内容发布更新时间 : 2024/11/18 17:39:44星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
模拟电梯控制系统设计
1.4单片机的发展趋势
现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。
纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： (1) 低功耗CMOS化
MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。
(2) 微型单片化
现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。
此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。
(3) 主流与多品种共存
现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。
1.5单片机的主要生产厂家和机型
目前世界是较为著名的部分8位单片机的生产厂家和部分主要机型如下: Intel(美国英特尔)公司: MCS-51/96及其增强系列.
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NS(美国国家半导体)公司: NS8070系列. RCA(美国无线电)公司: CDP1800系列.
TI(美国得克萨斯仪器仪表)公司: TMS7000系列. Cypress(美国Cypress半导体)公司: CYXX系列. Rockwell(美国洛克威尔)公司: 6500系列. Motorola(美国摩托罗拉)公司: 6805系列.
Fairchild(美国仙童)公司: FS系列和3870系列. Zilog(美国齐洛格)公司: Z8系列和SUPER系列. Atmel(美国Atmel)公司: AT89系列. National(日本松下)公司: MN6800系列.
Hitachi(日本日立)公司: HD6301,HD65L05,HD6305系列. NEC(日本电气)公司: Ucom87,(upd7800)系列. Philips(荷兰菲利浦)公司:P89C51XX系列.
其中Intel公司的MCS-51系列及其增强型系列在8位单片机市场中占的份额最大,达50%左右.
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第二章 硬件系统实现
2.1功能模块图
在本设计中需用到AT89S51芯片,1个数码管，一个蜂鸣器，复位电路，8个按键，24个发光二极管。
复位键 输入 时钟电路
图2.1 功能模块
AT89S51 单片机 输出 显示 2.2各功能模块介绍
2.2.1 AT89S51芯片
本设计主要采用AT89S51芯片。AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个
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全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作。掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。主要功能性能如表2.1所示：
表2.1 AT89S51芯片的主要功能 ·兼容MCS-51指令系统 · 4k可反复擦写(>1000次)ISP Flash ROM · 32个双向I/O口 · 4.5-5.5V工作电压 · 2个16位可编程定时/计数器 · 时钟频率0-33MHz · 全双工UART串行中断口线 · 128x8bit内部RAM · 2个外部中断源 · 低功耗空闲和省电模式 · 中断唤醒省电模式 · 3级加密位 · 看门狗（WDT）电路 · 软件设置空闲和省电功能 · 灵活的ISP字节和分页编程 · 双数据寄存器指针
引脚功能说明
VCC：电源电压。 GND：地。
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时，每位能驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线同时转换成地址（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，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。
P1口：P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（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，此时可作输入口。作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。 表2.2 P1端口引脚的第二功能 端口引脚 第二功能 P1.5 MOSI（用于ISP编程） P1.6 MISO（用于ISP编程） P1.7 SCK (用于ISP编程)
P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲可驱动（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，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
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