令修改，如指令： SETB RS1 :置RS1為1 CLR

7、RS0 ;置RS0為0 置當(dāng)前工作存放器為第2組，R0R7的物理地址為10H17H. （2）位尋址區(qū)。 內(nèi)部RAM的20H2FH單元，既可作為一般RAM單元使用，開展字節(jié)操作，也可以對各RAM單元的每一位開展位操作，因此，把該區(qū)又稱為位尋址區(qū)。位尋址區(qū)有16字節(jié)RAM單元，共128位，位地址為00H7FH.可以用位操作類指令對其開展位操作。如指令： CLR 00H ;00H為位地址，而不是字節(jié)地址，將位地址00H清零 SETB 07H ;07H為位地址，不是字節(jié)地址，將位地址07H置1 當(dāng)位地址為80HFFH時(shí)，所代表的是特殊功能存放器的位地址。 如指令：CLR P1.0 CLR 9OH （3

8、）用戶RAM 區(qū)及堆棧。 用戶RAM區(qū)，包括堆棧區(qū)和用戶標(biāo)志區(qū)等用戶自己設(shè)定的數(shù)據(jù)區(qū)。其地址在內(nèi)部RAM低128單元中。如果用戶的程序要使用四組工作存放器，其單元地址為30H 7FH,共8O個(gè)單元，如果用戶程序不需要四組工作存放器，則其中一部分工作存放器區(qū)也可作用戶RAM使用。用戶RAM區(qū)中的堆棧，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按先進(jìn)后出的原則存取數(shù)據(jù)的。 堆棧有進(jìn)棧和出棧兩種操作，由棧指針SP管理。分別采用壓棧和出棧指令PUSH和POP開展數(shù)據(jù)的存和取。 系統(tǒng)復(fù)位后，SP的值為07H,此時(shí)堆棧是從08H單元開始的。由于08H1FH單元屬于工作存放器13區(qū)，如果程序中要用到這些區(qū)，把SP值改為2FH

9、或更大。堆棧在內(nèi)部RAM的30H7FH單元中開辟。SP值一經(jīng)確定，堆棧的位置也就確定下來了。由于SP可通過指令初始化為不同值。因此堆棧的位置是浮動的。如： 說明：（ ）：表示某存放器、存儲單元或表達(dá)式的內(nèi)容。（）：表示某存放器、存儲單元或表達(dá)式的內(nèi)容為地址單元的內(nèi)容。 4.特殊功能存放器（SFR） 內(nèi)部RAM的高128單元是特殊功能存放器區(qū)其單元地址為80HFFH.本文只講解累加器ACC. 累加器A是常用的特殊功能存放器。它既可存放操作數(shù)，也可存放運(yùn)算的中間結(jié)果。51系列單片機(jī)（AT89S51）中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。 如：指令MOV

10、 A,Rn;把當(dāng)前工作存放器的內(nèi)容送累加器A.指令MOV A,#data;把立即數(shù)data送累加器A. 5. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 51系列單片機(jī)（AT89S51）共有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，用以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對計(jì)算機(jī)開展控制。 6. 并行I/O口 AT89S51共有四個(gè)8位I/O I:1 P0、P1、P2、P3,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。在下面的實(shí)例中。 我們便是用P1 1:3連接8只發(fā)光二極管，并通過程序?qū)ζ溟_展控制。 7. 串行口 AT89S51有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位

11、器使用。 8. 中斷控制系統(tǒng) AT89S51共有5個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)、定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)、串行中斷1個(gè)。 綜上所述，51系列單片機(jī)（AT89S51）雖然只是一個(gè)芯片，但具有計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的基本部件。 是一個(gè)簡單的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 二、8路LED花樣顯示電路設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)8路LED間隔顯示所設(shè)計(jì)的八路LED花樣顯示電路如圖1所示。其中，發(fā)光二極管可選用3mm 的，晶振為12MHz的，電路可用1517cm的板搭焊，單片機(jī)加一個(gè)40DIP的緊鎖lC插座，電源可用裝在4.5V電池盒的三節(jié)5號電池提供。 圖1 8路LED花樣顯示電路圖 三、制作 到電子市場上購買以上材料后（正常價(jià)格約20元），便可開

12、展電路的焊接了。焊接步驟如下： （1）在板上依據(jù)8路LED花樣顯示電路設(shè)計(jì)好PCB電路圖，然后以緊鎖座為中心焊接其他元件。 （2）電路焊接順序?yàn)椋弘娫措娐芬煌鈬娐芬徽袷庪娐芬粡?fù)位電路一程序存儲器選擇電路。 焊接前，應(yīng)先對元器件引腳或電路板的焊接部位開展處理， 般有刮/擦、鍍、測三個(gè)步驟： 刮/擦，就是做好焊接部位的清潔工作。一般是用小刀、細(xì)砂紙或橡皮擦，對緊鎖座的引腳、電路板開展清理，去除其上的污垢。 鍍，就是在刮凈的元器件的待焊接部位上鍍錫。 具體做法是：先蘸松香酒精溶液涂在刮凈的元器件焊接部位，再將帶錫的熱烙鐵頭壓在其上，并轉(zhuǎn)動元器件，使之均勻地鍍上一層很薄的錫層。 測，就是用萬用表檢測

13、所有元器件的質(zhì)量是否可靠，若質(zhì)量不可靠或已損壞，則用同規(guī)格元器件替換焊接對象不同，電烙鐵的工作溫度也不相同。用電烙鐵碰觸松香， 若有吱吱 聲，說明溫度合適；若沒有聲音，僅能使松香勉強(qiáng)熔化，說明溫度太低；若烙鐵頭一碰上松香就大量冒煙，則說明溫度太高。 焊接過程一般以23s為宜。正常情況下，本電路焊接可以在3小時(shí)內(nèi)完成。 四、程序設(shè)計(jì) ORG O000H;隨后的指令代碼從O000H單元開始存放LJMP START;轉(zhuǎn)標(biāo)號START處ORG 0030H;隨后的指令代碼從0030H單元開始存放。 START:MOV P1,#10101010B;使得（P1）= 1o101010B,8路LED間隔發(fā)光END;結(jié)束偽指令，說明程序到此結(jié)束。 使用Keil C51 uVision2 編輯源程序、編譯源代碼并生成目標(biāo)程序代碼，再把目標(biāo)程序代碼通過編程器寫到單片機(jī)中。把單片機(jī)芯片插到八路LED花樣顯示電