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1、双端口交换系统设计硬件方案设计及系统设计过程。该系统以AT89C51芯片为主控制源，结合有外围辅助电路，模拟电话通信的整个呼叫处理过程，包括主叫摘机、拨号提示、听回铃音、被叫摘机、双机通信、主叫或被叫挂机，被叫或主叫示忙等阶段。对该系统的软硬件组成、主要元器件的使用方法、系统工作原理、系统设计与仿真等均进行了详细地阐述，并进行了系统测试，测试结果表明：该系统能够实现两路用户之间的通话过程模拟，工作时序正确，达到预期的设计目标。【关键词】单片机 电话机 交换系统Design of Dual-port Switching SystemXXX(Grade06,Class4,Major of Comm
2、unication Engineering，Dept. of E.I.of Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003,China)Tutor:【Abstract 】This paper introduces a dual-port switching system based on microcomputer control , it described the system hardware and software design and system design process in detail. The AT89C51 chi
3、p-based system of control, combined with external auxiliary circuits, analog telephone communication of the whole call handling process, including calling hook, dial-up tips, listening to tones, called hook, double machine communication, calling or called party hang up, the called or calling party i
4、s busy showing the stages. And it also described the system software and hardware,how to use the main components, the principle of system works, system design and simulation Dengjun elaborated in detail and conducted system testing, test results show that: the system can achieve between the two road
5、 users call process simulation, the correct sequence of work to achieve the desired design goals. 【Key words】:SCM telephone switching syste目录引言11.绪论31.1单片机概述31.2呼叫时序52. 硬件介绍72.1 硬件框图72.2 硬件的基本组成72.3 硬件介绍72.4 单片机的串行接口11 2.4.1 基本概念11 2.4.2 MCS-51的串行和控制寄存器122.5 数码显示管142.6 硬件的调试机器故障排除16 2.6.1 无单片机的调试16
6、2.6.2 有单片机的调试163.软件设计183.1 软件设计方案183.2 程序流程图183.3 编译软件和superpro usb series烧录软件的使用20 3.3.1 编译软件的使用和编译过程20 3.3.2 仿真软件的使用213.4烧片213.5硬件电路214. 设计结果分析224.1软件测试电路图224.2软件测试结果分析22 4.2.1电路单元描述22 4.2.2软件调试23 4.2.3结果分析23结束语24致谢25参考文献26附录A英文文献27附录B主叫程序34附录C被叫程序40引言 本文详细描述了双端口交换系统的整个过程，说的通俗一些，就是描述了电话机通信的整个呼叫时序，
7、他主要包括了主被叫的摘挂机识别，拨号音、回铃音和忙音的送达时间。下面先对通信系统做简单介绍，然后再对整个呼叫时序做简要分析。交换机是电信行业中非常重要的一种交换设备，他也是提供信息交换的主要设备。“交换机”是一个舶来词，源自英文“Switch，原意是“开关”，我国技术界在引入这个词汇时，翻译为“交换”。在英文中，动词“交换”和名词“交换机”是同一个词（注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换，与物品交换不是同一个概念）。1993年，局域网交换设备出现，1994年，国内掀起了交换网络技术的热潮。其实，交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，体现了桥接技术的复杂交换技术在
8、OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。类似传统的桥接器，交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中；交换机使用现有的电缆
9、、中继器、集线器和工作站的网卡，不必作高层的硬件升级；交换机对工作站是透明的，这样管理开销低廉，简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息，提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包，可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的“线路速率”以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率（6道信息流14880bps道信息流）。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行，其端口造价低于传统型桥接器。 现代通信系统发展的基点是传输方式
10、的数字化和控制方式的计算机化。交换机中采用的存储程序控制（SPC）方式是通信网络计算机化的集中表现。采用SPC的最大优点是系统可只通过变动或增加软件，就能达到改变交换系统的组态和功能的目的，从而大大提高了系统硬件结构的模块化和标准化的水平，十分便于系统的升级和更新。与传统的控制方式相比，SPC不仅大大增加了呼叫处理的能力，增添了许多方便用户的业务，而且显著提高了网络运行和维护（OAM）的自动化程度，因而大大提高了系统的灵活性、可操作性和可靠性，提高了网络连续运行的能力。计算机的存储程序控制（SPC）技术在交换机的应用就是程控交换机。它是现代数字计算机、大规模集成电路和数字传输技术的综合产物。在
11、SPC交换机中，它是将用户的信息和交换机的控制,维护管理功能预先变成程序,存储到计算机的存储器内.当交换机工作时,控制部分自动监测用户的状态变化和所拨号码,并根据要求执行程序，引导微处理机对各种信令进行适当处理，对交换网络和接口实行必要的控制,从而完成各种交换功能.通常这种交换机属于全电子型,采用程序控制方式,因此称为存储程序控制交换机,或简称为程控交换机。SPC技术的引入使交换的控制功能发生了根本的变化。它除能明显改善呼叫处理的速度、质量和效率外，还为网络运行、管理和故障诊断的全面自动化提供了可能。采用SPC的最大优越性在于，它能仅通过改动或增加软件即达到改变交换机组态和工作性能的目的。装入
12、机器中的程序，是机器能够识别和懂得的一系列机器码，即机器指令序列。不同功能的程序，具有不同的程序逻辑控制功能。程序逻辑是程序员思维逻辑的写照，所以程控电子交换机能按人的设计意图去执行各种控制功能，完成电话接续等任务。存放在程序存储器中的程序，其每条机器指令均有一个确定的地址，据以进行写入或读出。装入程序的过程，就是把程序中含有的机器指令序列按指令的地址逐条地写入程序存储器中存放起来。执行程序的过程，则是从程序存储器中找出存放所需程序段的首址(即起始地址)，并依次逐条执行该程序段中的每条指令。这种按事先存储起来的程序逻辑实施控制，即是“存储程序逻辑控制”。例如，交换机操作员可通过修改软件关闭某个
13、用户线端口；开启某个终端的数据通信权力；改变某台话机的电话号码；甚至改变交换网络的容量，等等。对于一次呼叫过程而言，呼叫处理程序是由若干软件模块组成的，每一软件模块又含有一定数量的作业。典型的作业有：主叫用户摘机后的主叫用户类别分析、选占按钮信号接收器处理、选占软记发器处理、发送拨音号处理、收存第一位号码处理、收存下一位号码处理、号码分析、收存末位号码处理、被叫用户类别分析、振铃处理、被叫用户应答处理、建立通话等等。若以一次成功的局内接续为例，呼叫处理可分七个阶段：摘机识别和处理。当发现某主叫用户摘机，应随即核对该用户的类别，即所谓主叫用户类别分析。值得说明的是，对于发起呼叫的主叫用户，虽在多
14、数情况下将给予送拨号音，但也可能送回铃音（对于“点对点”的热线用户）或者不予送出任何信号音(若该用户被置成“呼出限制”的类别)。送拨号音处理。这是指对一般主叫用户发起呼叫后的送拨号音处理。收号和号码分析处理。根据收号和号码分析的结果,若被叫用户就在本局,而且该用户处于“示闭”状态，则应及时置成“忙”状态。选定主、被叫用户之间的通路。振铃处理。此时向被叫用户话机送出铃流，并向主叫用户送出振铃回音。通话阶段处理。被叫用户应答即是通话阶段的开始，即只有当发生“被叫用户应答”的事件之后，话路系统才正式建立主、被叫用户之间的话路，并开始计费。拆线处理。若主叫用户先挂机，将立即拆线；若被叫用户先挂机，则延
15、迟一定时间释放该次接续，其时限一般取为90120秒。 本文总共分为六大部分：第一部分为绪论，对研究课题进行简要说明。第二部分为硬件介绍，主要对设计中所用到的单片机做简要介绍。第三部分为软件设计，主要是对程序的设计流程和设计思想做一些说明。第四部分为结果分析，第五部分是结束语，主要是对本次设计的收获和感想做一些总结。最后一部分为文献翻译。在此次设计过程中，得到了王战备等多位老师的指导，还有一些同学对我做毕业设计也提出了很多宝贵意见，本人在此表示衷心的感谢！1.绪论 此次毕业设计是以单片机为基础，结合电话机通信呼叫时序的相关知识，而产生的作品。下面分别对单片机和电话机通信呼叫时序做简单介绍：1.1
16、单片机概述单片机也被称作“单片微型计算机”、“微控制器”、“嵌入式微控制器”。单片机一词最初是源于“Single Chip Microcomputer”,简称SCM。随着SCM在技术上、体系结构上不断扩展其控制功能，单片机已不能用“单片微型计算机”来表达其内涵。国际上逐渐采用“MCU”(Micro Controller Unit)来代替，形成了单片机界公认的、最终统一的名词。为了与国际接轨，以后应将中文“单片机”一词和“MCU”唯一对应解释。在国内因为“单片机”一词已约定俗成，故而可继续沿用。单片机的发展历史如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可以分为以下几个阶段：第一阶段
17、（19761978）：单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。MCS-48的推出是在工控领域的探索，参与这一探索的公司还有Motorola、Zilog等。都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单片机”一词即由此而来。第二阶段（19781982）：单片机的完善阶段。Intel公司在MCS-48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS-51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。（1）.完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有多机通信功能的串行通信接口。（2）.CPU外围功能单元的集中管
18、理模式。（3).体现工控特性的地址空间及位操作方式。 (4).指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。第三阶段（19821990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS-96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。第四阶段（1990）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面、深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 单片机的发展趋势目前，单片机正朝着高性能
19、和多品种方向发展，今后单片机的发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗化、低电压化、低噪声与高可靠性、大容量化、高性能化、小容量、低价格化、外围电路内装化和串行扩展技术。随着半导体集成工艺的不断发展，单片机的集成度将更高、体积将更小和功能将更强。 单片机的特点单片机主要有如下特点：(1).有优异的性能价格比。(2).集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上，内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连线，大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合在恶劣环境 下工作。(3).控制功能强。为了满足工业控制的要求，一般单片机的指令
20、系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。(4).低功耗、低电压，便于生产便携式产品。(5).外部总线增加了I2C（Inter-Integrated Circuit）及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构。(6).单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。 单片机的应用由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。它的应用遍及各个领域，主要表现在以下几个方面：（1）.单片机在智能仪表中的应用（2）.
21、单片机在机电一体化中的应用（3）.单片机在实时控制中的应用（4）.单片机在分布式多机系统中的应用（5）.单片机在人类生活中的应用单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面，另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能通过单片机来实现了。这种用软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是对传统控制技术的一次革命。A：由单片机组成控制器的结构和特点： 单片微型计算机是微型计算机发展中的一个重要分支，是把构成一台微型计算机的主要部件如中央处理器(CPU)、存储器(RAM/ROM)和各种功能I/O接口集成在
22、一块芯片上的单芯片微型计算机(Single Chip Micro Computer),简称单片机.由于它的结构与指令功能都是按工业控制要求设计的,且近年来单片机着力扩展了各种控制功能如A/D、PWM等,因此我们更多时候称其为一个单片形态的微控制器(Single Chip Micro Controller),或直接称其为微控制器(Micro Controller)。B：用单片机组成的微机控制系统具有以下特点: （1）.受集成度限制,片内存储器容量较小,一般片内ROM小于48K字节,片内RAM小于256字节;但可在外部进行扩展,如MCS51系列单片机的片外可擦可编程只读存储器(EPROM)、静态随
23、机存储器(SRAM)可分别扩展至64K字节。（2） .可靠性高。单片机芯片本身是按工业控制环境要求设计的,其抗工业噪声的能力优于一般通用CPU;程序指令及其常数、表格固化在ROM中不易破坏;常用信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。（3）.易扩展。片内具有计算机正常运行所必须的部件,芯片外部有许多供扩展用的总线及并行、串行输入/输出端口,很容易构成各种规模的微机控制系统。（4）.控制功能强。为了满足工业控制要求,单片机的指令系统中有极丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。一般来说,单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微处理器。（5）.一般的单片机内无监控程序或系统管
24、理软件,软件开发工作量大。但近年来已开始出现了片内固化有BASIC解释程序及FROTH操作系统的单片机,使单片机系统的开发提高了一个新水平。此外,单片机成本低、集成度高、控制功能多,可灵活地组装成各种智能控制装置,并能有针对性设计成专用系统,解决从简单到复杂的各种需要,实现最佳的性价比。特别是单片机与传统机械产品相结合,使原有机械产品的结构简化、控制智能化。如数控机床就是典型实例。近年来,单片机发展极快,其产量占微机产量的70%以上。目前，至少有50个系列400余种机型，性能和结构各不相同,INTEL、MOTOROLA、ZILCG等公司都有系列单片微型计算机。国内普及的几乎都是INTEL公司的
25、产品。1.2呼叫时序为了使本文的思路清晰，并且充分的说明设计过程，有必要先概括的介绍呼叫处理过程：在开始时，用户处于空闲状态，交换机进行扫描，监视用户线状态。用户摘机后开始了处理机的呼叫处理。处理过程如下。（1） 主叫用户A摘机呼叫 交换机检测到用户A摘机状态； 交换机调查用户A的类别，以区分是同线电话 、一般电话、投币电话还是小交换机等。 调查话机类别，弄清是按钮话机还是号盘话机，以便接上相应收号器。（2）送拨号音，准备收号 交换机寻找一个空闲收号器及它和主叫用户间的空闲路由； 寻找主叫用户和信号音间的一个空闲路由，向主叫用户送拨号音； 监视收号器的输入信号，准备收号。（3） 收号 由收号器
26、接收用户所拨号码； 收到第一位号后，停拨号音； 对收到的号码安位存储； 对“应收位” 、“已收位”进行技术； 将号首送向分析程序进行分析（叫做预译处理）。（4）号码分析 在预译处理中分析号首，以决定呼叫类别（本局、出局、长途、特服等）， 并决定该收几位号；（5） 接至被叫用户 测试并预占路由，其包括： 向主叫用户送回铃音路由（这一条可能已经占用，尚未复原）； 向被叫送铃流回路（可能直接控制用户电路振铃，而不用另找路由）； 主、被叫用户通话路由（预占）。（6）向被叫用户振铃 向用户B送铃流； 向用户A送回铃音； 监视主、被叫用户状态。（7） 被叫应答通话 被叫摘机应答，交换机检测到以后，停振铃和
27、停回铃音； 建立A、B用户间通话路由，开始通话； 启动计费设备，开始计费； 监视主、被叫用户状态。（8）话终，主叫先挂机 主叫先挂机，交换机检测到以后，路由复原； 停止计费； 向被叫用户送忙音。（9） 被叫先挂机 被叫挂机，交换机检测到以后，路由复原； 停止计费； 向主叫用户送忙音。2. 硬件介绍2.1 硬件框图根据软件仿真电路制定的硬件电路框图如下所示：主叫5.摘机信号被叫1.摘机信号2.拨号音3.拨号信息4.回铃音6.挂机信号6.挂机信号7.忙音7.忙音图2.1 硬件框图在硬件设计过程中，为了实现电话机通信过程的所有呼叫阶段，需要如下各个单元：（1） 主叫和被叫两个控制源，分别由两个单片机
28、完成任务。（2） 主叫方需要一个4*4键盘来模拟拨号输入和通信内容。（3） 主叫方法和被叫方都需要数码管来显示通信内容。（4） 主叫方和被叫方都需要有发光二极管来模拟呼叫接续过程中的各个呼叫阶段。2.2 硬件的基本组成：单片机AT 89C51、12M晶振、22uf/10V电容、1K电阻、共阴极数码显示管、按键、拨码开关、发光二极管。2.3 硬件介绍 AT89C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能的CMOS8位单片机片内4Kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128bytes的随机存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失存储技术生
29、产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可为你提供许多高性价的应用场合，可灵活的应用于各种控制领域。图2.2 单片机AT89C51主要性能参数：与MCS-51产品指令系统的全兼容 4k字节可重擦写Flash闪速存储器1000次可擦写周期全静态操作：0Hz-24MHz三级加密程序存储器1288字节内部RAM 32个可编程I/O口线2个16位定时/计数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式 AT89C51功能特性描述：AT89C51提供以下标准功能：4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM，3
30、2个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量中断结构，一个全双工串行通信口，片内震荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件的可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，窜行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但震荡器停止工作并禁止所有部件工作直到下一个硬件复位。（1） AT89C51引脚功能说明：Vcc：电源电压GND：地P0口：PO口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线复用口。可作为输出口使用时，每位可吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入输入端用。在访问
31、外部数据存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在Flash编程时，PO口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求接上拉电阻。P1口：P1口是一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输出口。作输入口时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时输出一个电流（I）。Flash编程和程序校验期间，P1口接收8位地址。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输入缓冲极可以驱动（输入或输出电流）4个T
32、TL逻辑门电路。对端口“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时和作为输出口，作输出口时，因为存在内部上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部存储器或1位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口线的内容（也既特殊功能寄存器（SFR）区中R2寄存器的内容），在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高地址和其他控制信号。P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输入缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“
33、1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输出端口。作输出端口时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3口除可作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2.1所示：P3口还接收一些用于Flas 闪速存储器编程和程序校验的控制信号RST：复位输出。当震荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平使机器复位。 ALE/当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节，即使不访问外部字节，ALE仍时钟震荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟脉冲或用于定时目的。要注意的是：每次访问外部存储器时将跳过一个ALE脉冲。对Fla
34、sh存储器编程期间，该引脚还要输入编程脉冲（）。如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0位置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令可激活。此外，此引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应该置ALE无效。：程序存入允许（）输出的是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序取指令（或数据）时，每个机器周期两次有效，既输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的信号不出现。EA/VPP：外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000H-FFFFH），EA端必须保持低电平（接地）。要注意的是：如果加密位LB1被
35、编程，复位时内部会锁存EA端状态。Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V的编程电压Vpp。XTAL1：震荡器反向放大器及内部时钟的输入端。XAAL2：震荡器反向放大器的输出端。时钟震荡器：AT89C51中有一个构成内部震荡器的高增益反向放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英或陶瓷震荡器一起构成自激震荡器震荡电路如图。外接石英晶体（或陶瓷震荡器）及电容C1、C2接在放大器的震荡回路中构成并联震荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有非常严格的要求，但电容的大小会轻微影响震荡频率的高低
36、、震荡工作的稳定性、起震的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，推荐使用30pF10pF，而如果使用陶瓷谐振器建议选择40pF10pF。用户还可以采用外部时钟，采用外部时钟如图所示。在这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，既内部时钟发生器的输入端，XTAL2悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频的触发器后作为内部时钟信号的所以外部时钟的占空比没有特殊要求，但最小高电平持续的时间和最大低电平持续的时间应符合产品技术条件的要求。 表2.1 AT89C51寄存器寄存器内容寄存器内容PC0000HTMOD00HACC00HTCOM00HB00HTH000HPSW00HTLO00HSP07HTH1
37、00H0DPTR0000HTH100HP1P30FFHSCON00HIPxxx00000SBUF不定IE0xxx00000PCON0xxx00000Flash闪速存储器的编程：AT89C51单片机内部有4K字节的Flash PEROM，这个Flash存储存储阵列出厂时已处于擦除状态（既所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。程序接收高电压（+12V）或低电压（Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式，适用与用户在线编程系统。而高电平模式可与通用EPROM编程程序兼容。编程方法：编程前需设置好地址、数据及控制信号，编程单元的地址就、加在P1口和P2口的P2.0P2.3（11位地址范
38、围为0000H0FFFH），数据从P0口输入，引脚P2.6、P2.7和P3.6、P3.7的电平设置见表。PSEN为低电平，RST保持高电平，EA/Vp 引脚是编程电源的输入端，按要求加上编程电压，ALE/PROG引脚输入编程脉冲（负脉冲）编程时可采用420MHz的时钟震荡器AT89C51的编程方法如下：1.0 在地址线上加上要编程单元的地址信号。在数据线上加上要写入的数据字节。激活相应的控制信号。在高电压编程时，将EA/Vpp端加上+1V编程电压。每对Flash存储阵列写入一个字节，加上一个ALE/PROG编程脉冲。（2） AT89C51控制信号RST/VPD（9脚）复位信号时钟电路工作后，在
39、引脚上出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，复位后片内存储器的状态如表所示，P1P3口输出高电平，初始值07H写入堆栈指针SP、清0程序计数器PC和其余特殊功能寄存器，但始终不影响片内RAM状态，只要该引脚保持高电平，89C51将循环复位，RAT/VPD从高电平到低电平单片机将从0号单元开始执行程序，另外该引脚还具有复用功能，只要将VPD接+5V备用电源，一旦Vcc电位突然降低或断电，能保护片内RAM中的信息不丢失，恢复电后能正常工作。AT89C81通常采用上电自动复位和开关手动复位，我们采用的是手动复位开关如图所示：图2.3 手动开关手动开关未按下之前，电容正极处于家电状态，当按键
40、按下去后，VCC与GND导通，电容放电，从而实现放电。2.4 单片机的串行接口MCS-51单片机内部有一个 全双工的串行接收和发射缓冲器（SBUFF），这两个在物理上独立的接收发射器，即可以接收也可以发射数据，但接收缓冲器只可以读出不能写入，而发送缓冲器只能写入不能读出，它们的地址是99H。这个通信口即可以用于网络通信，亦可以实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可以方便的构成标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。2.4.1 基本概念数据通信的传输方式：常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和工方式。 A: 单工方式：数据仅按
41、一个固定的方式传输。因为这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。 B: 双工方式：数据可以实现双向传输，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收发开关转换。 C: 全双工方式：允许双方同时进行数据双向传输，但一般全双工电路的线路和设备比较复杂。 D: 多工方式：以上三种传输方式都是同一线路传输一种频率信号，为了充分的利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分，时分，或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。 串行通信的两种通信形式A. 异步通信 在这种通信方式中，接收器和发射器有各自的时钟，他们的工作是非同步的
42、，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，紧接着是若干个数据位，图 是传输45H的数据格式。B.同步通信 同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，为了克服在异步传输中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送的数据量较大的C. 串行数据通信的传输速率： 串行数据传输率有两个概念，既美秒传送的位数bps(Bit per second)和美秒符号数-波特率（Band rate）,在具有调治解调器的通信中，波特率与调治速率有关。2.4.2 MCS-51的串行和控制寄存器串行口和控制寄存器MCS-51单片机串行口专用寄存器结构如图所示。SBUF为串行口
43、的收发缓冲器，它是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发射器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向缓冲器写入数据就可发送数据。而从接收缓冲器读出数据既可接收数据。此外，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构的目的在于接收数据时避免发生重叠现象，文献称这种结构为双缓冲结构。而发送数据就不需要这样设计，因为发送时，CPU是主动的，不可能出现这种情况。A：串行通信寄存器在上一节我们已经分析了SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据通信的控制，单元地址是98H，其结构格式如下： 表2.2
44、SCON寄存器结构SCOND7D6D5D4D3D2D1D0SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH8DH9CH9BH9AH99H98H下面我们对各个控制位功能介绍如下：（1） SM0、SM1：串行口工作方式控制位 SMO SM1 工作方式 功能说明 0 0 方式0 移位寄存器方式（用于I/O扩展） 0 1 方式1 8位UART，波特率可变（T1溢出率/ n） 1 0 方式2 9 位UART，波特率为fosc/64或fosc/32 1 1 方式3 9位UART，波特率可变（T1溢出率/ n）SM2：多机通信控制位多机通信是工作方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3。
45、接收状态，当串行口工作方式2或3，以及SM2=1时，只有当接收到第9位数据（RB8）为1时，才把接收的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将收到的数据放弃。当SM2=0时，只有在接收到有效停止位时才启动RI，若没接收到有效停止位，则RI清“0”。在方式0中SM2应该为“0”。REN：允许接收控制位。由软件置“1”时，允许接收；软件置“0”时，不许接收。TB8：在方式3和方式3中要发送的第9位数据，需要时用软件置位和清零。TB8：在方式2和方式3中是接收到的第9位数据。在方式1时，如SM2=0，RB8接收到的停止位。在方式0中，不使用RB8。TI：发送中断标志。由硬件在方式0发送完第8位时置“1”，或在其它方式中串行发送停止位的开始时置“1”。必须由软件清“0”。RI：接收中断标志。由硬件在方式0串行发射第8位结束时置“1”B:特殊功能寄存器PCONPCON：主要是是CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址为87H其机构格式如下表：表2.3 特殊功能寄存器PCON PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位符号SMODGF1GF0PDIDL
