【毕业论文】汽车疲劳驾驶预警系统的设计英文文献

AT89C2051AT89C2051是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程FLASH存储器。使用ATMEL公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得AT89C2051为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C2051有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C2051可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程S系列的才支持在线编程。其将通用的微处理器和FLASH存储器结合在一起，特别是可反复擦写的FLASH存储器可有效地降低开发成本。AT89C2051有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。1主要性能与MCS51单片机产品兼容8K字节在系统可编程FLASH存储器1000次擦写周期全静态操作0HZ33HZ三级加密程序存储器32个可编程I/O口线三个16位定时器/计数器八个中断源全双工UART串行通道低功耗空闲和掉电模式掉电后中断可唤醒看门狗定时器双数据指针掉电标识符2功能特性描述AT89C2051具有以下标准功能8K字节FLASH，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89C2051可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。VCC电源电压GND地线P0口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如下表所示。在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。表21P1口第二功能引脚号第二功能P10T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P11T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P15MOSI（在系统编程用）P16MISO（在系统编程用）P17SCK（在系统编程用）P2口P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89C2051特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在FLASH编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。表22P3口第二功能引脚号第二功能P30RXD（串行输入）P31TXD（串行输出）P32INT0外部中断0P33INT0外部中断0P34T0（定时器0外部输入）P35T1（定时器1外部输入）P36WR外部数据存储器写选通P37RD外部数据存储器写选通RST复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR地址8EH上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在FLASH编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89C2051从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在FLASH编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。存储器结构MCS51器件有单独的程序存储器和数据存储器。外部程序存储器和数据存储器都可以64K寻址。程序存储器如果EA引脚接地，程序读取只从外部存储器开始。对于89C2051，如果EA接VCC，程序读写先从内部存储器（地址为0000H1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为2000HFFFFH。中断AT89C2051有6个中断源两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。这些中断每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。IE6位是不可用的。对于AT89C2051，IE5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。3AT89C2051的定时器AT89C2051除了与AT89C2051所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2的控制和状态位位于T2CON（参见表3）T2MOD（参见表4），寄存器对（RCAO2H、RCAP2L）是定时器2在16位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3）的C/T2位选择。定时器2有三种工作方式捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON的控制位来选择。定时器2由两个8位寄存器TH2和TL2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2寄存器的值加1，由于一个机器周期由12个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。在计数工作方式时，当T2引脚上外部输入信号产生由1至0的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5SP2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期中采到的值为0，则在紧跟着的下一个周期的S3P1期间寄存器加1。由于识别1至0的跳变需要2个机器周期（24个振荡周期），因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次。捕获方式在捕获方式下，通过T2CON控制位EXEN2来选择两种方式。如果EXEN20，定时器2是一个16位定时器或计数器，计数溢出时，对T2CON的溢出标志TF2置位，同时激活中断。如果EXEN21，定时器2完成相同的操作，而当T2EX引脚外部输入信号发生1至0负跳变时，也出现TH2和TL2中的值分别被捕获到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引脚信号的跳变使得T2CON中的EXF2置位，与TF2相仿，EXF2也会激活中断。自动重装载（向上或向下计数器）方式当定时器2工作于16位自动重装载方式时，能对其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器T2CON的DCEN位（允许向下计数）来选择的。复位时，DCEN位置“0”，定时器2默认设置为向上计数。当DCEN置位时，定时器2既可向上计数也可向下计数，这取决于T2EX引脚的值，参见图5，当DCEN0时，定时器2自动设置为向上计数，在这种方式下，T2CON中的EXEN2控制位有两种选择，若EXEN20，定时器2为向上计数至0FFFFH溢出，置位TF2激活中断，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L重装载，RCAP2H和RCAP2L的值可由软件预置。若EXEN21，定时器2的16位重装载由溢出或外部输入端T2EX从1至0的下降沿触发。这个脉冲使EXF2置位，如果中断允许，同样产生中断。定时器2的中断入口地址是002BH0032H。当DCEN1时，允许定时器2向上或向下计数，如图6所示。这种方式下，T2EX引脚控制计数器方向。T2EX引脚为逻辑“1”时，定时器向上计数，当计数0FFFFH向上溢出时，置位TF2，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L重装载到TH2和TL2中。T2EX引脚为逻辑“0”时，定时器2向下计数，当TH2和TL2中的数值等于RCAP2H和RCAP2L中的值时，计数溢出，置位TF2，同时将0FFFFH数值重新装入定时寄存器中。当定时/计数器2向上溢出或向下溢出时，置位EXF2位。AT89C20511FEATURESCOMPATIBLEWITHMCS51PRODUCTS8KBYTESOFINSYSTEMPROGRAMMABLEISPFLASHMEMORY1000WRITE/ERASECYCLESFULLYSTATICOPERATION0HZTO33MHZTHREELEVELPROGRAMMEMORYLOCK256X8BITINTERNALRAM32PROGRAMMABLEI/OLINESTHREE16BITTIMER/COUNTERSEIGHTINTERRUPTSOURCESFULLDUPLEXUARTSERIALCHANNELLOWPOWERIDLEANDPOWERDOWNMODESINTERRUPTRECOVERYFROMPOWERDOWNMODEWATCHDOGTIMERDUALDATAPOINTERPOWEROFFFLAG2DESCRIPTIONTHEAT89C2051ISALOWPOWER,HIGHPERFORMANCECMOS8BITMICROCONTROLLERWITH8KBYTESOFINSYSTEMPROGRAMMABLEFLASHMEMORYTHEDEVICEISMANUFACTUREDUSINGATMELSHIGHDENSITYNONVOLATILEMEMORYTECHNOLOGYANDISCOMPATIBLEWITHTHEINDUSTRYSTANDARD80C51INSTRUCTIONSETANDPINOUTTHEONCHIPFLASHALLOWSTHEPROGRAMMEMORYTOBEREPROGRAMMEDINSYSTEMORBYACONVENTIONALNONVOLATILEMEMORYPROGRAMMERBYCOMBININGAVERSATILE8BITCPUWITHINSYSTEMPROGRAMMABLEFLASHONAMONOLITHICCHIP,THEATMELAT89C2051ISAPOWERFULICROCONTROLLERWHICHPROVIDESAHIGHLYFLEXIBLEANDCOSTEFFECTIVESOLUTIONTOMANYEMBEDDEDCONTROLAPPLICATIONSTHEAT89C2051PROVIDESTHEFOLLOWINGTANDARDFEATURES8KBYTESOFFLASH,256BYTESOFRAM,32I/OLINES,WATCHDOGTIMER,TWODATAPOINTERS,THREE16BITTIMER/COUNTERS,ASIXVECTORTWOLEVELINTERRUPTARCHITECTURE,AFULLDUPLEXSERIALPORT,ONCHIPOSCILLATOR,ANDCLOCKCIRCUITRYINADDITION,THEAT89C2051ISDESIGNEDWITHSTATICLOGICFOROPERATIONDOWNTOZEROFREQUENCYANDSUPPORTSTWOSOFTWARESELECTABLEPOWERSAVINGMODESTHEIDLEMODESTOPSTHECPUWHILEALLOWINGTHERAM,TIMER/COUNTERS,SERIALPORT,ANDINTERRUPTSYSTEMTOCONTINUEFUNCTIONINGTHEPOWERDOWNMODESAVESTHERAMCONTENTSBUTFREEZESTHEOSCILLATOR,DISABLINGALLOTHERCHIPFUNCTIONSUNTILTHENEXTINTERRUPTORHARDWARERESET21PINDESCRIPTIONVCCSUPPLYVOLTAGEGNDGROUNDPORT0PORT0ISAN8BITOPENDRAINBIDIRECTIONALI/OPORTASANOUTPUTPORT,EACHPINCANSINKEIGHTTTLINPUTSWHEN1SAREWRITTENTOPORT0PINS,THEPINSCANBEUSEDASHIGHIMPEDANCEINPUTSPORT0CANALSOBECONFIGUREDTOBETHEMULTIPLEXEDLOWORDERADDRESS/DATABUSDURINGCCESSESTOEXTERNALPROGRAMANDDATAMEMORYINTHISMODE,P0HASINTERNALPULLUPSPORT0ALSORECEIVESTHECODEBYTESDURINGFLASHPROGRAMMINGANDOUTPUTSTHECODEBYTESDURINGPROGRAMVERIFICATIONEXTERNALPULLUPSAREREQUIREDDURINGPROGRAMVERIFICATIONPORT1PORT1ISAN8BITBIDIRECTIONALI/OPORTWITHINTERNALPULLUPSTHEPORT1OUTPUTBUFFERSCANSINK/SOURCEFOURTTLINPUTSWHEN1SAREWRITTENTOPORT1PINS,THEYAREPULLEDHIGHBYTHEINTERNALPULLUPSANDCANBEUSEDASINPUTSASINPUTS,PORT1PINSTHATAREEXTERNALLYBEINGPULLEDLOWWILLSOURCECURRENTIILBECAUSEOFTHEINTERNALPULLUPSINADDITION,P10ANDP11CANBECONFIGUREDTOBETHETIMER/COUNTER2EXTERNALCOUNTINPUTP10/T2ANDTHETIMER/COUNTER2TRIGGERINPUTP11/T2EX,RESPECTIVELY,ASSHOWNINTHEFOLLOWINGTABLEPORT1ALSORECEIVESTHELOWORDERADDRESSBYTESDURINGFLASHPROGRAMMINGANDVERIFICATIONPORTPINALTERNATEFUNCTIONSP10T2EXTERNALCOUNTINPUTTOTIMER/COUNTER2,CLOCKOUTP11T2EXTIMER/COUNTER2CAPTURE/RELOADTRIGGERANDDIRECTIONCONTROLP15MOSIUSEDFORINSYSTEMPROGRAMMINGP16MISOUSEDFORINSYSTEMPROGRAMMINGP17SCKUSEDFORINSYSTEMPROGRAMMINGPORT2PORT2ISAN8BITBIDIRECTIONALI/OPORTWITHINTERNALPULLUPSTHEPORT2OUTPUTBUFFERSCANSINK/SOURCEFOURTTLINPUTSWHEN1SAREWRITTENTOPORT2PINS,THEYAREPULLEDHIGHBYTHEINTERNALPULLUPSANDCANBEUSEDASINPUTSASINPUTS,PORT2PINSTHATAREEXTERNALLYBEINGPULLEDLOWWILLSOURCECURRENTIILBECAUSEOFTHEINTERNALPULLUPSPORT2EMITSTHEHIGHORDERADDRESSBYTEDURINGFETCHESFROMEXTERNALPROGRAMMEMORYANDDURINGACCESSESTOEXTERNALDATAMEMORYTHATUSE16BITDDRESSESMOVXDPTRINTHISAPPLICATION,PORT2USESSTRONGINTERNALPULLUPSWHENEMITTING1SDURINGACCESSESTOEXTERNALDATAMEMORYTHATUSE8BITADDRESSESMOVXRI,PORT2EMITSTHECONTENTSOFTHEP2SPECIALFUNCTIONREGISTERPORT2ALSORECEIVESTHEHIGHORDERADDRESSBITSANDSOMECONTROLSIGNALSDURINGFLASHPROGRAMMINGANDVERIFICATIONPORT3PORT3ISAN8BITBIDIRECTIONALI/OPORTWITHINTERNALPULLUPSTHEPORT3OUTPUTBUFFERSCANSINK/SOURCEFOURTTLINPUTSWHEN1SAREWRITTENTOPORT3PINS,THEYAREPULLEDHIGHBYTHEINTERNALPULLUPSANDCANBEUSEDASINPUTSASINPUTS,PORT3PINSTHATAREEXTERNALLYBEINGPULLEDLOWWILLSOURCECURRENTIILBECAUSEOFTHEPULLUPSPORT3ALSOSERVESTHEFUNCTIONSOFVARIOUSSPECIALFEATURESOFTHEAT89C2051,ASSHOWNINTHEFOLLOWINGTABLEPORT3ALSORECEIVESSOMECONTROLSIGNALSFORFLASHPROGRAMMINGANDVERIFICATIONPORTPINALTERNATEFUNCTIONSP30RXDSERIALINPUTPORTP31TXDSERIALOUTPUTPORTP32EXTERNALINTERRUPT0INTOP33EXTERNALINTERRUPT1INTOP34T0TIMER0EXTERNALINPUTP35T1TIMER1EXTERNALINPUTP36EXTERNALDATAMEMORYWRITESTROBEWRP37EXTERNALDATAMEMORYREADSTROBERDRSTRESETINPUTAHIGHONTHISPINFORTWOMACHINECYCLESWHILETHEOSCILLATORISRUNNINGRESETSTHEDEVICETHISPINDRIVESHIGHFOR96OSCILLATORPERIODSAFTERTHEWATCHDOGTIMESOUTTHEDISRTOBITINSFRAUXRADDRESS8EHCANBEUSEDTODISABLETHISFEATUREINTHEDEFAULTSTATEOFBITDISRTO,THERESETHIGHOUTFEATUREISENABLEDALE/PROGADDRESSLATCHENABLEALEISANOUTPUTPULSEFORLATCHINGTHELOWBYTEOFTHEADDRESSDURINGACCESSESTOEXTERNALMEMORYTHISPINISALSOTHEPROGRAMPULSEINPUTDURINGFLASHPROGRAMMINGPROGINNORMALOPERATION,ALEISEMITTEDATACONSTANTRATEOF1/6THEOSCILLATORFREQUENCYANDMAYBEUSEDFOREXTERNALTIMINGORCLOCKINGPURPOSESNOTE,HOWEVER,THATONEALEPULSEISSKIPPEDDURINGEACHACCESSTOEXTERNALDATAMEMORYIFDESIRED,ALEOPERATIONCANBEDISABLEDBYSETTINGBIT0OFSFRLOCATION8EHWITHTHEBITSET,ALEISACTIVEONLYDURINGAMOVXORMOVCINSTRUCTIONOTHERWISE,THEPINISWEAKLYPULLEDHIGHSETTINGTHEALEDISABLEBITHASNOEFFECTIFTHEMICROCONTROLLERISINEXTERNALEXECUTIONMODEPSENPROGRAMSTOREENABLEISTHEREADSTROBETOEXTERNALPROGRAMMEMORYPSENWHENTHEAT89C2051ISEXECUTINGCODEFROMEXTERNALPROGRAMMEMORY,ISACTIVATEDTWICEEACHPSENMACHINECYCLE,EXCEPTTHATTWOACTIVATIONSARESKIPPEDDURINGEACHACCESSTOEXTERNALDATAPSENMEMORY/VPPEAEXTERNALACCESSENABLEMUSTBESTRAPPEDTOGNDINORDERTOENABLETHEDEVICETOFETCHCODEFROMEAEXTERNALPROGRAMMEMORYLOCATIONSSTARTINGAT0000HUPTOFFFFHNOTE,HOWEVER,THATIFLOCKBIT1ISPROGRAMMED,WILLBETERNALLYLATCHEDONRESETSHOULDBESTRAPPEDTOVCCFORINTERNALROGRAMEAEAEXECUTIONSTHISPINALSORECEIVESTHE12VOLTPROGRAMMINGENABLEVOLTAGEVPPDURINGFLASHPROGRAMMINGXTAL1INPUTTOTHEINVERTINGOSCILLATORAMPLIFIERANDINPUTTOTHENTERNALCLOCKOPERATINGCIRCUITXTAL2OUTPUTFROMTHEINVERTINGOSCILLATORAMPLIFIER22SPECIALFUNCTIONREGISTERSAMAPOFTHEONCHIPMEMORYAREACALLEDTHESPECIALFUNCTIONREGISTERSFRSPACEISSHOWNINTABLE1NOTETHATNOTALLOFTHEADDRESSESAREOCCUPIED,ANDUNOCCUPIEDADDRESSESMAYNOTBEIMPLEMENTEDONTHECHIPREADACCESSESTOTHESEADDRESSESWILLINGENERALRETURNRANDOMDATA,ANDWRITEACCESSESWILLHAVEANINDETERMINATEEFFECTUSERSOFTWARESHOULDNOTWRITE1STOTHESEUNLISTEDLOCATIONS,SINCETHEYMAYBEUSEDINFUTUREPRODUCTSTOINVOKENEWFEATURESINTHATCASE,THERESETORNACTIVEVALUESOFTHENEWBITSWILLALWAYSBE0TIMER2REGISTERSCONTROLANDSTATUSBITSARECONTAINEDINREGISTERST2CONSHOWNINTABLE2ANDT2MODSHOWNINTABLE3FORTIMER2THEREGISTERPAIRRCAP2H,RCAP2LARETHECAPTURE/RELOADREGISTERSFORTIMER2IN16BITCAPTUREMODEOR16BITAUTORELOADMODEINTERRUPTREGISTERSTHEINDIVIDUALINTERRUPTENABLEBITSAREINTHEIEREGISTERTWOPRIORITIESCANBESETFOREACHOFTHESIXINTERRUPTSOURCESINTHEIPREGISTERTIMER2OPERATINGMODESRCLKTCLKCP/RL2TR2MODE00116BITAUTORELOAD01116BITCAPTURE11BAUDRATEGENERATOR0OFFINTHECOUNTERFUNCTION,THEREGISTERISINCREMENTEDINRESPONSETOA1TO0TRANSITIONATITSCORRESPONDINGEXTERNALINPUTPIN,T2INTHISFUNCTION,THEEXTERNALINPUTISSAMPLEDDURINGS5P2OFEVERYMACHINECYCLEWHENTHESAMPLESSHOWAHIGHINONECYCLEANDALOWINTHENEXTCYCLE,THECOUNTISINCREMENTEDTHENEWCOUNTVALUEAPPEARSINTHEREGISTERDURINGS3P1OFTHECYCLEFOLLOWINGTHEONEINWHICHTHETRANSITIONWASDETECTEDSINCETWOMACHINECYCLES24OSCILLATORPERIODSAREREQUIREDTORECOGNIZEA1TO0TRANSITION,THEMAXIMUMCOUNTRATEIS1/24OFTHEOSCILLATORFREQUENCYTONSURETHATAGIVENLEVELISSAMPLEDA