基于c-51單片機出租車計價器的研究電子信息科學與技術專業(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 片機實現的儀器儀表，家用電器， 工業監控等系統中，對某些狀態參數，不僅要求能夠在線修改，而且斷電能保持，以備上電后恢復系統的狀態。斷電數據保護方法可選用具有斷電保護功能的 RAM 和電可擦存儲器 EEPROM。具有斷電保護功能的 RAM 容量大，速度快，但占用線多，成本高， EEPROM 適合數據交換量少，對傳送速度要求不高的場合。 EPROM 有并行和串行之分，并行 EEPROM 速度比串行快，容量大。串行芯片成本低，線路簡單，工作可靠，占用單片機口線資源少。 AT24CX系列串行 EEPROM是目前單片機應用系統中使用較多的 EEPROM芯片 。其系列串行 EEPROM 除具有體積小、功耗低、工作電壓有效范圍寬等特點外，還具有型號多，容量大， I2C 總線協議，占用 I/O 口線少，芯片擴展配置方便靈活，讀 /寫操作相對簡單等優點。在智能化裝置中，正日益獲得廣泛應用。 AT24CX 系列 EEPROM 為串行的用電擦除的可編程 CMOS 只讀存儲器。自定時寫周期包括自動擦除時間不超過 10ms，典型時間為 5ms。擦除 /寫入周期壽命一般都可達到 10 萬次以上。片內數據保存壽命可達 410 年以上。采用單一電壓 +5V，低功耗工作電流 1mA,備用狀態只有 10uA,端口為三態門 輸出，與 TTL 電平兼容。一般商業品工作溫度為 0～ +70℃，工業品為 40～ +85℃。這個系列的芯片有 8腳 DIP（雙列直插）封裝， 8 腳 SOIC（表面貼裝）封裝，一部分型號還有 14 腳SOIC 封裝。 目前，我國采用的 AT24CX系列串行芯片 EEPROM主要是由 ATMEL， MICROCHIP，XICOR， NATIONAL 等幾家公司提供。下面以 ATMEL 公司的產品進行說明。 AT24C02 介紹 AT24C02 系列串行 EEPROM 引腳、容量及結構 目前我國應用最多的封裝形式是 8 腳封裝 ,如 圖 33 所 示： 圖 33 AT24C02型號和引腳 AT24C02 的 EEPROM 的引腳說明如下： ● SCL— 串行時鐘端，用于對輸入和輸出數據的同步。寫入串行 EEPROM 的數據用 SCL 上升沿同步，輸出數據用下降沿同步 ● SDA— 串行數據輸入 /輸出端，漏極開路結構。 使用時該引腳必須接一個 左右的上拉電阻。 SDA 線上數據傳送順序是高位在先，低位在后。 ● WP— 寫保護，用于硬件數據保護功能。 當該引腳接地時，可以對整個存儲器進行正常讀 /寫操作；當其接電源 Vcc時，芯片就具有寫保護功能，被保護的區域因型號而異。被保 護部分的讀操作不受影響，實際上這時被保護的區域就可以作為串行只讀存儲器。英注意，對AT24C08 芯片，雖然第 7腳也定義為 WP，但實際不起作用。 A0， A1， A2— 片選或以頁面選擇地址輸入，用于 EEPROM 器件地址編碼。 將這 3個引腳配置成不同的編碼值，可選中不同的芯片。在同一串行總線上最多可擴充 8 片同一容量或不同容量的芯片。但注意，有些型號的地址是無效的。例如， AT24C16 所對應的 3個引腳均無效，因此使用 AT24C16 時只能尋址 1 片，同樣，使用 AT24C04 時刻尋址 4 片；使用 AT24C08 可尋址 2 片。 ● TEST— 測試，用于對存儲器的檢測。 ● Vcc— 電源電壓 +5V。 ● GND— 接地端。 ● NC— 未連接。 ATC24C02 是目前最常用的型號，支持器件地址編碼，統一串行總線最多時可同時連接 1～ 8 片，支持硬件設置數據保護。 并行接口芯片 8155 概述 8155 是一個有 40 引腳的塑封芯片，功能較強，廣泛地應用在計算機電路中。它有兩個 8位口 A、 B和一個 6位口 C，總可以擴展出 22 條接線。它含一個可預置的計數器，計數范圍從 2 到 16383，可用于延時、計數或分頻，它內部有 256字節的 RAM，可以補 充 CPU 內部的不足。為了能夠設置芯片的工作方式和了解芯片的狀態，內部還有命令寄存器和狀態寄存器。 8155 共有 40 個腳。其中，與 CPU 相連的引腳有 CE 、 IO/M 、 AD0～ ADALE、 RD、 WR 和 RESET。 CE 是片選信號，當 CE =0 時，芯片才能與 CPU 交 換信息。 CE 接到地址譯碼器上，由整個系統分配給高位地址，以保證任何時刻只有一個芯片可與 CPU 交換信息，不發生地址沖突。 IO/M 是接口或內部 RAM 寄存器的選擇線。當 IO/M =1 時， CPU 是對 I/O 接口操作；當 IO/M =0 時， CPU 是對 RAM 操作。它一般接到 CPU 的地址線 A8 上。 AD0～ AD7 為地址數據總線。 ALE是地址鎖存信號輸入線。 RD、 WR 分別是讀、寫控制線。 RESET 是復位線 .當RESET=1 時， 8155 被復位。與外部設備連接的引腳有 TMRIN、 TMROUT、 PA0～ PAPB0～ PB7 和 PC0～ PC5。 TMRIN 是計數輸入線，接到待測的脈沖源。 TMROUT 是計數輸出線。 PA0～ PA7 是 A 口的 8 位輸入 /輸出線。 PB0～ PB7 是 B口的 8位輸入 /輸出線。 PC0～ PC5 是 C 口的 6位輸入 /輸出線。 芯片 8155 基本結構及工作方式 8155 芯 片為 40 引腳雙列直插封裝，單一的 +5V 電源，其引腳排列如圖 34所 示： 圖 34 8155引腳排列圖 在與單片機接口的方向， 8155 提供如下信號： ? AD7～ AD0—— 地址數據復用線。 ? ALE—— 地址鎖存信號。除進行 AD7～ AD0 的地址鎖存控制外，還用于把片選信號 CE 和 IO/M 等信號進行鎖存。 ? RD—— 讀選通信號。 ? WR —— 寫選通信號。 ? CE —— 片選信 號。 ? IO/ M —— I/O 與 RAM 選擇信號。 8155 內部的 I/O 口與 RAM 是分開編址的，因此要使用控制信號進行區分。 IO/M =0,對 RAM 進行讀寫； IO/M =1，對 I/O 口進行讀寫。該信號是一個特殊信號，對它的使用要格外注意。 ? RESET—— 復位信號。 8155 以 600ns 的正脈沖進行復位，復位后 A、 B、C 口均置為輸入方式。 I/O 口及其工作方式 8155 的 3 個 I/O 口 ，分別以 PA、 PB 和 PC 稱呼，其中 PA 和 PB 都是 8 位通用輸入 /輸出口，主要用于數據的 I/O 傳送，它們都是數據口，因此只有輸入/輸出兩種工作方式。而 PC 口則為 6 位口，它既可以作為數據口用于數據的 I/O傳送，也可以作為控制口，用于傳送控制信號和狀態信號，對 PA 和 PB 的 I/O操作進行控制。因此 PC 口共具有 4 種工作方式，即：輸入方式 (ALT1),輸出方式 (ALT2),PA 口控制端口方式 (ALT3)以及 PA 和 PB 口控制端口方式 (ALT4)。 當以無條件方式進行數據輸入 /輸出傳送時，由于不需要任何聯絡信號，因此 這時 PA、 PB 及 PC 都可以進行數據的輸入 /輸出操作。 當 PA 或 PB 以中斷方式進行數據傳送時，所需要的聯絡信號由 PC 提供，其中 PC2～ PC0 是為 PA 提供， PC5～ PC3 是為 PB 提供。各聯絡信號的定義如表 32 所示。 聯絡信號共有 3 個，其中： ? INTR—— 中斷請求信號（輸出），高電平有效。送給 MCS— 51 單片機的外中斷請求。 ? BF—— 緩沖器滿狀態信號（輸出），高電平有效。 STB —— 選通信號（輸入），低電平有效。數據輸入操作時， STB 是外設送來的選通信號；數據輸出時， STB 是外設送來的應答信號。 表 32 PC口線聯絡信號定義 方式 口位 作 PA 控制端口 作 PA 和 PB 控制端口 PC0 AINTR AINTR PC1 ABF ABF PC2 ASTB ASTB PC3 輸出 BINTR PC4 輸出 BBF PC5 輸出 BSTB RAM 單元及 I/O 口編址 8155 共有 256 個 RAM 單元，加上 6 個可編址的端口，這 6 個端口是：命令/狀態寄存器、 PA 口、 PB 口、 PC 口、定時器 /記數器低 8 位以及定時器 /計數器高 8 位。為此 8155 引入了 8 位地址 AD2～ AD0,無論是 RAM 還是可編址口都使用這 8 位地址進行編址。對它們只需使用 AD2～ AD0 即可實現編址，如表 33所示。 表 33 8155的可編程端口 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 選 擇 0 0 0 命令 /狀態寄存器 0 0 1 PA 口 0 1 0 PB 口 0 1 1 PC 口 1 0 0 定時器 /計數器低 8 位 1 0 1 定時器 /計數器高 8 位 8155 的命令 /狀態寄存器 8155 有一個命令 /狀態寄存器，實際上這是兩個不同的寄存器，分別存放命令字和狀態字。但由于對命令寄存器只需進行寫操作，而對狀態寄存器只需進行讀操作，因此把它們編為同一地址，合在一起稱之為命令 /狀態寄存器。 命令字： 命令字共 8 位，用于定義端口及定時器 /計數器工作方式。對命令寄存器只能寫不能讀。 狀態字： 狀態字也是 8 位（但實際只使用 7 位，最高位沒定義）。用于寄存器各端口及定時器 /計數器的工作狀態。 8155 的定時器 /計數器 定時器 /計數器的記數結構 ： 8155 的定時器 /計數器是一個 14 位的減法計數器，由兩個 8 位寄存器構成，以其中的低 14 位組成計數器，剩下的兩個高位（ M2,M1） 用于定義計數器輸出的信號形式。 8155 定時器 /計數器的記數結構如 表 33 所示： 表 33 8155定時器 /計數器的記數結構 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 定時器 /計數器的使用 ： 8155的定時器 /計數器與 MCS51單片機芯片內部的定時器 /計數器在功能上是完全相同的，即同樣具有定時和計數兩種功能 。但是在使用上卻與 MCS51 的定時器 /計數器有許多不同之處。具體表現在： ? 8155 的定時器 /計數器是減法計數，而 MCS51 的定時器 /計數器卻是加法計D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 M2 M1 T13 T12 T11 T10 T9 T8 數。因此確定計數初值的方法是不同的。 ? MCS51 的定時器 /計數器有多種工作方式。而 8155 的定時器 /計數器則只有一種固定的工作方式，即 14 位計數，通過軟件方法進行計數值加載。 ? MCS51 的定時器 /計數器有兩種計數脈沖。當定時工作時，由于芯片內部按機器周期提供固定頻率的計數脈沖；當計數工作時，從芯片外部引入計數脈沖。但 8155 的定時器 /計數器，不論是定時工 作還是計數工作，都由外部提供計數脈沖，其信號引腳就是 TIMER IN。 ? MCS51 的定時器 /計數器，計數溢出自動置位 TCON 寄存器的計數溢出標志位（ TE），供用戶以查詢或中斷方式使用；但 8155 的定時器 /計數器，計數溢出時向芯片外邊輸出一個信號（ TIMER OUT）。而且這一信號還有脈沖和方波兩種形式，供用戶進行選擇。具體由 M M1 兩位定義： M2 M1= 00 單個方波 M2 M1= 01 連續方波 M2 M1= 10 單個脈沖 M2 M1= 11 連續脈沖 這 4 種輸出形式如圖 34所示： M2M1 開始計數 終止計數 ↓ ↓ 00 單個方波 01 連續方波 10 單個脈沖 11 連續脈沖 圖 34 8155定時器 /計數器的輸出方式 時鐘芯片 8563 8563 的主要特性及管腳結構圖 特性： ?? 復 位電壓標準值 Vlow= ?? A VDD=,Tamb=25 ?? 1024Hz 32Hz 1Hz ?? ?? ?? ?? I2C 總線 (VDD= ) 其從地址