基于單片機和fpga的出租車計費系統(tǒng)單片機和電子技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 是眾多寄存器中最重要的一個寄存器，通常以簡寫 Acc 代表累加器，8051 的指令中有許多指令和 Acc 寄存器有關(guān)，也有多個指令非通過 Acc 不可，基本上，8051 的指令中賦予 Acc 累加器的權(quán)限最大。Intel 公司建議程序的執(zhí)行盡量以 Acc 為主。B 寄存器（B Register）： B 寄存器是一個一般用途的工作寄存器，當(dāng) 8051 使用乘除指令時，則一定要通過 B寄存器來做運算。中斷優(yōu)先順序控制寄存器（IPC,Interrupt Priority Control）：這個寄存器中存放中斷時的優(yōu)先順序表，若對應(yīng)的位設(shè)成 1 時，代表中斷有較高的中斷優(yōu)先權(quán)。允許中斷控制寄存器（IEC,Interrupt Enable Control）： 此寄存器內(nèi)含系統(tǒng)允許中斷的中斷源設(shè)置值，8051 共有 5 個中斷可供選擇，8052 則有 6 個中斷源，IEC 寄存器內(nèi)另有一個位簡稱 位，若 ＝0 時就禁止系統(tǒng)所有的中斷EA7要求。串行輸出入緩沖寄存器（SBUF,Serial Buffer）： 所有待送出或剛進入的串行數(shù)據(jù)值都存放在此寄存器中，8051 的串行通信是非常簡單的，只要一設(shè)置完通信協(xié)議后，再執(zhí)行一個 MOVSBUF，A 指令，就可立即將并行數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)送到外部。串行通信控制寄存器 （SCON,Serial ControL 或稱 UART）：此寄存器主要在設(shè)置串行通信的模式，當(dāng)串行數(shù)據(jù)已經(jīng)送完或數(shù)據(jù)已收妥時，會有對應(yīng)的位被設(shè)置成 1，這些位也可以當(dāng)成中斷要求信號，請求 CPU 執(zhí)行特定的串行中斷服務(wù)程序。定時/計數(shù)控制寄存器（TCON,Timer/Counter Control）： 這個寄存器可以控制定時/計數(shù)器的打開或關(guān)閉，若一經(jīng)打開且計數(shù)到溢位時，TCON上亦有對應(yīng)的位被設(shè)成 1，CPU 必須針對此位的狀態(tài)，決定是否重新設(shè)置定時/計數(shù)值。堆棧指標寄存器（SP,Stack Pointer）：8051 利用 SP 指引最近一次存入堆棧內(nèi)的地址，每當(dāng)我們在程序中調(diào)用其他子程序時，原程序的返回地址就會自動存入內(nèi)部 DATA MEMORY 組成的堆棧（Stack）中，而當(dāng)子程序執(zhí)行到 RET 指令時，CPU 會自動由堆棧中取回原先存入的返回地址，繼續(xù)執(zhí)行原程序。每當(dāng) CPU 將 8 位值存入堆棧時，我們稱之為 PUSH（推入） ，這時 SP 值會增加 1，反之堆棧中取回 8 位值時，則稱之為 POP（提回） ，此時 SP 值會減少 1。 在寫 8051 單片機的控制程序時，在程序起始狀態(tài)階段一定要設(shè)置 SP 值，以便程序有足夠的堆棧空間，也可以利用軟件程序隨時機動調(diào)整的堆棧指標 SP 的值。特殊功能寄存器區(qū)（SFR,Special Function Register） 8051 單片機內(nèi)部將多個寄存器統(tǒng)稱成 SFR，代表其特定的功能，甚至Port0、PortPort3 也都是屬 SFR 的成員之一，在這些 SFR 中有部分的寄存器可以進行位尋址，表 是這些 SFR 寄存器的整理，其中加（*）記號的寄存器可進行位尋址。表 可進行位尋址的 SFR 寄存器SFR 寄存器 部分可進行位尋址的寄存器算術(shù)運算寄存器 Acc（*） 、B（*） 、PSW（*）指標類寄存器 SP、DPL、DPH并行輸入/出端口 P0（*） 、P1（*） 、P2（*） 、P3（*）中斷控制寄存器 IP（*） 、IE（*）定時/計數(shù)寄存器 TMOD、TCON（*） 、TL0、TH0、TLTH1串行通信寄存器 SCON（*） 、SBUF8 AT89S51 單片機簡介AT89S5l 是新型高檔單片機。它的主要特性是：片內(nèi)含有 32 KB 的 Flash 程序存儲器，擦寫周期為 1000 次。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)含 512 字節(jié)的 RAM；具有可編程 32 線 I/O 口（P0，P1，P2 和 P3 口） ；具有 3 個可編程定時器 T0，T1 和 T2；中斷系統(tǒng)是具有 8 個中斷源、6 個中斷矢量、2 級中斷優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；具有一個全雙工 UART 串行口；低功耗工作方式為空閑模式和掉電模式；具有雙數(shù)據(jù)指針 DPTR0 和 DPTR1；具有 3 級程序鎖定位；具有硬件看門狗定時器 WDT；AT89S51 工作電源為 ～（AT89LV51RC 為 ～） ；AT89S51 最高工作頻率為 33MHZ（AT89LV51RC 為 12MHZ） ；具有斷電標志 POF． AT89S5l 與 51 系列單片機相比具有如下特點① 程序存儲器由 8 KB 增加到 32 KB；② 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器由 256 宇節(jié)增加到 512 字節(jié)；③ 數(shù)據(jù)指針由 1 個增加到 2 個；④ 增加了看門狗定時器，CPU 在執(zhí)行程序過程中，由于瞬時的干擾使程序陷入死循環(huán)狀態(tài)，WDT（Watchdog Timer）是使 CPU 擺脫這種困境而自動恢復(fù)的一種方法；⑤ 退出掉電方式由單純硬件復(fù)位方式增加到硬件復(fù)位和中斷兩種方式；⑥ 新增加了斷電標志 POF．9 89S51 的內(nèi)部框圖 振蕩器和時鐘電路C P U總線擴展控制器程序存儲器( 4 K B )并行可編程I / O 口中斷控制 可編程串行口兩個 1 6 位定時器 / 計數(shù)器數(shù)據(jù)存儲器( 1 2 8 字節(jié) )外時鐘源外部事件計數(shù)圖 89S51 的內(nèi)部框圖引腳排列及功能： AT89S51 有 3 種封裝形式：PDIP．PLCC 和 TQFP．PDIP 封裝的引腳排列如圖所示。P102P1345P167INT10T10X21RESTDWRVP/EAP012P0345P067P201P2345P267RXDTPSENAL/..9176398765432D012D3D671234256728A890A1213A45103029＋ C10 ?FR10 k?S3W_PBC30 pFC130 VCGNDGND 圖 單片機電路板①Ｉ／Ｏ口線10 P0 口——8 位、漏極開路的雙向 1／O 口。 當(dāng)使用片外存儲器及外擴 I／O 口時，P0 口作為低字節(jié)地址／數(shù)據(jù)復(fù)用線。在編程時，P0 口可用于接收指令代碼宇節(jié)；在程序校驗時，P0 口可輸出指令字節(jié)（這時需要加外部上拉電阻） 。 P0 口也可作通用 I/O 口使用．但需加上拉電阻．變?yōu)闇孰p向口。當(dāng)作為普通輸入時，應(yīng)將 輸出鎖存器置 1． PO 口可驅(qū)動 8 個 TTL 負載． P1 口——8 位、準雙向 I／O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。P1 口是為用戶準備的 1／O 雙向口。在編程和校驗時，可用做輸入低 8 位地址。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P1 口可驅(qū)動 4 個 TTL 負載。表 替代功能引　腳 替代功能 說　明 T2定時器 2 的外部事件輸入端；可編脈沖輸出端 T2EX定時器 2 的捕捉／重裝觸發(fā)器輸入端；定時器 2 的計數(shù)方向控制端 P2 口——8 位、準雙向 1／O 口．具有內(nèi)部上位電阻． 當(dāng)使用片外存儲器或外擴 1／O 口時．P2 口輸出高 8 位地址。在編程／校驗時．P2 口可接收高字節(jié)地址和某些控制信號。 P2 口也可作普通 I／O 口使用。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1． P2 口可驅(qū)動4 個 TTL 負載。 P3 口——8 位、準雙向 1／O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 P3 口可作為普通 1／O 口。用做輸入時，應(yīng)先將輸出鎖存器置 1．在編程／校驗時．P3 口接收某些控制信號。它可驅(qū)動 4 個 TTL 負載。P3 口還提供各種替代功能。表 P3 口替代功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） Error!（外部中斷 0） Error!（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） Error!（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） Error!（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）11② 控制信號線 RST——復(fù)位輸入信號，高電平有效。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 腳施加兩個機器周期（即 24 個晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。 Error!／VPP——外部程序存儲器訪問允許信號 EA（External Access Enable） 。 當(dāng)Error!信號接地時，對 ROM 的讀操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H～FFFFH；當(dāng)Error!接地時，對 ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。 在編程時，該引腳可接編程電壓（AT89C51 的 VPP 為 5V 或 12V；AT89LV51 的 VPP 為12 V） 。在編程校驗時，該引腳可接 VCC。 Error!——片外程序存儲器讀選通信號用 PSEN(Program Store Enable)，低電平有效． 在片外程序存儲器取指令期間，當(dāng)Error!有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送至 PO 口（數(shù)據(jù)總線） ；在訪問外部 RAM 時，Error!無效。 AIE/Error!——低字節(jié)地址鎖存信號 AlE（Address latch Enable） 。 在系統(tǒng)擴展時，AlE 的下降沿將 PO 口輸出的低 8 位地址鎖存在外接的地址鎖存器中，以實現(xiàn)低字節(jié)地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外，ALE 端連續(xù)輸出正脈沖．頻率為晶振頻率的1／6，可用做外部定時脈沖使用。但要注意，每次訪問外 RAM 時要丟失一個 ALE 脈沖。 在編程期間．該引腳輸入編程脈沖（Error!） 。③ 電源線 VCC——電源電壓輸入。GND——接地。④ 外部晶振引線 XTAL1——片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生線路的輸入端。使用片內(nèi)振蕩器時，連接外部石英晶體和微調(diào)電容。 XTAL2——片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器時，外接石英晶體 和微調(diào)電容。 當(dāng)使用外部振蕩器時，引腳 XTAL1 接收外振蕩器信號，XTAIL2 懸空。 中斷控制可采用中斷的時機：① 當(dāng)計數(shù)值數(shù)完時要做一個特定的動作。② 當(dāng)外部信號有一個脈沖信號產(chǎn)生時要做某種特定的運算。③ 當(dāng)外部某些信號成立時，必須立即處理。④ 當(dāng)收到通信界面上的一個特定值時，必須立即反應(yīng)。⑤ 當(dāng)程序必須處理數(shù)個小程序，且這些程序必須幾乎同時都在執(zhí)行中。12⑥ 當(dāng)程序必須隨時更新某項數(shù)據(jù)或顯示值。⑦ 當(dāng)程序必須自動且隨時去檢查系統(tǒng)中的狀態(tài)值時。上述的情形亦可采用平常的程序，以持續(xù)或經(jīng)常詢問的寫法來應(yīng)付，但是若系統(tǒng)有多個條件要詢問時，寫法就會變得相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。假如改用程序中斷的寫法，則程序的寫法就會變得較單純些，中斷程序通常有以下一個或一個以上的特征，假使我們的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)有這些特征時，在程序規(guī)劃前就要考慮是否采用中斷的寫法。特征 1：每隔一個時間間隔就必須做某件特定的事情。特征 2：當(dāng)某個條件（不論軟件或硬件線路）成立時，就讓 CPU 立即處理。特征 3：CPU 正以多任務(wù)（Multitask）的模式，同時處理數(shù)個程序或信號。特征 4：某項狀態(tài)可能平時均不成立，可是一成立時，CPU 必須立即停止原先的動作，馬上來處理這個狀態(tài)。 單片機控制程序設(shè)計單片機模塊包括單片機 AT89S51 及其控制的顯示和鍵盤系統(tǒng)，AT89S51 對 FPGA 的數(shù)據(jù)進行計算，計算出用車總費用并送入顯示系統(tǒng)顯示，同時它接收鍵盤信息并處理顯示切換。系統(tǒng)采用 6+1 顯示，6 個數(shù)碼管作常規(guī)顯示，一個數(shù)碼管作狀態(tài)顯示。按鍵共有 5 個，分別是功能切換鍵，確定鍵，修改鍵，啟動模擬鍵和空車牌壓下模擬鍵。S P ← 6 0 HP 2 ← 0 0 H定 時 器 0 , 工 作 方 式 1定 時 5 0 m s啟 動 定 時 器 工 作 , 開 中 斷開 始清 內(nèi) 存調(diào) 用 鍵 處 理圖 主程序流程圖13鍵 處 理 開 始置 標 志 位 R U N B ZNNYYYYYN NNN N NYYYN NYN YN汽 車 啟 動 沒 有 ?Z K B Z ← 1送 載 客 標 志 給 F P G AY調(diào) 用 當(dāng) 前 時 間 修 改 子 程 序調(diào) 用 里 程 單 價 顯 示 子 程 序Y調(diào) 用 里 程 顯 示 子 程 序調(diào) 用 費 用 顯 示 子 程 序有 鍵 按 下 嗎 ? 是 功 能 鍵 S B 0 ?R U N B Z = 1 ?有 鍵 按 下 嗎 ?是 S B 0 嗎 ?有 鍵 按 下 嗎 ?是 S B 0 嗎 ?有 鍵 按 下 嗎 ?是 S B 0 嗎 ?有 鍵 按 下 嗎 ?有 鍵 按 下 嗎 ?圖 按鍵處理流程圖14NY YNNY顯 示 子 程 序 開 始R 0 ← L E D 8R 1 ← 0 8 HA ← ( R 1 )NA ← ( R 1 )AYNR 0 ← F Y D Y 8A ← ( R 1 )查 表添 加 小 數(shù) 點查 表顯 示 數(shù) 據(jù) 送 串 行 口R 1 ← R 1