单片机原理和开发应用（2） 第二讲 TD－I型单片学习机介绍

上一讲介绍了8031单片机最小系统，有的读者会问，既然它可以工作了，那我能不能编个程序让它执行呢？我们说光有这个最小系统是不能把程序编到存储器中的。为了实现这一目的，还需要在最小系统基础上配备一些数据、地址置入装置（如常见的键盘、开关等）、数据显示装置（如LED数码管、LED发光二极管、电视等）和其它的辅助装置。TD－I（无线电爱好者天地-I）型单片学习机就是配备了数据、地址开关、LED发光二极管口显示电路及其它控制开关的最小单片机学习系统。

TD-I型机电路简单，没有一般学习开发系统常带有的监控（本机管理）程序，所以初学者可以直接面对这个单片机实际电路，了解单片机硬件电路是怎样工作的。该机的数据、地址置入电路采用了开关。所以该机也易于初学者对数据、地址等2进制信息产生感性认识。用该机可以编制简短的程序（不超过1kB），以了解指令的功能和用法。该机电路简单、价格低廉，专供单片机初学者进行学习之用，而用该机进行开发就显得力不从心了，这时应选择开发功能较强的学习开发装置。

图1是TD－I型机的电路原理框图。该机实际上包括两套主要电路：单片机电路和手动编程电路，它们共用随机存储器RAM6116。当手动编程器接管RAM6116后（即S1置于“RD／WR”位置），我们可以通过地址和数据置入开关向RAM6116中写入指令（S2置于“WR”位置），或者通过地址开关读出指定地址中的指令（S2置于“RD”位置）。当单片机电路接管了RAM6116后（S1置于“RUN”位置），它们就组成了一个8031最小系统，可以执行RAM6116中的指令了。从图1框图中还可以看到一个口显示电路，它用来指示数据总线（7D～0D）或8031的P1口（7P1～0P1）的高低电平状态。当进行手动编程时，口显示电路指示数据总线的状态；当最小系统工作时，口显示器用来显示P1口的高低电平状态。

从图1中看出，74LS244、74LS257、74LS258等集成电路相当于“开关”。74LS244的控制端G-为低电平时，该“开关”接通；反之，G-为高电平时，则“开关”断开。74LS257和74LS258的控制端A-/B为高电平时，“二选一开关”倒向B口；反之，A-/B为低电平时，该“二选一开关”倒向A口。当S1置于“RD/WR”位置时，3个74LS257的控制端A-／B呈低电平，这时74LS257开关接通A口。这样，RAM6116的控制总线和地址总线（9A～0A）就与手动编程电路相应总线接通，即手动编程电路接管RAM6116。同时，74LS258的控制端A-/B也呈低电平，其A口与8个LED发光二极管相连，口显示电路指示数据总线的状态。这时进行手动编程，口显示器就会指示数据总线状态了。若是进行写入操作，把S2置“WR”位置，由于S1接“RD／WR”，“WR”端呈低电平，S2接“WR”后74LS244的控制端G-也呈低电平，这时数据总线与数据置入开关相通，故口显示器此时显示数据置入开关状态。这时我们置好地址置入开关，按一下S3，RAM6116的写控制端WR-变为低电平（同时V9也闪亮一下），数据（指令）便写入到RAM6116的指定存储单元。当要读出RAM6116数据时，可以把S2置于“RD”位置。此时74LS244控制端G-为高平，断开数据总线与数据置入开关的联系，也就是口显示电路不再显示数据置入开关的状态了。RAM6116的控制端WR-为高电平，不允许进行写入操作。而输出允许端OE-为低电平有效，这时RAM6116可以送出地址置入开关所指定的存储单元的数据到数据总线，并由口显示器显示出来。当把S1扳向“RUN”位置时，74LS257把RAM6116的地址总线和控制总线交给8031单片机；同时，由于平时S1-2接“RD／WR”，VCC通过R30给C3充电至VCC，RST为高电平。当S1－2接“RUN”后，电阻R30通过S1－2接地，电容C3开始放电；C3电压下降后，8031的RST端变为低电平，8031最小系统开始工作；此时，口显示电路显示8031的P1口状态。

图2是TD－I型机的电路图，参考前面的叙述，读者不难分析其工作原理。这里请读者思考一下，数据置入开关、地址置入开关是怎样决定数据或地址总线的电平状态的，口显示电路的8个发光二极管输入高电平亮还是输入低电平亮？需要解释的是，与上一讲介绍的8031最小系统相比，TD－I型机的8031共用了PSEN-、WR-、RD-三条控制线控制RAM6116，多用了WR-、RD-两条线，这是为什么？将来在学习单片机原理时会知道，8031除了要读取程序存储器（ROM）的指令外（PSEN-起作用），还要对扩展的数据存储器（RAM）进行写入、读出操作（此时WR-、RD-起作用）。TD－I型机只用一片RAM6116，既用作程序存储器，也用作数据存储器，所以这里用了三条控制线。

图3是TD－I型机操作面板图。向RAM6116写入数据时的步骤为：①将S1扳至“RD／WR”档。②将S2置于“WR”。③将地址置入开关置为指定地址，如地址为000H时，地址置入开关均排在上端；地址为15BH时，对应的地址总线各个端9A～0A分别是101010 1011，可将8A、6A、4A、3A、1A、0A等地址置入开关向下拨至1（高电平）。④将数据置入开关置为指定数据，这时V1～V8显示与数据置入开关位置一致。⑤按动S3，V9闪亮一下，一个数据就被置好了。

读出（检查）时的步骤为：①将S1扳至“RD／WR”档。②将S2置于“RD”位置。③拨动地址置入开关，这时就可以在V1～V8上读出（检查）指定存储单元的数据了。

写入、检查无误后，可将S1扳至“RUN”位置（S2应置“RD”档），单片机开始执行RAM6116中的程序。

下面的程序可让8个LED发光二极管模拟2进制的加法运算。

该程序一开始就执行长跳转指令LJMP MAIN，跳转到0100H单元继续执行指令。为什么程序不依次往下执行，而要跳过一段存储空间呢？这是因为8031单片机的5个中断向量占用了0003H～002AH共40个地址单元。由于单片机复位后从程序存储器0000H单元开始执行，所以要在0000H～0002H安排一个跳转指令，以绕过该区。当不使用中断时（如本例），程序可以依次安排在从0000H开始的程序存储器中。为了养成良好习惯，我们建议设计程序时，应跳过该中断向量区。

在下页的“MCS—51指令码速查卡”中查到程序右侧的机器码，然后按上述方法将机器码键入TD—I型机中。如键入0000H：02时，可将地址址置入开关9A～0A置00 0000 0000，数据置入开关7D～0D置0000 0010。

仔细检查并修改正确后，将S1扳到“RUN”，应看到8只发光二极管跳动演示2进制加法运算。修改0201H（或0203H）单元中数据，可调整加法速度。

下面我们给出一个学习程序：

这个程序可以用来学习指令。方法是把需要学习的指令安排在0100H开始的实验子程序区里。请注意不要忘记在实验子程序PRO最后，一定要把要显示的数据送到累加器A，然后返回（RET）主程序。执行本程序，V1～V8显示F0H。试修改程序中0101H单元中的内容，运行后看一看结果是否为你修改的数据。(刘尚诚)